ソーラーパネルを使用して水を加熱すると、エネルギーコストを大幅に削減できますが、寒い気候に住んでいる場合は、凍結を防ぐようにシステムを設計する必要があります。 寒冷地の太陽熱暖房アレイは通常、水タンク内に密閉された熱交換器を採用しており、グリコールまたは水のいずれかを循環させます。 システムが水を循環させる場合、通常、太陽がないときはいつでもパネルから水を排出するメカニズムがあります。
寒い天候のデザイン
最も単純なソーラーヒーターの設計では、飲料水がパネルと貯蔵タンクの間を循環し、ユーザーはその水をタンクから引き出すことで使用します。 ただし、この開ループ設計では、パネル内の水が凍結する可能性があるため、寒冷気候のシステムでは通常、代わりに閉ループが採用されます。 あるバージョンでは、グリコールはパネルと熱交換器（多くの場合銅コイル）を介して貯水タンク内を循環します。 別のバージョンでは、太陽がないときにシステムから屋内タンクに自動的に排出される水を使用します。 どちらの場合も、循環液が貯蔵水と直接接触することはありません。
グリコール閉ループシステム
グリコール閉ループシステムの「ループ」の先端は、ソーラーパネル内のチューブまたはコイルと貯蔵タンク内のコイルです。 ポンプはそれらの間で流体を循環させ続け、パネルの温度がタンク内の水の温度より下がるたびに停止するようにプログラムする必要があります。 このシステムには、圧力を調整するための膨張タンクも必要です。 グリコールは毒性がなく、寒い天候でも凍結しないため、優れた循環液になりますが、効率的に循環を維持するには、通常、多数の敏感なバルブと制御装置が必要です。
ドレンバックシステム
一部の閉ループシステムでは、グリコールの代わりに水を循環液として使用します。 パネルコイルまたはチューブ内の凍結を防ぐために、太陽が沈むか、温度が事前設定値を下回ると、水がリザーバーに排出されます。 このタイプのシステムは、水が熱をよりよく伝達するため、グリコール閉ループシステムよりも効率的です。 グリコールよりも、循環水用の追加の貯蔵タンクが必要なため、 インストール。 また、凍結を防ぐためには適切なタイミングで水を排出することが重要であるため、正確な制御とセンサーが必要です。
考慮事項
閉ループシステムは、グリコールや水を循環させるだけでなくてもかまいません。 他の可能性には、空気、炭化水素油、冷媒、シリコーンが含まれます。 寒い時期に凍結するものはありませんが、グリコールや水と比較すると、すべてに欠点があります。 コイル付きのパネルよりも周囲温度の影響を受けにくいチューブスタイルのパネルは、寒冷地の太陽熱暖房システムに適しています。 加熱流体が通過する銅製の吸収体は、空気が排出されたガラス管に封入されています。 この構造により、吸収材からの熱損失が最小限に抑えられます。これは、寒い気候で特に重要です。