Kính thu nhiệt

Kinh thu nhiệt dùng để nung nóng nước thì khác với pin quang năng dùng để tạo ra điện. Kính thu nhiệt trong máy nước nóng có chức năng hấp thụ quang năng và truyền nhiệt vào nước. Quá trình hấp thụ sau đó có thể truyền nhiệt trực tiếp vào nước hoặc truyền nhiệt thông qua hoá chất trao đổi nhiệt, glycol. Kính thu nhiệt có thiết kế đa dạng như kính thu nhiệt dạng tấm phẳng, kính thu nhiệt dạng ống chân không, kính thu nhiệt dạng bơm nhiệt và kính thu nhiệt dạng hình parabol. Mỗi loại đều có ưu điểm và nhược điểm. Nhược điểm thường liên quan đến vốn đầu tư. Bất kỳ hệ thống nào mà có gánh nặng về chi phí ban đầu mà vượt quá khả năng tiết kiệm do chi phí vận hành thì đều không phổ biến. Các loại kính thu nhiệt thông thường được mô tả dưới đây.

Kính thu nhiệt dạng tấm phẳng

Đây là loại phổ biến nhất ở Úc. Kính thu nhiệt có hình dạng hộp chữ nhật chịu nhiệt mà được lắp đặt, có độ nghiêng, hướng đạt được sự hấp thụ quang năng tốt nhất. Kính thu nhiệt luôn cố định tại 1 vị trí, điều đó có nghĩa là việc hấp thu quang năng trên bề mặt sẽ liên tục suốt ngày.

Mặt trên của kính thu nhiệt thường được bao phủ bởi lớp kính có hợp chất sắt thấp và cường lực, cho phép quang năng đi xuyên qua lớp kính nhưng giảm tối thiểu sự bức xạ. Lớp kính thu nhiệt này cũng là lớp cách nhiệt để lớp thu nhiệt không bị ảnh hưởng bởi gió lạnh vào mùa động.

QuanG năng sau khi đi xuyên qua lớp kính thì sẽ nung nóng tấm thu nhiệt. Tấm thu  nhiệt được chế tạo từ kim loại dẫn nhiệt tốt như đồng hay nhôm. Tấm thu nhiệt được áp sát vào các mạch ống đồng để truyền nhiệt vào nước trong ống đồng. Tấm thu nhiệt thường được sơn phủ lớp sơn đen mờ, là lớp hấp thụ có giá thành thấp hoặc mặt hấp thụ đặc biệt có giá thành cao hơn có thể tăng cường khả năng hấp thụ nhiệt.

Tất cả các kính thu nhiệt dạng tấm phẳng đều bị tăng lượng hao phí quang năng khi nhiệt độ nước tăng. Hiệu suất của kính thu nhiệt đặc biệt thì không giảm nhiều như kính thu nhiệt dạng sơn đen mờ.

Kính thu nhiệt dạng ống chân không

Loại này thường bao gồm nhiều (từ 10 đến 15) ống thuỷ tinh cho mỗi kính thu nhiệt. Các ống này thực ra có hai lớp kính, một trong và một ngoài. Mỗi ống được bịt 1 đầu và nối với ống khác ở đầu kia. Khoảng không kín giữa các lớp của ống thuỷ tinh là chân không. Mặt ngoài của ống thuỷ tinh bên trong có thể được phủ một lớp hấp thụ như là kính thu nhiệt dạng tấm phẳng, sẽ tập trung quang năng hấp thụ và nó ít bị tổn hao năng lượng do phản xạ. Những loại kính thu nhiệt này, do hình dạng vòng tròn nên luôn hấp thu được quang năng với điều kiện tốt nhất. Những tấm kính thu nhiệt loại này có hiệu suất nung nóng cao nhưng lại rất dễ vỡ và chi phí cao.

Kính thu nhiệt dạng hình parabol

Loại này có cấu tạo để hạn chế việc giảm hiệu suất, như kính thu nhiệt dạng cố định, bằng cách xoay xung quanh một trục, làm cho bề mặt hấp thụ quang năng luôn thẳng góc với mặt trời vào buổi sáng và sẽ xoay theo ánh nắng mặt trời sang hướng tây vào buổi chiều tối. Kính thu nhiệt loại này thường bao gồm tấm phản chiếu hình chữ nhật dài và có mặt cắt ngang dạng parabol để tất cả quang năng đi vào tấm phản chiếu thì phản xạ vào ống thu nhiệt chạy dọc theo tấm phản chiếu. Ống thu nhiệt này được đặt trước tấm phản chiếu để đón nhận phản xạ. Tấm phản chiếu này có thể là loại ống chân không, ống dẫn nhiệt hoặc ống truyền nước được sơn phủ lớp hấp thu nhiệt bằng sơn đen mờ hoặc lớp hấp thu nhiệt đặc biệt. Nhiều kính thu nhiệt kiểu này có thể được lắp cạnh nhau để cho tăng cường khả năng hấp thu quang năng để nung nóng nước. Tuỳ thuộc vào loại tấm thu nhiệt sử dụng, những kính thu nhiệt có thể cung cấp khả năng nung nóng cao nhưng lại hạn chế về hiệu suất dưới điều kiện khuyếch tán.