Construção e Avaliação Térmica de um Coletor Solar

Dissertação de Mestrado em Engenharia do Ambiente apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.A necessidade de um crescente recurso às energias renováveis é incontornável. As energias renováveis são fontes limpas de energia. A sua utilização permite reduzir os impactes ambientais, produzindo menos desperdícios, e contribui para um desenvolvimento sustentável da sociedade atual e futura. A energia solar é a fonte mais abundante do nosso planeta e a fonte de todas as energias. As principais formas da energia solar são o calor e a luz. O aproveitamento da energia para aquecimento do ar é obtida a partir de coletores solares térmicos. Esses coletores são utilizados para diversas finalidades como climatização e secagem. A montagem experimental de um coletor solar para aquecimento de ar foi concebida em Coimbra com o objetivo de estudar o desempenho térmico do mesmo. É inovador pois apresenta baixo custo, simplicidade de construção e consiste na utilização de uma matriz porosa metálica como elemento absorvedor, a palha de aço, atravessada por um escoamento forçado de ar. Deste modo o coletor funcionará como um gerador de ar quente, com o intuito de vir a integrar um equipamento futuro, para a secagem de produtos agroalimentares. A ideia principal é estudar as relações entre o comportamento térmico do coletor, a radiação solar e a diferença de temperaturas, sendo fruto de reflexão a possível diminuição de perdas pela cobertura superior do coletor e a maximização da extração de calor da matriz, melhorando assim o rendimento térmico. De acordo com os resultados obtidos nos ensaios realizados o coletor apresenta valores para aquecimento de ar bastante satisfatórios, sendo capaz de aumentar a temperatura em aproximadamente 45ºC. O rendimento térmico médio situa-se pelos 29%, sendo possível melhora-lo efetuando algumas alterações ao nível da constituição e da inclinação do coletor.The need of an increasing resource to the renewable energy is inevitable. Renewable energies are clean energy sources. Its use reduces the environmental impact, producing less waste and it contributes to a sustainable development of the current and future society. Solar energy is the most abundant source of our planet and the source of all energies. The main ways of solar energy are heat and light. The use of the energy for heating the air is obtained from solar thermal collectors. These collectors are used for various purposes such as air conditioning and drying. The experimental setup of a solar collector for heating the air was designed in Coimbra with the aim of studying its thermal performance. It is highly innovative because it has low cost, simplicity of construction and it consists in using a metal porous matrix as an absorber, steel wool, crossed by a forced flow of air. Thus the collector will work as a hot air generator, in order to integrate a future equipment, for the drying of agricultural food products. The main idea is to study the relationship between the thermal performance of the collector, the solar radiation and the temperature difference, being the result of reflection the possible reduction of loss from the top cover of the collector and the maximizing heat extraction from the matrix, thus improving the thermal efficiency. According to the results obtained in the tests performed the collector shows values for heating the air satisfactory, being able to increase the temperature at approximately 45°C. The average thermal efficiency lies by 29%, being possible to improve it by making some changes in the constitution and the slope of the collector