自然循环系统是利用传热工质内部的温度梯度产生的密度差所形成的自然对流进行循环的热水。其结构简单不需要附加压力。但为保证热虹吸压头，储水箱应置于集热器上方。 这是一种比较常见，普遍采用的一种太阳能热水系统。其优点是系统结构简单，运行安全可靠，不需要辅助能源，管理方便。其缺点是贮热水箱必须置于集热器的上方才可进行热量交换。大型太阳能热水系统不适宜采用这种自然循环方式。大型系统中要将储热水箱置于集热器上方，在建筑布置和荷重设计上都会带来很多问题。
热泵热水器是一种新型高效率节能热水器，其原理来源于十九世纪逆卡诺循环论文：制冷剂工质在压缩机的作用下，把低温低压气体压缩成为高温高压气体。高温高压气体进入冷凝器被冷却成为液体，从而释放出大量的热，冷水吸收其热量而温度不断上升并成为热水。制冷剂工质通过冷凝器后，再进入储液罐、过滤器、膨胀阀，然后到蒸发器中蒸发，吸收环境中的能量，最后进入压缩机。如此不断循环加热，可以使水温不断上升。

冬季采暖时太阳能集热器在温差控制器的作用下最大限度的收集太阳能并转化为蓄热水箱中的热量。为了在太阳能供热状态和辅助热源供热状态之间做灵活切换，保证系统正常运行，必须配置可靠的系统控制设施。控制系统包括自动控制系统和手动控制，其中自动控制主要由传感器、可编程控制器及控制计算机3个部分组成。系统可以通过对太阳辐照强度、 环境温度、热水温度等参数的检测分析，调整控制太阳能集热系统、热泵机组以及水泵等设 备的运行状态，完成各个循环系统之间的切换，满足房间的用热需求。