Za razliku od fotonaponskih sustava, koji sunčevu energiju pretvaraju u električnu energiju, aktivni solarni toplinski sustavi transformiraju na suncu zagrijanu tekućinu u svemirsku toplinu i toplu vodu. Sustavi se sastoje od električnih pumpi, ventilatora, složenih komandi, spremnika i kolektora.
Dvije vrste kolektora skupljaju sunčeve zrake: ravna ploča i evakuirana cijev. Ravna ploča je češći tip i postoji duže. Evakuirana cijev je noviji dizajn.
Sakupljač s ravnim pločama sastoji se od izolirane, vodonepropusne metalne kutije. Gornja strana okrenuta je suncu i ima stakleni ili plastični pokrov koji djeluje poput staklenika, propuštajući zrake i zadržavajući toplinu. Unutar kutije nalazi se posebno presvučena pločica za upijanje tamne boje i cijevi koje sadrže cirkulirajuću tekućinu. Kolektori za evakuirane cijevi uključuju pločicu za upijanje tamne boje i paralelne redove vakuumskih cijevi, sve povezane na jednu cijev za odvod. Dizajn cijevi uključuje staklo, staklo-metal i staklo s putovima protoka fluida.
Apsorpcijske ploče obično uključuju dugačke metalne trake prekrivene posebnim premazom. Nove tehnologije sada proizvode visoko učinkovite premaze. Apsorbirano zračenje zagrijava tekućinu koja cirkulira.
Zabrinutost za solarni sustav
Sakupljači s ravnim pločama imaju jednostavan, čvrst dizajn. Međutim, taj dizajn im omogućuje gubitak topline konvekcijom i zračenjem. Moraju se izračunati opterećenja vjetrom koja mogu odnijeti toplinu.
Evakuirane cijevi mogu raditi i u oblačnijim danima. Koriste pomalo krhko staklo - sjetite se izolirane vakuumski zatvorene boce. Međutim, oni mogu imati nekih problema gdje se mogu nakupiti snijeg ili led i treba ih ukloniti. Također mogu biti problemi ako lom ili oštećenje unište najvažniji vakuum ili nakupljanje topline ako sustav nema odgovarajuće povlačenje.
Kolekcionari mogu biti otvoreni ili zatvoreni. U sustavima s otvorenim krugom, pitka voda za kućanstvo pumpa se kroz kolektor. Kolektor se mora ispuštati tijekom duljih razdoblja leda ili koristiti sustav odvodnje. Iako su učinkoviti, otvoreni sustavi mogu imati problema s korozijom ako tvrda voda ošteti dijelove.
U zatvorenim sustavima otopina nalik antifrizu prolazi kroz izmjenjivač topline postavljen u blizini solarnog bojlera kuće. Zatvorena petlja može izgubiti djelotvornost tijekom postupka izmjene topline i potrebno je određeno održavanje s tekućinom.
Zahtjevi solarnog sustava
Pri odabiru solarnog sustava, vlasnici domova moraju naučiti koliko je sunčeve energije dostupno njihovom domu, izraz poznat kao "solarna konstanta". Ostala razmatranja su geografska širina doma; dostupna površina za kolektor, drveće ili zgrade koje bi zasjenile kolektore; mjesto kolektora i koliko odstupa od magnetskog Juga; te udaljenost od kolektora do solarnog spremnika.
Na određenim geografskim širinama zračenja zimi i ljeti se prilično razlikuju zbog sunčevog kuta u odnosu na Zemlju. Čak se i nagib površina na kojima će biti postavljeni solarni paneli moraju provjeriti kutovima nagiba i orijentacijama koje se značajno razlikuju od mjesta do mjesta. Većina solarnih panela postavljena je na krovove, a kut je unaprijed postavljen krovnim kutom. Kutovi veći od optimalnog smanjit će učinkovitost.
Krovni prostor kuće možda čak nije okrenut prema jugu ili možda nije dovoljno jak da podupire sustav. Ako krovne površine neće raditi, vlasnici kuća mogu razmotriti i vanjske zidove, samostojeće ili zemljane sustave.
Drugi je čimbenik sustav grijanja kuće. Solarni toplinski sustavi dobro su pogodni za sustave podnog grijanja i kotlove s radijatorima za toplu vodu. Sustavi s prisilnim zrakom koji koriste izmjenjivač topline rade, ali gube određenu učinkovitost. Solarni kolektori, međutim, pružaju ili pomažu u potrebama za toplom vodom za kućanstvo.
U sjevernoj klimi s vrlo hladnim temperaturama ili dugim razdobljima oblačnog neba bit će potreban rezervni sustav. Kuća koja je promajna i kojoj nedostaje energetska učinkovitost trebat će pomoć. Treba imati na umu čak i razinu udobnosti članova kućanstva - posebno starijih članova koji vole više postavke termostata. Zajmodavci i građevinski kodovi također mogu zahtijevati sigurnosni sustav.
Moguća ograničenja
Pogledajte lokalne kodove ili saveze koji mogu ograničiti opcije. Neke su se općine usprotivile sustavima koji ometaju bočna dvorišta, nezakonitim dodavanjem visine na krovove, kršenjem povijesnih propisa okruga i prevelikim opterećenjima krova.
Trošak može biti faktor. Da bi solarni sustav bio isplativ, trebao bi se koristiti veći dio godine, a ljeti ne smijati bez posla. Cjelogodišnji rad s toplom vodom poboljšava isplativost sustava.
Sustav najbolje odgovara proračunu ako može osigurati 40 do 80 posto potreba za grijanjem kuće. Aktivni sustav koji osigurava manje od 40 posto potreba za grijanjem kuće ima mnogo ekonomskog smisla.
Kada kupujete sustav, usporedite certificiranu opremu za solarni kolektor provjerom naljepnica s ocjenama tvrtke Solar Rating and Certification Corporation.
Troškovi aktivnog solarnog sustava grijanja uvelike se razlikuju, a dijelom i od konkurencije na tržištu. Primjerice, u Wisconsinu, gdje je malo konkurencije, sustav evakuiranih cijevi za isporuku tople vode samo u obiteljskoj rezidenciji košta između 9.000 i 12.000 američkih dolara.