Hoje trago-vos um esquema que fiz para orçamentar um sistema solar para mais um estimado leitor do blogue e vou aproveitar este caso para esclarecer algumas duvidas que são comuns no momento de escolher um sistema solar térmico  .

Pelo que tenho visto e os muitos casos que tenho acompanhado, tenho reparado que normalmente quem quer instalar um sistema solar térmico não tem duvidas quanto ao sistema que pretende, (circulação forçada ou termossifão) mas já o mesmo não se pode dizer quando toca a escolher o tipo de apoio, eu pessoalmente sou a favor de um apoio instantâneo, mas teremos tempo de desenvolver este assunto  vamos agora ao esquema :

Este esquema utiliza um permutador externo não pelas razões normais que levam á utilização de um permutador externo mas sim a pedido do cliente, um pedido invulgar "sim" mas que não interfere com o bom funcionamento do sistema e se assim é porque não satisfazer o seu pedido !!!

Esquema hidráulico.

Esquema do principio de funcionamento hidráulico e elétrico de um sistema solar térmico de circulação forçada, de tubos de vácuo ou painéis solares planos, para aquecimento de águas sanitárias (A.Q.S.) com um depósito com permutador esterno de placas soldadas e apoio instantâneo de esquentador ou caldeira mural mista.
O esquema hidráulico do sistema completo é o da figura acima.

Esquema do principio de funcionamento hidráulico e elétrico de um sistema solar térmico de circulação forçada, de tubos de vácuo ou painéis solares planos, para aquecimento de águas sanitárias (A.Q.S.) com um depósito com permutador esterno de placas soldadas e apoio instantâneo de esquentador ou caldeira mural mista.  
Nesta imagem temos o mesmo esquema hidráulico com a respetiva entrada e saída das águas sanitárias, e em seguida vamos poder comparar com um esquema convencional .

Esquema hidráulico de um sistema solar convencional sem permutador de placas.

Esquema do principio de funcionamento hidráulico e elétrico de um sistema solar térmico de circulação forçada, de tubos de vácuo ou painéis solares planos, para aquecimento de águas sanitárias (A.Q.S.) com um depósito com permutador de serpentina e apoio instantâneo de esquentador ou caldeira mural mista.
Este o esquema normalmente utilizado para as instalações de sistemas solares com apoio instantâneo de um esquentador  vejamos agora os esquemas lado a lado para que seja mais fácil comparar.

Lado a lado esquema hidráulico.

Esquema do principio de funcionamento hidráulico e elétrico de um sistema solar térmico de circulação forçada, de tubos de vácuo ou painéis solares planos, para aquecimento de águas sanitárias (A.Q.S.) com um depósito com permutador esterno de placas soldadas e apoio instantâneo de esquentador ou caldeira mural mista comparado com um esquema do principio de funcionamento hidráulico e elétrico de um sistema solar térmico de circulação forçada, de tubos de vácuo ou painéis solares planos, para aquecimento de águas sanitárias (A.Q.S.) com um depósito com permutador de serpentina e apoio instantâneo de esquentador ou caldeira mural mista.   
Como podemos ver na imagem acima o esquema da esquerda é o que utiliza o permutador de placas e o da direita o que utiliza o permutador de serpentina: 

Diferenças mecânicas e hidráulicas.

O esquema que utiliza o permutador de placas leva para além do permutador externo mais uma bomba, isto porque a permuta ao contrario do permutador de serpentina é feita fora do depósito e por isso é necessário transportar o calor trocado no permutador entre o sistema solar e as águas sanitárias para o depósito, para isso tem que se utilizar uma bomba circuladora e não pode ser uma bomba circuladora qualquer, tem que ser uma bomba circuladora com corpo ou em latão ou em bronze, isto porque o corpo da bomba circuladora vai estar em contacto direto com as águas sanitárias, ( a água que vamos consumir ), uma bomba de corpo por exemplo em ferro fundido punha certamente em risco a saúde de quem consumisse a água deste sistema porque a ferrugem do ferro passaria para a água e seria ingerida. A grande diferença entre estes dois sistemas é o sitio onde se faz a permuta .

Diferenças de funcionamento lado a lado.

Esquema do principio de funcionamento hidráulico e elétrico de um sistema solar térmico de circulação forçada, de tubos de vácuo ou painéis solares planos, para aquecimento de águas sanitárias (A.Q.S.) com um depósito com permutador esterno de placas soldadas e apoio instantâneo de esquentador ou caldeira mural mista comparado com um esquema do principio de funcionamento hidráulico e elétrico de um sistema solar térmico de circulação forçada, de tubos de vácuo ou painéis solares planos, para aquecimento de águas sanitárias (A.Q.S.) com um depósito com permutador de serpentina e apoio instantâneo de esquentador ou caldeira mural mista.   
Vamos em primeiro lugar analisar o funcionamento do esquema da esquerda, que é o do sistema que utiliza o permutador de placas soldadas. Vamos começar pelo grupo hidráulico (G.H) onde temos a bomba circuladora (B1), que quando  recebe informação do modulo de controlo (M.C), de que existe temperatura disponível no coletor (C.S) para ser aproveitada a bomba (B1) começa a fazer passar o fluido do circuito primário a través do coletor solar entrando o fluido frio em (2) no coletor solar ( retorno ) e saindo em (1) quente (ida) a fim de transportar a temperatura  para o permutador de calor (P) . No circuito convencional o da direita  temos um permutador de serpentina que faz a troca de calor diretamente dentro das águas sanitárias e recomeça o ciclo com o retorno do fluido ao coletor solar, mas no esquema da esquerda ( o esquema com o permutador) o fluido quente entra no permutador em (3) faz a troca de calor dentro do permutador (P) e retorna ao coletor solar em (4)  o fluido do circuito primário do solar e as águas sanitárias não se misturam, a bomba (B2) que vai trabalhar em simultâneo com a bomba (B1) vai fazer com que as águas sanitárias passem pelo permutador e absorvam o calor que o sistema solar transportou para o permutador de placas. As águas sanitárias saem frias do depósito de um ponto baixo do depósito (8) são empurradas pela bomba até (6) absorvem o calor e saem quentes em (5) entrando no depósito num ponto intermédio (7) . 

Componentes do sistema.

Esquema do principio de funcionamento hidráulico e elétrico de um sistema solar térmico de circulação forçada, de tubos de vácuo ou painéis solares planos, para aquecimento de águas sanitárias (A.Q.S.) com um depósito com permutador esterno de placas soldadas e apoio instantâneo de esquentador ou caldeira mural mista. 

1. Válvula de esfera .
2. Purgador de ar .
3. Válvula de retenção.
4. Filtro de água em Y.
5. Válvula de enchimento com manómetro.
6. Válvula misturadora termostática .
7. Vaso de expansão das águas sanitárias .
8. Vaso de expansão do sistema solar.
9. Válvula de segurança térmica e de pressão.
10. Permutador de placas soldadas.
11. Grupo hidráulico.
12. Bomba circuladora com corpo em latão.
13. Depósito de água sem serpentinas.
14. Esquentador ou caldeira mista .
15. Coletor solar de tubos de vácuo ou painéis solares planos.
16. Torneira de saída de água quente.

Esquema elétrico .

Esquema do principio de funcionamento hidráulico e elétrico de um sistema solar térmico de circulação forçada, de tubos de vácuo ou painéis solares planos, para aquecimento de águas sanitárias (A.Q.S.) com um depósito com permutador esterno de placas soldadas e apoio instantâneo de esquentador ou caldeira mural mista. 

S1-Sonda de temperatura do coletor solar.

S2-Sonda de temperatura da parte superior do depósito de água.  

S3-Sonda de temperatura da parte inferior do depósito de água. 

M.C-Módulo de controlo.

B1-Bomba circuladora do circuito primário do sistema solar. 

B2-Bomba circuladora do circuito secundário do permutador de placas.

Entrada de água automática do circuito primário.

Esquema do principio de funcionamento hidráulico e elétrico de um sistema solar térmico de circulação forçada, de tubos de vácuo ou painéis solares planos, para aquecimento de águas sanitárias (A.Q.S.) com um depósito com permutador esterno de placas soldadas e apoio instantâneo de esquentador ou caldeira mural mista. 

A-Válvula de esfera.

 B-Filtro de água em Y.

C-Válvula de retenção .

D-Válvula de enchimento ou reguladora de pressão com manómetro.

E-Entrada de água no circuito primário.

Este conjunto de acessórios vai fazer reposição de água no circuito primário e não deixa a pressão do circuito primário baixar, do valor pré estabelecido, este sistema é muito útil em caso de haver uma perda de fluido por fuga ou de a válvula de segurança disparar por alguma razão, este sistema é muito importante sobre tudo em sistemas com tubos de vácuo onde se atingem altas temperaturas .

Regulação da temperatura da água e apoio instantâneo. 

Esquema do principio de funcionamento hidráulico e elétrico de um sistema solar térmico de circulação forçada, de tubos de vácuo ou painéis solares planos, para aquecimento de águas sanitárias (A.Q.S.) com um depósito com permutador esterno de placas soldadas e apoio instantâneo de esquentador ou caldeira mural mista.  

Vamos então agora ver como funciona a entrada e a saída das águas sanitárias no depósito .

O primeiro passo depois da entrada da água no sistema é a filtragem de impurezas no filtro (1), isto para que as impurezas não se depositem no depósito, ou danifiquem algum dos componentes do sistema e acima de tudo para que não passem para o consumo, é por isso que é sempre aconselhável a utilização de um filtro, neste caso é apenas um filtro em Y, mas podem ser utilizados outros tipos de filtros, em seguida no esquema temos uma válvula de retensão (2) para que a água não volte para traz, por exemplo em caso de falta de água poderia acontecer .

Se seguirmos o percurso da água podemos ver que a tubagem se divide, em (A1) temos a entrada de água fria do depósito, que vai repor água fria consoante o consumo de água quente. O outro tubo ( inox ) segue e mais acima volta a dividir-se em dois a alimentação de água fria da torneira misturadora (A2), e mais á frente a alimentação da válvula misturadora termostática (A3).

Agora que já vimos como são feitas as alimentações de água fria vamos seguir a saída de água quente do depósito (B):

Depois de aquecida a água sai do depósito a uma temperatura inserta, que vai depender da exposição solar do coletor, por isso este sistema  está preparado para qualquer situação e faz com que a água na torneira misturadora (3) tenha sempre a mesma temperatura, para isso é importante o esquentador ou a caldeira serem apropriados para sistemas solares .

Para facilitar a explicação do seu funcionamento vamos imaginar que a temperatura de saída pré regulada do sistema é de 50º Centigrados.

  Vamos analisar os três casos possíveis :

A temperatura do depósito é inferior a 50ºC - A água sai do depósito em (B) passa pela válvula misturadora termostática(H) e sai em (C), entra no esquentador (F), na válvula (D), o esquentador vai repor a temperatura que falta á água para os 50ºC, em seguida a água segue para a torneira misturadora (3) que é o ponto de consumo. 

A temperatura do depósito é superior a 50ºC -  A água sai do depósito em (B) e entra na válvula misturadora termostática (H) que vai misturar a quantidade exata de água fria para a água sair em (C) com 50º C em seguida ao passar pelo esquentador (F) a sonda do esquentador deteta que a água está á temperatura correta e deixa passar a água a 50º C até á torneira misturadora (3) para o consumo.

A temperatura do depósito é igual a 50ºC -  A água sai do depósito em (B) passa pela válvula misturadora termostática(H) e sai em (C), entra no esquentador (F), a sonda do esquentador deteta que a água está á temperatura correta e deixa passar a água a 50º C até á torneira misturadora (3) para o consumo.

Espero que tenham gostado, qualquer duvida eu respondo e ajudem o blogue a manter-se ativo visitando as publicidades. Obrigado.

Jorge Silva