L'utilizzo di pannelli solari per riscaldare l'acqua può ridurre significativamente i costi energetici, ma se si vive in un clima freddo, è necessario progettare il sistema per evitare il congelamento. Gli schieramenti solari per il riscaldamento solare utilizzano in genere uno scambiatore di calore sigillato all'interno del serbatoio dell'acqua e circolano sia glicole che acqua. Se il sistema fa circolare l'acqua, di solito ha un meccanismo che drena l'acqua fuori dal pannello ogni volta che non c'è il sole.
Design a basse temperature
Nel più semplice progetto di riscaldamento solare, l'acqua potabile circola tra i pannelli e il serbatoio di stoccaggio, e gli utenti usano quell'acqua tirandola fuori dal serbatoio. In questo progetto 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 bobina di rame - all'interno del serbatoio di stoccaggio dell'acqua. Un'altra versione utilizza l'acqua che scarichi automaticamente dal sistema in un serbatoio interno quando non c'è il sole. In entrambi i casi, il fluido circolante non è mai in contatto diretto con l'acqua immagazzinata.
Un sistema a ciclo chiuso a glicole
Le estremità del "loop" in un sistema a ciclo chiuso a glicole sono i tubi o le bobine all'interno dei pannelli solari e le bobine all'interno del serbatoio di stoccaggio. Una pompa mantiene il fluido in circolazione tra loro e deve essere programmato per spegnersi ogni volta che la temperatura dei pannelli scende al di sotto di quella dell'acqua nel serbatoio. Il sistema richiede anche un serbatoio di espansione per regolare la pressione. Il glicole è un buon fluido circolante, perché non è tossico e non congela in climi freddi, ma mantenerlo in circolo in modo efficiente di solito richiede un certo numero di valvole e controlli sensibili.
Sistemi di drenaggio
Alcuni sistemi a circuito chiuso utilizzano l'acqua come fluido circolante al posto del glicole. Al fine di evitare il congelamento all'interno delle bobine o tubi del pannello, l'acqua defluisce in un serbatoio quando il sole tramonta o la temperatura scende al di sotto di un punto prestabilito. Questo tipo di sistema è più efficiente di un sistema a ciclo chiuso a glicole, perché l'acqua trasferisce il calore meglio del glicole, ma poiché ha bisogno di un serbatoio di riserva supplementare per l'acqua di circolazione, è più costoso da installare. Richiede anche controlli e sensori precisi, poiché scaricare l'acqua al momento giusto è fondamentale per prevenire il congelamento.
Considerazioni
Un sistema a ciclo chiuso non deve solo far circolare glicole o acqua . Altre possibilità includono aria, olii di idrocarburi, refrigeranti e siliconi. Nessuno si congela quando fa freddo, ma tutti hanno degli svantaggi rispetto al glicole o all'acqua. I pannelli tubolari, che sono meno sensibili alla temperatura ambiente rispetto ai pannelli con bobine, sono la scelta migliore per un impianto di riscaldamento solare a basse temperature. Gli assorbitori di rame attraverso i quali passa il fluido di riscaldamento sono racchiusi in tubi di vetro dai quali è stata evacuata l'aria. La costruzione minimizza la perdita di calore dagli assorbitori, che è particolarmente importante nei climi freddi.
