Termossifão ou circulação forçada: como a água circula no aquecedor solar

Em poucas palavras

Para a água aquecida chegar ao reservatório, ela precisa se mover entre o coletor e o tanque. Há duas formas. Na termossifão, o próprio calor move a água. Na circulação forçada, uma bomba faz isso. O guia do Departamento de Energia dos EUA (DOE) chama a primeira de sistema passivo e a segunda de ativo.

Termossifão

A água esquenta no coletor, fica menos densa e sobe; a água mais fria do tanque desce para ocupar o lugar dela. Segundo o DOE, para isso funcionar o coletor deve ficar abaixo do tanque. O guia descreve esses sistemas como confiáveis, em geral mais baratos que os ativos e mais caros que os de armazenamento integrado ao coletor, e alerta que o projeto do telhado exige cuidado, porque a água no tanque é pesada. Passivos funcionam em quedas de energia; em contrapartida, o DOE diz que os passivos não são tão eficientes quanto os ativos e que sistemas passivos diretos não devem ser usados onde a temperatura costuma cair abaixo de zero.

Circulação forçada

A bomba é necessária quando o reservatório não pode ficar acima do coletor, por exemplo por falta de resistência do telhado ou porque o tanque fica junto do aquecedor convencional, dentro de casa. O webinar do NREL diz exatamente isso: com o tanque abaixo, é preciso bombear para vencer a flutuação da água quente. O DOE acrescenta que os sistemas ativos são em geral mais eficientes e mais caros, e que as bombas podem circular a própria água de consumo (circulação direta, para climas onde quase não congela) ou um fluido anticongelante que passa por um trocador de calor (circulação indireta, para climas com risco de congelamento).

Controlador diferencial e bomba

O controlador mede a temperatura na saída do coletor e a do reservatório. No exemplo do NREL, ele liga a bomba quando a diferença chega a cerca de 12 °F (aproximadamente 7 °C) e a desliga quando cai abaixo de 4 °F (aproximadamente 2 °C); os valores são de um projeto de exemplo, não uma regra. O mesmo controlador pode desligar a bomba quando o reservatório atinge o limite de temperatura ajustado, para evitar que o sistema esquente demais. Uma solução citada é o tanque de drenagem (drainback): com a bomba parada, o fluido volta do coletor ao tanque, o que protege contra congelamento e superaquecimento. Seco e parado ao sol, o coletor chega a cerca de 400 °F (cerca de 204 °C) no relato do palestrante, e os materiais são projetados para isso. A válvula de alívio de pressão é um item de segurança, não de controle, adverte o palestrante.

Manutenção e custo

Há mais peças em circulação forçada: bomba, controlador, sensores e, no sistema indireto, fluido e trocador. O webinar relata que o fluido anticongelante deve ter a condição checada todo ano e, depois de cerca de dez anos, ser drenado e reposto. O guia do DOE diz que os sistemas passivos exigem pouca manutenção e que os com componentes elétricos costumam trocar uma peça ou duas depois de 10 anos. Valores de peças e de instalação dependem do projeto, e o portal não publica preço sem fonte.

Qual usar

• Casas com espaço para o reservatório no alto e coletor abaixo: o termossifão é o arranjo mais simples.
• Reservatório em outro nível, longe do coletor ou dentro da casa, e instalações de maior porte: circulação forçada. Em prédios e hotéis, veja grandes volumes.
• A pressão da água também pesa na escolha: ver pressurizado e não pressurizado.

A decisão final é do projeto, que segue a ABNT NBR 15569. Para estimar a área de coletor, use a calculadora de aquecimento solar; o arranjo geral está no aquecedor solar completo.