Thermische Solaranlagen arbeiten mit Sonnenkollektoren. Diese sind in Form von Röhrenkollektoren (alternativer Fachbegriff: Vakuumkollektoren) sowie Flachkollektoren verfügbar. Mit etwa 250 Euro pro Quadratmeter bieten Flachkollektoren ein sehr gutes Preis-Leistungsverhältnis. Röhrenkollektoren erzielen zwar einen höheren Wirkungsgrad, kosten dafür aber auch ca. 600 Euro/m².
Grob vereinfacht besteht eine thermische Solaranlage zur Warmwasseraufbereitung aus einem geschlossenen System. Zwischen den Kollektoren und dem Speicher zirkuliert die Wärmeträgerflüssigkeit (Wasser/ Glykol-Gemisch). Diese Wärmeträgerflüssigkeit wird im Kollektor durch die Sonne stark aufgeheizt. Die so erzeugte Wärme wird mittels eines Wärmetauschers im Solarspeicher an das Brauchwasser abgegeben.
Reicht die Kraft der Sonne einmal nicht aus, so sorgt ein Wärmetauscher im oberen Teil des Solarspeichers, der mit Ihrer Heizung verbunden ist, für die gewünschte Wassertemperatur.
Kombianlagen unterstützen zusätzlich zur Warmwasseraufbereitung auch die Heizung mit Wärme aus Sonnenergie. Der Kombi-Speicher enthält das durch Solarenergie erwärmte Pufferwasser zum Heizen sowie Frischwasser zum Duschen, Baden, für den Geschirrspüler, die Waschmaschine usw.
Eine Nachheizung, wie z. B. Öl, Gas, Kaminofen etc. steht als Unterstützung zur Verfügung, um auch während Schlechtwetterperioden und im Winter Raumwärme plus warmes Wasser zu gewährleisten.
Auf diese Weise wird das ganze Jahr über weniger Öl oder Gas benötigt.