На відміну від фотоелектричних систем, які перетворюють сонячну енергію в електрику, активні сонячні теплові системи перетворюють нагріту сонцем рідину в тепло космосу та гарячу воду. Системи складаються з електричних насосів, вентиляторів, складних засобів управління, накопичувальних ємностей та колекторів.
Два типи колекторів збирають сонячні промені: плоскі та евакуйовані трубки. Плоска плита є найбільш поширеним типом і існує довше. Евакуйована трубка є більш пізньою конструкцією.
Плоский колектор складається з ізольованої, водонепроникної металевої коробки. Верхня сторона звернена до сонця і має скляну або пластикову кришку, яка діє як теплиця, пропускаючи промені та утримуючи тепло. Всередині коробки є спеціально покрита поглинаюча пластина темного кольору та труби, що містять циркулюючу рідину. Колектори для евакуйованих труб включають поглинальну пластину темного кольору та паралельні ряди вакуумних трубок, всі вони з'єднані з однією трубою колектора. Конструкції труб включають скло, скло-метал та скло з потоками потоку рідини.
Поглинаючі пластини зазвичай містять довгі металеві смуги, покриті спеціальним покриттям. Зараз нові технології виробляють високоефективні покриття. Поглинене випромінювання нагріває циркулюючу рідину.
Проблеми Сонячної системи
Плоскі колектори мають просту, міцну конструкцію. Однак ця конструкція дозволяє їм втрачати тепло через конвекцію та випромінювання. Потрібно розрахувати вітрові навантаження, які можуть відвести тепло.
Евакуйовані трубки можуть працювати навіть у більш хмарні дні. Вони використовують дещо крихке скло - подумайте про ізольовану вакуумну герметичну пляшку. Однак вони можуть мати деякі проблеми, коли сніг або лід можуть накопичуватися і їх потрібно видалити. Також можуть виникнути проблеми, якщо поломка або пошкодження руйнують найважливіший вакуум або накопичення тепла, якщо система не має достатньої тяги.
Колекціонери можуть бути з відкритим або замкнутим типом. У системах з відкритим контуром через колектор перекачується побутова питна вода. Колектор повинен бути злитий під час тривалої морозної погоди або використовувати систему зворотного зливу. Хоча ефективні, відкриті системи можуть мати проблеми з корозією, якщо жорстка вода пошкоджує компоненти.
У системах із замкнутим контуром розчин, схожий на антифриз, проходить через теплообмінник, встановлений біля сонячного водонагрівача будинку. Замкнутий контур може втратити трохи ефективності під час процесу теплообміну, і рідина потребує певного обслуговування.
Вимоги до Сонячної системи
Вибираючи сонячну систему, власники будинків повинні дізнатися, скільки сонячної енергії доступно для їхнього будинку, термін, відомий як "сонячна постійна". Інші міркування - широта будинку; наявна поверхня для колектора, дерев або будівель, яка затіняла б колектори; місце розташування колектора та наскільки він відхиляється від магнітного півдня; і відстань від колектора до сонячного резервуара.
У певних широтах випромінювання взимку та влітку досить різне через кут Сонця щодо Землі. Навіть крок поверхонь, де будуть розміщені сонячні батареї, повинен перевірятися з кутами нахилу та орієнтацією, що значно варіюються в залежності від місця розташування. Більшість сонячних панелей встановлюються на дахах, а кут задається кутом покрівлі. Кути, більші за оптимальні, зменшать ефективність.
Простір даху будинку може навіть не виходити на південь або бути недостатньо міцним, щоб підтримувати систему. Якщо ділянки даху не будуть працювати, власники будинків також можуть розглянути зовнішні стіни, окремо стоячі або наземні системи.
Ще одним фактором є система опалення будинку. Сонячні теплові системи добре підходять для систем променистої теплої підлоги та котлів з радіаторами гарячої води. Примусові системи, що використовують теплообмінник, працюють, але втрачають деяку ефективність. Однак сонячні колектори забезпечують потреби в гарячій воді для домашнього господарства або допомагають їм.
У північному кліматі з дуже холодними температурами або тривалим періодом хмарного неба буде потрібна резервна система. Будинок, який не має енергії та енергоефективності, потребуватиме резервного копіювання. Необхідно пам’ятати навіть про рівень комфорту домочадців - особливо літніх людей, які віддають перевагу вищому рівню термостату. Кредитодавці та будівельні норми також можуть вимагати резервної системи.
Можливі обмеження
Перевірте місцеві кодекси або завіти, які можуть обмежувати параметри. Деякі муніципалітети заперечують проти систем, що перешкоджають бічним дворикам, незаконних надбавок висоти на дахах, порушення історичних правил району та надмірного навантаження на дах.
Важливим фактором може бути вартість. Щоб зробити сонячну систему економічно вигідною, її слід використовувати більшу частину року, а не сидіти без діла влітку. Цілорічна робота з гарячою водою покращує економічну ефективність системи.
Система найкраще підходить для бюджету, якщо вона може забезпечити від 40 до 80 відсотків потреб у опаленні будинку. Активна система, яка забезпечує менше 40 відсотків потреб у опаленні будинку, має економічний сенс.
Купуючи систему, порівняйте сертифіковане обладнання сонячного колектора, перевіривши наклейки рейтингу від корпорації Solar Rating and Certification Corporation.
Витрати на активну сонячну систему опалення сильно різняться, і частково, з конкуренцією на ринку. Наприклад, у штаті Вісконсін, де існує невелика конкуренція, система евакуйованих труб для доставки гарячої води лише в одній сім’ї проживає від 9000 до 12000 доларів.