Calentador solar de agua, dispositivo que utiliza energía solar térmica para producir agua caliente. Un calentador de agua solar típico consiste en un colector solar montado en el techo de un edificio y conectado a un tanque de almacenamiento de agua. Dependiendo del sistema, el agua no calentada puede circular desde el tanque a través del colector para calentarse directamente o puede calentarse mediante un fluido de intercambio de calor de alta capacidad que se calentó en el colector y transfiere su calor a través de tubos en el agua el tanque. Si bien la transferencia de calor desde el colector solar al agua no calentada se puede facilitar pasivamente sin medios mecánicos, los sistemas de agua caliente solar "activos" utilizan electricidad para hacer circular el fluido de intercambio de calor y para operar bombas y controladores mecánicos.
Aunque la práctica de usar el sol para calentar agua para uso doméstico se remonta a varias culturas antiguas, no fue hasta 1891 que el primer sistema patentado de agua caliente solar se vendió comercialmente. Inventado por Clarence Kemp en Baltimore, Maryland, el sistema se llamaba "Climax" y era popular en California y otros estados estadounidenses cálidos. Dado el costo relativamente alto y las molestias de usar combustibles convencionales para calentar el agua, muchos hogares estaban ansiosos por invertir en estos calentadores solares de agua caliente. Sin embargo, el sistema Climax estaba limitado porque el elemento calefactor se duplicaba como el tanque de almacenamiento, restringiendo así la cantidad de agua caliente disponible. En 1909, William J. Bailey patentó un sistema que separaba el tanque de almacenamiento de agua del elemento de calentamiento solar, formando la base del diseño de los calentadores solares de agua caliente utilizados en la actualidad.
Sistemas activos y pasivos.
Los sistemas activos de agua caliente solar utilizan bombas mecánicas y controladores diferenciales para regular y dirigir el flujo del fluido de transferencia de calor o agua desde el colector solar al tanque. Los controladores detectan la diferencia de temperatura entre el agua en el tanque y la temperatura en el colector solar y encienden la bomba cuando el agua en el tanque se enfría por debajo de la temperatura del colector. Algunas bombas funcionan con electricidad de red (electricidad de línea), y otras funcionan con electricidad generada por un panel solar fotovoltaico. Mientras que algunos sistemas alimentados con energía solar hacen circular el fluido solo cuando el sol está brillando y almacenan el agua calentada en tanques bien aislados para calentar el espacio durante la noche, otros usan la electricidad de la red como respaldo para la noche y los días nublados. En los sistemas activos de agua caliente solar, los tanques de almacenamiento de agua pueden ubicarse dentro del espacio del techo o en cualquier otro lugar que minimice la pérdida de calor al aire frío, ya que el flujo de agua no depende exclusivamente de la gravedad. Por lo tanto, estos tanques se pueden combinar con los cilindros de agua caliente en los sistemas de calefacción de espacios domésticos, y el sistema de agua caliente solar se puede utilizar para precalentar el agua en el cilindro en invierno para la calefacción de espacios.
Los sistemas pasivos, que dependen de la gravedad en lugar de la electricidad, son más eficientes en climas cálidos donde la congelación nocturna o invernal no está presente. Algunos sistemas pasivos utilizan una configuración de termosifón que utiliza la gravedad y los flujos de calor por convección. El agua fría, desde una altura, desciende por gravedad hacia el colector solar y, a medida que el agua pasa a través del colector y se calienta, se eleva por convección para llegar nuevamente al tanque de almacenamiento. Otro tipo de sistema pasivo es el sistema integrado de almacenamiento del colector, en el que el colector forma la parte superior del tanque de almacenamiento de agua y calienta el agua directamente en el tanque.
