Estudi d’integració d’energia tèrmica i fotovoltaica a façana

L’objecte d’aquest projecte és realitzar un estudi d’un tipus instal·lacions molt específiques: l’energia solar fotovoltaica i l’energia solar tèrmica, destinada a la producció d’energia elèctrica i la producció d’ACS a un edifici plurifamiliar. Aplicar un cas concret a un edifici plurifamiliar, mitjançant d’integració dels panells fotovoltaics i tèrmics a la façana, i així, poder conformar la instal•lació d’energia solar tèrmica per la producció d’aigua calenta sanitària i la instal·lació d’energia solar fotovoltaica. Comprovar si es possible complir CTE, mitjançant l’ integració arquitectònica dels panells a façana. Determinar el cost que suposa d’integració arquitectònica d’aquest panells, mitjançant el pressupost de la proposta a portada . Comparar el cost de la proposta, amb una façana tradicional més els panells solars tèrmics que exigeix el codi tècnic. Extreure conclusions al comparar les tipologies de façana a nivell econòmic i de rendibilitat

Projecte d’instal·lacions d’aigua calenta sanitària per a un hotel de quatre estrelles a Platja d’Aro amb aportació d’energia solar

En el present projecte final de carrera s’han dissenyat i pressupostat les instal·lacions de fontaneria, energia solar i gas natural per abastir d’aigua les dependències d’un hotel. L’hotel es troba situat a municipi de Platja d’Aro, a la província de Girona. La seva categoria és de quatre estrelles i això comporta un nivell alt de qualitat en els serveis oferts, en aquest cas el subministrament d’aigua freda i aigua calenta sanitària (ACS) als seus clients

Estudi comparatiu entre un sistema de climatització solar amb planta d’absorció geotèrmica i un sistema de climatització amb bomba de calor geotèrmica

Disseny i dimensionat d’una instal•lació de climatització, durant tot l'any, i comparació entre un sistema de climatització solar amb una planta d’absorció geotèrmica i un sistema de climatització mitjançant una bomba de calor geotèrmica, per al despatx de professors i becaris del nou laboratori d’ energia de l’EPS, mitjançant la utilització d’un sistema d’energia solar tèrmica de baixa temperatura, com a medi d’aportació de calor, i per energia geotèrmica per a la climatització integral

Desenvolvimento de um programa de simulação computacional de sistemas de aquecimento solar para água

Esta Tese apresenta uma análise do comportamento térmico de um sistema de aquecimento solar operando por termossifão. Neste tipo de sistema o fluido no coletor solar é circulado por convecção natural, que acontece devido à diferença de massa específica da água ao longo circuito. Nestes sistemas a vazão mássica varia ao longo do dia e do ano, dependendo, dentre outros fatores, da irradiância solar absorvida, do perfil de temperaturas da água no sistema, da geometria, do volume e do perfil de demanda de água quente. Para uma avaliação detalhada do comportamento térmico de aquecedores solares operando por termossifão foram realizados ensaios experimentais e cálculos teóricos. Os resultados dos experimentos concordaram com aqueles apresentados na literatura e sua análise fundamentou o desenvolvimento do aplicativo TermoSim, um programa de simulação computacional do comportamento térmico de sistemas de aquecimento de água com energia solar. O tratamento matemático adotado no TermoSim compreende a modelagem dos coletores solares de acordo com a teoria de Hottel-Bliss-Whillier. O reservatório térmico é modelado com estratificação térmica, convecção e condução entre as camadas. A vazão mássica é obtida a partir do balanço da quantidade de movimento no circuito. Os modelos matemáticos empregados na construção do aplicativo TermoSim foram validados através do confronto dos resultados simulados com medidas experimentais. Foi demonstrado que a utilização destes modelos é adequada e permite reproduzir com precisão o comportamento térmico dos coletores solares e do reservatório térmico. Além do programa TermoSim, foi também desenvolvido o programa TermoDim, que é uma ferramenta para o dimensionamento de sistemas de aquecimento solar, que requer apenas o conhecimento dos parâmetros geométricos do sistema, dados meteorológicos em média mensal e informação a respeito do volume de demanda. O TermoDim é apropriado para estimar o desempenho de aquecedores solares operando por termossifão com tanques verticais e horizontais. O método de dimensionamento do TermoDim é baseado na correlação para a eficiência média mensal obtida neste trabalho a partir de um grande número de simulações.

Análise experimental e numérica do comportamento térmico de um coletor solar acumulador

Esta tese apresenta um estudo do comportamento térmico de um coletor solar acumulador e desenvolve uma metodologia para medir a sua eficiência diária. O coletor solar acumulador está instalado na face norte do prédio de Energia Solar da UFRGS e possui cerca de 26 m2. É constituído de uma massa espessa de concreto com uma superfície absorvente feita de tijolos, possuindo uma cobertura dupla de vidros colocada de modo a deixar um espaço para a circulação de ar. Os raios solares atravessam a cobertura de vidro e aquecem a massa absorvente de tijolo, a qual aquece o ar que é introduzido no interior da construção por efeito de termossifão. Uma das principais características do coletor solar acumulador consiste no fato de que a resposta do coletor é defasada no tempo. Este fenômeno permite que o coletor entregue calor ao ambiente mesmo após o término da radiação solar. Essa defasagem dos picos de energia térmica ocorre devido ao baixo valor da difusividade térmica do concreto. Este trabalho foi dividido em duas etapas. A primeira etapa consistiu na montagem de um calorímetro para controle e monitoração das variáveis envolvidas. No interior do calorímetro foram instaladas 36 garrafas com água. As temperaturas dos conteúdos das garrafas, do coletor solar e as radiações envolvidas foram monitoradas através de 26 sensores de temperatura de CI, 8 sensores resistivos PT100 e dois sensores de radiação fotovoltaicos. Para obter as medidas dos sensores instalados foi feita a montagem de um sistema de aquisição de dados interfaceado a um microcomputador A segunda etapa consistiu na produção de um programa computacional, escrito em linguagem Fortran 90, para simular o comportamento térmico dos diversos elementos constituintes do coletor, determinar a potência térmica do coletor solar e sua eficiência diária. Para a simulação numérica do coletor solar acumulador, adotou-se um modelo simplificado bidimensional do mesmo. Foi integrada, através do Método dos Volumes Finitos, a equação de difusão de calor transiente em 2 dimensões. Na formulação das equações lineares optou-se pelo emprego das diferenças centrais no espaço e formulação explícita no tempo. Ao todo foram produzidas 4 malhas computacionais, com distintos refinamentos e foi realizado o estudo da estabilidade numérica das diversas malhas. Através da montagem experimental obtiveram-se várias características térmicas do comportamento do sistema, entre as quais, a transmitância da cobertura, curvas de temperatura do ar fornecido ao calorímetro e curva da eficiência diária do coletor solar . Através da simulação numérica foi possível determinar a potência térmica que o coletor entrega para o laboratório, a eficiência do coletor, os campos de temperatura e a vazão mássica nos diversos canais interiores do coletor solar.

Construção e análise de desempenho de um fogão solar à concentração utilizando dois focos para cozimento direto

A model of a solar oven with a reflective surface composed of two mirror segments is presented, constituting a two semi-parabolic surfaces made of fiberglass, applied on a ceramic mold, intended to be used in residential and commercial cooking. The reflective surface of the semi-parable is obtained with the use of multiple plain segments of 2 mm wide mirrors. The semi-parabolic structure has visible movements that are comparable to that of the sun. The technical details of the manufacturing and assembling processes will be presented with an analysis of the viability of thermal, economic, and materials of such prototype. This prototype has important social implications and primordial aspects, which combats the ecological damages caused by the wide-scale use of firewood during cooking. It has been demonstrated that the solar oven has the capacity to cook simultaneous two meals distinct for a family of four

Análise do desempenho térmico de um sistema de aquecimento solar utilizando coletor com superfície absorvedora em chapas de PVC

It s presented a solar collector to be used in a system for heating bath water, whose main characteristic is its low cost. The collector consists of five plates of PVC with 10 mm thick, 200 mm in width and 1400mm in length, with an area equal to 1.4 square meters. The plates were connected in parallel to the ends of PVC tubes of  40 mm and 32 mm. The plates were coated on one side with aluminum sheets of soft drinks and beers cans open. The system worked on a thermosiphon and was tested in two configurations: the plates uncoated and coated with aluminum material, to determine the influence of material on the efficiency of the collector. For both configurations was used EPS plates below the surface to minimize heat losses from the botton. The thermal reservoir of the heating system is, also, alternative and low cost, since it was constructed from a polyethylene tank for storing water, with volume of 150 end 200 liters. It will be presented the thermal efficiency, heat loss, water temperature of the thermal reservoir at the end of the process and simulation of baths for a house with four residents. The will be demonstrated thermal, economic and material viability of the proposed collector, whose main innovation is the use of recyclables materials, cans of beer and soft drinks, to increase the temperature of the absorber plate.

Análise da eficiência de aquecedor solar espiral com e sem efeito estufa para piscinas

The technical and economic viability of solar heating for swimming pools is unquestionable, besides there it replaces the high costs and environmental impacts of conventional supply of energy, and it improves an optimization in the pool heating uses. This work applies the principles of the greenhouse effect: advanced thermodynamics, heat retention and equalization of temperature, to optimize the solar heating equipment, reducing the area required by collectors as much as 40% (still estimated value) for commercial collectors, with minor architectural and aesthetic impacts on the environment. It features a solar heating alternative in pools, whose main characteristics: low cost, simplicity in manufacturing and assembly and a faster heating. The system consists of two collectors spiral hoses made of polyethylene with a hundred meters each, and working on a forced flow, with only one pass of the working fluid inside the coils, and is used to pump itself treatment of pool water to obtain the desired flow. One of the collectors will be exposed to direct solar radiation, and the other will be covered by a glass slide and closed laterally, so providing the greenhouse effect. The equipment will be installed in parallel and simultaneously exposed to the sun in order to obtain comparative data on their effectiveness. Will be presented results of thermal tests for this the two cases, with and without transparent cover. Will be demonstrated, by comparison, the thermal, economic and material feasibility of these systems for heating swimming pools.

Construção e analise de desempenho de um sistema de aquecimento solar de água utilizando placa de policarbonato como superfície absorvedora

It was studied a system for heating water to be used to obtain water for bathing at home, the absorbing surface of the collector is formed by one plate of polycarbonate. The polycarbonate plate has 6 mm thick, 1.050 mm wide and 1.500 mm long with an area equal to 1,575 m². The plate was attached by its edges parallel to PVC tubes of 32 mm. The system worked under the thermo-siphon and was tested for two configurations: plate absorber with and without isolation of EPS of 30 mm thick on the bottom surface in order to minimize heat losses from the bottom. The tank's thermal heating system is alternative and low cost, since it was constructed from a polyethylene reservoir for water storage, with a volume of 200 liters. Will present data on the thermal efficiency, heat loss, water temperature of thermal reservoir at the end of the process simulation and baths. Will be demonstrated the feasibility of thermal, economic and material pickup proposed for the intended purpose.

Análise da indução de fluxo de ar por convecção livre em chaminé solar

Experiments were performed to study the effect of surface properties of a vertical channel heated by a source of thermal radiation to induce air flow through convection. Two channels (solar chimney prototype) were built with glass plates, forming a structure of truncated pyramidal geometry. We considered two surface finishes: transparent and opaque. Each stack was mounted on a base of thermal energy absorber with a central opening for passage of air, and subjected to heating by a radiant source comprises a bank of incandescent bulbs and were performed field tests. Thermocouples were fixed on the bases and on the walls of chimneys and then connected to a data acquisition system in computer. The air flow within the chimney, the speed and temperature were measured using a hot wire anemometer. Five experiments were performed for each stack in which convective flows were recorded with values ranging from 17 m³ / h and 22 m³ / h and air flow velocities ranging from 0.38 m / s and 0.56 m / s for the laboratory tests and air velocities between 0.6 m/s and 1.1m/s and convective airflows between 650 m³/h and 1150 m³/h for the field tests. The test data were compared to those obtained by semi-empirical equations, which are valid for air flow induced into channels and simulated data from 1st Thermodynamics equation. It was found that the chimney with transparent walls induced more intense convective flows than the chimney with matte finish. Based on the results obtained can be proposed for the implementation of prototype to exhaust fumes, mists, gases, vapors, mists and dusts in industrial environments, to help promote ventilation and air renewal in built environments and for drying materials, fruits and seeds

Estudo de um secador solar fabricado apartir de sucata de tambor de polietileno

The scarcity of farmland, reducing the supply of irrigation water and lack of technologies for conservation, makes the globalized world facing serious difficulties in the production of food for its population. The most viable outlet for this dilemma is the dissemination of technologies, economically viable and available to the whole population, for dehydration of perishable foods produced. This paper presents a solar dryer of direct exposure to the production of dried fruit, made from recycled polyethylene drum of 200 liters, used for storing water or trash. The drum was sectioned in half in its longitudinal axis and has its halves together forming a trough-like structure. It describes the processes of construction and assembly of solar dryer proposed, whose main characteristic its low cost, and was designed for use by people with low income, for processing fruits widely available in our region (mango, banana, guava, cashew, pineapple, tomato and others) in dried fruit and flour, contributing significantly to increase the life of these foods. The nuts and flours can be used for own consumption and for marketing jobs and income generation. Tests were conducted to diagnose the feasibility of using solar dryer for the various types of tropical fruits. Were also compared parameters such as drying times and thermal efficiency obtained with the prototype found in the specialized literature in food dehydration. The drying times in the dryer were obtained competitive with those obtained in other models of dryers LMHES developed

Estimativa do fluxo de calor latente pelo balanço de energia em cultivo protegido de pimentão

O objetivo deste trabalho foi caracterizar e relacionar a radiação líquida com o calor latente equivalente, em mm de água, nos cultivos protegido e de campo, na cultura de pimentão. O experimento foi feito em Botucatu, SP. A estimativa do fluxo de calor latente foi feita pelo método do balanço de energia, por meio da razão de Bowen. Foram feitas medidas instantâneas da radiação líquida (Rn), dos fluxos convectivos de calor latente (LE) e sensível (H), do fluxo de calor no solo (G), e dos gradientes psicrométricos sobre a cultura. O cultivo protegido, apesar de receber menor quantidade de radiação solar global, foi mais eficiente na conversão da radiação líquida disponível em matéria seca total e na produtividade de frutos. No balanço de energia, o cultivo protegido apresentou razões G/Rn e LE/Rn inferiores e H/Rn superior, com um fluxo de calor latente, equivalente em milímetros, 45,43% menor que no cultivo no campo. Apresentou, ainda, menor quantidade de radiação líquida disponível e menores perdas de energia, mostrando-se mais eficiente no uso da água.

Sistema de secagem solar para frutos tropicais e modelagem da secagem de banana em um secador de coluna estática

In this study were projected, built and tested an electric solar dryer consisting of a solar collector, a drying chamber, an exhaust fan and a fan to promote forced hot air convection. Banana drying experiments were also carried out in a static column dryer to model the drying and to obtain parameters that can be used as a first approximation in the modeling of an electric solar dryer, depending on the similarity of the experimental conditions between the two drying systems. From the banana drying experiments conducted in the static column dryer, we obtained food weight data as a function of aqueous concentration and temperature. Simplified mathematical models of the banana drying were made, based on Fick s and Fourier s second equations, which were tested with the experimental data. We determined and/or modeled parameters such as banana moisture content, density, thin layer drying curves, equilibrium moisture content, molecular diffusivity of the water in banana DAB, external mass transfer coefficient kM, specific heat Cp, thermal conductivity k, latent heat of water evaporation in the food Lfood, time to heat food, and minimum energy and power required to heat the food and evaporate the water. When we considered the shrinkage of radius R of a banana, the calculated values of DAB and kM generally better represent the phenomenon of water diffusion in a solid. The latent heat of water evaporation in the food Lfood calculated by modeling is higher than the latent heat of pure water evaporation Lwater. The values calculated for DAB and KM that best represent the drying were obtained with the analytical model of the present paper. These values had good agreement with those assessed with a numeric model described in the literature, in which convective boundary condition and food shrinkage are considered. Using parameters such as Cp, DAB, k, kM and Lfood, one can elaborate the preliminary dryer project and calculate the economy using only solar energy rather than using solar energy along with electrical energy