Sistemas solares térmicos por medida: avaliação de comportamento térmico a longo prazo

Tese de mestrado integrado em Engenharia da Energia e do Ambiente, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2014

Existem atualmente diversos estudos que caracterizam sistemas solares térmicos de acordo com as normas EN12975 e EN12976, no entanto existem ainda poucos estudos em que são caracterizados sistemas solares térmicos de acordo com a EN12977:2012, mais concretamente sistemas solares térmicos por medida. Estes são sistemas onde o depósito de armazenamento e o coletor solar podem ser escolhidos em separado e avaliados como um todo num único sistema, não ficando dependentes de configurações fixas como nas anteriores normas. Foi com esse intuito de caracterizar e avaliar o comportamento térmico de um sistema solar térmico por medida que se procedeu à realização deste trabalho. Neste trabalho procedeu-se numa primeira fase à realização e acompanhamento de diversos ensaios no Laboratório de Energia Solar (LES) do Laboratório Nacional de Energia e Geologia (LNEG) com vista à caracterização térmica de um depósito de armazenamento de energia. Para tal foi utilizada uma bancada de ensaios existente no laboratório e que foi construída para suprir as condições requeridas pela norma EN19277:2012. Após a realização de todos os ensaios pretendidos foram determinados e validados os parâmetros característicos do depósito utilizando o software TRNSYS e recorrendo ao método iterativo de Hooke-Jeeves. Numa segunda parte do trabalho, realizada após a caracterização do depósito de armazenamento de energia, modelou-se um sistema solar em TRNSYS no qual o depósito de armazenamento de energia utilizado foi o caracterizado na primeira parte. Nesta segunda parte fizeram-se variar alguns parâmetros como a área dos coletores solares, entre 4m2 e 10m2, o consumo entre 200l/dia e 600l/dia e os locais os quais foram: Atenas (Grécia), Davos (Suíça), Wurtzburgo (Alemanha) e Copenhaga (Dinamarca) e tiraram-se as respetivas conclusões.

Nowadays there are several studies that characterize solar thermal systems according to the European norms EN12975 and EN12976, however there are a few studies that characterize solar thermal systems according to the European norm EN12977:2012, specifically solar thermal custom built systems. These are systems where the storage tank and the solar collector can be chosen separately and evaluated as a whole system not being dependent on fixed configurations as in the previous norms. It was with this aim of characterizing and evaluating the thermal behavior of a solar thermal custom built system that this work was carried out. In this work there was a first step where it was implemented and monitored various tests at the Laboratório de Energia Solar (LES) of the Laboratório Nacional de Energia e Geologia (LNEG) aiming to thermally characterize an energy storage tank. To make sure that this was done correctly, it was used a test bench that exists on the laboratory and that was built to meet the requirements of the European norm EN12977:2012. After the implementation of all the tests to the storage all the parameters that characterize the storage tank were determined and validated using the TRNSYS software and the iterative method of Hooke-Jeeves. On a second part of the work, carried out after the characterization of the energy storage tank, the long term thermal behavior of a solar system was evaluated using the TRNSYS software and the parameters of the storage tank that were determined on the first part. On this second part some parameters were changed as for example the collector area from 4m2 to 10m2, the consumption between 200l/day to 600l/day and the locations which were: Athens (Greece), Davos (Switzerland), Wurzburg (Germany) and Copenhagen (Denmark).