Обігрів сонцем
Люди використовують сонячну енергію для багатьох цілей, зокрема для нагріву води, повітря та внутрішніх приміщень будівель, а також для виробництва електроенергії. Існує два основних типи сонячних систем опалення: пасивні та активні.
Пасивне сонячне опалення приміщень відбувається, коли сонячне світло проникає крізь вікна будівлі, нагріваючи внутрішній простір. Конструкції будівель, оптимізовані для пасивного сонячного опалення (у північній півкулі), зазвичай мають вікна, що виходять на південь, через які сонячне світло потрапляє на стіни або підлогу всередині будівлі, де воно поглинає сонячну енергію. Енергія сонця поглинається будівельними матеріалами та нагріває внутрішню частину будівлі за допомогою природного випромінювання та конвекції. Влітку віконні карнизи або жалюзі блокують проникнення сонячного світла у вікна, зберігаючи в будівлі прохолоду.
Активні сонячні системи опалення переміщують нагріту рідину (повітря або рідину) в будівлю або в систему зберігання тепла, вивільняючи тепло, коли це необхідно. Вентилятори або насоси переміщують рідину через колектори для її нагрівання, потім у будівлю або систему зберігання тепла, а потім назад до колекторів для повторного нагріву. Активні сонячні системи водонагріву зазвичай мають резервуар, який зберігає воду, нагріту сонячними променями.
Неконцентруючі та концентруючі сонячні колектори
Неконцентруючі сонячні колектори
Геліосистеми, які нагрівають воду або повітря в будівлях, зазвичай мають неконцентруючі колектори, тобто область, яка перехоплює сонячне випромінювання, є тією самою областю, яка поглинає сонячну енергію. Плоскі колектори є найпоширенішим типом неконцентрованих колекторів, які використовуються для опалення води та приміщень у будівлях і використовуються, коли достатні температури нижче 200 градусів F.
Плоскі сонячні колектори зазвичай складаються з трьох основних компонентів:
Плоскі металеві пластини, які перехоплюють і поглинають сонячну енергію
Прозора кришка дозволяє сонячній енергії проходити через кришку та зменшувати втрати тепла до поглинача
Шар ізоляції на задній частині абсорбера для зменшення тепловтрат
Сонячні колектори гарячої води з'єднують металеві трубки з абсорбером. Теплоносна рідина прокачується через трубки абсорбера, щоб відвести тепло від абсорбера та передати тепло воді в резервуарі для зберігання. Сонячні системи, які використовуються для підігріву води в плавальному басейні, як правило, мають плоскі колектори, які не мають кришки або ізоляції на абсорбері, при цьому вода басейну циркулює з басейну через колектор і назад до басейну.
Системи сонячного повітряного опалення використовують вентилятори для переміщення повітря через плоскі колектори всередину будівлі.
Концентруючі сонячні колектори
Концентруючі колектори перехоплюють сонячне випромінювання на площі, яка перевищує площу поглинача, іноді в сотні разів. Колектори з високою відбивною здатністю фокусують або концентрують сонячну енергію на поглиначі. Колектори часто переміщують протягом дня, щоб підтримувати високу концентрацію на абсорбері. Сонячні теплові електростанції використовують концентруючі сонячні колектори, оскільки вони можуть виробляти високотемпературне тепло, необхідне для виробництва електроенергії.
