Desenvolvimento de um simulador de coletor solar para reprodução das condições de operação de uma bomba de calor para aquecimento de água residencial

• Main Author: Oscar Ricardo Sandoval Rodriguez
• Other Authors: Ricardo Nicolau Nassar Koury
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Minas Gerais 2015
• Online Access: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9WFGRC

=== With the increased demand for renewable energy, the use of solar energy has been widely studied. Brazil is a privileged country, considering the high levels of solar radiation received in almost all the national territory. However, there are days that there is a deficit in solar energy, because the day is cloudy or rainy. Therefore, solar collectors need an additional energy source to contribute to the heating of the water until the desired temperature is reached. In this work is presented the experimental study of a heat pump working with R-134a, as a device to support a solar collector for heating water in the city of Belo Horizonte -MG. To simulate the operation of the system, it was employed a set of electrical resistances for simulating historical values of annual solar radiation. This study revealed that only in January the use of solar energy is enough to reach the temperature of 45°C in the reservoir, and the other eleven months it is necessary to use the heat pump to achieve that temperature. With the heat pump operating close to the real conditions the coefficient of performance obtained was 1.88, an average annual consumption of 137.65 kWh with a cost of R $ 54.57. Finally, the results show that by this method it is possible to develop reliable solar simulators in order to study the behavior and characteristics of new support systems for solar collectors. === Com o aumento da procura por energias renováveis, o uso da energia solar vem sendo amplamente estudado. O Brasil é um país privilegiado, considerando os altos índices de radiação solar recebido em quase todo o território nacional. No entanto, há dias em que existe um déficit na energia solar, seja por o dia estar nublado ou com chuva. Por isto, coletores solares precisam de uma fonte de apoio para contribuir no aquecimento da água até que a temperatura adequada seja atingida. Neste trabalho foi realizado o estudo experimental de uma bomba de calor a R-134a, como dispositivo de apoio a um coletor solar para aquecimento de água na cidade de Belo Horizonte MG. Para simular a operação do sistema, foi utilizado um conjunto de resistências elétricas para, mediante uma etapa de controle de potência, simular valores anuais históricos de radiação solar. Nos resultados obtidos, foi observado que apenas no mês de janeiro atinge-se mediante a coleta da energia solar a temperatura de 45°C no reservatório, e nos outros onze meses é necessário o uso da bomba de calor para conseguir atingir essa temperatura. Com a bomba de calor operando em condições similares às condições reais obteve-se um coeficiente de performance médio de 1,88, um consumo médio anual de 137,65 kWh e um custo de R$ 54,57. Por último, os resultados deste trabalho demonstraram que mediante esta metodologia é possível desenvolver simuladores solares confiáveis que permitam estudar o comportamento e as características de novos sistemas de apoio para coletores solares.