L'utilisation de panneaux solaires pour chauffer votre eau peut réduire considérablement vos coûts énergétiques, mais si vous vivez dans un climat froid, vous devez concevoir votre système pour éviter le gel. Les panneaux de chauffage solaire par temps froid utilisent généralement un échangeur de chaleur scellé à l'intérieur du réservoir d'eau, et ils font circuler du glycol ou de l'eau. Si le système fait circuler de l'eau, il est généralement doté d'un mécanisme qui évacue l'eau du panneau lorsqu'il n'y a pas de soleil.
Conception par temps froid
Dans la conception de chauffage solaire la plus simple, l'eau potable circule entre les panneaux et le réservoir de stockage, et les utilisateurs utilisent cette eau en la tirant hors du réservoir. Dans cette conception en boucle ouverte, cependant, l'eau dans le panneau est sujette au gel, de sorte que les systèmes dans les climats froids utilisent généralement une boucle fermée à la place. Dans une version, le glycol circule à travers les panneaux et à travers un échangeur de chaleur - souvent un serpentin en cuivre - à l'intérieur du réservoir de stockage d'eau. Une autre version utilise de l'eau qui s'écoule automatiquement du système dans un réservoir intérieur lorsqu'il n'y a pas de soleil. Dans les deux cas, le fluide circulant n'est jamais en contact direct avec l'eau stockée.
Un système en boucle fermée au glycol
Les extrémités de la « boucle » dans un système en boucle fermée au glycol sont les tubes ou serpentins à l'intérieur des panneaux solaires et les serpentins à l'intérieur du réservoir de stockage. Une pompe fait circuler le fluide entre eux, et elle doit être programmée pour s'arrêter chaque fois que la température des panneaux descend en dessous de celle de l'eau dans le réservoir. Le système nécessite également un vase d'expansion pour réguler la pression. Le glycol fait un bon fluide de circulation, car il est non toxique et ne gèle pas par temps froid, mais le maintenir en circulation efficacement nécessite généralement un certain nombre de vannes et de commandes sensibles.
Systèmes de drainage
Certains systèmes en boucle fermée utilisent de l'eau comme fluide de circulation au lieu du glycol. Afin d'éviter le gel à l'intérieur des bobines ou des tubes du panneau, l'eau s'écoule dans un réservoir chaque fois que le soleil se couche ou que la température descend en dessous d'un point prédéfini. Ce type de système est plus efficace qu'un système en boucle fermée au glycol, car l'eau transfère mieux la chaleur que le glycol, mais parce qu'il a besoin d'un réservoir de stockage supplémentaire pour l'eau en circulation, il est plus coûteux de installer. Il a également besoin de contrôles et de capteurs précis, car la vidange de l'eau au bon moment est cruciale pour éviter le gel.
Considérations
Un système en boucle fermée ne doit pas seulement faire circuler du glycol ou de l'eau. D'autres possibilités incluent l'air, les huiles d'hydrocarbures, les réfrigérants et les silicones. Aucun ne gèlera par temps froid, mais tous présentent des inconvénients par rapport au glycol ou à l'eau. Les panneaux de type tube, qui sont moins sensibles à la température ambiante que les panneaux avec serpentins, sont le meilleur choix pour un système de chauffage solaire par temps froid. Les absorbeurs en cuivre traversés par le fluide caloporteur sont enfermés dans des tubes de verre d'où l'air a été évacué. La construction minimise les pertes de chaleur des absorbeurs, ce qui est particulièrement important dans les climats froids.