В отличие от фотоэлектрических систем, которые преобразуют солнечную энергию в электричество, активные солнечные тепловые системы преобразуют нагретую солнцем жидкость в космическое тепло и горячую воду. Системы состоят из электронасосов, вентиляторов, сложных средств управления, резервуаров для хранения и коллекторов.
Солнечные лучи собирают два типа коллекторов: плоские и вакуумные. Плоская пластина является более распространенным типом и существует дольше. Вакуумная трубка - это более новая конструкция.
Плоский коллектор состоит из изолированного водонепроницаемого металлического корпуса. Верхняя сторона обращена к солнцу и имеет стеклянную или пластиковую крышку, которая действует как теплица, пропуская лучи и удерживая тепло. Внутри коробки находится абсорбирующая пластина темного цвета со специальным покрытием и трубы с циркулирующей жидкостью. Коллекторы с вакуумированными трубками включают темную пластину абсорбера и параллельные ряды вакуумных трубок, соединенных с одной коллекторной трубой. Конструкции трубок включают стекло, стекло-металл и стекло с путями прохождения жидкости.
Пластины абсорбера обычно включают длинные полосы металла, покрытые специальным покрытием. Новые технологии теперь позволяют получать высокоэффективные покрытия. Поглощенное излучение нагревает циркулирующую жидкость.
Проблемы Солнечной системы
Плоские коллекторы имеют простую и прочную конструкцию. Однако такая конструкция позволяет им терять тепло за счет конвекции и излучения. Необходимо рассчитать ветровые нагрузки, которые могут уносить тепло.
Вакуумированные пробирки могут работать даже в пасмурные дни. Они используют несколько хрупкое стекло - подумайте о изолированной бутылке с вакуумной крышкой. Однако у них могут возникнуть проблемы, когда может скапливаться снег или лед, которые необходимо удалить. Также могут возникнуть проблемы, если из-за поломки или повреждения разрушается важнейший вакуум, или из-за накопления тепла, если в системе недостаточно энергии.
Коллекторы могут быть разомкнутыми или замкнутыми. В разомкнутых системах бытовая питьевая вода перекачивается через коллектор. Коллектор необходимо опорожнять при длительных морозах или использовать обратную дренажную систему. Несмотря на эффективность, открытые системы могут иметь проблемы с коррозией, если жесткая вода повреждает компоненты.
В системах с замкнутым контуром раствор, подобный антифризу, проходит через теплообменник, установленный рядом с солнечным водонагревателем дома. Замкнутый контур может немного потерять эффективность во время процесса теплообмена, и требуется некоторое техническое обслуживание жидкости.
Требования к солнечной системе
При выборе солнечной системы домовладельцы должны знать, сколько солнечной энергии доступно их дому, термин, известный как «солнечная постоянная». Другие соображения - это широта дома; доступная поверхность для коллектора, деревья или здания, которые затеняют коллекторов; местонахождение коллектора и насколько он отклоняется от магнитного юга; и расстояние от коллектора до резервуара для хранения солнечной энергии.
На определенных широтах излучение зимой и летом сильно различается из-за угла наклона Солнца по отношению к Земле. Даже наклон поверхностей, на которых будут размещаться солнечные панели, необходимо проверять, углы наклона и ориентации значительно различаются в зависимости от местоположения. Большинство солнечных панелей устанавливаются на крышах, и угол наклона определяется углом крыши. Углы, превышающие оптимальные, снизят эффективность.
Крыша дома может даже не выходить на юг или быть недостаточно прочной, чтобы поддерживать систему. Если участки крыши не подходят, домовладельцы могут также рассмотреть внешние стены, отдельно стоящие или наземные системы.
Еще один фактор - система отопления дома. Солнечные тепловые системы хорошо подходят для систем лучистого теплого пола и котлов с водяными радиаторами. Системы с принудительной подачей воздуха, использующие теплообменник, работают, но теряют некоторую эффективность. Однако солнечные коллекторы обеспечивают домашнее хозяйство горячей водой или помогают ей.
В северном климате с очень низкими температурами или длительными периодами облачного неба потребуется резервная система. Дом с сквозняками и недостаточной энергоэффективностью будет нуждаться в подкреплении. Следует помнить даже об уровне комфорта членов семьи, особенно пожилых людей, которые предпочитают более высокие настройки термостата. Кредиторы и строительные нормы и правила могут также потребовать резервную систему.
Возможные ограничения
Ознакомьтесь с местными правилами и соглашениями, которые могут ограничивать возможности. Некоторые муниципалитеты возражали против систем, препятствующих боковым дворам, незаконного увеличения высоты крыш, нарушения правил исторического района и чрезмерных нагрузок на крышу.
Стоимость может быть фактором. Чтобы солнечная система была рентабельной, ее следует использовать большую часть года и не простаивать летом. Круглогодичная работа с горячей водой повышает рентабельность системы.
Система работает лучше всего с ограниченным бюджетом, если она может обеспечить от 40 до 80 процентов потребностей дома в отоплении. Активная система, которая обеспечивает менее 40 процентов потребностей дома в отоплении, имеет большой экономический смысл.
При покупке системы сравните сертифицированное оборудование солнечных коллекторов, проверив рейтинговые наклейки от Solar Rating and Certification Corporation.
Затраты на активную солнечную систему отопления сильно различаются и, отчасти, из-за конкуренции на рынке. Например, в Висконсине, где мало конкуренции, система откачанных труб для подачи горячей воды только в доме на одну семью стоит от 9000 до 12000 долларов.