太阳能热水系统的核心在于将太阳辐射能高效转化为热能，其工作流程可分解为三个关键环节：集热、传热与储热。首先，集热器作为系统的“心脏”，通常采用平板式或真空管式结构。平板集热器利用选择性吸收涂层高效捕获短波辐射，同时抑制长波热辐射散失；而真空管集热器则通过双层玻璃之间的真空层杜绝对流与传导热损，在低温地区表现尤为出色。当太阳光照射涂层时，其内部温度迅速升高，热量通过集热管壁传递给流经的工质（通常是防冻液或水）。

第二步是传热循环。系统依赖温差驱动或强制循环泵实现热量转移。在自然循环系统中，集热器内的热水因密度降低而自然上升至储热水箱上部，而水箱下部的冷水则因密度较高流回集热器底部，形成热虹吸效应；强制循环系统则通过温度传感器和控制器，当集热器出口温度高于水箱温度时自动启动水泵，确保高效且可控的热量输送。这一环节的关键在于避免气阻和管道热损，需确保管路保温与排气阀的合理设置。

第三步是储热与利用。储热水箱通常采用聚氨酯发泡或岩棉进行高密度保温，可维持数小时的热量稳定。系统通过换热盘管或直接混合，将高温工质的热量传递给生活用水。值得注意的是，现代系统常集成辅助加热装置（如电加热或热泵），在阴雨天或夜间自动补温，确保全天候热水供应。此外，防冻保护、过热保护（如排空或遮阳）以及水质处理（如软化或除垢）是保障系统长期稳定运行的关键步骤。