직접 및 간접 태양열 시스템

가정용 물을 가열하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 태양 에너지를 포착하기 위해 평판형 태양열 집열기를 사용하는 태양열 온수 시스템은 시스템을 통해 열을 전달하는 방식에 따라 직접 시스템과 간접 시스템으로 분류될 수 있습니다. 물을 가열하여 낮과 밤에 성공적으로 사용하려면 열을 포착하여 물로 전달하는 태양열 집열기와 필요할 때 뜨거운 물을 저장할 온수 탱크가 필요합니다.

직접 태양열 시스템
능동형 개방 루프 시스템이라고도 알려진 직접 태양열 온수 시스템은 펌프를 사용하여 시스템을 통해 물을 순환시킵니다. 더 차가운 물은 집에서 중앙 저장 탱크나 침수 탱크로 직접 펌핑되어 태양열 집열기에 의해 가열됩니다. 뜨거운 물은 평판 수집기를 떠나 탱크로 돌아와 연속 루프를 만듭니다. 거기에서 물은 사용 가능한 온수로 집으로 다시 펌핑됩니다.

소형 광전지 또는 전자 컨트롤러로 구동되는 저압 12-볼트 펌프를 사용하여 시스템을 더욱 환경 친화적으로 만들 수 있습니다. 직접 시스템은 기후가 따뜻하고 추운 날이 적은 지역에서 자주 사용되거나 겨울철에 파이프의 물이 얼지 않도록 배수하는 데 사용됩니다. 평판집수기를 순환하는 물은 가정에서 사용하는 물과 동일하므로 보존을 위해 물에 화학물질을 첨가할 수 없습니다.

수동형 직접 온수 시스템에서 시스템은 생성된 열을 저장 탱크로 전달하기 위해 펌프나 제어 메커니즘을 사용하지 않습니다. 대신, 수동 시스템은 자연 중력을 사용하여 시스템을 통해 물을 순환시키는 "개방 루프 시스템"으로 알려져 있습니다. 이 유형의 시스템은 수집기 바로 위에 위치한 일부 유형의 수평 장착 저장 탱크와 결합된 태양광 평판 수집기를 사용합니다.

태양에 의해 가열된 물은 대류를 통해 태양열 집열기 튜브를 통해 위쪽의 저장 탱크로 자연스럽게 상승합니다. 가열된 물이 상부 저장탱크로 유입되면서 차가운 물은 뜨거운 물보다 밀도가 높기 때문에 중력의 힘에 의해 차가운 ​​물이 밀려나와 집수기 바닥으로 흘러갑니다. 뜨거운 물이 올라가고 찬 물이 떨어지는 이러한 순환을 "열사이펀 흐름"이라고 하며 태양이 빛날 때 아무런 도움 없이 반복됩니다.

Thermosyphon 물 가열 시스템
소위 원격 써모싸이펀 시스템은 저장 탱크가 지붕 공간이나 빈 공간 내에 위치한다는 점을 제외하면 이전 수동형 직접 써모싸이펀 시스템과 동일한 원리로 작동하여 추운 날씨로부터 저장 탱크를 보호하는 동시에 무게를 더 넓은 영역으로 분산시킵니다. 그리고 온도. 그러나 써모싸이펀 공정이 제대로 작동하려면 저장 탱크 바닥이 평판 수집기 상단보다 최소 1~2피트(300~500mm) 높아야 합니다. 이 거리는 시스템의 "헤드 높이"라고도 합니다.

간접 태양열 시스템
폐쇄 루프 시스템이라고도 알려진 간접 온수 시스템은 저장 탱크의 물을 가열하기 위해 태양열 평판 수집기와 별도의 열 교환기를 사용한다는 점에서 이전 열사이펀 시스템과 다릅니다.

간접 온수 시스템은 열 전달 유체를 수집기에서 탱크의 열 교환기로 순환시킨 후 폐쇄 루프 시스템에서 순환시키기 위해 펌프가 필요한 능동형 시스템입니다. 단지 물을 가열하여 주요 가정용 온수 공급원에서 분리하는 대신, 시스템의 주 폐쇄 루프에는 일반적으로 50% 글리콜/물 혼합물인 부동액이 포함되어 있습니다.

간접 태양열 시스템 Thermosyphon 시스템은 시장에서 가장 일반적인 유형의 태양열 온수 시스템이며, 대부분의 상업용 수동형 직접 태양열 온수 시스템은 이 옥상 평판 수집기와 저장 탱크 조합을 사용합니다.

그러나 태양열 집열기, 저장 탱크 및 물 자체의 무게를 합친 무게가 지지 지붕이 처리할 수 있는 것보다 더 클 수 있으므로 이러한 시스템을 설치할 때는 주의를 기울여야 합니다.

집, 회사, 사무실보다 큰 건물에 수동 태양열 온수 시스템을 사용하는 경우 일반적으로 물을 가열하기 위한 저장 탱크가 여러 개 있습니다.
열 교환기는 수집기의 부동액에서 저장 탱크의 물로 열을 전달합니다. 열교환기는 저장탱크 하부 내부의 구리코일일 수도 있고, 저장탱크 외부의 평판교환기일 수도 있다.

이 폐쇄 루프 간접 가열 시스템의 주요 장점 중 하나는 부동액이 온도가 영하인 지역에서 일년 내내 작동할 수 있는 동시에 가스 및 다양한 용해 염을 포함하는 처리되지 않은 수돗물로부터 수집기에 대한 부식으로부터 시스템을 보호할 수 있다는 것입니다.

강제순환형 간접온수난방 시스템의 가장 큰 장점은 대부분의 가정이 가스나 기름 보일러와 열교환기 코일이 내장된 온수 저장탱크를 사용하기 때문에 기존 급탕 시스템을 태양광 시스템으로 쉽게 전환할 수 있다는 점입니다. 평판 수집기와 단일 펌프만 추가하면 난방이 가능합니다.

시스템은 또한 더 효율적일 수 있으며, 온수 저장 탱크는 이전 패시브 또는 써모싸이펀 시스템처럼 수집기보다 높을 필요가 없기 때문에 집안 ​​어느 곳에나 배치할 수 있습니다.

그러나 한 가지 단점은 폐쇄 루프 시스템이 순환 펌프를 구동하기 위해 전기에 의존하므로 비용이 많이 들거나 신뢰할 수 없다는 점입니다. 일부 설계에서는 수집기와 함께 소형 저압 펌프 및 광전지 패널을 사용하여 시스템을 보다 효율적이고 환경 친화적으로 만듭니다. 대규모 설치 및 추운 기후의 경우 온수 탱크가 건물 지붕 아래에 위치하므로 강제 순환 간접 태양열 온수 가열이 표준입니다.