Um aquecedor solar de ar converte radiação solar em ar quente em movimento para um processo de secagem.O ar passa através ou sobre uma superfície absorvente, ganha calor e, em seguida, move-se através de uma câmara de secagem onde absorve a humidade do produto.

Radiação solar -> calor do absorvedor -> ar quente
Ar quente + fluxo de ar -> evaporação da humidade do produto
Ar de exaustão -> remove a humidade da câmara

Isto é diferente da secagem ao sol aberto. A Organização das Nações Unidas para a Alimentação e a Agricultura observa que a secagem solar tradicional pode ser afetada por poeira, chuva, tempo nublado e má circulação de ar.¹Um sistema controlado de aquecimento solar de ar melhora o ambiente de secagem ao separar o coletor, o percurso do fluxo de ar, a câmara de secagem, os ecrãs ou tabuleiros e a exaustão.

O aquecimento solar de ar também é reconhecido como um caso de utilização de energia solar térmica para calor de processo e aquecimento de ar. A EPA dos EUA descreve as tecnologias solares térmicas como sistemas que absorvem o calor solar e o transferem para aplicações úteis, incluindo o aquecimento de ar.²

O mecanismo é importante porque a secagem não é apenas aquecimento. O ar quente reduz a humidade relativa, o que aumenta a capacidade do ar de absorver a humidade da superfície do produto. O ar em movimento transporta então essa humidade para fora da câmara, evitando que o ar saturado permaneça à volta dos tabuleiros e atrase o lote.

Uma proposta de aquecedor solar de ar para secagem deve incluir dados do coletor, dados do ventilador, notas sobre materiais em contacto com alimentos, segurança elétrica e limites do processo de secagem.Estes documentos facilitam a comparação das alegações dos fornecedores.

Para materiais não alimentares, como aparas de madeira ou biomassa, as normas de segurança alimentar podem não ser aplicáveis. Para produtos comestíveis, estes passam a fazer parte do controlo de risco do comprador, uma vez que o secador afeta a exposição a contaminações, o acesso para limpeza e a temperatura do produto.

A secagem solar ao ar é uma boa opção quando o produto aceita ar quente de temperatura baixa a média e o processo pode tolerar a variabilidade solar.É mais eficaz quando a secagem ocorre durante as horas de sol ou quando o comprador pode prolongar a secagem por vários ciclos diurnos.

O guia do secador solar da chaminé da Universidade da Califórnia destaca que um fluxo de ar mais rápido aumenta a perda de humidade e que as entradas de ar bloqueadas retardam a secagem.³Esse princípio é escalável: o design do fluxo de ar não é um acessório pequeno; é o núcleo do resultado da secagem.

Um aquecedor solar de ar de 2kW deve ser tratado como um alvo de calor útil sob bom sol, não como uma produção garantida para todo o dia.O calor útil varia com a irradiação, temperatura de entrada, eficiência do coletor, perda no duto, operação do ventilador e resistência da câmara de secagem.

Calor útil para o ar (kW)
= caudal de ar (m3/h)
x aumento da temperatura do ar (graus C)
x 0,000335

Regra de decisão: para produtos sensíveis à qualidade, comece com maior fluxo de ar e menor aumento de temperatura. Para materiais robustos, como biomassa ou lascas de madeira, um aumento de temperatura mais elevado pode ser aceitável quando a humidade do exaustor é controlada.

Um lote de ervas de 100 kg, de 70% de humidade para 12% de humidade, precisa de cerca de 65,9 kg de remoção de água antes da embalagem final.Este cálculo de remoção de água é mais importante do que o tamanho do cabeçalho do coletor.

Sólidos secos = 100 kg x (1 - 70%) = 30 kg
Massa final = 30 kg / (1 - 12%) = 34,1 kg
Água removida = 100 kg - 34,1 kg = 65,9 kg

Calor útil diário do aquecedor solar de ar de 2 kW
= 2 kW x 6 h/dia
= 12 kWh/dia

Fluxo de ar com aumento de temperatura de 30 °C
= 2 / (30 x 0,000335)
= 199 m³/h

Resultado: um conceito de calor útil de 2 kW pode suportar um pequeno secador controlado, mas não deve ser vendido como um secador garantido de um dia para cada lote de 100 kg. A espessura do produto, a carga dos tabuleiros, a humidade, a uniformidade do percurso do ar e o clima determinam o tempo de secagem final.

Nas discussões de pré-conceção da Soletks, um comprador que reporta 100 kg/lote,70% de humidade iniciale também…12% de humidade final fornece à equipa de engenharia dados suficientes para calcular um alvo de remoção de 65,9 kg de água antes da seleção do coletor.

O controlo do fluxo de ar evita duas falhas comuns: sobreaquecimento do produto e zonas húmidas no interior do secador.O ponto de conceção estável é aquele que mantém a temperatura segura para o produto, mantendo o ar de exaustão em movimento.

Uma temperatura mais elevada aumenta o potencial de evaporação, mas um baixo fluxo de ar permite que o ar húmido permaneça perto do produto. Um fluxo de ar mais elevado remove a humidade mais rapidamente, mas demasiado ar frio pode baixar a temperatura da câmara e desperdiçar energia do ventilador.

A lógica de controlo deve limitar primeiro a temperatura do produto e, em seguida, ajustar o fluxo de ar para manter a humidade da exaustão em movimento. É por isso que a dimensão do ventilador, a colocação do amortecedor, a abertura de exaustão, o espaçamento dos tabuleiros e a localização do sensor devem ser tratados como elementos centrais do design do sistema, e não como acessórios.

Utilize um coletor solar de ar dedicado quando o calor for o único resultado valioso; utilize PVT baseado em ar quando o comprador também valorizar a eletricidade da mesma área do telhado.

Coletor Solar de Ar Dedicado

Melhor para secagem apenas com calor, pré-aquecimento de ventilação, estufas e aplicações de ar quente onde a produção térmica simples é mais importante do que a eletricidade fotovoltaica.

30-80 °C Apenas calorDesign de condutas mais simples

Módulo PVT Baseado em Ar

Melhor quando a área limitada do telhado deve produzir tanto eletricidade fotovoltaica como ar quente útil para secagem, ventilação ou pré-aquecimento a baixa temperatura.

25-50 °C Eletricidade + calorDesign integrado

Os compradores da Soletks que comparam opções podem rever produtos de coletor solar de ar, oguia de aquecedores solares de ar… e o…comparação entre coletor solar de ar e PVT de ar. Se o projeto necessitar de eletricidade e ar quente, o módulo PVT baseado em ar APVT-590 também deve ser comparado.

A câmara de secagem deve distribuir o ar uniformemente antes de aumentar a área do coletor.Para culturas, a qualidade visual e a uniformidade da humidade são resultados comerciais. Um secador que sobreaquece o tabuleiro superior enquanto deixa os tabuleiros inferiores molhados cria lotes rejeitados, mesmo que o coletor pareça eficiente.

• Mantenha as camadas dos tabuleiros suficientemente rasas para que o ar passe através ou sobre o produto.

• Deixe uma entrada de ar e um caminho de exaustão desobstruídos.

• Adicione defletores quando o ar percorre o caminho mais curto à volta dos tabuleiros.

• Isole a câmara quando a temperatura ambiente for baixa.

• Utilize materiais de grau alimentar ao secar produtos comestíveis.

• Inclua um plano de gestão de condensado e poeira que possa ser limpo.

• Projete portas e tabuleiros para velocidade de carregamento, não apenas para desempenho térmico.

Uma RFQ útil para um aquecedor solar de ar para secagem deve descrever o material e o objetivo da secagem.Envie à Soletks dados suficientes para conectar o coletor ao trabalho real de secagem.

1. Dimensionamento apenas pela área do coletor. Use primeiro a carga de humidade e o fluxo de ar.

2. Ignorar o limite de temperatura do produto. Ervas, sementes e frutas podem perder qualidade se o ar estiver demasiado quente.

3. Sem controlo de exaustão. O ar húmido deve sair continuamente da câmara.

4. Sobrecarga de tabuleiros. Camadas espessas de produto retardam o movimento interno da humidade.

5. Nenhum plano de backup.As mudanças climáticas podem interromper os cronogramas de produção comercial.

6. Nenhum lote de teste.Um lote piloto de 5 a 10 kg frequentemente revela problemas de espaçamento de bandejas, fluxo de ar e qualidade.