太陽能熱水系統運作基本原理是利用集熱板吸收幅射熱來加熱， 收集於儲熱桶，在需要熱水時提供使用 太陽能熱水器上之熱傳機制包含了所有的熱傳模式：熱輻射、熱傳導和熱對流。 一般而言，集熱板是選擇較高熱傳導係數之物質，如銅、鋁等金屬，作為基板， 並於其上方塗裝一層具高熱輻射吸收率和低熱輻射放射率材質之近黑色薄膜以利太陽熱能之吸收。 通常太陽能熱水器皆安裝於室外空曠處(避免遮蔭降低陽光之照射量)， 為降低吸收陽光能量升溫後之集熱板溫度因室外颳風所引起之熱對流散失， 一般市售之太陽能熱水器因此於集熱板外加設一個外罩， 上覆一片高透光性(亦即高輻射透射率)之玻璃。 資料來源:成大能源研究中心
太陽能熱水系統的類型 | 類型 / 項次 | 原理 | 優點 | 缺點 | 平板式集熱器 | 利用集熱管吸收鰭片兩側熱製成熱水 | 承受壓力較大 使用年限較長 | 頂面散熱大 熱效率較低 | 真空集熱器 | 利用內外層將外層抽真空內層吸收熱 | 建置成本較基 熱效率較高 | 用年限短 無法承壓 | 
太陽能熱水器運作原理-水被循環加熱的方式 | 方式 / 項次 | 原理 | 優點 | 缺點 | 自然循環 | 熱對流原理(虹吸原理) | 不須額外動力及控制 維護容易成本較低 | 熱效率較低 | 強制循環 | 利用溫差啟動泵浦循環 | 集熱效率高 設置不受地形限制 | 建置成本較高 後續維護較高 | 
自然循環方式：利用自然熱對流原理，無動力輔助 強制循環方式： 1.利用溫差及泵浦動力讓水強制流動。 2.「自動調節太陽能熱水循環的控制方法」 為大型太陽能熱水系統最佳的循環加熱方式（吳益誠，2002）
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