Perguntas e Respostas

Tradução do folheto FSEC-EN-6-97 Fevereiro de 1997
Emitido pelo Florida Solar Energy Center
Instituto de pesquisa do Estado da Flórida
Por Charles J. Cromer, P.E.

"O aquecimento solar de piscinas é um dos maiores atrativos da tecnologia solar hoje na Flórida. Se você está interessado em aquecer sua piscina e não deseja gastar com energia, considere instalar um aquecedor solar para piscina.

As informações a seguir ajudam a responder as questões com respeito ao aquecimento solar de piscinas na Flórida. Mantenha em sua mente que muitas das informações são empíricas ('rule of thumb'). A sua situação individual, se analisada em detalhes, pode diferir um pouco das aplicações gerais. Uma análise mais detalhada de sistemas de piscinas é apresentada nas publicações listadas na bibliografia.

Q: Qual o custo para aquecer minha piscina com um aquecedor de combustível fóssil comum ?

R: Existem na Flórida 800.000 piscinas, incluindo as suspensas, e a maioria delas é aquecida, durante os meses frios, para manter condições confortáveis de banho. Uma piscina não aquecida ficará, geralmente, com cerca da temperatura média externa, que pode ser tão baixa como 11,7C no norte da Flórida no inverno. Para um usuário típico, a temperatura confortável da água é de 25,6C à 27,8C na primavera e no outono, e de 24,5C à 25,6C no inverno.

Os custos anuais médios para aquecer uma piscina residencial na Flórida é de US$ 1450,00 usando resistência elétrica (eletricidade à US$ 0,09 / kWh - No Rio a tarifa residencial para até 300 kWh é de R$ 0,25463 / kWh - Set 2001); US$ 500,00 usando Bomba de Calor e US$ 580,00 usando gás natural. O propano líquido custará o mesmo que a resistência elétrica.

Q: Como comparar o aquecimento solar com outras formas de aquecimento de piscinas ?

R: Um sistema típico de aquecimento solar custa de US$ 2000,00 à $4000 instalado. Comparado com aquecimento por combustível fóssil, valor médio, o aquecimento solar oferece um retorno muito favorável — de 1,5 à 7 anos. Além disso, a indústria solar na Flórida é desenvolvida; ela tem numerosos distribuidores e instaladores, e uma experiência de mais de 20 anos.

Entretanto, observe que os custos reais dos sistemas de aquecimento depende de muitos fatores — facilidade de instalação, tipo de financiamento, localização da piscina no norte ou sul do Estado, extensão da 'temporada de banhos' desejada e as exigências do código de obras. Estas variáveis causam mudanças no preço e o proprietário deverá consultar mais que um fornecedor na ocasião da compra.


Figura 1. Sistema típico de aquecimento solar de piscina, com controle automático

A - Água do fundo da piscina

B - Bomba

C - Filtro

D - Válvula de retenção

E - Válvula gaveta (conhecida no mercado por 'registro') 1

F - Válvula de Drenagem

G - Coletores solares

H - Válvula de alívio

I - Válvula gaveta (conhecida no mercado por 'registro')

J - Aquecedor de combustível fóssil (se existir)

K - Dispositivo de cloração automática (se existir)

L - Retorno da água quente

M - Sensor

N - Dispositivo de controle automático

O - Válvula solenóide ou manual (Bypass dos coletores)

P - Bomba 'Booster'

Q: Como trabalha o aquecedor solar para piscinas ?

R: Imagine uma mangueira de jardim deixada ao sol. Quando você abre a torneira, a água sai quente. Isto é aquecimento solar. A energia solar foi absorvida pela mangueira e transmitida como calor para a água no interior dela. A mangueira atua como um coletor solar.

A temperatura confortável da água da piscina é relativamente baixa comparada com outros usos da água quente. Isto permite o uso de coletores solares simples e eficientes (ver a questão seguinte). Esses sistemas não requerem tanque de acumulação separado, já que a piscina, ela própria, serve como tanque de acumulação.


Figura 2. Coletores plásticos de polypropileno

Na maioria dos casos, a bomba de filtragem é usada para forçar a água da piscina através das placas. Em algumas aplicações, devido à localização dos coletores, uma bomba maior pode ser necessária para atender às necessidades do sistema solar, ou uma pequena bomba (booster) é adicionada para empurrar a água até os coletores solares.

Quando uma insolação adequada ocorre, a água filtrada da piscina circula através dos coletores, onde ela é aquecida pela radiação solar e então retorna para a piscina. Nesta operação, a água vai da piscina para a bomba, da bomba para o filtro, do filtro para os coletores, dos coletores para o aquecedor de combustível fóssil de apoio (se existir), desse aquecedor para o dispositivo de "cloração automática" (se existir) e então retorna para a piscina (ver Figura 1, acima)

Controles automáticos podem ser usados para dirigir o fluxo da água filtrada para os coletores quando ocorre o calor solar. Isto pode ser realizado manualmente pelo uso de uma válvula 'bypass' manual colocada na posição 'O' da figura 1. Normalmente, o sistema solar é projetado para drenar a água de volta para a piscina quando a bomba é desligada. Isto permite dar proteção aos coletores contra congelamento. Na região central e sul da Flórida, durante o verão, a água algumas vezes circula através dos coletores durante a noite para esfriar, quando a piscina está quente.

Q: Quais são os tipos de coletores usados para piscinas ?

R: Atualmente, a indústria solar na Flórida está usando quase que exclusivamente coletores pretos de plástico polypropileno. Essas placas podem ser rígidas ou ter tubos individuais no seu comprimento (Ver figura 2). Coletores individuais são normalmente de 1,22 x 3,0m ou 1,22 x 3,7m.

Outros tipos de coletores para piscina são de borracha flexível, ou placas com tubos plásticos pretos ou placas de tubos de cobre ou alumínio. Coletores cobertos com vidro ou envidraçados, comumente usados para aquecimento de água doméstica, são mais caros e não são usados para aquecimento de piscina na Flórida.

Q: Como os diferentes tipos de coletores variam na sua performance ?

R: A performance dos coletores para piscina não varia de forma significativa quando comparados pela energia transferida por dia e m de área de coletor (kcal/h/m de coletor). Os rendimentos térmicos para todos os tipos de coletores podem ser obtidos nos escritórios do Flórida Solar Energy Center ( Publicação FSEC-GP-16)

Q: Quanto tempo dura os coletores solares ?

R: A maioria dos coletores solares de plástico, fabricados para piscinas, contêm uma proteção contra os raios ultravioletas chamados inibidores. A mistura dos inibidores é geralmente um segredo do fabricante; mas propriamente protegidos, os coletores duram de 10 à 15 anos.

Q: Qual a orientação própria e a inclinação que devem ter os coletores solares ?

R: O ideal é que os coletores estejam orientados para o Norte (no Brasil). Entretanto uma orientação até 45 Nordeste ou Noroeste não apresenta uma perda de performance significativa. As sombras devem ser evitadas.

Para uma ótima eficiência no Inverno, a inclinação com a horizontal deve ser o valor da latitude local acrescida de 15. Entretanto na Flórida, as placas são quase sempre montadas diretamente sobre o telhado aproveitando a sua própria inclinação. Uma estrutura metálica para se obter a inclinação ideal, aumenta a performance apenas de 2 à 8% e o aumento do custo não compensa.

Q: Posso usar o mesmo equipamento solar para aquecer minha piscina e o suprimento de água quente doméstico ?

R: Não. Aquecedores de piscina usados na Flórida não possuem cobertura de vidro e são projetados para aquecer um grande volume de água (milhares de litros) para relativamente baixas temperaturas (em torno de 27C), enquanto sistemas de água quente elevam menos de 400 litros para cerca de 55,0C. A energia usada para aquecer 400 litros de água para 55C é 'uma gota no oceano' comparada à necessária para aquecer uma piscina. Assim, uma área semelhante de "coletores com vidro" é necessária; mas os custos adicionais desses coletores de mais alta temperatura são desnecessários. De fato, coletores de aquecimento de piscina são geralmente mais eficientes à baixa temperatura que os do tipo 'com vidro'.

Q: A própria pessoa pode instalar esse tipo de Coletor ?

R: De forma geral, SIM. Mas somente uma pessoa com habilidade em 'encanamentos' e 'eletricidade' poderia instalar um sistema de aquecimento solar. Primeiramente, você e seu amigo gastariam cerca de 2 dias, quando um profissional levaria 6 horas. Este é um trabalho árduo num telhado quente, com placas quentes; mas você poderia economizar pelo menos 1/3 do valor do preço total do sistema.

Se você pretende instalar o sistema pessoalmente, leia cuidadosamente o Manual de instalação do fabricante. Muitos fabricantes de coletores fornecem um vídeo junto com o Manual. Também, você pode comprar uma cópia do Manual de instalação e do projeto de aquecimento de piscina e água quente, publicado pelo Flórida Solar Energy Center e estudar cuidadosamente a seção 7 (Aquecimento de piscinas).

Q: Como posso encontrar um empreiteiro-instalador de Aquecimento Solar para piscinas ?

R: O FSEC publica uma relação de Empreiteiros. Também as Páginas Amarelas oferecem informações.

Q: Como devo escolher um Empreiteiro de sistema solar ?

R: Pergunte se eles possuem uma licença de empreiteiros da Flórida e se são membros de seu Sindicato (FlaSEIA) Como qualquer tipo de serviço, pergunte sobre a sua experiência profissional, da garantia dos fabricantes das placas e da manutenção. É também uma boa idéia pedir o orçamento a mais de um. Quando comparar as diferentes propostas, o item mais importante é verificar a área de coletores especificada por cada proponente.

Q: Quantos coletores eu necessito ?

R: O aquecimento de piscina requer grande quantidade de energia. Como resultado, uma área grande de coletores é necessária (tipicamente 32m à 50m) para coletar a energia solar necessária independente do tipo de coletor usado. Assim, de 7 à 12 placas de plástico pretas, de 4,5m de área cada, são necessárias para piscinas residenciais típicas.

A área de coletores é usualmente cerca do mesmo valor da área da piscina no norte da Flórida, cerca de 80% na Flórida Central e cerca de 65% no sul da Flórida (Miami); mas estes números podem variar significativamente dependendo das necessidades da piscina. Para maiores informações a cerca da quantidade de coletores leia a publicação GP-13 do FSEC.

Q: E sobre a manutenção ?

R: Um sistema propriamente instalado requer muito pouco ou nenhuma manutenção.

Entretanto, a manutenção regular da piscina e de seu sistema de filtragem é crucial. Os níveis corretos de PH e cloro devem ser mantidos de acordo com os 'kits' de teste. Os produtos químicos deverão ser adicionados à água longe dos tubos que vão para os coletores. Verificar o sistema de aquecimento solar na sua operação apropriada, no começo de cada 'temporada de banhos', particularmente se existe um controle automático. Lembre-se que em operação normal, os coletores são sentidos frios ao toque. A diferença de temperatura da água que sai das placas e da piscina é da ordem de 1,7C à 2,8C para o máximo de eficiência da operação.

Q: E sobre as capas térmicas de cobertura da piscina ?

R: A grande perda de calor de uma piscina ocorre de sua superfície devido a evaporação. Para redução das perdas de evaporação, as capas são muito efetivas no prolongamento da 'temporada dos banhos'. Elas também mantém a piscina limpa, além de baixarem o consumo dos produtos químicos, do cloro e do tempo de filtragem.

Dependendo do material da capa e do tempo de uso, o acréscimo da temperatura esperado é de 2,8C à 5,6C. Um aumento de 2,8C é razoável quando a capa é usada 12 horas por dia; 5,6C quando é usada 20 horas por dia.

As transparentes ou levemente translúcidas trabalham melhor porque elas deixam passar energia solar através delas, permitindo serem absorvidas pela água da piscina, impedindo também a perda de calor durante a noite. Capas opacas são melhor usadas na Flórida de noite para reduzir as perdas de calor.

Uma carretilha é um bom investimento para ajudar a movimentar a capa recolhendo-a e estendendo-a sobre a piscina. Carretilhas motorizadas são possíveis.

As capas de cobertura duram cerca de 3 à 5 anos, dependendo do manuseio e conservação. Todavia, elas são mais úteis para uma 'temporada de banhos' mais longa.

Sob o ponto de vista de conservação de energia, a capa térmica para piscina deverá ser usada."

Referências Selecionadas

1. Solar Swimming-Pool Heating in Flórida Collector Sizing and Economics.
FSEC GP-13
2. Solar Water and Pool Heating: Design and Instalation Manual
FSEC-IN-21-82
3. Thermal Performance Rating (Pool Collectors)
FSEC -GP-16
4. FSEC approved Solar Energy Systems: Domestic Hot Water and Pool Heating
FSEC-GP-15