太空能热水器是将太阳能热水器储水箱与空气能热泵结合成一体，在立式或卧式水箱内安装热交换装置并与空气能热泵工质循环管路连通。它主要由太阳能集热器、蒸发器、压缩机、冷凝器、热力膨胀阀，储水箱等部件组成。在晴天，由太阳能紫金管集热器吸收太阳辐射能用微循环方式直接加热储水箱内的冷水。当自动控制装置探测到太阳能水箱内的水温达不到设定值时，空气能热泵开始工作并通过混合工质与水箱内的水进行热交换，最终保持水温稳定。热泵的工作原理是把环境介质中贮存的能量在蒸发器中加以吸收而蒸发，蒸发后的制冷剂被压缩机吸入并压缩成高温高压的气体，然后被排入设置在太阳能储热水箱底部的冷凝器中放热。制冷剂蒸气通过工质循环系统内，与水进行对流换热而得到冷凝，同时水得热而升温。冷凝器的工质经膨胀阀或毛细管节流又重新流入蒸发器中，由此完成一次工作循环。阴天或夜间，热泵蒸发器通过吸收环境大气中的低品热源，保障热泵正常工作，从而可以全天候的产生热水。
太空能热水器与常规太阳能热水器不同，它将太阳能热利用技术与空气能热泵技术以互利的形式结合起来，通过消耗少量的电能，将周围环境中的大量低品位能源（太阳能、空气能等）利用起来，经热泵压缩机压缩变为高品位能源。用于生活热水的生产，不仅节约了大量的优质能源，而且祢补了常规太阳能热水器的不足，具有全天候性，耐候性等诸多优点，既适用于家庭供暖和热水供给，又可适用于集中供暖供热水系统，是一种新型的最节能的环保型热水器。
太空能热水器通过创新应用空气能热泵技术，在卧式储水箱底部采用热泵与水位控制装置，通过温度控制器、智能控制模块等对水箱内水温进行检测，在温度达不到用户设定要求的情况下热泵加热自动投入运行，在阴雨天气依然可用。实践表明，热泵在制取35-70摄氏度的热水时运行费用极低，约为燃气热水器的1/5，安全、环保、节能效果显著，充分实现光电互补，可全天候供应热水。