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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、凍結を防ぐためにシステムを設計する必要があります。寒冷地の太陽熱アレイは通常、水タンク内に密閉された熱交換器を使用し、グリコールまたは水を循環させます。システムが水を循環させる場合、通常、太陽がないときにパネルから水を排出するメカニズムがあります。
寒冷地の設計
最も単純なソーラーヒーターの設計では、飲料水は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して使用します。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、寒冷地のシステムでは通常、代わりに閉ループを採用しています。あるバージョンでは、グリコールは水貯蔵タンク内のパネルと熱交換器（多くの場合、銅コイル）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水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、それらの間で液体を循環させ続け、パネルの温度がタンク内の水の温度より下に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。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、寒い気候でも凍結しないため、循環液として優れていますが、通常、効率的に循環させるには、多くの敏感なバルブとコントロールが必要です。
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。パネルのコイルやチューブの内部が凍結しないようにするために、太陽が沈むか、温度が事前に設定された温度を下回ると、水が貯水池に流れ出します。このタイプのシステムは、水がグリコールよりも熱をよく伝達するため、グリコールの閉ループシステムよりも効率的ですが、循環水用の追加の貯蔵タンクが必要なため、設置に費用がかかります。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も必要です。
考慮事項
閉ループシステムは、グリコールまたは水のみを循環させる必要はありません。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。寒い気候では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。寒冷気候の太陽熱暖房システムには、コイルを備えたパネルよりも周囲温度の影響を受けにくいチューブ型のパネルが適しています。加熱流体が通過する銅の吸収体は、空気が排出されたガラス管に囲まれています。この構造により、吸収体からの熱損失が最小限に抑えられます。これは、寒い気候では特に重要です。