Ein Vakuumröhrenkollektor sammelt - ähnlich wie ein Flachkollektor  - Sonnenstrahlen ein und wandelt diese - mit geringeren Verlusten als ein Flachkollektor - in Wärme um.

Bei einem Vakuumröhrenkollektor sind mehrere Röhren zu einem Kollektor zusammengefasst. Die Röhren bestehen aus Glas und sind zur Verhinderung von Wärmeverlusten evakuiert, in ihnen herrscht also ein Vakuum (Thermoskannenprinzip).

Der Absorber ist als Blechstreifen in die einzelne Röhre eingefügt und kann in den meisten Fällen leicht gedreht werden, so dass er ideal zur Sonne ausgerichtet werden kann. Das erhöht den Energieertrag des Kollektors.

Bauarten

Es gibt zwei unterschiedliche Funktionsprinzipien bei Vakuumröhrenkollektoren: direkt durchflossene Vakuumröhren und so genannte "Heat-Pipes".

Bei den direkt durchflossenen Vakuumröhren fließt die Wärmeträgerflüssigkeit  durch ein Wärmerohr (das sich im eigentlichen Glasrohr befindet) und nimmt dabei die Wärme vom Absorber auf. Diese direkt durchflossenen Vakuumröhrenkollektoren können nach Süden ausgerichtet geneigt montiert oder auch horizontal auf einem Flachdach angebracht werden.

Bei Heat-Pipe-Systemen ist das Wärmerohr mit Wasser oder Alkohol gefüllt, das mit Unterdruck eingebracht wird. Es verdampft schon bei niedrigen Temperaturen (ca. 25°C). Der entstehende Dampf kondensiert am oberen Ende des Wärmerohrs und wird über einen Kondensator an die durchfließende Wärmeträgerflüssigkeit abgegeben. Das Kondensat fließt in das Rohr zurück. Hierfür müssen Heat-Pipe-Röhrenkollektoren mit einer Neigung von 25 Grad montiert werden.

Mit einem Vakuumröhrenkollektor lassen sich höhere Temperaturen erzielen als mit einem Flachkollektor. Nachteil von Vakuumröhren ist der höhere Preis im Vergleich zu Flachkollektoren. Außerdem eignen sich die meisten Röhrenkollektoren nicht für eine Indachmontage. Sie eignen sich aber besonders gut, wenn wenig Fläche für die Installation zur Verfügung steht.