Análise comparativa entre diferentes modelos de coletores térmicos via CFD aplicados a sistemas híbridos térmico-fotovoltaicos

Abstract

Neste trabalho foi realizada uma análise comparativa, por meio de simulações em CFD, do desempenho de dois modelos inovadores de coletores térmicos aplicado a sistemas térmico-fotovoltaicos (PVT) em relação a dois modelos comerciais. Foi avaliada a influência da geometria dos canais, incluindo número, espaçamento e área de contato fluido–chapa plana, sobre o comportamento térmico do sistema. Todos os coletores foram analisados em um sistema direto com circulação natural, avaliando- se a temperatura da água no reservatório, o ganho térmico no coletor, a distribuição de temperatura na chapa plana do coletor, a vazão mássica induzida e a eficiência térmica. Os resultados mostraram que coletores com maior número de canais e menor espaçamento apresentaram gradientes de temperatura mais uniformes, enquanto geometrias com canais de menor dimensão impuseram maior resistência ao escoamento, reduzindo a vazão mássica e, consequentemente, a elevação da temperatura no reservatório. Os modelos propostos demonstraram desempenho adequado para integração em sistemas híbridos PVT, ainda que com eficiência térmica instantânea inferior à dos modelos comerciais. Conclui-se que esses modelos representam alternativas viáveis para aplicações residenciais, destacando-se pelo menor custo decorrente do uso de alumínio e pela flexibilidade de fabricação possibilitada por processos como a estampagem incremental.