空气能热水器又叫热泵热水器，其原理是：把空气中的低温热能吸收，经过压缩机压缩后转化为高温热能，加热水温，同时释放失去热量的空气到室外实现制冷功能，然后再进循环。
工作流程是：把一种沸点为-10度左右的制冷剂通到交换机中，制冷剂通过蒸发由液态变成气态从空气中吸收热量；再经过压缩机加压做功，制冷剂的温度就能骤升到80～120度；然后，高温高压的制冷剂被通到储水箱中的毛细管中对水加热，最后通过节流装置的降压作用再变压成低温低压的液态制冷剂，就能再次到空气中吸收热量，这样就完成了一个“加热-放热”的工作流程。
注：空气能热水器制热方式有第一代直热式、第二代循环式、第三代分体直热式。
1、直热式空气能热水器：换热装置（蒸发器和冷凝器）都装在主机内，冷水直接进入主机，经冷凝器一次性直接加热到预设温度（55度），然后在冷水压力的自作用下，直接送到保温水箱中。直热式空气能加热方式与电热水器一样，是通过冷热水对流形成的微循环把整箱冷水加热的，如下图所示。
直热式加热示意图
2、分体直热式（又称速热式）空气能热水器：主机中只装蒸发器，冷凝器却在保温水箱中，冷水从下面注入，热水是透过冷水向上的顶力排出，所以其不必象循环机那样必须要循环泵，而且其冷凝器直接在水箱中与水交换热量，所以换热直接，不要经过任何管径。
3、循环式空气能热水器：
示意图
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