Los «Colectores Solares» o comúnmente llamados «Calefones Solares» captan la energía solar que recibe la superficie de la tierra. La captación de esa energía se logra mediante la transformación de la radiación solar incidente en energía térmica.
Los colectores solares se utilizan para calentar el agua de uso doméstico, pudiéndose obtener temperaturas que superan los 50°C (40ºC es la temperatura necesaria para baño). Hay diferentes tipos de colectores planos: los de alta eficiencia y alto costo (alcanzan entre 50º y 100°C y son de producción industrializada, adquiribles en el mercado); y los de menor eficiencia pero bajo costo (alcanzan hasta 60ºC y pueden ser fabricados por autoconstrucción). En este Manual se desarrolla un tipo de Colector Solar Plano de Bajo Costo construido con caños plásticos de polietileno negro.
El Colector Solar Plano se compone de una superficie absorbente de la radiación solar, alojada en una caja cubierta con una placa transparente en la parte superior de cara al sol, y aislada en la parte inferior para reducir las pérdidas de calor (principio de conservación de la energía). Cuando la radiación del sol la atraviesa, ésta incide sobre la superficie absorbente cuyo calor es transmitido al agua (principio de transferencia de calor), quedando además atrapado el calor en la caja (produciéndose el principio de efecto invernadero). El agua calentada en la superficie absorbente asciende por las conexiones hacia el tanque de almacenamiento. El agua caliente se vuelve más liviana que el agua fría; principio de efecto termosifónico.
El rendimiento de estos sistemas solares varía respecto a la ubicación geográfica, las condiciones del clima local, la estación del año, la cantidad de horas de exposición al sol por día, e incluso, las costumbres de uso.
El funcionamiento óptimo del colector se basa en la captación de la máxima radiación solar posible, es por ello que en los días nublados, o en época invernal donde el sistema tiene que estar expuesto a bajas temperaturas, y menor radiación solar, la recuperación del sistema, respecto al calentamiento del agua, es mínima e incluso nula.