Teknologi pemanas air tenaga surya

Pemanas air tenaga surya, alat yang menggunakan energi panas matahari untuk menghasilkan air panas. Pemanas air surya khas terdiri dari kolektor surya yang dipasang di atap bangunan dan terhubung ke tangki penyimpanan air. Bergantung pada sistem, air yang tidak dipanaskan dapat diedarkan dari tangki melalui kolektor untuk dipanaskan secara langsung atau dapat dipanaskan oleh fluida pertukaran panas berkapasitas tinggi yang dihangatkan di kolektor dan mentransfer panasnya melalui tabung di air tangki. Sementara perpindahan panas dari pengumpul surya ke air yang tidak dipanaskan dapat difasilitasi secara pasif tanpa sarana mekanis, sistem air panas surya “aktif” menggunakan listrik untuk mensirkulasi fluida pertukaran panas dan untuk mengoperasikan pompa mekanis dan pengontrol.

Meskipun praktik menggunakan matahari untuk memanaskan air untuk keperluan rumah tangga dapat ditelusuri kembali ke beberapa budaya kuno, tidak sampai 1891 bahwa sistem air panas tenaga surya pertama yang dipatenkan dijual secara komersial. Diciptakan oleh Clarence Kemp di Baltimore, Maryland, sistem itu disebut "Klimaks" dan populer di California dan negara-negara Amerika lainnya. Mengingat biaya yang relatif tinggi dan ketidaknyamanan menggunakan bahan bakar konvensional untuk memanaskan air, banyak rumah tangga ingin berinvestasi dalam pemanas air panas matahari ini. Namun, sistem Klimaks terbatas karena elemen pemanas berlipat ganda sebagai tangki penyimpanan, sehingga membatasi jumlah air panas yang tersedia. Pada tahun 1909 William J. Bailey mematenkan sistem yang memisahkan tangki penyimpanan air dari elemen pemanas matahari, membentuk dasar dari desain pemanas air panas matahari yang digunakan saat ini.

Sistem aktif dan pasif

Sistem air panas matahari aktif menggunakan pompa mekanis dan pengontrol diferensial untuk mengatur dan mengarahkan aliran cairan pemindah panas atau air dari pengumpul surya ke tangki. Pengontrol merasakan perbedaan suhu antara air di dalam tangki dan suhu di kolektor surya dan menghidupkan pompa ketika air di dalam tangki mendingin di bawah suhu kolektor. Beberapa pompa beroperasi dengan listrik utama (listrik jalur), dan yang lain beroperasi pada listrik yang dihasilkan oleh panel fotovoltaik surya. Sementara beberapa sistem bertenaga surya mengedarkan fluida hanya ketika matahari bersinar dan menyimpan air yang dipanaskan dalam tangki yang diinsulasi dengan baik untuk pemanasan ruang malam hari, yang lain menggunakan listrik utama sebagai cadangan untuk malam hari dan hari mendung. Dalam sistem air panas surya aktif, tangki penyimpan air dapat ditempatkan di dalam ruang atap atau di lokasi lain yang akan meminimalkan kehilangan panas ke udara dingin, karena aliran air tidak hanya bergantung pada gravitasi. Tangki-tangki ini karena itu dapat dikombinasikan dengan silinder air panas di sistem pemanas ruang domestik, dan sistem air panas tenaga surya dapat digunakan untuk memanaskan air di dalam silinder di musim dingin untuk pemanasan ruang.

Sistem pasif, yang mengandalkan gravitasi daripada listrik, paling efisien di iklim panas di mana malam hari atau musim dingin tidak ada. Beberapa sistem pasif menggunakan konfigurasi termosipon yang menggunakan gravitasi dan aliran panas konvektif. Air dingin dari ketinggian mengalir turun secara gravitasi ke kolektor surya, dan, ketika air melewati kolektor dan memanas, ia naik melalui konveksi untuk mencapai tangki penyimpanan lagi. Jenis lain dari sistem pasif adalah sistem penyimpanan kolektor terintegrasi, di mana kolektor membentuk bagian atas tangki penyimpanan air dan memanaskan air langsung di dalam tangki.