化石能源的过度开发和使用造成了全球能源危机和生态污染。随着人类文明的发展进步,新能源和可再生能源的开发利用得到了越来越多的关注。其中,太阳能作为化石能源的理想替代能源,拥有比其他可再生能源更多的优势以及广阔的应用前景。太阳能热水技术成熟,应用广泛,目前已成为太阳能热利用的主流技术,太阳能热水器的应用也越来越普遍。本文介绍了太阳能热利用的各种方式,分析了太阳能热水器在未来发展趋势。研究了平板太阳能集热器的原理及结构。将热管技术与平板太阳能集热器相结合,弥补了平板太阳能集热器的缺点并保留了其结构上的优点。对热管技术进行了理论分析,着重分析了重力热管,提出重力热管与平板太阳能热水器有良好的适应性。以平板太阳能热水器为研究对象,推导出装配有不同性能的选择性吸收薄膜的太阳能热水器在日间吸收太阳能辐射以及在夜间无太阳辐射的两种情况下水箱水温随时间变化的关系式。研究了选择性吸收薄膜的吸收率/发射率对热水器水温升/降速度的影响。设计并自制了一款热管式平板太阳能集热器,分析了对集热器各个组件的选取与制造,对热管式平板太阳能集热器进行了理论分析,建立了集热器的热平衡方程,以及热阻网络图。研制了一种将自制热管式平板太阳能集热器运用其中的“一体式热管平板太阳能热水器”。测试了该热水器的瞬时集热效率、日平均集热效率和夜间热损系数,并将其性能与普通管板式平板太阳能热水器进行对比。测试结果表明,一体式热管平板太阳能热水器的热性能优于普通管板式平板太阳能热水器,并且热损系数较低。