空氣源熱泵熱水器由熱泵――換熱器――節流器――吸熱器――熱泵等裝置構成了一個循環系統。熱媒（也叫冷媒）在熱泵的作用下在系統中循環流動。
它在熱泵內完成氣態的升壓升溫過程（通常溫度都達到100攝氏度），進入換熱器后釋放出高溫熱量加熱水，同時冷卻并轉化為流液態，當它運行到吸熱器后，液態迅速吸熱蒸發再次轉化為氣態。
同時溫度下降至零下20到30攝氏度，這時吸熱器周邊的空氣就會源源不斷地將低溫熱量傳遞給熱媒，熱媒不斷地循環就實現了空氣中的低溫熱量轉變為高溫熱量并加熱冷水過程。空氣源熱泵熱水器具有節能環保的特點，其耗電量大概是是同等容量電熱水器的四分之一，燃氣熱水器的三分之一。
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