У солнечной энергии есть множество практических и рентабельных применений в сегодняшних домах и зданиях. Главные применения солнечных коллекторов следующие:
· подготовка к горячей воде в домашних хозяйствах, коммерческие здания и промышленность,
· вода, нагревающаяся в бассейнах,
· обогрев в зданиях,
· высыхание зерновых культур и зданий,
· космическое охлаждение и охлаждение,
· водная дистилляция,
· солнечная кулинария.
Технологии для всех заявлений, как полагают, зрелы и для первых двух, при соответствующих условиях, экономически жизнеспособны. Отдельная глава посвящена концентрирующимся коллекционерам, которые рентабельно используются для выработки энергии особенно в регионах с высокой инсоляцией (см. главу по Солнечной Тепловой Власти).
Сегодня, несколько миллионов домов и фирм используют солнечные водные системы нагрева. Эти системы предоставляют потребителям рентабельный и надежный выбор для горячей воды. Принятие душа с солнечно нагретой водой, или нагревание дома с солнечно нагретым воздухом или водой, являются естественным и простым методом и для энергии сохранения и для экономии ископаемого топлива. Когда солнечная система нагрева была разработана и установлена правильно, она может эстетически обращаться и также добавлять к ценности дома. На новом строительстве они могут работаться в проектирование зданий, чтобы быть почти невидимыми, в то время как на существующем строительстве это может быть реальная проблема заставить их вписаться.
Солнечный водный коллекционер экономит деньги владельца, но это также помогает защитить окружающую среду. Эмиссия одной - двух тонн углекислого газа экономится единственным обычным водным коллекционером каждый год. Другие загрязнители, такие как зеленовато-желтые диоксиды, угарный газ и закиси азота также перемещены, когда домовладелец решает насладиться солнечную энергию.
Производство горячей воды - наиболее широко распределенное использование прямого солнечного нагревания. Установка состоит из одного или более коллекционеров, в которых жидкость нагрета солнцем, плюс бак для горячей воды, где вода нагрета горячей жидкостью. Даже в областях низкой инсоляции как в Северной Европе солнечная система нагрева может обеспечить 50-70 % требования горячей воды. Не возможно получить больше, если нет сезонное хранение (см. главу ниже). В южной Европе солнечный коллектор в состоянии покрыть 70-90 % потребления горячей воды. Нагревание воды с солнцем очень практично и экономически выгодно. В то время как photovoltaics (см. главу по photovoltaics), диапазон от эффективности на 10-15 %, тепловой водный групповой диапазон от эффективности на 50-90 %. В комбинации с деревянной катушкой/петлей печи фактически круглогодичная внутренняя горячая вода может быть получена без использования ископаемого топлива.
КАК СОЛНЕЧНЫЙ ВОДНЫЙ КОЛЛЕКЦИОНЕР КОНКУРЕНТОСПОСОБЕН С ОБЫЧНЫМИ НАГРЕВАТЕЛЯМИ?
Затраты полных солнечных водных систем нагрева отличаются значительно из страны в страну (по Европе и США например, между 2000 - 4000 USD). Они также зависят от требований горячей воды и условий климата в области. Это обычно - более высокие начальные инвестиции чем необходимый для электрического или газового нагревателя, но добавляя все затраты, связанные с нагреванием воды в доме, стоимость жизненного цикла солнечной водной системы нагрева обычно ниже чем традиционная система нагрева. Нужно отметить, что простое время окупаемости для инвестиций в солнечную систему нагрева зависит от цен ископаемого топлива, которым заменяет солнечная энергия. В Странах-членах Европейского Союза времена окупаемости - вообще меньше чем 10 лет. Ожидаемая продолжительность жизни солнечной системы нагрева составляет 20-30 лет.
Важная особенность солнечной установки - энергетическое время окупаемости - время должно было произвести так много энергии солнечной системы, как было необходимо произвести эту систему. В Северной Европе с меньшим количеством солнечного излучения чем в других частях мира у солнечной системы нагрева для подготовки горячей воды есть энергия, платят период 3-4 лет.
СКОЛЬКО ЭНЕРГИИ МЫ МОЖЕМ ДОБРАТЬСЯ?
Количество энергии, которую мы можем получить от солнечной системы нагрева, зависит от доступной инсоляции и эффективности солнечной системы. Инсоляция отличается широко по миру и крайне важна для солнечной системы. Количество солнечного излучения, доступного в некоторых областях мира, дано в главе Солнечное излучение. Эффективность солнечной системы зависит от эффективности солнечного коллектора и потерь в системе обращения горячей воды. Как позже зависит от различных определенных параметров, которые мы сосредоточим только на эффективности солнечного коллектора. Эффективность определена как порция между количеством энергии произведенная и солнечная энергия, падающая на коллекционера. Полезные действия отличаются для различного коллекционера, печатает и зависит от солнечной интенсивности, тепловых и оптических потерь - более высокие средства потерь более низкие полезные действия. Тепловые потери минимальны, если температура воды, используемой для заявления, является тем же самым как температурой окружающего воздуха. Таким образом простой поглотитель, не застекляя используемый для нагревания бассейна достигает самых высоких полезных действий до 90 %. Но когда эти коллекционеры используются для теплой внутренней подготовки к горячей воде (водная температура на 40 градусов Цельсия выше чем температура окружающего воздуха), их полезные действия обычно ниже чем 20 %. В этом случае лучшие результаты достигнуты коллекционерами плоской пластины (с отборными покрытиями) и эвакуировали ламповых коллекционеров, которым лучше всего подходят для этого заявления. Когда более высокие водные температуры необходимы (например, для обогрева) эвакуированный - ламповые коллекционеры являются лучшими, но также и самыми дорогими.
Полезные действия солнечного коллектора для инсоляции, типичной для Центральной Европы в полдень в течение летнего дня - 800 W/m2.
Эффективность в перепаде температур (*)
Тип коллекционера
0 градусов. C
нагревание бассейна
40 градусов. C
внутренняя горячая вода
50 градусов. C (**)
обогрев
Поглотитель без застекления
90 %
20 %
0 %
Плоская пластина (неотборное покрытие)
75 %
35 %
0 %
Плоская пластина (отборное покрытие)
80 %
55 %
25 %
Эвакуированная труба
60 %
55 %
50 %
* Различие между окружающей температурой и температурой воды в солнечном коллекторе.
** Ценности связаны, чтобы понизить инсоляцию в течение начала весны (400 W/m2).
Низкая эффективность эвакуированного лампового коллекционера в низком температурном регионе вызвана высокими оптическими потерями на кривой поверхности стакана.
Мысль, что есть огромные различия между ценами коллекционеров, очевидно, что решающие критерии для выбора типа коллекционера - цель его использования. Сравнение различных типов коллекционера и их особенностей экономики дано в столе ниже.
Типичные особенности различных типов солнечных коллекторов согласно немецкому министерству экономики следуют.
Цель
Тип коллекционера
Временный секретарь. в °C
Производство kWh/m2/year
Нагревание бассейна
Поглотитель
20-40
250-300
Подготовка к теплой воде
Плоская пластина
Эвакуированная труба
20-70
20-100
250-450
350-450
Высыхание
Воздушный коллекционер
20-50
300-400
* за m2 жизненное ожидание коллекционера менее чем 20 лет.
Солнечная водная система нагрева может использоваться в качестве единственного источника для горячей воды или может включать резервную обычную систему, чтобы ответить тяжелым или необычным требованиям горячей воды в течение года. Системы обычно измеряются согласно числу комнат, людей и домашних водных потребностей. Есть несколько различных конфигураций солнечных водных систем нагрева. Вообще, однако, есть два главных типа: активные системы, у которых есть насосы и средства управления, чтобы поставить солнечное тепло резервуару для хранения, и пассивные системы как thermosiphons, которые используют естественное обращение горячей воды.
Проектируя солнечную водную систему нагрева, важно решить сначала, сколько горячей воды будет использоваться в средний день. Если количество горячей воды известно, размер системы (коллекционеры, резервуар для хранения) должны быть вычислены. Вот некоторые общие замечания по тому, что должно быть учтено, проектируя солнечную систему нагрева.
Главная часть солнечной системы нагрева - солнечные коллекторы. Наиболее часто используемый коллекционеры плоской пластины, состоящие из поглотителя, куда солнечное излучение передано, чтобы нагреться в жидкости солнечного коллектора, изоляции вдоль края и под поглотителем случай, который скрепляет все, и позволяет необходимую вентиляцию и стеклянное или пластмассовое покрытие.
Когда стакан используется в качестве покрытия, важно, чтобы железное содержание было низко или ноль, таким образом, по крайней мере 95 % солнечного излучения проходят через стакан. Практически не больше, чем единственный слой стакана используется. Если пластмассовое покрытие используется, важно, чтобы пластмасса могла противостоять УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫМ ЛУЧАМ от солнца. Было найдено, что пластины многокарбоната очень удовлетворительные.