Desenvolvimento de sistema de aquecimento solar de baixo custo e complexidade técnica

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Appel, Jean Carlos Ravanelli
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Francisco Beltrao
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental: Análise e Tecnologia Ambiental
UTFPR
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4560
Resumo: The development of technologies for obtaining and storing solar energy has brought several innovations in distinct areas such as heating, lighting, cooking as well as industrial uses. Among these technologies, solar heating technology stands out for being easy to install in homes and with great socioeconomic impact, reducing energy consumption for heating, which corresponds to almost ¼ of residential consumption. Reducing consumption reduces the need for new hydroelectric and nuclear power plants and their environmental impacts. In this work, two solar collectors of low cost were developed, one being indicated for flat roofs, denominated divergent spiral collector and the second, denominated collector system "S", that can be installed directly on inclined roofs. The tests were conducted using a digital thermometer with two thermocouples in batch mode, with passive water circulation, added to the UTFPR meteorological station data, in order to verify the temperature of the collector inlet and outlet, in a thermally insulated tank and a conventional one. The incidence of winds and precipitation were also analyzed. Through the results, it was possible to conclude that the "S" system proved to be highly feasible to be implemented in residences due to its ability to be installed in inclined roofs quickly and without the need for specific technical knowledge. This work resulted in two prototypes being that the S system obtained a patent registered in the INPI attesting its originality and guaranteeing the institution its intellectual property as well as they brought a significant reduction in the cost of construction and the quantity of connections, being these points of failure, besides easy to manufacture. With the use of 100 meters of hose, the collector "S" reached a temperature peak of 44ºC, where the thermal gains during the day reached 17.9ºC, heating the thermally insulated reservoir (boiler), with a capacity of 100 liters, added to the 49.1 liters of water contained in the collector. In this way, the system heated 149.1 liters, providing a thermal gain that would consume 49.78kW with the use of electrical resistance. These results show the feasibility and functionality of the proposed invention, indicating the possibility of large-scale implementation.
id UTFPR-12_1130a2bdbef570f4df9c457d4b75e211
oai_identifier_str oai:repositorio.utfpr.edu.br:1/4560
network_acronym_str UTFPR-12
network_name_str Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
repository_id_str
spelling Desenvolvimento de sistema de aquecimento solar de baixo custo e complexidade técnicaDevelopment of low cost solar heating system and technical complexityEnergia solar - Sistema passivoAquecedores solares de águaEnergia - Fontes alternativasAquecimento solarSolar energy - Passive systemsSolar water heatersRenewable energy sourcesSolar heatingCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIAEngenharia SanitáriaThe development of technologies for obtaining and storing solar energy has brought several innovations in distinct areas such as heating, lighting, cooking as well as industrial uses. Among these technologies, solar heating technology stands out for being easy to install in homes and with great socioeconomic impact, reducing energy consumption for heating, which corresponds to almost ¼ of residential consumption. Reducing consumption reduces the need for new hydroelectric and nuclear power plants and their environmental impacts. In this work, two solar collectors of low cost were developed, one being indicated for flat roofs, denominated divergent spiral collector and the second, denominated collector system "S", that can be installed directly on inclined roofs. The tests were conducted using a digital thermometer with two thermocouples in batch mode, with passive water circulation, added to the UTFPR meteorological station data, in order to verify the temperature of the collector inlet and outlet, in a thermally insulated tank and a conventional one. The incidence of winds and precipitation were also analyzed. Through the results, it was possible to conclude that the "S" system proved to be highly feasible to be implemented in residences due to its ability to be installed in inclined roofs quickly and without the need for specific technical knowledge. This work resulted in two prototypes being that the S system obtained a patent registered in the INPI attesting its originality and guaranteeing the institution its intellectual property as well as they brought a significant reduction in the cost of construction and the quantity of connections, being these points of failure, besides easy to manufacture. With the use of 100 meters of hose, the collector "S" reached a temperature peak of 44ºC, where the thermal gains during the day reached 17.9ºC, heating the thermally insulated reservoir (boiler), with a capacity of 100 liters, added to the 49.1 liters of water contained in the collector. In this way, the system heated 149.1 liters, providing a thermal gain that would consume 49.78kW with the use of electrical resistance. These results show the feasibility and functionality of the proposed invention, indicating the possibility of large-scale implementation.O desenvolvimento das tecnologias de obtenção e armazenamento energia solar trouxe várias inovações em distintas áreas, como o aquecimento, iluminação, cocção, bem como usos industriais. Dentre estas tecnologias, a tecnologia de aquecimento solar se destaca por ser de fácil implantação em residências e com grande impacto socioeconômico, reduzindo o consumo de energia para aquecimento, o qual corresponde a quase ¼ do consumo residencial. Ao reduzir o consumo, reduz-se a necessidade de novas usinas como as hidroelétricas e nucleares e seus impactos ambientais. Neste trabalho, foram desenvolvidos dois captadores solares de baixo custo, sendo um indicado para coberturas planas, denominado coletor espiral divergente e o segundo, denominado sistema coletor “S”, o qual pode ser instalado diretamente sobre coberturas inclinadas. Os ensaios foram conduzidos com auxílio de um termômetro digital com dois termopares em regime de batelada, com circulação de água passiva, somados aos dados da estação meteorológica da UTFPR, com intuito de verificar a temperatura de entrada e saída do coletor, em reservatório termicamente isolado e um convencional. Também foram analisadas a incidência de ventos e precipitação de chuva. Através dos resultados, foi possível concluir que o sistema “S”, mostrou-se altamente viável para implementado em residências, devido a sua capacidade de ser instalado em coberturas inclinadas, de maneira rápida e sem a necessidade de conhecimentos técnicos específicos. Este trabalho resultou em dois protótipos sendo que o sistema S obteve patente registrada no INPI atestando sua originalidade e garantindo a instituição sua propriedade intelectual bem como trouxeram uma redução significativa no custo de construção e na quantidade de conexões, sendo estes pontos passíveis de falha, além de grande facilidade para fabricação. Com a utilização de 100 metros de mangueira, o coletor “S”, atingiu um pico de temperatura de 44ºC, onde os ganhos térmicos ao longo do dia chegaram a 17,9ºC, aquecendo o reservatório termicamente isolado (boiler), com capacidade de 100 litros, somados aos 49,1 litros de água contidos no captador. Desta forma, o sistema aqueceu 149,1 litros, proporcionando um ganho térmico que consumiria 49,78kW com o uso de resistência elétrica. Tais resultados mostram a viabilidade e funcionalidade da invenção proposta, indicando a possibilidade de implementação em larga escala.Universidade Tecnológica Federal do ParanáFrancisco BeltraoBrasilPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental: Análise e Tecnologia AmbientalUTFPRMoreira, Bruno Aranteshttps://orcid.org/0000-0001-8203-7541http://lattes.cnpq.br/8553980695172080Moreira, Bruno Aranteshttps://orcid.org/0000-0001-8203-7541http://lattes.cnpq.br/8553980695172080Franca, Michelle Milanezhttps://orcid.org/0000-0001-6340-908Xhttp://lattes.cnpq.br/4699163871152127Cortez-Vega, William Renzohttps://orcid.org/0000-0001-7772-1998http://lattes.cnpq.br/0016066069380492Appel, Jean Carlos Ravanelli2019-11-12T23:50:52Z2019-11-12T23:50:52Z2019-05-27info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfAPPEL, Jean Carlos Ravanelli. Desenvolvimento de sistema de aquecimento solar de baixo custo e complexidade técnica. 2019. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental: Análise e Tecnologia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2019.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4560porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2019-11-13T06:00:48Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/4560Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2019-11-13T06:00:48Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
dc.title.none.fl_str_mv Desenvolvimento de sistema de aquecimento solar de baixo custo e complexidade técnica
Development of low cost solar heating system and technical complexity
title Desenvolvimento de sistema de aquecimento solar de baixo custo e complexidade técnica
spellingShingle Desenvolvimento de sistema de aquecimento solar de baixo custo e complexidade técnica
Appel, Jean Carlos Ravanelli
Energia solar - Sistema passivo
Aquecedores solares de água
Energia - Fontes alternativas
Aquecimento solar
Solar energy - Passive systems
Solar water heaters
Renewable energy sources
Solar heating
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA
Engenharia Sanitária
title_short Desenvolvimento de sistema de aquecimento solar de baixo custo e complexidade técnica
title_full Desenvolvimento de sistema de aquecimento solar de baixo custo e complexidade técnica
title_fullStr Desenvolvimento de sistema de aquecimento solar de baixo custo e complexidade técnica
title_full_unstemmed Desenvolvimento de sistema de aquecimento solar de baixo custo e complexidade técnica
title_sort Desenvolvimento de sistema de aquecimento solar de baixo custo e complexidade técnica
author Appel, Jean Carlos Ravanelli
author_facet Appel, Jean Carlos Ravanelli
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Moreira, Bruno Arantes
https://orcid.org/0000-0001-8203-7541
http://lattes.cnpq.br/8553980695172080
Moreira, Bruno Arantes
https://orcid.org/0000-0001-8203-7541
http://lattes.cnpq.br/8553980695172080
Franca, Michelle Milanez
https://orcid.org/0000-0001-6340-908X
http://lattes.cnpq.br/4699163871152127
Cortez-Vega, William Renzo
https://orcid.org/0000-0001-7772-1998
http://lattes.cnpq.br/0016066069380492
dc.contributor.author.fl_str_mv Appel, Jean Carlos Ravanelli
dc.subject.por.fl_str_mv Energia solar - Sistema passivo
Aquecedores solares de água
Energia - Fontes alternativas
Aquecimento solar
Solar energy - Passive systems
Solar water heaters
Renewable energy sources
Solar heating
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA
Engenharia Sanitária
topic Energia solar - Sistema passivo
Aquecedores solares de água
Energia - Fontes alternativas
Aquecimento solar
Solar energy - Passive systems
Solar water heaters
Renewable energy sources
Solar heating
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA
Engenharia Sanitária
description The development of technologies for obtaining and storing solar energy has brought several innovations in distinct areas such as heating, lighting, cooking as well as industrial uses. Among these technologies, solar heating technology stands out for being easy to install in homes and with great socioeconomic impact, reducing energy consumption for heating, which corresponds to almost ¼ of residential consumption. Reducing consumption reduces the need for new hydroelectric and nuclear power plants and their environmental impacts. In this work, two solar collectors of low cost were developed, one being indicated for flat roofs, denominated divergent spiral collector and the second, denominated collector system "S", that can be installed directly on inclined roofs. The tests were conducted using a digital thermometer with two thermocouples in batch mode, with passive water circulation, added to the UTFPR meteorological station data, in order to verify the temperature of the collector inlet and outlet, in a thermally insulated tank and a conventional one. The incidence of winds and precipitation were also analyzed. Through the results, it was possible to conclude that the "S" system proved to be highly feasible to be implemented in residences due to its ability to be installed in inclined roofs quickly and without the need for specific technical knowledge. This work resulted in two prototypes being that the S system obtained a patent registered in the INPI attesting its originality and guaranteeing the institution its intellectual property as well as they brought a significant reduction in the cost of construction and the quantity of connections, being these points of failure, besides easy to manufacture. With the use of 100 meters of hose, the collector "S" reached a temperature peak of 44ºC, where the thermal gains during the day reached 17.9ºC, heating the thermally insulated reservoir (boiler), with a capacity of 100 liters, added to the 49.1 liters of water contained in the collector. In this way, the system heated 149.1 liters, providing a thermal gain that would consume 49.78kW with the use of electrical resistance. These results show the feasibility and functionality of the proposed invention, indicating the possibility of large-scale implementation.
publishDate 2019
dc.date.none.fl_str_mv 2019-11-12T23:50:52Z
2019-11-12T23:50:52Z
2019-05-27
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv APPEL, Jean Carlos Ravanelli. Desenvolvimento de sistema de aquecimento solar de baixo custo e complexidade técnica. 2019. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental: Análise e Tecnologia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2019.
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4560
identifier_str_mv APPEL, Jean Carlos Ravanelli. Desenvolvimento de sistema de aquecimento solar de baixo custo e complexidade técnica. 2019. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental: Análise e Tecnologia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2019.
url http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4560
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Francisco Beltrao
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental: Análise e Tecnologia Ambiental
UTFPR
publisher.none.fl_str_mv Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Francisco Beltrao
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental: Análise e Tecnologia Ambiental
UTFPR
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron:UTFPR
instname_str Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron_str UTFPR
institution UTFPR
reponame_str Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
collection Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
repository.mail.fl_str_mv riut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.br
_version_ 1850498310503137280