Efektyviausias saulės energijos panaudojimas siejamas su tiesioginiu vandens šildymu. Šiuo metu efektyviausias tiesioginio šildymo metodas - stikliniai vamzdeliniai saulės kolektoriai. (Saulės kolektoriaus vamzdelio sandara parodyta žemiau esančiame pav.)
Tai įrenginys, panašus į buitinį vakuuminį termosą (Diuaro indą), tik jo veidrodinis paviršius padengtas keliais šilumą ir šviesą absuorbuojančių dangų sluoksniais. Išorinis vamzdelis pagamintas iš specialaus boro silikato stiklo, nepraleidžiančio šilumos į išorę. Iš tarpo tarp stiklų išsiurbtas oras ir specialaus geterio pagalba sudarytas labai gilus vakuumas. Dėl to šie saulės kolektoriai gali veikti ir -30 *C šaltyje.

Saulės energijos absorbcijos ir emisijos schema:

Vakuuminiai vamzdžiai būna kelių standartinių dydžių:
28 mm diametro ir 1200 mm ilgio;
47 mm diametro ir 1500 mm ilgio;
58 mm diametro ir 1800 mm ilgio;
Plokšteliniai specializuoti 70 mm diametro 2000 mm ilgio.

Vamzdžiai su šilumos koncentratoriais:

Tiesioginio vandens šildymo privalumai:
Saulės šviesa itin efektyviai absorbuojama specialaus paviršiaus ir verčiama į šilumą.
Gilus vakuumas ir selektyvinis stiklas įgalina efektyvų veikimą net ir žiemą.
Vandens šildymo elementai - ilgaamžiai ir nekeičiantys parametrų – tarnaus iki 15 metų.
Vandens šildymo elementai standartiniai, todėl sudužę yra nesunkiai pakeičiami.
Tiesioginio vandens šildymo kolektoriaus veikimo principas parodytas žemiau esančiame pav.

Efektyvesnis šios sistemos variantas gaunamas naudojant šildymo elementus - vamzdelius su šilumos koncentratoriais. Tokia sistema gali sėkmingai veikti net ir mažiau intensyvioje saulės šviesoje. Toks principas yra naudojamas mūsų šalyje.

Koncentratoriaus veikimo principas:

Tokios konstrukcijos vamzdeliai sujungiami į didelį saulės kolektorių, kurio viršutinėje dalyje įtaisytas gerai izoliuotas šilumokaitis. Iš jo sušildytas vanduo (arba specialus neužšąlantis skystis) perneša šilumą į tūrinius vandens šildytuvus (boilerius) ar kitus šildymo įrenginius.
Yra keli neužšąlančių saulės sistemų tipai, kuriose naudojami šilumos koncentratoriai: tiesioginiai vandentiekio slėgio tūriniai šildytuvai.

Netiesioginio šildymo - kai šiluma pernešama nuo saulės kolektoriaus į atskirą specialų tūrinį vandens šildytuvą, esantį kitose patalpose.

Siūlomas itin efektyvios saulės kolektrinės sistemos variantas, skirtas buitiniam šilto vandens ruošimui.

Sistema sudaryta iš šių sudedamųjų dalių, pasižyminčių unikaliomis sąvybėmis:

1. Didelės galios saulės kolektorius:
a) neužšąlantis;
b) efektyvus esant ir mažam saulės šilumos intensyvumui;
c) ilgaamžis – tarnaus net 15 metų;
d) netgi sudužus keliems vamzdeliams neprarandamas efektyvumas;
e) vamzdeliai lengvai keičiami, montavimas - nesudėtingas.

2. Šilumos pernešimo kontūras ir tūrinis vandens šildytuvas:
a) kontūras užpildytas neužšąlančiu skysčiu;
b) cirkuliacinis siurblys ir išsiplėtimo bakelis užtikrina nepertraukiamą sistemos darbą;
c) tūrinio vandens šildytuvo viduje įmontuotas varinis spiralinis šilumokaitis;
d) emaliuotas tūrinis vandens šildytuvas su jame įtaisytu papildomu kaitinimo elementu užtikrina nuolatinį karšto vandens tiekimą. Jungiamas prie vandentiekio (slėgis iki 3 Mpa);
e) padidintas tūrinio vandens šildytuvo tūris leidžia akumuliuoti daugiau šilumos.

3. Elektroninis temperatūros valdiklis užtikrina ypač efektyvų sistemos darbą:
a) seka saulės šilumos intensyvumą;
b) efektyviai valdo cirkuliacinį siurblį;
c) seka vandens temperatūrą tūriniame vandens šildytuve ir, esant reikalui, papildomai šildo vandenį elektriniu kaitintuvu (pvz. naktį).

Šios sistemos principinė schema:

Tokias sistemas galima komplektuoti skirtingo dydžio saulės kolektoriais ir tūriniais vandens šildytuvais. Optimaliausi yra 24 vamzdelių kolektoriai ir 200l talpos tūriniai vandens šildytuvai su juose įtaisytais papildomais 1,5kW galios elektroniniais kaitinimo elementais.

Taip pat populiarūs tiesioginio šildymo saulės kolektoriai, skirti privatiems namų ūkiams bei nedideliems individualiems namams, sodyboms, sodo nameliams.

Šiuo atveju saulės kolektoriai yra įtaisyti tiesiogiai į slėginį vandens baką, visa sistema yra montuojama lauke, kolektoriaus plokštumą pasukus į pietų pusę.

Individualiems namams siūloma kita, universalesnė šildymo sistema.

Dažnai įrengus dujinį (ar kitokį) šildymo katilą, sistemoje įrengiamas tūrinis vandens šildytuvas. Optimizuojant šią sistema siūloma naudoti padidinto tūrio tūrinius vandens šildytuvus su dviguba šildymo spirale bei įmontuotu rezerviniu elektriniu šildytuvu.

Viršutinėje spiralėje cirkuliuoja, šildomas šildymo katilu, apatinėje spiralėje cirkuliuoja saulės kolektoriaus sušildytas šildymo skystis. Elektrinis rezervinis šildytuvas įmontuotas boilerio vidurinėje dalyje.

Šioje sistemoje panaudota viena vandens sąvybių: nemaišomas šiltas vanduo kaupiasi viršuje, o šaltas - apačioje. Privalumas: naudojamas daug didesnio tūrio tūrinis vandens šildytuvas, nenaudojant papildomai didesnio kiekio energijos. Šildymo katilas (arba elektra) šildo tik viršutinę tūrinio vandens šildytuvo dalį, - tai yra tik nedidelį vandens tūrio kiekį, o saulės kolektorius šildo visą kitą tūrį, leisdamas sukaupti žymiai daugiau šiluminės energijos.