Ao contrário dos sistemas fotovoltaicos, que convertem a energia do sol em eletricidade, os sistemas térmicos solares ativos transformam o fluido aquecido pelo sol em calor ambiente e água quente. Os sistemas consistem em bombas elétricas, ventiladores, controles complexos, tanques de armazenamento e coletores.
Dois tipos de coletores captam os raios solares: placa plana e tubo evacuado. Placa plana é o tipo mais comum e existe há mais tempo. Tubo evacuado é um projeto mais recente.
Um coletor de placa plana consiste em uma caixa de metal isolada e à prova d'água. O lado superior está voltado para o sol e tem uma cobertura de vidro ou plástico que funciona como uma estufa, deixando entrar os raios e resistir ao calor. Dentro da caixa está uma placa absorvente de cor escura com revestimento especial e tubos contendo fluido circulante. Os coletores de tubo evacuado incluem uma placa absorvente de cor escura e filas paralelas de tubos de vácuo, todos conectados a um tubo coletor. Projetos de tubos incluem vidro, vidro-metal e vidro com caminhos de fluxo de fluido.
Placas absorventes geralmente incluem longas tiras de metal cobertas por um revestimento especial. Novas tecnologias agora produzem revestimentos altamente eficientes. A radiação absorvida aquece o fluido circulante.
Preocupações com o sistema solar
Os coletores de placa plana têm um design simples e robusto. No entanto, esse projeto permite que eles percam calor por convecção e radiação. As cargas de vento, que podem levar embora o calor, devem ser calculadas.
Tubos evacuados podem operar mesmo em dias nublados. Eles usam vidro um tanto frágil - pense em uma garrafa isolada selada a vácuo. No entanto, eles podem ter alguns problemas onde neve ou gelo podem se acumular e precisam ser removidos. Também pode haver problemas se a quebra ou dano destruir o vácuo importantíssimo ou o acúmulo de calor se não houver um consumo adequado no sistema.
Os coletores podem ser do tipo malha aberta ou fechada. Em sistemas de circuito aberto, a água potável doméstica é bombeada através do coletor. O coletor deve ser drenado durante longos períodos de tempo congelante ou usar um sistema de drenagem de volta. Embora eficientes, os sistemas abertos podem ter problemas de corrosão se a água dura danificar os componentes.
Em sistemas de circuito fechado, uma solução anticongelante passa por um trocador de calor montado perto do aquecedor solar de água da casa. O circuito fechado pode perder um pouco de eficiência durante o processo de troca de calor e há alguma manutenção necessária com o fluido.
Requisitos do sistema solar
Ao selecionar um sistema solar, os proprietários precisam saber quanta energia solar está disponível em sua casa, um termo conhecido como "constante solar". Outras considerações são a latitude de uma casa; superfície disponível para o coletor, árvores ou edifícios que protegem os coletores; a localização do coletor e o quanto ele se desvia do Sul magnético; e a distância do coletor ao acumulador solar.
Em certas latitudes, a radiação no inverno e no verão são bastante diferentes por causa do ângulo do sol em relação à Terra. Mesmo a inclinação das superfícies onde os painéis solares serão colocados deve ser verificada com ângulos de inclinação e orientações variando consideravelmente entre os locais. A maioria dos painéis solares são montados em telhados e o ângulo é predefinido pelo ângulo do telhado. Ângulos maiores do que o ideal reduzirão a eficiência.
O espaço do telhado de uma casa pode não estar virado para o sul ou pode não ser forte o suficiente para suportar o sistema. Se as áreas do telhado não funcionarem, os proprietários também podem considerar paredes externas, sistemas autônomos ou de solo.
Outro fator é o sistema de aquecimento doméstico. Os sistemas solares térmicos são adequados para sistemas de aquecimento por piso radiante e caldeiras com radiadores de água quente. Os sistemas de ar forçado que usam um trocador de calor funcionam, mas perdem alguma eficiência. Os coletores solares, no entanto, fornecem ou ajudam com as necessidades de água quente para uma casa.
Em climas do norte com temperaturas muito frias ou longos períodos de céu nublado, um sistema de backup será necessário. Uma casa com correntes de ar e sem eficiência energética precisará de reforços. Mesmo os níveis de conforto dos membros da família - especialmente os idosos que preferem uma configuração de termostato mais alta - precisam ser mantidos em mente. Credores e códigos de construção também podem exigir um sistema de backup.
Possíveis Restrições
Verifique os códigos locais ou convênios que podem restringir as opções. Alguns municípios se opuseram a sistemas que obstruem pátios laterais, acréscimos ilegais de altura em telhados, violação de regulamentos distritais históricos e cargas excessivas no telhado.
O custo pode ser um fator. Para tornar um sistema solar mais econômico, ele deve ser usado na maior parte do ano e não deve ficar ocioso no verão. A operação de água quente o ano todo melhora a relação custo-benefício do sistema.
Um sistema funciona melhor com um orçamento se puder fornecer de 40 a 80 por cento das necessidades de aquecimento de uma casa. Um sistema ativo que fornece menos de 40 por cento das necessidades de aquecimento de uma casa faz muito sentido do ponto de vista econômico.
Ao comprar um sistema, compare os equipamentos coletores solares certificados verificando os adesivos de classificação da Solar Rating and Certification Corporation.
Os custos de um sistema de aquecimento solar ativo variam muito e, em parte, com a concorrência no mercado. Em Wisconsin, por exemplo, onde há pouca competição, um sistema de tubo evacuado para distribuição de água quente apenas em uma residência familiar custa entre US $ 9.000 e US $ 12.000.