Солнечный тепловой коллектор накапливает тепло, поглощая солнечный свет. Термин «солнечный коллектор» обычно относится к солнечным панелям горячей воды, но может относиться к установкам, таким как солнечные параболические желоба и солнечные башни; или основные установки, такие как нагреватели солнечного воздуха. Концентрированные солнечные электростанции обычно используют более сложные коллекторы для выработки электроэнергии путем нагрева жидкости для приведения в действие турбины, подключенной к электрическому генератору. Простые сборщики обычно используются в жилых и коммерческих зданиях для обогрева помещений. Первый солнечный тепловой коллектор, предназначенный для строительства крыш, был запатентован Уильямом Х. Готтлом и назван «Солнечный сборщик тепла и радиатор для строительства крыши».

Солнечные тепловые коллекторы, нагревающие жидкость
Солнечные коллекторы либо не концентрируются, либо концентрируются. В неконцентрирующем типе область коллектора (т. Е. Область, которая перехватывает солнечное излучение) совпадает с областью поглотителя (т. Е. Областью, поглощающей излучение). В этих типах вся солнечная панель поглощает свет. Концентрирующие коллекторы имеют больший перехватчик, чем поглотитель.

Плоские пластины и эвакуированные солнечные коллекторы используются для сбора тепла для обогрева помещений, бытовой горячей воды или охлаждения с помощью абсорбционного чиллера.

Плоские пластинчатые коллекторы
Плоские коллекторы являются наиболее распространенными солнечными тепловыми технологиями. Они состоят из (1) корпуса, содержащего (2) темную окрашенную пластину абсорбера с каналами циркуляции жидкости и (3) прозрачную крышку, позволяющую пропускать солнечную энергию в корпус. Стороны и задняя часть корпуса, как правило, изолированы для уменьшения потерь тепла для наружного воздуха. Жидкость циркулирует через каналы жидкости абсорбера для удаления тепла от солнечного коллектора. Циркуляционная жидкость в тропическом и субтропическом климате обычно представляет собой воду. В климатических условиях, где возможно замораживание, вместо воды или в смеси с водой может использоваться жидкость для теплопередачи, подобная автомобильному антифризу. Если используется теплоноситель, обычно используется теплообменник для передачи тепла от солнечного коллектора в резервуар для хранения горячей воды. Наиболее распространенная конструкция поглотителя состоит из медных труб, прикрепленных к теплопроводящим медным или алюминиевым ребрам. Темное покрытие наносится на сторону, обращенную к солнцу узла абсорбера, чтобы увеличить поглощение солнечной энергии. Общим поглощающим покрытием является плоская черная эмалевая краска.

В более высоких конструкциях солнечных коллекторов прозрачная крышка — это закаленное стекло с пониженным содержанием оксида железа (зеленый цвет отображается при просмотре стекла со стекла стекла сбоку). Стекло может также иметь узор прорези для антибликового покрытия для улавливания большей солнечной энергии за счет уменьшения отражения. Абсорбера покрытие обычно представляет собой селективное покрытие. Селективные покрытия обладают специальными оптическими свойствами для повышения эффективности за счет уменьшения эмиттанса инфракрасной энергии от поглотителя.

Некоторые производители внедрили недорогие плоские пластинчатые солнечные коллекторы, в которых используются прозрачные крышки из поликарбоната и сборщики из полипропиленового абсорбера.

Большинство изготовителей теплового тепла и некоторые производители водяного тепла имеют полностью затопленный поглотитель, состоящий из двух листов металла, через которые проходит жидкость. Поскольку площадь теплообмена больше, они могут быть немного более эффективными, чем традиционные поглотители.

В местах со средней доступной солнечной энергией коллекторы плоских пластин имеют размеры приблизительно от половины до одной квадратной футы на галлон для использования горячей воды в течение одного дня. Конфигурации трубопроводов абсорбера включают:

арфа — традиционная конструкция с нижними трубчатыми стояками и верхней сборной трубой, используемая в системах с низким и низким давлением и с насосом;
серпентин — один непрерывный S, который максимизирует температуру, но не общий выход энергии в системах с переменным расходом, используемый в компактных системах солнечной бытовой горячей воды (не имеет функции обогрева помещений);
затопленный поглотитель, состоящий из двух листов металла, штампованных для создания зоны циркуляции;
поглотители пограничного слоя, состоящие из нескольких слоев прозрачных и непрозрачных листов, которые допускают поглощение в пограничном слое. Поскольку энергия поглощается в пограничном слое, преобразование тепла может быть более эффективным, чем для коллекторов, где поглощаемое тепло проводится через материал до того, как тепло накапливается в циркулирующей жидкости.

Полимерные плоские коллекторы являются альтернативой металлическим коллекторам и в настоящее время выпускаются в Европе. Они могут быть полностью полимерными, или они могут включать металлические пластины перед морозостойкими водными каналами из силиконового каучука. Полимеры являются гибкими и, следовательно, устойчивыми к замораживанию, и могут использовать обычную воду вместо антифриза, так что они могут быть проложены непосредственно в существующие резервуары для воды вместо использования теплообменников, которые снижают эффективность. При распределении теплообменника температура не должна быть настолько высокой для включения циркуляционной системы, поэтому такие панели прямой циркуляции, будь то полимерные или другие, могут быть более эффективными, особенно при низких уровнях освещенности. Некоторые ранние селективно покрытые полимерные коллекторы страдали от перегрева при изоляции, так как температуры застоя могут превышать температуру плавления полимера. Например, температура плавления полипропилена составляет 160 ° C (320 ° F), тогда как температура торможения изолированных тепловых коллекторов может превышать 180 ° C (356 ° F), если стратегии управления не используются. По этой причине полипропилен не часто используется в застекленных селективно покрытых солнечных коллекторах. Используются все чаще полимеры, такие как высокомолекулярные силиконы (которые плавятся при температуре выше 250 ° C). Некоторые стеклянные солнечные коллекторы на основе полипропиленового полимера имеют матовый черный цвет, а не выборочно покрытый, чтобы уменьшить температуру торможения до 150 ° C (302 ° F) или менее.

Эвакуированные трубчатые коллекторы
Большинство вакуумных трубчатых коллекторов используются в средней Европе, используя тепловые трубки для своего ядра, вместо того, чтобы пропускать жидкость непосредственно через них. Прямой поток более популярен в Китае. Эвакуированные трубы тепловых труб (EHPT) состоят из нескольких эвакуированных стеклянных трубок, каждый из которых содержит абсорбирующую пластину, слитую с тепловой трубкой. Тепло переносится в переносную жидкость (вода или смесь антифриза, обычно пропиленгликоль) системы горячей воды для горячего водоснабжения или гидравлического пространства в теплообменнике, называемом «коллектором». Колонна обернута изоляцией и покрыта защитным металлическим или пластиковым корпусом. Было доказано, что вакуум внутри эвакуированных трубчатых коллекторов длится более 25 лет, отражающее покрытие для конструкции инкапсулируется в вакуум внутри трубы, который не разрушается до тех пор, пока вакуум не потеряется. Вакуум, который окружает внешнюю сторону трубки, значительно уменьшает тепловую потерю конвекции и проводимости, поэтому достигается большая эффективность, чем плоские коллекторы, особенно в более холодных условиях. Это преимущество в значительной степени утрачивается в более теплом климате, за исключением тех случаев, когда желательно очень горячая вода, например, для коммерческих процессов. При высоких температурах, которые могут возникнуть, может потребоваться специальная конструкция для предотвращения перегрева.

Некоторые эвакуированные трубы (стеклометалл) изготавливаются с одним слоем стекла, который сливается с тепловой трубкой на верхнем конце и закрывает тепловую трубу и поглотитель в вакууме. Другие (стекло) изготавливаются с двойным слоем стекла, слитого на одном или обоих концах с вакуумом между слоями (например, вакуумной бутылкой или колбой), с абсорбером и тепловой трубой, содержащейся при нормальном атмосферном давлении. Стеклянные стеклянные трубки имеют высоконадежное вакуумное уплотнение, но два слоя стекла уменьшают свет, доходящий до абсорбера. Влага может поступать в неэвакуированную область трубки и вызывать коррозию поглотителя. Стеклометаллические трубки позволяют большему количеству света достигать абсорбера и защищают поглотитель и тепловую трубу от коррозии, даже если они изготовлены из разнородных материалов (см. Гальваническую коррозию).

Зазоры между трубами могут позволить снегу падать через коллектор, сводя к минимуму потерю продукции в некоторых снежных условиях, хотя отсутствие излучаемого тепла из труб также может препятствовать эффективному сбросу накопленного снега.

Сравнение плоских пластинчатых и эвакуированных трубчатых коллекционеров
Между сторонниками этих двух технологий существует давний аргумент. Некоторые из них могут быть связаны с физической структурой эвакуированных трубчатых коллекторов, которые имеют прерывистую область поглощения. Массив эвакуированных трубок на крыше имеет открытое пространство между коллекторными трубами и вакуум между двумя концентрическими стеклянными трубками каждого коллектора. Трубки коллектора покрывают только часть единицы площади на крыше. Если эвакуированные трубы сравниваются с плоскими коллекторами на основе площади крыши, можно сделать другой вывод, чем при сравнении площадей абсорбера. Кроме того, стандарт ISO 9806 неоднозначен в описании того, как следует измерять эффективность солнечных тепловых коллекторов, поскольку они могут быть измерены либо по площади брутто, либо по площади абсорбера. К сожалению, выходная мощность не предусмотрена для тепловых коллекторов, как и для панелей PV. Это затрудняет принятие покупателями и инженерами обоснованных решений.

Плоские коллекторы обычно теряют больше тепла для окружающей среды, чем откачанные трубы, как растущая функция температуры. Они не подходят для высокотемпературных применений, таких как производство технологического пара. Эвакуированные трубчатые коллекторы имеют более низкую площадь пластины поглотителя и коэффициент общей площади (обычно 60-80% от общей площади) по сравнению с плоскими пластинами. На основе площади абсорбирующей пластины большинство эвакуированных трубных систем более эффективны на квадратный метр, чем эквивалентные плоские пластинчатые системы. Это делает их подходящими, когда пространство на крыше ограничено, например, когда количество жителей здания выше, чем количество квадратных метров подходящего и доступного пространства крыши. В общем, на установленный квадратный метр, эвакуированные трубы дают немного больше энергии, когда температура окружающей среды низкая (например, зимой) или когда небо пасмурно. Однако даже в районах без солнечного света и солнечного тепла некоторые недорогие плоские коллекторы могут быть более экономичными, чем эвакуированные трубчатые коллекторы. Хотя некоторые европейские компании производят эвакуированные трубчатые коллекторы, на рынке эвакуированных труб доминируют производители на Востоке. Несколько китайских компаний имеют послужной список 15-30 лет. Нет однозначных доказательств того, что эти два проекта отличаются долговременной надежностью. Однако эвакуированная трубчатая технология моложе и (особенно для более новых вариантов с герметичными тепловыми трубами) по-прежнему необходимо демонстрировать конкурентоспособные сроки службы. Модульность эвакуированных труб может быть выгодной с точки зрения расширяемости и обслуживания, например, если вакуум в одной трубе уменьшается.

Приложения
Основное использование этой технологии — в жилых зданиях, где спрос на горячую воду оказывает большое влияние на счета за электроэнергию. Это обычно означает ситуацию с большой семьей или ситуацию, в которой потребность в горячей воде чрезмерна из-за частых стирок белья. Коммерческие приложения включают прачечные, автомойки, военные прачечные и заведения питания. Эта технология также может использоваться для обогрева помещений, если здание находится вне сети или если электрическая сеть подвержена частым отключениям. Солнечные водонагревательные системы, скорее всего, будут экономически эффективны для объектов с системами водяного отопления, которые дороги в эксплуатации, или с такими операциями, как прачечные или кухни, для которых требуется большое количество горячей воды. Неглазурованные коллекторы жидкости обычно используются для нагрева воды для бассейнов, но также могут применяться для предварительного подогрева воды в больших масштабах. Когда грузы являются большими по сравнению с доступной зоной коллектора, основная часть нагрева воды может быть выполнена при низкой температуре, ниже, чем температуры плавательного бассейна, где неглазурованные коллекторы хорошо зарекомендовали себя на рынке в качестве правильного выбора. Поскольку эти сборщики не выдерживают высоких температур, они могут использовать менее дорогие материалы, такие как пластик или резина. Многие неглазурованные коллекторы изготовлены из полипропилена и должны полностью сливаться во избежание повреждений при замораживании, когда температура воздуха падает ниже 44 градусов в ясные ночи.

миска
Солнечная чаша — это тип солнечного теплового коллектора, который работает аналогично параболическому блюду, но вместо использования параболического зеркала с фиксированным приемником имеет фиксированное сферическое зеркало с приемником слежения. Это снижает эффективность, но делает его более дешевым в строительстве и эксплуатации. Дизайнеры называют это системой солнечной энергии с распределенным фокусом с фиксированным зеркалом. Основной причиной его развития было исключить затраты на перемещение большого зеркала для отслеживания солнца, как с помощью параболических систем.

Фиксированное параболическое зеркало создает различное изображение солнца, когда оно перемещается по небу. Только когда зеркало направлено прямо на солнце, свет фокусируется на одну точку. Вот почему параболические системы блюд отслеживают солнце. Фиксированное сферическое зеркало фокусирует свет в одном и том же месте независимо от положения Солнца. Свет, однако, не направлен в одну точку, а распределен по линии от поверхности зеркала до половины радиуса (вдоль линии, проходящей через центр сферы и Солнца).

Когда солнце перемещается по небу, изменяется апертура любого фиксированного коллектора. Это вызывает изменения в количестве захваченного солнечного света, создавая так называемый синусовый эффект выходной мощности. Сторонники конструкции солнечной чаши утверждают, что снижение общей выходной мощности по сравнению с отслеживанием параболических зеркал компенсируется более низкими системными затратами.

Солнечный свет, сосредоточенный в фокальной линии сферического отражателя, собирается с помощью приемника слежения. Этот приемник поворачивается вокруг фокальной линии и обычно уравновешен. Приемник может состоять из труб, несущих жидкость для теплопередачи или фотоэлектрических элементов для прямого преобразования света в электричество.

Конструкция солнечной чаши была результатом проекта отдела электротехники Технического университета Техаса во главе с Эдвином О’Хейром по разработке электростанции мощностью 5 МВт. Солнечная чаша была построена для города Кросбитон, штат Техас, в качестве экспериментального объекта. Чаша имела диаметр 65 футов (20 м), наклоненную под углом 15 °, чтобы оптимизировать соотношение цена / выход (33 ° имели бы максимальный выход). Край полусферы был «обрезан» до 60 °, создавая максимальную апертуру 3,318 квадратных футов (308,3 м2). Эта пилотная чаша производила электричество со скоростью 10 кВт.

15-метровый солнечный шар Auroville был разработан из более раннего теста в 3,5-метровой чаше в 1979-1982 годах Институтом исследований энергии Tata. Этот тест показал использование солнечной чаши в производстве пара для приготовления пищи. Полномасштабный проект по созданию солнечной чаши и кухни проходил с 1996 года и полностью функционировал к 2001 году.

Солнечные тепловые коллекторы нагревательный воздух
Простой солнечный коллектор воздуха состоит из материала поглотителя, иногда имеющего избирательную поверхность, для захвата излучения солнца и передачи этой тепловой энергии в воздух посредством теплопередачи проводимости. Этот нагретый воздух затем направляется в пространство здания или в зону процесса, где нагретый воздух используется для обогрева помещений или для процесса нагрева. Функционируя таким же образом, как и обычная печь с принудительным воздухом, солнечно-тепловые воздушные системы обеспечивают тепловой поток циркулирующим воздухом по поверхности сбора энергии, поглощая тепловую энергию солнца и входящий в нее воздуховод воздуха. Простые и эффективные коллекторы могут быть изготовлены для различных систем кондиционирования и технологических процессов.

В различных приложениях можно использовать технологии солнечного воздуха для снижения выбросов углекислого газа от использования традиционных источников тепла, таких как ископаемое топливо, для создания устойчивых средств для производства тепловой энергии. Применения, такие как обогрев помещений, расширение тепличного сезона, предварительный нагрев вентиляционного подпиточного воздуха или технологическое тепло, могут быть устранены солнечными нагревателями воздуха. В области «солнечной совместной генерации» солнечные тепловые технологии сочетаются с фотовольтаикой (PV) для повышения эффективности системы за счет отвода тепла от коллектора PV, охлаждения панелей PV для улучшения их электрических характеристик, одновременно нагревая воздух для обогрева помещений.

Пространственное отопление и вентиляция
Космическое отопление для жилых и коммерческих применений может быть выполнено с помощью солнечных панелей для нагрева воздуха. Эта конфигурация работает, вытягивая воздух из оболочки здания или из наружной среды и пропуская ее через коллектор, где воздух нагревается через проводимость от абсорбера и затем подается в живое или рабочее пространство либо пассивными средствами, либо с помощью поклонник. Первичной фигурой такого типа системы был Джордж Лёф, который построил систему солнечного подогрева воздуха в 1945 году для дома в Боулдере, штат Колорадо. Позже он включал в себя гравийную кровать для хранения тепла.

Вентиляция, свежий воздух или подпиточный воздух требуются в большинстве коммерческих, промышленных и институциональных зданий для удовлетворения требований кодов. Вытягивая воздух через правильно спроектированный неглазурованный испарившийся воздушный коллектор или воздушный нагреватель, солнечный нагретый свежий воздух может уменьшить нагрузку на нагрев в дневное время. В настоящее время установлено множество приложений, в которых испарившийся коллектор подогревает свежий воздух, поступающий в аппарат для рекуперации тепла, чтобы уменьшить время оттаивания ВСР. Чем выше ваша вентиляция и температура, тем лучше будет время окупаемости.

Технологическое отопление
Солнечное воздушное тепло также используется в технологических процессах, таких как сушка белья, культур (например, чай, кукуруза, кофе) и другие способы сушки. Воздух, нагретый через солнечный коллектор и затем проходящий через среду, подлежащую сушке, может обеспечить эффективное средство для снижения содержания влаги в материале.

Типы коллектора солнечного воздушного отопления
Коллекторы обычно классифицируются по воздуховодам как один из трех типов:

сквозные коллекторы
передний проход
задний проход
комбинированные передние и задние коллекторы

Коллекторы также могут быть классифицированы по их внешней поверхности:

глазированный
неглазированные

Проходной воздухосборник
Предлагая наивысшую эффективность любой солнечной технологии, сквозная конфигурация, воздух, проходящий по одной стороне абсорбера, проходит через перфорированный материал и нагревается от проводящих свойств материала и конвективных свойств движущегося воздуха. Проходные поглотители имеют наибольшую площадь поверхности, что обеспечивает относительно высокую проводимость теплопередачи, но значительное падение давления может потребовать большей мощности вентилятора, а ухудшение некоторых поглощающих материалов после многолетнего воздействия солнечного излучения может дополнительно создавать проблемы с качеством и производительностью воздуха ,

Назад, спереди, и комбинированный воздушный коллектор проход
В конфигурациях задних, передних и комбинированных типов воздух направляется либо на спину, спереди, либо с обеих сторон поглотителя, который должен быть нагрет от возврата к верхним колонкам питающего трубопровода. Хотя пропускание воздуха с обеих сторон абсорбера обеспечит большую площадь поверхности для проводящей передачи тепла, проблемы с пылью (загрязнение) могут возникать из-за проходящего воздуха на передней стороне абсорбера, что снижает эффективность поглотителя, ограничивая количество солнечного света, полученного , В холодном климате воздух, проходящий рядом с остеклением, дополнительно приведет к большим потерям тепла, что приведет к снижению общей производительности коллектора.

Застекленные системы
Глазурованные системы обычно имеют прозрачный верхний лист и изолированные боковые и задние панели для минимизации потерь тепла для окружающего воздуха. Пластины абсорбера в современных панелях могут поглощать более 93%. Застекленные солнечные коллекторы (типы рециркуляции, которые обычно используются для обогрева помещений). Воздух обычно проходит вдоль передней или задней части пластины абсорбера, одновременно вычищая тепло от него. Затем нагреваемый воздух может быть распределен непосредственно для таких применений, как обогрев и сушка помещений или может храниться для последующего использования. Окупаемость застекленных панелей солнечного нагрева воздуха может составлять менее 9-15 лет в зависимости от замены топлива.

Неглазурованные системы
Неглазурованные системы или трансмиссивные воздушные системы использовались для нагрева макияжа или вентиляционного воздуха в коммерческих, промышленных, сельскохозяйственных и технологических процессах. Они состоят из пластины абсорбера, через которую проходит воздух или через нее, когда он сглаживает тепло от абсорбера. Непрозрачные материалы для остекления менее дороги и уменьшают ожидаемые сроки окупаемости. Пропущенные коллекторы считаются «неглазурованными», поскольку их поверхности коллектора подвергаются воздействию элементов, часто не прозрачны, а не герметически закрыты.

Неглазурованные выяснились солнечные коллекторы

Задний план
Термин «неглазурованный воздушный коллектор» относится к системе солнечного воздушного отопления, которая состоит из металлического абсорбера без стекла или стекла сверху. Наиболее распространенным типом неглазурованного коллектора на рынке является испарившийся солнечный коллектор. Этими правительственными учреждениями была широко контролируется эта технология, и Natural Resources Canada разработала инструмент технико-экономического обоснования RETScreen ™ для моделирования экономии энергии от солнечных коллекторов. С тех пор в странах мира по всему миру было внедрено несколько тысяч экранированных солнечных коллекторных систем в различных коммерческих, промышленных, организационных, сельскохозяйственных и технологических процессах. Эта технология первоначально использовалась в основном в промышленных приложениях, таких как производственные и сборочные заводы, где были высокие требования к вентиляции, стратифицированное потолочное отопление и часто отрицательное давление в здании. Благодаря растущему стремлению установить системы возобновляемых источников энергии на зданиях солнечные коллекторы, полученные солнечными батареями, теперь используются по всему зданию из-за высокой производительности (до 750 пиковых тепловых ватт / квадратный метр), высокой солнечной конверсии (до 90%) и снижение капитальных затрат по сравнению с солнечной фотогальванической и солнечной водой.

Солнечное воздушное отопление — это технология нагрева возобновляемой энергии, используемая для обогрева или кондиционирования воздуха для зданий или технологических процессов. Это, как правило, самый экономичный из всех солнечных технологий, особенно в крупномасштабных приложениях, и он рассматривает наибольшее использование энергии здания в отопительном климате, которое представляет собой отопление помещений и отопление промышленных процессов. Они либо застеклены, либо неглазурованы.

Способ работы
Неглазурованные воздушные коллекторы нагревают окружающий (наружный) воздух вместо рециркулируемого воздуха здания. Транспарентные солнечные коллекторы обычно монтируются на стене для захвата нижнего угла солнца в зимние месяцы отопления, а также отражения солнца от снега и достижения их оптимальной производительности и возврата инвестиций при работе со скоростью потока от 4 до 8 ОВЛ на квадратный фут (От 72 до 144 м3 / ч.м2) площади коллектора.

Внешняя поверхность излучаемого солнечного коллектора состоит из тысяч крошечных микроперфораций, которые позволяют захватывать пограничный слой тепла и равномерно втягиваться в воздушную полость за внешними панелями. Этот нагретый вентиляционный воздух отводится под отрицательным давлением в вентиляционную систему здания, где он затем распределяется с помощью обычных средств или с использованием системы солнечных воздуховодов.

Горячий воздух, который может попасть в систему HVAC, подключенную к выработанному коллектору, который имеет воздуховыпускные отверстия, расположенные вдоль верхней части коллектора, особенно если коллектор находится на западной стороне. Чтобы противостоять этой проблеме, Matrix Energy запатентовала испарившийся коллектор с нижним расположением выхода воздуха и каркасом перфорированной полости, чтобы повысить повышенную турбулентность воздуха за перфорированным поглотителем для повышения производительности.

В этом разрезе показаны компоненты солнечного коллектора MatrixAir и поток воздуха. Нижний воздухозаборник смягчает подачу нагретого воздуха в систему отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха во время летней эксплуатации.

Широкий мониторинг Natural Resources Canada и NREL показал, что полученные солнечные коллекторные системы уменьшают от 10 до 50% обычной тепловой нагрузки и что RETScreen является точным предиктором производительности системы. Транспарентные солнечные коллекторы действуют как дождь, и они также захватывают потери тепла, выходящие из оболочки здания, которая собирается в воздушной полости коллектора и возвращается обратно в систему вентиляции. Для солнечных систем отопления не требуется техническое обслуживание, и ожидаемый срок службы составляет более 30 лет.

Вариации излучаемых солнечных коллекторов
Неглазурованные трансмиссивные коллекторы также могут быть установлены на крыше для применений, в которых нет подходящей стены, выходящей на юг, или для других архитектурных соображений. Matrix Energy Inc. запатентовала продукт на крыше, который называется «Дельта», модульной, установленной на крыше системой солнечного нагрева воздуха, где южные, восточные или западные фасады просто недоступны.

Каждый 10-футовый (3,05 м) модуль будет доставлять 250 CFM (425 м3 / ч) предварительно нагретого свежего воздуха, обычно обеспечивая ежегодную экономию энергии в 1100 кВтч (4 ГДж) в год. Этот уникальный двухступенчатый модульный сборный крышный сборник работает почти на 90% эффективности, каждый модуль обеспечивает более 118 л / с предварительно разогретого воздуха на два квадратных метра. До семи коллекторов могут быть соединены последовательно в одном ряду, без ограничения количества рядов, соединенных параллельно вдоль одного центрального канала, обычно дающего 4 CFM предварительно разогретого воздуха на квадратный фут доступной площади крыши. +

Трансформированные коллекторы могут быть сконфигурированы для нагрева воздуха дважды, чтобы увеличить температуру подаваемого воздуха, что делает его пригодным для использования в системах обогрева помещений, а также для обогрева вентиляционного воздуха. В двухступенчатой ​​системе первая стадия представляет собой типичный неглазурованный испарившийся коллектор, а на втором этапе имеет остекление, покрывающее испарившийся коллектор. Остекление позволяет всему этому нагретому воздуху с первой ступени направлять через второй комплект транзисторных коллекторов для второй стадии солнечного нагрева.

Солнечно-тепловые коллекторы, генерирующие электричество
Параболические желоба, посуда и башни, описанные в этом разделе, используются почти исключительно на солнечных электростанциях или в исследовательских целях. Параболические желоба использовались для некоторых коммерческих солнечных систем кондиционирования воздуха. Несмотря на простоту, эти солнечные концентраторы довольно далеки от теоретической максимальной концентрации. Например, концентрация параболического желоба составляет около 1/3 теоретического максимума для одного и того же угла приема, то есть для тех же общих допусков для системы. Достижение теоретического максимума может быть достигнуто за счет использования более сложных концентраторов на основе неизолирующей оптики. Солнечные тепловые коллекторы могут также использоваться в сочетании с фотоэлектрическими коллекторами для получения комбинированной тепловой и электрической энергии.

Параболический желоб
Этот тип коллектора обычно используется на солнечных электростанциях. Параболический отражатель в форме пазухи используется для концентрации солнечного света на изолированной трубке (трубе Дьюара) или тепловой трубе, размещенной в фокальной точке, содержащей хладагент, который переносит тепло от коллекторов к котлам на электростанции.

Параболическое блюдо
С помощью параболического коллектора блюд одна или несколько параболических блюд концентрируют солнечную энергию в одной фокальной точке, подобно тому, как отражающий телескоп фокусирует звездный свет, или антенна с антенной фокусирует радиоволны. Эта геометрия может использоваться в солнечных печах и солнечных электростанциях.

Форма параболы означает, что входящие световые лучи, которые параллельны оси тарелки, будут отражаться в фокусе, независимо от того, где они находятся на блюде, которое они приходят. Свет солнца приближается к поверхности Земли почти полностью параллельно, и блюдо выровнено с его осью, указывающей на солнце, позволяя отражать почти все входящее излучение в направлении фокуса блюда. Большинство потерь в таких коллекторах обусловлено несовершенством параболической формы и несовершенством отражения.

Потери, связанные с атмосферным рассеянием, как правило, минимальны. Однако в туманный или туманный день свет рассеивается во всех направлениях через атмосферу, что значительно снижает эффективность параболической тарелки.

В конструкциях силовой установки с перемешиванием блюд в центре блюда помещается движитель, соединенный с динамомашиной. Это поглощает сосредоточенную на нем энергию и преобразует ее в электричество.

Силовая башня
Силовая башня — это большая башня, окруженная зеркалами, называемыми гелиостатами. Эти зеркала выравниваются и фокусируют солнечный свет на приемнике в верхней части башни, собранное тепло передается на электростанцию ​​ниже. Эта конструкция достигает очень высоких температур. Высокие температуры подходят для производства электроэнергии с использованием обычных методов, таких как паровая турбина или химическая реакция с высокой температурой, например жидкая соль. Концентрируя солнечный свет, существующие системы могут получить лучшую эффективность, чем простые солнечные элементы. Большую площадь можно покрыть, используя сравнительно недорогие зеркала, а не используя дорогостоящие солнечные элементы. Концентрированный свет может быть перенаправлен в подходящее место по оптоволоконному кабелю для таких целей, как освещающие здания. Хранение тепла для производства электроэнергии во время облачных и ночных условий может быть достигнуто, часто путем хранения подземных резервуаров нагретых жидкостей. Растворимые соли были использованы для хорошего эффекта. Другие рабочие жидкости, такие как жидкие металлы, также были предложены из-за их превосходных тепловых свойств.

Однако для концентрирования систем требуется отслеживание солнца, чтобы поддерживать фокусировку солнечного света на коллекторе. Они не могут обеспечить значительную мощность в условиях рассеянного света. Солнечные элементы могут обеспечить некоторый выход, даже если небо становится мутным, но выходная мощность от концентрирующих систем резко падает в облачных условиях, поскольку рассеянный свет не может быть сконцентрирован.