熱管式太陽能熱水器最早的熱管式太陽能熱水器每塊集熱平板只與一根熱管連接，熱效率較低。其原因是集熱板與熱管之間的接觸熱阻大，而且，集熱板為平板，太陽輻射從集熱板反射后向空中散射，再也不能被吸收。另外，由于每塊集熱板只與一根熱管組合，萬一這一熱管發生故障，如工質漏失，由該集熱板收集的太陽能就不能被利用。
近幾年來，許多學者對熱管式太陽能熱水器進行研究，下面簡單介紹日本學者們提出并取得專利權的熱管式太陽熱水器的結構特征。
圖2-34所示是熱管式太陽能熱水器的結構示意圖。圖中，1為熱管，2為集熱板，3為外殼，4為換熱罐，5為底板，6為透明玻璃蓋板。每根熱管包括一個位于外殼3內的蒸發段7（即吸熱段）和中間絕熱段8及冷凝段9（即放熱段）。
蒸發段7穿過帶孔的集熱板2，如圖2-34（b）所示，與集熱板2保持緊密的導熱接觸。蒸發段7與底板5之間借助集熱板2和絕熱層10支撐。冷凝段9伸向外殼3的外面穿入熱水罐4，在那里與罐中水11進行熱交換。為防止漏失，絕熱段8與換熱罐4之間備有環形接頭12.載熱流體被密封在熱管1中。如圖2-34
（b）所示，每塊集熱板2都同時與所有熱管連接。如圖2-34（c）所示，集熱板2帶有一個彎曲段2'，而且，所有的2'都在同一水平面上，成為一個鋪在玻璃蓋板下面的集熱表面，它幾乎與玻璃蓋板表面一樣大。
熱管式太陽能熱水器的工作過程是：穿過玻璃蓋板的太陽光大部分被集熱板2所吸收，部分被集熱板2反射。反射光的那部分能量，或者為彎曲部分吸收，或者為非彎曲部分吸收。這樣集熱板2能夠吸收幾乎全部入射的太陽光。收集起來的太陽熱傳遞送到集熱板2與熱管蒸發段之間的接觸表面，進而傳給熱管中的載熱流體13.于是，載熱流體被蒸發，蒸發了的載熱流體流向熱管1的冷凝段9，加熱鋪中的水，而載熱流體本身也得到冷凝，并沿熱管1的內壁再返回到蒸發段。如此不斷循環，罐4中水被加熱。
由上述介紹知道，熱管式太陽能熱水器的傳熱流體裝入量少，熱容小，起動快。由于熱管的冷凝段直接伸人水箱，取消了系統中的上下循環管，因而誠少了管路的熱損失。另外，集熱板幾乎能夠吸收全部人射的太陽光，所以，集熱效率高，總的熱效率也高，而且冬季不怕凍，是一種較為理想的太陽能熱水器。
