Originally posted 2018-09-28 18:31:11.

태양열 집열기는 햇빛을 흡수하여 열을 수집합니다. “태양열 집열기”라는 용어는 일반적으로 태양열 온수 패널을 지칭하지만, 태양열 포물선과 태양열 타워와 같은 설비를 나타낼 수 있습니다. 또는 태양열 공기 히터와 같은 기본 설치. 집중 태양 광 발전소는 일반적으로 발전기에 연결된 터빈을 구동하기 위해 유체를 가열하여보다 복잡한 집열기를 사용하여 전기를 생성합니다. 단순 수집기는 일반적으로 공간 난방을 위해 주거용 및 상업용 건물에 사용됩니다. 지붕을 건축하기 위해 설계된 최초의 태양 열 수집기는 William H. Goettl에 의해 특허되었으며 “지붕을 건축하기위한 태양 열 수집기 및 라디에이터”라고 불렀습니다.

태양열 수집기, 액체 가열
태양열 집열기는 비 집중적이거나 집중적입니다. 비 농축 타입에서, 컬렉터 영역 (즉, 태양 복사를 차단하는 영역)은 흡수체 영역 (즉, 복사를 흡수하는 영역)과 동일하다. 이러한 유형의 전체 태양 전지판은 빛을 흡수합니다. 집광 집광 장치는 흡수 장치보다 큰 인터셉터를 가지고 있습니다.

평판 및 진공관 태양열 집열기는 공간 난방, 가정용 온수 또는 흡수식 냉각기로 냉각하기위한 열을 수집하는 데 사용됩니다.

플랫 플레이트 컬렉터
플랫 플레이트 콜렉터는 가장 보편적 인 태양열 기술입니다. 이들은 (2) 유체 순환 통로가있는 진한 색의 흡수판과 (3) 인클로저에 태양 에너지를 전달할 수있는 투명한 덮개가있는 (1) 인클로저로 구성됩니다. 인클로저의 측면과 후면은 외부 공기에 대한 열 손실을 줄이기 위해 일반적으로 절연되어 있습니다. 흡수기의 유체 통로를 통해 유체가 순환되어 태양열 집열기에서 열을 제거합니다. 열대 및 아열대 기후의 순환 수는 일반적으로 물입니다. 동결 가능성이있는 기후에서는 자동차 용 부동액과 유사한 열 전달 유체를 물 대신 또는 물과 혼합하여 사용할 수 있습니다. 열전달 유체가 사용되는 경우 열 교환기가 태양열 집열기 유체에서 온수 저장 탱크로 열을 전달하는 데 일반적으로 사용됩니다. 가장 일반적인 흡수체 설계는 열전도 구리 또는 알루미늄 핀에 부착 된 구리 배관으로 구성됩니다. 어두운 코팅은 태양 에너지의 흡수를 증가시키기 위해 흡수 장치 어셈블리의 태양을 향한면에 적용됩니다. 일반적인 흡수체 코팅은 검은 색 에나멜 페인트입니다.

고성능 태양열 집열기 디자인에서 투명 커버는 산화철 함유량이 감소 된 강화 유리입니다 (측면에서 창 유리를 볼 때 녹색이 보임). 유리는 반사를 줄임으로써 더 많은 태양 에너지를 잡아 내기 위해 점을 찍는 패턴과 반사 방지 코팅이있을 수도 있습니다. 흡수체 코팅은 전형적으로 선택적 코팅이다. 선택적 코팅은 흡수체에서 적외선 에너지의 방출량을 줄임으로써 효율성을 향상시키는 특수 광학 특성을 지니고 있습니다.

일부 제조업체는 폴리 카보네이트 투명 커버와 폴리 프로필렌 흡수재 어셈블리를 사용하는 저렴한 플랫 플레이트 태양열 집열기를 도입했습니다.

대부분의 공기 열 성형기 및 일부 수 열기 제조업체는 유체가 통과하는 두 장의 금속으로 구성된 완전 침수 흡수 장치를 갖추고 있습니다. 열교환 면적이 더 크기 때문에 전통적인 흡수체보다 약간 더 효율적일 수 있습니다.

이용 가능한 평균 태양 에너지를 가진 장소에서, 평판 수집기는 1 일의 온수 사용량의 갤론 당 대략 0.5 ~ 1 평방 피트 크기입니다. 흡수기 배관 구성에는 다음이 포함됩니다.

하프 – 저압 열 사이펀 및 펌핑 시스템에 사용되는 하단 파이프 라이저 및 상단 수집 파이프가있는 전통적인 디자인;
꾸불 꾸불 한 태양열 온수 전용 시스템 (공간 난방 역할 없음)에 사용되는 가변 흐름 시스템에서 전체 에너지 수율이 아닌 온도를 최대화하는 하나의 연속 S;
순환 구역을 생성하기 위해 스탬핑 된 2 장의 금속 시트로 구성된 침수 흡수기;
경계층 흡수를 가능하게하는 여러 층의 투명 및 불투명 시트로 구성된 경계층 흡수체 컬렉터. 에너지가 경계층에서 흡수되기 때문에, 열이 순환 액체에 축적되기 전에 흡수 된 열이 재료를 통해 전도되는 집열기보다 열 변환이 더 효율적일 수 있습니다.

폴리머 플랫 플레이트 콜렉터는 금속 콜렉터의 대안이며 현재 유럽에서 생산 중입니다. 이것들은 전적으로 폴리머 일 수도 있고 실리콘 고무로 만들어진 동결 방지 수로 앞쪽에 금속판을 포함 할 수도 있습니다. 폴리머는 유연하고 동결이 가능하며 부동액 대신 일반 물을 사용할 수 있으므로 효율을 낮추는 열교환기를 필요로하지 않고 기존의 물 탱크에 직접 배관 할 수 있습니다. 열교환 기와 함께 사용하면 순환 시스템을 켜기 위해 온도가 너무 높을 필요는 없으므로 고분자 든 그렇지 않든 상관없이 직접적인 순환 패널이 특히 저조도에서 더 효율적일 수 있습니다. 정체 온도가 중합체의 융점을 초과 할 수 있기 때문에, 일부 선별 적으로 코팅 된 중합체 수집기는 단열되었을 때 과열로 ​​고통 받았다. 예를 들어, 제어 전략을 사용하지 않으면 폴리 프로필렌의 융점은 160 ° C (320 ° F)이며 단열 집열기의 정체 온도는 180 ° C (356 ° F)를 초과 할 수 있습니다. 이러한 이유로 폴리 프로필렌은 윤이 나는 선택적으로 코팅 된 태양열 집열기에 자주 사용되지 않습니다. 점차 고온 실리콘 (250 ° C (482 ° F) 이상에서 녹는)과 같은 고분자가 사용되고 있습니다. 일부 비 폴리 프로필렌 폴리머 기반 글레이징 태양열 집열기는 정체 온도를 150 ° C (302 ° F) 이하로 낮추기 위해 선택적으로 코팅하지 않고 무광 검정색으로 코팅합니다.

진공관 수집기
대부분의 진공관 집열기는 중부 유럽에서 열 파이프를 직접 통과시키는 대신 중심부에 열 파이프를 사용합니다. 직접적인 흐름은 중국에서 더 인기가 있습니다. 비워진 열 파이프 튜브 (EHPT)는 열 파이프에 융합 된 흡수 플레이트를 포함하는 여러 개의 진공 유리 튜브로 구성됩니다. 열은 “다기관”이라고 불리는 열 교환기의 가정용 온수 또는 온수 공간 가열 시스템의 이송 유체 (물 또는 부동액 혼합, 일반적으로 프로필렌 글리콜)로 전달됩니다. 매니 폴드는 절연체로 싸여 있으며 보호용 판금 또는 플라스틱 케이스로 덮여 있습니다. 진공관 집진기 내부의 진공은 25 년 이상 지속되는 것으로 입증되었으며 디자인을위한 반사 코팅은 튜브 내부의 진공에 캡슐화되어 진공이 없어 질 때까지 성능이 저하되지 않습니다. 관의 외부를 감싸는 진공은 대류 및 전도 열 손실을 크게 줄여 주며, 따라서 특히 더 추운 조건에서 평판 수집기보다 높은 효율을 달성합니다. 이러한 이점은 예를 들어 상업적 공정과 같이 매우 뜨거운 물이 바람직한 경우를 제외하고 따뜻한 기후에서 크게 손실된다. 발생할 수있는 고온에는 과열을 방지하기위한 특수 설계가 필요할 수 있습니다.

일부 진공관 (유리 – 금속)은 상단의 열 파이프와 융합 된 한 층의 유리로 만들어지며 진공 상태에서 열 파이프와 흡수 장치를 둘러 쌉니다. 기타 (유리 유리)는 정상적인 대기압에서 흡수 장치와 열 파이프가 포함 된 레이어 (진공 병 또는 플라스크와 같은) 사이의 진공 상태로 한쪽 또는 양쪽 끝에서 함께 융합 된 유리 이중층으로 만들어집니다. 유리 유리관은 높은 신뢰성을 지닌 진공 씰을 가지고 있지만, 두 층의 유리는 흡수체에 도달하는 빛을 감소시킵니다. 수분이 튜브의 비 피난 구역으로 유입되어 흡수 장치 부식을 일으킬 수 있습니다. 유리 금속 관은 흡수체에 더 많은 빛이 도달 할 수 있도록하고 흡수체와 열 파이프가 서로 다른 재질로 만들어 졌다고해도 부식으로부터 보호합니다 (갈바니 부식 참조).

튜브 사이의 틈새로 인해 눈이 수집기를 통과하여 떨어질 수 있으므로 일부 눈이 내릴 경우 생산 손실을 최소화 할 수 있습니다. 튜브에서 방출되는 열이 부족하여 눈이 쌓이는 것을 효과적으로 방지 할 수 있습니다.

평판 및 진공관 수집기의 비교
이 두 기술의 지지자간에 오랜 논쟁이 있습니다. 이 중 일부는 불연속 흡광도 영역을 갖는 진공관 수집기의 물리적 구조와 관련 될 수 있습니다. 지붕에있는 진공관의 배열은 수집기 튜브 사이에 열린 공간과 각 수집기의 두 개의 동심원 유리 튜브 사이의 공간을 가지고 있습니다. 컬렉터 튜브는 지붕 위의 단위 면적의 일부만 커버합니다. 피난 튜브가 지붕의 면적을 기준으로 평판 수집기와 비교되는 경우 흡수 장치의 영역을 비교 한 경우와 다른 결론에 도달 할 수 있습니다. 또한 ISO 9806 표준은 태양열 집열기의 효율을 측정하는 방법을 설명하는 데 애매 모호합니다. 그 이유는 총 표면적 또는 흡수체 면적 측면에서 측정 할 수 있기 때문입니다. 불행하게도 PV 패널과 마찬가지로 집열기에는 전력 출력이 제공되지 않습니다. 따라서 구매자와 엔지니어는 정보에 입각 한 결정을 내리기가 어렵습니다.

평판 수집기는 일반적으로 온도가 증가함에 따라 진공관보다 환경에 더 많은 열을 손실합니다. 이들은 공정 증기 생산과 같은 고온 응용 분야에 적합하지 않습니다. 진공관 집진기는 평판에 비해 흡수판 면적이 전체 면적 비율 (일반적으로 총면적의 60-80 %)에 미치지 않습니다. 흡수체 플레이트 면적에 따라 대다수의 진공관 시스템은 동등한 평판 시스템보다 평방 미터 당 더 효율적입니다. 이는 건물의 거주자 수가 적절한 사용 가능한 지붕 공간의 평방 미터 수보다 큰 경우와 같이 지붕 공간이 제한되는 곳에서 적합하게 만듭니다. 일반적으로, 설치된 평방 미터당, 배기 된 튜브는 주위 온도가 낮을 ​​때 (예를 들어 겨울철) 또는 하늘이 흐린 경우 더 많은 에너지를 전달합니다. 그러나 햇빛과 태양열이별로없는 곳에서도 저렴한 비용의 평판 콜렉터는 진공관 콜렉터보다 비용 효율성이 높습니다. 유럽의 여러 회사가 진공관 수집기를 제조하고 있지만, 대피 튜브 시장은 동부의 제조업체가 독점합니다. 중국 기업 중 일부는 15-30 년의 실적을 보유하고 있습니다. 두 가지 디자인이 장기간 신뢰성이 다르다는 모호하지 않은 증거는 없습니다. 그러나 대피 튜브 기술은 더 젊습니다 (특히 밀봉 된 히트 파이프가있는 최신 변형 제품의 경우) 여전히 경쟁력있는 수명을 입증해야합니다. 진공관의 모듈성은 확장 성 및 유지 보수 측면에서 유리할 수 있습니다. 예를 들어 한 튜브의 진공이 줄어들 경우입니다.

응용 프로그램
이 기술의 주된 용도는 온수에 대한 수요가 에너지 요금에 큰 영향을 미치는 주거용 건물에 있습니다. 이것은 일반적으로 가족이 큰 상황이거나 잦은 세탁물 세탁으로 인한 온수 수요가 과도한 상황을 의미합니다. 상업용 응용 프로그램에는 세탁소, 세차장, 군용 세탁 시설 및 식사 시설이 포함됩니다. 이 기술은 또한 건물이 건물 외부에 있거나 유틸리티 전력이 자주 중단되는 경우 우주 난방에 사용될 수 있습니다. 태양열 온수 난방 시스템은 운영비가 비싼 온수 난방 시스템을 갖춘 시설 또는 다량의 온수를 필요로하는 세탁소 나 주방과 같은 시설의 경우 비용 효과가 가장 높습니다. 초벌구이 액체 수집기는 일반적으로 수영장 물을 가열하기 위해 사용되지만 대형 물 예열에도 적용 할 수 있습니다. 사용 가능한 컬렉터 영역에 비해 부하가 큰 경우 물의 가열은 초경량 집열기가 올바른 선택으로 시장에 잘 정착되어있는 수영장 온도보다 낮은 저온에서 수행 될 수 있습니다. 이러한 집열기는 고온에 견딜 필요가 없으므로 플라스틱이나 고무와 같이 저렴한 재료를 사용할 수 있습니다. 초벌구이없는 많은 수집가는 폴리 프로필렌으로 만들어지며 맑은 날 밤 기온이 44F 아래로 떨어지면 얼기를 피하기 위해 완전히 배수해야합니다.

사발
태양 보울은 파라볼 릭 접시와 비슷하게 작동하는 일종의 태양 열 수집기이지만 고정 된 수신기가있는 포물선 형 추적 미러를 사용하는 대신 트래킹 수신기가있는 구형 거울이 고정되어 있습니다. 이렇게하면 효율은 떨어지지 만 제작 및 운영 비용은 저렴 해집니다. 디자이너는 그것을 고정 거울 분산 태양 광 발전 시스템이라고 부른다. 그 발전의 주된 이유는 파라볼 릭 접시 시스템처럼 태양을 추적하기 위해 큰 거울을 움직이는 비용을 제거하는 것이 었습니다.

고정 된 포물선 모양의 거울은 태양이 하늘을 가로 질러 움직일 때 태양의 다양한 모양의 이미지를 만듭니다. 거울이 태양에 직접 향할 때만 빛이 한 지점에 초점을 맞 춥니 다. 그래서 파라볼 릭 요리 시스템이 태양을 추적합니다. 고정 된 구형 거울은 태양의 위치에 관계없이 같은 위치에 빛을 집중시킵니다. 그러나 빛은 한 지점으로 향하지 않지만 거울의 표면에서 절반 반경까지 (구면 중심과 태양을 관통하는 선을 따라) 선상에 분포됩니다.

태양이 하늘을 가로 질러 이동함에 따라 고정 된 수집기의 구경이 바뀝니다. 이로 인해 포착 된 햇빛의 양이 달라지며,이를 동력 출력의 부비동 효과라고합니다. 솔라볼 디자인 지지자들은 포물선 미러를 추적하는 것보다 전체 전력 출력을 줄이는 것이 시스템 비용을 낮춤으로써 상쇄 될 수 있다고 주장합니다.

구형 반사경의 초점 선에 집중된 햇빛은 추적 수신기를 사용하여 수집됩니다. 이 수신기는 초점 라인을 중심으로 선회되며 보통 평형을 이룹니다. 리시버는 열 전달을위한 유체를 운반하는 파이프 또는 빛을 전기로 직접 변환하는 광전지로 구성 될 수 있습니다.

태양 보울 설계는 5 MWe 발전소를 개발하기 위해 Edwin O’Hair가 이끄는 Texas Technical University의 전기 공학부 프로젝트에서 기인 한 것입니다. 파일럿은 텍사스의 크로스비 톤 (Crosbyton)시에 태양열 보울을 만들었습니다. 보울은 65ft (20m) 직경을 가지며 비용 / 수율 관계를 최적화하기 위해 15 ° 각도로 기울어졌습니다 (33 °는 최대 수율을 가짐). 반구의 가장자리는 60 °로 “손질”되어 3,318 평방 피트 (308.3 평방 미터)의 최대 구경을 만들어 냈습니다. 이 조종사는 10kW 피크의 전기를 생산했습니다.

타타 에너지 연구소 (Tata Energy Research Institute)는 직경 15 미터의 오로 빌 (Auroville) 태양 용기를 1979 년에서 1982 년까지의 3.5 미터 그릇의 초기 시험에서 개발했다. 그 테스트는 요리를위한 스팀 생산에서 태양 보울의 사용을 보여주었습니다. 태양 그릇과 부엌을 만드는 본격적인 프로젝트는 1996 년부터 시작되어 2001 년까지 완전히 가동되었습니다.

공기를 모으는 태양열 수집기
간단한 태양 공기 수집기는 태양으로부터 복사열을 포획하기 위해 때로는 선택적 표면을 가진 흡수재로 구성되어 전도 열 전달을 통해 공기에이 열 에너지를 전달합니다. 이 가열 된 공기는 건물 공간 또는 가열 된 공기가 공간 난방 또는 공정 난방 요구에 사용되는 공정 구역으로 배출됩니다. 기존의 강제 공기로와 유사한 방식으로 작동하는 태양열 공기 시스템은 에너지 수집 표면 위로 공기를 순환시키고 태양의 열에너지를 흡수하며 공기와 접촉하는 덕트 공기를 통해 열을 제공합니다. 간단하고 효과적인 콜렉터는 다양한 공조 및 공정 응용 분야에 적용 할 수 있습니다.

다양한 응용 프로그램은 화석 연료와 같은 기존 열원을 사용하여 열 에너지를 생산하는 지속 가능한 수단을 만들기 위해 탄소 발자국을 줄이기 위해 태양 공기 열 기술을 활용할 수 있습니다. 우주 난방, 온실 계절 연장, 예열 환기 보충 공기 또는 공정 열과 같은 응용 프로그램은 태양열 열 장치로 처리 할 수 ​​있습니다. ‘태양 열병합 발전’분야에서는 PV 수집기에서 열을 빼앗아 전기 성능을 향상시키기 위해 PV 패널을 냉각하고 동시에 공기를 따뜻하게함으로써 시스템의 효율을 높이기 위해 태양 열 기술 (PV)을 태양 광 발전 (PV)과 짝을 지어 사용합니다 우주 난방.

공간 난방 및 환기
주거 및 상업용 공간 난방은 태양열 난방 패널을 사용하여 수행 할 수 있습니다. 이 구성은 건물 외장 또는 실외 환경에서 공기를 끌어와 흡수기에서 전도를 통해 공기가 따뜻해진 수집기를 통과시켜 수동적 인 수단 또는 보조 장치를 통해 생활 공간 또는 작업 공간으로 공급하는 방식으로 작동합니다. 부채. 이러한 유형의 시스템의 개척자 인 George Löf는 1945 년 콜로라도 주 볼더 (Boulder)에있는 집을 위해 태양열 온풍 시스템을 건설했습니다. 그는 나중에 열 저장을위한 자갈 침대를 포함했다.

코드 요건을 충족시키기 위해 대부분의 상업용, 산업 및 기관용 건물에는 환기, 신선한 공기 또는 보충 공기가 필요합니다. 제대로 설계된 초벌구이 공기 배출기 또는 에어 히터를 통해 공기를 흡입함으로써 태양열의 신선한 공기는 주간 작동 중 난방 부하를 줄일 수 있습니다. 증발 된 컬렉터가 HRV의 제상 시간을 줄이기 위해 열회수 환기 장치에 유입되는 신선한 공기를 예열하는 많은 어플리케이션이 현재 설치 중입니다. 환기 및 온도가 높을수록 회수 시간이 단축됩니다.

공정 가열
태양 공기 열은 세탁물, 작물 (즉, 차, 옥수수, 커피) 및 기타 건조 응용 프로그램을 건조하는 것과 같은 공정 응용에도 사용됩니다. 태양열 집열기를 통해 가열 된 공기는 건조 된 매체를 통과하여 재료의 수분 함량을 감소시키는 효율적인 수단을 제공 할 수 있습니다.

태양열 집열기 유형
콜렉터는 대개 3 가지 유형 중 하나로 공기 덕트 방식으로 분류됩니다.

통과 수집기
앞 패스
백 패스
전면 및 후면 결합 수집기 조합

컬렉터는 외부 표면으로 분류 할 수도 있습니다.

유약을 바른
초벌구이 한

스루 패스 공기 집진 장치
모든 태양 기술의 가장 높은 효율성을 제공하는 통과 구성으로 흡수 장치의 한쪽면에 뚫린 공기는 천공 된 재료를 통과하고 재료의 전도 특성 및 이동하는 공기의 대류 성질로부터 가열됩니다. 통과 흡수체는 상대적으로 높은 전도 열전달율을 가능케하는 가장 큰 표면적을 갖지만 상당한 압력 강하는보다 큰 팬 동력을 요구할 수 있으며 수년간의 태양 복사 노출 후에 특정 흡수체 물질의 열화는 공기 품질 및 성능 .

후방, 전방 및 조합 통로 공기 수집기
백 패스, 프론트 패스 및 콤비네이션 유형 구성에서 공기는 복귀 장치에서 공급 덕트 헤더로 가열되도록 흡수 장치의 후면, 전면 또는 양면으로 보내집니다. 흡수 장치의 양 측면에 공기를 통과 시키면 전도 열 전달에 더 큰 표면적이 제공되지만, 흡수 장치의 전면에 공기를 통과 시키면 먼지 (오염)로 인한 문제가 발생하여 흡수 된 태양 광의 양을 제한함으로써 흡수 장치 효율을 저하시킬 수 있습니다 . 추운 기후에서는 유약 옆을 통과하는 공기가 추가로 열 손실을 유발하여 수집기의 전반적인 성능이 저하됩니다.

유약 처리 시스템
유약을 칠한 시스템은 대개 투명한 상단 시트와 절연 된 측면 및 후면 패널을 사용하여 대기로의 열 손실을 최소화합니다. 현대 패널의 흡수판은 93 % 이상의 흡수율을 가질 수 있습니다. 유약 태양열 집열기 (일반적으로 공간 난방에 사용되는 재순환 유형). 공기는 일반적으로 열을 직접 닦아내면서 흡수 판의 전면 또는 후면을 따라지나갑니다. 가열 된 공기는 공간 가열 및 건조와 같은 응용 분야에 직접 분배하거나 나중에 사용하기 위해 저장할 수 있습니다. 윤기 나는 태양열 공기 가열 패널의 회수는 교체되는 연료에 따라 9-15 년 미만이 될 수 있습니다.

초벌구이 시스템
초벌구이 시스템 또는 증발 된 공기 시스템은 상업, 산업, 농업 및 공정 분야에서 보충 공기 또는 환기 공기를 가열하는 데 사용되었습니다. 그들은 공기가 흡수 장치에서 열을 문지르면서 통과하는 흡수 장치 플레이트로 구성됩니다. 투명하지 않은 유약 ​​재료는 비용이 적게 들고 예상 회수 기간을 단축시킵니다. Transpired 컬렉터는 컬렉터 표면이 엘리먼트에 노출되어 투명하지 않고 밀폐되지 않기 때문에 “유약 처리되지 않은”것으로 간주됩니다.

초벌구이 식 태양열 집열기

배경
용어 “유색 공기 집열기”는 상단에 유리 또는 유약이없는 금속 흡수재로 구성된 태양 공기 가열 시스템을 나타냅니다. 시장에서 초벌 컬렉터의 가장 일반적인 유형은 태양 광 수집기입니다. 이 기술은 이러한 정부 기관에 의해 광범위하게 모니터링되었으며, Natural Resources Canada는 증발 된 태양열 집열기로 인한 에너지 절감 효과를 모델링하기위한 RETScreen ™ 도구를 개발했습니다. 그 이후로 수 천개의 증발 된 태양열 집열기 시스템이 전세계 국가의 다양한 상업, 산업, 제도, 농업 및 공정 응용 분야에 설치되었습니다. 이 기술은 원래 통풍 요구량이 높고 층상의 천장 열 및 건물의 부정적 압력이있는 제조 및 조립 공장과 같은 산업 응용 분야에서 주로 사용되었습니다. 신 재생 에너지 시스템을 건물에 설치하기위한 노력이 증가함에 따라, 높은 에너지 생산 (최고 750 와트 / 평방 미터), 높은 태양 전환 (최대 90 %) 및 높은 에너지 생산 태양열 및 태양열 온수 난방에 비해 자본 비용이 낮습니다.

태양열 난방은 건물 난방 또는 공정 열처리를 위해 공기를 가열 또는 조절하는 데 사용되는 재생 에너지 난방 기술입니다. 이 기술은 일반적으로 모든 태양 기술 중에서 특히 방대한 용도에서 가장 비용 효율적이며 공간 난방 및 산업 공정 난방이라는 난방 기후에서 건물 에너지의 최대 사용을 다룹니다. 그들은 유약을 사용하거나 초벌구이가 있습니다.

수술 방법
초벌구이 공기 집열기는 재순환 된 건물 공기 대신 대기 (외부) 공기를 가열합니다. 대류 태양열 집열기는 일반적으로 겨울 난방 월의 낮은 태양 각도와 눈에서 반사되는 태양을 포착하고 평방 피트 당 4 ~ 8 CFM의 유량으로 작동 할 때 최적의 성능과 투자 수익을 달성하기 위해 벽에 장착됩니다 (72 ~ 144m3 / h.m2)의 집열기 면적.

증발 된 태양열 집열기의 외부 표면은 수천 개의 미세한 천공으로 구성되어 열의 경계층을 캡처하여 외부 패널 뒤의 공기 구멍으로 균일하게 끌어 당깁니다. 이 가열 된 환기 공기는 건물의 환기 시스템에 부압 하에서 유입되어 기존의 수단 또는 태양열 덕트 시스템을 통해 분배됩니다.

HVAC 시스템에 들어갈 수있는 뜨거운 공기는 수집기 위쪽을 따라 공기 배출구가있는 증발 된 수집기에 연결될 수 있습니다. 특히 수집기가 서쪽에있을 경우 특히 그렇습니다. 이 문제를 해결하기 위해 Matrix Energy는 성능이 향상되도록 구멍이 뚫린 흡수 장치 뒤의 공기 난류를 증가시키기 위해 낮은 공기 배출구 위치와 천공 캐비티 골조를 가진 증발 된 수집기에 대한 특허를 취득했습니다.

이 절개 된 그림은 Matrix Air가 방출 한 태양열 수집기 구성 요소와 공기 흐름을 보여줍니다. 하부 공기 흡입구는 하절기 작동 중에 HVAC 시스템으로 가열 된 공기의 흡입을 완화합니다.

Natural Resources Canada와 NREL의 광범위한 모니터링 결과, 증발 된 태양열 집열기 시스템은 기존 난방 부하의 10-50 %를 줄이고 RETScreen은 시스템 성능을 정확하게 예측한다는 것을 보여주었습니다. 방사성 태양열 집열기는 레인 스크린 역할을하며 수집기 공기 구멍에 수집되어 환기 시스템으로 다시 유입되는 건물 외피에서 탈 열 손실을 포착합니다. 태양열 난방 시스템에는 유지 보수가 필요하지 않으며 예상 수명은 30 년이 넘습니다.

증발 된 태양열 집열기의 변형
유약을 사용하지 않은 증발 된 집열기는 적절한 남쪽을 향한 벽이 없거나 기타 건축 고려 사항을 위해 지붕에 설치할 수 있습니다. Matrix Energy 사는 “델타 (Delta)”라 불리는 천장 장착형 제품에 특허권을 가지고 있습니다. 지붕에 장착 된 모듈 식 지붕 식 태양열 난방 시스템으로 남쪽, 동쪽 또는 서쪽을 마주보고있는 정면은 사용할 수 없습니다.

각 10 피트 (3.05 m) 모듈은 250 cfm (425 m3 / h)의 예열 된 신선한 공기를 제공하여 연간 1100 kWh (4 GJ)의 연간 에너지 절감 효과를 제공합니다. 이 독특한 2 단 모듈 식 지붕 식 출사 형 컬렉터는 각 모듈이 2 평방 미터 콜렉터 당 118 l / s 이상의 예열 공기를 전달하여 거의 90 % 효율을냅니다. 하나의 중앙 덕트를 따라 병렬로 연결된 행의 수에 제한이 없으며, 일반적으로 사용 가능한 지붕 면적의 평방 피트 당 4 CFM의 예열 된 공기를 생산할 수있는 최대 7 개의 수집기를 한 행에 직렬로 연결할 수 있습니다. +

송풍 식 집열기는 공기를 두 번 가열하여 전달되는 공기 온도를 높여 공간 난방 애플리케이션 및 환기 공기 가열에 적합하도록 구성 할 수 있습니다. 2 단계 시스템에서 첫 번째 단계는 일반적인 유색이없는 집광기이며 두 번째 단계는 추출 된 집 전체를 덮는 유약을 사용합니다. 유약은 첫 번째 단계의 모든 가열 된 공기가 태양열 가열의 두 번째 단계를 위해 두 번째 수집 된 수집기를 통과하도록 할 수 있습니다.

전기를 생성하는 태양열 집열기
이 섹션에 설명 된 파라볼 릭 트로프, 접시 및 타워는 거의 독점적으로 태양 광 발전소 또는 연구 목적으로 사용됩니다. 파라볼 릭 트로프 (parabolic trough)는 상업용 태양열 공조 시스템에 사용되었습니다. 간단하지만,이 태양 집광 기는 이론적 인 최대 농도로부터 상당히 멀리 떨어져 있습니다. 예를 들어, 포물선 골짜기 농도는 동일한 수용 각에 대한 이론상 최대치의 약 1/3, 즉 시스템에 대한 동일한 전체 허용 오차에 대한 것입니다. 비 이론적 인 광학에 기반한보다 정교한 집광기를 사용하여 이론적 인 최대치에 접근 할 수 있습니다. 태양 열 수집기는 광전지 수집기와 함께 열과 전력을 결합하여 사용할 수도 있습니다.

파라볼 릭 트로프
이 유형의 컬렉터는 일반적으로 태양 광 발전소에 사용됩니다. 트로프 모양의 포물면 반사경을 사용하여 콜렉터에서 발전소의 보일러로 열을 전달하는 냉각수가 들어있는 초점에 배치 된 절연 튜브 (Dewar 튜브) 또는 열 파이프에 햇빛을 집중시킵니다.

파라볼 릭 요리
포물선 접시 수집기로, 하나 이상의 파라볼 릭 요리는 반사 망원경이 별빛을 집중시키는 방식과 비슷하게 태양 에너지를 단일 초점에 집중 시키거나 접시 안테나가 전파를 집중시킵니다. 이 기하학은 태양열로 및 태양 광 발전소에서 사용될 수 있습니다.

포물선의 모양은 접시의 어느 위치에 있든 접시의 축에 평행 한 광선이 초점으로 반사된다는 것을 의미합니다. 태양으로부터의 빛은 지구 표면에 거의 평행하게 도달하고, 접시는 태양을 가리키는 축과 정렬되어 거의 모든 들어오는 방사선을 접시의 초점쪽으로 반사시킵니다. 그러한 컬렉터에서의 대부분의 손실은 포물선 모양의 불완전 성 및 불완전한 반영에 의한 것입니다.

대기 산란으로 인한 손실은 일반적으로 미미합니다. 그러나, 흐릿하거나 안개가 자욱한 날에는 빛이 대기를 통해 모든 방향으로 확산되어 파라볼 릭 접시의 효율을 크게 떨어 뜨립니다.

발전소 디자인을 스털링하는 접시 스터링에서는 발전기에 결합 된 스털링 엔진이 접시의 초점에 배치됩니다. 이것은 그것에 집중된 에너지를 흡수하여 전기로 전환시킵니다.

파워 타워
파워 타워는 헬리오스 탓 (heliostats)이라고 불리는 추적 거울로 둘러싸인 커다란 타워입니다. 이 거울들은 스스로를 정렬하고 타워 꼭대기의 수 광기에 햇빛을 집중 시키므로 수집 된 열은 아래의 발전소로 전달됩니다. 이 디자인은 매우 높은 온도에 도달합니다. 고온은 증기 터빈이나 액체 염과 같은 직접적인 고온 화학 반응과 같은 기존의 방법을 사용하여 전력을 생산하는 데 적합합니다. 햇빛을 집중시킴으로써, 현재 시스템은 단순한 태양 전지보다 더 나은 효율을 얻을 수 있습니다. 고가의 태양 전지를 사용하는 대신 상대적으로 저렴한 거울을 사용하여 넓은 영역을 커버 할 수 있습니다. 집중 조명은 조명 건물과 같은 용도로 광섬유 케이블을 통해 적절한 위치로 리디렉션 될 수 있습니다. 흐린 날이나 하룻밤 동안의 전력 생산을위한 열 저장은 종종 가열 된 유체의 지하 탱크 저장으로 이루어질 수 있습니다. 용해 된 소금은 좋은 효과를 내기 위해 사용되어 왔습니다. 액체 금속과 같은 다른 작동 유체도 우수한 열적 특성으로 인해 제안되어왔다.

그러나 집광 시스템은 집열기에서 일광 집중을 유지하기 위해 태양 추적을 필요로합니다. 그들은 확산 된 조명 조건에서 중요한 전력을 제공 할 수 없습니다. 태양 전지는 하늘이 흐려져도 약간의 출력을 제공 할 수 있지만, 확산 된 빛이 집중 될 수 없기 때문에 흐린 환경에서는 집중 시스템의 전력 출력이 급격히 떨어집니다.