LIFEHOUSE - Carta de Orientações Técnicas

SISTEMAS DE AQUECIMENTO SOLAR PARA ÁGUA
Carta de Orientações Técnicas
Fevereiro 2016
Prezado Cliente,
É com grande satisfação que enviamos este material. Nosso intuito é ajudá-lo a compreender melhor
o funcionamento, especificação e preparo para instalação de sistemas de aquecimento solar para
água de banho e para água de piscina.
A LIFEHOUSE fornece sistemas de aquecimento solar para água de banho e para água de piscina com
tecnologia HELIODIN - empresa líder nacional em tecnologia e qualidade. Contamos com suporte de
técnicos experientes e dispomos de soluções de engenharia comprovadas. Possuímos corpo técnico e
comercial capaz de orientar e esclarecer nossos clientes, seus engenheiros, arquitetos e construtores.
Para que o fornecimento ocorra como esperado, precisamos que na obra sejam observadas algumas
orientações. Estas orientações permitirão, sem atrasos ou imprevistos, a especificação, entrega,
instalação e funcionamento perfeitos dos sistemas de água quente.
Temos convicção de que estamos plenamente capacitados a atender e superar suas expectativas!
VISÃO GERAL DO FORNECIMENTO DE AQUECIMENTO SOLAR PARA ÁGUA
Podemos resumir o fornecimento dos SISTEMAS DE AQUECIMENTO SOLAR PARA ÁGUA fornecidos
pela LIFEHOUSE nas seguintes etapas, todas igualmente importantes:
1) Dimensionamento das necessidades de consumo;
2) Especificação dos equipamentos necessários ao bom desempenho do sistema;
3) Orientação técnica em obra para orientar os preparos necessários à instalação do sistema;
4) Entrega dos componentes do sistema;
5) Instalação das placas, reservatórios, válvulas e demais componentes;
6) Partida no sistema;
OBS:
Destacamos a necessidade de extrema atenção e experiência na etapa inicial de cálculo de
dimensionamento e de especificação dos equipamentos. O bom desempenho do sistema depende de
se considerar como parâmetro os dias mais frios e menos ensolarados.
Caso exista qualquer dúvida, não hesite em consultar!
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CONDIÇÕES PARA INSTALAÇÃO
A fim de evitar atrasos, contra-tempos e custos não previstos, é preciso que a obra possua condições
para a instalação e para o bom funcionamento dos sistemas.
A falta de preparo adequado para a instalação dos sistemas pode resultar em desempenho abaixo do
esperado, perda da vida útil dos equipamentos e falhas que demandem assistência técnica.
Para garantir o bom funcionamento e desempenho pedimos que a obra verifique as orientações
necessárias. Desta maneira garantimos a fabricação, entrega, instalação e desempenho dos sistemas
de aquecimento de água sem imprevistos, atrasos ou custos extras.
ORIENTAÇÕES TÉCNICAS
As principais observações técnicas necessárias à boa especificação, dimensionamento, instalação e
desempenho dos sistemas de aquecimento solar para água, são:
Ÿ
Cálculo do consumo de água;
Ÿ
Dimensionamento do sistema;
Ÿ
Desempenho e posicionamento dos coletores;
Ÿ
Instalação do reservatório de água quente;
Ÿ
Termossifão;
Ÿ
Circulação forçada;
Ÿ
Vaso de expansão;
Ÿ
Válvulas de segurança;
Ÿ
Sistemas de segurança.
Nas páginas a seguir iremos detalhar cada uma destas observações. Lembramos que nossa equipe
técnica-comercial está a total disposição para o que for necessário.
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CONSUMO DE ÁGUA QUENTE
O mais importante ao se dimensionar sistemas de aquecimento solar para água de banho é garantir
que não haverá falta de água quente. Deve-se considerar condições de uso real e simultâneo, levando
em conta que o sistema precisa funcionar de forma confortável mesmo em momentos de alta
demanda e em dias menos ensolarados.
Abaixo podemos conferir, para fins de cálculo de dimensionamento, o consumo médio de água
quente:
CONSUMO
ÁGUA FRIA
ÁGUA QUENTE
ducha baixa pressão econômica
8 litros / minuto
4 litros / minuto
4 litros / minuto
ducha baixa pressão padrão
10 litros / minuto
5 litros / minuto
5 litros / minuto
ducha baixa pressão superior
16 litros / minuto
8 litros / minuto
8 litros / minuto
ducha alta pressão econômica
22 litros / minuto
11 litros / minuto
11 litros / minuto
ducha alta pressão padrão
28 litros / minuto
14 litros / minuto
14 litros / minuto
ducha alta pressão superior
36 litros / minuto
18 litros / minuto
18 litros / minuto
banheira pequena
150 litros / banho
50 litros / banho
100 litros / banho
banheira média
200 litros / banho
75 litros / banho
125 litros / banho
banheira grande
300 litros / banho
100 litros / banho
200 litros / banho
lavatório/ponto de baixo uso
10 litros / dia
8 litros / dia
2 litros / dia
lavatório/ponto de uso moderado
50 litros / dia
40 litros / dia
10litros / dia
lavatório/ponto de uso intenso
100 litros / dia
80 litros / dia
20 litros / dia
EXEMPLOS:
1) Dois banhos de 10 minutos em ducha de baixa pressão padrão = 160 litros de água quente.
2) Quatro banhos dia de 15 minutos em ducha de alta pressão superior = 1.080 litros de água quente.
3) Banho em banheira média = 125 litros de água quente.
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DIMENSIONAMENTO DO RESERVATÓRIO
Podemos também considerar o consumo médio diário por pessoa. Para tanto devemos levar em
conta o perfil de consumo de água:
CONSUMO
ÁGUA FRIA
ÁGUA QUENTE
consumo econômico por pessoa
150 litros / dia
100 litros / dia
50 litros / dia
consumo moderado por pessoa
300 litros / dia
200 litros / dia
100 litros / dia
consumo intenso por pessoa
500 litros / dia
300 litros / dia
200 litros / dia
EXEMPLOS:
1) Imóvel com 4 pessoas com perfil de consumo moderado = 400 litros de água quente / dia.
2) Imóvel com 2 pessoas com perfil de consumo econômico = 100 litros de água quente / dia.
3) Imóvel com 3 pessoas com perfil de consumo intenso + 2 pessoas com perfil de consumo
moderado = 800 litros de água quente / dia.
TAMANHO DO RESERVATÓRIO DE ÁGUA QUENTE
O reservatório de água quente deve ter volume suficiente para comportar a quantidade necessária
de água quente para suprir o consumo do imóvel e de seus habitantes no decorrer de dois dias.
Recomendá-se considerar o consumo máximo de água quente. É muito comum prever sistemas
baseados em consumo mínimo ou médio - nestes casos em momentos de pico pode haver falta de
água quente.
Os reservatórios residenciais possuem volume de 200 à 1.000 litros e são confeccionados em aço
inox. Não há limite de reservatórios a serem instalados em determinado imóvel. Para imóveis de
grande demanda pode-se inclusive instalar dois ou mais reservatórios ou mesmo dois ou mais
sistemas independentes.
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POSICIONAMENTO E DIMENSIONAMENTO DOS COLETORES
Além de calcular e dimensionar o volume e o consumo de água quente, é necessário dimensionar a
área, a quantidade e a posição dos coletores.
O ideal é que os coletores fiquem voltados para o Sol, maximizando o desempenho. Caso os coletores
não possam ser instalados diretamente voltados ao Sol, pode ser necessário instalar suportes para
ajustar a posição ou adicionar placas de modo a compensar a perda de desempenho.
OBS: Para sistemas instalados no ESTADO DE SÃO PAULO os coletores devem ser instalados voltados
para o NORTE GEOGRÁFICO e com inclinação de 35 graus em relação ao solo.
Posicionamento dos coletores na superfície de instalação
instalação em
alinhamento direto
instalação com
suporte
instalação sem
alinhamento ao Sol
instalação
oposta ao Sol
Área dos coletores
Painéis coletores localizados próximos à linha do equador (Norte e Nordeste)
Necessário 0,75m² à 1,00m² em painéis coletores por pessoa.
Painéis coletores localizados próximos ao Trópico de Capricórnio (Sudeste e Centro Oeste)
Necessário 1,00m² à 1,50m² em painéis coletores por pessoa.
Painéis coletores localizados abaixo do Trópico de Capricórnio (Sul)
Necessário 1,50m² à 2,00m² em painéis coletores por pessoa.
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POSICIONAMENTO E DIMENSIONAMENTO DOS COLETORES
Para prever a posição ideal da instalação dos coletores é necessário compreender a necessidade de
alinhamento dos coletores com o Sol. Para tanto é preciso analisar a posição relativa entre a Terra e o
Sol.
O Brasil tem a maior parte de sua área localizada entre a linha do equador e o trópico de capricórnio.
A partir desta região o Sol estará sempre na parte norte do céu. Por esta razão todos os coletores
devem ficar voltados ao norte, nunca para o Sul.
Posicionamento dos coletores em relação ao norte
Para maximizar o desempenho dos coletores de é necessário instalá-los em voltados sempre ao
Norte. Painéis instalados voltados ao Noroeste e/ou Nordeste também geram calor suficiente, porém
neste caso pode ser necessário uma quantidade maior de coletores.
Norte
Noroeste
Norte
Nordeste
Noroeste
Nordeste
OBS: Para sistemas instalados no ESTADO DE SÃO PAULO os coletores devem ser instalados voltados
para o NORTE GEOGRÁFICO e com inclinação de 35 graus em relação ao solo.
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POSIÇÃO DA CAIXA D´ÁGUA E DO RESERVATÓRIO DE ÁGUA QUENTE
A fim de garantir o funcionamento ideal e prevenir falhas no sistema de aquecimento de água o ideal
é que a caixa d´água seja instalada em nível acima do reservatório de água quente.
Caso a caixa d´a água fique em posição baixa em relação ao reservatório de água quente há o risco de
retorno da água quente para a caixa d´água, o que pode causar o derretimento das conexões e
sistemas de água fria.
caixa d´água
reservatório
de água quente
caixa d´água
reservatório
de água quente
caixa d´água
reservatório
de água quente
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Com a caixa d´água instalada em
NÍVEL ACIMA do reservatório de
água quente há garantia de ótimo
funcionamento do sistema.
Se a caixa d´água for instalada
em NÍVEL INTERMEDIÁRIO ao
reservatório de água quente
há risco de falhas no sistema.
Se a caixa d´água for instalada
no MESMO NÍVEL do reservatório
de água quente há alto risco de
falhas no sistema.
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SISTEMAS DE BAIXA E ALTA PRESSÃO
Em um imóvel pode haver basicamente dois sistemas hidráulicos: BAIXA e ALTA pressão.
Sistemas de baixa pressão oferecem menor volume na saída dos pontos de consumo (chuveiros e
torneiras). Sistemas de alta pressão podem oferecer maior saída de água nos pontos de consumo
(chuveiros e torneiras).
Em sistemas de alta pressão do consumo de água pode ser maior em função da maior vazão dos
pontos de consumo. Os tipo possíveis são:
SISTEMA DE ALTA PRESSÃO COM PRESSURIZADOR
caixa d´água
Mais utilizado atualmente, o sistema instalado com
pressurizador utiliza uma bomba para puxar a água da caixa
d´água garantir a boa pressão
reservatório
de água quente
pressurizador
SISTEMA DE ALTA PRESSÃO POR GRAVIDADE
caixa d´água
Instalando-se a caixa d´água em grande altura é possível
obter até pressão de até 40MCA, sendo o recomendável
pela ABTN para este sistema pressão de até 25MCA.
Para tanto é necessário calcular, tomando-se com base o
tamanho da caixa d´água e a vazão da tubulação a altura
necessária para a instalação da caixa d´água.
reservatório
de água quente
válvula retentora
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POSIÇÃO E LOCAL DO RESERVATÓRIO DE ÁGUA QUENTE
Para garantir o bom funcionamento do sistema e evitar acidentes, o reservatório de água quente
deve ser instalado, independente do suporte (berço), sobre superfície plana e com piso
impermeabilizado em toda a área.
É altamente indicado haver um sistema de drenagem e escoamento de água para, em caso de
imprevistos, não haver risco de infiltração de água no imóvel.
reservatório
de água quente
piso plano
impermeabilizado
sistema de drenagem
SUPORTE (BERÇO) DO RESERVATÓRIO DE ÁGUA QUENTE
O reservatório de água quente pode ser instalado direto sobre o piso impermeabilizado ou sobre
suportes (berços) construídos para acomodar o reservatório.
instalação sobre o piso
instalação sobre suportes (berços)
Para dúvidas sobre as possibilidades e tipos de suporte (berço), fique a vontade para nos consultar!
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ESPECIFICAÇÃO DOS TUBOS PARA ÁGUA QUENTE
Ao se dimensionar sistemas de água quente é fundamental compreender que os tubos e canos que
irão levar a água quente dos coletores ao reservatório (circuito primário) e do reservatório para os
pontos de consumo (circuito secundário) tenham a resistência adequada.
É imprescindível a utilização de TUBOS DE COBRE no circuito primário, entre o os coletores e o
reservatório de água quente.
É altamente recomendável a utilização de TUBOS DE COBRE no circuito secundário, entre o
reservatório de água quente e os pontos de consumo. Neste caso, como alternativa pode-se utilizar
também tubos tipo aquaterm CPVC ou PEX.
circuito primário
coletores
cobre
caixa d´água
cobre
reservatório
de água quente
PVC cobre
cobre / aquaterm CPVC / PEX
PVC
circuito secundário
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TERMOSSIFÃO
Termossifão (ou circulação por gravidade) é o nome do fenômeno físico onde a circulação da água em
um determinado sistema se dá pela simples diferença de temperatura e densidade da própria água.
A água quente é menos densa do que a água fria, desta forma a água fria tende a descer e se
acumular na parte de baixo do sistema ou reservatório. Já a água quente, menos densa, tende a subir
e se acumular na parte de cima do sistema ou reservatório.
caixa d´água
A distância máxima entre
a base do reservatório de
água quente e o topo dos
coletores deve ser 1,00m
reservatório
de água quente
1,00m
coletor
Para que o termossifão (ou circulação por diferença de densidade) funcione é imprescindível que a
caixa d´água esteja em nível acima do reservatório de água quente. Por sua vez, o reservatório de
água quente precisa estar em nível acima dos coletores.
É preciso verificar se o imóvel possui espaço e condições para a instalação de sistema de
aquecimento com estas características. Dado a necessidade de características específicas, este
sistema costuma ser instalado entre 20% e 25% dos imóveis.
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CIRCULAÇÃO FORÇADA
A alternativa ao termossifão (ou circulação por diferença de densidade) é a utilização de bombas que
movimentem a água - a isto chama-se circulação forçada. Este modelo é aplicado na grande maioria
dos sistemas.
Pequenas bombas elétricas e válvulas garantem a boa circulação da água. Este sistema é
extremamente eficiente e confiável, garantindo a perfeita circulação de água em qualquer situação e
permitindo a instalação dos coletores em qualquer posição em relação ao reservatório de água
quente.
coletor
caixa d´água
reservatório
de água quente
bomba
SISTEMA ANTI-CONGELAMENTO
A utilização da circulação forçada permite a instalação de sistemas adicionais de segurança. Entre eles
há o SISTEMA ANTI-CONGELAMENTO.
Em cidades onde a temperatura atinja 5ºC ou menos é necessário a instalação de sistemas anti-congelamento para evitar a formação de gelo dentro dos coletores.
O sistema anti-congelamento consiste em sensores que, em caso de baixa temperatura, irão utilizar
as bombas para forçar a circulação da água dentro dos coletores. Isto evita o congelamento de água
dentro dos coletores, o que pode inutilizar os coletores.
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VASO DE EXPANSÃO
O vaso de expansão é um componente de segurança que deve ser instalado com objetivo de prevenir
fadiga de material, prolongando assim a vida do sistema. O vaso de expansão serve também para
evitar acidentes em função do excesso de pressão gerado pela água quente.
caixa d´água
vaso de expansão
reservatório
de água quente
O vaso de expansão consiste num recipiente com um diafragma que se expande ou contrai de acordo
com a pressão da água - quanto mais quente a pressão da água, maior o volume que esta água ocupa
dentro do vaso de expansão.
baixa pressão
de água quente
média pressão
de água quente
alta pressão
de água quente
É importante considerar que o vaso de expansão deve ter de 7,5% a 10% do volume do reservatório
de água quente. Desta maneira, mesmo que o reservatório de água quente fique por longos períodos
com a capacidade máxima de água em alta temperatura não haverá risco de fadiga ou rompimento
de material.
EXEMPLO: Para um reservatório de água quente de 600 litros o vaso de expansão deve ter 60 litros.
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VÁLVULAS DE SEGURANÇA
Em nenhuma hipótese podemos esquecer da força gerada pela pressão da água quente. A boa
segurança e durabilidade do sistema dependem da correta especificação e instalação das válvulas de
segurança necessárias.
VÁLVULA DE SEGURANÇA (ALÍVIO)
É um dispositivo automático de alívio de pressão. Pode ser usado como uma válvula de
alívio ou de segurança e é usado para proteger o equipamento, impedindo o acúmulo
excessivo de pressão.
VÁLVULA ELIMINADORA DE AR
Elimina o ar em sistemas de aquecimento solar para água, permitindo que o ar ou o vapor
d´água saiam da tubulação livremente, o que garante o bom fluxo da água até os pontos
de consumo.
VÁLVULA QUEBRA VÁCUO
Válvula instalada o mais próximo possível do tubo de consumo e do reservatório de água
quente. A passagem da válvula deve estar sempre livre. Durante a drenagem do
reservatório térmico, a válvula atua como quebra vácuo, permitindo a entrada de ar e
equalizando a pressão interna do reservatório de água quente com a pressão atmosférica.
VÁLVULA DE RETENÇÃO INVERTIDA
A válvula de retenção invertida deve ser instalada para que, em caso de manutenção,
havendo necessidade de esgotar o reservatório de água quente, seja possível a entrada de
ar, desta forma evitando a fadiga de material e a possível implosão do reservatório. Este
componente atua também como válvula eliminadora de ar.
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SISTEMAS DE SEGURANÇA
A boa durabilidade e desempenho do sistema dependem da atenção e instalação de equipamentos e
sistemas de segurança. Os principais pontos a serem observados são:
ANODO DE SACRIFÍCIO
A qualidade e o PH (acidez) da água variam bastante de região para região. Em localizades
onde há presença de metais ou sais alcalinos, ou ainda onde a água é proveniente de
poço, é altamente recomendável a instalação de um bastão anodo de sacrifício dentro do
reservatório de água quente.
O objetivo do anodo de sacrifício é absorver metais e sais alcalinos presentes na água,
evitando que estes ataquem as superfícies internas do reservatório de água quente e dos
demais componentes.
Esta tecnologia reduz drasticamente o processo de corrosão interna dos componentes,
extendendo a vida útil do reservatório, das válvulas e dos demais componentes do
sistema.
SISTEMA ANTI-CONGELAMENTO
Em cidades onde a temperatura atinja 5ºC ou menos é necessário a instalação de sistemas
anti--congelamento para evitar a formação de gelo dentro dos coletores.
O sistema anti-congelamento consiste em sensores que, em caso de baixa temperatura,
irão forçar a circulação da água dentro dos coletores. Isto evita o congelamento de água
dentro dos coletores, o que pode inutilizar os coletores.
VIDROS TEMPERADOS
A superfície dos coletores é coberta com uma lâmina de vidro que pode ser em vidro plano
comum ou em vidro temperado.
Coletores com superfície em vidro temperado são até 6,5 vezes mais resistentes contra
que quebra das lâminas de vidro em caso de impacto.
A LIFEHOUSE recomenda fortemente aos clientes que as lâminas de vidro de proteção
sejam em vidro temperado. Isto garante maior segurança contra impacto de granizo,
pedras ou detritos.
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LIMPEZA E MANUTENÇÃO
Os sistemas de aquecimento solar para água, para que operem sempre com desempenho máximo, demandam
de manutenção e limpeza realizadas uma vez a cada ano.
Limpeza dos coletores
A superfície de vidro dos coletores fica exposta ao clima e a intempérie. Desta forma é necessário que
seja periodicamente limpa. O acúmulo de folhas, pó e demais detritos poderá criar uma barreira,
desta forma impedindo a energia do Sol de ser devidamente aproveitada.
A limpeza deve ser realizada sempre que necessário, utilizando detergente neutro, água corrente,
pano úmido e vassoura de cerdas macias ou rodo.
Manutenção do reservatório
A caixa d´água e o reservatório de água quente (boiler) devem ser limpos uma vez ao ano.
Recomenda-se a assistência de empresas especializadas.
Teste das válvulas de segurança e do vaso de expansão
As válvulas de segurança e o vaso de expansão devem ser checados uma vez ao ano. Recomenda-se o
uso de empresas especializadas.
ATENDIMENTO LIFEHOUSE
Fique a vontade para consultar diretamente nossa equipe comercial em sua região:
Grande São Paulo
Rodrigo Luz
(011) 9-6904-8032 / [email protected]
Grande São Paulo
Tiago Xavier
(011) 9-8446-4665 /
[email protected]
Sorocaba (e região)
Franco Moraes
(015) 9-9747-1379 /
[email protected]
Campinas (e região)
Ricardo Lefevre
(019) 9-7112-1966 / [email protected]
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