自然循環(huán)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的工作原理見下圖，在安裝時(shí)儲(chǔ)水箱底部應(yīng)高于集熱器頂?shù)臒崴隹冢?.3至0.5米），集熱器在陽(yáng)光照射下內(nèi)部的水溫升高，熱水密度低就從集熱器出水口上升，通過(guò)上循環(huán)管到儲(chǔ)水箱上部，而儲(chǔ)水箱下部的冷水則通過(guò)下循環(huán)管進(jìn)入集熱器入水口，通過(guò)反復(fù)循環(huán)水箱的水就被加熱了。由于水的循環(huán)是靠密度不同而自然形成的故稱之為自然循環(huán)熱水系統(tǒng)。

由于自然循環(huán)的動(dòng)力較弱，故水箱應(yīng)盡量靠近集熱器，連接管道不能太細(xì)還要減少?gòu)濐^。水箱的容積與集熱器的面積大致關(guān)系為：水箱容積為100升時(shí)集熱器面積為1.2至2平方米，該關(guān)系也適合其他系統(tǒng)。

下圖是一套實(shí)際應(yīng)用的自然循環(huán)熱水系統(tǒng)組成與工作原理圖，圖中標(biāo)出了用水部分，例如淋浴的花灑、洗手盆，還有水箱水溫檢測(cè)與輔助加熱系統(tǒng)。自來(lái)水從水箱下部輸入、熱水從水箱上部輸出，用戶可轉(zhuǎn)動(dòng)用水龍頭調(diào)節(jié)出水溫度。水箱內(nèi)有輔助熱源與溫度檢測(cè)裝置，當(dāng)陽(yáng)光不足或熱水用量過(guò)多時(shí)，水溫不夠便啟動(dòng)電加熱器提高水溫，由控制器來(lái)完成。

這是一套承壓式熱水系統(tǒng)，就是水箱與自來(lái)水直接連通，優(yōu)點(diǎn)是可輸出有壓力的熱水，即使用水處比水箱高也會(huì)出水。承壓式熱水系統(tǒng)的水箱要能承受自來(lái)水的壓力，集熱器也要能承受自來(lái)水的壓力，故不可使用全玻璃真空管集熱器。