早晨日出后，集熱器內的水受太陽輻射能加熱，溫度逐步升高，一旦集熱器出口處溫和貯水箱底部水溫之間的溫差達到設定值（一般8~10℃）時，溫差控制器給出信號，啟動循環(huán)泵，系統(tǒng)開始運行；這樣經(jīng)過一段時間后，儲水箱中的水形成明顯的溫度分層，上層水首先達到可使用的溫度，直至整個儲水箱的水都可以使用。遇到云遮日或下午日落前，太陽輻照度降低，集熱器溫度逐步下降，一旦集熱器出口處水溫和貯水箱底部水溫之間的溫差達到另一設定值（一般3~4℃）時，溫差控制器給出信號，關閉循環(huán)泵，系統(tǒng)停止運行。

有些系統(tǒng)為了避免對電動閥和控制器提出苛刻的要求，將電動閥安裝在集熱器出口處，而且電動閥只有開啟和關閉兩種狀態(tài)。當集熱器出口溫度達到某一設定值時，通過溫度控制器，開啟電動閥，熱水從集熱器出口注入貯水箱，與此同時冷水（自來水）補充進入集熱器，直至集熱器出口溫度低于設定值時，關閉電動閥，然后重復上述過程。同時，為了減少熱量在管道傳輸過程中的損失，連接管路還應具備保溫系統(tǒng)。這種定溫放水的方法雖然比較簡單，但由于電動閥關閉有滯后現(xiàn)象，所以得到的熱水溫度會比設定值低一些。

太陽能熱水系統(tǒng)組成：保溫水箱和電熱水器的保溫水箱一樣，是儲存熱水的容器。因為太陽能集熱器只能白天工作，而人們一般在晚上才使用熱水，所以必須通過保溫水箱把集熱器在白天產(chǎn)出的熱水儲存起來。容積是每天晚上用熱水量的總和。水箱內膽是儲存熱水的重要部分，其用材料強度和耐腐蝕性至關重要。市場上有不銹鋼、搪瓷等材質。回流系統(tǒng)在強制循環(huán)的單回路系統(tǒng)中，一般采用溫差控制循環(huán)水泵的運轉，貯水箱通常置于室內（底層或地下室）。保溫層保溫材料的好壞直接關系著保溫效果，在寒冷季節(jié)尤其重要。較好的保溫方式是聚氨脂整體發(fā)泡工藝保溫。外殼一般為彩鋼板、鍍鋁鋅板或不銹鋼板。

防凍措施:太陽能熱水系統(tǒng)中的集熱器及其置于室外的管路，在嚴冬季節(jié)常常因積存在其中的水結冰膨脹而脹裂損壞，尤其是高緯度寒冷地區(qū)，因此必須從技術上考慮太陽能熱水系統(tǒng)的“越冬”防凍措施。常用的太陽能熱水系統(tǒng)防凍措施大致有以下幾種。集熱器集熱器是太陽能熱水系統(tǒng)中必須暴露在室外的重要部件，如果直接選用具有防凍功能的集熱器，就可以避免對集熱器在嚴冬季節(jié)凍壞的擔憂。貯熱元件是別墅太陽能熱水器的倉庫，它的質量保證有兩個：一是不漏，二是保溫。