Orientador : Haroldo de Araújo Ponte / Coorientador: Prof. Dr. Álvaro Matias / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Mestrado Profissional em Meio Ambiente Urbano e Industrial, em parceria com o Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial e a Universität Stuttgart. Defesa: Curitiba, 10/08/2016 / Inclui referências : f. 62-66 / Resumo: Em tempos que a demanda por abastecimento energético é uma das maiores preocupações em escala mundial, a criação e melhoria de tecnologias sustentáveis para esse fim são de fundamental importância para o enfrentamento dos desafios do novo milênio. Visando esse paradigma, este trabalho trata de uma proposta de melhoria de tecnologias de aproveitamento da energia solar, sendo essa uma das alternativas energéticas mais interessantes para países como o Brasil. Tendo como principal objetivo a apresentação de melhorias construtivas nos coletores solares de sistemas de aquecimento solar de água, proporcionando uma visão da energia solar como alternativa para o aquecimento da água, aumentado a viabilidade técnica de instalação e diminuindo dessa forma os custos de moradia para a população. Para aquisição de resultados concisos, foi realizado o projeto e execução de um coletor solar com aletas de geometria variável, baseado em um coletor solar plano comercial com um metro quadrado de área de captação solar, com as mesmas características deste, com exceção das aletas, objeto de estudo desse trabalho. Foi realizado o experimento de comparação da eficiência dos dois coletores nas mesmas condições atmosféricas, durante um período de 12 meses, resultando na coleta de dados da temperatura de ambos os coletores. As aletas do coletor confeccionado foram posicionadas para permitir que os raios solares atingissem suas superfícies na medida que o coletor se encontre entre 5º e 45º em relação ao solo, podendo dessa forma se ter permanecido no o ângulo ideal para captação do calor do sol indicado para a região de Curitiba apenas com o ajuste das aletas. Palavras-chave: Energia Solar. Aquecimento. Coletor solar. Aletas. Captação solar. / Abstract: In times that demand for energy supplies is a major concern worldwide, the establishment and improvement of sustainable technologies for this purpose are of fundamental importance to face the challenges of the new millennium. Given this paradigm, this document is a proposal for improving the utilization of solar energy technologies, which is one of the most interesting energy alternatives for countries like Brazil, where good insolation rates anywhere in the territory. This study aims to present improvements in solar collector systems, providing a vision of solar energy as an alternative for heating the water, thereby reducing the housing costs for the population. For the acquisition of accurate results, it was made a vast preliminary study based on existing data, and the acquisition of a commercial solar collector with 1m² area and making another with the same characteristics as the first, except for the fins, study objects this work. The experiment was conducted over a period of approximately 12 months, resulting in the collection of temperature data of both collectors. The fins made collector has been positioned in a way to allow the sunrays from reaching their surfaces to the extent that the collector lies between 5 and 45 ° with respect to the ground, and may thus achieve the optimal angle for captor the sunshine indicated to the area only with the adjustment of the vanes. Keywords: Solar Energy. technology construction. Heating. solar collector. flippers. Energy matrix.

Orientador: Paulo de Barros Correia / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-26T15:23:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Borges_ThomazPenteadodeFreitas_D.pdf: 12079427 bytes, checksum: 93a72cc06f5bbba447e94d9e08e93a42 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Considera-se o dimensionamento otimizado de um sistema de aquecimento solar de água como o conjunto de valores para as diversas variáveis de projeto (área de placa coletora, volume de reservatório térmico, e outras) que resulta no mínimo custo ao longo da vida útil do equipamento. Este custo deve levar em conta diversos gastos, como os de aquisição, manutenção e despesas com uso de energia auxiliar. Neste trabalho, desenvolveu-se um procedimento computacional que encontra este dimensionamento otimizado, em face a condições climáticas específicas do local de instalação, condições de uso de água quente, e demais condições de projeto. Para isso, acoplou-se um procedimento de otimização não-linear a uma rotina de simulação numérica a longo prazo em regime transiente. O procedimento utiliza o método dos Gradientes Conjugados. Foi feito o estudo de caso do projeto de um sistema de aquecimento solar de água tennossifão com placas planas para o clima de Campinas-SP. A função objetivo a ser minimizada é o valor anual das despesas totais (custos fixos e custos variáveis) de se produzir água quente, calculados em uma análise de ciclo de vida econômico. Executando este procedimento para um problema de apenas dois parâmetros, foi possível comprovar o bom funcionamento do modelo de síntese, visualizando-se a busca do ótimo em uma superficie tridimensional. A seguir foram executados e discutidos casos técnicos com até sete variáveis de projeto, em que o modelo de síntese proposto encontrou soluções técnicas de custo minimizado, adequadas às condições de funcionamento do sistema / Abstract: The optimal design of a solar water heater is regarded as achieved when the set of design variables is such that produces the minimum cost of the equipment during its life-cycle. For summing up this cost, it is necessary to take account of acquisition costs, maintenance costs and expenses with auxiliary energy. In this work, a computational procedure for finding the optimal design was produced. The procedure takes in account several design conditions, such as daily water load profile, a typical meterological year, cost of components, and several other parameters. In the heart of this procedure, a non-linear programming algorithm was coupled to a long-term transient simulation routine in order to obtain optimal design solutions of multi-variable problems. This algorithm uses the conjugate gradient method. A case study was proposed for finding the optimal design of a domestic solar water heater with flat-plate collectors and thermosyphon circulation, for Brazilian Southeastern climate conditions. When a two parameters example is executed, it is possible to comprovate a good model performance by visualizing the optimum seek on a 3D surface. Case studies are presented, with up to seven design variables. The model has synthetised technical solutions of minimum cost that complies with the given load conditions / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador : Laszlo Halasz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos e Agricola / Made available in DSpace on 2018-07-15T18:54:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Murr_FernandaElizabethXidieh_M.pdf: 23760384 bytes, checksum: 9c96226b1d9b16ba4363c6d80ddaa85b (MD5) Previous issue date: 1981 / Resumo: Considerando a importância da provisão dos gêneros alimentícios, parece razoável que todas as novas fontes de energia em potencial sejam utilizadas. Análises e aplicação da energia solar na estocagem e no congelamento de alimentos, surgiram desta preocupação mundial. A Faculdade de Engenharia de Alimentos e Agrícola - Unicamp, proje-tou e construiu um sistema frigorífico de absorção operado por energia solar cujas características principais: aqueci-mento direto da solução e resfriamento a ar o fazem diferenciar dos demais sistemas. Uma simulação em regime permanente foi feita, cujos resultados mostraram alternativas que poderão ser testadas experimentalmente para um futuro apri-moramento do sistema / Abstract: In view of the importance of food supply, it seems rational that all potencial energy sources should be utilized. This worldwide concern led to a wide analysis and application of solar energy for cooling and freezing of foods. The Faculdade de Engenharia de Alimentos e Agrícola- - Unicamp designed and built a solar absorption refrigeration system with the unique feature of direct heating of the solution and air-cooling. The present study concerns a working out of data on intensity of solar radiation inciding on the flat-plate collector and studies of the behavior of the system under local conditions. A steady state simulation was carried out and the results pointed out alternatives that should be confirmed experimentally for future performance im-provement / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

O presente trabalho consiste em um estudo experimental sobre o efeito do controle de vazões em sistemas de aquecimento solar de água em instalações com grande número de coletores, onde o gradiente de temperatura não é suficiente para circular a água por termossifonagem. Foi avaliado o desempenho de todo o sistema sob diferentes condições de insolação, de vazão, de diferenciais de temperatura entre os coletores e o reservatório, em regime não permanente. Os resultados experimentais foram comparados com a equação de rendimento dos coletores, para condições de regime quase permanente, obtida segundo a norma da ABNT - NBR 10184/1988. Os ensaios foram realizados em duas baterias de testes, cada uma composta de dois coletores industrializados e um reservatório isolado termicamente. Em uma destas baterias, o fluxo de água entre os coletores e o reservatório ocorreu por termossifonagem, isto é, sem nenhuma restrição à vazão; na outra bateria, a vazão foi controlada por um registro e uma bomba hidráulica. Um sistema de automação coletou e processou os dados de forma a permitir a execução dos controles desejados, inclusive a simulação de consumo de água quente. O sistema com circulação natural, isto é, por termossifão, demonstrou ter uma grande habilidade de se adaptar à disponibilidade de energia com as temperaturas da água armazenada, por meio da otimização da velocidade da troca de calor. Foi desenvolvido, tomado como referência o escoamento por termossifão, um modelo de operação para sistemas diretos ativos que calcula a vazão com base no monitoramento das temperaturas das extremidades das tubulações que interligam o reservatório e os coletores, temperatura do ar, radiação solar disponível e vazão no instante anterior. O modelo foi testado experimentalmente e a operação do sistema ativo resultou em significativa melhora a eficiência. / The focus of this work is the experimental study of the effect of water control discharge in solar water-heating systems with a large number of collectors where the temperature gradient is not sufficient for thermosiphon water circulation. The performance of the system was evaluated under different conditions of solar radiation, flow rate, temperature differential between solar collectors and the storage tank and under transient conditions. The results were compared to a collector\'s performance equation of the quasi-steady-state model according to ABNT-NBR 10184/1988 standard. The tests were carried out on two systems each one constituted of two manufacturing collectors and one thermal tank. In one of these systems the flow between the collectors and storage occurred by thermosiphoning, i.e., by natural convection and without discharge restrictions. In the other, the flow control was done by means of a valve and a pump. In order to allow the execution of the desired controls, including hot water consumption, data were colleted and controlled through an automation system. The system of natural circulation shows a great ability to adaptation of disposal energy with water temperature stored, through velocity of heat exchange optimization. An operation model was developed, having thermosiphoning water circulation as reference, for active direct circulation systems that calculate the discharge taking into consideration the monitoring of the differential temperature between solar collectors and the storage tank, the air temperature, solar radiation available and the flow rate on previous time interval. This model was experimentally tested and resulted in a significant improvement in performance of the system operation.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Apresenta a validaÃÃo experimental de um novo refrigerador solar por adsorÃÃo com aquecimento indireto. Os componentes do refrigerador sÃo: adsorvedor, condensador, evaporador e coletor solar. A escolha do par adsorbato / adsorvente, Ãgua e sÃlica gel tipo RD, respectivamente, levou em consideraÃÃo as temperaturas alcanÃadas pelos coletores e disponÃveis para a dessorÃÃo do fluÃdo refrigerante (Ãgua) das cavidades do material adsorvente (sÃlido poroso). Devido à coexistÃncia das etapas de aquecimento e resfriamento no adsorvedor, foi definida uma geometria para este componente capaz de permitir uma melhor dissipaÃÃo de calor no material adsorvente na fase de resfriamento, e a conservaÃÃo de energia tÃrmica durante a fase de aquecimento. Os resultados experimentais comprovaram o funcionamento do refrigerador, visto que foram atingidas temperaturas de 140ÂC na entrada do adsorvedor, 80ÂC no leito adsortivo e de 4,4ÂC no evaporador, possibilitando sua aplicaÃÃo em sistemas de condicionamento de ar / This work presents the experimental validation of a new adsorption solar refrigeration with indirect heating. The components of the refrigerator are: an adsorber, a condenser, an evaporator, and a solar collector. The choice of the adsorbate / adsorbent pair, water and silica gel type RD, respectively, took into consideration the temperatures reached by the solar collectors and available for the desorption of the refrigerant fluid (water) from the cavities of the adsorbent material (a porous solid). Due to the co-existence of the heating and cooling phases in the adsorber, a specific geometry for this component was defined so as to allow a good heat dissipation in the adsorbent material in the cooling phase, and the conservation of thermal energy in the heating phase. The experimental results validate the operation of the refrigerator, as temperature valves of 140ÂC at the inlet of the adsorber, of 80ÂC in the adsorber bed, and of 4,4ÂC in the evaporator were reached, allowing its application in air conditioning systems

Made available in DSpace on 2017-07-10T15:14:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissertacaoLanaCalza.pdf: 2479663 bytes, checksum: 442aa566b0950908af98316f277a70cd (MD5) Previous issue date: 2014-02-21 / This work proposes a system of hybrid heating water using primary source solar energy and an auxiliary source, electricity or GLP for auto-completion of heating. This paper had as main objective to measure and analyze the economic viability of a solar heating system water to meet hot water demand in the poultry slaughterhouse in western Paraná. For this different scenarios were studied, varying both the type of solar collector (closed plane or vacuum 'U' shaped) and the auxiliary power source, and then compared to conventional water heating systems. The F-Chart method and a calculation routine developed in this dissertation were used to size the systems. For this project, the study showed the economic viability of all scenarios of solar water heaters in conjunction with an auxiliary power source. The most economically worthy configuration was the use of flat solar collectors and electric power as an auxiliary power source. The comparison with the use of a conventional source showed R $ 92,916.84 NPV, IRR 59.9% and turnaround time of about 1 year and 11 months. / Neste trabalho foi proposto um sistema de aquecimento híbrido de água utilizando como fonte primária a energia solar e uma fonte auxiliar, energia elétrica ou gás GLP, para complementação automática do aquecimento. Esta dissertação teve como principal objetivo dimensionar e analisar a viabilidade econômica de um sistema de aquecimento solar de água para atender a demanda de água quente dos vestiários em um frigorífico de aves na região Oeste do Paraná. Para isto foram estudados diferentes cenários, variando tanto o tipo de coletor solar (plano fechado ou a vácuo tipo ‗U ) como a fonte de energia auxiliar, e comparados aos sistemas de aquecimento de água convencionais. Foram utilizados o método F-Chart e uma rotina de cálculo desenvolvida nesta dissertação para o dimensionamento dos sistemas. Para este projeto, o estudo mostrou a viabilidade econômica de todos os sistemas de aquecimento solar de água acoplados a uma fonte auxiliar de energia. A configuração mais interessante economicamente apresentou-se para utilização de coletores solares planos e energia elétrica como fonte auxiliar de energia. A comparação com a fonte convencional apresentou VPL de R$ 92.916,84, TIR de 59,9% e tempo de retorno de aproximadamente de 1 ano e 11 meses

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2003 / Inclui bibliografias / As fontes de energia convencionais, ainda a disposição para o consumo, por muitas vezes irracional, vem sofrendo indícios de esgotamento e paralelamente causando desequilibrio ecológicos, o que faz com que o custo unitário de sua utilização e as crises en

Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de um programa computacional que simula o desempenho térmico de um sistema de aquecimento solar de água com circulação forçada, adequado para uso em edificações. O programa trabalha realizando o balanço de massa e de energia no reservatório térmico a cada hora, tendo como valores de entrada dados do ano meteorológico típico da localidade selecionada e a vazão de água quente de consumo. Os componentes do sistema são o reservatório térmico de água quente com aquecedor auxiliar interno, o coletor solar e a bomba de circulação. A base de dados meteorológicos escolhida foi a do projeto SWERA, que contém arquivos no formato padrão TMY disponíveis na internet para um número considerável de cidades, incluindo diversas localidades brasileiras. Foi proposto um modelo de temperatura de água da rede de abastecimento relacionado com a temperatura do solo, dado disponível nos arquivos de entrada utilizados. O programa utilizou como referência para a validação dos modelos de cálculo resultados obtidos pelo programa comercial de simulação TRNSYS. Foram comparados resultados para os modelos de irradiação incidente em superfície inclinada, do coletor solar e do sistema completo. Para isto foram simulados sistemas localizados em quatro cidades distintas com climas diferentes. O tempo total usado nas simulações foi de um ano e os resultados das comparações dos valores resultantes foram considerados satisfatórios. / This paper presents the development of a software that simulates the thermal performance of a solar water heating system with forced circulation, suitable for buildings. The implemented model computes the mass and energy balance in the thermal tank every hour. Its input data are values from a typical meteorological year of a chosen location and the hot water load. The system components are the thermal tank, the solar collector and the circulation pump. The Swera project was used as the meteorological database, which contains files in the standard TMY format. Those are available on the internet for a number of cities, including several Brazilian locations. A model for the network water supply temperature was proposed. It is related with the ground temperature, available in the data input files. The validation of the models used results obtained by the commercial simulation software TRNSYS. Results for the incident radiation on tilted surface, the solar collector and the complete system models were compared. For that, systems were simulated in four cities with different climates. The total time used in the simulations was one year and the results obtained from this comparison were satisfactory.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-05-20Bitstream added on 2014-06-13T20:13:56Z : No. of bitstreams: 1 stefanelli_atp_me_bauru.pdf: 920548 bytes, checksum: c9a8a3f2e36438158756df4730e1a079 (MD5) / A preocupação com o meio ambiente e o aumento do custo da energia tem representado um estímulo na busca por fontes alternativas e renováveis de energia. Embora várias alternativas tenham sido cogitadas durante o processo, a energia solar sempre teve um papel importante nesta nova conjuntura. Este tipo de energia aumentou significativamente a sua participação na forma que é mais utilizada: o aquecimento direto de água. Embora outros usos da energia solar, como para geração de eletricidade, estejam em estudo no Brasil, os projetos neste sentido ainda são incipientes. No país, os principais aproveitamentos sustentáveis estão direcionados para o uso de várias formas de biomassa. Se em grande escala o uso da energia solar ainda não merece destaque, o seu uso em residências representa um caso de sucesso. Os sistemas de aquecimento baseados em energia solar podem ser direcionados tanto para uso doméstico como para uso em piscinas possui inúmeras vantagens como: a economia de outras fontes de energia e uma eficiência energética adequada. Uma das maiores restrições à difusão destes sistemas é o seu elevado custo inicial. Uma tentativa de reduzir este custo é substituição dos coletores solares tradicionais por um sistema de custo menor e, de preferência, boa eficiência. Considerando esta situação, neste trabalho propõe-se a análise da eficiência de um modelo de coletor solar para piscina composto de tubos de polietileno arranjados numa geometria em espiral. Estudos mostram que a utilização deste novo conceito de coletor solar para piscina pode reduzir o custo inicial de instalação, permitindo seu uso em substituição a modelos comerciais. Visando a eficiência térmica do coletor, foi montando um experimento de acordo com o padrão da norma brasileira e um modelo teórico baseado em expressões disponíveis na literatura... / Concern about the environment and the increasing in energy cost has been representing an incentive in finding alternative and renewable energy sources. Although several alternatives had been congitated during this times, solar energy was always an important role in this new context. This energy form has significantly increased its participation in the group that it is most commonly used: the water heating. While other uses of solar energy, such as for electricity generation, are being studied in Brazil, the tests in this direction are still incipient. In the country, the main sustainable energy source is the direct use of biomass. If large-scale use of solar energy don't deserves mention it use on residential devices is a sucess. Heating systems based on solar energy can be directed for both domestic use and for use in swimming pools. The heating of swimming pool water has many advantages such as: the economy of other energy sources and energy efficiency appropriate. One of the major constraints to the diffusion of these systems is their high initial cost. An attempt to reduce this cost is to replace the traditional solar collector system for a lower cost, and preferably good efficiency. Considering this situation, this work analyzes the efficiency of a solar collector device constructed with polyethylene tubes arranged in a spiral geometry. Studies show that the use of this new concept of solar collector for swimming pool can reduce the initial cost of installation, allowing its use in replacement of commercial models. To evaluate the thermal efficiency of the collector, an experiment was set up according to the Brazilian standards and a theoretical model based on expressions available in the literature. Using these tools, it was performed a comparative analysis between the homemade spiral type and a commercial collector. Based on the results obtained it was found that the thermal behavior of the two devices is very similar

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-02-25Bitstream added on 2014-06-13T20:32:00Z : No. of bitstreams: 1 ismanhoto_wa_me_botfca.pdf: 1095761 bytes, checksum: ebba0cf32d35002a3860cf928f62490c (MD5) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / O grande problema que a sociedade moderna deverá equacionar, sem dúvida, é a questão do abastecimento energético. A questão do crescimento e desenvolvimento econômico da humanidade passa, necessariamente, pelo desafio prático e material de buscar criar fontes energéticas alternativas que possam garantir a existência da indústria, nossos meios de transporte, a vida urbana e até mesmo a agricultura. Durante anos, a humanidade conseguiu sobreviver com fontes energéticas com base no trabalho braçal e de animais. A criação de fontes de energia inanimadas, como rodas hidráulicas e moinhos de vento, significaram um importante aumento na produtividade. O sol pode ser a solução para a questão do abastecimento energético no futuro. Estudos revelam que somente este ano, o sol lançará sobre o globo terrestre, 4.000 vezes mais energia que consumiremos. O presente estudo tem como objetivo analisar propostas, e fazer um estudo da viabilidade econômica de alguns sistemas para o aproveitamento desta fonte de energia limpa, inesgotável e gratuita, em se tratando de aquecimento de água para fins domésticos, principalmente como forma alternativa de propiciar às pessoas mais afastadas dos centros economicamente desenvolvidos, uma melhor qualidade de vida e fazer uma comparação com os sistemas tradicionais de aquecimento de água. Considerando que o homem do campo, por questões técnicas, geográficas e econômicas, foi ao longo do tempo sendo privado de alguns benefícios que são comuns nas cidades, mas não tão comuns a eles, e que estas privações têm impacto direto em sua qualidade de vida e na produtividade, se torna importante encontrar alternativas simples de geração de energia que possa ser difundida de forma a propiciar que cada cidadão construa de forma barata, através de materiais reciclados, utilizando elementos que lhe são... / The biggest problem that society should solve, unquestionably, is the matter of energetic supply. The question of economic and development growth of mankind go necessarily through practical and material challenge of trying to create alternative energetic sources, which may guarantee the industry existence, our means of transportation, the urban life and even the agriculture. For many years the mankind has managed to survive with energy sources based on country work and on animal traction. The creation of inanimate energy, such as hydraulic wheels and windmills, meant an important increase in the productivity. The sun may be the solution for the matter of energetic supply in the future. Studies show that only this year, the sun will throw out 4,000 times more energy on the Earth that we will consume. This study aims to analyze proposals and also to study economic viability of some systems in order to make the most of this clean, inexhaustible and free energy. By dealing with water heating for household use, mainly, as an alternative way to help people living far from economically well-developed centers, a better life quality and also to compare the existing and traditional water heating system. Whereas the country man, for technical, geographic and economic reasons, has been foregone from some benefits which are common in the city, but not so common to them, and these privations have direct impact on their life quality and also on their productivity, this becomes important to find simple alternatives of generating energy that can be spread in order to help each citizen build cheaply through recycled material, by using familiar elements, instruments that can collect and transform the most plentiful energy on the Earth: the solar energy. The present study analyzes the economic viability of the implantacion of alternative systems of heating of water, through the solar energy, mainly... (Complete abstract, click electronic access below)