خورشید منبعی است بیکران، که استفاده از انرژی آن پاک و ارزان قیمت است. یکی از جنبه‌های انرژی خورشیدی جدا از نیروگاه خورشیدی و تولید برق استفاده از انرژی گرمایی خورشید می‌باشد. آبگرمکن خورشیدی با استفاده از انرژی خورشید جهت گرم کردن آب مصرفی منازل و همچنین گرمایش محیطی مکان‌ها، کاربردی خاص و مقرون به صرفه از انرژی خورشیدی می‌باشد.
سیستم آبگرمکن خورشیدی بر پایه دو اصل کلی کار می‌کند که هردو متکی به میزان جذب انرژی خورشید می‌باشند. اصل اول اشاره دارد به اینکه حرارت هر جسم گرمی به محیط اطراف آن انتقال می‌یابد. بازده کلکتورهای موجود در سیستم گرمایش خورشیدی، رابطه مستقیم با میزان حرارتی که از طریق تابشی و همرفت منتقل می‌کنند دارد. به همین دلیل از عایق حرارتی به جهت جلوگیری از انتقال حرارت کلکلتورها به خارج استفاده می‌شود.
بیشتر بخوانید: سانورتر خورشیدی
اصل دوم به راین اساس است که هرچه اختلاف دمای بین دو جسم بیشتر باشد انتقال دما هم سریع‌تر خواهد بود. پس هرچه اختلاف دمای بین سطح جاذب کلکتورها و سیال داخل آن‌ها بیشتر باشد انتقال گرما به سیال سریع‌تر انجام می‌گیرد. در نتیجه آب در آبگرمکن خورشیدی سریع‌تر گرم خواهد شد.
کلکتورهای خورشیدی در آبگرمکن خورشیدی انرژی گرمایی حاصل از تابش خورشیدی جذب می کنند و تحت تاثیر فرآیند گلخانه ای آن گرما را به آب انتقال می دهند.
کلکتورهای گرمایش خورشیدی می‌توانند بیش از ۵۰ درصد انرژی دریافتی خورشید را ذخیره و به آبگرم منتقل کنند.
انواع آبگرمکن خورشیدی
- ترموسیفون
در این نوع از آبگرمکن از هیچ گونه پمپی جهت به گردش درآوردن آب استفاده نشده و یکی از مشکلاتی که در مورد این مدل می توان گفت احتمال یخ زدگی سیستم در زمستان های خیلی سرد می باشد.
- پمپ دار تحت فشار
این سیستم به صورت مدار بسته بوده و به منظور اینکه به صورت دائم آب در سیستم جابجا شود. از پمپ استفاده شده تا آب را به گردش درآورد. جهت برطرف کردن مشکل مدل ترموسیفونی از ضد یخ کمک گرفته‌اند.
- سیستم برگشت ثقلی
این مدل را معمولاً، سیستم غیر مستقیم گرمایش آب می‌نامند. در این سیستم آبی را که در یک سیکل بسته قرار دارد، انرژی گرمایی خورشید را توسط کلکتورها گرفته و مانند یک مبدل حرارتی آب را درون مخزن را گرم می‌کند. از این سیستم می‌توان در مناطقی که با اختلاف دمای زیادی روبرو هستند، استفاده کرد.
- آبگرمکن خورشیدی با کلکتور تخت خلا
آبگرمکن های کلکتور تخت بروزترین نوع از آبگرمکن های خورشیدی می‌باشند. کلکلتورهای بکار رفته در آن‌ها از نوع کلکتورهای لوله خلا شیشه‌ای بوده که می‌توانند آب را تا دمای ۵۰ تا ۷۰ درجه سانتیگراد را در فصل زمستان گرم کنند و در فصول گرم دمای آب تا ۹۰ درجه سانتیگراد هم خواهد رسید.
عمر مفید مخزن در این مدل افزایش یافته و جداره خارجی مخزن آب گرم از ورق گالوانیزه ساخته می‌شود تا مخزن از خوردگی، زنگ زدگی و هر نوع عامل جوی در امان باشد. بین جداره داخلی و خارجی فضایی وجود دارد که این فضا را با عایق پلی اورتان کاملاً می‌پوشانند تا مانع هدر رفت حرارت بین جداره داخلی و خارجی شده و کمک کند تا دمای آب تا ۷۲ ساعت گرم بماند.
آبگرمکن های خورشیدی پمپ دار
در این نوع از آبگرمکن تعداد زیاد کلکتور بکار برده می‌شود و سیستمی غیر مستقیم دارد و به دلیل اینکه گردش آب باید سرعت بیشتری در سیستم داشته باشد از پمپ استفاده می‌شود، همچنین مخازن دو جداره دارند. این سیستم به یک کنترل کننده دما مجهز می‌باشد. که تعیین قطع و وصل پمپ در زمان‌های متفاوت بر عهده این کنترلر است. معمولاً این مدل از آبگرمکن در سیستم‌های بزرگ کاربرد دارند.
- آبگرمکن های صنعتی یا عمومی
این سیستم آبگرمکن صنعتی و یا در ساختمان‌ها و یا مکان‌های عمومی جهت تأمین آب گرم و یا گرمایش محیط استفاده می‌گردد. تعداد کلکتورها بسته به میزان مصرف متقاضی تعیین می‌گردد. از این مدل برای گرم کردن استخرهای عمومی و شخصی استفاده می‌گردد. مخزن این نوع کویل دار، پمپی و ضدیخ می‌باشد.
- آبگرمکن خورشیدی پروانه ای
این آبگرمکن در مکان‌های بزرگ مثل موتورخانه، گلخانه، استخر عمومی و… استفاده می‌شود. این سیستم به گونه‌ای است که از ورق استیل به‌عنوان مخزن به‌کارمی برند و در میان دو جداره داخلی و بیرونی مخزن از فوم پلی اورتان استفاده می‌شود. کلکتورها از جنس شیشه‌ای وکیوم تیوب استفاده می‌شود که می‌توان تا ۴۰ کلکتور عایق بندی شده را در این مدل استفاده کرد.
شیشه‌های وکیوم تیوب آب، بعد از اینکه به سرعت گرم شد، از بالای مخزن خارج شده و این روند سریعاً و مرتباً انجام می‌شود.