太空能熱水器是將太陽能熱水器儲水箱與空氣源熱泵冷凝器結合成一體，在立式或臥式水箱內安裝熱交換裝置并與熱泵工質循環管路連通。它主要由太陽能集熱器、蒸發器、壓縮機、冷凝器、熱力膨脹閥儲水箱等部件組成。

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     在晴天，由太陽能真空管集熱器吸收太陽輻射能用微循環方式直接加熱儲水箱內的冷水。當自動控制裝置探測到太陽能水箱內的水溫達不到設定值時，熱泵開始工作并通過混合工質與水箱內的水進行熱交換，最終保持水溫穩定。

     熱泵的工作原理是把環境介質中貯存的能量在蒸發器中加以吸收而蒸發，蒸發后的制冷劑被壓縮機吸入并壓縮成高溫高壓的氣體，然后被排入設置在太陽能儲熱水箱底部的冷凝器中放熱。制冷劑蒸氣通過工質循環系統內，與水進行對流換熱而得到冷凝，同時水得熱而升溫。冷凝器的工質經膨脹閥或毛細管節流又重新流入蒸發器中，由此完成一次工作循環。陰天或夜間，熱泵蒸發器通過吸收環境大氣中的低品熱源，保障熱泵正常工作，從而可以全天候的產生熱水。