Atšķirībā no fotoelementu sistēmām, kas saules enerģiju pārvērš elektrībā, aktīvās saules siltuma sistēmas pārveido saulē uzkarsētu šķidrumu telpas siltumā un karstā ūdenī. Sistēmas sastāv no elektriskiem sūkņiem, ventilatoriem, sarežģītām vadības ierīcēm, uzglabāšanas tvertnēm un kolektoriem.
Divu veidu kolektori savāc saules starus: plakana plāksne un evakuēta caurule. Plakanā plāksne ir visizplatītākais veids, un tā ir bijusi ilgāka. Evakuēta caurule ir jaunāks dizains.
Kolektors ar plakanu plāksni sastāv no izolētas, ūdensizturīgas metāla kastes. Augšējā puse ir vērsta pret sauli, un tai ir stikla vai plastmasas pārvalks, kas darbojas kā siltumnīca, ielaižot starus un turot siltumu. Kastes iekšpusē ir speciāli pārklāta tumšas krāsas absorbētāja plāksne un caurules ar cirkulējošu šķidrumu. Iztukšoto cauruļu kolektoros ietilpst tumšas krāsas absorbētāja plāksne un paralēlas vakuuma cauruļu rindas, kas visas ir savienotas ar vienu galvenes cauruli. Cauruļu konstrukcijās ietilpst stikls, stikla metāls un stikls ar šķidruma plūsmas ceļiem.
Absorbcijas plāksnēs parasti ir garas metāla sloksnes, kas pārklātas ar īpašu pārklājumu. Jaunās tehnoloģijas tagad ražo ļoti efektīvus pārklājumus. Absorbētais starojums silda cirkulējošo šķidrumu.
Saules sistēmas rūpes
Plakano kolektoru dizains ir vienkāršs, izturīgs. Tomēr šī konstrukcija ļauj viņiem zaudēt siltumu, izmantojot konvekciju un starojumu. Jāaprēķina vēja slodzes, kas var novadīt siltumu.
Evakuētās caurules var darboties pat mākoņainākās dienās. Viņi izmanto nedaudz trauslu stiklu - padomājiet par izolētu vakuumā noslēgtu pudeli. Tomēr viņiem var būt dažas problēmas, kur var uzkrāties sniegs vai ledus, un tie ir jānoņem. Problēmas var būt arī tad, ja lūzums vai bojājums iznīcina visu svarīgo vakuumu vai siltuma uzkrāšanos, ja sistēmā nav pietiekamas izlozes.
Kolekcionāri var būt atvērta vai slēgta cikla veidi. Atvērtās cilpas sistēmās mājsaimniecības dzeramais ūdens tiek sūknēts caur kolektoru. Kolektors ilgstoši sasalstot, ir jāiztukšo vai jāizmanto notekcaurules sistēma. Lai arī efektīvs, atvērtām sistēmām var būt korozijas problēmas, ja cietais ūdens sabojā komponentus.
Slēgtā cikla sistēmās antifrīzam līdzīgs šķīdums iet caur siltummaini, kas uzstādīts netālu no mājas saules ūdens sildītāja. Slēgta cilpa siltuma apmaiņas procesā var nedaudz zaudēt efektivitāti, un šķidrumam ir nepieciešama neliela apkope.
Saules sistēmas prasības
Izvēloties Saules sistēmu, māju īpašniekiem ir jāapgūst, cik daudz saules enerģijas ir pieejams viņu mājām, ko sauc par “saules konstanti”. Citi apsvērumi ir mājas platums; kolekcionāram, kokiem vai ēkām pieejama virsma, kas noēnotu kolekcionārus; kolekcionāra atrašanās vieta un cik daudz tā atšķiras no magnētiskajiem dienvidiem; un attālums no kolektora līdz saules akumulācijas tvertnei.
Noteiktos platuma grādos ziemā un vasarā radiācija ir diezgan atšķirīga saules leņķa attiecībā pret Zemi dēļ. Pat to virsmu slīpums, kur tiks izvietoti saules paneļi, jāpārbauda ar slīpuma leņķiem un orientāciju, kas dažādās vietās ievērojami atšķiras. Lielākā daļa saules paneļu ir uzstādīti uz jumtiem, un leņķi iepriekš nosaka jumta leņķis. Leņķi, kas ir lielāki par optimālo, samazinās efektivitāti.
Mājas jumta telpa var pat nebūt vērsta uz dienvidiem vai arī tā nav pietiekami stipra, lai atbalstītu sistēmu. Ja jumta laukumi nedarbosies, māju īpašnieki var apsvērt arī ārsienas, brīvi stāvošas vai zemes sistēmas.
Vēl viens faktors ir mājas apkures sistēma. Saules siltuma sistēmas ir labi piemērotas izstarojošām grīdas apsildes sistēmām un katliem ar karstā ūdens radiatoriem. Piespiedu gaisa sistēmas, kurās izmanto siltummaini, darbojas, bet zaudē zināmu efektivitāti. Tomēr saules kolektori nodrošina vai palīdz mājsaimniecības vajadzībām pēc karstā ūdens.
Ziemeļu klimatā ar ļoti aukstu temperatūru vai ilgu mākoņu periodu būs nepieciešama rezerves sistēma. Mājai, kas ir noformēta un kurai trūkst energoefektivitātes, būs nepieciešama rezerves kopija. Jāpatur prātā pat mājsaimniecības locekļu - īpaši vecāka gadagājuma cilvēku, kuri izvēlas augstāku termostata iestatījumu, komforta līmeni. Aizdevējiem un būvnormatīviem var būt nepieciešama arī rezerves sistēma.
Iespējamie ierobežojumi
Iepazīstieties ar vietējiem kodeksiem vai derībām, kas var ierobežot iespējas. Dažas pašvaldības ir iebildušas pret sistēmām, kas traucē sānu pagalmus, nelikumīgu jumta augstuma palielināšanu, vēsturisko rajonu noteikumu pārkāpšanu un pārmērīgu jumta slodzi.
Izmaksas var būt faktors. Lai Saules sistēma būtu rentabla, tā jālieto lielāko daļu gada un vasarā nav jādarbojas dīkstāvē. Karstā ūdens darbība visu gadu uzlabo sistēmas rentabilitāti.
Sistēma vislabāk darbojas budžeta gadījumā, ja tā var nodrošināt 40 līdz 80 procentus no mājas apkures vajadzībām. Aktīvai sistēmai, kas nodrošina mazāk nekā 40 procentus no mājas apkures vajadzībām, ir daudz ekonomiskas jēgas.
Pērkot sistēmu, salīdziniet sertificētas saules kolektoru iekārtas, pārbaudot Solar Rating and Certification Corporation vērtējumu uzlīmes.
Aktīvās saules sildīšanas sistēmas izmaksas ir ļoti atšķirīgas un daļēji konkurē tirgū. Piemēram, Viskonsīnā, kur ir maz konkurences, evakuētās caurules sistēma karstā ūdens piegādei tikai vienas ģimenes dzīvesvietā maksā no 9 000 līdz 12 000 ASV dolāru.