热管式太阳能热水器最早的热管式太阳能热水器每块集热平板只与一根热管连接，热效率较低。其原因是集热板与热管之间的接触热阻大，而且，集热板为平板，太阳辐射从集热板反射后向空中散射，再也不能被吸收。另外，由于每块集热板只与一根热管组合，万一这一热管发生故障，如工质漏失，由该集热板收集的太阳能就不能被利用。
近几年来，许多学者对热管式太阳能热水器进行研究，下面简单介绍日本学者们提出并取得专利权的热管式太阳热水器的结构特征。
图2-34所示是热管式太阳能热水器的结构示意图。图中，1为热管，2为集热板，3为外壳，4为换热罐，5为底板，6为透明玻璃盖板。每根热管包括一个位于外壳3内的蒸发段7（即吸热段）和中间绝热段8及冷凝段9（即放热段）。
蒸发段7穿过带孔的集热板2，如图2-34（b）所示，与集热板2保持紧密的导热接触。蒸发段7与底板5之间借助集热板2和绝热层10支撑。冷凝段9伸向外壳3的外面穿入热水罐4，在那里与罐中水11进行热交换。为防止漏失，绝热段8与换热罐4之间备有环形接头12.载热流体被密封在热管1中。如图2-34
（b）所示，每块集热板2都同时与所有热管连接。如图2-34（c）所示，集热板2带有一个弯曲段2'，而且，所有的2'都在同一水平面上，成为一个铺在玻璃盖板下面的集热表面，它几乎与玻璃盖板表面一样大。
热管式太阳能热水器的工作过程是：穿过玻璃盖板的太阳光大部分被集热板2所吸收，部分被集热板2反射。反射光的那部分能量，或者为弯曲部分吸收，或者为非弯曲部分吸收。这样集热板2能够吸收几乎全部入射的太阳光。收集起来的太阳热传递送到集热板2与热管蒸发段之间的接触表面，进而传给热管中的载热流体13.于是，载热流体被蒸发，蒸发了的载热流体流向热管1的冷凝段9，加热铺中的水，而载热流体本身也得到冷凝，并沿热管1的内壁再返回到蒸发段。如此不断循环，罐4中水被加热。
由上述介绍知道，热管式太阳能热水器的传热流体装入量少，热容小，起动快。由于热管的冷凝段直接伸人水箱，取消了系统中的上下循环管，因而诚少了管路的热损失。另外，集热板几乎能够吸收全部人射的太阳光，所以，集热效率高，总的热效率也高，而且冬季不怕冻，是一种较为理想的太阳能热水器。
