Thesis (M.S.)--University of Wisconsin--Madison, 1982. / Typescript. eContent provider-neutral record in process. Description based on print version record. Includes bibliographical references.

Thesis (Ph. D.)--University of Hawaii at Manoa, 2004. / Includes bibliographical references (leaves 134-139).

Os sistemas de aquecimento através da energia solar são uma fonte interessante de energia acessível e distribuída. No Brasil, a utilização de coletores solares planos já é bem conhecida e difundida. Os coletores solares de tubo evacuado até pouco tempo tinham um custo considerado elevado para o nosso mercado, mas atualmente esta tecnologia está cada vez mais difundida no mercado nacional com custos menores. Para se entender se o custo adicional deste coletor quando comparado aos tradicionais coletores planos é vantajoso, são necessários estudos comparativos para determinar as reais vantagens e quando as mesmas podem proporcionar uma maior economia financeira à instalação. Esta dissertação compara as tecnologias atuais de coletores planos com os de tubo evacuado disponíveis no mercado nacional, mostrando comparações em diferentes regiões do país e analisando se as vantagens encontradas são interessantes do ponto de vista do custo da instalação. Para realizar estas analises foram desenvolvidos testes para caracterização dos tubos destes coletores, de forma a determinar os parâmetros de desempenho dos mesmos. Também foi preparada uma bancada de testes para os coletores solares e foram realizados ensaios de comportamento térmico. Conhecendo os resultados foi possível adequar e utilizar um software de simulação desenvolvido no Laboratório de Energia Solar da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Este software visa a simulação de sistemas de aquecimento de água com diferentes configurações em qualquer região do país. Com a implementação dos coletores de tubo evacuado, e com simulações do seu desempenho em diferentes regiões, é possível comparar o seu comportamento em relação ao coletor plano. Nesta dissertação as curvas de desempenho foram comparadas em diferentes situações, onde foi possível verificar em que momentos o coletor de tubos pode ser melhor que o plano. Também foram realizadas comparações entre a área ocupada e o custo destes coletores para instalações em 3 diferentes regiões do país. Com estas comparações ficou evidente que para climas mais frios o coletor de tubos evacuados pode apresentar melhor desempenho que os coletores planos, mas o seu custo ainda é muito maior que os coletores planos nacionais. / The solar water heating systems are a interesting source of accessible and distributed energy. In Brazil, the flat plate solar collector use is well known. The vaccum tube solar collectors until little time ago had an elevated cost for our market, but, today, the technology is available in our national market with lower costs. And to understand if this costs, that are higher than the flat plane collectors are worth it, some studies are necessary to understand the real benefits of this technology. This work aims to compare both technologies available in the national market, showing comparisons in different regions of the country and studying if the advantages are interesting in the economical point of view. To achieve that some tests were developed in order to obtain the performance parameters of this collectors. Also an external bench was developed to test this collectors according to the Brazilian standard. With the results and knowing the behavior of this collectors it was possible to program the simulation software that was developed in the Laboratório de Energia Solar of the Universidade Federal do Rio Grande do Sul. This software aims at the simulation of water heating systems in different regions of the country. With the implementation of the vacuum collectors in the software, it was possible to simulate different climate conditions over the country and compare the behavior with the flat plate collectors. In this work the performance curves were compared in different climate situations, so that was possible to understand when the vaccum collector can be better. Also some comparisons where made between the occupied area and the costs in three different regions of the country. With the results of this comparisons it is evident that for cold climates the vaccum collector can obtain a better performance than the flat plate collectors, but its cost is still higher.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2003-02Bitstream added on 2014-06-13T19:02:04Z : No. of bitstreams: 1 scolar_j_dr_botfca.pdf: 1328254 bytes, checksum: ee3f5f1ff4f7b0c84f4f5bffe942ecb7 (MD5) / Neste trabalho, realizou-se um estudo de modelagem da irradiação total que incide sobre uma superfície inclinada, com face voltada para o Equador, e com inclinação de 22,85º, igual a da latitude local. Foram testados 7 modelos, existentes na literatura, utilizando partição diária de energia. Os modelos de Temps & Coulson, Klucher e circunsolar, apresentam os piores desempenhos e não devem ser utilizados na estimativa da irradiação total diária em Botucatu, por outro lado os modelos de Liu & Jordan, Hay, Perez et al. e Reindl et al., são similares entre si, e apresentam boa concordância quando comparados com os dados observacionais, sendo o modelo de Hay ligeiramente superior aos outros. O propósito deste trabalho é obter um modelo que utilize somente a irradiação global medida na superfície horizontal para estimar a irradiação total na superfície inclinada. Para tanto, os modelos de estimativa foram modificados de duas maneiras diferentes. Na primeira, a irradiação difusa foi estimada em função da irradiação global, através do ajuste empírico utilizando a técnica de regressão linear, na forma Kd = f (Kt) , fração da difusa contida na global (Kd ), com o índice de claridade (Kt ), nesse caso, o melhor ajuste é dado por um polinômio de 4º grau Kd = 0,993 + 0,178Kt - 0,945Kt2 - 4,712Kt3 + 4,891Kt4 . Na Segunda modificação, a irradiação direta KBH , fração da irradiação direta contida na irradiação global, foi ajustada através da técnica de regressão linear, em função do índice de claridade, na forma KBH = f (Kt ) , nesse caso o melhor ajuste foi linear, obtido para intervalos específicos de Kt , KBH = 0 para Kt £ 0,25 , e KBH = -0,386 +1,572Kt para Kt >0,25. Os resultados obtidos com essas modificações mostram que os modelos têm melhores... / A modelling study of the total irradiation reaching a tilted surface facing towards the equator at tilt same of local latitude of 22,85º,, is presented. In this study seven total irradiation incident on a tilted surface estimate models were tested and compared among them, using the daily partitioning energy. Temps & Coulson, Klucher and circumsolar models showed very poor results, and it is suggested that they should not be used to estimate the daily total irradiation for the Botucatu region. On the other hand the Liu & Jordan, Hay, Perez et al. and Reindl et al. models have shown similar performance and presented a good agreement with the observational data. The Hay model however produced better irradiation estimates. The aim of this study is examine and improved irradiation estimative model for tilted surface knowing only the global irradiation measured at horizontal surface. In order to achieve this, two modifications were made on those models mentioned above. The first modification consisted to apply empirical functions to determine the diffuse irradiation by the global radiation measurements. These empirical functions were tuned using the regression linear thecnique, the fraction of the diffuse irradiation (Kd ) from the global irradiation, was correlationed with the clearness index (Kt ). In this case the highest correlation found was, Kd = 0,993 + 0,178Kt - 0,945Kt2 - 4,712Kt3 + 4,891Kt4 a fourth order polynomial function. In the second modification the fraction of the direct irradiation KBH from the global irradiation was correlationed assuming a linear correlation at given intervals of Kt : KBH = 0 for Kt £ 0,25 , and KBH = -0,386 + 1,572Kt for Kt >0,25 otherwise. Model results showed the empirical relationship KBH = f (Kt ) , present better results and the Hay model presented a better performance compared with others models for the... (Complete abstract, click electronic address below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-05-04Bitstream added on 2014-06-13T21:04:35Z : No. of bitstreams: 1 souza_ap_dr_botfca.pdf: 11943676 bytes, checksum: 797553a48d92dcf2a6fc90d067b1ffea (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / A radiação global incidente em superfícies inclinadas é dada pelas componentes direta, difusa e refletida. As radiações direta e refletida apresentam comportamentos geométricos definidos e variações sazonais dependentes das medidas na horizontal. A grande dificuldade é avaliar o comportamento da radiação difusa, dada pelas subcomponentes circunsolar, isotrópica e anisotrópica. Este trabalho objetivou avaliar as medidas horárias da radiação difusa em superfícies inclinadas a 12,85º (latitude local – 10°), 22,85º (latitude local) e 32,85º (latitude local + 10°) com a face voltada para o Norte, nas condições climáticas de Botucatu, SP, com o através do anel de sombreamento Melo-Escobedo. Para as correções geométricas, astronômicas, isotrópicas e anisotrópicas foram desenvolvidos fatores de correção numéricos totais que englobam quatro parâmetros: ângulo zenital, ângulo de inclinação, epsilon e delta (que inferem sobre a interação atmosférica da radiação). Foram geradas equações estatísticas de estimativa da radiação difusa horária com base na radiação global horizontal em agrupamentos de dados anuais e mensais. Avaliou-se vinte modelos apresentados na literatura para estimativa da radiação difusa horária, nas três inclinações e em diferentes condições de cobertura de céu. O período de dados considerado no estudo foi de 1998 a 2007, com medidas realizadas entre 04/1998 a 08/2001 para a inclinação de 22,85º; de 09/2001 a 02/2003 para 12,85º e de 01/2004 a 12/2007 para a inclinação de 32,85º. Em todos os períodos de medidas, os valores as três irradiações foram comparadas com medidas realizadas em superfícies horizontais. O aumento do ângulo de inclinação propicia diminui dos fatores de correção numéricos da... / The global radiation incident on inclined surfaces is given by the components direct, diffuse and reflected. The direct and reflected radiation exhibit behaviors defined geometric and seasonal variations of the dependent measures horizontally. The great difficulty is to evaluate the behavior of the diffuse radiation, given by the subcomponents circunsolar, isotropic and anisotropic. In this study, hourly measurements of diffuse radiation on inclined surfaces to 12.85 ° (local latitude - 10 °), 22.85 ° (local latitude) and 32.85 ° (local latitude + 10 °) to face the North and of the climate of Botucatu, SP, through the ring with the shading Melo- Escobedo. For the geometric corrections, astronomical, isotropic and anisotropic correction factors were developed numerical totals that include four parameters: zenith angle, tilt angle, epsilon and delta (which infer about the interaction of atmospheric radiation). Statistics were generated equations for estimating hourly diffuse radiation based on global radiation on horizontal groupings of annual and monthly data. We evaluated twenty models in the literature to estimate hourly diffuse radiation, the three slopes and under different sky coverage. The data period considered in the study was from 1998 to 2007, with measurements taken between 04/1998-08/2001 for the inclination of 22.85 °; of 09/2001-02/2003 to 12.85 º and 01/2004 12/2007 for the inclination of 32.85 degrees. In all periods of measurements, values three irradiations were compared with measurements made on horizontal surfaces. The increase of the inclination angle decreases provides the numerical correction factors of diffuse radiation. In the intermediate conditions of sky coverage there is a decrease in performance with the correct numerical factors for the shading ring, however, the rates of adjustment are higher than... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: João Francisco Escobedo / Banca: Daniel Fonseca de Carvalho / Banca: Eduardo Nardini Gomes / Banca: Alexandre Dal Pai / Banca: Carlos Roberto Pereira Padovani / Resumo: A radiação global incidente em superfícies inclinadas é dada pelas componentes direta, difusa e refletida. As radiações direta e refletida apresentam comportamentos geométricos definidos e variações sazonais dependentes das medidas na horizontal. A grande dificuldade é avaliar o comportamento da radiação difusa, dada pelas subcomponentes circunsolar, isotrópica e anisotrópica. Este trabalho objetivou avaliar as medidas horárias da radiação difusa em superfícies inclinadas a 12,85º (latitude local - 10°), 22,85º (latitude local) e 32,85º (latitude local + 10°) com a face voltada para o Norte, nas condições climáticas de Botucatu, SP, com o através do anel de sombreamento Melo-Escobedo. Para as correções geométricas, astronômicas, isotrópicas e anisotrópicas foram desenvolvidos fatores de correção numéricos totais que englobam quatro parâmetros: ângulo zenital, ângulo de inclinação, epsilon e delta (que inferem sobre a interação atmosférica da radiação). Foram geradas equações estatísticas de estimativa da radiação difusa horária com base na radiação global horizontal em agrupamentos de dados anuais e mensais. Avaliou-se vinte modelos apresentados na literatura para estimativa da radiação difusa horária, nas três inclinações e em diferentes condições de cobertura de céu. O período de dados considerado no estudo foi de 1998 a 2007, com medidas realizadas entre 04/1998 a 08/2001 para a inclinação de 22,85º; de 09/2001 a 02/2003 para 12,85º e de 01/2004 a 12/2007 para a inclinação de 32,85º. Em todos os períodos de medidas, os valores as três irradiações foram comparadas com medidas realizadas em superfícies horizontais. O aumento do ângulo de inclinação propicia diminui dos fatores de correção numéricos da ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The global radiation incident on inclined surfaces is given by the components direct, diffuse and reflected. The direct and reflected radiation exhibit behaviors defined geometric and seasonal variations of the dependent measures horizontally. The great difficulty is to evaluate the behavior of the diffuse radiation, given by the subcomponents circunsolar, isotropic and anisotropic. In this study, hourly measurements of diffuse radiation on inclined surfaces to 12.85 ° (local latitude - 10 °), 22.85 ° (local latitude) and 32.85 ° (local latitude + 10 °) to face the North and of the climate of Botucatu, SP, through the ring with the shading Melo- Escobedo. For the geometric corrections, astronomical, isotropic and anisotropic correction factors were developed numerical totals that include four parameters: zenith angle, tilt angle, epsilon and delta (which infer about the interaction of atmospheric radiation). Statistics were generated equations for estimating hourly diffuse radiation based on global radiation on horizontal groupings of annual and monthly data. We evaluated twenty models in the literature to estimate hourly diffuse radiation, the three slopes and under different sky coverage. The data period considered in the study was from 1998 to 2007, with measurements taken between 04/1998-08/2001 for the inclination of 22.85 °; of 09/2001-02/2003 to 12.85 º and 01/2004 12/2007 for the inclination of 32.85 degrees. In all periods of measurements, values three irradiations were compared with measurements made on horizontal surfaces. The increase of the inclination angle decreases provides the numerical correction factors of diffuse radiation. In the intermediate conditions of sky coverage there is a decrease in performance with the correct numerical factors for the shading ring, however, the rates of adjustment are higher than... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Os sistemas de aquecimento através da energia solar são uma fonte interessante de energia acessível e distribuída. No Brasil, a utilização de coletores solares planos já é bem conhecida e difundida. Os coletores solares de tubo evacuado até pouco tempo tinham um custo considerado elevado para o nosso mercado, mas atualmente esta tecnologia está cada vez mais difundida no mercado nacional com custos menores. Para se entender se o custo adicional deste coletor quando comparado aos tradicionais coletores planos é vantajoso, são necessários estudos comparativos para determinar as reais vantagens e quando as mesmas podem proporcionar uma maior economia financeira à instalação. Esta dissertação compara as tecnologias atuais de coletores planos com os de tubo evacuado disponíveis no mercado nacional, mostrando comparações em diferentes regiões do país e analisando se as vantagens encontradas são interessantes do ponto de vista do custo da instalação. Para realizar estas analises foram desenvolvidos testes para caracterização dos tubos destes coletores, de forma a determinar os parâmetros de desempenho dos mesmos. Também foi preparada uma bancada de testes para os coletores solares e foram realizados ensaios de comportamento térmico. Conhecendo os resultados foi possível adequar e utilizar um software de simulação desenvolvido no Laboratório de Energia Solar da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Este software visa a simulação de sistemas de aquecimento de água com diferentes configurações em qualquer região do país. Com a implementação dos coletores de tubo evacuado, e com simulações do seu desempenho em diferentes regiões, é possível comparar o seu comportamento em relação ao coletor plano. Nesta dissertação as curvas de desempenho foram comparadas em diferentes situações, onde foi possível verificar em que momentos o coletor de tubos pode ser melhor que o plano. Também foram realizadas comparações entre a área ocupada e o custo destes coletores para instalações em 3 diferentes regiões do país. Com estas comparações ficou evidente que para climas mais frios o coletor de tubos evacuados pode apresentar melhor desempenho que os coletores planos, mas o seu custo ainda é muito maior que os coletores planos nacionais. / The solar water heating systems are a interesting source of accessible and distributed energy. In Brazil, the flat plate solar collector use is well known. The vaccum tube solar collectors until little time ago had an elevated cost for our market, but, today, the technology is available in our national market with lower costs. And to understand if this costs, that are higher than the flat plane collectors are worth it, some studies are necessary to understand the real benefits of this technology. This work aims to compare both technologies available in the national market, showing comparisons in different regions of the country and studying if the advantages are interesting in the economical point of view. To achieve that some tests were developed in order to obtain the performance parameters of this collectors. Also an external bench was developed to test this collectors according to the Brazilian standard. With the results and knowing the behavior of this collectors it was possible to program the simulation software that was developed in the Laboratório de Energia Solar of the Universidade Federal do Rio Grande do Sul. This software aims at the simulation of water heating systems in different regions of the country. With the implementation of the vacuum collectors in the software, it was possible to simulate different climate conditions over the country and compare the behavior with the flat plate collectors. In this work the performance curves were compared in different climate situations, so that was possible to understand when the vaccum collector can be better. Also some comparisons where made between the occupied area and the costs in three different regions of the country. With the results of this comparisons it is evident that for cold climates the vaccum collector can obtain a better performance than the flat plate collectors, but its cost is still higher.

Os sistemas de aquecimento através da energia solar são uma fonte interessante de energia acessível e distribuída. No Brasil, a utilização de coletores solares planos já é bem conhecida e difundida. Os coletores solares de tubo evacuado até pouco tempo tinham um custo considerado elevado para o nosso mercado, mas atualmente esta tecnologia está cada vez mais difundida no mercado nacional com custos menores. Para se entender se o custo adicional deste coletor quando comparado aos tradicionais coletores planos é vantajoso, são necessários estudos comparativos para determinar as reais vantagens e quando as mesmas podem proporcionar uma maior economia financeira à instalação. Esta dissertação compara as tecnologias atuais de coletores planos com os de tubo evacuado disponíveis no mercado nacional, mostrando comparações em diferentes regiões do país e analisando se as vantagens encontradas são interessantes do ponto de vista do custo da instalação. Para realizar estas analises foram desenvolvidos testes para caracterização dos tubos destes coletores, de forma a determinar os parâmetros de desempenho dos mesmos. Também foi preparada uma bancada de testes para os coletores solares e foram realizados ensaios de comportamento térmico. Conhecendo os resultados foi possível adequar e utilizar um software de simulação desenvolvido no Laboratório de Energia Solar da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Este software visa a simulação de sistemas de aquecimento de água com diferentes configurações em qualquer região do país. Com a implementação dos coletores de tubo evacuado, e com simulações do seu desempenho em diferentes regiões, é possível comparar o seu comportamento em relação ao coletor plano. Nesta dissertação as curvas de desempenho foram comparadas em diferentes situações, onde foi possível verificar em que momentos o coletor de tubos pode ser melhor que o plano. Também foram realizadas comparações entre a área ocupada e o custo destes coletores para instalações em 3 diferentes regiões do país. Com estas comparações ficou evidente que para climas mais frios o coletor de tubos evacuados pode apresentar melhor desempenho que os coletores planos, mas o seu custo ainda é muito maior que os coletores planos nacionais. / The solar water heating systems are a interesting source of accessible and distributed energy. In Brazil, the flat plate solar collector use is well known. The vaccum tube solar collectors until little time ago had an elevated cost for our market, but, today, the technology is available in our national market with lower costs. And to understand if this costs, that are higher than the flat plane collectors are worth it, some studies are necessary to understand the real benefits of this technology. This work aims to compare both technologies available in the national market, showing comparisons in different regions of the country and studying if the advantages are interesting in the economical point of view. To achieve that some tests were developed in order to obtain the performance parameters of this collectors. Also an external bench was developed to test this collectors according to the Brazilian standard. With the results and knowing the behavior of this collectors it was possible to program the simulation software that was developed in the Laboratório de Energia Solar of the Universidade Federal do Rio Grande do Sul. This software aims at the simulation of water heating systems in different regions of the country. With the implementation of the vacuum collectors in the software, it was possible to simulate different climate conditions over the country and compare the behavior with the flat plate collectors. In this work the performance curves were compared in different climate situations, so that was possible to understand when the vaccum collector can be better. Also some comparisons where made between the occupied area and the costs in three different regions of the country. With the results of this comparisons it is evident that for cold climates the vaccum collector can obtain a better performance than the flat plate collectors, but its cost is still higher.

Solar heating systems, by the nature of their design and inherent thermal mass, are sensitive to the changes in the prevailing climatic conditions. A computer program has been developed to predict and display the dynamic performance of solar water heating systems and their installation designs under transient climatic and restricted site conditions. A multi-node capacitance model describes the dynamic heat transfer and energy storage processes within the solar collector unit, storage tank and the connecting pipework. This simulation model predicts the dynamic system performance under intermittent solar radiation, system operation and energy usage conditions. Validation studies have been carried out on the computer simulation results against the performance of a purpose-built solar collector test facility and a commercial solar water heating system in actual operation in Aberdeen. A good correlation has been obtained in both cases. The accuracy of the prediction was found to be dependant upon the time interval of the available climatic data and the complexity of the thermal simulation network chosen. The experimental facilities and the computer simulation program have been developed to investigate the effect of integrating the solar collector installation as part of the roof fabric, as a possible technique to improve the system performance in exposed locations. The application of this computer program lies in the development of innovative solar collector system and installation designs to achieve optimum system performance under transient climatic and restricted urban site conditions.

The main purpose of this research project was to do a comparative study, by identifying a testing methodology for transient conditions, through which to allow the expression of the relative thermal performance of two DSWH collectors in comparison. The study started off by considering literature about Solar Domestic Water Heaters and National Standards-based test methods, most of which were for Steady State testing conditions. Thereafter establishing a testing methodology and setup, identifying factors to be considered. The results were analyzed and conclusions drawn. The hypothesis was to allow the reduction in the complexity of testing equipment and methods, and by doing transient condition testing and still utilizing the Hottel-Whillier-Bliss relationship as a way of expressing efficiency, the hypothesis was proven.