การทำความร้อนน้ำเป็นกระบวนการถ่ายเทความร้อนที่ใช้แหล่งพลังงานในการทำให้น้ำ ร้อน ขึ้นเหนืออุณหภูมิเริ่มต้น การใช้งานน้ำร้อนในครัวเรือนทั่วไป ได้แก่ การปรุงอาหาร การทำความสะอาด การอาบน้ำ และการทำความร้อนในอาคาร ในภาคอุตสาหกรรม น้ำร้อนและน้ำที่ถูกทำให้ร้อนจนกลายเป็นไอน้ำมีประโยชน์มากมาย

ในครัวเรือน การต้มน้ำแบบดั้งเดิมมัก ใช้ภาชนะที่เรียกว่าเครื่องทำน้ำอุ่นกาต้มน้ำหม้อหรือกระทะโลหะภาชนะโลหะเหล่านี้ใช้ต้มน้ำครั้งละมากๆ แต่ไม่ได้ให้ความร้อนแก่น้ำอย่างต่อเนื่องในอุณหภูมิที่กำหนดไว้ ในบางกรณี น้ำร้อนอาจเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ โดยส่วนใหญ่มาจากน้ำพุร้อน ธรรมชาติ อุณหภูมิของน้ำร้อนจะแปรผันตามอัตราการบริโภค โดยจะเย็นลงเมื่อปริมาณการใช้น้ำเพิ่มขึ้น

เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้ความร้อนแก่น้ำอย่างต่อเนื่องเรียกว่าเครื่องทำน้ำอุ่นเครื่องทำน้ำร้อนถังเก็บน้ำร้อนหม้อต้มน้ำเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน น้ำพุ ร้อน(ในแอฟริกาใต้ โลกอาหรับ และเอเชียใต้) หรือเครื่องผลิตความร้อนชื่อเรียกเหล่านี้แตกต่างกันไปตามภูมิภาค และขึ้นอยู่กับว่าใช้ทำน้ำดื่มหรือน้ำใช้ ใช้ในครัวเรือนหรืออุตสาหกรรม และแหล่งพลังงาน ในครัวเรือนน้ำดื่มที่ถูกทำให้ร้อนเพื่อใช้ในด้านอื่นนอกเหนือจากการทำความร้อนในบ้านก็เรียกว่าน้ำร้อนใช้ในบ้าน ( DHW ) เช่นกัน

เชื้อเพลิงฟอสซิล ( ก๊าซธรรมชาติก๊าซปิโตรเลียมเหลวน้ำมัน)หรือเชื้อเพลิงแข็งมักใช้ในการทำความร้อนน้ำ อาจใช้โดยตรงหรือผลิตกระแสไฟฟ้าเพื่อทำความร้อนน้ำ กระแสไฟฟ้าที่ใช้ในการทำความร้อนน้ำอาจมาจากแหล่งพลังงานไฟฟ้าอื่นๆ เช่นพลังงานนิวเคลียร์หรือพลังงานหมุนเวียนพลังงานทางเลือกเช่นพลังงานแสงอาทิตย์ปั๊มความร้อน การรีไซเคิลความร้อน ของน้ำร้อนและการทำความร้อนใต้พิภพก็สามารถทำความร้อนน้ำได้เช่นกัน โดยมักใช้ร่วมกับระบบสำรองที่ใช้พลังงานจากเชื้อเพลิงฟอสซิลหรือไฟฟ้า

พื้นที่เมืองที่มีประชากรหนาแน่นในบางประเทศมีการจัดระบบทำความร้อนส่วนกลางสำหรับน้ำร้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแถบสแกนดิเนเวียฟินแลนด์และโปแลนด์ระบบทำความร้อนส่วนกลางจะจ่ายพลังงานสำหรับทำความร้อนน้ำและทำความร้อนใน อาคาร จากโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนร่วม (CHP)เช่นเตาเผาขยะปั๊มความร้อนส่วนกลางความร้อนเหลือทิ้งจากอุตสาหกรรม พลังงานความร้อนใต้พิภพ และระบบทำความร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนกลางการทำความร้อนน้ำประปาจริงจะทำในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ณ สถานที่ของผู้บริโภค โดยทั่วไปแล้วผู้บริโภคไม่มีระบบสำรองภายในอาคาร เนื่องจากระบบทำความร้อนส่วนกลางมักมีระบบสำรองที่เพียงพออยู่แล้ว

ปัจจุบันในสหรัฐอเมริกา น้ำร้อนที่ใช้ในบ้านส่วนใหญ่มักให้ความร้อนด้วยก๊าซธรรมชาติ ความร้อนจากไฟฟ้า หรือปั๊มความร้อน เครื่องทำน้ำอุ่น แบบปั๊มความร้อน ด้วยไฟฟ้า มีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องทำน้ำอุ่นแบบใช้ความร้อนจากไฟฟ้าอย่างมาก แต่ก็มีราคาซื้อที่สูงกว่าเช่นกัน บริษัทสาธารณูปโภคด้านพลังงานบางแห่งจึงเสนอบริการสนับสนุนทางการเงินแก่ลูกค้าเพื่อช่วยชดเชยค่าใช้จ่ายเริ่มต้นที่สูงขึ้นของเครื่องทำน้ำ อุ่นประหยัดพลังงาน

น้ำร้อนที่ใช้สำหรับทำความร้อนในพื้นที่อาจถูกทำให้ร้อนด้วยเชื้อเพลิงฟอสซิลในหม้อต้ม ในขณะที่น้ำดื่มอาจถูกทำให้ร้อนในอุปกรณ์แยกต่างหาก นี่เป็นวิธีปฏิบัติทั่วไปในสหรัฐอเมริกา โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมักใช้การทำความร้อนด้วยอากาศอุ่น^{[ 1 ]}

ในครัวเรือนและเชิงพาณิชย์ เครื่องทำน้ำอุ่นส่วนใหญ่ในอเมริกาเหนือและเอเชียใต้เป็นแบบถังเก็บน้ำ หรือที่เรียกว่าเครื่องทำน้ำอุ่นแบบกักเก็บน้ำซึ่งประกอบด้วยภาชนะทรงกระบอกที่เก็บน้ำให้ร้อนอยู่เสมอพร้อมใช้งาน ขนาดทั่วไปสำหรับใช้ในครัวเรือนมีตั้งแต่ 75 ถึง 400 ลิตร (20 ถึง 100 แกลลอนสหรัฐ) อาจใช้ไฟฟ้าก๊าซธรรมชาติโพรเพนน้ำมันทำความร้อน พลังงานแสงอาทิตย์หรือแหล่งพลังงานอื่นๆ เครื่องทำน้ำอุ่นที่ใช้ก๊าซธรรมชาติเป็นที่นิยมมากที่สุดในสหรัฐอเมริกาและประเทศในยุโรปส่วนใหญ่ เนื่องจากก๊าซมักมีการวางท่อส่งไปทั่วเมืองและชุมชนอย่างสะดวก และปัจจุบันมีราคาถูกที่สุด ในสหรัฐอเมริกา เครื่องทำน้ำอุ่นที่ใช้ก๊าซธรรมชาติทั่วไปสำหรับครัวเรือนที่ไม่มีความต้องการพิเศษจะมีขนาด 150–190 ลิตร (40–50 แกลลอนสหรัฐ) โดยมีหัวเผาที่ให้กำลังไฟ 10.0–11.7 กิโลวัตต์ (34,000–40,000 บีทียู/ชั่วโมง)

นี่เป็นระบบที่นิยมใช้ในกรณีที่ต้องการอัตราการไหลสูงในช่วงเวลาจำกัด น้ำจะถูกทำให้ร้อนในถังแรงดันที่สามารถทนต่อแรงดันไฮโดรสแตติกใกล้เคียงกับแรงดันน้ำประปาที่เข้ามา บางครั้งอาจมีการใช้ ลิ้นลดแรงดันเพื่อจำกัดแรงดันให้อยู่ในระดับที่ปลอดภัยสำหรับถัง ในอเมริกาเหนือ ถังเหล่านี้เรียกว่าถังน้ำร้อนและอาจประกอบด้วยเครื่องทำความร้อนแบบต้านทานไฟฟ้าปั๊มความร้อนหรือเตาเผาแก๊สหรือน้ำมันที่ทำให้น้ำร้อนโดยตรง

ในกรณีที่มีการติดตั้งหม้อต้มน้ำร้อนสำหรับทำความร้อนในห้อง เครื่องทำน้ำอุ่นแบบใช้น้ำร้อนในบ้านมักจะได้รับความร้อนทางอ้อมจากน้ำหลักจากหม้อต้ม หรือจากเครื่องทำน้ำอุ่น ไฟฟ้า (มักใช้เป็นระบบสำรองของหม้อต้ม) ในสหราชอาณาจักร ภาชนะเหล่านี้เรียกว่าถังเก็บน้ำร้อนแบบทางอ้อมและถังเก็บน้ำร้อนแบบทางตรง ตามลำดับ นอกจากนี้ หากถังเหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของระบบปิดที่ให้ความร้อนจากน้ำประปาแรงดันสูง จะเรียกว่าถังเก็บน้ำร้อนแบบไม่มีช่องระบายอากาศ ในสหรัฐอเมริกา เมื่อเชื่อมต่อกับหม้อต้ม จะเรียกว่าเครื่องทำน้ำอุ่นแบบใช้ความร้อนทางอ้อม

เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องทำน้ำอุ่นแบบไม่มีถังเก็บน้ำ เครื่องทำน้ำอุ่นแบบมีถังเก็บน้ำมีข้อดีคือใช้พลังงาน (แก๊สหรือไฟฟ้า) ในอัตราที่ค่อนข้างช้า ทำให้เก็บความร้อนไว้ใช้ในภายหลัง ข้อเสียคือเมื่อเวลาผ่านไป ความร้อนจะรั่วไหลออกทางผนังถังและน้ำจะเย็นลง ทำให้ระบบทำความร้อนต้องทำงานเพื่อทำให้น้ำร้อนขึ้นอีกครั้ง ดังนั้นการลงทุนในถังที่มีฉนวนที่ดีกว่าจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้งานในโหมดสแตนด์บาย^{[ 2 ]}นอกจากนี้ เมื่อมีการใช้งานหนักจนน้ำร้อนหมด จะมีช่วงเวลาล่าช้าอย่างมากก่อนที่น้ำร้อนจะพร้อมใช้งานอีกครั้ง ถังขนาดใหญ่มีแนวโน้มที่จะให้น้ำร้อนที่มีความผันผวนของอุณหภูมิน้อยกว่าที่อัตราการไหลปานกลาง

เครื่องทำน้ำอุ่น แบบเก็บน้ำในสหรัฐอเมริกาและนิวซีแลนด์โดยทั่วไปจะเป็นถังทรงกระบอกแนวตั้ง มักตั้งอยู่บนพื้น บนถาดรอง หรือบนแท่นยกสูงจากพื้นเล็กน้อย ส่วนในสเปนโดยทั่วไปจะเป็นแนวนอน ในอินเดียส่วนใหญ่จะเป็นแบบแนวตั้ง ในอพาร์ตเมนต์สามารถติดตั้งในพื้นที่เพดานเหนือห้องซักรีดหรือห้องอเนกประสงค์ได้ ในออสเตรเลียส่วนใหญ่ใช้เครื่องทำน้ำอุ่นแบบใช้แก๊สและไฟฟ้าแบบติดตั้งภายนอกอาคาร (โดยใช้ความร้อนสูงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ) แต่เครื่องทำน้ำอุ่นแบบติดตั้งบนหลังคาที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์กำลังได้รับความนิยมมากขึ้น

เครื่องทำน้ำอุ่นไฟฟ้า แบบใช้เฉพาะจุด (POU) ขนาดเล็กที่มีความจุตั้งแต่ 8–32 ลิตร (2–6 แกลลอน) ผลิตขึ้นเพื่อติดตั้งในตู้ครัวและห้องน้ำ หรือบนผนังเหนืออ่างล้างจาน โดยทั่วไปจะใช้ขดลวดทำความร้อน กำลังต่ำ ประมาณ 1 กิโลวัตต์ถึง 1.5 กิโลวัตต์ และสามารถให้ความร้อนได้นานพอสำหรับการล้างมือ หรือหากต่อเข้ากับท่อน้ำร้อนที่มีอยู่แล้ว ก็สามารถใช้ได้จนกว่าน้ำร้อนจะมาจากเครื่องทำน้ำอุ่นขนาดใหญ่ที่อยู่ห่างออกไป อาจใช้ในกรณีที่การติดตั้งระบบท่อน้ำร้อนเพิ่มเติมในอาคารมีค่าใช้จ่ายสูงเกินไปหรือไม่สามารถทำได้จริง เนื่องจากเครื่องทำน้ำอุ่นประเภทนี้ควบคุมอุณหภูมิน้ำด้วยเทอร์โมสตัท จึงสามารถจ่ายน้ำร้อนได้อย่างต่อเนื่องในอัตราการไหลที่ต่ำมากเท่านั้น ซึ่งแตกต่างจากเครื่องทำน้ำอุ่นแบบไม่มีถังเก็บน้ำขนาดใหญ่

ในประเทศเขตร้อนอย่างสิงคโปร์และอินเดีย เครื่องทำน้ำอุ่นแบบเก็บน้ำอาจมีขนาดตั้งแต่ 10 ลิตรถึง 35 ลิตร เครื่องทำน้ำอุ่นขนาดเล็กก็เพียงพอแล้ว เนื่องจากอุณหภูมิอากาศโดยรอบและอุณหภูมิน้ำที่ไหลเข้ามาอยู่ในระดับปานกลาง ในภูมิภาคที่หนาวที่สุดของอินเดีย เช่น แคชเมียร์ ผู้คนส่วนใหญ่พึ่งพาเครื่องทำน้ำอุ่นไฟฟ้าแบบเก็บน้ำ โดยส่วนใหญ่จะต่อเครื่องทำน้ำอุ่นไฟฟ้าแบบเก็บน้ำขนาด 50 ลิตรหรือ 75 ลิตรเข้ากับแหล่งน้ำเหนือศีรษะ

การตัดสินใจเลือกตำแหน่งติดตั้งเครื่องทำน้ำอุ่นอาจต้องเลือกระหว่างเครื่องทำน้ำอุ่นแบบใช้เฉพาะจุดและแบบรวมศูนย์ เครื่องทำน้ำอุ่นแบบรวมศูนย์เป็นแบบดั้งเดิมมากกว่า และยังคงเป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับอาคารขนาดเล็ก สำหรับอาคารขนาดใหญ่ที่มีการใช้น้ำร้อนเป็นครั้งคราวหรือเป็นช่วงๆ เครื่องทำน้ำอุ่นแบบใช้เฉพาะจุดหลายเครื่องอาจเป็นตัวเลือกที่ดีกว่า เนื่องจากสามารถลดระยะเวลารอคอยน้ำร้อนจากเครื่องทำน้ำอุ่นเครื่องใดเครื่องหนึ่งได้ การตัดสินใจว่าจะติดตั้งเครื่องทำน้ำอุ่นไว้ที่ใดนั้น ไม่ได้ขึ้นอยู่กับการตัดสินใจเลือกระหว่างเครื่องทำน้ำอุ่นแบบมีถังเก็บน้ำหรือแบบไม่มีถังเก็บน้ำหรือการเลือกแหล่งพลังงานความร้อน เพียงอย่างเดียว

เครื่องทำน้ำอุ่นแบบไม่มีถังเก็บน้ำ หรือที่เรียกว่าเครื่องทำน้ำอุ่นแบบทันที เครื่องทำน้ำอุ่นแบบไหลต่อเนื่อง เครื่องทำน้ำอุ่นแบบติดตั้งในท่อ เครื่องทำน้ำอุ่นแบบแฟลช เครื่องทำน้ำอุ่นแบบตามความต้องการ หรือเครื่องทำน้ำอุ่นแบบเปิดทันที กำลังได้รับความนิยมมากขึ้น เครื่องทำน้ำอุ่นกำลังสูงเหล่านี้จะทำให้น้ำร้อนขึ้นทันทีที่น้ำไหลผ่านตัวเครื่อง และไม่กักเก็บน้ำไว้ภายใน ยกเว้นน้ำที่อยู่ในขดลวดแลกเปลี่ยนความร้อน โดย ทั่วไปแล้วจะนิยมใช้ ขดลวดแลกเปลี่ยนความร้อนที่ทำจากทองแดงเนื่องจากมีค่าการนำความร้อนสูงและผลิตได้ง่าย

เครื่องทำน้ำอุ่นแบบไม่มีถังเก็บน้ำสามารถติดตั้งได้ทั่วทั้งบ้าน ณ จุดใช้งานมากกว่าหนึ่งจุด (POU) ซึ่งอยู่ห่างจากเครื่องทำน้ำอุ่นส่วนกลาง หรืออาจใช้รุ่นส่วนกลางขนาดใหญ่เพื่อจ่ายน้ำร้อนสำหรับทั้งบ้านก็ได้ ข้อดีหลักของเครื่องทำน้ำอุ่นแบบไม่มีถังเก็บน้ำคือ น้ำร้อนไหลต่อเนื่องได้ปริมาณมาก (เมื่อเทียบกับน้ำร้อนที่ไหลต่อเนื่องได้ปริมาณจำกัดจากเครื่องทำน้ำอุ่นแบบมีถังเก็บน้ำทั่วไป) และอาจประหยัดพลังงานได้ในบางสภาวะ ข้อเสียหลักคือ ต้นทุนเริ่มต้นที่สูงกว่ามาก การศึกษาในรัฐมินนิโซตา สหรัฐอเมริกา รายงานว่าเครื่องทำน้ำอุ่นแบบไม่มีถังเก็บน้ำจะคืนทุนภายใน 20-40 ปี เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องทำน้ำอุ่นแบบใช้ก๊าซธรรมชาติที่มีประสิทธิภาพต่ำกว่า เครื่องทำน้ำอุ่นแบบใช้ก๊าซธรรมชาติแบบตามความต้องการจะมีต้นทุนสูงกว่า 30% ตลอดอายุการใช้งาน

ในอเมริกาเหนือ เครื่องทำน้ำร้อนแบบตั้งพื้นสำหรับใช้ในครัวเรือนที่ต้องการน้ำร้อนอย่างรวดเร็ว เรียกว่า เครื่องทำน้ำร้อน แบบไม่มีถังเก็บน้ำหรือ เครื่องทำน้ำร้อน ตามความต้องการในบางพื้นที่เรียกว่าเครื่องทำน้ำร้อนแบบหลายจุด เครื่องทำน้ำร้อน แบบใช้แก๊สหรือ เครื่องทำน้ำร้อนแบบ ใช้แก๊สในออสเตรเลียและนิวซีแลนด์เรียกว่าเครื่องทำน้ำร้อนแบบทันทีในอาร์เจนตินาเรียกว่า เครื่องทำน้ำร้อนแบบใช้ แก๊ส (calefone ) ในประเทศนั้นเครื่องทำน้ำร้อนแบบไม่มีถังเก็บน้ำใช้แก๊สแทนไฟฟ้า แม้ว่าเครื่องทำน้ำร้อนแบบไม่มีถังเก็บน้ำที่ใช้แก๊สเป็นเชื้อเพลิงก็สามารถพบได้ในประเทศอื่นๆ เช่นกัน เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ใช้ฟืนเป็นเชื้อเพลิงที่คล้ายกันนี้เรียกว่า เครื่องทำน้ำร้อนแบบใช้เศษไม้ (chip heater )

โดยทั่วไปแล้ว การทำความร้อนด้วยน้ำร้อนสำหรับใช้ในบ้านมักใช้หม้อต้มน้ำเพื่อทำความร้อนให้กับน้ำดื่ม ด้วย ทำให้มีน้ำร้อนใช้ได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์เพิ่มเติม อุปกรณ์ที่สามารถให้ทั้งความร้อนสำหรับบ้านและน้ำร้อนสำหรับใช้ในบ้านเรียกว่า หม้อต้มน้ำ แบบผสม (หรือ หม้อต้ม น้ำแบบคอมบิ ) แม้ว่าเครื่องทำน้ำอุ่นแบบตามความต้องการจะให้ความร้อนแก่น้ำใช้ได้อย่างต่อเนื่อง แต่ความเร็วในการผลิตน้ำร้อนนั้นถูกจำกัดด้วยหลักการทางเทอร์โมไดนามิกส์ของการทำความร้อนน้ำจากเชื้อเพลิงที่มีอยู่

ฝักบัวไฟฟ้า หรือหัวฝักบัวไฟฟ้าเป็น หัวฝักบัวที่ให้ความร้อนเองโดยใช้ฮีตเตอร์แบบจุ่มซึ่งจะทำงานเมื่อมีน้ำไหล กลุ่มของ องค์ประกอบ ความร้อนไฟฟ้า แยกกันสามารถสลับเพื่อปรับระดับความร้อนได้ เป็น เครื่องทำน้ำอุ่นแบบไร้ถังเก็บน้ำที่ใช้เฉพาะจุดและเป็นที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในบางประเทศ

เครื่องทำน้ำอุ่นไฟฟ้า ถูกคิดค้นขึ้นในบราซิลโดยฟรานซิสโก คานโฮสในช่วงทศวรรษ 1930 เนื่องจากขาดแคลนระบบจ่ายก๊าซส่วนกลาง และเริ่มใช้กันอย่างแพร่หลายตั้งแต่ทศวรรษ 1940 ปัจจุบันเป็นเครื่องใช้ในครัวเรือนที่พบเห็นได้บ่อยใน ประเทศ แถบอเมริกาใต้และอเมริกากลางเนื่องจากค่าใช้จ่ายในการจ่ายก๊าซที่สูงกว่า ประกอบกับครัวเรือนส่วนใหญ่ไม่มีเครื่องทำน้ำอุ่นแบบดั้งเดิม รุ่นแรกๆ ทำจากทองแดงหรือทองเหลืองชุบโครเมียม ซึ่งมีราคาแพง แต่ตั้งแต่ปี 1970 เป็นต้นมา รุ่นที่ทำจากพลาสติกฉีดขึ้นรูปได้รับความนิยมมากขึ้นเนื่องจากราคาถูกใกล้เคียงกับเครื่องเป่าผม

เครื่องทำน้ำอุ่นไฟฟ้ามีระบบไฟฟ้าที่เรียบง่าย ทำงานคล้ายกับเครื่องชงกาแฟแต่มีปริมาณน้ำไหลมากกว่า สวิตช์ตรวจจับการไหลจะเปิดเครื่องเมื่อมีน้ำไหลผ่าน และเมื่อน้ำหยุดไหล เครื่องจะปิดโดยอัตโนมัติ เครื่องทำน้ำอุ่นไฟฟ้าทั่วไปมักจะมีระดับความร้อน 3 ระดับ ได้แก่ สูง (5.5 กิโลวัตต์) ต่ำ (2.5 กิโลวัตต์) หรือเย็น (0 วัตต์) สำหรับใช้ในกรณีที่มีระบบทำความร้อนส่วนกลางหรือในฤดูร้อน นอกจากนี้ยังมีรุ่นที่มีกำลังไฟสูงกว่า (สูงสุด 7.5 กิโลวัตต์) และกำลังไฟต่ำกว่า (สูงสุด 3.2 กิโลวัตต์) รวมถึงรุ่นที่มีระดับความร้อน 4 ระดับ หรือรุ่นที่สามารถปรับระดับความร้อนได้

เครื่องทำน้ำอุ่น พลังงานแสงอาทิตย์ กำลังถูกนำมาใช้ มากขึ้นเรื่อยๆโดยแผงรับแสงอาทิตย์จะติดตั้งอยู่นอกตัวบ้าน โดยทั่วไปจะติดตั้งบนหลังคาหรือผนัง หรือบริเวณใกล้เคียง และถังเก็บน้ำร้อน สำหรับดื่ม มักจะเป็นเครื่องทำน้ำอุ่นแบบเดิมที่มีอยู่แล้วหรือเครื่องทำน้ำอุ่นแบบใหม่ หรือเครื่องทำน้ำอุ่นที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ ในไซปรัสและอิสราเอลบ้านเรือน 90 เปอร์เซ็นต์มีระบบทำน้ำอุ่นพลังงานแสงอาทิตย์^{[ 3 ]}

ระบบพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์แบบพื้นฐานที่สุดคือแบบรับความร้อนโดยตรง ซึ่งน้ำดื่มจะถูกส่งตรงไปยังแผงรับแสง ระบบดังกล่าวหลายระบบมักใช้ระบบจัดเก็บพลังงานในตัวแผงรับแสง (ICS) เนื่องจากระบบรับความร้อนโดยตรงมักมีระบบจัดเก็บพลังงานรวมอยู่ในแผงรับแสง การให้ความร้อนแก่น้ำโดยตรงมีประสิทธิภาพมากกว่าการให้ความร้อนโดยอ้อมผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน แต่ระบบดังกล่าวมีการป้องกันการแข็งตัวของน้ำน้อยมาก (หรือไม่มีเลย) สามารถทำให้น้ำร้อนถึงอุณหภูมิที่ไม่ปลอดภัยสำหรับการใช้ในครัวเรือนได้ง่าย และระบบ ICS จะสูญเสียความร้อนอย่างมากในคืนที่อากาศเย็นและวันที่อากาศเย็นและมีเมฆมาก

ในทางตรงกันข้าม ระบบ แบบทางอ้อมหรือแบบวงปิดจะไม่ปล่อยให้น้ำดื่มไหลผ่านแผงโซลาร์เซลล์ แต่จะสูบของเหลวถ่ายเทความร้อน (อาจเป็นน้ำหรือส่วนผสมของน้ำและสารป้องกันการแข็งตัว) ผ่านแผงโซลาร์เซลล์ หลังจากสะสมความร้อนในแผงแล้ว ของเหลวถ่ายเทความร้อนจะไหลผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนถ่ายเทความร้อนไปยังน้ำร้อนสำหรับดื่ม เมื่อแผงเย็นกว่าถังเก็บน้ำ หรือเมื่อถังเก็บน้ำมีอุณหภูมิถึงระดับสูงสุดแล้ว ตัวควบคุมในระบบวงปิดจะหยุดปั๊มหมุนเวียน ในระบบระบายน้ำกลับ น้ำจะไหลลงสู่ถังเก็บน้ำที่อยู่ในพื้นที่ปรับอากาศหรือกึ่งปรับอากาศ ป้องกันจากอุณหภูมิเยือกแข็ง อย่างไรก็ตาม ในระบบสารป้องกันการแข็งตัว ปั๊มจะต้องทำงานหากอุณหภูมิของแผงสูงเกินไป (เพื่อป้องกันการเสื่อมสภาพของสารป้องกันการแข็งตัว) หรือต่ำเกินไป (เพื่อป้องกันไม่ให้ส่วนผสมของน้ำและสารป้องกันการแข็งตัวแข็งตัว)

แผง รับแสงอาทิตย์แบบแบนมักใช้ในระบบวงปิด แผงแบนซึ่งมักมีลักษณะคล้ายช่องแสง บน หลังคา เป็นแผงรับแสงอาทิตย์ที่มีความทนทานที่สุด และยังให้ประสิทธิภาพดีที่สุดสำหรับระบบที่ออกแบบมาสำหรับอุณหภูมิภายใน 56 องศาเซลเซียส (100 องศาฟาเรนไฮต์) จากอุณหภูมิแวดล้อมแผงแบนมักใช้ทั้งในระบบน้ำบริสุทธิ์และระบบสารป้องกันการแข็งตัว

แผง รับพลังงานแสงอาทิตย์อีกประเภทหนึ่งคือแผงรับพลังงานแสงอาทิตย์แบบท่อสุญญากาศซึ่งเหมาะสำหรับสภาพอากาศหนาวเย็นที่ไม่เกิดลูกเห็บตกหนัก และ/หรือการใช้งานที่ต้องการอุณหภูมิสูง (เช่น สูงกว่า 94 °C [201 °F]) แผงรับพลังงานแสงอาทิตย์แบบท่อสุญญากาศจะติดตั้งบนโครง โดยประกอบด้วยท่อแก้วเรียงกันเป็นแถว แต่ละท่อจะมีครีบดูดซับความร้อนติดอยู่กับแท่งนำความร้อนตรงกลาง (ทองแดงหรือแบบใช้การควบแน่น) คำว่า "สุญญากาศ " หมายถึงสุญญากาศที่สร้างขึ้นในท่อแก้วระหว่างกระบวนการผลิต ซึ่งส่งผลให้การสูญเสียความร้อนต่ำมาก และทำให้ระบบท่อสุญญากาศสามารถทำอุณหภูมิได้สูงมาก สูงกว่าจุดเดือดของน้ำหลายเท่า

ในประเทศอย่างไอซ์แลนด์และนิวซีแลนด์รวมถึงภูมิภาคภูเขาไฟอื่นๆ การทำความร้อนน้ำอาจทำได้โดยใช้พลังงานความร้อนใต้พิภพแทนการเผาไหม้

ในกรณีที่มีการใช้หม้อต้มน้ำร้อนเพื่อทำความร้อนในอาคาร การจัดวางแบบดั้งเดิมในสหราชอาณาจักรและไอร์แลนด์คือการใช้น้ำร้อนจากหม้อต้ม (น้ำปฐมภูมิ ) เพื่อทำความร้อนน้ำดื่ม ( น้ำ ทุติยภูมิ ) ที่บรรจุอยู่ในภาชนะทรงกระบอก (โดยปกติทำจากทองแดง) ซึ่งรับน้ำมาจากถังเก็บน้ำเย็นหรือภาชนะบรรจุ ซึ่งมักจะอยู่ในพื้นที่ใต้หลังคาของอาคาร วิธีนี้ทำให้ได้น้ำร้อนสำหรับใช้ในบ้าน (DHW) อย่างสม่ำเสมอด้วยแรงดันน้ำ ต่ำ แต่โดยทั่วไปจะมีอัตราการไหล ที่ดี ในส่วนอื่นๆ ของโลกส่วนใหญ่ เครื่องทำน้ำร้อนไม่ได้ใช้ถังเก็บน้ำเย็นหรือภาชนะบรรจุ แต่จะทำความร้อนน้ำที่แรงดันใกล้เคียงกับ แรง ดันน้ำประปาที่เข้ามา

การปรับปรุงเครื่องทำน้ำอุ่นอื่นๆ ได้แก่ การติดตั้งวาล์วกันกลับที่ทางเข้าและทางออก ตัวตั้งเวลาการทำงานระบบจุดระเบิด อิเล็กทรอนิกส์ ในกรณีของรุ่นที่ใช้เชื้อเพลิง ระบบดูดอากาศแบบปิดสนิทในกรณีของรุ่นที่ใช้เชื้อเพลิง และฉนวนหุ้มท่อ ระบบดูดอากาศแบบปิดสนิทบางครั้งเรียกว่าหน่วยดูดอากาศแบบ "คาน"หน่วยควบแน่นประสิทธิภาพสูงสามารถแปลงพลังงานจากเชื้อเพลิงได้ถึง 98% ให้เป็นความร้อนแก่น้ำ ก๊าซไอเสียจากการเผาไหม้จะถูกทำให้เย็นลงและระบายออก ทางกลไก ผ่านทางหลังคาหรือผนังภายนอก ในกรณีที่ ประสิทธิภาพ การเผาไหม้ สูง จะต้องมีท่อระบายเพื่อรองรับน้ำที่ควบแน่นออกมาจากผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นคาร์บอนไดออกไซด์และไอน้ำ

ในระบบประปาแบบดั้งเดิมของสหราชอาณาจักร หม้อต้มน้ำร้อนสำหรับทำความร้อนในห้องจะถูกติดตั้งเพื่อทำความร้อนให้ กับ ถังเก็บน้ำร้อนหรือเครื่องทำน้ำอุ่น แยกต่างหาก สำหรับน้ำร้อนสำหรับดื่ม เครื่องทำน้ำอุ่นดังกล่าว มักติดตั้งเครื่องทำความร้อน แบบจุ่มไฟฟ้าเสริม ไว้ใช้ในกรณีที่หม้อต้มน้ำร้อนเสียชั่วคราว ความร้อนจากหม้อต้มน้ำร้อนสำหรับทำความร้อนในห้องจะถูกถ่ายเทไปยังถัง/ภาชนะบรรจุน้ำร้อนโดยใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และหม้อต้มน้ำร้อนจะทำงานที่อุณหภูมิสูงกว่าน้ำร้อนสำหรับดื่ม เครื่องทำน้ำอุ่นส่วนใหญ่ในอเมริกาเหนือแยกออกจากหน่วยทำความร้อนในห้องอย่างสิ้นเชิง เนื่องจาก ระบบ ปรับอากาศ / ระบบ เป่าลมเป็น ที่นิยม ในอเมริกาเหนือ

เครื่องทำน้ำอุ่นแบบเผาไหม้สำหรับใช้ในบ้านพักอาศัยที่ผลิตในสหรัฐอเมริกาตั้งแต่ปี 2003 ได้รับการออกแบบใหม่ให้ทนต่อการติดไฟของไอระเหยที่ติดไฟได้ และมีสวิตช์ตัดไฟเมื่ออุณหภูมิสูงเกินมาตรฐาน ตามมาตรฐานANSI Z21.10.1 คุณสมบัติแรกมีจุดประสงค์เพื่อป้องกันไม่ให้ไอระเหยจากของเหลวและก๊าซที่ติดไฟได้ในบริเวณใกล้เคียงกับเครื่องทำน้ำอุ่นติดไฟและทำให้เกิดไฟไหม้บ้านหรือการระเบิด คุณสมบัติที่สองป้องกันถังเก็บน้ำร้อนเกินไปเนื่องจากสภาวะการเผาไหม้ที่ผิดปกติ ข้อกำหนดด้านความปลอดภัยเหล่านี้เกิดขึ้นเพื่อตอบสนองต่อกรณีที่เจ้าของบ้านเก็บหรือทำน้ำมันเบนซินหรือของเหลวที่ติดไฟได้อื่นๆ หกใกล้เครื่องทำน้ำอุ่นและทำให้เกิดไฟไหม้ เนื่องจากแบบใหม่ส่วนใหญ่มีการ ติดตั้ง ตะแกรงกันเปลวไฟจึงจำเป็นต้องตรวจสอบอย่างสม่ำเสมอเพื่อให้แน่ใจว่าตะแกรงไม่เกิดการอุดตันด้วยเศษผ้าหรือฝุ่นละออง ซึ่งจะลดปริมาณอากาศสำหรับการเผาไหม้ หากตะแกรงกันเปลวไฟอุดตัน สวิตช์ตัดไฟเมื่ออุณหภูมิสูงเกินมาตรฐานอาจทำงานเพื่อปิดเครื่องทำน้ำอุ่น

เตาเว็ตแบ็ค ( นิวซีแลนด์ ), เครื่องทำความร้อนเว็ตแบ็ค (นิวซีแลนด์) หรือหม้อต้มน้ำแบบแบ็ค (สหราชอาณาจักร) เป็นเครื่องทำน้ำอุ่นสำรองในครัวเรือนแบบง่ายๆ ที่ใช้ความร้อนจากสิ่งรอบข้าง โดยทั่วไปประกอบด้วยท่อน้ำร้อนที่วิ่งอยู่ด้านหลังเตาผิงหรือเตา (แทนที่จะเป็นถังเก็บน้ำร้อน ) และไม่มีอุปกรณ์ใดๆ ที่จะจำกัดการทำความร้อน เตาเว็ตแบ็คสมัยใหม่อาจมีการออกแบบท่อที่ซับซ้อนมากขึ้นเพื่อช่วยในการแลกเปลี่ยนความร้อนการออกแบบเหล่านี้กำลังถูกบังคับใช้โดยกฎระเบียบด้านประสิทธิภาพของรัฐบาลที่ไม่นับพลังงานที่ใช้ในการทำความร้อนน้ำว่าเป็นการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ^{[ 4 ]}

เครื่องทำน้ำอุ่นอีกประเภทหนึ่งที่พัฒนาขึ้นในยุโรปนั้นมีมาก่อนเครื่องทำน้ำอุ่นแบบเก็บน้ำ ในปี 1868 ที่ลอนดอน ประเทศอังกฤษเบนจามิน แวดดี มอห์นจิตรกร ได้ประดิษฐ์เครื่องทำน้ำอุ่นแบบทันทีทันใดสำหรับใช้ในบ้านเป็นครั้งแรก โดยไม่ใช้เชื้อเพลิงแข็ง เครื่องทำน้ำอุ่นนี้ ได้รับการตั้งชื่อว่า " ไกเซอร์"ตามชื่อบ่อน้ำพุร้อนที่พุ่งขึ้นสูงในไอซ์แลนด์ สิ่งประดิษฐ์ของมอห์นทำให้น้ำเย็นจากด้านบนไหลผ่านท่อที่ได้รับความร้อนจากก๊าซร้อนจากหัวเผาที่อยู่ด้านล่าง จากนั้นน้ำร้อนก็จะไหลลงสู่อ่างล้างหน้าหรืออ่างอาบน้ำ สิ่งประดิษฐ์นี้ค่อนข้างอันตรายเพราะไม่มีปล่องระบายอากาศเพื่อระบายก๊าซร้อนออกจากห้องน้ำในสหราชอาณาจักรและแอฟริกาใต้ บางครั้งก็ยังคงเรียกเครื่องทำน้ำอุ่นว่า "ไกเซอร์" อยู่

สิ่งประดิษฐ์ของ Maughn มีอิทธิพลต่องานของวิศวกรเครื่องกลชาวนอร์เวย์ชื่อEdwin Ruudเครื่องทำน้ำอุ่นแก๊สแบบถังเก็บน้ำอัตโนมัติเครื่องแรกถูกประดิษฐ์ขึ้นราวปี 1889 โดย Ruud หลังจากที่เขาอพยพไปยังเมืองพิตต์สเบิร์ก รัฐเพนซิลเวเนีย (สหรัฐอเมริกา) บริษัท Ruud Manufacturing Company ซึ่งยังคงดำเนินกิจการอยู่จนถึงปัจจุบัน ได้พัฒนาการออกแบบและการทำงานของเครื่องทำน้ำอุ่นแบบถังเก็บน้ำและแบบไม่มีถังเก็บน้ำให้ดีขึ้นมากมาย

ในปี พ.ศ. 2460 ไอดา ฟอร์บส์ ได้จดสิทธิบัตรสิ่งประดิษฐ์เครื่องทำน้ำอุ่นไฟฟ้าของเธอ ซึ่งปลอดภัยกว่ารุ่นที่ ใช้ แก๊สและฟืนก่อนหน้านี้ ขจัดความเสี่ยงจากไฟไหม้และการถูกไฟไหม้^{[ 5 ] [ 6 ]}

โดยทั่วไปน้ำจะไหลเข้าบ้านเรือนในสหรัฐอเมริกาที่อุณหภูมิประมาณ 10 องศาเซลเซียส (50 องศาฟาเรนไฮต์) ขึ้นอยู่กับละติจูดและฤดูกาล อุณหภูมิน้ำร้อนที่ 50 องศาเซลเซียส (122 องศาฟาเรนไฮต์) เป็นอุณหภูมิปกติสำหรับการล้างจาน ซักผ้า และอาบน้ำ ซึ่งต้องใช้เครื่องทำน้ำอุ่นเพื่อเพิ่มอุณหภูมิน้ำให้สูงขึ้นประมาณ 40 องศาเซลเซียส (72 องศาฟาเรนไฮต์) หากผสมน้ำร้อนกับน้ำเย็น ณ จุดใช้งาน อัตราการไหลของน้ำสำหรับฝักบัวตามมาตรฐาน Uniform Plumbing Codeอยู่ที่ 9.5 ลิตร (2.5 แกลลอนสหรัฐ) ต่อนาที ส่วนการใช้งานอ่างล้างจานและเครื่องล้างจานมีอัตราตั้งแต่ 4–11 ลิตร (1–3 แกลลอนสหรัฐ) ต่อนาที

ก๊าซธรรมชาติมักวัดด้วยปริมาตรหรือปริมาณความร้อน หน่วยวัดปริมาตรที่ใช้กันทั่วไปคือลูกบาศก์เมตรหรือลูกบาศก์ฟุตที่สภาวะมาตรฐานหรือวัดด้วยปริมาณความร้อนในหน่วยกิโลวัตต์ชั่วโมงหน่วยความร้อนบริติช (BTU) หรือเทอร์มซึ่งเท่ากับ 100,000 BTU BTU คือพลังงานที่จำเป็นในการเพิ่มอุณหภูมิของน้ำ 1 ปอนด์ขึ้น 1 องศาฟาเรนไฮต์ น้ำ 1 แกลลอนสหรัฐมีน้ำหนัก 8.3 ปอนด์ (3.8 กิโลกรัม) การเพิ่มอุณหภูมิของน้ำ 230 ลิตร (60 แกลลอนสหรัฐ) จาก 10 องศาเซลเซียส (50 องศาฟาเรนไฮต์) เป็น 50 องศาเซลเซียส (122 องศาฟาเรนไฮต์) ที่ประสิทธิภาพ 90% ต้องใช้พลังงาน60 × 8.3 × (122 − 50) × 1.11 = 39,840 BTUเครื่องทำความร้อนขนาด 46 กิโลวัตต์ (157,000 BTU/ชั่วโมง) ซึ่งอาจพบได้ในเครื่องทำน้ำอุ่นแบบไม่มีถังเก็บน้ำ จะใช้เวลาประมาณ 15 นาทีในการทำเช่นนี้ ที่ราคา 1 ดอลลาร์ต่อเทอร์มค่าแก๊สจะอยู่ที่ประมาณ 40 เซนต์ ในขณะที่เครื่องทำน้ำอุ่นไฟฟ้าแบบถังขนาด 230 ลิตร (60 แกลลอนสหรัฐ) ทั่วไป มีองค์ประกอบความร้อนขนาด 4.5 กิโลวัตต์ (15,000 บีทียู/ชั่วโมง) ซึ่งหากมีประสิทธิภาพ 100% จะใช้เวลาในการทำความร้อนประมาณ 2.34 ชั่วโมง ที่ราคา 0.16 ดอลลาร์ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง ค่าไฟฟ้าจะอยู่ที่ 1.68 ดอลลาร์

ประสิทธิภาพการใช้พลังงานของเครื่องทำน้ำอุ่นในบ้านพักอาศัยอาจแตกต่างกันอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งขึ้นอยู่กับผู้ผลิตและรุ่น อย่างไรก็ตาม เครื่องทำน้ำอุ่นไฟฟ้ามักจะมีประสิทธิภาพมากกว่าเล็กน้อย (ไม่นับรวมการสูญเสียจากโรงไฟฟ้า) โดยมีประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน (ประสิทธิภาพในการถ่ายเทพลังงานไปยังน้ำ) อยู่ที่ประมาณ 98% เครื่องทำน้ำอุ่นที่ใช้แก๊สมีประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนสูงสุดเพียงประมาณ 82–94% (ความร้อนที่เหลือจะสูญเสียไปกับก๊าซไอเสีย) ปัจจัยด้านพลังงาน โดยรวม อาจต่ำถึง 80% สำหรับระบบไฟฟ้าและ 50% สำหรับระบบแก๊ส เครื่องทำน้ำอุ่นแบบใช้แก๊สธรรมชาติและโพรเพนที่มีปัจจัยด้านพลังงาน 62% ขึ้นไป รวมถึงเครื่องทำน้ำอุ่นไฟฟ้าที่มีปัจจัยด้านพลังงาน 93% ขึ้นไป ถือว่าเป็นเครื่องที่มีประสิทธิภาพสูง เครื่องทำน้ำอุ่นแบบใช้แก๊สธรรมชาติและโพรเพนที่ได้รับการรับรอง Energy Star (ณ เดือนกันยายน 2553) มีปัจจัยด้านพลังงาน 67% ขึ้นไป ซึ่งโดยทั่วไปจะทำได้โดยใช้ระบบจุดไฟแบบไม่ต่อเนื่องร่วมกับวาล์วควบคุมไอเสียอัตโนมัติ พัดลมแบบมีแผ่นกั้น หรือระบบระบายอากาศแบบใช้พลังงาน

เครื่องทำน้ำอุ่นแบบใช้ไฟฟ้าโดยตรงที่มีถังเก็บน้ำไม่ได้รวมอยู่ในโครงการ Energy Star อย่างไรก็ตาม โครงการ Energy Star นั้นรวมถึง เครื่องทำ น้ำอุ่นแบบปั๊มความร้อน ไฟฟ้า ที่มีค่าประสิทธิภาพพลังงาน 200% ขึ้นไป ส่วนเครื่องทำน้ำอุ่นแบบใช้แก๊สแบบไม่มีถังเก็บน้ำ (ณ ปี 2015) ต้องมีค่าประสิทธิภาพพลังงาน 90% ขึ้นไปจึงจะมีคุณสมบัติได้รับ Energy Star เนื่องจากการผลิตไฟฟ้าในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนมีประสิทธิภาพตั้งแต่ 15% ถึงมากกว่า 55% เล็กน้อย ( กังหันก๊าซ แบบวงจรผสม ) โดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 40% สำหรับโรงไฟฟ้าพลังความร้อน ดังนั้นการทำน้ำอุ่นด้วยไฟฟ้าโดยตรงที่มีความต้านทานอาจเป็นตัวเลือกที่มีประสิทธิภาพด้านพลังงานต่ำที่สุด

อย่างไรก็ตาม การใช้ปั๊มความร้อนสามารถทำให้เครื่องทำน้ำอุ่นไฟฟ้ามีประสิทธิภาพด้านพลังงานมากขึ้น และนำไปสู่การลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากใช้แหล่งพลังงานไฟฟ้าที่มีคาร์บอนต่ำ การใช้ ระบบทำความร้อนส่วนกลางโดยใช้ความร้อนเหลือทิ้งจากการผลิตไฟฟ้าและอุตสาหกรรมอื่นๆ เพื่อให้ความร้อนแก่ที่อยู่อาศัยและน้ำร้อน จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวม ลดความจำเป็นในการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลหรือใช้ไฟฟ้าที่มีค่าพลังงานสูงในการผลิตความร้อนในบ้านแต่ละหลัง

โดยพื้นฐานแล้ว การทำให้น้ำร้อนต้องใช้พลังงานจำนวนมาก ดังที่เราอาจเคยประสบมาเมื่อต้องรอน้ำหนึ่งแกลลอนเดือดบนเตา ดังนั้น เครื่องทำน้ำอุ่นแบบทันทีที่ไม่มีถังเก็บน้ำจึงต้องการแหล่งพลังงานที่มีกำลังสูง เมื่อเทียบกับปลั๊กไฟบ้านมาตรฐาน 120 โวลต์ 15 แอมป์ ซึ่งจ่ายพลังงานได้เพียงพอที่จะทำให้น้ำร้อนได้เพียงปริมาณเล็กน้อยเท่านั้น คือประมาณ 0.17 แกลลอนสหรัฐ (0.64 ลิตร) ต่อนาที ที่อุณหภูมิ 40 องศาเซลเซียส (72 องศาฟาเรนไฮต์)

พลังงานที่ใช้โดยเครื่องทำน้ำอุ่นไฟฟ้าสามารถลดลงได้มากถึง 18% ผ่านการกำหนดตารางเวลาและการควบคุมอุณหภูมิที่เหมาะสมโดยอาศัยความรู้เกี่ยวกับรูปแบบการใช้งาน^{[ 7 ]}

เมื่อวันที่ 16 เมษายน 2558 ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของพระราชบัญญัติการอนุรักษ์พลังงานเครื่องใช้ไฟฟ้าแห่งชาติ (NAECA) มาตรฐานขั้นต่ำใหม่สำหรับประสิทธิภาพของเครื่องทำน้ำอุ่นในที่พักอาศัยที่กำหนดโดยกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกาได้มีผลบังคับใช้^{[ 8 ]}เครื่องทำน้ำอุ่นแบบใช้แก๊สที่มีถังเก็บน้ำใหม่ทั้งหมดที่มีความจุต่ำกว่า 55 แกลลอนสหรัฐ (210 ลิตร; 46 แกลลอนอังกฤษ) ที่จำหน่ายในสหรัฐอเมริกาในปี 2558 หรือหลังจากนั้นจะต้องมีปัจจัยด้านพลังงานอย่างน้อย 60% (สำหรับหน่วยขนาด 50 แกลลอนสหรัฐ และสูงกว่าสำหรับหน่วยที่เล็กกว่า) ซึ่งเพิ่มขึ้นจากมาตรฐานขั้นต่ำก่อนปี 2558 ที่ปัจจัยด้านพลังงาน 58% สำหรับหน่วยแก๊สขนาด 50 แกลลอนสหรัฐ เครื่องทำน้ำอุ่นแบบใช้ไฟฟ้าที่มีถังเก็บน้ำที่มีความจุต่ำกว่า 55 แกลลอนสหรัฐที่จำหน่ายในสหรัฐอเมริกาจะต้องมีปัจจัยด้านพลังงานอย่างน้อย 95% ซึ่งเพิ่มขึ้นจากมาตรฐานขั้นต่ำก่อนปี 2558 ที่ 90% สำหรับหน่วยไฟฟ้าขนาด 50 แกลลอนสหรัฐ

ภายใต้มาตรฐานปี 2015 เครื่องทำน้ำอุ่นแบบเก็บน้ำที่มีความจุ 55 แกลลอนสหรัฐฯ หรือมากกว่านั้น จะต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพที่เข้มงวดกว่าเครื่องทำน้ำอุ่นที่มีความจุ 50 แกลลอนสหรัฐฯ หรือน้อยกว่านั้น ก่อนหน้านี้ ภายใต้มาตรฐานก่อนปี 2015 เครื่องทำน้ำอุ่นแบบใช้แก๊สขนาด 75 แกลลอนสหรัฐฯ (280 ลิตร; 62 แกลลอนอังกฤษ) ที่มีกำลังไฟฟ้าขาเข้า 22 กิโลวัตต์ (75,000 บีทียู/ชั่วโมง) หรือน้อยกว่านั้น สามารถมีค่าสัมประสิทธิ์พลังงานต่ำสุดที่ 53% ได้ แต่ภายใต้มาตรฐานปี 2015 ค่าสัมประสิทธิ์พลังงานขั้นต่ำสำหรับเครื่องทำน้ำอุ่นแบบใช้แก๊สขนาด 75 แกลลอนสหรัฐฯ คือ 74% ซึ่งจะทำได้ก็ต่อเมื่อใช้เทคโนโลยีการควบแน่นเท่านั้น เครื่องทำน้ำอุ่นแบบเก็บน้ำที่มีกำลังไฟฟ้าขาเข้า 22 กิโลวัตต์ (75,000 บีทียู/ชั่วโมง) หรือมากกว่านั้น ยังไม่ได้รับผลกระทบจากข้อกำหนดเหล่านี้ เนื่องจากยังไม่มีการกำหนดค่าสัมประสิทธิ์พลังงานสำหรับเครื่องทำน้ำอุ่นขนาดดังกล่าว เครื่องทำน้ำอุ่นไฟฟ้าแบบถังเก็บน้ำขนาด 80 แกลลอนสหรัฐ (300 ลิตร; 67 แกลลอนอังกฤษ) สามารถมีประสิทธิภาพการใช้พลังงานขั้นต่ำ 86% ภายใต้มาตรฐานก่อนปี 2015 ในขณะที่ภายใต้มาตรฐานปี 2015 ประสิทธิภาพการใช้พลังงานขั้นต่ำสำหรับเครื่องทำน้ำอุ่นไฟฟ้าแบบถังเก็บน้ำขนาด 80 แกลลอน คือ 197% ซึ่งเป็นไปได้เฉพาะกับ เทคโนโลยี ปั๊มความร้อนเท่านั้น การจัดอันดับนี้วัดประสิทธิภาพ ณ จุดใช้งาน

ประสิทธิภาพโดยรวมอาจต่ำกว่ามาก ขึ้นอยู่กับวิธีการผลิตไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น ในโรงไฟฟ้าถ่านหินแบบดั้งเดิม พลังงานในถ่านหินเพียงประมาณ 30–35% เท่านั้นที่จะกลายเป็นไฟฟ้าที่ปลายอีกด้านของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า^{[ 9 ]}การสูญเสียในระบบส่งไฟฟ้า (รวมถึงการสูญเสียในสายส่งและการสูญเสียจากการแปลงแรงดันไฟฟ้า) จะลดประสิทธิภาพทางไฟฟ้าลงไปอีก จากข้อมูลของสำนักงานข้อมูลพลังงาน การสูญเสียในการส่งและจำหน่ายในปี 2548 คิดเป็น 6.1% ของการผลิตสุทธิ^{[ 9 ]}ในทางตรงกันข้าม 90% ของค่าพลังงานของก๊าซธรรมชาติจะถูกส่งไปยังผู้บริโภค (ในทั้งสองกรณี พลังงานที่ใช้ในการสำรวจ พัฒนา และสกัดทรัพยากรถ่านหินหรือก๊าซธรรมชาติไม่ได้รวมอยู่ในตัวเลขประสิทธิภาพที่อ้างถึง) เครื่องทำน้ำอุ่นแบบไร้ถังที่ใช้ก๊าซจะต้องมีปัจจัยด้านพลังงาน 82% หรือมากกว่าภายใต้มาตรฐานปี 2558 ซึ่งสอดคล้องกับมาตรฐาน Energy Star ก่อนปี 2558

ในปี 2022 กระทรวงพลังงานได้เสนอกฎระเบียบที่จะมีผลบังคับใช้ในปี 2026 และจะกำจัดเครื่องทำน้ำอุ่นแก๊สแบบไม่ควบแน่นที่ไม่มีประสิทธิภาพในอาคารพาณิชย์อย่างมีประสิทธิภาพ เครื่องทำน้ำอุ่นแบบไม่ควบแน่นจะสูญเสียความร้อน ในขณะที่เครื่องทำน้ำอุ่นแบบควบแน่นจะดักจับและนำพลังงานที่สูญเสียไปกลับมาใช้^{[ 10 ]}การเปลี่ยนแปลงนี้จะช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ 38 ล้านตันในระยะเวลา 30 ปี และลดต้นทุนด้านพลังงานของอาคาร^{[ 10 ]}

เครื่องทำน้ำอุ่นอาจระเบิดและก่อให้เกิดความเสียหายร้ายแรง การบาดเจ็บ หรือเสียชีวิตได้ หากไม่ได้ติดตั้งอุปกรณ์ความปลอดภัยบางอย่าง อุปกรณ์ความปลอดภัยที่เรียกว่า วาล์ว ระบายอุณหภูมิและความดัน (T&P หรือ TPR) มักจะติดตั้งอยู่ด้านบนของเครื่องทำน้ำอุ่นเพื่อระบายน้ำออกหากอุณหภูมิหรือความดันสูงเกินไป รหัสประปาส่วนใหญ่กำหนดให้ต้องต่อท่อระบายเข้ากับวาล์วเพื่อนำน้ำร้อนที่ระบายออกไปยังท่อระบายน้ำ ซึ่งโดยทั่วไปจะเป็นท่อระบายน้ำที่พื้น ใกล้เคียง หรือออกไปนอกพื้นที่อยู่อาศัย รหัสอาคารบางแห่งอนุญาตให้ท่อระบายสิ้นสุดที่โรงรถได้^{[ 11 ]}

หากมีการติดตั้งเครื่องทำน้ำอุ่นที่ใช้แก๊สหรือโพรเพนในโรงรถหรือห้องใต้ดิน ข้อกำหนดด้านระบบประปาหลายแห่งกำหนดให้ต้องยกเครื่องทำน้ำอุ่นให้สูงจากพื้นอย่างน้อย 18 นิ้ว (46 ซม.) เพื่อลดโอกาสเกิดไฟไหม้หรือการระเบิดเนื่องจากการหกหรือการรั่วไหลของของเหลวที่ติดไฟได้ในโรงรถ นอกจากนี้ ข้อกำหนดท้องถิ่นบางแห่งยังกำหนดให้เครื่องทำน้ำอุ่นแบบถังในงานติดตั้งใหม่และงานติดตั้งเพิ่มเติมต้องยึดติดกับผนังที่อยู่ติดกันด้วยสายรัดหรือจุดยึดเพื่อป้องกันการพลิกคว่ำและทำให้ท่อน้ำและท่อแก๊สแตกในกรณีเกิดแผ่นดินไหว^{[ 12 ]}

สำหรับบ้านเก่าที่เครื่องทำน้ำอุ่นเป็นส่วนหนึ่งของหม้อต้มน้ำร้อน และข้อกำหนดด้านระบบประปาอนุญาต ช่างประปาบางรายจะติดตั้งอุปกรณ์ตัดแก๊สอัตโนมัติ (เช่น "Watts 210") เพิ่มเติมจากวาล์ว TPR เมื่ออุปกรณ์ตรวจจับได้ว่าอุณหภูมิถึง 99 °C (210 °F) มันจะตัดการจ่ายแก๊สและป้องกันการทำความร้อนต่อไป นอกจากนี้ ต้องติดตั้ง ถังขยายตัวหรือวาล์วระบายแรงดันภายนอกเพื่อป้องกันไม่ให้แรงดันสะสมในระบบประปาทำให้ท่อ วาล์ว หรือเครื่องทำน้ำอุ่นแตกเสียหาย

การลวกเป็นเรื่องที่น่ากังวลอย่างยิ่งสำหรับเครื่องทำน้ำอุ่นทุกชนิดผิวหนังของมนุษย์จะไหม้ได้อย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิสูง ในเวลาไม่ถึง 5 วินาทีที่ 60 °C (140 °F) แต่จะไหม้ช้าลงมากที่ 53 °C (127 °F) — ต้องใช้เวลาถึงหนึ่งนาทีจึงจะเกิดแผลไหม้ระดับสองผู้สูงอายุและเด็กมักได้รับบาดเจ็บจากการลวกอย่างรุนแรงเนื่องจากความพิการหรือปฏิกิริยาตอบสนอง ที่ ช้า^{[ 13 ]}ในสหรัฐอเมริกาและที่อื่นๆ เป็นเรื่องปกติที่จะติดตั้งวาล์วปรับอุณหภูมิหรือวาล์วผสมเทอร์โมสตัท^{[ 14 ]}ที่ทางออกของเครื่องทำน้ำอุ่น ผลของ การผสมน้ำร้อนและน้ำเย็น โดยอัตโนมัติผ่านวาล์วปรับอุณหภูมิเรียกว่า "น้ำปรับอุณหภูมิ" ^{[ 15 ]}

วาล์วปรับอุณหภูมิจะผสมน้ำเย็นกับน้ำร้อนจากเครื่องทำน้ำอุ่นในปริมาณที่พอเหมาะ เพื่อรักษาระดับอุณหภูมิของน้ำที่ไหลออกให้คงที่ในระดับปานกลาง ซึ่งมักตั้งไว้ที่ 50 องศาเซลเซียส (122 องศาฟาเรนไฮต์) หากไม่มีวาล์วปรับอุณหภูมิ การลดอุณหภูมิที่ตั้งไว้ของเครื่องทำน้ำอุ่นเป็นวิธีที่ตรงที่สุดในการลดการลวก อย่างไรก็ตาม เพื่อสุขอนามัยที่ดี น้ำร้อนจำเป็นต้องมีอุณหภูมิที่อาจทำให้เกิดการลวกได้ ซึ่งอาจทำได้โดยการใช้เครื่องทำน้ำอุ่นเสริมในเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ต้องการน้ำร้อนกว่า ตัวอย่างเช่น เครื่องล้างจาน ในบ้านส่วนใหญ่ จะมีองค์ประกอบความร้อนไฟฟ้าภายในเพื่อเพิ่มอุณหภูมิของน้ำให้สูงกว่าอุณหภูมิที่เครื่องทำน้ำอุ่นในบ้านให้ได้

ประเด็นด้านความปลอดภัยที่ขัดแย้งกันสองประการส่งผลต่ออุณหภูมิของเครื่องทำน้ำอุ่น ได้แก่ ความเสี่ยงจากการถูกน้ำร้อนลวกจากน้ำร้อนจัดเกิน 55 °C (131 °F) และความเสี่ยงจากการเพาะเลี้ยงแบคทีเรีย โดยเฉพาะLegionellaในน้ำที่ไม่ร้อนพอที่จะฆ่าแบคทีเรียเหล่านั้นได้ ความเสี่ยงทั้งสองประการนี้อาจเป็นอันตรายถึงชีวิต และจะสมดุลกันโดยการตั้งเทอร์โมสตัทของเครื่องทำน้ำอุ่นไว้ที่ 55 °C (131 °F) แนวทางปฏิบัติของยุโรปสำหรับการควบคุมและป้องกันโรค Legionnaires ที่เกี่ยวข้องกับการเดินทางแนะนำว่าควรเก็บน้ำร้อนไว้ที่ 60 °C (140 °F) และกระจายเพื่อให้ได้อุณหภูมิอย่างน้อย 50 °C (122 °F) และควรเป็น 55 °C (131 °F) ภายในหนึ่งนาที ณ จุดใช้งาน^{[ 16 ]}

หากเครื่องล้างจานไม่มีเครื่องทำความร้อนเสริม อาจต้องใช้น้ำที่มีอุณหภูมิอยู่ในช่วง 57–60 °C (135–140 °F) เพื่อประสิทธิภาพการทำความสะอาดที่ดีที่สุด^{[ 17 ]}แต่สามารถใช้วาล์วควบคุมอุณหภูมิที่ตั้งไว้ไม่เกิน 55 °C (131 °F) กับก๊อกน้ำเพื่อป้องกันน้ำร้อนลวกได้ อุณหภูมิในถังน้ำที่สูงกว่า 60 °C (140 °F) อาจทำให้เกิด คราบ ตะกรันซึ่งอาจเป็นแหล่งเพาะเชื้อแบคทีเรียในถังน้ำได้ นอกจากนี้ อุณหภูมิที่สูงขึ้นยังอาจทำให้เกิดการกัดกร่อนของแก้วในเครื่องล้างจาน มากขึ้นด้วย

เทอร์โมสตัทของถังน้ำไม่ใช่ตัวบ่งชี้ที่เชื่อถือได้สำหรับอุณหภูมิภายในถังน้ำ ถังน้ำที่ใช้แก๊สอาจไม่มีการแสดงค่าการสอบเทียบอุณหภูมิ เทอร์โมสตัทไฟฟ้าจะแสดงอุณหภูมิที่ระดับความสูงของเทอร์โมสตัท แต่น้ำที่อยู่ต่ำกว่าในถังอาจเย็นกว่ามาก เทอร์โมมิเตอร์ที่ทางออกเป็นตัวบ่งชี้อุณหภูมิน้ำที่ดีกว่า^{[ 18 ]}

ในอุตสาหกรรมพลังงานหมุนเวียน (โดยเฉพาะพลังงานแสงอาทิตย์และปั๊มความร้อน) ความขัดแย้งระหว่างการควบคุมเชื้อ Legionella ด้วยความร้อนในแต่ละวันและอุณหภูมิสูง ซึ่งอาจทำให้ประสิทธิภาพของระบบลดลง เป็นประเด็นถกเถียงอย่างร้อนแรง ในเอกสารที่ขอการยกเว้นมาตรฐานความปลอดภัยด้าน Legionellosis ทั่วไป คณะกรรมการด้านเทคนิคพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ CEN ระดับสูงสุดของยุโรป TC 312 ยืนยันว่าประสิทธิภาพจะลดลง 50% หากระบบทำน้ำร้อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ถูกทำให้ร้อนถึงระดับพื้นฐานทุกวัน อย่างไรก็ตาม งานวิเคราะห์ จำลองพลังงานแสงอาทิตย์โดยใช้ Polysun 5 ชี้ให้เห็นว่าการสูญเสียพลังงาน 11% เป็นตัวเลขที่น่าจะเป็นไปได้มากกว่า ไม่ว่าจะเป็นบริบทใดก็ตาม ทั้งประสิทธิภาพด้านพลังงาน และข้อกำหนดด้านความปลอดภัยจากการลวก ล้วนผลักดันไปในทิศทางของอุณหภูมิน้ำที่ต่ำกว่าอุณหภูมิ การฆ่าเชื้อ Legionella ที่ประมาณ 60 °C (140 °F) อย่างมาก

ตรวจพบ Legionella pneumophila ณ จุดใช้งานปลายทางของเครื่องทำน้ำอุ่นไฟฟ้าแบบติดตั้งแนวนอนที่มีปริมาตร 150 ลิตร ^{[ 19 ]}

อย่างไรก็ตาม สามารถควบคุมเชื้อแบคทีเรียลีจิโอเนลลาได้อย่างปลอดภัยและง่ายดายด้วยการออกแบบและขั้นตอนทางวิศวกรรมที่ดี ตัวอย่างเช่น การเพิ่มอุณหภูมิของเครื่องทำน้ำอุ่นวันละครั้ง หรือแม้แต่ทุกๆ สองสามวัน ให้สูงถึง 55 องศาเซลเซียส (131 องศาฟาเรนไฮต์) ในส่วนที่เย็นที่สุดของเครื่องทำน้ำอุ่นเป็นเวลา 30 นาที ก็สามารถควบคุมเชื้อแบคทีเรียลีจิโอเนลลาได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในทุกกรณี โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานที่ประหยัดพลังงาน โรคที่เกิดจากเชื้อแบคทีเรียลีจิโอเนลลา มักเป็นผลมาจากปัญหาด้านการออกแบบทางวิศวกรรมที่ไม่คำนึงถึงผลกระทบของการแบ่งชั้นของน้ำหรืออัตราการไหลต่ำ

นอกจากนี้ ยังสามารถควบคุมความเสี่ยงจากเชื้อแบคทีเรียลีจิโอเนลลาได้ด้วยการบำบัดน้ำด้วยสารเคมี เทคนิคนี้ช่วยให้สามารถรักษาระดับอุณหภูมิของน้ำในท่อให้ต่ำลงได้โดยไม่มีความเสี่ยงจากเชื้อแบคทีเรียลีจิโอเนลลา ประโยชน์ของการรักษาอุณหภูมิของน้ำในท่อให้ต่ำลงคือ อัตราการสูญเสียความร้อนลดลง และส่งผลให้การใช้พลังงานลดลงด้วย

• วิธีการทำงาน - เครื่องทำน้ำอุ่นจากPopular Mechanics