Máy nước nóng năng lượng mặt trời, thiết bị sử dụng năng lượng nhiệt mặt trời để sản xuất nước nóng. Một máy nước nóng năng lượng mặt trời điển hình bao gồm một bộ thu năng lượng mặt trời gắn trên nóc tòa nhà và kết nối với một bể chứa nước. Tùy thuộc vào hệ thống, nước không được đun nóng có thể được lưu thông từ bể qua bộ thu để được làm nóng trực tiếp hoặc có thể được làm nóng bằng chất lỏng trao đổi nhiệt dung lượng cao được làm ấm trong bộ thu và truyền nhiệt qua các ống trong nước chiếc xe tăng. Trong khi truyền nhiệt từ bộ thu năng lượng mặt trời sang nước không đun nóng có thể được tạo điều kiện một cách thụ động mà không cần phương tiện cơ học, hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời hoạt động, sử dụng điện để lưu thông chất lỏng trao đổi nhiệt và vận hành máy bơm và bộ điều khiển cơ.
Mặc dù thói quen sử dụng mặt trời để đun nước để sử dụng trong gia đình có thể bắt nguồn từ một số nền văn hóa cổ đại, nhưng mãi đến năm 1891, hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời được cấp bằng sáng chế đầu tiên mới được bán thương mại. Được phát minh bởi Clarence Kemp ở Baltimore, Maryland, hệ thống này được gọi là Climax, và được phổ biến ở California và các tiểu bang ấm áp khác của Mỹ. Do chi phí tương đối cao và sự bất tiện khi sử dụng nhiên liệu thông thường để đun nóng nước, nhiều hộ gia đình đã háo hức đầu tư vào các máy nước nóng năng lượng mặt trời này. Tuy nhiên, hệ thống Climax bị hạn chế ở chỗ phần tử gia nhiệt tăng gấp đôi khi là bể chứa, do đó hạn chế lượng nước nóng có sẵn. Năm 1909 William J. Bailey đã cấp bằng sáng chế cho một hệ thống tách bể chứa nước khỏi bộ phận làm nóng mặt trời, tạo thành cơ sở cho thiết kế máy nước nóng năng lượng mặt trời được sử dụng ngày nay.
Hệ thống chủ động và thụ động
Các hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời hoạt động sử dụng máy bơm cơ và bộ điều khiển vi sai để điều chỉnh và định hướng dòng chảy của chất lỏng truyền nhiệt hoặc nước từ bộ thu năng lượng mặt trời đến bể. Bộ điều khiển cảm nhận sự chênh lệch nhiệt độ giữa nước trong bể và nhiệt độ trong bộ thu năng lượng mặt trời và bật máy bơm khi nước trong bể nguội xuống dưới nhiệt độ của bộ thu. Một số máy bơm chạy bằng điện lưới (dòng điện), và một số khác hoạt động bằng điện được tạo ra bởi một bảng quang điện mặt trời. Trong khi một số hệ thống sử dụng năng lượng mặt trời chỉ lưu thông chất lỏng khi mặt trời chiếu sáng và lưu trữ nước nóng trong các bể cách nhiệt tốt để sưởi ấm không gian vào ban đêm, một số khác sử dụng điện chính làm dự phòng cho ban đêm và những ngày u ám. Trong các hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời đang hoạt động, bể chứa nước có thể được đặt bên trong không gian mái nhà hoặc ở bất kỳ vị trí nào khác sẽ giảm thiểu thất thoát nhiệt cho không khí lạnh, vì dòng nước không phụ thuộc hoàn toàn vào trọng lực. Do đó, các bể này có thể được kết hợp với các bình nước nóng trong các hệ thống sưởi ấm không gian trong nước và hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời có thể được sử dụng để làm nóng nước trong xi lanh vào mùa đông để sưởi ấm không gian.
Các hệ thống thụ động, dựa vào trọng lực chứ không phải điện, có hiệu quả nhất ở vùng khí hậu nóng, nơi không có đông lạnh vào ban đêm hoặc mùa đông. Một số hệ thống thụ động sử dụng cấu hình thermosiphon sử dụng trọng lực và dòng nhiệt đối lưu. Nước lạnh từ độ cao chảy xuống nhờ trọng lực đến bộ thu năng lượng mặt trời, và, khi nước đi qua bộ thu và nóng lên, nó dâng lên qua sự đối lưu để đến bể chứa một lần nữa. Một loại hệ thống thụ động khác là hệ thống lưu trữ bộ thu tích hợp, trong đó bộ thu tạo thành đỉnh của bể chứa nước và làm nóng nước trực tiếp trong bể.
