hotchpotch/wikipedia-multilingual-ir-pairs huggingface dataset:
밝기 온도
흑체의 경우 플랑크 법칙은 다음과 같다.

여기서  (강도 또는 밝기)는 단위 겉넓이당 단위 시간당 단위 입체각당 와  사이의 주파수 범위에서 방출되는 에너지의 양; 는 흑체의 온도; 는 플랑크 상수; 는 진동수; 는 빛의 속력; 는 볼츠만 상수이다.
회체의 경우 스펙트럼 복사량은 방사율 에 의해 결정되는 흑체 복사량의 일부이다.
이것은 밝기 온도의 역수를 다음과 같이 만든다.
인 저주파 및 고온에서 레일리-진스 법칙을 사용할 수 있다.

따라서 밝기 온도는 단순히 다음과 같이 쓸 수 있다.
일반적으로 밝기 온도는 의 함수이며, 흑체 방사의 경우에만 모든 주파수에서 동일하다. 밝기 온도는 비열 복사의 경우 물체의 스펙트럼 지수를 계산하는 데 사용될 수 있다.
밝기 온도 주파수별 계산
알려진 스펙트럼 복사량을 가진 광원의 밝기 온도는 다음과 같이 표현될 수 있다.
일 때 레일리-진스 법칙을 사용할 수 있다.
매우 낮은 상대 스펙트럼 선폭  및 알려진 방사휘도 를 가진 협대역 복사의 경우 밝기 온도는 다음과 같이 계산할 수 있다.
밝기 온도 파장별 계산
흑체 복사의 스펙트럼 방사 휘도는 파장으로 다음과 같이 표현된다.
따라서 밝기 온도는 다음과 같이 계산할 수 있다.
장파 복사 의 경우 밝기 온도는 다음과 같다.
거의 단색 복사의 경우 밝기 온도는 방사휘도 와 코히어런스 길이 로 표현될 수 있다.
밝기 온도 해양학에서
해양학에서 해수면을 관찰하는 위성이 측정한 마이크로파 밝기 온도는 염도뿐만 아니라 수온 및 거칠기(예: 바람에 의한 파도)에 따라 달라진다.
클라시스 미세넨시스
클라시스 미세넨시스 (Classis Misenensis, 미세눔 함대)는 제정 시대 로마 해군의 주력 함대이며, 후대에 '프라이토리아'(praetoria), '피아 빈덱스'(Pia Vindex) 등의 칭호를 수여받았다.
클라시스 미세넨시스 역사
클라시스 미세넨시스는 기원전 27년 아우구스투스에 의해 창설되었으며, 당시 로마의 이탈리아 함대는 오스티아를 대부분 거점으로 사용하다가, 나폴리만의 미세눔에 있는 포르투스 율리우스라는 신 항구로 이동되었다. 기사 계급 중에서 고위층에서 선발된 '프라이펙투스 클라시스'(praefectus classis)가 지휘했으며, 매년 200,000 세스테르세스 이상을 받았다. 미세넨시스의 임무는 지중해 서부 지역을 통제하는 것이었고, 서기 69년 내전 때 지지를 해준 대가로 베스파시아누스로부터 받은 '프라이토리아'(praetoria)라는 칭호에서 알 수 있듯, 클라시스 미세넨시스는 클라시스 라벤나티스와 더불어 친위대의 해군판에 해당하는, 황제의 직속 지배를 받는 상설 해군이었다.
클라시스 미세넨시스 역사
클라시스 미세넨시스는 선원들을 대부분 동방 지역, 특히 이집트에서 모집했었다. 로마는 지중해에서 어떠한 해상적 위협에 직면하지 않았기 때문에, 함대의 선원 대부분 한가했었다. 선원들의 일부는 로마에 주둔하기도 했으며, 초기에는 친위대의 병영에서 숙영하다가 이후 콜로세움 근처 '카스트라 미세나티움'이라는 자체 숙영지가 부여되었다. 이들은 모의 해전 (나우마키아에')을 연출하는 데 사용되고, 콜로세움의 차양막을 배치하는 구조물을 운영했다. 네로는 함대 중의 선원들 일부를 '클라시스 제1군단'으로 모집했고 그곳의 선임장교들을 본인의 어머니 소 아그리피나를 살해할 때 동원했다.
192년, 미세눔 함대는 디디우스 율리아누스를 지원했고, 이후에는 셉티미우스 세베루스의 군단을 동방으로 수송하며, 페스켄니우스 니게르에 대한 그의 군사 활동에 참여하였다. 이후 몇 십년간 페르시아계 사산 제국의 출현이 새로운 위협으로 등장하던 동방에서 활동을 이어나갔다. 258년–260년, 클라시스 미세넨시스는 북아프리카의 봉기를 진압하는 데 동원되었다.
324년, 함대의 함선들은 리키니우스에 대한 콘스탄티누스 대제의 군사 활동에 참여했고 헬레스폰트 해전에서 결정적 승리에 기여했다. 이후, 전함의 대부분은 콘스탄티누스의 새로운 수도인 콘스탄티노플로 옮겨졌다.
클라시스 미세넨시스 '프라이펙투스 클라시스 미세넨시스'
다음 목록은 Werner Eck와 Hans Lieb의 "Ein Diplom für die Classis Ravennas vom 22. November 206", Zeitschrift für Papyrologie und Epigraphik, 96 (1993), pp. 86–88를 기반으로 하고 있다
클라시스 미세넨시스 알려진 함선 목록
오늘날까지 전해지는 '클라시스 미세넨시스'의 함선 명칭과 유형은 다음과 같다: 보관됨 2007-11-21 - 웨이백 머신
50 트리레메: Concordia, Spes, Mercurius, Iuno, Neptunus, Asclepius, Hercules, Lucifer, Diana, Apollo, Venus, Perseus, Salus, Athenonix, Satyra, Rhenus, Libertas, Tigris, Oceanus, Cupidus, Victoria, Taurus, Augustus, Minerva, Parthicus, Euphrates, Vesta, Aesculapius, Pietas, Fides, Danubius, Ceres, Tibur, Pollux, Mars, Salvia, Triumphus, Aquila, Liber Pater, Nilus, Caper, Sol, Isis, Providentia, Fortuna, Iuppiter, Virtus, Castor
클라시스 미세넨시스 알려진 함선 목록
79년경 이 함대는 아마도 콰드리메보다 큰 함선을 운용하지 않았던 것으로 보이는 가운데, 함대의 지휘관이던 대 플리니우스는 아마도 함대의 기함이자 최대 규모 수송선이던 콰드리메에서 베수비오 화산의 분화를 조사했다.
테살로니카 제국
테살로니카 제국(그리스어: Αυτοκρατορία της Θεσσαλονίκης)은 현 그리스 테살로니키를 중심으로 1224년부터 1246년까지 존재했던 단명한 비잔티움 그리스계 국가이다. 일부 역사학계에서 지칭하는 용어로서, 이피로스의 콤니노스 두카스 왕조가 통치했다. 니카이아 라틴 전쟁 당시 건국되어 유능한 황제인 테오도로스 콤니노스 두카스 재위기 동안 그 일대 최강국으로서 니케아 제국과 불가리아 제2제국에 필적했으며, 콘스탄티노폴리스를 점령하고 라틴 제국을 종식시키며 1204년에 한차례 멸망한 동로마 제국의 복원을 꿈꿨다.
테살로니카 제국
1230년 불가리아와 벌인 클로코트니차 전투에서 테오도로스 콤니노스 두카스가 포로로 잡히고, 마케도니아와 트라키아에서 정복한 영토를 대부분 상실하는 동시에 상승세가 꺾였다. 테오도로스의 동생이자 후계자였던 마누엘 콤니노스 두카스는 불가리아의 봉신으로 전락했으며, 요지로 삼던 에페이로스 지역도 미하일 2세 콤니노스 두카스 재위기에 상실하였다. 1237년 테오도로스는 테살로니키를 탈환하고 도시의 통치자로 아들 요안니스 콤니노스 두카스를, 그 다음으로 데메트리오스 앙겔로스 두카스를 옹립하였며, 마누엘은 니케아의 지원을 받아 테살리아를 차지했다.
테살로니카의 역대 통치자들은 1225년부터 황제를 칭하였으나 1242년 칭호를 포기하고 경쟁 국가인 니케아 제국의 종주권을 인정해야 했다. 콤니노스 두카스 가문은 그 후 4년 동안 데스포티스의 직위로서 테살로니키를 계속 통치했지만, 1246년 니케아 제국에 합병되었다.
테살로니카 제국 역사
1204년 4월 제4차 십자군의 콘스탄티노폴리스 점령으로 동로마 제국은 해체되어 십자군 세력과 베네치아 공화국이 영토를 분할해 가졌다. 콘스탄티노폴리스 일대에는 라틴 제국이 세워지고, 그리스 본토 북부와 동부 일대는 몬페라토의 보니파체 1세 지배하의 테살로니카 왕국으로 넘어갔다.
이와 함께 비잔티움 그리스계 국가 두 곳이 라틴 제국에 도전장을 내밀고 동로마의 후계자를 자처하였는데, 바로 테오도로스 1세 라스카리스가 다스리던 소아시아 지역의 니케아 제국과 미하일 1세 콤니노스 두카스가 다스리던 그리스 서부의 이피로스 전제공국이었다. 이밖에도 제3세력인 트라페준타 제국은 폰토스의 외딴 해안에 별도로 존재하고 있었다. 미하일 1세 콤니노스 두카스는 테살리아로 영토를 수복하였으며, 후계자 테오도로스 콤니노스 두카스는 1224년 테살로니키를 점령했다.
테살로니카 제국 역사
예로부터 콘스탄티노폴리스 다음 가는 동로마 제국의 제2도시였던 테살로니키의 점령으로 테오도로스는 동로마 황제 칭호를 노리던 니케아 제국에 도전장을 내밀 수 있었다. 점령 후 테오도로스는 본토 주교들의 지지를 받고 테살로니키에서 오흐리드 대주교 데메트리오스 호마테노스로부터 왕관을 수여받으며 황제로 즉위했다. 이 시점은 불분명하지만 1225년경이나 1227년~1228년경으로 추정된다. 황제로서의 야망을 대대적으로 선포한 테오도로스는 콘스탄티노폴리스로 시선을 돌렸다.
테살로니카 제국 역사
테오도로스에 대적할 만한 강자는 단연 니케아 제국의 요안니스 3세와 불가리아 황제 이반 아센 2세였다. 테오도로스를 의식한 니케아 제국은 1225년 라틴제국으로부터 아드리아노폴리스를 탈환하여 선점하지만, 테오도로스는 신속하게 트라키아로 진군하여 니케아 제국의 발칸반도 영토를 모두 빼앗아오기에 이른다. 이때 테오도로스는 콘스탄티노폴리스를 공격할 수도 있었지만, 알 수 없는 이유로 공격을 지연시켰다. 한편 니케아 제국과 라틴 제국은 관계개선에 나섰고, 테살로니카와 동맹 관계였던 불가리아의 이반 아센 2세도 라틴 제국과의 왕조 동맹을 위한 협상에 들어갔다. 1230년 테오도로스는 마침내 콘스탄티노폴리스를 향해 진군했지만, 예상을 깨고 군사를 북쪽으로 돌려 불가리아로 향했다. 이후 벌어진 클로코트니차 전투에서 테오도로스의 군대는 전멸했고 포로 신세가 된 테오도로스는 실명하고 만다. 클로코트니차 전투의 대패로 테살로니카 제국의 위세는 꺾였다. 재빠른 영토 확장과 통치자의 능력에 의존하여 세워진 제국이었기에 패전에 제대로 대처할 수 없었기 때문이었다. 트라키아와 마케도니아, 알바니아 일대의 영토 대다수는 불가리아가 빠르게 정복해 나가면서 발칸반도 내 최강국으로 떠올랐다.
테살로니카 제국 역사
테오도로스의 뒤를 이어 형제 마누엘 콤니노스 두카스가 즉위했다. 콤니노스 두카스는 아직 테살로니키 일대와 테살리아, 이피로스 일대는 통치하고 있었지만, 아센의 봉신을 받아들여야 했다. 마누엘은 병력기동의 자유를 보장받기 위해 선대 국왕의 옛 적대세력이었던 니케아로 눈을 돌려, 그곳에 머물던 콘스탄티노폴리스 총대주교와 바타체스가 우위에 있다고 인정하겠노라는 뜻을 밝히기까지 했다. 여기에 마누엘은 이복형 미하일 1세의 서자 미하일 2세 콤니노스 두카스가 클로코트니차 전투를 계기로 망명 신세에서 벗어나 이피로스를 장악하는 것을 막지 못했다. 당시 미하일 2세는 이피로스에서 상당한 지지를 누렸으며 통치자로서의 행보도 기정사실화되었다. 결국 마누엘은 이마저도 인정하고, 미하일 2세를 자신의 봉신으로서 이피로스의 통치자로 인정했다. 이를 보장하고자 미하일에게 데스포티스의 직위를 부여했다. 다만 마누엘의 봉신이라는 논리는 당초부터 명목상의 이야기에 지나지 않았기에, 미하일은 독자적인 통치자로서 1236년~1237년경 케르키라섬을 점령하고 자신의 이름으로 헌장을 발행하고 조약을 체결하기 시작했다.
테살로니카 제국 역사
1237년 테오도로스의 쿠데타로 마누엘이 폐위되었다. 테오도로스는 포로 신세에서 풀려나 비밀리에 테살로니키로 돌아왔는데, 이는 요안니스 2세 아센이 테오도로스의 딸 이리니와 사랑에 빠져 결혼했기 때문이었다. 실명 상태였던 테오도로스는 혼자서는 왕위를 주장할 수 없었고 대신 아들 요안니스 콤니노스 두카스를 황제로 즉위시켰지만, 실권은 자신이 장악하고 사실상의 섭정 역할을 했다. 마누엘은 곧바로 탈출하여 니케아로 도피했고, 그곳에서 바타체스에게 충성을 맹세했다. 그리하여 1239년 테살리아로의 항해를 허락받은 마노엘은 테살로니키로 진군할 군대를 모으기 시작했다. 테오도로스는 라리사를 점령한 뒤 마노엘에게 이제 그만 정착할 것을 제안했다. 테오도로스와 요안니스는 테살로니키 일대의 통치를, 마누엘은 테살리아의 통치를, 또 다른 형제인 콘스탄티노스 콤니노스 두카스는 1220년대부터 아파나주의 이름으로 다스리던 아이톨리아와 아카르나니아의 통치를 보장토록 하는  것이었다. 마누엘은 이에 동의하고 테살리아를 통치하다 1241년 사망하였다. 마누엘이 사망하자 이피로스의 미하일 2세가 테살리아를 곧바로 접수하였다.
테살로니카 제국 역사
1241년 안전 통행 보장을 받은 테오도로스는 니케아로 갔으나 바타체스로부터 포로로 잡혔고, 이듬해 바타체스는 군대를 이끌고 발칸반도로 넘어와 테살로니키로 진군했다. 바타체스는 몽골족의 소아시아 침공 소식을 듣고 원정을 중단하고 니케아로 돌아와야 했지만, 요안니스를 굴복시키는 데 성공했다. 요안니스는 황제 칭호를 포기하고 니케아의 권위를 인정하는 대가로 데스포티스의 지위로서 테살로니키의 통치자로 남을 수 있었다.
1244년 요안니스가 사망하고 동생 데메트리오스 앙겔로스 두카스가 뒤를 이었다. 데메트리오스는 경솔한 성격으로 민심을 빠르게 잃고 말았다. 1246년 바타체스는 다시 한번 발칸반도로 향하여 석달 간의 작전 끝에 불가리아로부터 트라키아 다수 지역과 마케도니아 대다수를 빼앗고 봉신국으로 삼았다. 이피로스의 미하일 2세도 서부 마케도니아로 영토를 넓혔다. 대승을 거둔 바타체스는 테살로니키로 향했는데, 그곳의 시민 대다수는 이미 데메트리오스를 전복하고 도시를 넘기려는 공모에 나서고 있었다. 바타체스가 도성에 당도하자 데메트리오스는 밖으로 나와 종주에게 경의를 표하지 않겠다는 뜻을 보였으나, 도성 내부의 친니케아 시민들이 문을 열어 니케아군을 들여보냈다. 테살로니키는 니케아에 편입되고, 안드로니코스 팔레올로고스가 총독으로 임명되었다. 바타체스는 데메트리오스에게 소아시아의 영지를 하사하여 편안한 망명생활을 누리게 하였으며, 아버지는 보데나로 망명시켰다.
테살로니카 제국 이후
테살로니카 제국의 몰락에도 이피로스의 미하일 2세는 통치가문이었던 콤니노스 두카스 가문을 승계하겠다는 뜻을 밝혔다. 미하일은 테살로니키를 점령하고 니케아에 대항하여 패권을 다투며, 강력한 서부 그리스 국가를 재건함으로써 동로마 제국의 유산을 회복하고자 하였다. 고령이 된 테오도로스 콤니노스 두카스의 격려와 함께 1251년~1253년 1차 공격에 나섰으나 패했고 미하일은 협상에 나서야 했다. 이것으로 단념하지 않았던 미하일은 1257년부터 니케아의 성장에 맞서 라틴계 아카이아 공국과 시칠리아의 만프레드를 비롯한 다른 세력과의 동맹을 동맹을 모색했다. 그러나 미하일의 야망은 1259년 2차 공격으로 벌어진 펠라고니아 전투로 산산조각 났다. 펠라고니아 전투를 승리로 이끈 니케아는 에페이로스와 테살리아마저 잠시 점령하기에 이르렀다. 더욱 중요한 것은 이때의 승전으로 1261년 8월 15일 콘스탄티노폴리스 재정복과 팔레올로고스 왕조계 동로마 제국의 복원을 이루었다는 점이다.
태양열 집열기
태양열 집열기(영어: Solar thermal collector)는 햇빛을 흡수하여 열을 모으는 장치이다. "태양열 집열기"라는 용어는 일반적으로 태양열 온수 가열 장치를 의미하지만, 태양열 포물선형 트로프 및 태양열 타워와 같은 대규모 발전 설비 또는 태양열 조리기나 태양열 공기 가열기와 같은 비-물 가열 장치를 지칭할 수도 있다.
태양열 집열기는 비집중형과 집중형으로 나뉜다. 비집중형 집열기에서는 개구부 면적(즉, 태양 복사조도를 받는 면적)이 흡수기 면적(즉, 복사열을 흡수하는 면적)과 거의 같다. 이러한 시스템의 일반적인 예는 햇빛 흡수를 극대화하기 위해 어두운 색으로 칠해진 금속판이다. 에너지는 종종 판에 부착된 파이프를 통해 흐르는 물이나 글리콜과 같은 작동 유체로 판을 냉각하여 수집된다.
태양열 집열기
집중형 집열기는 흡수기 면적보다 훨씬 더 큰 개구부를 가지고 있다. 개구부는 일반적으로 흡수기에 초점을 맞춘 거울 형태이며, 대부분의 경우 작동 유체를 운반하는 파이프이다. 낮 동안 태양의 움직임 때문에 집중형 집열기는 종종 어떤 형태의 태양 추적 시스템을 필요로 하며, 이러한 이유로 때때로 "능동형" 집열기라고 불린다.
비집중형 집열기는 일반적으로 주거용, 산업용 및 상업용 건물에서 공간 난방에 사용되는 반면, 집광형 태양광 발전소의 집중형 집열기는 열 전달 유체를 가열하여 전기 발전기에 연결된 터빈을 구동함으로써 전기를 생성한다.
태양열 집열기 물 가열
평판형 및 진공관형 태양열 집열기는 주로 공간 난방, 생활 온수 또는 흡수 냉동기를 이용한 냉각을 위한 열을 수집하는 데 사용된다. 태양열 온수 패널과 달리, 이들은 순환 유체를 사용하여 열을 분리된 저장소로 전달한다. 건물 지붕용으로 설계된 최초의 태양열 집열기는 윌리엄 H. 괴틀(William H. Goettl)이 특허를 받았으며 "건물 지붕용 태양열 집열기 및 방열기"라고 불렸다.
진공 평판형 태양열 집열기는 최근 혁신 기술이며 산업 냉각을 위한 태양열(SHIC) 및 태양열 공기조화(SAC)에 사용될 수 있는데, 여기서는 100 °C (212 °F) 이상의 온도가 필요하다. 이러한 비집중형 집열기는 확산광과 직사광을 모두 수확하며 물 대신 증기를 유체로 사용할 수 있다.
태양열 집열기 물 가열
평판형 집열기는 유럽에서 가장 일반적인 태양열 기술이다. 이는 (1) 유체 순환 통로가 있는 어두운 색의 흡수판, (2) 인클로저로 태양 에너지를 투과시키는 투명 덮개로 구성된 인클로저를 포함한다. 인클로저의 측면과 후면은 일반적으로 주변 환경으로의 열 손실을 줄이기 위해 단열되어 있다. 열 전달 유체는 흡수기의 유체 통로를 통해 순환되어 태양열 집열기에서 열을 제거한다. 열대 및 아열대 기후에서는 순환 유체가 일반적으로 물이다. 동결 가능성이 있는 기후에서는 물 대신 또는 물과 혼합하여 자동차용 부동액 용액과 유사한 열 전달 유체를 사용할 수 있다. 열 전달 유체를 사용하는 경우, 일반적으로 열교환기를 사용하여 태양열 집열기 유체에서 온수 저장 탱크로 열을 전달한다. 가장 일반적인 흡수기 설계는 구리 튜빙이 높은 전도성 금속 시트(구리 또는 알루미늄)에 결합된 형태로 구성된다. 태양을 향하는 흡수기 어셈블리 측면에는 태양 에너지 흡수를 증가시키기 위해 어두운 코팅이 적용된다. 일반적인 흡수기 코팅은 검은색 에나멜 페인트이다.
태양열 집열기 물 가열
고성능 태양열 집열기 설계에서 투명 덮개는 태양광 패널과 동일하게 산화 철 함량이 감소된 강화 소다 석회 유리이다. 유리는 또한 점각 패턴과 하나 또는 두 개의 반사 방지 코팅을 가질 수 있어 투명성을 더욱 향상시킨다. 흡수기 코팅은 일반적으로 선택적 코팅으로, 선택적이라는 것은 전자기 스펙트럼의 가시광선 부분에서 높은 흡광과 적외선 부분에서 낮은 방출을 결합하는 특수 광학 특성을 갖는 것을 의미한다. 이는 흑체 에너지 방출을 줄이고 성능을 향상시키는 선택적 표면을 생성한다. 배관은 흡수 시트에 레이저 또는 초음파 용접될 수 있어 선택적 코팅 손상을 줄인다. 선택적 코팅은 일반적으로 대형 코일에 롤투롤 공정으로 결합되기 전에 적용된다.
흡수기 배관 구성에는 다음이 포함된다.
열 손실을 줄이기 위해 유리 측면에도 벌집 구조를 활용한 평판형 집열기도 상업적으로 출시되었다. 대부분의 평판형 집열기는 25년 이상의 수명을 가진다.
태양열 집열기 물 가열
진공관형 집열기는 전 세계에서 가장 일반적인 태양열 기술이다. 이들은 유리관을 사용하여 흡수기를 고진공으로 둘러싸고 대기압에 효과적으로 저항한다. 흡수기를 둘러싼 진공은 대류 및 전도 열 손실을 크게 줄여 더 큰 에너지 변환 효율을 달성한다. 흡수기는 평판형 집열기와 마찬가지로 금속일 수도 있고, 두 번째 동심 유리관("시드니 튜브")일 수도 있다. 열 전달 유체는 각 튜브 안팎으로 흐르거나 튜브 내부에 도달하는 히트파이프와 접촉할 수 있다. 후자의 경우, 히트 파이프는 튜브에 대해 횡단으로 배치된 "매니폴드"라고 불리는 열교환기로 열을 유체에 전달한다. 매니폴드는 단열재(유리섬유)로 싸여 있고 지지대에 고정하는 데 사용되는 보호 금속 또는 플라스틱 케이스로 덮여 있다.
태양열 집열기 물 가열
유리-금속 진공관은 평판형과 동일한 평평하거나 구부러진 금속 흡수판으로 만들어진다. 이 판들은 파이프 또는 히트 파이프에 접합되어 "핀"을 만들고 단일 붕규산 유리 튜브 내부에 배치된다. 이러한 튜브의 내부 및 외부 표면에는 반사 방지 코팅이 증착될 수 있어 투명도를 향상시킨다. 선택적 코팅과 반사 방지 코팅(내부 튜브 표면)은 진공이 손실될 때까지 열화되지 않는다. 그러나 각 진공관의 한쪽 또는 양쪽에 높은 진공 밀착 유리-금속 밀봉이 필요하다. 이 밀봉은 집열기 작동 매일 주변 온도와 유체 온도 사이에서 순환되며 시간이 지남에 따라 고장이 발생할 수 있다.
태양열 집열기 물 가열
유리-유리 진공관은 양쪽 끝(또는 한쪽 끝)이 융합된 두 개의 붕규산 유리관으로 만들어진다(보온병 또는 듀어 플라스크와 유사). 흡수 핀은 내부 튜브 내부에 대기압 상태로 배치된다. 유리-유리관은 매우 신뢰할 수 있는 밀봉을 가지고 있지만, 두 겹의 유리는 흡수기에 도달하는 햇빛의 양을 줄인다. 이를 피하기 위해 내부 붕규산 유리관(고진공 측)에 선택적 코팅을 증착할 수 있지만, 이 경우 열은 내부 튜브의 전도성이 낮은 유리 두께를 통해 흘러야 한다. 또한, 내부 튜브 내부의 비진공 영역으로 수분이 유입되어 특히 이종 재료(갈바닉 부식)로 만들어진 흡수기의 부식을 유발할 수 있다.
튜브 사이의 고진공 틈새에는 일반적으로 바륨 플래시 게터 펌프가 증발되어 시간이 지남에 따라 내부 압력을 안정하게 유지한다.
진공관 내부에서 발생할 수 있는 높은 온도는 열충격 및 과열을 방지하기 위한 특별한 설계가 필요할 수 있다. 일부 진공관형 집열기는 히트 파이프 덕분에 열 단방향 밸브로 작동한다. 이는 안전 기능으로 작용하는 본질적인 최대 작동 온도를 제공한다. 진공관형 집열기는 튜브 뒤에 낮은 집중 반사경을 장착하여 CPC 집열기를 구현할 수도 있다.
태양열 집열기 물 가열
이 두 기술의 지지자들 사이에는 오랜 논쟁이 존재한다. 이 중 일부는 불연속적인 흡수 면적을 가진 진공관형 집열기의 구조와 관련이 있을 수 있다. 지붕에 설치된 진공관형 집열기 배열은 개별 튜브 사이에 공간이 있고, 각 튜브와 그 내부 흡수기 사이에 진공 틈이 있어 지붕 설치 면적의 일부만을 덮는다. 진공관형이 지붕 점유 면적(총 면적) 기준으로 평판형 집열기와 비교될 경우, 흡수 또는 개구 면적이 비교될 때와 다른 결론에 도달할 수 있다. ISO 9806 표준의 최근 개정판은 태양열 집열기의 효율이 총 면적 기준으로 측정되어야 한다고 명시하고 있으며, 이는 직접 비교에서 진공관형 집열기에 비해 평판형에 유리할 수 있다.
태양열 집열기 물 가열
평판형 집열기는 유리면에 단열재가 없기 때문에 진공관형보다 일반적으로 환경으로 더 많은 열을 손실한다. 진공관형 집열기는 튜브가 떨어져 있어야 하기 때문에 평판형보다 본질적으로 흡수기-총 면적 비율이 낮다(일반적으로 60~80% 낮다). 여러 유럽 기업에서 진공관형 집열기(주로 유리-금속 유형)를 제조하지만, 진공관 시장은 중국 제조업체가 지배하며, 일부 기업은 15~30년 이상의 실적을 가지고 있다. 두 설계가 장기적인 신뢰성 면에서 다르다는 명확한 증거는 없다. 그러나 진공관 기술(특히 유리-금속 밀봉 및 히트 파이프가 있는 새로운 변형)은 아직 경쟁력 있는 수명을 입증해야 한다. 진공관의 모듈성은 확장성 및 유지보수 측면에서 유리할 수 있다. 예를 들어, 한 히트 파이프 튜브의 진공이 손실될 경우 최소한의 노력으로 쉽게 교체할 수 있다.
태양열 집열기 물 가열
대부분의 기후에서 평판형 집열기는 일반적으로 진공관형보다 비용 효율적이다. 그러나 진공관형 집열기는 추운 주변 온도에 잘 맞으며 낮은 태양 복사조도 조건에서도 잘 작동하여 연중 내내 더 일관되게 열을 제공한다. 무유리 평판형 집열기는 수영장 물을 가열하는 데 선호되는 장치이다. 무유리 집열기는 주변 온도보다 20 °C (36 °F) 미만으로 생활 온수를 가열해야 하는 경우 열대 또는 아열대 환경에 적합할 수 있다. 진공관형 집열기는 공기역학적 저항이 적어 바람이 많이 부는 지역의 지붕에 더 간단하게 설치할 수 있다. 튜브 사이의 틈은 눈이 집열기를 통해 떨어지게 하여 일부 눈이 오는 조건에서 생산 손실을 최소화하지만, 튜브에서 방출되는 열이 부족하면 쌓인 눈을 효과적으로 제거하지 못할 수도 있다. 평판형 집열기는 청소하기 더 쉬울 수 있다. 외관 및 설치 용이성과 같은 다른 속성들은 더 주관적이며 비교하기 어렵다.
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진공 평판형 태양열 집열기는 평판형 및 진공관형 집열기의 모든 장점을 결합하여 제공한다. 이들은 유리와 금속으로 만든 평평한 외피 내부에 고진공으로 넓은 면적의 금속판 흡수기를 둘러싼다. 이들은 비집중형 태양열 집열기 중 가장 높은 에너지 변환 효율을 제공하지만, 제조를 위해서는 정교한 기술이 필요하다. 이들을 내부 진공이 낮은 평판형 집열기와 혼동해서는 안 된다. 고진공 단열을 사용한 최초의 집열기는 CERN에서 개발되었으며, 스위스의 TVP SOLAR SA가 2012년에 Solar Keymark 인증 집열기를 최초로 상용화한 회사였다.
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진공 평판형 태양열 집열기는 유리판을 나머지 금속 외피에 접합하기 위한 유리-금속 밀봉과 대기압에 대해 이러한 판을 지지하기 위한 내부 구조가 모두 필요하다. 흡수기는 이러한 구조를 수용하기 위해 분할되거나 적절한 구멍이 제공되어야 한다. 모든 부품의 접합은 고진공 밀착이어야 하며, 증기압이 낮은 재료만 사용하여 탈기를 방지해야 한다. 유리-금속 밀봉 기술은 금속화된 유리를 기반으로 하거나 유리화된 금속을 기반으로 할 수 있으며 이는 집열기의 유형을 정의한다. 진공관형 집열기와 달리, 이들은 비증발성 게터 펌프를 사용하여 시간이 지남에 따라 내부 압력을 안정하게 유지한다. 이 게터 펌프 기술은 햇빛 노출을 통해 현장에서 일부 재생을 제공하는 이점을 가지고 있다. 진공 평판형 태양열 집열기는 태양열 공조에 대해 연구되었으며 소형 태양열 집광기와 비교되었다.
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이러한 집열기는 금속 집열기에 대한 대안이다. 이들은 전적으로 중합체로 만들어질 수도 있고, 동결 내성이 있는 실리콘고무로 만든 수로 앞에 금속판을 포함할 수도 있다. 고분자는 유연하므로 동결 내성이 있고 부동액 대신 일반 물을 사용할 수 있으므로 효율을 낮추는 열교환기가 필요 없이 기존 물탱크에 직접 배관할 수 있다. 열교환기가 필요 없으므로 순환 시스템이 켜지는 온도가 그렇게 높을 필요가 없어 이러한 직접 순환 패널은 고분자 또는 기타 재료에 관계없이 특히 낮은 태양 복사조도 수준에서 더 효율적일 수 있다. 일부 초기 선택적 코팅 고분자 집열기는 단열 시 과열로 고통받았는데, 이는 정체 온도가 고분자의 녹는점을 초과할 수 있었기 때문이다. 예를 들어, 폴리프로필렌의 녹는점은 160 °C (320 °F)인 반면, 단열된 태양열 집열기의 정체 온도는 제어 전략을 사용하지 않으면 180 °C (356 °F)를 초과할 수 있다. 이러한 이유로 폴리프로필렌은 유리 선택적 코팅 태양열 집열기에는 잘 사용되지 않는다. 점점 더 높은 온도 실리콘(녹는점 250 °C (482 °F) 이상)과 같은 고분자가 사용되고 있다. 일부 비폴리프로필렌 고분자 기반 유리 태양열 집열기는 정체 온도를 150 °C (302 °F) 이하로 낮추기 위해 선택적 코팅 대신 무광 검정 코팅이 되어 있다.
태양열 집열기 물 가열
동결 가능성이 있는 지역에서는 유연한 중합체를 사용하여 동결 내성(반복적으로 동결되어도 균열이 발생하지 않는 능력)을 달성할 수 있다. 실리콘 고무 파이프는 1999년부터 영국에서 이 목적으로 사용되었다. 기존 금속 집열기는 동결 손상에 취약하므로, 물이 채워져 있는 경우 동결이 예상되기 전에 중력을 사용하여 완전히 배수되도록 주의 깊게 배관해야 균열이 발생하지 않는다. 많은 금속 집열기는 밀봉된 열교환기 시스템의 일부로 설치된다. 집열기를 통해 직접 식수를 흐르게 하는 대신 프로필렌 글리콜과 같은 물과 부동액 혼합물이 사용된다. 열교환 유체는 혼합물 내 프로필렌 글리콜의 비율에 따라 지역적으로 결정된 위험 온도까지 동결 손상으로부터 보호한다. 글리콜을 사용하면 물의 열 운반 능력이 약간 감소하는 반면, 추가 열교환기를 추가하면 낮은 조명 수준에서 시스템 성능이 저하될 수 있다.
태양열 집열기 물 가열
풀 또는 무유리 집열기는 투명 덮개가 없는 단순한 형태의 평판형 집열기이다. 일반적으로 폴리프로필렌 또는 EPDM 고무 또는 실리콘 고무가 흡수기로 사용된다. 수영장 난방에 사용되는 이 집열기는 원하는 출력 온도가 주변 온도에 가까울 때(즉, 외부가 따뜻할 때) 상당히 잘 작동할 수 있다. 주변 온도가 낮아질수록 이러한 집열기는 효율이 떨어진다.
태양열 보울은 포물선 접시와 유사하게 작동하는 태양열 집열기의 한 유형이지만, 고정된 수신기가 있는 추적형 포물선 거울을 사용하는 대신, 추적형 수신기가 있는 고정된 구형 거울을 사용한다. 이는 효율을 감소시키지만 건설 및 운영 비용을 절감한다. 설계자들은 이를 고정 거울 분산 초점 태양열 발전 시스템이라고 부른다. 개발의 주요 이유는 포물선 접시 시스템과 같이 태양을 추적하기 위해 대형 거울을 이동하는 비용을 없애기 위함이었다.
태양열 집열기 물 가열
고정된 포물선 반사경은 태양이 하늘을 가로질러 움직일 때 다양한 모양의 태양 이미지를 생성한다. 거울이 태양을 직접 가리킬 때만 빛이 한 점에 집중된다. 이것이 포물선 접시 시스템이 태양을 추적하는 이유이다. 고정된 구형 거울은 태양의 위치와 상관없이 빛을 같은 곳에 집중시킨다. 그러나 빛은 한 점으로 향하지 않고 거울 표면에서 반경의 절반까지 선을 따라 분포된다(구의 중심과 태양을 통과하는 선을 따라).
태양이 하늘을 가로질러 움직일 때, 모든 고정된 집열기의 개구부는 변한다. 이는 포획되는 햇빛의 양을 변화시켜 사인 효과라고 불리는 전력 출력을 생성한다. 태양열 보울 설계의 지지자들은 추적형 포물선 거울에 비해 전체 전력 출력 감소가 낮은 시스템 비용으로 상쇄된다고 주장한다.
구형 반사경의 초점선에 집중된 햇빛은 추적 수신기를 사용하여 수집된다. 이 수신기는 초점선을 중심으로 회전하며 일반적으로 균형추가 설치된다. 수신기는 열 전달을 위한 유체를 운반하는 파이프 또는 빛을 전기로 직접 변환하기 위한 태양 전지로 구성될 수 있다.
태양열 보울 설계는 에드윈 오헤어(Edwin O'Hair)가 이끄는 텍사스 공과대학교 전기공학과 프로젝트의 결과로 5MWe 발전소 개발을 목표로 했다. 크로스비톤(Crosbyton) 마을을 위해 태양열 보울이 시험 시설로 건설되었다. 보울은 직경이 65 ft (20 m)였고, 비용/수율 관계를 최적화하기 위해 15° 각도로 기울어져 있었다(33°는 수율을 최대화했을 것이다). 반구의 테두리는 60°로 "트림"되어 최대 개구부 면적은 3,318 제곱피트 (308.3 m2)가 되었다. 이 시험 보울은 최고 10kW의 전력을 생산했다.
15-미터 (49 ft) 직경의 오로빌 태양열 보울은 1979년부터 1982년까지 타타 에너지 연구소가 실시한 3.5-미터 (11 ft) 보울 초기 시험에서 개발되었다. 그 시험은 요리용 증기 생산에 태양열 보울을 사용하는 것을 보여주었다. 태양열 보울과 주방을 건설하는 전면적인 프로젝트는 1996년부터 진행되어 2001년에 완전히 가동되었다.
평균 태양 에너지를 사용할 수 있는 지역에서는 평판형 집열기가 하루 온수 사용량 1리터당 약 1.2~2.4제곱 데시미터 크기로 설계된다.
이 기술의 주요 사용처는 온수 수요가 에너지 비용에 큰 영향을 미치는 주거용 건물이다. 이는 일반적으로 대가족이거나 잦은 세탁으로 인해 온수 수요가 과도한 상황을 의미한다. 상업용 응용 분야에는 세탁소, 세차장, 군사 세탁 시설 및 식당이 포함된다. 이 기술은 건물이 오프그리드에 있거나 유틸리티 전력 공급이 자주 중단되는 경우 공간 난방에도 사용할 수 있다. 태양열 온수 시스템은 온수 가열 시스템 운영 비용이 비싸거나 세탁 또는 주방과 같이 많은 양의 온수를 필요로 하는 시설에 가장 비용 효율적일 가능성이 높다. 무유리 액체 집열기는 수영장 물을 가열하는 데 일반적으로 사용되지만 대규모 물 예열에도 적용될 수 있다. 사용량이 사용 가능한 집열기 면적에 비해 클 때, 물 가열의 대부분은 무유리 집열기가 시장에서 적절한 선택으로 잘 자리 잡은 수영장 온도보다 낮은 저온에서 이루어질 수 있다. 이러한 집열기는 고온을 견딜 필요가 없기 때문에 플라스틱이나 고무와 같은 저렴한 재료를 사용할 수 있다. 많은 무유리 집열기는 폴리프로필렌으로 만들어지며 맑은 밤에 기온이 44 °F (7 °C) 이하로 떨어질 때 동결 손상을 피하기 위해 완전히 배수되어야 한다. 더 작지만 증가하는 비율의 무유리 집열기는 유연하여 흡수기 내부에서 물이 완전히 얼어도 견딜 수 있다. 동결 문제는 심한 동결 조건에서 물이 채워진 배관 및 집열기 매니폴드에만 해당된다. 무유리 태양열 온수 시스템은 태양 복사량이 부족할 때마다 저장 탱크로 "배수"되도록 설치해야 한다. 무유리 시스템에는 열충격 문제가 없다. 태양 에너지의 초기부터 수영장 난방에 일반적으로 사용되는 무유리 태양열 집열기는 부동액이나 열교환기 없이 수영장 물을 직접 가열한다. 온수 태양열 시스템은 오염 가능성 때문에 열교환기를 필요로 하며, 무유리 집열기의 경우 태양열 작동 유체(물)와 부하(가압된 차가운 도시 물) 사이의 압력 차이 때문에 필요하다. 리치몬드, BC의 미노루 수영 센터와 같은 대규모 무유리 태양열 온수기는 진공관 또는 상자형 및 유리형 집열기 시스템보다 낮은 온도에서 작동한다. 이들은 더 크고 비싼 열교환기를 필요로 하지만, 환기되는 저장 탱크 및 단열되지 않은 플라스틱 PVC 배관을 포함한 모든 다른 구성 요소는 고온 집열기 유형에 비해 이 대안의 비용을 극적으로 줄인다. 온수를 가열할 때 우리는 실제로 차가운 물을 따뜻하게, 따뜻한 물을 뜨겁게 가열한다. 우리는 고온 집열기로 따뜻한 물을 뜨겁게 가열할 수 있는 것과 마찬가지로 무유리 집열기로 차가운 물을 따뜻하게 효율적으로 가열할 수 있다.
태양열 집열기 공기 가열
단순한 태양열 공기 집열기는 흡수 물질로 구성되어 있으며, 때로는 선택적 표면을 가지고 있어 태양으로부터의 복사열을 포착하고 이 열에너지를 전도 열전달을 통해 공기로 전달한다. 이렇게 가열된 공기는 난방 또는 공정 가열 목적으로 사용되는 건물 공간이나 공정 영역으로 덕트를 통해 전달된다. 기존의 강제 공기 용광로와 유사한 방식으로 작동하는 태양열 공기 시스템은 에너지 수집 표면 위로 공기를 순환시키고 태양의 열에너지를 흡수하며 공기와 접촉하는 공기를 덕트를 통해 전달하여 열을 제공한다. 간단하고 효과적인 집열기는 다양한 공기조화 및 공정 응용 분야에 사용될 수 있다.
태양열 집열기 공기 가열
많은 응용 분야에서 태양열 공기 가열 기술을 활용하여 화석 연료와 같은 기존 열원의 사용으로 인한 탄소 발자국을 줄이고 열에너지를 생산하는 지속 가능한 수단을 만들 수 있다. 공간 난방, 온실 계절 연장, 환기 보충 공기 예열 또는 공정 열과 같은 응용 분야는 태양열 공기 가열 장치로 해결할 수 있다. '태양열 열병합 발전' 분야에서는 태양열 기술을 태양광 발전(PV)과 결합하여 PV 집열기에서 열을 제거하여 시스템 효율을 높이고 PV 패널을 냉각하여 전기 성능을 향상시키는 동시에 공간 난방용 공기를 가열한다.
주거용 및 상업용 공간 난방은 태양열 공기 난방 패널을 사용하여 수행할 수 있다. 이 구성은 건물 내부 또는 외부 환경에서 공기를 흡입하여 집열기를 통과시키고, 집열기에서 흡수기와의 전도를 통해 공기가 따뜻해지면 수동적인 수단 또는 팬의 도움을 받아 생활 또는 작업 공간으로 공급되는 방식으로 작동한다. 이 시스템의 선구자 중 한 명은 1945년에 콜로라도 주 볼더에 있는 한 집에 태양열 공기 난방 시스템을 구축한 조지 뢰프(George Löf)였다. 그는 나중에 열 저장용 자갈층을 추가했다.
태양열 집열기 공기 가열
대부분의 상업, 산업 및 기관 건물에서는 규정 준수를 위해 환기, 신선한 공기 또는 보충 공기가 필요하다. 적절하게 설계된 무유리 관통 공기 집열기 또는 공기 히터를 통해 공기를 흡입함으로써 태양열로 가열된 신선한 공기는 주간 작동 중 난방 부하를 줄일 수 있다. 현재 많은 응용 분야에서 관통형 집열기가 열회수 환기 장치로 들어오는 신선한 공기를 예열하여 HRV의 제상 시간을 줄이는 데 사용되고 있다. 환기 및 온도가 높을수록 회수 기간이 단축된다.
태양열 공기 가열은 세탁물, 농작물(예: 차, 옥수수, 커피) 건조 및 기타 건조 응용 분야와 같은 공정 응용 분야에서도 사용된다. 태양열 집열기를 통해 가열된 공기를 건조할 매체 위로 통과시키면 재료의 수분 함량을 줄이는 효율적인 수단을 제공할 수 있다.
고온 공정열은 태양로에 의해 생산될 수 있다.
집열기는 일반적으로 공기 덕트 방식에 따라 세 가지 유형 중 하나로 분류된다.
집열기는 또한 외부 표면에 따라 분류될 수 있다.
태양열 집열기 공기 가열
모든 태양열 기술 중 가장 높은 효율을 제공하는 관통형 구성은 흡수기의 한쪽에 덕트를 통해 유입된 공기가 천공된 재료를 통과하면서 재료의 전도성 특성과 움직이는 공기의 대류성 특성으로 인해 가열된다. 관통형 흡수기는 대부분의 표면적을 가지므로 비교적 높은 전도성 열전달 속도를 가능하게 하지만, 상당한 압력 강하는 더 큰 팬 동력을 필요로 할 수 있으며, 수년 간 태양 복사 노출 후 특정 흡수 물질의 열화는 추가적으로 공기 질 및 성능에 문제를 야기할 수 있다.
후면 통과, 전면 통과 및 복합형 구성에서 공기는 흡수기의 후면, 전면 또는 양면에 직접 공급되어 환기 공급 헤더로 돌아오는 동안 가열된다. 흡수기 양면에 공기를 통과시키면 전도성 열 전달을 위한 더 넓은 표면적을 제공하지만, 흡수기 전면에서 공기를 통과시키면 먼지(오염) 문제가 발생하여 흡수기가 받는 햇빛의 양을 제한하여 흡수기 효율을 떨어뜨릴 수 있다. 추운 기후에서는 유리 옆으로 공기가 통과하면 추가적으로 열 손실이 커져 집열기의 전체 성능이 저하된다.
태양열 집열기 공기 가열
유리형 시스템은 일반적으로 투명한 상부 시트와 단열된 측면 및 후면 패널을 갖추어 주변 공기로의 열 손실을 최소화한다. 현대식 패널의 흡수판은 93% 이상의 흡광도를 가질 수 있다. 유리형 태양열 집열기(일반적으로 공간 난방에 사용되는 순환형)는 공기가 흡수판의 전면 또는 후면을 따라 흐르면서 직접 열을 흡수한다. 가열된 공기는 공간 난방 및 건조와 같은 응용 분야에 직접 분배되거나 나중에 사용하기 위해 저장될 수 있다. 유리형 태양열 공기 가열 패널의 회수 기간은 교체되는 연료에 따라 9~15년 미만일 수 있다.
무유리 시스템, 즉 관통 공기 시스템은 상업, 산업, 농업 및 공정 응용 분야에서 보충 또는 환기 공기를 가열하는 데 사용되어 왔다. 이들은 공기가 흡수기에서 열을 흡수하면서 흡수판을 가로지르거나 통과하는 방식으로 구성된다. 불투명한 유리 재료는 비용이 저렴하며 예상 회수 기간을 단축시킨다. 관통형 집열기는 집열기 표면이 외부에 노출되어 있고 종종 투명하지 않으며 밀봉되지 않기 때문에 "무유리"로 간주된다.
태양열 집열기 공기 가열
"무유리 공기 집열기"라는 용어는 상단에 유리나 유리가 없는 금속 흡수기로 구성된 태양열 공기 가열 시스템을 의미한다. 시장에서 가장 흔한 무유리 집열기 유형은 관통형 태양열 집열기이다. 이 기술은 정부 기관에서 광범위하게 모니터링해왔으며, 캐나다 자연자원부는 관통형 태양열 집열기의 에너지 절약을 모델링하기 위한 타당성 도구인 RETScreen™을 개발했다. 그 이후로 수천 개의 관통형 태양열 집열기 시스템이 전 세계 여러 국가의 다양한 상업, 산업, 기관, 농업 및 공정 응용 분야에 설치되었다. 이 기술은 원래 높은 환기 요구 사항, 성층화된 천장 열, 그리고 종종 건물 내부의 음압이 있는 제조 및 조립 공장과 같은 산업 응용 분야에서 주로 사용되었다. 건물에 재생 가능 에너지 시스템을 설치하려는 움직임이 증가하면서, 관통형 태양열 집열기는 높은 에너지 생산량(최대 750 피크 열 와트/제곱 미터), 높은 태양열 변환율(최대 90%), 그리고 태양광 발전 및 태양열 온수 시스템에 비해 낮은 초기 비용으로 인해 전체 건물 재고에 걸쳐 사용되고 있다.
태양열 집열기 공기 가열
태양열 공기 가열은 건물 또는 공정 열 응용 분야를 위해 공기를 가열하거나 조절하는 데 사용되는 재생 가능 에너지 가열 기술이다. 이는 특히 대규모 응용 분야에서 모든 태양열 기술 중 가장 비용 효율적이며, 난방 기후에서 건물 에너지 사용량의 가장 큰 부분을 차지하는 공간 난방 및 산업 공정 난방 문제를 해결한다. 이들은 유리형 또는 무유리형이다.
무유리 공기 집열기는 재순환된 건물 공기 대신 주변(외부) 공기를 가열한다. 관통형 태양열 집열기는 일반적으로 겨울철 난방 기간에 낮은 태양 각도와 눈에서 반사되는 태양광을 포착하기 위해 벽에 설치되며, 집열기 면적 제곱 피트당 4~8 CFM(72~144 m3/h.m2)의 유량에서 최적의 성능과 투자 수익을 달성한다.
관통형 태양열 집열기의 외부 표면은 수천 개의 미세한 구멍으로 구성되어 경계층의 열을 포착하여 외부 패널 뒤의 공기 공동으로 균일하게 흡입되도록 한다. 이 가열된 환기 공기는 음압 하에 건물의 환기 시스템으로 흡입되어 기존 수단 또는 태양열 덕트 시스템을 통해 분배된다.
태양열 집열기 공기 가열
공기 배출구가 집열기 상단에 위치한, 특히 서향인 집열기와 연결된 HVAC 시스템으로 유입될 수 있는 뜨거운 공기가 문제가 될 수 있다. 이 문제를 해결하기 위해 매트릭스 에너지(Matrix Energy)는 낮은 공기 배출구 위치와 천공된 공동 프레임을 갖춘 관통형 집열기를 특허 받았는데, 이는 천공된 흡수기 뒤의 공기 난류를 증가시켜 성능을 향상시킨다.
이 단면도는 SolarWall 관통형 태양열 집열기 구성 요소와 공기 흐름을 보여준다. 낮은 공기 흡입구는 여름 작동 중 HVAC 시스템으로 가열된 공기가 유입되는 것을 완화한다.
캐나다 자연자원부(Natural Resources Canada)와 NREL의 광범위한 모니터링 결과, 관통형 태양열 집열기 시스템은 기존 난방 부하의 10~50%를 줄이며, RETScreen이 시스템 성능을 정확하게 예측한다는 것을 보여주었다.
관통형 태양열 집열기는 레인스크린 역할을 하며, 건물 외피에서 새어 나오는 열 손실을 포착하여 집열기 공기 공동에 모아 환기 시스템으로 다시 흡입한다. 태양열 공기 가열 시스템은 유지보수가 필요 없으며 예상 수명은 30년 이상이다.
무유리 관통형 집열기는 적합한 남향 벽이 없거나 기타 건축적 고려 사항이 있는 응용 분야를 위해 지붕에도 설치할 수 있다.
각 10피트(3.05m) 모듈은 250CFM(425m3/h)의 예열된 신선한 공기를 제공하며, 일반적으로 연간 1100kWh(4GJ)의 에너지 절약을 제공한다. 이 독특한 2단계 모듈형 지붕 설치형 관통형 집열기는 거의 90%의 효율로 작동하며, 각 모듈은 2제곱미터 집열기당 118L/s 이상의 예열된 공기를 제공한다. 최대 7개의 집열기를 한 줄로 직렬 연결할 수 있으며, 하나의 중앙 덕트를 따라 병렬로 연결할 수 있는 줄의 수에는 제한이 없으며, 일반적으로 사용 가능한 지붕 면적 1제곱피트당 4CFM의 예열된 공기를 제공한다.
관통형 집열기는 공기를 두 번 가열하여 공급되는 공기 온도를 높여 공간 난방 응용 분야 및 환기 공기 가열에 적합하도록 구성할 수 있다. 2단계 시스템에서 첫 번째 단계는 일반적인 무유리 관통형 집열기이고, 두 번째 단계는 관통형 집열기를 덮는 유리가 있다. 유리는 첫 번째 단계에서 가열된 모든 공기가 두 번째 단계의 태양열 가열을 위해 두 번째 관통형 집열기 세트를 통해 흐르도록 한다.
태양열 집열기 발전
이 섹션에서 설명하는 포물선형 트로프, 접시 및 타워는 거의 전적으로 태양열 발전소 또는 연구 목적으로 사용된다. 포물선형 트로프는 일부 상업용 태양열 공기조화 시스템에 사용되었다. 간단하지만 이러한 태양열 집광기는 이론적인 최대 집광과는 거리가 멀다. 예를 들어, 포물선형 트로프의 집광률은 동일한 수광각에 대해, 즉 시스템의 전체 허용 오차에 대해 이론적 최대치의 약 1/3이다. 이론적 최대치에 근접하는 것은 비이미징 광학을 기반으로 한 더 정교한 집광기를 사용하여 달성될 수 있다. 태양열 집열기는 또한 태양광 집열기와 함께 사용하여 열과 전력을 동시에 얻을 수도 있다.
이 유형의 집열기는 일반적으로 태양열 발전소에 사용된다. 트로프 모양의 포물선 반사경은 햇빛을 단열 튜브(듀어관) 또는 히트파이프에 집중시키며, 이는 초점에 위치하고 발전소의 보일러로 열을 전달하는 냉각제를 포함한다.
포물선 접시형 집열기는 하나 이상의 포물선 접시가 단일 초점에 태양 에너지를 집중시키는 방식으로, 반사 망원경이 별빛을 집중시키거나 접시 안테나가 전파를 집중시키는 방식과 유사하다. 이 기하학적 구조는 태양로 및 태양열 발전소에 사용될 수 있다.
태양열 집열기 발전
포물선의 모양은 접시 축에 평행한 입사광선이 접시의 어느 곳에 도달하든 초점 방향으로 반사된다는 것을 의미한다. 태양에서 오는 빛은 지구 표면에 거의 완전히 평행하게 도달하며, 접시는 축이 태양을 향하도록 정렬되어 거의 모든 입사 복사열이 접시의 초점 방향으로 반사된다. 이러한 집열기의 대부분의 손실은 포물선 모양의 불완전함과 불완전한 반사 때문이다.
대기 산란으로 인한 손실은 일반적으로 미미하다. 그러나 흐리거나 안개가 낀 날에는 빛이 대기를 통해 모든 방향으로 확산되어 포물선 접시의 효율을 크게 감소시킨다. 디시 스털링 발전소 설계에서는 발전기와 연결된 스털링 기관이 접시의 초점에 배치된다. 이는 초점에 집중된 에너지를 흡수하여 전기로 변환한다.
태양열 집열기 발전
파워 타워는 헬리오스탯이라고 불리는 추적 거울에 둘러싸인 거대한 타워이다. 이 거울들은 정렬되어 타워 꼭대기의 수신기에 햇빛을 집중시키고, 수집된 열은 아래 발전소로 전달된다. 이 설계는 매우 높은 온도에 도달한다. 고온은 증기 터빈과 같은 기존 방법이나 액체 염과 같은 직접적인 고온 화학 반응을 이용한 발전소에 적합하다. 햇빛을 집중시킴으로써 현재 시스템은 단순한 태양 전지보다 더 나은 효율을 얻을 수 있다. 값비싼 태양 전지를 사용하는 대신 비교적 저렴한 거울을 사용하여 더 넓은 면적을 덮을 수 있다. 집중된 빛은 광섬유 케이블을 통해 건물을 밝히는 등의 용도로 적절한 위치로 재지향될 수 있다. 흐리거나 야간 조건에서 전력 생산을 위한 열 저장은 종종 가열된 유체의 지하 탱크 저장으로 달성될 수 있다. 용융염이 좋은 효과를 발휘하는 데 사용되어 왔다. 액체 금속과 같은 다른 작동 유체도 우수한 열 특성 때문에 제안되었다.
그러나 집중형 시스템은 집열기에서 햇빛 초점을 유지하기 위해 태양 추적이 필요하다. 이들은 확산광 조건에서 상당한 전력을 제공할 수 없다. 태양 전지는 하늘이 흐려도 일부 출력을 제공할 수 있지만, 확산광은 잘 집중될 수 없기 때문에 흐린 조건에서는 집중형 시스템의 전력 출력이 급격히 떨어진다.
태양열 집열기 일반적인 작동 원리
태양열 집열기는 태양 복사열을 열에너지로 변환하는 열교환기 역할을 한다. 이는 여러 면에서 기존 열교환기와 다르다. 지구 표면에 입사하는 태양 에너지 플럭스(복사조도)는 가변적이며 상대적으로 표면 밀도가 낮으며, 집중 시스템 없이는 일반적으로 1100 W/m2를 초과하지 않는다. 또한, 입사 태양 복사열의 파장은 0.3에서 3 μm 사이이며, 이는 대부분의 복사 표면에서 방출되는 복사열의 파장보다 훨씬 짧다.
집열기는 들어오는 태양 복사열을 흡수하여 열에너지로 변환한다. 이 열에너지는 집열기 내부를 순환하는 열 전달 유체로 전달된다. 열 전달 유체는 공기, 물, 기름 또는 글리콜(부동액)을 포함한 혼합물일 수 있으며, 특히 강제 순환 시스템에서 그렇다. 집중 시스템은 용융염과 같은 상변화 물질을 활용할 수 있다. 열 전달 유체의 열에너지는 직접 사용되거나 나중에 사용하기 위해 저장될 수 있다. 열에너지 전달은 시스템에 따라 자연적이거나 강제적인 대류를 통해 발생한다.
열전도율 목록
열전달에서 물질의 열전도율(영어: thermal conductivity) k는 열을 전달하는 능력을 나타내는 세기 성질이다. 대부분의 재료에서 전달되는 열의 양은 온도에 따라 (보통 비선형적으로) 달라진다.
열전도율은 종종 레이저 섬광 분석으로 측정된다. 대체 측정 방법도 확립되어 있다.
혼합물은 조성에 따라 열전도율이 달라질 수 있다. 일반적인 조건에서 기체의 경우 대류나 난류로 인한 이류에 의한 열 전달이 전도에 의한 열 전달보다 지배적인 메커니즘이라는 점에 유의해야 한다.
이 표는 국제단위계에서 와트/미터-켈빈 (W·m−1·K−1) 단위의 열전도율을 보여준다. 일부 측정값은 영국식 단위인 BTU/피트/시간/화씨도 (1 BTU h−1 ft−1 F−1 = 1.728 W·m−1·K−1)를 사용한다.
열전도율 목록 정렬 가능한 목록
대기압과 약 293 K (20 °C)에서의 물질에 관한 내용이다.