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 Ver menos

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 Ver menos