空氣能熱水器也叫空氣源熱水器或者空氣源熱泵。相信大家都了解空調，空調制冷的同時主機排出的是熱風，空氣能熱水器工作原理與其相反，它制取熱水排出的是冷風。空氣能熱水器是目前世界上*先進、能效比*高的制熱設備之一，它根據逆卡諾循環原理，采用電能驅動，通過傳熱工質把空氣中無法被利用的低品位熱能有效吸收，并將吸收回來的熱能提升至可用的高品位熱能并釋放到水中的設備。在不同的工況下空氣能熱水器每消耗1kW電能就從低溫熱源中吸收2~6kW的 免費熱量，節能效果非常顯著。
空氣能熱泵熱水器壓縮機把低溫低壓氣態冷媒轉換成高壓高溫氣態，壓縮機壓縮功能轉化的熱量為Q1，高溫高壓的氣態冷媒與水進行熱交換，高壓的冷媒在常溫下被冷卻、冷凝為液態。這過程中，冷媒放出熱量用來加熱水，使水升溫變成熱水。水吸收的熱為Q3，高壓液態冷媒通過膨脹閥減壓，壓力下降，回到比外界低的溫度，具有吸熱蒸發的能力。低溫低壓的液態冷媒經過蒸發器（空氣熱交換器）吸收空氣中的熱量自身蒸發，由液態變為氣態，冷媒從空氣中吸收的熱為Q2。吸收了熱量的冷媒變成低溫低壓氣體，再由壓縮機吸入進行壓縮，如此往復循環，不斷地從空氣中吸熱，而在水側換熱器放熱，制取熱水。這個循環過程由空氣能熱泵（主機）機組來完成。空氣能熱泵作為高效集熱并轉移熱量的系統裝置，可以把壓縮機所消耗的電力變為五倍范圍內的熱能（即Q1+Q2=Q3的道理）。
空氣能熱水器工作過程：進入蒸發器吸收熱量前狀態:低溫低壓的液體→通過蒸發器吸收空氣中的熱量（氣化）→制冷劑變成低溫低壓的氣體→通過壓縮機做功壓縮→變成高溫高壓氣體→經過換熱器跟水交換熱量→變成低溫高壓的液體→經過節流裝置節流→變成變成低溫低壓的液體→進入蒸發器重復循環該過程