NBR 12269 - Execucao de Instalações de Sistemas de Energia Solar que Utilizam Coletores Solares Planos para Aquecimento de Agua

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NBR 12269 Execução de instalações de sistemas de energia solar que utilizam coletores solares planos para aquecimento de água ABR 1992

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Procedimento Origem: Projeto 04:011.03-003/1990 04:011.03-003/1990 CB-04 - Comitê Brasileiro de Máquinas e Equipamentos Mecânicos CE-04:011.03 - Comissão de Estudo de Equipamento e Aproveitamento da Energia Solar NBR 12269 - Execution of solar energy systems installations that utilize flat plate solar collectors for water hoting - Procedure Descriptors: Solar energy. Water hoting Reimpressão Reimpress ão da NB-1352, de FEV 1991 Palavras-chave: Energia solar. Aquecimento de água

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2 NBR 7198 - Instalações prediais de água quente Procedimento NBR 10184 - Coletores solares planos para líquidos Determinação do rendimento térmico - Método de ensaio NBR 10185 - Reservatórios térmicos para líquidos destinados a sistemas de energia solar - Determinação do desempenho térmico - Método de ensaio

3 Definições Para os efeitos desta Norma são adotadas as definições de 3.1 a 3.3 e as constantes nas NBR 7198, NBR 10184 e NBR 10185. 3.1 Termossifão Forma de movimentação de um fluido (no caso desta Norma, Norm a, água em um sistema de energia solar) devido unicamente à diferença de sua densidade em regiões diferentes do circuito hidráulico, provocada por temperaturas diferentes naquelas regiões. 3.2 Circulação forçada Forma de movimentação de um fluido (no caso desta Norma, água em um sistema de energia solar) devido predominantemente à imposição externa de pressão no circuito hidráulico (por exemplo, através de uma motobomba ou

solar sem excessiva sombra de outras construções ou vegetação. O engenheiro responsável deve certificar-se de que a montagem da estrutura é suficiente e utilizável para as condições locais de vento, e que o coletor e o reservatório estão localizados e fixados a componentes estruturais adequados da construção. 4.5 Estagnação O engenheiro responsável (ver 3.3) deve assegurar-se de que o coletor não é deixado exposto ao sol por períodos prolongados de tempo, tanto com o coletor vazio como quando carregado de água e desligado do reservatório. A conexão de água do coletor deve ser deixada aberta quando o coletor for exposto ao sol durante o período de instalação. Precauções específicas devem ser tomadas para prevenir a entrada de poeira e sujeira durante este período. 4.6 Saída de água quente O engenheiro responsável (ver 3.3) deve certificar-se de que a saída de água quente esteja aberta para a atmosfera durante a instalação até que o sistema de água quente esteja preenchido com água. 4.7 Manual de operação e manutenção As informações e sua cessão ao usuário são de responsabilidade do engenheiro responsável, que deve instruir o


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NBR 12269/1992 4.13 Aterramento elétrico do sistema

5 Instalação dos coletores solares

As massas dos diferentes componentes do sistema de energia solar devem estar eletricamente aterradas, aterradas, conforme a NBR 5410.

5.1 Orientação geográfica

4.14 Congelamento Em regiões climáticas onde haja ameaça de congelamento, devem ser previstas formas de proteção de todas as partes do sistema que ficarem sujeitas a temperaturas iguais ou inferiores a 4ºC. Esta proteção deve levar em conta uma possível falta de potência elétrica no sistema. 4.15 Controle - falhas O sistema de controle deve ser projetado de tal maneira que, no evento de falta de energia elétrica ou falha de qualquer componente do sistema, as temperaturas ou pressões desenvolvidas no sistema solar de aquecimento d’água não o danifiquem ou causem riscos aos usuários e ocupantes do edifício.

Os coletores solares devem ser instalados voltados para o Norte verdadeiro. Desvios de até 15º desta direção não prejudicam seriamente a eficiência. Instalações executadas nas regiões brasileiras situadas no hemisfério Norte devem ter seus coletores solares voltados para o Sul verdadeiro. 5.2 Ângulo de inclinação Os coletores solares são instalados com ângulo de inclinação predeterminado. Em instalações unifamiliares, este ângulo pode ser igual ao da latitude do local. Nos sistemas termossifão, qualquer que seja a latitude, não deve ser utilizada uma inclinação inferior inferio r a 10º. 5.3 Local da instalação - estrutura de apoio

Rótulos devem marcar os pontos do sistema de energia solar nos quais a água possa ser descarregada.

Os coletores solares podem ser montados sobre o solo ou em telhados. Na montagem em telhados, podem ser usados estrutura de apoio independente da estrutura da cobertura, suportes de apoio ligados à estrutura da cobertura, apoio direto sobre a estrutura da cobertura ou coletores solares integrados à cobertura.

4.17 Vazamentos

5.4 Montagens no telhado - seqüência de operações

4.16 Identificação de pontos de descarga


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4 esforços, devido ao peso próprio dos coletores solares, tubos e demais acessórios do sistema, e a esforços originados pela ação do vento. 5.9 Elementos adicionais de fixação Em locais onde a eventual queda dos coletores possa constituir risco significativo para pessoas e bens, elementos adicionais de fixação devem ser instalados. Por exemplo, os coletores podem ser amarrados com cabos de aço envoltos em proteção plástica, ancorados na estrutura do edifício e dimensionados para suportar o triplo do peso dos coletores e apoio, após ruptura do sistema de fixação normal. 5.10 Elementos de fixação - inspeção periódica O usuário deve ser alertado pelo instalador da necessidade de inspeção periódica do sistema de fixação dos coletores solares aos suportes e destes ao edifício, a fim de que eventuais danos possam ser imediatamente reparados.

5.18 Sombreamento Os coletores devem ser instalados em locais não sujeitos à sombra durante 4 h, antes e após o meio-dia. Uma vez que a trajetória aparente do sol se modifica modif ica no decorrer das estações, cuidados devem ser tomados quanto ao aumento das sombras no inverno. 5.19 Sombreamento - bateria de coletores Quando forem utilizadas várias baterias de coletores, deve ser assegurado que a bateria da frente não projete sombra na bateria posterior. 5.20 Sombreamento - vegetação A vegetação deve ser selecionada e locada de forma a prevenir a indesejável redução de rendimento do coletor solar, devido ao sombreamento direto ou por deposição de materiais oriundos desta. 5.21 Resíduos - local da instalação

5.11 Parafusos e porcas

A localização e a orientação do coletor solar devem considerar os resíduos físicos e químicos transportados pelo ar, pro-

Os parafusos e porcas de fixação não devem estar emperrados por resíduos ou defeitos de fabricação.

venientes de incineradores e fábricas próximas, os quais têm influência sobre o rendimento do coletor solar.

5.12 Materiais diferentes - corrosão

5.22 Limpeza - coletores


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NBR 12269/1992 6.2 Vazamentos A localização do reservatório térmico deve ser tal, que um vazamento não provoque danos e, também, que haja espaço para execução de conexões com a tubulação e manutenção do equipamento. 6.3 Reservatório horizontal/reservatório vertical Embora seja empregado o reservatório térmico na horizontal, ao invés da vertical, para reduzir o tamanho da instalação, não somente a estratificação é pobre, como também é difícil reduzir a mistura com a água fria que entra no armazenador e garantir que a água que está a uma temperatura mais elevada deixe antes o reservatório para ser consumida. Um reservatório horizontal só deve ser considerado quando a outra opção for inviável. 6.4 Altura mínima Reservatórios térmicos devem ser instalados de maneira que a distância vertical do nível de água do reservatório térmico ao ponto mais alto de utilização de água quente não seja menor que 1m. 6.5 Estratificação da temperatura - entrada de água fria A entrada de água fria no reservatório térmico do sistema de energia solar deve ser realizada o mais próximo possível do fundo e de maneira que não haja mistura com a

tricidade, gás) seja conectado ao aquecedor. Alternativamente, ele deve fazer alguns arranjos, quando for necessário garantir que o suprimento de energia suplementar seja deixado isolado, até que o sistema solar de água quente seja carregado. 6.10 Indicação de tensão e corrente elétrica As necessidades de tensão e corrente elétrica para o sistema auxiliar elétrico instalado em um reservatório térmico devem ser facilmente visíveis. 6.11 Posição das resistências elétricas Quando se utilizar como tanque de armazenagem o reservatório de um aquecedor elétrico, devem-se incluir duas conexões extras para as tubulações de ida e retorno da água para o(s) coletor(es). Observe-se que o posicionamento original da resistência elétrica não é o mais adequado para utilização em um sistema de energia solar. Geralmente, nestes casos, a resistência é posicionada a 2/3 da altura total do tanque. 6.12 Limites de pressão Devem ser previstos meios de limitar a temperatura e a pressão do reservatório térmico a valores que não excedam o limite superior de temperatura e pressão especificado pelo fabricante. A válvula de alívio de temperatura e pressão não deve ser usada para este propósito, sob condições normais


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6 6.18 Respiro - recomendações Toda a tubulação de respiro deve ser livre e desobstruída, e aberta à atmosfera o tempo todo. 6.19 Respiro - instalação A instalação do tubo deve estar de acordo com os seguintes requisitos: a) o tubo deve subir, do ponto mais alto do reservatório, sem restrições ou mudança brusca de direção, que não a permitida pela alínea d) seguinte. Não devem ser conectadas torneiras ou válvulas na linha do respiro entre o reservatório e a saída do respiro. Isto se aplica particularmente aos sistemas assistidos eletricamente; b) o tubo deve ser o mais curto possível, respeitandose a alínea c); c) o tubo deve subir a uma altura maior do que 80mm acima do nível de água no tanque alimentador de água fria, para cada metro entre o nível níve l de transbordamento do tanque alimentador e a base do aquecedor ou 300mm, o que for maior; d) o tubo deve ser virado em declive e descarregar descarregar livremente dentro do tanque alimentador de água fria

c) ser instalado de maneira a prever bloqueio, devido ao congelamento e deve descarregar dentro ou fora da construção; quando o fluxo ocorrer desta forma, deve ser facilmente observável, mas deve minimizar riscos de prejuízo ou danos pelo vapor d’água quente. Não deve descarregar em lugar que cause algum incômodo; d) se descarregar fora da construção, o tubo-descarga do alívio deve ter o ponto de descarga final acima de 300mm e abaixo de 600mm, sobre o terreno, exceto exc eto quando descarregar em uma calha de chuva, grelha gr elha ou conduto similar. Deve ter uma queda livre de no mínimo 75mm entre o transbordamento e o tubo de saída ou grelha. O tubo-descarga do alívio alívi o não deve descarregar em um conduto comum, exceto através de uma abertura de ar, que deve ser visível, vis ível, e de um funil; e) para reservatórios pressurizados sem tubo de respiro, a menos que o construtor especifique de outra maneira, o tubo-descarga do alívio deve descarregar em um ponto ou abertura de ar não mais do que 600mm abaixo da base do reservatório. 6.22 Colapso do reservatório - alívio de vácuo Sempre que um dispositivo antivácuo é incorporado como um meio de prevenir o colapso do reservatório, através da


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NBR 12269/1992 7.3 Termossifão - diâmetro da tubulação

7.11 Bomba de circulação - recomendações

Sendo pequena a força que causa a circulação de água em um sistema termossifão, o atrito no escoamento pode ser minimizado superdimensionando-se as tubulações de interligação.

A instalação das bombas deve sujeitar-se aos seguintes requisitos:

7.4 Termossifão - alturas mínimas É benéfico colocar-se o reservatório térmico em cota, a mais alta possível, em relação ao coletor solar, em termos de eficiência térmica no termossifão. Por outro lado, há um aumento nos custos em virtude do aumento do diâmetro da tubulação e dos comprimentos maiores da tubulação e isolamento térmico. Embora sejam disponíveis formulações para o cálculo da altura mínima (h) entre a saída de água aquecida do(s) coletor(es) solar(es) solar( es) e o fundo do tanque de armazenagem para o funcionamento do sistema termossifão, o cálculo é bastante complexo e muitas as variáveis intervenientes, variando inclusive com o local da instalação. Por outro lado, este cálculo não fornece dados sobre a altura mínima para evitar a circulação inversa durante a noite.

a) a bomba de circulação deve retirar a água mais fria da seção mais baixa do reservatório e circular esta água através dos coletores antes de retorná-la ao reservatório; b) somente pontos providenciados pelo fabricante no reservatório, ou nas conexões e componentes fornecidos, devem ser utilizados no fornecimento de água fria ao reservatório e de água quente que retorna ao reservatório. As conexões devem ser feitas estritamente de acordo com as instruções do fabricante;

7.5 Termossifão - respiro

c) onde a bomba de circulação é montada separada sepa rada do reservatório, a bomba deve estar corretamente suportada em base ou estrutura adequadamente projetada, e a tubulação disposta de maneira a não permitir que a vibração seja transmitida ao coletor, à resistência elétrica e à estrutura da construção;

É importante que o reservatório térmico esteja provido de tubulação de respiro (chaminé de ventilação) para permitir que todo ar que chegue ao reservatório escape para a atmosfera, prevenindo a formação de bolsões de ar. O respiro também serve como elemento de segurança, no

d) os controles das bombas bombas de circulação devem ser dispostos e conectados estritamente de acordo com as instruções do fabricante e, se montados no exterior, devem ser protegidos por uma cobertura impermeável ventilada;


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8 razoável entre a parte inferior do col etor e a parte superior da caixa-d’água. Muitas edificações não dispõem desta diferença, sendo às vezes impossível uma instalação por termossifão. Como recurso para contornar esta falta de altura, pode-se empregar uma caixa-d’água fria de pequena capacidade, mais alta, apenas para alimentar o sistema. Não se deve ligar o reservatório diretamente com água da rua.

8 Piscina 8.1 Piscina - esquema simplificado A Figura 3 do Anexo B mostra o esquema simplificado do circuito para piscina com os componentes mínimos para o seu correto funcionamento. 8.2 Filtro do sistema solar No esquema mínimo apresentado na Figura 3 do Anexo B não comparece o filtro do sistema solar, que, em algumas aplicações, a critério do projetista, não pode ser dispensado. 8.3 Bomba de circulação Dependendo de cada projeto, pode-se utilizar a bomba já existente na piscina também para a circulação de água pelos coletores.

9.2 Conexões de serviço Conexões apropriadas devem ser previstas em localizações prontamente acessíveis para preencher, drenar e limpar o sistema líquido. 9.3 Bolsões de ar Deve-se verificar se a tubulação do sistema foi executada de maneira a evitar bolsões de ar. Caso c ontrário, deve-se instalar um dispositivo de purga do ar. Os dois fatores principais que devem ser levados em consideração na instalação da tubulação são a formação de bolsões de ar e a possível redução da vazão no circuito hidráulico entre o tanque e o coletor. 9.4 Telhados - calafetação Nos pontos onde a tubulação atravessa o telhado devem ser utilizados procedimentos que assegurem a perfeita estanqueidade deste. 9.5 Diâmetro - Inscrustações O diâmetro da tubulação deve levar em conta as restrições impostas pela formação de incrustações, especialmente em localidades onde a água tiver alta concentração de minerais. 9.6 Ruído/vibração


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NBR 12269/1992 9.11 Drenagem - coletores

11 Dilatação térmica

Se a drenagem do sistema de coletores for por gravidade, a linha de alimentação deve atravessar o telhado, inclinada para baixo a partir dos coletores. Todas as linhas devem ser inclinadas no mínimo em 2%, para uma correta drenagem.

11.1 Dilatação térmica - componentes

9.12 Limpeza de resíduos Após estar isenta de vazamentos, a tubulação deve ser limpa, interna e externamente, de resíduos de solda e demais elementos que possam prejudicar o funcionamento correto do sistema. 9.13 Água quente/água fria - misturador de água Onde a água quente estiver a uma pressão mais baixa do que a água fria, as tubulações de água quente e de água fria devem estar projetadas de forma que a maior pressão da água fria não restrinja significativamente a corrente de água quente.

10 Isolamento térmico 10.1 Isolamento térmico do coletor Não deve degradar-se na temperatura máxima de serviço, em uma extensão que resulte em decréscimo no rendimento

Os componentes e acessórios do sistema de energia solar e a estrutura de habitação devem ter capacidade para assimilar os efeitos de dilatação térmica por transferência de calor do fluido, expansão do reservatório térmico e demais componentes do sistema, sem sofrer danos. 11.2 Juntas de dilatação A dilatação térmica da tubulação deve ser absorvida pelo uso de juntas de dilatação. 11.3 Purgadores de ar - restrições Purgadores de ar não devem ser instalados nos dispositivos de absorção da dilatação térmica. 12 Componentes e acessórios 12.1 Válvulas de segurança Devem ser instaladas válvulas de segurança de alívio de pressão e temperatura em todas as fontes de aquecimento do sistema que puderem vir a ser separadas do circuito hidráulico. 12.2 Válvulas de segurança - manual de operação e manutenção


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10 cados fora de ação ( by-pass ). ). Controles de segurança segurança não devem ter qualquer possibilidade de serem colocados fora de ação ou ficarem isolados. 12.9 Sensor de temperatura - coletor No coletor, aconselha-se a localização do sensor na tubulação próximo à saída de uma bancada de coletores e o sensor no tanque deve ficar na parte inferior. 12.10 Purgadores de ar Os purgadores de ar devem ser instalados nos pontos mais altos do sistema. 12.11 Gaxetas e selantes - deterioração Gaxetas e selantes não devem exibir rachaduras, perdas de elasticidade, liberação de componentes sob forma gasosa ou perda de adesão e, quando mantiverem contato com o fluido de transferência de calor, não devem exibir fissuras, significativas expansões ou qualquer um dos problemas já citados. 12.12 Gaxetas e selantes - radiação ultravioleta (U.V.) Gaxetas e selantes expostos à radiação U.V. em serviço não devem ser adversamente afetados por esta radiação e devem ser física e quimicamente compatíveis com os substratos aos quais são unidos.

12.19 Golpes de aríete O sistema deve ser capaz de controlar ou absorver os efeitos de golpes de aríete. 12.20 Manutenção do sistema Devem ser previstos meios para isolar os circuitos de energia solar, para fins de manutenção ou emergência. Este isolamento não deve interromper o funcionamento dos demais sistemas hidráulicos, nem isolá-los dos dispositivos de segurança. 12.21 Vazamentos - canaletas Canaletas ou outros meios de controlar vazamentos vazamento s devem ser providenciados para os coletores solares, quando o solo for de natureza tal, que excessiva erosão ou expansão possa ocorrer como resultado de vazamentos. 12.22 Forças externas - medidas de proteção Medidas devem ser tomadas para que os componentes e acessórios não se danifiquem ao sofrer esforços decorrentes da ação do vento, do próprio peso em operação, do recalque de fundações e condições do meio ambiente. 12.23 Estruturas - edifícios


NBR 12269/1992 b) instruções de operação: - o manual deve descrever claramente a operação do sistema solar de aquecimento de água, explicando a função de cada subsistema e componentes. O manual deve incluir um diagrama do sistema, mostrando seus componentes e suas interrelações no sistema típico instalado. Os compo-

11 nentes principais devem ser descritos em uma seção separada, ou deve ser incluído material descritivo fornecido pelo fabricante; c) o manual deve descrever os procedimentos para partida do sistema, rotinas de manutenção e operação.

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NBR 12269/1992 ANEXO A - Roteiro de verificações preliminares para avaliação de provável instalação de aquecimento de água por energia solar 1 Identifica Identificarr os pontos pontos de utilização utilização de água água quente: quente: localização, quantidade, aplicação e consumo no decorrer do tempo. 2 Levant Levantar ar as cara caracte cterís rístic ticas as de fonte fonte energ energéti ética ca atual para geração de água quente. 3 Verifi Verificar car a exist existênc ência ia de roti rotinas nas para para util utiliza ização ção de de água quente. 4 Obter Obter as séri séries es histó históric ricas as dos dos consum consumos os de água água,, energia elétrica e combustíveis utilizados. 5 Levantar Levantar as carac caracterí terístic sticas as dos dos equip equipamen amentos tos que que consumam ou gerem água quente. 6 Verifi Verificar car as condi condiçõe çõess das entrad entradas as de água água e energia elétrica, bem como a disponibilidade de carga para esta última. 7 Verifi Verificar car o estad estadoo de conser conservaç vação ão das das tubulaç tubulações ões de água fria/quente existentes, bem como sua adequação no tocante a materiais e isolamento térmico. 8 Identifi Identificar car os os reserva reservatór tórios ios para para água água fria fria e quent quente: e:

térmico, conexões para admissão, saída e dreno da água. 9 Levant Levantar ar as cara caracte cterís rístic ticas as da popu populaç lação ão de usuários: número, variação no tempo natureza. 10 Levantar o posicionamento posicionamento do(s) prédio(s) prédio(s) em relação ao Norte geográfico. 11 Verificar Verificar possíveis possíveis restrições restrições arquitetôn arquitetônicas icas e prescrições de código de edificações local. 12 Levantar Levantar as condições condições da(s) da(s) cobertura( cobertura(s) s) do(s) prédio(s): elementos estruturais para onde o peso dos coletores e respectivos suportes será transferido, área útil para assentamento de coletores e condições de acesso ao local. 13 Verificar Verificar as condiçõe condiçõess de relevo relevo do terreno terreno circunvizinho ao(s) prédio(s), quanto aos transportes na vertical. 14 Verificar distâncias aos fornecedores fornecedores de materiais. materiais.


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Figura 2 - Esquema simplificado para circulação forçada

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Figura 3 - Esquema simplificado para piscina

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Figura 4 - Esquema para interligação de campos coletores 1 7

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