•     системы солнечного горячего водоснабжения могут удовлет­ворять 50...90 % годовой потребности в органическом топ­ливе в зависимости от района расположения установок;

•     системы солнечного отопления могут удовлетворять 20... 50 % потребности в органическом топливе;

•      пассивные системы отопления зданий понижают затраты традиционных энергоресурсов на отопление зданий до 40 %, а в отдельных случаях — до 70 %.

    А. Системы активного солнечного теплоснабжения. Ос­новным элементом систем активного теплоснабжения явля­ется солнечный коллектор (СК).

Практически СК являются теплообменниками, имеющими каналы для теплоносителя, поверхность которых облучается Солнцем и за счет теплопередачи через стенки происходит нагрев жидкости или воздуха в каналах.

СК только преобразует (с определённым КПД) энергию, поступившую от Солнца на ту часть поверхности, которую он сам занимает, и его производительность прямо зависит от полезной площади, с которой СК собирает энергию.

Существуют десятки и сотни вариантов конструкций СК, основными целями создания которых является обеспечение максимальной эффективности, т.е. снижение тепловых потерь СК в окружающую среду (повышение КПД), снижение стоимости вырабатываемой энергии и долговечность работы. Современные технологии и материалы позволяют достаточно успешно решать все эти задачи.

В системах высокотемпературного теплоснабжения (выше 100 °С) применяют высокотемпературные солнечные коллекторы. В настоящее время наиболее эффективным из них считается концентрирующий солнечный коллектор Луза представляющий собой параболический желоб с черной трубкой в центре, на которую концентрируется солнечное излучение. Такие коллекторы очень эффективны в случаях, когда необходимо создавать температурные условия выше 100 °С для промышленности или для производства пара в электроэнергетике. Они используются на некоторых солнечных тепловых станциях в Калифорнии; для северной Европы они являются недостаточно эффективными, так как не могут использовать рассеянную солнечную радиацию.

    Б. Системы пассивного солнечного теплоснабжения. Перспективным является применение так называемых пассивных систем солнечного отопления, т. е. систем, в которых не используется специальное оборудование, а сами конструкционные элементы зданий и сооружений являются приемниками и аккумуляторами солнечной энергии. Такие системы позволяют в различных климатических зонах экономить от 20 до 60 % топлива, необходимого для отопления.

Как правило, в зданиях с пассивным солнечным отоплением для повышения эффективности синхронно используется несколько типов систем: например, гелиотеплица, оранжерея или зимний сад, пристроенные к южному фасаду здания, южные застекленные теплоаккумулирующие стены, окна, террасы, балконы.

Пассивные солнечные отопительные системы наиболее распространены в Австралии и Иордании. Самая простая форма пассивного отопления - это ориентация окон таким образом, чтобы все большие окна выходили на юг. В доме с южной ориентацией на отопление расходуется на 15...25 % меньше топлива, чем в подобном здании с восточной или западной ориентацией. Наибольшей экономии можно достичь при выполнении внутреннего оформления зданий из тештопоглощающих материалов и при покрытии окон изнутри теплоотражающими прозрачными пленками.

Конструкции, использующие пассивное солнечное тепло, популярны в некоторых районах США, например, в штате Нью-Мексико, где при строительстве почти в каждом доме вводится пассивное солнечное отопление. Все больше евро­пейских архитекторов проектируют дома с пассивным солнечным отоплением.

Неотапливаемая стеклянная пристройка к дому с южной стороны (например, теплица, балкон, терраса или дворик) способствует сохранению тепла. Такой конструкцион­ный элемент обеспечивает дополнительно жилое пространство в солнечные дни.

Солнечные стены (стены Тромба) — это стеклянные плиты или прозрачная изоляция на внешней стороне стены; если пространство между стеной и стеклом вентилируется, то такая конструкция называется вентилированной солнечной стеной. Они получили некоторое распространение в США; в Дании и Швеции имеется ряд демонстрационных установок с солнечными стенами; годовая энергетическая производитель­ность солнечных стен в Дании достигает 50...200 кВт • ч/м².

    При разработке пассивной гелиосистемы необходимо учитывать общие ограничения, от которых зависит эффек­тивность системы — географическое положение объекта, его размеры, назначение, верхний предел стоимости, доступ­ность и стоимость дополнительных материалов и работ; обязательным является проведение технико-экономических расчетов.

    Теплоаккумулирующие конструкции должны быть ориен­тированы в пространстве так, чтобы можно было макси­мально использовать прямое или отраженное от других кон­струкций или элементов интерьера солнечное излучение. Самым лучшим твердым теплоаккумулирующим материа­лом является бетон, затем кирпич, дуб, сосна, гипс (сухая штукатурка).

    По мере усовершенствования технологических решений, улучшения качества оборудования и повышения его эконо­мичности масштабы использования пассивного солнечного теплоснабжения будут расширяться.

    Применение тепловых аккумуляторов для отопления зда­ний также является одним из примеров пассивного солнеч­ного теплоснабжения. Исследования, проведенные на науч­но-исследовательском полигоне «Десна» Института электро­динамики НАН Украины, показали, что при использовании двойного покрытия теплиц пленкой и применения тепловых аккумуляторов в условиях Черниговской и Киевской облас­тей энергозатраты в теплицах можно снизить на 20...30 %.

    В. Системы комбинированного солнечного теплоснабжения. На практике наиболее распространенными являются систе­мы комбинированного солнечного теплоснабжения, причем существует великое множество различных вариаций, из ко­торых можно выделить такие основные группы:

• комбинированные системы на основе активного и пассивного солнечного теплоснабжения;
• комбинированные системы на основе активного солнечного теплоснабжения и традиционных энергосистем;
• комбинированные системы на основе пассивного солнечного теплоснабжения и традиционных энергосистем;
• комбинированные системы на основе активного, пассивного солнечного теплоснабжения и традиционных энергосистем.

    Применение таких комбинированных солнечных энергосис­тем позволяет более эффективно использовать энергию сол­нечного излучения.

   При внедрении солнечного теплоснабжения нецелесооб­разно ориентироваться на наиболее неблагоприятные усло­вия поступления солнечной энергии; в таких случаях эф­фективным является комплексное использование различных источников энергии — как традиционных, так и нетради­ционных. В большинстве случаев гелиоэнергетическое обо­рудование объединяют с так называемым топливным дубле­ром на основе традиционного органического топлива. При учете всех технико-экономических аспектов можно достичь заметного уменьшения капиталовложений и сбережения ор­ганического топлива.

    Одной из наиболее мощных солнечных установок в мире является построенная в Дании солнечно-тепловая котельная для теплоснабжения поселка из 150 индивидуальных коттед­жей, имеющая общую площадь гелиоприемников 8040 м². При отсутствии солнечной энергии теплоснабжение осуще­ствляет «топливный дублер», который работает на отходах леса и деревообрабатывающей промышленности (листья, иголки, кора, опилки, пеллеты). В Европе создано 8 подобных объек­тов, площадь гелиоприемников каждого из них составляет более 2000 м².

    Вне Европы самая большая установка находится в Индии в городе Хидебарад (площадь коллекторов составляет 2558 м²).