通过手动或自动上水系统给保温水箱上水，保温水箱通过排气口与大气相通，上水时通过排气口向外排气，放水时通过排气口向内进气，使水箱内的气压始终与外界平衡，水上满后通过水箱溢流管发信号关断进水阀。真空管经太阳辐射，管内壁选择性吸收涂层吸收太阳能与管内的水进行热交换，使管内的水温上升，密度减少，与水箱内的水产生了密度差，形成热虹吸压头，水箱内的水在不借助外力的情况下自动完成循环，从而实现加热的过程。
太阳能热水器就是吸收太阳的辐射热能，加热冷水提供给人们在生活、生产中使用的节能设备。它是我国太阳能热利用中最为成熟和最为先进的产品。为百姓提供环保、安全、节能、卫生的新型热水器产品。最常见的太阳能热水器有三种：闷晒式太阳能热水器、平板式太阳能热水器和真空管太阳能热水器。闷晒式太阳热水器的集热器和水箱合为一体。结构简单、价格低廉。
但是保温差，不能过夜使用，冬季更不能使用。平板式太阳能热水器由平板太阳集热器、蓄水箱、循环管、支架组成。吸热体有铜铝复合管板式、全铜管板式、不锈钢冲压成型焊接而成的扁盒式等结构型式。北方地区除冬季无法使用外，其他季节都可使用。
真空管太阳能热水器由真空集热管、水箱、支架、管件、控制装置等组成。真空集热管吸收阳光照射将其转化为热能加热管中的水，利用冷水下沉热水上浮的原理，从而使热水循环至水箱。水箱可以保温并可供数小时后使用热水。由于整体保温好，再加上辅助能源加热，此类热水器四季皆宜。太阳能热水器由于长年裸露在室外，对水箱和支架的选材提出了严酷的考验，必须耐腐蚀、耐寒耐热、不易生锈等，所以，它的选材有的是不锈钢，有的是铝合金。由于南方与北方太阳照射不同，以多吸收阳光照射为设计原则，支架与地面设计的角度也不一样。
冬季使用太阳能热水器需要注意关注三大问题
冬季是太阳能热水器故障的高发季节，最容易发生故障的是室外上下水管冻堵或冻裂。市民必须要注意天气预报，根据气温采取相应措施。气温持续零下时要一直开启加热防冻装置
入冬前应检查太阳能的保温管是否保温良好，有无脱节、漏包、开裂。室外管道是否有存水弯。
一般太阳能都配有加热防冻装置，市民往往在管路冻住后，才用它化冻，这样不但耽误使用，而且有损太阳能的寿命。科学的方法是，注意收听天气预报，当气温在最近持续低于0℃时，就开启防冻装置，使之进行预热保护。不用担心用电量的问题，因为电热带在使用中随着温度上升，功率降低，用电量微乎其微。
尤其北方严寒地区，当气温始终在零下时，就要一直开启加热防冻装置。其他地区如果夜间气温比较低，可在晚上启动防冻装置，白天关闭。在洗澡时，也要注意将插头拔下，切断电源，防止热平衡失控出现事故。
如第二天是雨雪天气可根据需要上半箱水 收听天气预报，气温不太低(5℃-7℃)的情况下，当天晚上用水后，如水箱内还有热水，宜立即将太阳能热水器上满水，降低水箱内水温及当夜热损失；如气温较低，宜第二天早晨上水，以利于热水器出水口处管路防冻。如第二天是雨雪天气，可根据实际需要上半箱水，或多半箱水；如果用水量大，可考虑启动太阳能热水器中的电加热装置。