Отопление Солнцем
Люди используют солнечную энергию для многих целей, включая нагрев воды, воздуха и внутренних помещений зданий, а также выработку электроэнергии. Существует два основных типа солнечных систем отопления: пассивные и активные.
Пассивное солнечное отопление помещений происходит, когда солнечный свет проникает через окна здания, согревая интерьер. Проекты зданий, оптимизированные для пассивного солнечного отопления (в северном полушарии), обычно имеют окна, выходящие на юг, которые позволяют солнечному свету попадать на стены или полы внутри здания, где он поглощает солнечную энергию. Солнечная энергия поглощается строительными материалами и нагревает внутреннюю часть здания за счет естественного излучения и конвекции. Летом оконные карнизы или шторы блокируют попадание солнечного света в окна, сохраняя в здании прохладу.
Системы активного солнечного отопления перемещают нагретую жидкость (воздух или жидкость) в здание или в систему хранения тепла, выделяя тепло при необходимости. Вентиляторы или насосы перемещают жидкость через коллекторы для ее нагрева, затем в здание или систему хранения тепла, а затем обратно в коллекторы для повторного нагрева. Активные солнечные водонагревательные системы обычно имеют резервуар, в котором хранится вода, нагретая солнечной энергией.
Неконцентрирующие и концентрирующие солнечные коллекторы
Неконцентрирующие солнечные коллекторы
Солнечные системы, которые нагревают воду или воздух в зданиях, обычно имеют неконцентрирующие коллекторы, а это означает, что область, которая перехватывает солнечную радиацию, является той же областью, которая поглощает солнечную энергию. Плоские коллекторы являются наиболее распространенным типом неконцентрирующих коллекторов, используемых для отопления воды и помещений в зданиях, и используются, когда температура ниже 200 градусов по Фаренгейту достаточна.
Плоские солнечные коллекторы обычно состоят из трех основных компонентов:
Плоские металлические пластины, которые перехватывают и поглощают солнечную энергию.
Прозрачная крышка позволяет солнечной энергии проходить через крышку и уменьшать потери тепла на абсорбер.
Слой изоляции на задней стороне абсорбера для уменьшения теплопотерь.
Солнечные коллекторы горячей воды соединяют металлические трубы с абсорбером. Жидкий теплоноситель прокачивается через трубки абсорбера для отвода тепла от абсорбера и передачи тепла воде в резервуаре-хранилище. Солнечные системы, используемые для нагрева воды в бассейне, обычно имеют плоские коллекторы, не имеющие покрытия или изоляции на абсорбере, при этом вода в бассейне циркулирует из бассейна через коллектор и обратно в бассейн.
В системах солнечного воздушного отопления используются вентиляторы для перемещения воздуха через плоские коллекторы внутрь здания.
Концентрирующие солнечные коллекторы
Концентрирующие коллекторы перехватывают солнечное излучение на площади, превышающей площадь поглотителя, иногда в сотни раз большей. Коллекторы с высокой отражающей способностью фокусируют или концентрируют солнечную энергию на поглотителе. Коллекторы часто перемещают в течение дня, чтобы поддерживать высокую концентрацию поглотителя. Солнечные тепловые электростанции используют концентрирующие солнечные коллекторные системы, поскольку они могут производить высокотемпературное тепло, необходимое для выработки электроэнергии.
