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太阳能热水器实质上就是一个光热转换器。太阳能热水器的工作原理实质上就是太阳能热水器的吸热原理。首先是由太阳能热水器经过集热器表面的一层特别涂层，很好地吸收太阳能的辐射，并且阻止辐射热的长波发射，再在在真空集热管内将吸收的太阳辐射转换成热能，也就可以使冷水升温。
阳辐射透过热水器的玻璃盖板（或玻璃管），被集热板吸收后沿肋片和管壁传递到吸热管内的水。太阳能热水器吸热管内的水吸热后温度升高，比重减少而上升，构成一个向上的动力，太阳能热水器构成一个热虹吸系统。随着热水的不断上移并储存在贮水箱上部， 一起经过下循环管不断弥补温度较低的水，如此循环往复，太阳能热水器毕竟整箱水都升高至一定的温度。
一体式太阳能热水器的结构好像一个拉长的暖瓶胆，内外层之间为真空， 在内玻璃管的表面上利用特种工艺涂有光谱选择性吸收涂层，用来大极限地吸收太阳辐射能。在贮热水箱及玻璃真空管内均布满水，真空管在阳光的作用下，让管内的水慢慢被加热，由于热水受热比重下降，就会向水箱上浮，而由于水箱中的冷水比严重，所以就向真空管下沉，这时真空管的水不断地被加热，与水箱中的冷水不断地构成温差自然循环，在恰当的循环进程下，将整个贮水箱的水加热到一定的温度，再加上水箱的保温作用，使水温能在较长的时间内保持其温度。
