Röhrenkollektoren wandeln genau wie Flachkollektoren Sonnenstrahlung in Wärme um. Das Prinzip eines Röhrenkollektors ist dabei aufwändiger und komplizierter als das eines Flachkollektors. Ein Röhrenkollektor besteht aus mehreren röhrenförmigen Glaskörpern, von denen jeder einzelne über einen Absorber verfügt, somit hat jede Glasröhre einen eigenen Kreislauf. Die Röhren sind evakuiert, in ihnen befindet sich somit ein Vakuum, welches den Verlust von Wärme verhindern soll. Ein Wärmetauscher gibt die Wärme mittels einer Wärmeträgerflüssigkeit an den Primärkreislauf der Anlage ab.
Bei einem Vakuumröhrenkollektor gibt es heute zwei Funktionsprinzipien. Das erste ist das so genannte Heat-Pipe-System, bei dem das Wärmerohr mit Alkohol oder Wasser gefüllt ist. Dieses Rohr wird mit Unterdruck eingebracht, und bereits bei niedrigen Temperaturen um die 25 Grad Celsius entsteht Dampf. Dieser Dampf kondensiert am oberen Ende des Wärmerohrs, und wird anschließend über einen Kondensator an die durchfließende Wärmeträgerflüssigkeit abgegeben. Röhrenkollektoren müssen mit einer Neigung von 25 Grad montiert werden.
Neben dem Heat-Pipe-System existieren noch die direkt durchflossenen Vakuumröhren. Bei diesen Röhren fließt die Wärmeträgerflüssigkeit durch ein Wärmerohr, und nimmt die Wärme von dem Absorber auf. Diese Art der Röhrenkollektoren findet man oftmals horizontal angebracht auf einem Flachdach, wobei der Nachteil von Vakuumröhren der höhere Preis ist. Flachkollektoren sind günstiger zu erhalten, aber heute bekommt man bereits für die Installation von Röhrenkollektoren staatliche Förderungen.
