Güneş enerjisini elektriğe dönüştüren fotovoltaik sistemlerin aksine, aktif güneş enerjisi sistemleri güneşle ısıtılan sıvıyı uzay ısısına ve sıcak suya dönüştürür. Sistemler elektrikli pompalar, fanlar, karmaşık kontroller, depolama tankları ve kollektörlerden oluşur.
İki tip kollektör güneş ışınlarını toplar: düz plaka ve boşaltılmış tüp. Düz plaka daha yaygın tiptir ve daha uzun süredir kullanılmaktadır. Boşaltılmış tüp daha yeni bir tasarımdır.
Düz plaka toplayıcı, yalıtımlı, su geçirmez bir metal kutudan oluşur. Üst taraf güneşe bakar ve bir sera görevi gören, ışınları içeri alan ve ısıyı tutan cam veya plastik bir kapağa sahiptir. Kutunun içinde özel olarak kaplanmış koyu renkli emici plaka ve sirkülasyon sıvısı içeren borular bulunmaktadır. Boşaltılmış tüplü kollektörler, koyu renkli bir emici plaka ve tümü tek bir başlık borusuna bağlı paralel sıralı vakum tüpleri içerir. Tüp tasarımları arasında cam, cam-metal ve sıvı akış yollu cam bulunur.
Emici plakalar tipik olarak özel bir kaplama ile kaplanmış uzun metal şeritler içerir. Yeni teknolojiler artık yüksek verimli kaplamalar üretiyor. Emilen radyasyon dolaşımdaki sıvıyı ısıtır.
Güneş Sistemi Endişeleri
Düz plaka toplayıcılar basit, sağlam bir tasarıma sahiptir. Bununla birlikte, bu tasarım, konveksiyon ve radyasyon yoluyla ısı kaybetmelerine izin verir. Isıyı taşıyabilecek rüzgar yükleri hesaplanmalıdır.
Boşaltılan tüpler daha bulutlu günlerde bile çalışabilir. Biraz kırılgan cam kullanıyorlar - yalıtımlı, vakumla kapatılmış bir şişe düşünün. Ancak, kar veya buzun birikebileceği ve kaldırılması gereken bazı sorunları olabilir. Ayrıca, sistemde yeterli bir çekiş yoksa, kırılma veya hasar çok önemli vakumu bozarsa veya ısı birikmesinden dolayı sorunlar olabilir.
Kollektörler açık veya kapalı döngü türleri olabilir. Açık devre sistemlerde, evsel içme suyu kollektörden pompalanır. Toplayıcı, uzun süreli dondurucu havalarda tahliye edilmeli veya geri tahliye sistemi kullanılmalıdır. Etkin olsa da, sert su bileşenlere zarar verirse açık sistemlerde korozyon sorunları olabilir.
Kapalı devre sistemlerde, evin güneş enerjili su ısıtıcısının yanına monte edilmiş bir ısı eşanjöründen antifriz benzeri bir çözüm geçer. Kapalı döngü, ısı değişimi işlemi sırasında biraz verim kaybedebilir ve sıvı ile ilgili bir miktar bakım yapılması gerekir.
Güneş Sistemi Gereksinimleri
Bir güneş sistemi seçerken, ev sahiplerinin evlerinde ne kadar güneş enerjisi bulunduğunu öğrenmeleri gerekir, bu terim “güneş sabiti” olarak bilinir. Diğer hususlar bir evin enlemidir; toplayıcıları gölgeleyecek toplayıcı, ağaçlar veya binalar için mevcut yüzey; kollektörün konumu ve manyetik Güney'den ne kadar saptığı; ve kollektörden güneş enerjisi depolama tankına olan mesafe.
Belirli enlemlerde, kışın ve yazın radyasyon, güneşin Dünya'ya göre açısı nedeniyle oldukça farklıdır. Güneş panellerinin yerleştirileceği yüzeylerin eğimi bile, konumlar arasında oldukça değişken olan eğim açıları ve yönlerle kontrol edilmelidir. Çoğu güneş paneli çatılara monte edilir ve açı, çatı açısına göre önceden belirlenir. Optimumdan daha büyük açılar verimliliği azaltacaktır.
Bir evin çatı alanı güneye bile bakmayabilir veya sistemi destekleyecek kadar güçlü olmayabilir. Çatı alanları çalışmayacaksa, ev sahipleri ayrıca dış duvarları, bağımsız veya zemin sistemlerini de düşünebilir.
Diğer bir faktör ise ev ısıtma sistemidir. Solar termal sistemler, radyant yerden ısıtma sistemleri ve sıcak su radyatörlü kazanlar için çok uygundur. Bir ısı eşanjörü kullanan cebri hava sistemleri çalışır ancak bir miktar verim kaybeder. Ancak güneş kollektörleri, bir hane için sıcak su ihtiyaçlarını sağlar veya yardımcı olur.
Çok soğuk sıcaklıkların veya uzun süreli bulutlu gökyüzünün olduğu kuzey iklimlerinde, bir yedekleme sistemine ihtiyaç duyulacaktır. Hava akımı olan ve enerji verimliliğinden yoksun bir evin desteğe ihtiyacı olacaktır. Hanehalkı üyelerinin - özellikle daha yüksek bir termostat ayarını tercih eden yaşlı üyelerin - konfor düzeylerinin bile akılda tutulması gerekir. Borç verenler ve bina kodları da bir yedekleme sistemi gerektirebilir.
Olası Kısıtlamalar
Seçenekleri kısıtlayabilecek yerel yasalara veya sözleşmelere göz atın. Bazı belediyeler, yan bahçeleri kapatan sistemlere, çatılara kanunsuz yükseklik ilavelerine, tarihi mahalle yönetmeliğine aykırılıklara ve aşırı çatı yüklerine itiraz ettiler.
Maliyet bir faktör olabilir. Bir güneş sistemini uygun maliyetli hale getirmek için yılın büyük bir bölümünde kullanılmalı ve yaz aylarında boş durmamalıdır. Yıl boyunca sıcak su işletimi, sistemin maliyet etkinliğini artırır.
Bir sistem, bir evin ısıtma ihtiyacının yüzde 40 ila 80'ini karşılayabiliyorsa, bir bütçe için en iyi şekilde çalışır. Bir evin ısıtma ihtiyacının yüzde 40'ından daha azını karşılayan aktif bir sistem, ekonomik açıdan çok mantıklıdır.
Bir sistem için alışveriş yaparken, Solar Rating and Certification Corporation'ın derecelendirme etiketlerini kontrol ederek sertifikalı güneş kolektör ekipmanlarını karşılaştırın.
Aktif bir güneş enerjisi ısıtma sisteminin maliyetleri, büyük ölçüde ve kısmen pazardaki rekabete göre değişir. Örneğin, rekabetin çok az olduğu Wisconsin'de, yalnızca tek ailelik bir konutta sıcak su dağıtımı için tahliye edilmiş bir boru sistemi 9.000 ila 12.000 dolar arasında değişiyor.