Солнечный водонагреватель представляет собой разновидность обыкновенного солнечного коллектора. Он используется для производства теплой воды при помощи поглощения излучения солнца, преобразуя его в тепло, аккумулируя и передавая потребителю. Солнечный водонагреватель с вакуумным коллектором считается наиболее эффективным, но в тоже время и самыми дорогим. Они состоят из двух элементов:
1. Внутренний блок – специальный резервуар-теплообменник;
2. Наружный блок, который состоит из отражающего слоя и зачерненных медных трубок. Черные трубки нагреваются прямыми солнечными лучами, а лучи, отраженные от специального отражающего слоя, фокусируются на обратных сторонах каждой трубки. Вакуумный солнечный коллектор обеспечивает накопление солнечного излучения при любых погодных условиях. Зависимость от внешних температур практически полностью отсутствует.
Солнечные коллекторы трансформируют в тепло рассеянные и прямые солнечные лучи. Инфракрасное излучение, проходящее сквозь облака, тоже поглощается и превращается в тепло. Теплообменник-резервуар – это система преобразования, сохранения и поддержания тепла, которое, образуется от солнечной энергии и прочих источников энергии. Нагретая вода попадает в радиаторы отопительной системы из внутреннего блока, а вода из резервуаров применяется для горячего водоснабжения.
Электрический или газовый подогреватель в обязательном порядке должен устанавливаться не параллельно солнечным нагревателям (будет греть лишь холодную воду), а только последовательно, после солнечных нагревателей. Именно тогда его вклад в процесс нагрева окажется минимальным, так как он будет лишь догревать воду, которая уже нагрета солнцем.
Солнечные водонагреватели бывают пассивного или активного типов. Активные системы применяют электрические насосы, предназначенные для циркуляции жидкости сквозь коллектор; пассивные системы – не обладают насосом и полагаются лишь на естественную циркуляцию. На сегодняшний день существует много экспериментальных образцов, где процесс перекачки теплоносителя осуществляется стирлинг-насосом, который получает от солнца энергию.
В последнее время всё большую популярность стали завоевывать панельные нагреватели (водонагреватели с плоским коллектором). В них в качестве абсорбера применяется пластина, выполненная из стали или алюминия. Показатель КПД этих коллекторов небольшой, однако, это компенсируется избыточными (высокими) значениями солнечной облученности в солнцеизбыточных регионах. Для значений солнечной инсоляции (облученности) южных регионов Европы необходимы коллекторы, пластины которых созданы из меди с уникальным покрытием. Благодаря высокому показателю теплопроводности меди общий КПД и удельное значение теплопередачи значительно выше.