دستگاهی است که با جذب انرژی خورشیدی آب مورد نیاز را گرم می‌کند و با قرار دادن یک صفحه خورشیدی در بالای پشت بام این امکان وجود دارد که از انرژی تجدیدپذیر خورشید بیشترین بهره را برد.
آبگرمکنهای خورشیدی دارای کالکتور خورشیدی، مخزن ذخیره سازی آب و پمپ گردشی هستند. این نوع آبگرمکن از کارایی ساده‌ای برخوردار است و روی سقف آبگرمکنهای خورشیدی کالکتور نصب می‌شود که وظیفه جذب نور خورشید را بر عهده دارد. کالکتور پس از جذب نور خورشید، این انرژی را به گرما تبدیل می‌کند. گرمای تولید شده به وسیله پمپ گردشی وارد مخزن ذخیره سازی آب می‌شود. این کار به وسیله تنظیم کننده حرارتی انجام می‌پذیرد. با توجه به این‌که آبگرمکن خورشیدی به هیچ منبع تغذیه‌ای متصل نیست، سوئیچ خاموش و روشن ندارد و به طور خودکار به گرم کردن آب می‌پردازد.
روند رو به رشد استفاده از آبگرمکن های خورشیدی در دنیا
گسترده ترین کاربرد انرژی های تجدیدپذیر استفاده از آن‌ها برای تولید حرارت است که به‌طور عمده به سوخت‌های زیستی و آبگرمکنهای خورشیدی مربوط می‌شود. بر این اساس، یکی از پرکاربردترین انواع فناوری‌های مرتبط با انرژی های تجدیدپذیر، فناوری آبگرمکنهای خورشیدی است. مجموع ظرفیت نصب شدهٔ مجموع آبگرمکن های خورشیدی در سطح جهان تا پایان سال ۲۰۱۲ به ۲۶۵۰۰۰ مگاوات حرارتی رسیده‌است
اجزای تشکیل دهنده آبگرمکن خورشیدی
مخزن ذخیره
محفظه ای لازم است تا آب جهت گرم شدن در آن نگهداری شود، این به مشتری بستگی دارد که چه اندازه ظرفیتی نیاز دارد، معمولا یک یا دو مخزن برحسب نیاز برای آبگرمکن خورشیدی تعبیه می‌گردد که جنس آن نیز اغلب ورق گالوانیزه یا استنلس استیل می‌باشد، تا مانند عایق عمل کرده و آب را گرم نگه دارد.
مخزن انبساطی
این مخزن در آبگرمکن خورشیدی به دلیل دفع نواسانات حجمی سیال که به خاطر تغییرات دما اتفاق می‌افتد، در کنار مخزن ذخیره قرار می‌گیرد. علاوه بر آن آب جبرانی مورد نیاز هم از طریق این مخزن تامین می‌گردد.
نگهدارنده فلزی
یک اسکلت فلزی هم لازم است تا لوله‌های جاذب انرژی و مخزن را نگه دارد، که باید مستحکم و قوی باشد و به درستی نصب گردد.
کلکتور
مهمترین بخش اجزای تشکیل دهنده آبگرمکن خورشیدی کلکتورها هستند که در دو نوع کلکتور تخت و کلکتور تحت خلاء موجود می‌باشند. کلکتور تخت رایج‌ترین نوع آن است که به شکل صفحه‌های مستطیل شکل بوده و با استفاده از یک صفحه فلزی در بخش زیری، از جنس مس یا آلومینیوم و به رنگ تیره (برای سریع‌تر گرم شدن و همچنین دیرتر سرد شدن آب) انرژی خورشید را جذب می‌نماید.
کلکتور تحت خلاء دارای لوله‌های دوجداره شفافی است که به موازات هم و در یک زاویه مشخص قرار می‌گیرند، داخل لوله‌ها تیوبی وجود دارد که با مواد جاذب انرژی پوشانده شده‌اند و به این ترتیب گرما را جذب کرده و هوا از میان دوجداره عبور کرده و خارج می‌شود و این خلاء ایجاد شده مانع از هدر رفتن انرژی خواهد شد.
4 نوع از آبگرمکن های خورشیدی براساس عملکرد
- آبگرمکن خورشیدی ترموسیفونی
- آبگرمکن خورشیدی پمپی
- آبگرمکن خورشیدی ثقلی
- سیستم حلقه بسته در آبگرمکن خورشیدی
سیستم گردش غیر فعال (ترموسیفونی)
ساختار عملکرد آبگرمکنهای خورشیدی ترموسیفون (Thermo Siphon)، بسیار ساده است. هر آبگرمکن متشکل از تعدادی کلکتور و یک مخزن ذخیره (دو جداره) می‌باشد. صفحات جاذب کلکتورها، انرژی تابشی خورشیدی را جذب می‌کنند و به انرژی گرمایی تبدیل می‌کنند. لوله‌های رایزر که به این صفحات متصل هستند، گرمای آن‌ها را جذب می‌کنند و این گرما را به سیالی که درون لوله‌ها در جریان است، منتقل می‌کنند. اگر سیستم غیر مستقیم باشد، سیال گرم شده (که متشکل از محلول آب و ضد یخ است) درون مخزن، ذخیره می‌شود و وارد جداره خارجی مخزن شده سپس آب مصرفی را گرم می‌کند.
آبگرمکن خورشیدی پمپی
آبگرمکن خورشیدی پمپی که از دو کلکتور، یک عدد مخزن ذخیره و یک پمپ سیرکولاسیون تشکیل شده است. عملکرد کلکتورها همانند آبگرمکن خورشیدی ترموسیفونی می‌باشد با این تفاوت که شما می‌توانید مخزن ذخیره آبگرمکن خورشیدی پمپی را در هر جایی از ساختمان نصب کنید. معمولا در این شرایط مخزن ذخیره را در نزدیکی محل مصرف نصب می‌کنند. نقش پمپ سیرکولاسیون در این مدار به جهت افزایش راندمان و توان خروجی آبگرمکن خورشیدی کم مصرف است.
آبگرمکن خورشیدی برگشتی ثقلی
معمولا سیستم برگشت ثقلی جز سیستم‌های غیر مستقیم است که در این روش، آب در یک سیکل بسته، گرمای خورشید را از کلکتور‌های آبگرمکن خورشیدی دریافت می‌کند و به وسیله‌ی یک مبدل حرارتی قادر است آب داخل مخزن را گرم کند. این سیستم تا زمانی کار می‌کند که نیروی تابشی خورشیدی به حد کافی باشد، زمانی که انرژی تابشی خورشید کم می‌شود، پمپ از کار میوفتد و سیال درون لوله‌های کلکتور، با جریان گرانشی به داخل مخزن تخلیه می‌گردد.
سیستم حلقه بسته (غیر فعال)
در این روش، گرمای خورشید باعث گرم شدن مایع ضد یخ می‌شود که با یک مبدل حرارتی در اطراف مخزن حرکت می‌کند و آب درون مخزن را گرم می‌کند. مایع ضد یخ سپس دوباره به چرخه باز می‌گردد. استفاده از این روش برای مکان‌هایی که میزان بارش برف و باران زیاد است کاربرد دارد.
تقسیم‌بندی انواع آبگرمکنهای خورشیدی براساس سیستم جذب انرژی خورشیدی
آبگرمكن خورشيدی صفحه ای
مدل‌های قدیمی‌تر هستند و برای جذب گرمای تابشی خورشید باید اشعه آفتاب به صورت عمود بر آن‌ها بتابد.
آبگرمكن خورشيدی استوانه ای
مدل‌های جدیدتری هستند که از لوله‌های موازی تشکیل شده‌اند و قادرند در هر فصل و روز و ساعتی، انرژی گرمایی خورشیدی را جذب کنند و تا حد دمای جوش قابلیت داغ شدن، دارند.
مهمترین مزایای آبگرمکن خورشیدی
مزایای استفاده از انواع آبگرمکن خورشیدی کم مصرف و کارایی بالای آن برای افرادی که در مناطق جنوبی و گرم زندگی می‌کنند، باعث شده تا این دستگاه‌ها جایگزین سایر روش‌های گرمایش آب در بسیاری از منازل یا ادارات و واحدهای تجاری شوند.
- حفاظت از محیط زیست و جلوگیری از گرمایش کره زمین.
- حفظ منابع انرژی فسیلی.
- کاهش هزینه‌های انرژی گرمایی.
- ضریب ایمنی و اطمینان بالا.
- دسترسی نامحدود و همیشگی به انرژی گرمایی پاک.
- قابلیت استفاده در تمامی فصول حتی در دمای -30 درجه سانتی‌گراد.
- گنجایش 300 لیتری آبگرمکن خورشیدی کم مصرف.
- کاملا بدون سر و صدا.
- طول عمر بسیار بالا ( پنل های خورشیدی طول عمری در حدود 10 الی 15 سال دارند.)
- ظرفیت گرمایش آب تا دمای 90 درجه سانتی‌گراد در روزهای آفتابی، و دمای 70 درجه سانتی‌گراد در روزهای نیمه ابری.