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太空能热水器是将太阳能热水器储水箱与空气源热泵冷凝器结合成一体，在立式或卧式水箱内安装热交换装置并与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，由太阳能真空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，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。
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