Thermosiphoningとしても知られているThermosiphoningは、適切な技術であると考えられています。 このプロセスは、自然の再生可能な資源と熱力学の基本法則を利用して、加熱された空気または水の供給の動きを作り出します。 このプロセスのためのエネルギー源は太陽放射（か他のどの熱源も）である:太陽のエネルギーは太陽コレクション装置で捕獲され、伝導によって空気か水 全体のプロセスはthermosiphoning効果によって説明されるかもしれません:空気か水が熱されるとき、暖房源からの運動エネルギーを得、興奮するようになります。 その結果、水は密度が低くなり、膨張し、したがって上昇する。 対照的に、水または空気が冷却されると、エネルギーが分子から抽出され、水はより活性が低くなり、より高密度になり、”沈む”傾向があります。”Thermosiphoningは冷たいおよび熱い液体間の自然な密度の相違を利用し、自然な流動動きを作り出すシステムのそれらを制御する。 この技術に基づくいくつかのシステムが現在利用可能であり、以下のテキスト内でより詳細に読むことができる。
サーモサイフォンシステムの原理は、冷水は温水よりも比重（密度）が高いため、重くなると沈んでしまうということです。 そのため、集水器は常に貯水槽の下方に設置されているため、タンクからの冷水が下降する配水管を介して集水器に到達するようになっている。 コレクタが水を加熱すると、水は再び上昇し、コレクタの上端にある上昇する水道管を通ってタンクに到達する。 タンク->水道管->コレクタのサイクルは、平衡温度に達するまで水が加熱されることを保証します。 消費者は、タンクの上部から温水を利用することができ、使用される水は底部の冷たい水に置き換えられます。 その後、コレクターは冷たい水を再び加熱します。 より高い太陽放射でより高い温度の相違が原因で、暖かい水はより低い放射でするより速く上がります。 したがって、水の循環は、太陽放射照度のレベルにほぼ完全に適応する。 Thermosyphonシステムの貯蔵タンクはコレクターの上でよく置かれなければならないさもなければ周期は夜の間に後方に動くことができ、すべての水は冷却する。 なお、周期は非常に小さい高さの相違できちんとはたらきません。 高い太陽照射および平屋根の建築の地域では、貯蔵タンクは通常屋根の上に取付けられています。
Thermosyphonシステムは国内給湯装置として非常に経済的に作動し、主義は簡単で、ポンプも制御を必要としない。 しかし、thermosyphonシステムは、通常、大規模なシステム、すなわち10m2以上のコレクタ表面を有するシステムには適していません。 なお、傾斜の屋根が付いている建物にコレクターの上のタンクを置くことは困難であり単一回路thermosyphonシステムは霜なしの地域のためにだけ適している。
基礎となる物理学
熱力学はエネルギーの研究です。
- 熱力学の第一法則-エネルギーはある形から別の形に変化することができるが、創造または破壊することはできないと述べている。 -エネルギーは常に保存されています。
この法則は、熱サイフォンシステムにおける水の動きに適用することができます：太陽からのエネルギーは、水、空気、または選択された別の媒体のいず 暖房のこの自然なプロセスは化石燃料または電気のような外的なエネルギー源のための必要性を除去する。
- 熱力学の第二法則-すべてのエネルギー交換において、エネルギーがシステムに出入りしない場合、状態のポテンシャルエネルギーは常に初期状態のそれよ -システムの純リターンは最初に置かれたそれよりより少し常にである。
エネルギーは常に保存されていますが、エネルギー（またはこの場合は熱）は、特定のシステム（熱サイフォン）で熱として失われることがよくあります。 適切なR値の断熱材をシステムとその配管に追加すると、熱損失が大幅に低減され、効率が向上する可能性があります。
- プランクの法則-表面から放出される放射の波長は表面の温度に比例する
二つの物体の間の温度差の結果として伝達されるエネルギー-暗い物体は熱を吸収し、軽い物体は反射する
暗い色の集電板は太陽吸収を増加させるのに役立ち、熱サイフォンで水や空気を加熱するために利用可能な熱の量を増加させる。 対照的に、明るい色はシステムからの熱放射を減らすのに役立つので、反射または軽く着色された配管および貯蔵タンクを利用する必要があります。
水の加熱
パッシブ
水のパッシブ熱サイフォンは、電気を必要とせずにシステム内で水を加熱して移動させるプロセスです。 このプロセスは太陽エネルギー、重力および利用できる水源のようなnatual現象の利用によって作用する。 ソーラーコレクタ、配管、および水タンクは、加熱プロセスに必要な材料です。 水の流れは、ソーラーコレクタの中、中、外に分布しています。 冷たい水は太陽放射によって対流によってそれから熱されるソーラーコレクタの底を書き入れます。 水が加熱されると、それはより冷たい水よりも密度が低くなり、膨張し、その後配管を通って上昇（流れ）する。 熱くする水はソーラーコレクタの上を自然に出る。 より涼しく、より密な水は太陽コレクターの内で熱されるまで沈み、残る。 冷たい水が加熱されると、それは膨張し、上昇し、太陽集電体の上部から押し出され、冷たい水が太陽集電体に流入することを可能にする。 このプロセスは水の温度が太陽放射の入力との平衡に達するまで自然に続く。
現在、熱サイフォン水交換システムには、近接結合システムと重力供給システムの二つのタイプがあります。
近接結合システム
近接結合システムは、上記の受動的熱サイフォンの原理と同じ原理で機能します。 これらのシステムの貯蔵タンクは受動のthermosiphoningプロセスによって運転される水循環を利用するためにソーラーコレクタの上に置かれなければならない。
材料
- 太陽エネルギー
- ソーラーコレクタ
- 配管
- 絶縁材
- 水
- 貯蔵タンク
- 強い屋根か他の支援システム
コスト
- 現在の研究（2007）は、受動的な熱サイフォン給湯器がRange500から6 6,500の範囲である可能性があることを示唆しています。
- 多くの国、州、およびユーティリティサービスは、再生可能エネルギー参加のためのインセンティブを提供しています
長所&短所
Proの
- 無公害
- エネ4372>
- コスト効率
- 省スペース-（すなわち。 屋内)
Con’s
- 外部環境条件へのタンクの暴露は、地理的位置に応じて、効率を低下させる可能性があります
- 美学-視覚的に不快とみなされる可能性があります
- 強力な支持構造（すなわち、屋根）
- 極端に寒い気候には適していません
- 場所-適切な太陽暴露のある領域に配置する必要があります。 希望エリア南側)
重力供給システム
重力供給システムは、近接結合システムと同じ受動熱サイフォンの原理を利用していますが、タンクの配置は異なります。 タンクは、しばしばソーラーコレクタの真上に位置する屋根に水平に設置されています。 必要とされて、貯蔵タンク内の熱くする水は最少の抵抗の道を取り、重力によって望ましい位置に動く。 重力供給システムはより多くの配管/配管が熱された水を配るように要求しthermosiphoningシステムを取付けるか、または購入するときこの要因は考慮に入れら
- 太陽エネルギー
- ソーラーコレクタ
- 配管
- 断熱
- 水
- 貯蔵タンク
- 強い屋根または他の支援システム
コスト
- 重力-供給システムは、典型的には最も安価な受動熱サイフォン給湯器である
- 現在の研究(2007)は、コストが4 400から5 5,500の範囲である可能性があることを示唆しています(該当する場合-設置のコストを含みません)。 価格は、タンクのサイズ、太陽暴露、地理的位置により異なる場合があります
- 多くの国、州、およびユーティリティサービスは、再生可能エネルギー参加のためのイ4372>
- コスト効率の高い
- スペースの節約-（すなわち。 室内）
- -（水平タンク配置）)
短所
- 配管および配管は、システムに追加コストを追加します
- 美学-視覚的に不快とみなされる可能性があります
- 強力な支持構造（屋根）
- 極端)
アクティブ
としても知られています: ポンプシステムまたは分割システム
活動的な太陽熱暖房装置はthermosiphoning効果に同じ基礎で作用するが、活動的なシステムはプロセスの運転を助けるのに太陽エネルギー以外エネルギー源を利用 このシステムは屋根に貯蔵タンクは地面にまたはどこか他の所に下取付けられているが、ソーラーコレクタだけを取付ける。 これらの活動的な給湯器の単位はエネルギーの外的な形態がシステム中の水をポンプでくむように要求する。 付加的なエネルギーの利用によって、これらの活動的なシステムは受動システムより有効なより少なく費用である。
材料
- 太陽エネルギー
- ソーラーコレクタ
- 電気エネルギー
- 電気ポンプ
- 追加の配管
- 絶縁
- 水
- >貯蔵タンク
コスト
- 現在の研究は、アクティブなサーモサイフォン給湯器がRange1,200から1 10,500の範囲である可能性があることを示唆している（2007）。
- 多くの国、州、ユーティリティサービスは、再生可能エネルギー参加のインセンティブを提供しています
長所&短所
プロの
- お金の節約
- 費用対効果
- 美学-屋根の上に置かれていない貯蔵タンク
- 温室効果ガスの削減-適切に絶縁されていれば、受動的なシステムほど汚染する可能性があります。
コンの
- パッシブシステムよりも多くのエネルギーを使用します
- パッシブシステムよりも多くのメンテナンスを必要とします
- 熱損失-ソーラーコレクタから
- 以下の貯蔵タンクへの移動中にいくつかを汚染します-電気的使用法
- 場所から-適切な太陽の露出（すなわち。 希望エリア南側)
パッシブエア交換
受動的太陽熱加熱システム法の一例は、熱サイフォン熱交換である。 それは空気か水がポンプを使用しないで縦の閉ループされた回路で循環する自然な対流の原則に基づいている。 涼しい空気は屋内で出口を通って移動し、ソーラーコレクタの底の開始に指示される。 ソーラーコレクタの内で含まれている空気は太陽放射によって太陽によってそれから熱されます。 冷たい空気は密で沈み、暖かい空気は密ではなく上昇します。 空気がソーラーコレクタ内で加熱されると、それはより冷たい空気よりも密度が低くなり、上昇する。 暖かい空気は、ソーラーコレクタの上部開口部の通気孔から上昇し、所望の領域（すなわち屋内）に移動し、より冷たい空気に置き換えられる。 この空気交換プロセスは、室内の空気温度が屋外の温度と平衡に達するまで継続されます。
材料
心に留めておいてください：ソーラーコレクターが大きいほど、より良いです。
ソーラーコレクタ
フレーム
- 6 垂直2×6インチボード-サイドボード
- 2×6、および2×8ボード-トップシル
- ラグネジ-推奨されますが、attachmant
釉薬
- 段ボールポリカーボネートパネル
- 10パネル-幅26インチ高さ8フィート
- 1×1の垂直木材ストリップに重なったパネルのペア-各ベイの4フィート幅のパネルを作る
- 紫外線耐性コーティング-長寿命を延ばすために太陽に面した側に適用
太陽吸収 プレート
- 2 層の黒い金属の窓スクリーン-湾の上そして底を渡って付す
出口
- 建物の下見張りを通って切られる穴
注:-プラスチック折り返しは夜
費用
- >現在の研究（2007）は、受動熱交換器がrange55.00から$400の範囲である可能性があることを示唆しています。 価格設定は、コレクタ/sのサイズ、加熱される領域の絶縁、太陽への露出、および地理的位置により異なる場合があります。
- 多くの国、州、およびユーティリティサービスは、再生可能エネルギーの参加のためのインセンティブを提供します
長所&短所
プロの
- 低コスト
- エネルギーセーバー
- 公害削減
- 電子機器を冷却するために使用することができます
コンの
- メンテナンスの増加-（すなわち。
- 国立再生可能エネルギー研究所（NREL）ダイナミックマップ、GISデータ、および解析ツール-ソーラーマップ（2007）が利用可能: http://www.nrel.gov/gis/solar.html
- シタレラ、ジョー “Thermosyphons-CPU冷却へのより良いアプローチ？”オーバークロッカー。 5月2005. http://web.archive.org/web/20080421004505/http://www.overclockers.com:80/articles1246/
- レイサ、ゲイリー。 “シンプルな太陽熱ヒーターを構築する”母なる地球のニュース。 1月2006 http://www.motherearthnews.com/Alternative-Energy/2006-12-01/Build-a-Simple-Solar-Heater.aspx
- “パート2：再生可能エネルギーの応用のツアー。” http://web.archive.org/web/20060513045333/http://www.uneptie.org/pc/tourism/documents/energy/11-26.pdf
- Mirmov、N.I.、Belyakova、I.G.”thermosiphonの蒸気凝縮の間の熱解放。^”Journal of Engineering Physics43(3),pp.970-974,1982.
- コンパクトなサーモサイフォンの設計と性能。 Aniruddha,P.,Yogendra,J.,Beitelmal,M,Patel,C.,Wenger,T.Woodruff School of Mechanical Engineering.この記事は、ウィキペディアのWoodruff(改訂履歴)の記事を複製、再配布したものにあたり、 2002. http://www.hpl.hp.com/research/papers/2002/thermosyphon.pdf