За разлика от фотоволтаичните системи, които преобразуват слънчевата енергия в електричество, активните слънчеви топлинни системи преобразуват нагрятата от слънцето течност в космическа топлина и топла вода. Системите се състоят от електрически помпи, вентилатори, сложно управление, резервоари за съхранение и колектори.
Два вида колектори събират слънчеви лъчи: плоска и евакуирана тръба. Плоската плоча е по-често срещаният тип и съществува от по-дълго време. Евакуираната тръба е по-нов дизайн.
Колекторът с плоска плоча се състои от изолирана, водоустойчива метална кутия. Горната страна е обърната към слънцето и има стъклено или пластмасово покритие, което действа като оранжерия, пропускайки лъчите и задържайки топлината. Вътре в кутията е специално покрита абсорбираща плоча с тъмен цвят и тръби, съдържащи циркулираща течност. Колекторите за евакуирана тръба включват тъмна абсорбираща плоча и успоредни редици вакуумни тръби, всички свързани към една тръба на колектора. Дизайнът на тръбите включва стъкло, стъкло-метал и стъкло с пътища на флуиден поток.
Абсорбиращите плочи обикновено включват дълги метални ленти, покрити със специално покритие. Сега новите технологии произвеждат покрития с висока ефективност. Погълнатата радиация загрява циркулиращата течност.
Проблеми със слънчевата система
Колекторите с плоски плочи имат прост, здрав дизайн. Този дизайн обаче им позволява да губят топлина чрез конвекция и радиация. Трябва да се изчислят натоварванията от вятър, които могат да отнесат топлината.
Евакуираните тръби могат да работят дори в по-хладни дни. Те използват малко крехко стъкло - помислете за изолирана вакуумно затворена бутилка. Те обаче могат да имат някои проблеми, при които сняг или лед могат да се натрупват и трябва да бъдат премахнати. Също така може да има проблеми, ако счупването или повредата унищожат най-важния вакуум или от натрупването на топлина, ако няма адекватно изтегляне на системата.
Колекторите могат да бъдат с отворен или затворен тип. В системите с отворен контур питейната вода за бита се изпомпва през колектора. Колекторът трябва да се източва по време на дълги периоди на замръзване или да се използва система за обратно оттичане. Докато са ефективни, отворените системи могат да имат проблеми с корозията, ако твърдата вода повреди компонентите.
В системите със затворен контур, подобно на антифриз решение преминава през топлообменник, монтиран близо до соларния бойлер на дома. Затвореният контур може да загуби малко ефективност по време на процеса на топлообмен и е необходима известна поддръжка на течността.
Изисквания към слънчевата система
Когато избират слънчева система, собствениците на жилища трябва да научат колко слънчева енергия е на разположение в дома им, термин, известен като „слънчева константа“. Други съображения са географската ширина на дома; налична повърхност за колектора, дървета или сгради, които да засенчват колекторите; местоположението на колектора и колко се отклонява от магнитния юг; и разстоянието от колектора до соларния резервоар.
На определени географски ширини радиацията през зимата и през лятото е доста различна поради ъгъла на слънцето спрямо Земята. Дори стъпката на повърхностите, където ще бъдат поставени слънчевите панели, трябва да се проверява с ъгли на наклона и ориентации, вариращи значително в различните места. Повечето слънчеви панели са монтирани на покриви и ъгълът се задава предварително от ъгъла на покрива. Ъгли, по-големи от оптималните, ще намалят ефективността.
Покривното пространство на дома може дори да не е обърнато на юг или да не е достатъчно силно, за да поддържа системата. Ако зоните на покрива няма да работят, собствениците на жилища могат да помислят и за външни стени, свободно стоящи или наземни системи.
Друг фактор е системата за отопление на дома. Слънчевите топлинни системи са подходящи за лъчисти подови отоплителни системи и котли с радиатори за топла вода. Принудителните системи, използващи топлообменник, работят, но губят известна ефективност. Слънчевите колектори обаче осигуряват или подпомагат нуждите от топла вода за едно домакинство.
В северния климат с много ниски температури или дълги периоди на облачно небе ще е необходима резервна система. Къща, която не работи и няма енергийна ефективност, ще се нуждае от резервно копие. Трябва да се имат предвид дори нивата на комфорт на членовете на домакинството - особено възрастните членове, които предпочитат по-висока настройка на термостата. Кредиторите и строителните кодове също могат да изискват резервна система.
Възможни ограничения
Вижте местните кодове или завети, които могат да ограничат опциите. Някои общини се противопоставиха на системите, възпрепятстващи страничните дворове, незаконно добавяне на височини на покривите, нарушаване на историческите разпоредби на областта и прекомерно натоварване на покрива.
Разходът може да е фактор. За да направи една слънчева система рентабилна, тя трябва да се използва през по-голямата част от годината и да не стои без работа през лятото. Целогодишната работа с топла вода подобрява разходната ефективност на системата.
Системата работи най-добре за бюджета, ако може да осигури 40 до 80 процента от нуждите за отопление на дома. Активната система, която доставя по-малко от 40 процента от нуждите за отопление на дома, има много икономически смисъл.
Когато пазарувате за система, сравнете сертифицирано оборудване за слънчеви колектори, като проверите стикерите за рейтинг от Solar Rating and Certification Corporation.
Разходите за активна слънчева отоплителна система варират значително и отчасти при конкуренцията на пазара. Например в Уисконсин, където има малка конкуренция, евакуирана тръбна система за доставка на топла вода само в еднофамилна резиденция струва между 9 000 и 12 000 долара.