Los procesos básicos naturales que se usan en el calentamiento solar son los flujos térmicos de energía asociados a la radiación, la conducción y la convección. Cuando la luz solar brilla sobre un captador solar, este absorbe la mayor parte de la radiación solar. Esta reacción básica al calor solar influye en el diseño del captador solar, en el material y en su ubicación final para suministrar agua caliente a una casa.

El calor circula desde un elemento cálido a uno de frío por radiación, conducción o convección. La luz solar impacta en el captador de lámina plana por radiación. Al mismo tiempo, la capa de aire entre el captador y su tapa de cristal lo hace por convección, mientras que el calor es transferido a través de la canalización de cobre hasta el agua por conducción.

Un tipo menos habitual de captador se basa en el uso de dos tubos concéntricos. El tubo más exterior esta al vacío y se usa un espejo de plata semicircular para concentrar la luz del sol que cae a la superficie. Se encuentra encarado al tubo absorbedor que contiene el líquido solar. Para evitar que se congele durante el invierno, el agua se mezclar con una cantidad de anticongelante. Esta solución no se puede aplicar directamente, de manera que su calor ha de ser transferido a la reserva de agua caliente por una espiral de la cisterna de agua caliente.

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