Na rozdiel od fotovoltaických systémov, ktoré premieňajú slnečnú energiu na elektrinu, aktívne solárne tepelné systémy premieňajú slnkom ohrievanú tekutinu na priestorové teplo a horúcu vodu. Systémy pozostávajú z elektrických čerpadiel, ventilátorov, komplexných ovládacích prvkov, skladovacích nádrží a kolektorov.
Dva typy kolektorov zhromažďujú slnečné lúče: plochý a evakuovaný. Plochá doska je bežnejším typom a je tu už dlhšie. Evakuovaná trubica je novší dizajn.
Plochý kolektor pozostáva z izolovanej vodotesnej kovovej skrinky. Horná strana smeruje k slnku a má sklenený alebo plastový kryt, ktorý funguje ako skleník, ktorý prepúšťa lúče a udržuje teplo. Vo vnútri skrinky je špeciálne potiahnutá tmavo sfarbená absorpčná doska a rúry obsahujúce cirkulujúcu tekutinu. Kolektory s evakuovanými trubicami obsahujú tmavo sfarbenú absorpčnú dosku a paralelné rady vákuových trubíc, ktoré sú všetky spojené s jedným potrubím zberača. Medzi vzory rúrok patrí sklo, kov-sklo a sklo s prúdením tekutín.
Dosky absorbéra zvyčajne obsahujú dlhé kovové pásy pokryté špeciálnym povlakom. Nové technológie teraz vytvárajú vysoko účinné povlaky. Absorbované žiarenie ohrieva cirkulujúcu tekutinu.
Obavy zo slnečnej sústavy
Ploché kolektory majú jednoduchú a robustnú konštrukciu. Tento dizajn im však umožňuje stratiť teplo konvekciou a žiarením. Musí sa vypočítať zaťaženie vetrom, ktoré môže odvádzať teplo.
Evakuované elektrónky môžu fungovať aj v zamračenejších dňoch. Používajú trochu krehké sklo - myslite na izolovanú vákuovo uzavretú fľašu. Môžu však mať určité problémy, keď sa môže hromadiť sneh alebo ľad a je potrebné ich odstrániť. Problémy môžu nastať aj v prípade, že rozbitie alebo poškodenie zničí najdôležitejšie vákuum alebo sa hromadí teplo, ak systém nie je dostatočne vyčerpaný.
Zberače môžu byť typu s otvorenou alebo uzavretou slučkou. V systémoch s otvoreným okruhom sa pitná voda pre domácnosť čerpá cez kolektor. Zberač musí byť vypustený počas dlhého obdobia mrazivého počasia alebo musí byť použitý systém spätného odtoku. Aj keď sú otvorené systémy efektívne, môžu mať problémy s koróziou, ak tvrdá voda poškodí komponenty.
V systémoch s uzavretým okruhom prechádza nemrznúce riešenie cez výmenník tepla namontovaný v blízkosti solárneho ohrievača vody. Uzavretá slučka môže stratiť trochu účinnosti počas procesu výmeny tepla a je potrebné vykonať určitú údržbu kvapaliny.
Požiadavky na solárny systém
Pri výbere solárneho systému sa vlastníci domu musia dozvedieť, koľko solárnej energie má ich domov k dispozícii, čo je termín známy ako „solárna konštanta“. Ďalším hľadiskom je zemepisná šírka domu; dostupný povrch pre kolektor, stromy alebo budovy, ktorý by zatienil kolektory; umiestnenie kolektora a koľko sa odchyľuje od magnetického juhu; a vzdialenosť od kolektora po solárny zásobník.
V určitých zemepisných šírkach je žiarenie v zime a v lete úplne odlišné, pretože uhol slnka je vo vzťahu k Zemi. Dokonca aj sklon povrchov, na ktorých budú umiestnené solárne panely, musí byť skontrolovaný s uhlami sklonu a orientáciami, ktoré sa medzi jednotlivými miestami značne líšia. Väčšina solárnych panelov je namontovaná na strechách a uhol je prednastavený uhlom strechy. Uhly väčšie ako optimálne znížia účinnosť.
Strešný priestor domu nemusí smerovať ani na juh alebo nemusí byť dosť silný na to, aby podporoval systém. Ak strešné plochy nebudú fungovať, môžu majitelia domov zvážiť aj vonkajšie steny, samostatne stojace alebo pozemné systémy.
Ďalším faktorom je domáci vykurovací systém. Solárne tepelné systémy sú veľmi vhodné pre systémy sálavého podlahového kúrenia a kotly s teplovodnými radiátormi. Systémy núteného vzduchu využívajúce výmenník tepla fungujú, ale strácajú určitú účinnosť. Solárne kolektory však poskytujú alebo pomáhajú s potrebami teplej vody pre domácnosť.
V severnom podnebí s veľmi nízkymi teplotami alebo dlhým obdobím zamračenej oblohy bude potrebný záložný systém. Dom, ktorý je prievanový a nemá energetickú účinnosť, bude potrebovať zálohu. Je potrebné pamätať aj na úroveň pohodlia členov domácnosti - najmä starších členov, ktorí uprednostňujú vyššie nastavenie termostatu. Veritelia a stavebné predpisy môžu tiež vyžadovať záložný systém.
Možné obmedzenia
Skontrolujte miestne kódy alebo zmluvy, ktoré môžu obmedzovať možnosti. Niektoré obce namietali proti systémom brániacim postranným dvorom, nezákonnému zvyšovaniu výšky na strechách, porušovaniu predpisov historických okresov a nadmernému zaťaženiu strechy.
Faktorom môžu byť náklady. Aby bola solárna sústava nákladovo efektívna, mala by sa používať väčšinu roka a v lete nesmie zostať nečinná. Celoročná prevádzka teplej vody zvyšuje nákladovú efektívnosť systému.
Systém funguje najlepšie z hľadiska rozpočtu, ak dokáže zabezpečiť 40 až 80 percent potreby vykurovania domu. Aktívny systém, ktorý dodáva menej ako 40 percent domácich potrieb vykurovania, má veľký ekonomický zmysel.
Pri nákupe systému porovnajte certifikované zariadenie solárnych kolektorov podľa štítkov s hodnotením od spoločnosti Solar Rating and Certification Corporation.
Náklady na aktívny solárny vykurovací systém sa veľmi líšia a čiastočne závisia od konkurencie na trhu. Napríklad vo Wisconsine, kde je malá konkurencia, stojí systém s evakuovaným potrubím na dodávku teplej vody iba v rodinnom dome medzi 9 000 a 12 000 dolárov.