太阳能热泵的系统中，由于太阳能是一个强度多变的低位热源，一般都设太阳能蓄热器。热泵系统中的能量将由集热器获得的低位热量储存起来，常用的有蓄热水槽、岩石蓄热器、 方形聚乙烯盘管蓄热器、圆柱形螺旋盘管蓄热器和双效相变蓄热器等。太阳能集热器是太阳能供暖系统中最重要的组成部分，其性能与成本对整个系统的运行成败起着决定性的作用。冬季太阳辐射较少，环境温度较低，集热器中流体的温度一般为10 ~20℃，直接用于供暖是不可能的。为此，常在10 ~20℃低温下集热，再由热泵装置进行升温，将热量传递到温度为30 ~50℃的供暖热媒中去。

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。

为了得到温度符合用户要求的热水，通常采用定温放水型直流式太阳能热水系统。该系统在集热器出口处安装测温元件，通过温度控制柜控制安装在集热器入口管道上的温度。根据温度调节水流量，使出口水温始终保持恒定。这种系统不用补给水箱，补给水管直接与自来水管连接。系统的可靠性同样决定于电动阀和控制器的工作质量。阴天，只要有一段见晴的时刻，就可以得到一定量的适用热水。所以这种太阳能热水系统特别适合于大型太阳能热水装置，布置比较灵活。缺点是要求性能可靠的电磁阀和控制器，从而使系统较为复杂。终合考虑些种系统是值得推广的太阳能系统。目前国内有一定应用。