Saules ūdens sildītājs - ierīce, kas karstā ūdens ražošanai izmanto saules siltuma enerģiju. Tipisks saules ūdens sildītājs sastāv no saules kolektora, kas uzstādīts uz ēkas jumta un savienots ar ūdens uzkrāšanas tvertni. Atkarībā no sistēmas neapsildītu ūdeni var cirkulēt no tvertnes caur tieši uzsildāmu kolektoru, vai arī to var sildīt ar augstas ietilpības siltumapmaiņas šķidrumu, kas ir uzsildīts kolektorā un nodod savu siltumu caur caurulēm ūdenī. tvertne. Kamēr siltuma pārnesi no saules kolektora uz neapsildītu ūdeni var pasīvi atvieglot bez mehāniskiem līdzekļiem, “aktīvās” karstā ūdens saules enerģijas sistēmas izmanto elektrību, lai cirkulētu siltummaiņas šķidrums un darbinātu mehāniskos sūkņus un kontrolierus.
Lai arī saules izmantošanu ūdens sildīšanai mājas apstākļos var izsekot vairākās senās kultūrās, tikai 1891. gadā pirmā patentētā saules karstā ūdens sistēma tika pārdota komerciāli. Klarna Kempa izgudrota Baltimoras štatā, Merilendā, sistēmu sauca par “Climax”, un tā bija populāra Kalifornijā un citos siltajos Amerikas štatos. Ņemot vērā salīdzinoši augstās izmaksas un neērtības, kas saistītas ar parasto degvielu ūdens sildīšanai, daudzas mājsaimniecības labprāt investēja šajos saules karstā ūdens sildītājos. Tomēr Climax sistēma bija ierobežota ar to, ka sildīšanas elements dubultojās kā uzglabāšanas tvertne, tādējādi ierobežojot pieejamo karstā ūdens daudzumu. 1909. gadā Viljams Dž. Beilijs patentēja sistēmu, kas atdalīja ūdens uzkrāšanas tvertni no saules sildīšanas elementa, veidojot mūsdienās izmantoto saules karstā ūdens sildītāju dizaina pamatu.
Aktīvās un pasīvās sistēmas
Aktīvās saules karstā ūdens sistēmas izmanto mehāniskos sūkņus un diferenciālkontrollerus, lai regulētu un virzītu siltuma pārneses šķidruma vai ūdens plūsmu no saules kolektora uz tvertni. Kontrolieri uztver temperatūras starpību starp ūdeni tvertnē un temperatūru saules kolektorā un ieslēdz sūkni, kad ūdens tvertnē atdziest zem kolektora temperatūras. Daži sūkņi darbojas ar tīkla elektrību (līnijas elektrību), bet citi darbojas ar elektrību, ko rada saules fotoelements. Kaut arī dažas ar saules enerģiju darbināmas sistēmas cirkulē šķidrumu tikai tad, kad uzspīd saule, un karstā ūdens krājumus labi izolētās tvertnēs nakts telpas apsildīšanai izmanto, citas nakts un apmākušās dienas izmanto elektrības padevi. Aktīvās saules karstā ūdens sistēmās ūdens uzkrāšanas tvertnes var atrasties jumta telpā vai jebkurā citā vietā, kas samazina aukstā gaisa siltuma zudumus, jo ūdens plūsma nav atkarīga tikai no gravitācijas. Tādēļ šīs tvertnes var kombinēt ar karstā ūdens baloniem mājas telpu apkures sistēmās, un saules karstā ūdens sistēmu var izmantot, lai ziemā sildītu ūdeni balonā telpas sildīšanai.
Pasīvās sistēmas, kuru darbība ir atkarīga no gravitācijas, nevis no elektrības, ir visefektīvākās karstā klimatā, kur nav sasalšanas naktī vai ziemā. Dažās pasīvās sistēmās tiek izmantota termosifona konfigurācija, kas izmanto gravitācijas un konvektīvās siltuma plūsmas. Auksts ūdens no augstuma gravitācijas ceļā plūst uz leju līdz saules kolektoram, un, ūdenim izejot caur kolektoru un uzsilstot, tas paaugstinās caur konvekciju, lai atkal sasniegtu akumulācijas tvertni. Vēl viens pasīvās sistēmas tips ir integrētā kolektoru uzglabāšanas sistēma, kurā kolektors veido ūdens uzkrāšanas tvertnes augšpusi un silda ūdeni tieši tvertnē.
