主動(dòng)式太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)利用太陽(yáng)能加熱液體或空氣之類的流體，然后將太陽(yáng)能直接傳遞到內(nèi)部空間或存儲(chǔ)系統(tǒng)中，以備后用。如果太陽(yáng)能系統(tǒng)無(wú)法提供足夠的空間供暖，則輔助或備用系統(tǒng)會(huì)提供額外的熱量。包括存儲(chǔ)在內(nèi)的液體系統(tǒng)更常用，非常適合于輻射加熱系統(tǒng)，帶熱水散熱器的鍋爐，甚至是 吸收式熱泵和冷卻器。液體和空氣系統(tǒng)均可補(bǔ)充強(qiáng)制空氣系統(tǒng)。
液基主動(dòng)太陽(yáng)能加熱
太陽(yáng)能集熱器最適合集中供熱。它們與家用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)中使用的相同。平板收集器是最常見(jiàn)的，但也可以使用真空管收集器和濃縮收集器。在集熱器中，諸如水，防凍劑（通常是無(wú)毒的丙二醇）或其他類型的液體之類的傳熱或“工作”流體吸收太陽(yáng)能。在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，控制器操作循環(huán)泵以使流體流經(jīng)收集器。
液體流動(dòng)迅速，因此，當(dāng)液體流過(guò)收集器時(shí)，其溫度只會(huì)增加10°至20°F（5.6°至11°C）。將較小體積的液體加熱到較高溫度會(huì)增加收集器的熱量損失，并降低系統(tǒng)效率。液體流到儲(chǔ)罐或熱交換器以立即使用。其他系統(tǒng)組件包括管道，泵，閥，膨脹罐，熱交換器，儲(chǔ)罐和控制裝置。
流速取決于傳熱流體。要了解有關(guān)液體太陽(yáng)能集熱器的類型，尺寸，維護(hù)和其他問(wèn)題的更多信息，請(qǐng)參閱太陽(yáng)能熱水。
在液體系統(tǒng)中儲(chǔ)存熱量
液體系統(tǒng)將太陽(yáng)熱存儲(chǔ)在水箱或輻射平板系統(tǒng)的磚石結(jié)構(gòu)中。在罐式存儲(chǔ)系統(tǒng)中，來(lái)自工作流體的熱量在罐外部或罐內(nèi)部的熱交換器中傳遞到分配流體。
儲(chǔ)罐是加壓還是不加壓，取決于整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在選擇儲(chǔ)罐之前，請(qǐng)考慮成本，尺寸，耐用性，將其放置在地下室或外部的位置以及安裝方式。如果所需尺寸的儲(chǔ)罐無(wú)法通過(guò)現(xiàn)有門口，則可能需要在現(xiàn)場(chǎng)建造儲(chǔ)罐。儲(chǔ)罐還具有溫度和壓力限制，并且必須符合當(dāng)?shù)氐慕ㄖ蜋C(jī)械規(guī)范。您還應(yīng)注意為防止過(guò)多的熱量散失，需要多少隔熱層，以及為避免腐蝕或泄漏需要哪種防護(hù)涂層或密封。
在存儲(chǔ)需求非常大的系統(tǒng)中，可能需要專用或定制的儲(chǔ)罐。它們通常是不銹鋼，玻璃纖維或高溫塑料。也可以選擇混凝土和木質(zhì)（熱水浴缸）水箱。每種類型的儲(chǔ)罐都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，并且由于其尺寸和重量，所有類型的儲(chǔ)罐都需要仔細(xì)放置。使用幾個(gè)較小的水箱而不是一個(gè)大水箱可能更實(shí)際。最簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)系統(tǒng)選項(xiàng)是使用標(biāo)準(zhǔn)家用熱水器。它們符合壓力容器要求的建筑規(guī)范，內(nèi)襯可防止腐蝕，并且易于安裝。
液體系統(tǒng)的熱量分配
您可以使用輻射地板，熱水踢腳線或散熱器或中央強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)來(lái)分配太陽(yáng)能。在輻射地板系統(tǒng)中，太陽(yáng)能加熱的液體通過(guò)嵌入薄混凝土板地板中的管道循環(huán)，然后將熱量輻射到房間。輻射地板采暖是液體太陽(yáng)能系統(tǒng)的理想選擇，因?yàn)樗谙鄬?duì)較低的溫度下表現(xiàn)良好。經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可能不需要單獨(dú)的儲(chǔ)熱罐，盡管大多數(shù)系統(tǒng)都包括用于溫度控制的儲(chǔ)罐。常規(guī)鍋爐甚至標(biāo)準(zhǔn)家用熱水器都可以提供備用熱量。平板通常用瓷磚完成。與其他類型的熱分配系統(tǒng)相比，輻射式平板系統(tǒng)從“冷啟動(dòng)”加熱房屋所需的時(shí)間更長(zhǎng)。但是，一旦運(yùn)行，它們就會(huì)提供恒定的熱量。地毯和地毯會(huì)降低系統(tǒng)的效率。看到輻射加熱獲取更多信息。
熱水踢腳線和散熱器需要160°至180°F（71°至82°C）的水才能有效地加熱房間。通常，平板式液體收集器將傳輸和分配流體加熱到90°至120°F（32°至49°C）之間。因此，將底板或散熱器與太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)一起使用時(shí)，要求底板或散熱器的表面積更大，通過(guò)備用系統(tǒng)或中溫太陽(yáng)能集熱器（例如真空系統(tǒng)）來(lái)提高太陽(yáng)能加熱液體的溫度管收集器）代替平板收集器。
將液體系統(tǒng)合并到強(qiáng)制空氣加熱系統(tǒng)中有多種選擇。基本設(shè)計(jì)是在到達(dá)爐膛之前，在主室內(nèi)空氣回流管道中放置一個(gè)液-氣熱交換器或加熱盤管。從居住空間返回的空氣經(jīng)過(guò)熱交換器中太陽(yáng)加熱的液體時(shí)會(huì)被加熱。爐子根據(jù)需要提供額外的熱量。盤管必須足夠大，以在收集器的最低工作溫度下將足夠的熱量傳遞給空氣。
通風(fēng)預(yù)熱
太陽(yáng)能空氣加熱系統(tǒng)使用空氣作為吸收和傳輸太陽(yáng)能的工作流體。太陽(yáng)能集熱器可以直接加熱各個(gè)房間，也可以潛在地預(yù)熱進(jìn)入熱回收通風(fēng)機(jī)或通過(guò)空氣源熱泵的空氣盤管的空氣。
空氣收集器比液體系統(tǒng)在一天中的早晚產(chǎn)生熱量，因此與同等大小的液體系統(tǒng)相比，它們?cè)诩訜峒竟?jié)產(chǎn)生的可用能量更多。而且，與液體系統(tǒng)不同，空氣系統(tǒng)不會(huì)凍結(jié)，并且收集器或分配管道中的微小泄漏不會(huì)造成嚴(yán)重問(wèn)題，盡管它們會(huì)降低性能。但是，空氣是比液體效率低的傳熱介質(zhì)，因此太陽(yáng)能集熱器的工作效率比太陽(yáng)能集熱器低。
盡管一些早期的系統(tǒng)通過(guò)太陽(yáng)能加熱的空氣通過(guò)巖石床作為能量存儲(chǔ)，但由于效率低下，巖床中凝結(jié)和發(fā)霉的潛在問(wèn)題以及水分和霉菌對(duì)環(huán)境的影響，因此不建議使用此方法。室內(nèi)空氣質(zhì)量。
太陽(yáng)能空氣收集器通常集成在墻壁或屋頂中以隱藏其外觀。例如，瓦屋頂可能內(nèi)置有空氣流動(dòng)路徑，以利用瓦吸收的熱量。
大多數(shù)太陽(yáng)能空氣加熱系統(tǒng)是室內(nèi)空氣加熱器，但是相對(duì)較新的稱為蒸發(fā)空氣收集器的設(shè)備在家庭中的應(yīng)用受到限制。
室內(nèi)空氣加熱器
空氣收集器可以安裝在屋頂或外墻（朝南）上，以加熱一個(gè)或多個(gè)房間。盡管可以使用工廠制造的集塵器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝，但動(dòng)手做的人可以選擇構(gòu)建和安裝自己的集塵器。一個(gè)簡(jiǎn)單的窗口式空氣加熱器收集器的價(jià)格為幾百美元。
集熱器有一個(gè)不透氣的絕緣金屬框架和一個(gè)黑色金屬板，用于吸收熱量并在其前面裝有玻璃。太陽(yáng)輻射加熱板，進(jìn)而加熱集熱器中的空氣。電風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)通過(guò)收集器將房間內(nèi)的空氣抽出，然后吹回房間。安裝在屋頂?shù)氖占餍枰艿涝诜块g和收集器之間輸送空氣。壁掛式集熱器直接放置在朝南的墻上，并且在壁上切有孔，用于集熱器的空氣入口和出口。
簡(jiǎn)單的“窗口收集器”適合現(xiàn)有的窗口。它們可以是主動(dòng)的（使用風(fēng)扇）或被動(dòng)的。在被動(dòng)類型中，空氣進(jìn)入集熱器的底部，在加熱時(shí)上升，然后進(jìn)入房間。當(dāng)沒(méi)有陽(yáng)光時(shí)，擋板或風(fēng)門可防止室內(nèi)空氣流回面板（逆向熱虹吸）。這些系統(tǒng)僅提供少量的熱量，因?yàn)槭占鞯拿娣e相對(duì)較小。
蒸發(fā)空氣收集器
蒸發(fā)式空氣收集器使用一種簡(jiǎn)單的技術(shù)將太陽(yáng)的熱量收集到溫暖的建筑物中。收集器由安裝在建筑物朝南墻上的深色穿孔金屬板組成。在舊墻和新立面之間創(chuàng)建了一個(gè)空氣空間。黑暗的外立面吸收太陽(yáng)能，并在陽(yáng)光明媚的日子迅速升溫-即使在外面的空氣很冷的時(shí)候。
風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)通過(guò)集熱器中的小孔將通風(fēng)空氣吸入建筑物，并通過(guò)集熱器和南墻之間的空氣空間向上吸入。收集器吸收的太陽(yáng)能使流過(guò)收集器的空氣溫度升高了40°F。與其他空間供暖技術(shù)不同，蒸發(fā)式集熱器不需要昂貴的玻璃。
蒸發(fā)式空氣收集器最適合通風(fēng)負(fù)荷高的大型建筑物，這使得它們通常不適合今天的密封房屋。但是，小型蒸發(fā)器可以用來(lái)預(yù)熱進(jìn)入熱回收通風(fēng)機(jī)的空氣，也可以加熱空氣源熱泵上的空氣盤管，從而提高了冷天的效率和舒適度。但是，目前尚無(wú)以這種方式使用蒸發(fā)式空氣收集器的成本效益的信息。
主動(dòng)式太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益和其他優(yōu)勢(shì)
主動(dòng)式太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)在替代氣候條件較差，氣候良好且具有良好太陽(yáng)能資源的情況下，可以取代電，丙烷和石油等較昂貴的供暖燃料。一些州提供太陽(yáng)能系統(tǒng)的銷售稅免稅，所得稅抵免或減免，以及財(cái)產(chǎn)稅免稅或減免。
主動(dòng)式太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)的成本會(huì)有所不同。商業(yè)上可用的收藏家具有10年或更長(zhǎng)時(shí)間的保修，并且應(yīng)該很容易持續(xù)數(shù)十年。如果它也能加熱生活用水，那么主動(dòng)空間供暖系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性就會(huì)提高，因?yàn)樵鹃e置的集熱器可以在夏天加熱水。
使用主動(dòng)式太陽(yáng)能系統(tǒng)為您的房屋供暖可大大減少您在冬天的燃料費(fèi)用。太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)還將減少因使用化石燃料加熱或發(fā)電而導(dǎo)致的空氣污染和溫室氣體排放。
選擇太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)并確定其尺寸
選擇合適的太陽(yáng)能系統(tǒng)取決于房屋的地點(diǎn)，設(shè)計(jì)和供暖需求等因素。當(dāng)?shù)氐募s定可能會(huì)限制您的選擇；例如，房主協(xié)會(huì)可能不允許您在房屋的某些部分安裝太陽(yáng)能集熱器（盡管許多房主已經(jīng)成功地挑戰(zhàn)了此類盟約）。
當(dāng)?shù)氐臍夂颍療崞鞯念愋秃托室约凹療崞鞯拿娣e決定了太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)可以提供多少熱量。通常，設(shè)計(jì)一種主動(dòng)系統(tǒng)以提供40％至80％的家庭供暖需求是最經(jīng)濟(jì)的。除使用少于一或兩個(gè)房間供熱且不需要儲(chǔ)熱的太陽(yáng)能空氣加熱器集熱器外，提供少于40％房屋熱量的系統(tǒng)很少具有成本效益。一個(gè)設(shè)計(jì)良好且絕緣的房屋，結(jié)合了被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖技術(shù)，將需要一個(gè)更小且成本更低的任何類型的采暖系統(tǒng)，并且除太陽(yáng)能外可能只需要很少的補(bǔ)充熱量。
除了設(shè)計(jì)一種主動(dòng)系統(tǒng)以在100％的時(shí)間內(nèi)提供足夠的熱量的事實(shí)通常不切實(shí)際或不具有成本效益之外，大多數(shù)建筑法規(guī)和抵押貸方都需要備用供暖系統(tǒng)。當(dāng)太陽(yáng)能系統(tǒng)無(wú)法滿足供暖要求時(shí)，輔助或備用系統(tǒng)會(huì)提供熱量。備用范圍可以從柴火爐到常規(guī)的中央供暖系統(tǒng)。
太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)的控件
太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)的控制通常比常規(guī)加熱系統(tǒng)的控制更為復(fù)雜，因?yàn)樗鼈儽仨毞治龈嗟男盘?hào)并控制更多的設(shè)備（包括常規(guī)的備用加熱系統(tǒng)）。太陽(yáng)能控制器使用傳感器，開(kāi)關(guān)和/或電動(dòng)機(jī)來(lái)操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用其他控件來(lái)防止收集器凍結(jié)或溫度過(guò)高。
控制系統(tǒng)的核心是差壓恒溫器，該恒溫器可測(cè)量收集器和存儲(chǔ)單元之間的溫度差。當(dāng)集熱器的溫度比存儲(chǔ)單元高10°至20°F（5.6°至11°C）時(shí)，恒溫器會(huì)打開(kāi)泵或風(fēng)扇，使水或空氣循環(huán)通過(guò)集熱器，以加熱存儲(chǔ)介質(zhì)或房屋。
這些控件的操作，性能和成本各不相同。一些控制系統(tǒng)監(jiān)視系統(tǒng)不同部分的溫度，以幫助確定其運(yùn)行方式。最先進(jìn)的系統(tǒng)使用微處理器來(lái)控制和優(yōu)化熱量的傳遞，并傳遞到房屋的存儲(chǔ)區(qū)和區(qū)域。
可以使用太陽(yáng)能電池板為低壓，直流（DC）鼓風(fēng)機(jī)（用于空氣收集器）或泵（用于液體收集器）供電。太陽(yáng)能電池板的輸出使可用的太陽(yáng)能熱量與太陽(yáng)能收集器相匹配。通過(guò)仔細(xì)選擇尺寸，可以優(yōu)化鼓風(fēng)機(jī)或泵的速度，以有效吸收工作流體的日照。在低太陽(yáng)條件下，鼓風(fēng)機(jī)或泵的速度很慢，而在高太陽(yáng)增益下，它的運(yùn)行速度更快。
當(dāng)與室內(nèi)空氣收集器一起使用時(shí)，可能不需要單獨(dú)的控件。這也可以確保系統(tǒng)在市電中斷的情況下運(yùn)行。帶有電池存儲(chǔ)的太陽(yáng)能系統(tǒng)也可以提供功率來(lái)運(yùn)行中央供暖系統(tǒng)，盡管這對(duì)于大型系統(tǒng)而言很昂貴。
太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)的建筑法規(guī)，公約和規(guī)定
在安裝太陽(yáng)能系統(tǒng)之前，您應(yīng)該調(diào)查當(dāng)?shù)氐慕ㄖㄒ?guī)，分區(qū)條例和細(xì)分公約以及與該場(chǎng)所有關(guān)的任何特殊法規(guī)。您可能需要建筑許可證才能在現(xiàn)有建筑物上安裝太陽(yáng)能系統(tǒng)。
并非每個(gè)社區(qū)或市政當(dāng)局最初都?xì)g迎住宅可再生能源裝置。盡管這通常是由于無(wú)知或可再生能源系統(tǒng)的相對(duì)新穎性造成的，但您必須遵守現(xiàn)有建筑物并允許執(zhí)行安裝系統(tǒng)的程序。
太陽(yáng)能系統(tǒng)安裝的建筑規(guī)范和分區(qū)合規(guī)性問(wèn)題通常是本地問(wèn)題。即使實(shí)施了全州范圍的建筑法規(guī)，您的城市，縣或教區(qū)也通常會(huì)執(zhí)行該法規(guī)。房主在使用建筑法規(guī)時(shí)遇到的常見(jiàn)問(wèn)題包括：
- 屋頂載荷超標(biāo)
- 不可接受的熱交換器
- 接線錯(cuò)誤
- 非法篡改飲用水。
潛在的分區(qū)問(wèn)題包括：
- 阻礙側(cè)院
- 在屋頂上架設(shè)非法突起
- 將系統(tǒng)選址的位置過(guò)于靠近街道或邊界。
特殊的地區(qū)法規(guī)（例如，當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)，細(xì)分或房主協(xié)會(huì)的盟約）也需要遵守。這些盟約，歷史悠久的地區(qū)法規(guī)和洪泛區(qū)規(guī)定很容易被忽略。要找出實(shí)現(xiàn)本地合規(guī)性所需的條件，請(qǐng)與您當(dāng)?shù)厮痉ü茌爡^(qū)的分區(qū)和建筑執(zhí)法部門以及任何適當(dāng)?shù)姆恐鳎謪^(qū)，社區(qū)和/或社區(qū)協(xié)會(huì)聯(lián)系。
安裝和維護(hù)您的太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)
有源太陽(yáng)能系統(tǒng)的性能取決于有效的選址，系統(tǒng)設(shè)計(jì)和安裝以及組件的質(zhì)量和耐用性。當(dāng)今的采集器和控件質(zhì)量很高，但是要找到經(jīng)驗(yàn)豐富的承包商來(lái)正確設(shè)計(jì)和安裝系統(tǒng)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。
系統(tǒng)到位后，必須對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)維護(hù)以優(yōu)化其性能并避免故障。不同的系統(tǒng)需要不同類型的維護(hù)，因此您應(yīng)該設(shè)置日歷，列出組件制造商和安裝程序建議安裝的維護(hù)任務(wù)。
您的房主的保險(xiǎn)單自動(dòng)涵蓋了大多數(shù)太陽(yáng)能熱水器。但是，凍結(jié)通常不會(huì)造成損壞。請(qǐng)與您的保險(xiǎn)提供商聯(lián)系，以了解其政策。即使您的提供商將涵蓋您的系統(tǒng)，也最好以書面形式告知他們您擁有新系統(tǒng)。
