Coletor solar tipo U com tubo evacuado

Definição do produto e estrutura principal

O coletor solar de tubo em U é um coletor solar térmico pressurizado concebido para sistemas centralizados de aquecimento e água quente sanitária que exigem estabilidade a longo prazo e um funcionamento controlado. A sua filosofia de design difere dos coletores de tubo a vácuo com fluxo direto de água, isolando o circuito de transferência de calor do sistema de água do utilizador, melhorando assim a segurança, a fiabilidade e a vida útil.

O coletor é composto por canais de fluxo metálicos em forma de U, tubos de vidro evacuados, alhetas de alumínio de alta eficiência e um coletor de distribuição integrado. A radiação solar entra no tubo de vácuo através do vidro exterior transparente, onde o calor é absorvido pela estrutura de alhetas no interior do tubo. Esta energia térmica é então transferida diretamente para o canal de fluxo em forma de U por condução metálica.

Um meio de transferência de calor dedicado circula no interior do tubo em U, transportando a energia térmica recolhida para o permutador de calor ou tanque de armazenamento do sistema. Como o meio de transferência de calor opera dentro de um circuito metálico fechado e selado, o coletor pode funcionar sob pressão sem introduzir água no próprio tubo de vácuo.

Este mecanismo indireto de troca de calor é particularmente adequado para sistemas solares térmicos projetados, onde a continuidade operacional, a segurança do sistema e a produção de calor previsível são mais importantes do que a resposta térmica a curto prazo. Consequentemente, os coletores de tubo em U são amplamente utilizados em instalações centralizadas, em vez de unidades residenciais individuais.

Cenários de aplicação

O coletor solar em forma de U foi concebido para suportar uma vasta gama de aplicações de energia solar térmica centralizadas, especialmente em projetos onde a fiabilidade do sistema e o desempenho ao longo do ciclo de vida são priorizados.

• Em complexos residenciais, o coletor é comummente utilizado em sistemas centralizados de água quente sanitária que servem edifícios de apartamentos ou condomínios. A operação pressurizada permite uma integração perfeita com a infraestrutura hidráulica moderna, garantindo uma pressão de água estável e um fornecimento constante de água quente. A ausência de água dentro do tubo de vácuo elimina os riscos de congelação no inverno e os problemas de sobreaquecimento no verão.

• Em edifícios comerciais, como hotéis, hospitais, escolas e instalações de entretenimento, a procura de água quente é tipicamente contínua e concentrada. O coletor de tubos em U proporciona uma saída térmica estável e suporta um funcionamento de longa duração, sendo adequado para instalações que não toleram interrupções frequentes do sistema ou paragens para manutenção.

• Em parques industriais e projetos de aquecimento industrial, os coletores de tubo em U são frequentemente utilizados para o pré-aquecimento de água de processo, aquecimento de ambientes ou como parte de sistemas híbridos de energia. A utilização de fluidos de transferência de calor à base de glicol permite um desempenho fiável em climas frios, incluindo regiões setentrionais com períodos prolongados de baixas temperaturas.

De um modo geral, o coletor de tubo em U é mais adequado para sistemas que exigem um controlo centralizado, uma produção de energia previsível e fiabilidade operacional a longo prazo, em vez de cenários de aquecimento descentralizados ou de ciclo curto.

Principais vantagens

Funcionamento seguro e estável

Uma das principais vantagens do coletor solar de tubo em U reside no seu princípio de funcionamento intrinsecamente seguro. O sistema suporta o funcionamento pressurizado, garantindo que não há fluxo de água direto através dos tubos de vácuo. Este projeto evita, fundamentalmente, falhas comuns, como a rutura dos tubos causada pelo sobreaquecimento durante o pico do verão ou danos por congelamento em climas frios de inverno.

Como o fluido de transferência de calor circula dentro de um canal metálico selado, o coletor não é afetado por problemas de qualidade da água. Problemas como incrustações, corrosão causada por minerais e fugas associadas a tubos cheios de água são efetivamente eliminados. Isto aumenta significativamente a segurança do sistema e reduz as necessidades de manutenção ao longo da vida útil do coletor.

Alta eficiência de transferência de calor

O coletor de tubo em U adota uma estrutura de troca de calor secundária baseada num canal de fluxo metálico em forma de U. O calor absorvido pela estrutura das alhetas é transferido eficientemente através do contacto direto do metal com o fluido de transferência de calor em circulação. Esta configuração garante um desempenho estável de transferência de calor sob diferentes condições de radiação solar e de funcionamento.

Embora a resposta térmica possa ser mais controlada em comparação com os sistemas de tubos de calor, o design de tubos em U proporciona uma eficiência consistente durante longos períodos de funcionamento, tornando-o adequado para projetos que priorizam o fornecimento constante de energia em vez de ciclos térmicos rápidos.

Durabilidade e resistência à corrosão

Todos os componentes de transferência de calor estão encapsulados num canal de fluxo selado, isolando-os eficazmente das influências ambientais externas. O cobre e as ligas de terras raras selecionadas são utilizados para proporcionar uma elevada resistência à corrosão e estabilidade térmica.

Além disso, são aplicadas técnicas de soldadura de alta resistência em todas as juntas para manter a integridade estrutural sob repetidas expansões e contrações térmicas. Esta construção robusta reduz o risco de degradação a longo prazo e contribui para uma vida útil prolongada.

Design personalizável e integração arquitetónica

Os coletores de tubo em U podem ser personalizados em termos de tamanho e configuração para satisfazer os requisitos específicos de cada projeto. A sua estrutura modular permite um arranjo flexível dentro dos conjuntos de coletores, suportando vários layouts de sistema.

A estrutura do coletor é fabricada com perfis de liga de alumínio GM, proporcionando uma elevada resistência mecânica e facilidade de instalação. O acabamento prateado escovado realça a harmonia visual com os projetos arquitetónicos modernos, tornando o coletor adequado tanto para instalações funcionais como para aquelas que valorizam a estética.

Vantagens dos componentes e materiais

• A estrutura das alhetas é produzida em alumínio 3003 anticorrosivo, selecionado pela sua resistência à corrosão e desempenho estável sob exposição prolongada à luz solar. A sua elevada condutividade térmica proporciona uma absorção de calor eficiente e uma rápida transferência para o canal de fluxo.

• O canal de fluxo é construído principalmente em cobre, um material amplamente reconhecido pelas suas excelentes características de transferência de calor e durabilidade. Em modelos selecionados, são utilizados tubos de liga de terras raras para aumentar ainda mais a resistência à oxidação e a estabilidade do material a longo prazo, especialmente em ambientes de funcionamento exigentes.

• O processo de soldadura utiliza varetas de solda de prata-cobre. Comparativamente aos materiais de soldadura convencionais, esta abordagem preserva a resistência e a flexibilidade da junta, reduzindo a probabilidade de fissuras, fugas ou corrosão nas ligações soldadas ao longo do tempo.

• O fluido de transferência de calor pode ser selecionado de acordo com a temperatura ambiente e as condições de funcionamento. Esta flexibilidade permite que o coletor mantenha um desempenho estável em diferentes zonas climáticas, desde regiões amenas a regiões frias.

Especificações Técnicas

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