Aquecedor solar de água, dispositivo que utiliza energia solar térmica para produzir água quente. Um aquecedor solar de água típico consiste em um coletor solar montado no telhado de um edifício e conectado a um tanque de armazenamento de água. Dependendo do sistema, a água não aquecida pode ser circulada do tanque através do coletor para ser aquecida diretamente ou pode ser aquecida por um fluido de troca de calor de alta capacidade que foi aquecido no coletor e transfere seu calor através de tubos na água. o tanque. Embora a transferência de calor do coletor solar para a água não aquecida possa ser facilitada passivamente sem meios mecânicos, os sistemas de água quente solar “ativos” usam eletricidade para circular o fluido de troca de calor e operar bombas e controladores mecânicos.
Embora a prática de usar o sol para aquecer água para uso doméstico possa ser rastreada até várias culturas antigas, não foi até 1891 que o primeiro sistema solar de água quente patenteado foi vendido comercialmente. Inventado por Clarence Kemp em Baltimore, Maryland, o sistema foi chamado de “Climax” e era popular na Califórnia e em outros estados americanos acolhedores. Dado o custo e a inconveniência comparativamente altos do uso de combustíveis convencionais para aquecer a água, muitas famílias estavam ansiosas para investir nesses aquecedores solares de água quente. No entanto, o sistema Climax era limitado, pois o elemento de aquecimento dobrava como tanque de armazenamento, restringindo a quantidade de água quente disponível. Em 1909, William J. Bailey patenteou um sistema que separava o tanque de armazenamento de água do elemento de aquecimento solar, formando a base do projeto dos aquecedores solares de água quente usados atualmente.
Sistemas ativos e passivos
Os sistemas solares ativos de água quente usam bombas mecânicas e controladores diferenciais para regular e direcionar o fluxo do fluido de transferência de calor ou da água do coletor solar para o tanque. Os controladores detectam a diferença de temperatura entre a água no tanque e a temperatura no coletor solar e ligam a bomba quando a água no tanque esfria abaixo da temperatura do coletor. Algumas bombas funcionam com eletricidade principal (linha de eletricidade) e outras operam com eletricidade gerada por um painel solar fotovoltaico. Enquanto alguns sistemas movidos a energia solar circulam o fluido somente quando o sol está brilhando e armazenam a água aquecida em tanques bem isolados para aquecimento ambiente noturno, outros usam a eletricidade da rede elétrica como reserva para dias noturnos e nublados. Em sistemas solares ativos de água quente, os tanques de armazenamento de água podem estar localizados dentro do espaço do telhado ou em qualquer outro local que minimize a perda de calor no ar frio, pois o fluxo de água não depende exclusivamente da gravidade. Esses tanques podem, portanto, ser combinados com os cilindros de água quente nos sistemas domésticos de aquecimento ambiente, e o sistema solar de água quente pode ser usado para pré-aquecer a água no cilindro no inverno para aquecimento ambiente.
Os sistemas passivos, que dependem da gravidade e não da eletricidade, são mais eficientes em climas quentes, onde não há congelamento noturno ou no inverno. Alguns sistemas passivos usam uma configuração de termossifão que usa fluxos de calor por gravidade e convectivos. A água fria de uma altura flui por gravidade para o coletor solar e, à medida que a água passa pelo coletor e aquece, sobe por convecção para chegar ao tanque de armazenamento novamente. Outro tipo de sistema passivo é o sistema integrado de armazenamento do coletor, no qual o coletor forma a parte superior do tanque de armazenamento de água e aquece a água diretamente no tanque.
