Korzystanie z paneli słonecznych do podgrzewania wody może znacznie obniżyć koszty energii, ale jeśli mieszkasz w zimnym klimacie, musisz zaprojektować swój system, aby zapobiec zamarzaniu. Solarne układy grzewcze na zimną pogodę zazwyczaj wykorzystują wymiennik ciepła zamknięty w zbiorniku wody i krążą w nim glikol lub woda. Jeśli system krąży w wodzie, zwykle ma mechanizm, który odprowadza wodę z panelu, gdy nie ma słońca.
Projekt na zimną pogodę
W najprostszej konstrukcji podgrzewacza słonecznego woda pitna krąży między panelami a zbiornikiem, a użytkownicy wykorzystują tę wodę, wyciągając ją ze zbiornika. Jednak w tej konstrukcji z otwartą pętlą woda w panelu jest narażona na zamarzanie, więc systemy w zimnym klimacie zwykle stosują zamiast tego pętlę zamkniętą. W jednej wersji glikol krąży przez panele i wymiennik ciepła – często wężownicę miedzianą – wewnątrz zbiornika na wodę. Inna wersja wykorzystuje wodę, która automatycznie spływa z systemu do wewnętrznego zbiornika, gdy nie ma słońca. W obu przypadkach krążący płyn nigdy nie ma bezpośredniego kontaktu z magazynowaną wodą.
System z zamkniętą pętlą glikolu
Końcami „pętli” w układzie z zamkniętą pętlą glikolu są rury lub wężownice wewnątrz paneli słonecznych oraz wężownice wewnątrz zasobnika. Pompa utrzymuje cyrkulację płynu między nimi i musi być zaprogramowana tak, aby wyłączała się, gdy temperatura paneli spadnie poniżej temperatury wody w zbiorniku. System wymaga również zbiornika wyrównawczego do regulacji ciśnienia. Glikol jest dobrym płynem krążącym, ponieważ jest nietoksyczny i nie zamarza w chłodne dni, ale utrzymanie go w obiegu wymaga zwykle wielu czułych zaworów i elementów sterujących.
Systemy odpływowe
Niektóre systemy z obiegiem zamkniętym wykorzystują wodę jako krążący płyn zamiast glikolu. Aby zapobiec zamarzaniu wewnątrz wężownic lub rur panelu, woda spływa do zbiornika, gdy zachodzi słońce lub temperatura spada poniżej ustawionego punktu. Ten rodzaj systemu jest bardziej wydajny niż system z zamkniętą pętlą glikolową, ponieważ woda lepiej przenosi ciepło niż glikol, ale ponieważ wymaga dodatkowego zbiornika na wodę obiegową, jest droższe w zainstalować. Potrzebuje również precyzyjnych elementów sterujących i czujników, ponieważ spuszczanie wody we właściwym czasie ma kluczowe znaczenie dla zapobiegania zamarzaniu.
Rozważania
System z obiegiem zamkniętym nie musi jedynie cyrkulować glikolu lub wody. Inne możliwości obejmują powietrze, oleje węglowodorowe, czynniki chłodnicze i silikony. Żaden nie zamarznie w chłodne dni, ale wszystkie mają wady w porównaniu z glikolem lub wodą. Panele w kształcie rurek, które są mniej wrażliwe na temperaturę otoczenia niż panele z wężownicami, są lepszym wyborem do zimnego słonecznego systemu grzewczego. Miedziane absorbery, przez które przepływa płyn grzewczy, są zamknięte w szklanych rurkach, z których zostało usunięte powietrze. Konstrukcja minimalizuje straty ciepła z absorberów, co jest szczególnie ważne w zimnym klimacie.