Napenergiával működő vízmelegítő: olyan eszköz, amely napenergia felhasználásával melegvíz előállítására szolgál. Egy tipikus napenergiával működő vízmelegítő egy napkollektorból áll, amely az épület tetejére van felszerelve és víztartályhoz csatlakoztatva. A rendszertől függően a nem fűtött víz keríthető a tartályból a közvetlenül fűthető kollektoron keresztül, vagy melegíthető egy nagy kapacitású hőcserélő folyadékkal, amelyet felmelegítettek a kollektorban, és hőjét a vízben lévő csöveken keresztül továbbítja. a tank. Míg a hőátadás a napkollektorról a fűtetlen vízre passzív módon megkönnyíthető mechanikai eszközök nélkül, addig az „aktív” napenergia melegvíz rendszerek villamos energiát használnak a hőcserélő folyadék keringtetésére, valamint a mechanikus szivattyúk és vezérlők működtetésére.
Annak ellenére, hogy a nap használatát víz melegítésére használják háztartási célokra, számos ősi kultúrára vezethető vissza, csak 1891-ben adták el az első szabadalmaztatott napenergia melegvíz-rendszert kereskedelmi forgalomba. A Clarence Kemp által feltalált Baltimore-ban (Maryland) a rendszert „Climax” -nak hívták, és népszerű volt Kaliforniában és más meleg amerikai államokban. Tekintettel a hagyományos üzemanyagok vízmelegítéshez viszonylag magas költségeire és kellemetlenségeire, sok háztartás lelkesen fektetett be ezekbe a napenergiával működő melegvíz-melegítőkbe. A Climax rendszer azonban korlátozott volt abban, hogy a fűtőelem megduplázódott, mint tárolótartály, ezáltal korlátozva a rendelkezésre álló forró víz mennyiségét. 1909-ben William J. Bailey szabadalmaztatott egy rendszert, amely elválasztja a víztároló tartályt a napenergiától, és ez képezi az alapját a napjainkban használt melegvíz-melegítők tervezéséhez.
Aktív és passzív rendszerek
Az aktív napenergia melegvíz-rendszerek mechanikus szivattyúkat és differenciálvezérlőket használnak a hőátadó folyadék vagy víz áramlásának szabályozására és irányítására a napkollektorról a tartályba. A vezérlők érzékelik a tartályban lévő víz és a napkollektor hőmérséklete közötti hőmérsékleti különbséget, és bekapcsolják a szivattyút, amikor a tartályban lévő víz lehűlik a kollektor hőmérséklete alá. Néhány szivattyú hálózati árammal (vonali villamosenergia) működik, mások napelemes fotoelektromos panel által termelt villamos energiával működnek. Míg egyes napelemes rendszerek csak a nap sütésekor keringtetik a folyadékot, és a fűtött vizet jól szigetelt tartályokban tárolják éjszakai helyiségfűtés céljából, mások éjszakai és borús napokon tartalékként használják a hálózati áramot. Az aktív napenergiával működő melegvíz-rendszerekben a víztartályok a tetőtérben vagy bármely más helyen elhelyezhetők, amelyek minimalizálják a hideg levegő hőveszteségét, mivel a víz áramlása nem függ kizárólag a gravitációtól. Ezek a tartályok ezért kombinálhatók a melegvíz-palackokkal a háztartási fűtési rendszerekben, és a szolár-melegvíz-rendszer felhasználható a víz melegítésére a hengerben télen a helyiség fűtésére.
A passzív rendszerek, amelyek inkább a gravitációra támaszkodnak, mint az elektromosságra, a leghatékonyabbak olyan meleg éghajlaton, ahol nincs éjszakai vagy téli fagyás. Néhány passzív rendszer olyan termoszifon konfigurációt alkalmaz, amely gravitációt és konvektív hőáramot használ fel. A magasságból származó hideg víz gravitációval folyik le a napkollektorhoz, és mivel a víz áthalad a kollektoron, és felmelegszik, a konvekción keresztül felmelegszik, hogy ismét elérje a tárolótartályt. A passzív rendszer másik típusa az integrált kollektor-tároló rendszer, amelyben a kollektor képezi a víztároló tartály tetejét, és közvetlenül a melegíti a vizet.
