Delovanje sistema za pripravo tople vode je sledeče: Sončni kolektorji zbirajo sončno energijo in z njo grejejo prenosni medij v ceveh toplotnega zbiralnika, ki ima dodano sredstvo proti zmrzovanju, običajno glikol, in delujejo pri temperaturah do –25°C. Tako ogret medij poganja obtočna črpalka in ga vodi po dobro toplotno izolirani cevi do menjalnika toplote, kjer svojo toploto odda drugemu mediju, običajno vodi, ki kroži v hranilniku toplote. Hranilnik toplote, ali tako imenovan zalogovnik tople vode, je velik rezervoar, napolnjen z vodo. Naloga zalogovnikov toplote je akumulacija toplote. Eden od bistvenih elementov solarnega sistema za shranjevanje toplote je zalogovnik, s katerimi premostimo dnevna neskladja med razpoložljivim sončnim obsevanjem in rabo toplotne energije za pripravo tople sanitarne vode in ogrevanje. Sistemi za izkoriščanje obnovljivih virov energije potrebujejo posebne hranilnike toplote, v katerih se hrani segreta voda, dokler se ne porabi za umivanje, pranje ali ogrevanje prostorov. Sama konstrukcija hranilnika toplote je takšna, da je voda v spodnjem delu hladnejša, kar zmanjšuje toplotne izgube. Toplotna energija se vedno dovaja najprej v vrhnji del hranilnika, tako da je toplota za ogrevanje in sanitarno vodo na voljo v zelo kratkem času. V to vodo je potopljena spiralno zavita bakrena cev, v kateri je segret prenosni medij, ki odda energijo vodi in jo tako segreje. Ohlajen odteče nazaj do kolektorjev, kjer se ponovno segreje. Ta krožni proces se ponavlja, dokler je vklopljena obtočna črpalka solarnega sistema. V zalogovnik je vdelana še ena bakrena cev, v kateri je prenosni medij, ki se segreva na drug način, na primer v kotlu na lesno biomaso ali s pomočjo toplotne črpalke. Ta dogreje vodo v času, ko je globalno sončno obsevanje premajhno za izkoriščanje in dobimo od sonca premalo energije. Vodo lahko dogrevamo tudi iz kotla na fosilna goriva ali s pomočjo vgrajenega grelca na električno energijo. V zalogovniku pa je ponavadi potopljen še bojler ali je pa dograjen toplotni izmenjevalnik, ki omogoča, da segrevamo sanitarno vodo ločeno od vode za ogrevanje prostorov. Ta je potreben zaradi zagotavljanja neoporečnosti čiste sanitarne vode.
Pri načrtovanju solarnega sistema in tudi v primeru vgradnje najboljših sprejemnikov sončne energije ne bomo dosegli želenega učinka, če bodo v sistemu prevelike toplotne izgube. Te niso odvisne samo od toplotnih izgub hranilnika toplote, temveč tudi od njegovih priključkov in izgub v ceveh in ostalih spojnih elementih.
Delovanje in regulacijo sistema prevzame solarni regulator, ki krmili obtočno črpalko preko temperaturnih tipal. Temperaturno tipalo na izstopu iz sprejemnika sončne energije in temperaturno tipalo v hranilniku toplote merita temperaturno razliko (t2 – t3), ki se nato primerja s temperaturno razliko (Δt), nastavljeno na temperaturno diferenčnem regulatorju, ki je vgrajen v solarnem regulatorju. V primeru, da je izmerjena temperaturna razlika večja, kot je nastavljena na temperaturno diferenčnem regulatorju (t2 – t3 > Δt), se vključi obtočna črpalka in toplota prehaja iz primarnega obtoka v hranilnik toplote. Ko pa je izmerjena temperaturna razlika manjša od nastavljene (t2 – t3 < Δt), temperaturno diferenčni regulator izklopi obtočno črpalko in prekine pretok tekočine za prenos toplote v primarnem obtoku. Dvojni termostat (omejevalnik temperature in varnostni termostat), ki je nameščen v zgornjem delu hranilnika toplote preprečuje prekomerno ogrevanje sanitarne vode v hranilniku toplote in pri prekoračitvi nastavljene vrednosti izklopi obtočno črpalko.
Ključni elementi sistema so torej sprejemniki sončne energije, hranilnik toplote in regulacija s temperaturno diferenčnim regulatorjem. Ostali elementi skrbijo predvsem za varno delovanja sistema. Lahko pa sončnim kolektorjem dodamo tudi sončne celice za pridobivanje električne energije, kajti prenosni medij kroži po cevi, ker ga poganja električna črpalka, ki dobi energijo od sončnih celic, ki so za ta namen montirane poleg prej omenjenih sončnih kolektorjev. Kadar je zelo toplo, se prenosni medij hitro segreva in mora zato tudi hitreje krožiti, da odda energijo in ne zavre. Ker sovpadata čas, ko se prenosni medij hitro segreva, in čas, ko dobi črpalka največ energije od sončnih celic, se to ne zgodi. Poleg tega so sončne celice tudi ekonomične – prihranimo električno energijo iz omrežja.
Podrobno pa je sistem za pripravo tople vode z energijo sonca sestavljen iz naslednjih elementov:
1. sprejemniki sončne energije,
2. povezovalne cevi, polnjene s sredstvom proti zmrzovanju,
3. hranilnik toplote,
4. toplotni izmenjevalnik,
5. električni grelnik za dogrevanje (dodatna možnost),
6. obtočna črpalka,
7. temperaturno diferenčni regulator,
8. eden ali dva termomanometra,
9. raztezna posoda,
10. varnostni ventil,
11. protipovratni ventil,
12. odzračevalni lonček,
13. polnilno-praznilna pipa,
14. zaporni ventil.
