Sončni grelnik vode, naprava, ki uporablja sončno toploto za proizvodnjo tople vode. Običajni solarni grelnik vode je sestavljen iz sončnega kolektorja, ki je nameščen na strehi stavbe in povezan z rezervoarjem za vodo. Odvisno od sistema lahko neogrevana voda kroži iz rezervoarja skozi kolektor, da se neposredno ogreva, ali pa jo lahko segreje z visoko zmogljivo toplotno izmenjalno tekočino, ki se ogreva v kolektorju in svojo toploto prenaša skozi cevi v vodi v cisterno. Medtem ko je prenos toplote iz sončnega kolektorja v neogrevano vodo mogoče pasivno olajšati brez mehanskih sredstev, "aktivni" solarni toplovodni sistemi uporabljajo električno energijo za kroženje toplotne izmenjalne tekočine in za upravljanje mehanskih črpalk in regulatorjev.
Čeprav je praksa uporabe sonca za ogrevanje vode za uporabo v gospodinjstvu mogoče zaslediti v več starodavnih kulturah, je bil šele leta 1891 prvi patentirani solarni sistem za toplo vodo prodan na trg. Sistem, ki ga je izumil Clarence Kemp v Baltimoru v Marylandu, se je sistem imenoval "vrhunec" in je bil priljubljen v Kaliforniji in drugih toplih ameriških zveznih državah. Glede na sorazmerno visoke stroške in neprijetnosti uporabe običajnih goriv za ogrevanje vode je veliko gospodinjstev želelo vlagati v te sončne grelnike za toplo vodo. Vendar je bil sistem Climax omejen, ker se je grelni element podvojil kot hranilnik, s čimer je bila omejena količina vroče vode. Leta 1909 je William J. Bailey patentiral sistem, ki je ločil rezervoar za vodo od sončnega grelnega elementa, ki je osnova zasnove sončnih grelnikov za toplo vodo, ki se uporabljajo danes.
Aktivni in pasivni sistemi
Aktivni solarni sistemi za toplo vodo uporabljajo mehanske črpalke in diferencialne regulatorje za regulacijo in usmerjanje toka tekočine za prenos toplote ali vode iz sončnega kolektorja v rezervoar. Regulatorji zaznajo temperaturno razliko med vodo v rezervoarju in temperaturo v sončnem kolektorju in vklopijo črpalko, ko se voda v rezervoarju ohladi pod temperaturo kolektorja. Nekatere črpalke delujejo na električni mreži (druge električne energije), druge pa delujejo na električno energijo, ki jo ustvarja sončna fotovoltaična plošča. Medtem ko nekateri sistemi na sončno energijo krožijo tekočino samo, ko sonce sije in hranijo ogrevano vodo v dobro izoliranih rezervoarjih za nočno ogrevanje prostora, drugi pa električno omrežje uporabljajo kot rezervo za nočne in oblačne dni. V aktivnih sistemih za toplo vodo s sončno energijo se lahko rezervoarji za vodo nahajajo znotraj strešnega prostora ali na katerem koli drugem mestu, kar bo zmanjšalo izgubo toplote na hladen zrak, saj pretok vode ni odvisen izključno od teže. Te rezervoarje je zato mogoče kombinirati z jeklenkami za toplo vodo v sistemih za ogrevanje gospodinjstev, solarni sistem za toplo vodo pa se lahko pozimi predgreje vodo v jeklenki za ogrevanje prostorov.
Pasivni sistemi, ki se bolj zanašajo na gravitacijo in ne na elektriko, so najbolj učinkoviti v vročih podnebjih, kjer ni nočne ali zimske zmrzovanja. Nekateri pasivni sistemi uporabljajo termosifonsko konfiguracijo, ki uporablja gravitacijo in konvektivne toplotne tokove. Hladna voda z višine se gravitacijsko spušča v sončni kolektor in, ko voda prehaja skozi kolektor in se segreva, se dvigne s konvekcijo, da spet doseže rezervoar za shranjevanje. Druga vrsta pasivnega sistema je integrirani sistem zbiralnikov, v katerem zbiralnik tvori vrh rezervoarja za vodo in vodo segreva neposredno v rezervoarju.
