Die Wärme entsteht durch die Absorption der Sonnenstrahlung an einer dunkel beschichteten Metallplatine, dem Absorber. Er ist das wesentliche Bauteil des Kollektors. Vom Absorber wird die Wärme durch ein geschlossenes Rohrsystem, dem Solarkreis, zum Speicher transportiert. Im Solarkreis zirkuliert ein frostsicheres Wasser-Glykol-Gemisch.

Temperatur-Differenz-Regelung

Der Wärmetransport vom Kollektor zum Speicher wird über eine Temperatur-Differenz-Regelung gesteuert. Die Regelung setzt die Umwälzpumpe des Solarkreises immer dann in Betrieb, wenn die Temperatur im Kollektor einige Grade über der Temperatur im unteren Speicherbereich liegt. Dadurch gelangt die von der Sonne erwärmte Solarflüssigkeit vom Kollektor in den unteren Wärmetauscher, wo die Wärme über den Solarkreiswärmetauscher an das Trinkwasser im Speicher übertragen wird. Die abgekühlte Solarflüssigkeit fließt in der Rücklaufleitung zum Kollektor zurück.
Im Speicher steigt das erwärmte Trinkwasser nach oben. Entsprechend seiner Dichte bzw. Temperatur entsteht im Speicher eine Schichtung: das wärmste Wasser befindet sich oben, (dort, wo gezapft wird) das kälteste unten (dort, wo kaltes Wasser eingespeist wird).

Damit der Wärmetransport nicht durch Luft im Solarkreis behindert wird, ist am höchsten Punkt der Solarkreis behindert wird, ist am höchsten Punkt der Solaranlage ein automatischer Entlüfter mit Absperrhahn oder ein Handentlüfter angebracht. Eine Rückschlagklappe im Solarkreis verhindert, dass sich der Speicher nachts aufgrund von Schwerkraftzirkulation über den Kollektor auskühlt.

Sicherheitsventil und Ausdehnungsgefäß

Für den sicheren Betrieb der Solaranlage sind ein Sicherheitsventil und ein Ausdehnungsgefäß installiert: Das Sicherheitsventil öffnet bei Überschreiten des Ansprechdrucks und lässt Solarflüssigkeit in einen Auffangbehälter ab. Das Ausdehnungsgefäß hat die Aufgabe, den Anlagendruck konstant zu halten. Zusätzlich sollte die Größe des Ausdehnungsgefäßes ausrechend für den Flüssigkeitsinhalt des Kollektorfeldes sein. Wenn bei anhaltender Einstrahlung in den Solarkollektoren die Wärme nicht weiter durch die Solarflüssigkeit abgeführt wird (z. B. während der Urlaubszeit), verdampft ein Teil der Flüssigkeit. Trotzdem kocht die Anlage nicht über: Das zusätzliche Volumen des Kollektorinhalts wird in das Ausdehnungsgefäß verdrängt, sodass der maximal zulässige Betriebsdruck nicht erreicht wird und das Sicherheitsventil nicht anspricht. Alle Sicherheitsbauteile und die Pumpe sind in einer Baugruppe, der Solarstation, zusammengefasst, die vormontiert und mit passender Wärmedämmung geliefert wird.

Trinkwasser mit Sonnenenergie erwärmen

Bei heute üblicher Dimensionierung im Ein- und Zweifamilienhausbereich (pro Person etwa 1,0 bis 1,5 m2 Kollektorfläche und ca. 80-100 l Speichervolumen) wird das Trinkwasser im Sommer weitgehend über die Solaranlage erwärmt. Dadurch ergibt sich ein solarer Deckungsgrad (Anteil der Sonnenenergie am Gesamtenergiebedarf für die Trinkwassererwärmung) für das Jahr von etwa 60 Prozent. Die restliche 40 Prozent müssen über eine Zusatzheizung gedeckt werden. Dies geschieht in der Regel über den Heizkessel und den oberen Nachheizwärmetauscher des Speichers. Mitentscheidend für die Höhe des Zusatzenergiebedarfs ist die am Kesselregler eingestellte Trinkwassersolltemperatur. Je niedriger diese eingestellt wird, z. B. auf 45°C, desto höher ist der Deckungsanteil der Solarenergie und entsprechend niedriger der Anteil der Zusatzenergie und umgekehrt.

Anschluss von Waschmaschinen und Geschirrspülern

Durch den Anschluss von Waschmaschinen und Geschirrspüler an die Solaranlage bietet sich die Möglichkeit, teuren elektrischen Strom durch Sonnenergie zu ersetzen und gleichzeitig den Nutzungsgrad der Anlage zu erhöhen. Geschirrspüler, die für den Anschluss an die Warmwasserleitung geeignet sind, können direkt an die Solaranlage angeschlossen werden.

Da die meisten Waschmaschinen keinen Warmwasseranschluss besitzen, muss die Regelung der Kalt- bzw. Warmwasserzufuhr mithilfe eines Vorschaltgerätes erfolgen.