Come mantenere l'acqua calda solare dal congelamento

L'uso di pannelli solari per riscaldare l'acqua può ridurre significativamente i costi energetici, ma se vivi in ​​un clima freddo, devi progettare il tuo sistema per prevenire il congelamento. Gli array di riscaldamento solare per climi freddi in genere utilizzano uno scambiatore di calore sigillato all'interno del serbatoio dell'acqua e fanno circolare glicole o acqua. Se il sistema fa circolare l'acqua, di solito ha un meccanismo che drena l'acqua dal pannello ogni volta che non c'è il sole.

Nel design più semplice del riscaldatore solare, l'acqua potabile circola tra i pannelli e il serbatoio di accumulo e gli utenti utilizzano quell'acqua prelevandola dal serbatoio. In questo design ad anello aperto, tuttavia, l'acqua nel pannello è soggetta a congelamento, quindi i sistemi in climi freddi di solito utilizzano invece un circuito chiuso. In una versione, il glicole circola attraverso i pannelli e attraverso uno scambiatore di calore, spesso una serpentina in rame, all'interno del serbatoio di accumulo dell'acqua. Un'altra versione utilizza l'acqua che scarica automaticamente dal sistema in un serbatoio interno quando non c'è il sole. In entrambi i casi il fluido di ricircolo non è mai a diretto contatto con l'acqua immagazzinata.

Le estremità del "loop" in un sistema a ciclo chiuso a glicole sono i tubi o le serpentine all'interno dei pannelli solari e le serpentine all'interno dell'accumulo. Una pompa mantiene la circolazione del fluido tra di loro, e deve essere programmata per spegnersi ogni volta che la temperatura dei pannelli scende al di sotto di quella dell'acqua nel serbatoio. Il sistema richiede anche un vaso di espansione per regolare la pressione. Il glicole è un buon fluido di ricircolo, perché non è tossico e non si congela quando fa freddo, ma mantenerlo in circolazione in modo efficiente di solito richiede un numero di valvole e controlli sensibili.

Alcuni sistemi a circuito chiuso utilizzano l'acqua come fluido di ricircolo invece del glicole. Per evitare il congelamento all'interno delle serpentine o dei tubi del pannello, l'acqua defluisce in un serbatoio ogni volta che il sole tramonta o la temperatura scende al di sotto di un valore prestabilito. Questo tipo di sistema è più efficiente di un sistema a circuito chiuso a glicole, perché l'acqua trasferisce meglio il calore rispetto al glicole, ma poiché necessita di un serbatoio di accumulo aggiuntivo per l'acqua di ricircolo, è più costoso expensive installare. Ha anche bisogno di controlli e sensori precisi, poiché scaricare l'acqua al momento giusto è fondamentale per prevenire il congelamento.

Un sistema a circuito chiuso non deve far circolare solo glicole o acqua. Altre possibilità includono aria, oli idrocarburici, refrigeranti e siliconi. Nessuno si congelerà quando fa freddo, ma tutti presentano degli svantaggi rispetto al glicole o all'acqua. I pannelli a tubo, che sono meno sensibili alla temperatura ambiente rispetto ai pannelli con serpentine, sono la scelta migliore per un sistema di riscaldamento solare per climi freddi. Gli assorbitori di rame attraverso i quali passa il fluido riscaldante sono racchiusi in tubi di vetro dai quali è stata evacuata l'aria. La costruzione riduce al minimo la perdita di calore dagli assorbitori, che è particolarmente importante nei climi freddi.