Spre deosebire de sistemele fotovoltaice, care convertesc energia soarelui în electricitate, sistemele solare active termice transformă fluidul încălzit de soare în căldură spațială și apă fierbinte. Sistemele constau din pompe electrice, ventilatoare, comenzi complexe, rezervoare de stocare și colectoare.
Două tipuri de colectoare adună razele solare: placă plană și tub evacuat. Platoul plat este tipul cel mai des întâlnit și a existat mai mult timp. Tubul evacuat este un design mai recent.
Un colector de plăci plate constă dintr-o cutie metalică izolată, impermeabilă. Partea superioară este orientată spre soare și are un capac de sticlă sau plastic care acționează ca o seră, lăsând să intre razele și ținând căldura. În interiorul cutiei se află o placă absorbantă de culoare închisă special acoperită și țevi care conțin fluid circulant. Colectoarele de tuburi evacuate includ o placă de absorbție de culoare închisă și rânduri paralele de tuburi de vid, toate conectate la o conductă de cap. Proiectele de tuburi includ sticlă, sticlă-metal și sticlă cu căi de curgere a fluidelor.
Plăcile absorbante includ de obicei benzi lungi de metal acoperite de un strat special. Noile tehnologii produc acum acoperiri extrem de eficiente. Radiația absorbită încălzește fluidul circulant.
Preocupări legate de sistemul solar
Colectoarele cu plăci plate au un design simplu și robust. Cu toate acestea, acest design le permite să piardă căldura prin convecție și radiații. Încărcările de vânt, care pot duce la căldură, trebuie calculate.
Tuburile evacuate pot funcționa chiar și în zilele mai înnorate. Folosesc sticlă oarecum fragilă - gândiți-vă la o sticlă izolată izolată sub vid. Cu toate acestea, pot avea unele probleme în care se pot acumula zăpadă sau gheață și trebuie îndepărtate. De asemenea, pot apărea probleme dacă ruperea sau deteriorarea distruge vidul foarte important sau din cauza acumulării de căldură, dacă nu există o absorbție adecvată a sistemului.
Colectoarele pot fi de tip deschis sau închis. În sistemele cu buclă deschisă, apa potabilă menajeră este pompată prin colector. Colectorul trebuie să fie golit pe perioade lungi de vreme înghețată sau să utilizeze un sistem de evacuare. Deși sistemele deschise și eficiente pot avea probleme de coroziune dacă apa dură deteriorează componentele.
În sistemele cu buclă închisă, o soluție antigel trece printr-un schimbător de căldură montat lângă încălzitorul solar de apă al casei. Bucla închisă poate pierde un pic de eficiență în timpul procesului de schimb de căldură și este necesară o întreținere a fluidului.
Cerințe privind sistemul solar
Atunci când selectează un sistem solar, proprietarii trebuie să afle câtă energie solară este disponibilă pentru casa lor, termen cunoscut sub numele de „constantă solară”. Alte considerații sunt latitudinea unei case; suprafața disponibilă pentru colector, copaci sau clădiri care ar umbri colectorii; locația colectorului și cât deviază de la sudul magnetic; și distanța de la colector la rezervorul de stocare solar.
La anumite latitudini, radiațiile în timpul iernii și vara sunt destul de diferite din cauza unghiului soarelui în raport cu Pământul. Chiar și pasul suprafețelor în care vor fi amplasați panourile solare trebuie verificat cu unghiuri de înclinare și orientări variază considerabil între locații. Majoritatea panourilor solare sunt montate pe acoperișuri, iar unghiul este presetat de unghiul acoperișului. Unghiurile mai mari decât optimul vor reduce eficiența.
Spațiul acoperișului unei case nu poate chiar să fie orientat spre sud sau poate să nu fie suficient de puternic pentru a susține sistemul. Dacă suprafețele acoperișului nu vor funcționa, proprietarii de case pot lua în considerare și pereții exteriori, sistemele independente sau de sol.
Un alt factor este sistemul de încălzire a locuinței. Sistemele solare termice sunt potrivite pentru sistemele de încălzire prin pardoseală radiantă și cazanele cu radiatoare de apă caldă. Sistemele cu aer forțat care folosesc un schimbător de căldură funcționează, dar pierd o anumită eficiență. Cu toate acestea, colectoarele solare asigură sau ajută la necesitățile de apă caldă pentru o gospodărie.
În climatele nordice cu temperaturi foarte reci sau perioade lungi de cer înnorat, va fi necesar un sistem de rezervă. O casă curentă și lipsită de eficiență energetică va avea nevoie de rezervă. Chiar și nivelurile de confort ale membrilor gospodăriei - în special ale persoanelor vârstnice care preferă un set de termostat mai ridicat - trebuie să fie luate în considerare. Creditorii și codurile de construcție pot necesita, de asemenea, un sistem de rezervă.
Posibile restricții
Verificați codurile sau legămintele locale care pot restricționa opțiunile. Unele municipalități s-au opus unor sisteme care obstrucționează curțile laterale, adăugiri ilegale de înălțime pe acoperișuri, încălcarea reglementărilor istorice ale districtului și încărcări excesive ale acoperișului.
Costul poate fi un factor. Pentru ca un sistem solar să fie eficient din punct de vedere al costurilor, acesta ar trebui utilizat cea mai mare parte a anului și să nu stea inactiv în timpul verii. Funcționarea cu apă caldă pe tot parcursul anului îmbunătățește rentabilitatea sistemului.
Un sistem funcționează cel mai bine pentru un buget dacă poate asigura 40-80% din necesarul de încălzire al unei case. Un sistem activ care furnizează mai puțin de 40% din necesarul de încălzire al unei locuințe are mult sens economic.
Când cumpărați un sistem, comparați echipamentele de colectare solară certificate verificând autocolantele de rating de la Solar Rating and Certification Corporation.
Costurile pentru un sistem solar activ de încălzire variază foarte mult și, parțial, cu concurența pe piață. În Wisconsin, de exemplu, unde există puțină concurență, un sistem de tuburi evacuate pentru livrarea apei calde numai într-o reședință unifamilială costă între 9.000 și 12.000 de dolari.