Usar painéis solares para aquecer a água pode reduzir significativamente os custos de energia, mas se você vive em um clima frio, precisa projetar o sistema para evitar o congelamento. Conjuntos de aquecimento solar de clima frio tipicamente empregam um trocador de calor selado dentro do tanque de água, e eles circulam glicol ou água. Se o sistema circula água, ele geralmente tem um mecanismo que drena a água para fora do painel sempre que não há sol.
Projeto de clima frio
No projeto mais simples de aquecedor solar, a água potável circula entre os painéis e o tanque de armazenamento, e os usuários usam essa água puxando-a para fora do tanque. No entanto, neste projeto de malha aberta, a água no painel está sujeita ao congelamento, portanto, os sistemas em climas frios geralmente empregam um circuito fechado. Em uma versão, o glicol circula através dos painéis e através de um trocador de calor - geralmente uma bobina de cobre - dentro do tanque de armazenamento de água. Outra versão usa água que drena automaticamente para fora do sistema em um tanque interno quando não há sol. Em ambos os casos, o fluido circulante nunca está em contato direto com a água armazenada.
Um sistema de ciclo fechado de glicol -
As extremidades da "alça" em um sistema de malha fechada de glicol são os tubos ou bobinas dentro dos painéis solares e as bobinas dentro do tanque de armazenamento. Uma bomba mantém o fluido circulando entre eles e deve ser programada para desligar sempre que a temperatura dos painéis caia abaixo da da água no tanque. O sistema também requer um tanque de expansão para regular a pressão. O glicol faz um bom fluido circulante, porque não é tóxico e não congela no tempo frio, mas mantê-lo circulando eficientemente geralmente requer um número de válvulas e controles sensíveis.
Sistemas de drenagem -
Alguns sistemas de circuito fechado usam água como fluido circulante em vez de glicol. Para evitar o congelamento no interior das bobinas ou tubos do painel, a água é drenada para um reservatório sempre que o sol se põe ou a temperatura desce abaixo de um ponto predefinido. Esse tipo de sistema é mais eficiente do que um sistema de ciclo fechado de glicol, porque a água transfere calor melhor que o glicol, mas como precisa de um tanque de armazenamento extra para a água circulante, é mais caro instalar. Também precisa de controles e sensores precisos, já que a drenagem da água no momento adequado é crucial para evitar o congelamento.
Considerações
Um sistema de circuito fechado não precisa circular apenas glicol ou água . Outras possibilidades incluem ar, óleos de hidrocarbonetos, refrigerantes e silicones. Nenhum irá congelar no tempo frio, mas todos têm desvantagens quando comparados com o glicol ou a água. Painéis em forma de tubo, que são menos sensíveis à temperatura ambiente do que painéis com bobinas, são a melhor opção para um sistema de aquecimento solar de clima frio. Os absorvedores de cobre através dos quais o fluido de aquecimento passa estão contidos em tubos de vidro a partir dos quais o ar foi evacuado. A construção minimiza a perda de calor dos absorvedores, o que é especialmente importante em climas frios.
