วิธีเก็บน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ไม่ให้กลายเป็นน้ำแข็ง

การใช้แผงโซลาร์เซลล์เพื่อทำให้น้ำร้อนสามารถลดต้นทุนด้านพลังงานได้อย่างมาก แต่ถ้าคุณอาศัยอยู่ในสภาพอากาศหนาวเย็น คุณต้องออกแบบระบบเพื่อป้องกันการแช่แข็ง อาร์เรย์ความร้อนจากแสงอาทิตย์ในสภาพอากาศหนาวเย็นมักใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ปิดสนิทภายในถังเก็บน้ำ และหมุนเวียนไปทั่วไกลคอลหรือน้ำ หากระบบหมุนเวียนน้ำ มักจะมีกลไกที่ระบายน้ำออกจากแผงเมื่อใดก็ตามที่ไม่มีแสงแดด

ในการออกแบบเครื่องทำความร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ที่ง่ายที่สุด น้ำดื่มจะหมุนเวียนระหว่างแผงและถังเก็บน้ำ และผู้ใช้จะใช้น้ำนั้นโดยการดึงออกจากถัง อย่างไรก็ตาม ในการออกแบบ open-loop นี้ น้ำในแผงควบคุมอาจถูกแช่แข็ง ดังนั้นระบบในสภาพอากาศหนาวเย็นจึงมักใช้วงจรปิดแทน ในรุ่นหนึ่ง ไกลคอลไหลเวียนผ่านแผงและผ่านตัวแลกเปลี่ยนความร้อน ซึ่งมักจะเป็นขดลวดทองแดงภายในถังเก็บน้ำ อีกรุ่นหนึ่งใช้น้ำที่ระบายออกจากระบบโดยอัตโนมัติไปยังถังในอาคารเมื่อไม่มีแสงแดด ในทั้งสองกรณี ของเหลวหมุนเวียนจะไม่สัมผัสโดยตรงกับน้ำที่เก็บไว้

ปลายสุดของ "ลูป" ในระบบวงปิดของไกลคอลคือท่อหรือขดลวดภายในแผงโซลาร์เซลล์และขดลวดภายในถังเก็บ ปั๊มช่วยให้ของเหลวไหลเวียนระหว่างกัน และต้องตั้งโปรแกรมให้ปิดเมื่อใดก็ตามที่อุณหภูมิของแผงลดลงต่ำกว่าอุณหภูมิของน้ำในถัง ระบบยังต้องการถังขยายเพื่อควบคุมแรงดัน ไกลคอลทำให้ของเหลวหมุนเวียนได้ดี เพราะไม่เป็นพิษและไม่แข็งตัวในสภาพอากาศหนาวเย็น แต่การรักษาให้หมุนเวียนอย่างมีประสิทธิภาพมักจะต้องใช้วาล์วและส่วนควบคุมที่มีความละเอียดอ่อนจำนวนหนึ่ง

ระบบวงปิดบางระบบใช้น้ำเป็นของเหลวหมุนเวียนแทนไกลคอล เพื่อป้องกันไม่ให้กลายเป็นน้ำแข็งภายในแผงคอยล์หรือท่อ น้ำจะระบายออกสู่อ่างเก็บน้ำเมื่อใดก็ตามที่ดวงอาทิตย์ตกหรืออุณหภูมิลดลงต่ำกว่าจุดที่ตั้งไว้ล่วงหน้า ระบบประเภทนี้มีประสิทธิภาพมากกว่าระบบวงปิดไกลคอลเพราะน้ำถ่ายเทความร้อนได้ดีกว่า มากกว่าไกลคอล แต่เนื่องจากต้องการถังเก็บน้ำหมุนเวียนจึงมีราคาแพงกว่า ติดตั้ง นอกจากนี้ยังต้องการการควบคุมและเซ็นเซอร์ที่แม่นยำ เนื่องจากการระบายน้ำในเวลาที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญในการป้องกันการแช่แข็ง

ระบบวงปิดไม่จำเป็นต้องหมุนเวียนไกลคอลหรือน้ำเท่านั้น ความเป็นไปได้อื่นๆ ได้แก่ อากาศ น้ำมันไฮโดรคาร์บอน สารทำความเย็น และซิลิโคน ไม่มีใครจะหยุดในสภาพอากาศหนาวเย็น แต่ทั้งหมดมีข้อเสียเมื่อเทียบกับไกลคอลหรือน้ำ แผงแบบท่อซึ่งไวต่ออุณหภูมิแวดล้อมน้อยกว่าแผงที่มีขดลวดเป็นทางเลือกที่ดีกว่าสำหรับระบบทำความร้อนด้วยแสงอาทิตย์ในสภาพอากาศหนาวเย็น ตัวดูดซับทองแดงที่ของเหลวให้ความร้อนไหลผ่านนั้นอยู่ในหลอดแก้วซึ่งอากาศถูกอพยพออกไป โครงสร้างช่วยลดการสูญเสียความร้อนจากตัวดูดซับ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในสภาพอากาศหนาวเย็น