A differenza dei sistemi fotovoltaici, che convertono l'energia solare in elettricità, i sistemi solari termici attivi trasformano il fluido riscaldato dal sole in calore ambientale e acqua calda. I sistemi sono costituiti da elettropompe, ventilatori, controlli complessi, serbatoi di accumulo e collettori.
Due tipi di collettori raccolgono i raggi solari: a piastra ea tubo evacuato. La piastra piatta è il tipo più comune ed è in circolazione da più tempo. Il tubo evacuato è un progetto più recente.
Un collettore piano è costituito da una scatola metallica isolata e impermeabile. Il lato superiore è rivolto verso il sole e ha una copertura in vetro o plastica che funge da serra, lasciando entrare i raggi e trattenendo il calore. All'interno della scatola si trova una piastra assorbente di colore scuro appositamente rivestita e tubi contenenti fluido di ricircolo. I collettori a tubi evacuati includono una piastra assorbente di colore scuro e file parallele di tubi a vuoto, tutti collegati a un tubo collettore. I design dei tubi includono vetro, vetro-metallo e vetro con percorsi di flusso del fluido.
Le piastre assorbenti in genere includono lunghe strisce di metallo ricoperte da uno speciale rivestimento. Le nuove tecnologie ora producono rivestimenti altamente efficienti. La radiazione assorbita riscalda il fluido circolante.
Preoccupazioni per il sistema solare
I collettori piani hanno un design semplice e robusto. Tuttavia, questo design consente loro di perdere calore per convezione e irraggiamento. Devono essere calcolati i carichi del vento, che possono portare via il calore.
I tubi evacuati possono funzionare anche nelle giornate più nuvolose. Usano un vetro un po' fragile - pensa a una bottiglia isolata sottovuoto. Tuttavia, potrebbero avere alcuni problemi in cui la neve o il ghiaccio possono accumularsi e devono essere rimossi. Possono anche esserci problemi se la rottura o il danno distruggono l'importante vuoto o dall'accumulo di calore se non c'è un'aspirazione adeguata sul sistema.
I collettori possono essere di tipo a circuito aperto o chiuso. Nei sistemi a circuito aperto, l'acqua potabile domestica viene pompata attraverso il collettore. Il collettore deve essere svuotato durante lunghi periodi di gelo o utilizzare un sistema di drenaggio. Sebbene efficienti, i sistemi aperti possono avere problemi di corrosione se l'acqua dura danneggia i componenti.
Nei sistemi a circuito chiuso, una soluzione simile all'antigelo passa attraverso uno scambiatore di calore montato vicino allo scaldacqua solare della casa. Il circuito chiuso può perdere un po' di efficienza durante il processo di scambio termico ed è necessaria una certa manutenzione con il fluido.
Requisiti del sistema solare
Quando si seleziona un sistema solare, i proprietari di case devono sapere quanta energia solare è disponibile per la loro casa, un termine noto come "costante solare". Altre considerazioni sono la latitudine di una casa; superficie disponibile per il collettore, alberi o edifici che farebbero ombra ai collettori; la posizione del collezionista e quanto si discosta dal sud magnetico; e la distanza dal collettore al bollitore solare.
A certe latitudini, le radiazioni in inverno e in estate sono molto diverse a causa dell'angolo del sole rispetto alla Terra. Anche il passo delle superfici su cui verranno posizionati i pannelli solari deve essere verificato con angoli di inclinazione e orientamenti che variano notevolmente tra le posizioni. La maggior parte dei pannelli solari è montata sui tetti e l'angolo è preimpostato dall'angolo del tetto. Angoli superiori all'ottimale ridurranno l'efficienza.
Lo spazio sul tetto di una casa potrebbe non essere nemmeno rivolto a sud o potrebbe non essere abbastanza forte da supportare il sistema. Se le aree del tetto non funzionano, i proprietari di case possono anche prendere in considerazione pareti esterne, sistemi indipendenti oa terra.
Un altro fattore è il sistema di riscaldamento domestico. Gli impianti solari termici sono particolarmente indicati per impianti di riscaldamento a pavimento radiante e caldaie con radiatori ad acqua calda. I sistemi ad aria forzata che utilizzano uno scambiatore di calore funzionano ma perdono un po' di efficienza. I collettori solari, tuttavia, forniscono o assistono il fabbisogno di acqua calda per una famiglia.
Nei climi settentrionali con temperature molto fredde o lunghi periodi di cielo nuvoloso, sarà necessario un sistema di backup. Una casa piena di spifferi e priva di efficienza energetica avrà bisogno di backup. Anche i livelli di comfort dei membri della famiglia, in particolare i membri anziani che preferiscono un'impostazione del termostato più elevata, devono essere tenuti in considerazione. Istituti di credito e regolamenti edilizi possono anche richiedere un sistema di backup.
Possibili restrizioni
Controlla i codici o le alleanze locali che possono limitare le opzioni. Alcuni comuni si sono opposti a sistemi che ostruiscono i cortili laterali, aumenti illegali di altezza sui tetti, violazione dei regolamenti del distretto storico e carichi eccessivi sul tetto.
Il costo può essere un fattore. Per rendere conveniente un sistema solare, dovrebbe essere utilizzato per la maggior parte dell'anno e non rimanere inattivo in estate. Il funzionamento dell'acqua calda tutto l'anno migliora l'efficienza dei costi del sistema.
Un sistema funziona meglio con un budget se può fornire dal 40 all'80 percento del fabbisogno di riscaldamento di una casa. Un sistema attivo che fornisce meno del 40% del fabbisogno di riscaldamento di una casa ha molto senso dal punto di vista economico.
Quando si acquista un sistema, confrontare l'attrezzatura del collettore solare certificato controllando gli adesivi di valutazione della Solar Rating and Certification Corporation.
I costi per un sistema di riscaldamento solare attivo variano notevolmente e, in parte, con la concorrenza sul mercato. Nel Wisconsin, ad esempio, dove c'è poca concorrenza, un sistema di tubi evacuati per la fornitura di acqua calda solo in una residenza unifamiliare costa tra $ 9.000 e $ 12.000.