Za razliko od fotovoltaičnih sistemov, ki pretvarjajo sončno energijo v električno energijo, aktivni sončni toplotni sistemi pretvarjajo na soncu ogrevano tekočino v vesoljsko toploto in toplo vodo. Sistemi so sestavljeni iz električnih črpalk, ventilatorjev, zapletenih krmilnikov, rezervoarjev in zbiralnikov.
Dve vrsti kolektorjev zbirata sončne žarke: ploščata in evakuirana cev. Ploščasta plošča je bolj pogosta vrsta in obstaja že dlje. Evakuirana cev je novejše izvedbe.
Ploščati zbiralnik je sestavljen iz izolirane, nepremočljive kovinske škatle. Zgornja stran je obrnjena proti soncu in ima stekleno ali plastično prevleko, ki deluje kot rastlinjak, prepušča žarke in zadržuje toploto. V škatli je posebej prevlečena absorpcijska plošča temne barve in cevi, ki vsebujejo tekočino v obtoku. Kolektorji za evakuirane cevi vključujejo temno obarvano absorpcijsko ploščo in vzporedne vrste vakuumskih cevi, vse povezane z eno odvodno cevjo. Modeli cevi vključujejo steklo, steklo-kovino in steklo s potmi pretoka tekočine.
Absorpcijske plošče običajno vključujejo dolge kovinske trakove, prekrite s posebnim premazom. Nove tehnologije zdaj proizvajajo visoko učinkovite premaze. Absorbirano sevanje segreva tekočino v obtoku.
Pomisleki glede osončja
Ploščati zbiralniki imajo preprosto, trpežno zasnovo. Vendar jim ta zasnova omogoča, da izgubijo toploto s konvekcijo in sevanjem. Izračunati je treba obremenitve vetra, ki lahko odnesejo toploto.
Evakuirane cevi lahko delujejo tudi ob bolj oblačnih dneh. Uporabljajo nekoliko krhko steklo - pomislite na izolirano vakuumsko zaprto steklenico. Lahko pa imajo nekaj težav, kjer se lahko nabere sneg ali led in jih je treba odstraniti. Težave lahko nastanejo tudi, če zlom ali poškodba uniči najpomembnejši sesalnik ali nabiranje toplote, če sistem ni dovolj vlečen.
Zbiratelji so lahko odprte ali zaprte vrste. V sistemih z odprto zanko se skozi kolektor črpa gospodinjska pitna voda. Kolektor je treba izprazniti v dolgih lediščih ali pa uporabiti sistem za odtok. Čeprav so odprti sistemi učinkoviti, imajo lahko težave s korozijo, če trda voda poškoduje komponente.
V zaprtih sistemih gre proti zmrzovanju podobna raztopina skozi toplotni izmenjevalnik, nameščen v bližini domačega sončnega grelnika vode. Zaprta zanka lahko med postopkom izmenjave toplote izgubi nekaj učinkovitosti in s tekočino je potrebno nekaj vzdrževanja.
Zahteve za sončni sistem
Pri izbiri sončnega sistema se morajo lastniki stanovanj naučiti, koliko sončne energije je na voljo njihovemu domu, izraz, znan kot "sončna konstanta". Drugi vidiki so zemljepisna širina; razpoložljiva površina za kolektor, drevesa ali zgradbe, ki bi zasenčile kolektorje; lokacija kolektorja in koliko odstopa od magnetnega juga; in razdalja od kolektorja do rezervoarja za sončenje.
Na določenih zemljepisnih širinah se sevanje pozimi in poleti zaradi kota sonca glede na Zemljo precej razlikuje. Tudi naklon površin, na katerih bodo nameščeni sončni kolektorji, je treba preveriti s koti nagiba in usmeritvami, ki se med lokacijami precej razlikujejo. Večina sončnih kolektorjev je nameščenih na strehah, kot pa je nastavljen glede na kot strehe. Koti, večji od optimalnega, bodo zmanjšali učinkovitost.
Domači strešni prostor morda ni obrnjen niti proti jugu ali pa ni dovolj močan, da bi podpiral sistem. Če strešne površine ne bodo delovale, lahko lastniki stanovanj upoštevajo tudi zunanje stene, samostoječe ali talne sisteme.
Drug dejavnik je sistem ogrevanja doma. Solarni toplotni sistemi so zelo primerni za sisteme talnega ogrevanja in kotlov z radiatorji za toplo vodo. Sistemi s prisilnim zrakom, ki uporabljajo izmenjevalnik toplote, delujejo, vendar izgubijo določeno učinkovitost. Sončni kolektorji pa zagotavljajo ali pomagajo v potrebnih tople vode za gospodinjstvo.
V severnih podnebjih z zelo hladnimi temperaturami ali dolgimi obdobji oblačnega neba bo potreben rezervni sistem. Hiša, ki je vlečna in nima energetske učinkovitosti, bo potrebovala rezervo. Upoštevati je treba celo stopnjo udobja članov gospodinjstva - zlasti starejših članov, ki imajo raje višjo nastavitev termostata. Posojilodajalci in gradbene kode lahko zahtevajo tudi rezervni sistem.
Možne omejitve
Oglejte si lokalne kode ali zaveze, ki lahko omejujejo možnosti. Nekatere občine nasprotujejo sistemom, ki ovirajo stranska dvorišča, nezakonitim dodajanjem višin na strehah, kršitvijo zgodovinskih predpisov okrožja in prekomerno obremenitvijo strehe.
Stroški so lahko dejavnik. Da bi bil sončni sistem stroškovno učinkovit, ga je treba uporabljati večino leta in poleti ne sedeti brez dela. Celoletno obratovanje s toplo vodo izboljša stroškovno učinkovitost sistema.
Sistem najbolje ustreza proračunu, če lahko zagotovi od 40 do 80 odstotkov potreb po ogrevanju doma. Dejavni sistem, ki oskrbuje manj kot 40 odstotkov potreb po ogrevanju doma, je zelo ekonomsko smiseln.
Ko kupujete sistem, primerjajte certificirano opremo za sončni kolektor, tako da preverite nalepke z ocenami družbe Solar Rating and Certification Corporation.
Stroški aktivnega solarnega ogrevalnega sistema se zelo razlikujejo, deloma pa tudi konkurenca na trgu. Na primer v Wisconsinu, kjer je malo konkurence, sistem evakuiranih cevi za dostavo tople vode samo v enodružinski rezidenci stane med 9.000 in 12.000 dolarji.