Water solar heating systems: simulation and analysis
Revista Brasileira de Ciência, Tecnologia e Inovação (RBCTI)
Water solar heating systems: simulation and analysis
Autor Correspondente: N. G. Sousa | [email protected]
Palavras-chave: Aquecimento; Energia solar; Modelagem matemática, Heating; Solar energy; mathematical modelling.
Resumos Cadastrados
Resumo Português:
Devido ao crescente aumento na demanda energética mundial, a busca por novas fontes de energia renováveis tem se tornado um dos principais desafios para a sociedade atual. O Brasil é um país privilegiado em termos de radiação solar, devido a isso, vem-se investindo no uso de aquecedores solares visando reduzir o consumo de energia elétrica e outras fontes de energia não renováveis. Partindo deste pressuposto, este trabalho propõe a simulação e análise do modelo matemático de sistemas de aquecimento de água utilizando coletores solares como fonte de energia. Foram avaliados dois modelos distintos: básico (sem efeito da tubulação) e estendido (com efeito da tubulação) e os cenários simulados levaram em consideração a convecção forçada (com o vento) ou convecção natural e o isolamento do sistema. Os resultados obtidos mostram que o vento possui uma grande influência tanto na eficiência quanto nas temperaturas atingidas. A eficiência foi reduzida em 58%, e a temperatura reduziu aproximadamente 5°C, quando há convecção forçada. Mesmo assim, ambos os sistemas são eficientes para o aquecimento de água na região do Triângulo Mineiro, chegando a eficiência de 53% e a temperatura máxima da água de aproximadamente 80oC.
Resumo Inglês:
Due to the increase in world energy demand, the use of new renewable energy sources has become one of the main challenges for society. Brazil is privileged in terms of solar radiation, due to this, the use of solar heaters has been growing, aiming to reduce the consumption of non-renewable energy sources. Based on this assumption, this work proposes the simulation and analysis of the mathematical model of water heating systems using solar collectors. Two different models were evaluated: basic (no piping effect) and extended (with pipe effect) and the simulated scenarios took into account forced convection or natural convection and the isolation of the system. The results show that wind influences both, efficiency and temperatures. Efficiency has been reduced by 58%, and the temperature has decreased by approximately 5ºC when there is forced convection. Even so, both systems are efficient for water heating in the Triângulo Mineiro region, reaching efficiency of 53% and water temperature of approximately 80ºC.
