Zonnecollectoren worden beveiligd tegen oververhitting en bevriezing

In de primaire kringloop circuleert de warmtetransporterende vloeistof tussen de zonnecollector en de warmtewisselaar van de warmteopslag. De vloeistof neemt warmte op in de zonnecollector en geeft die af aan de warmteopslag, daarna keert ze terug naar de zonnecollector om zich weer op te laden. Om warmteverliezen via het buizenstelsel te beperken, is de primaire kringloop best zo kort mogelijk en goed geïsoleerd. Meestal zorgt een circulatiepomp voor het rondpompen van de warmtetransporterende vloeistof in de primaire kringloop. Het regelsysteem zorgt ervoor dat de opgeslagen warmte niet opnieuw verloren gaat wanneer de zon niet schijnt. Het beschermt eveneens tegen bevriezing en oververhitting. Bij geïntegreerde zonnezonnecollectoren zijn een pomp, een elektronische regeling en een elektrische aansluiting niet nodig

Systemen met glycolvulling
’s Nachts bij open hemel is de temperatuur in de zonnecollector heel wat lager dan de buitentemperatuur. Om bevriezing van de zonnecollectorvloeistof te voorkomen, vult men de zonnecollector met een niet-giftig mengsel (bijv. propyleenglycol in water, met additieven ter voorkoming van corrosie). Deze vloeistof biedt vorstbescherming tot -27 °C en is bestand tegen hoge temperaturen. Vanwege de giftigheid mag men zeker niet experimenteren met glycol die gebruikt wordt voor auto’s. De circulatiepomp draait alleen als de temperatuur in de zonnecollector minstens enkele graden hoger is dan in het voorraadvat. Steeds meer worden pompen met variabel toerental toegepast, om het systeemrendement te verhogen en om elektrische energie te besparen. Onder gewone omstandigheden, als regelmatig warm water wordt afgenomen, blijft de temperatuur in het voorraadvat beneden 80 °C, en volstaat het expansievat om de thermische uitzetting in de zonnecollectorkringloop op te vangen.

Terugloopsystemen
Bij het uitschakelen van de pomp stroomt de zonnecollectorvloeistof in een terugloopreservoir. Omdat de zonnecollector op dat ogenblik leeg is en het terugloopreservoir in het gebouw staat, kan de zonnecollectorvloeistof niet bevriezen. Hier kan dus gewoon water als zonnecollectorvloeistof gebruikt worden. Als er weer voldoende zon is en de pomp start, wordt het water uit het terugloopreservoir opnieuw omhoog gepompt tot in de zonnecollector. Bij deze systemen is het belangrijk dat de zonnecollector hoger geplaatst wordt dan het terugloopreservoir. De leidingen moeten zorgvuldig hellend worden opgesteld zodat ze kunnen leeglopen. Bij een terugloopsysteem kan het voorraadvat zeer eenvoudig beveiligd worden tegen oververhitting. Bij 99° C in de zonnecollector of bij 85° C in het voorraadvat wordt de pomp uitgeschakeld. De zonnecollector, die op dat moment alleen met lucht gevuld is, kan dan zeer warm worden, maar is hiertegen bestand.

Natuurlijke circulatie
Bij systemen met natuurlijke circulatie zijn een pomp, een elektronische regeling en een elektrische aansluiting niet nodig. Natuurlijke circulatie ontstaat doordat vloeistoffen uitzetten bij opwarming. Circulatie komt tot stand zodra de vloeistof in de zonnecollector warmer wordt dan in het voorraadvat. Om bevriezing te voorkomen, wordt de zonnecollector gevuld met glycol. Het voorraadvat moet boven de zonnecollector worden geplaatst, bijvoorbeeld in de nok van het dak. Dat is ruimtebesparend, maar de afstand tot de watergebruikers kan soms groter worden. Bij toepassing op een plat dak moeten de aan- en afvoerleiding tegen bevriezing beschermd worden. Een degelijke leidingisolatie is een minimale vereiste, eventueel moet een elektrische tracing worden toegepast. Een variant op natuurlijke circulatie is het heatpipesysteem. Dit systeem laat ook toe om op een zeer eenvoudige maar efficiënte wijze te beveiligen tegen oververhitting en bevriezing.