空氣能熱水器，也稱為"空氣源熱泵熱水器"，其工作原理與空調器極為相似，采用少量的電能驅動壓縮機運行，高壓的液態(tài)工質經過膨脹閥后在蒸發(fā)器內蒸發(fā)為氣態(tài)，并從空氣中吸收大量的熱能;氣態(tài)的工質被壓縮機壓縮成為高溫、高壓的液態(tài)，然后進入冷凝器放熱而把水加熱....如此不斷地循環(huán)加熱，可以把水加熱至50°C~65°C。
    空氣能熱泵熱水器（空氣源熱泵熱水器）中的冷媒（R22、 R417A等）把空氣中的低溫熱能吸收進來，經過壓縮機壓縮后轉化為高溫熱能，加熱水溫。這種熱水器（空氣源熱泵熱水器）具有高效節(jié)能的特點，其節(jié)能效果是電熱水器的4倍，是燃氣熱水器的3倍，是太陽能熱水器的約2倍。隨著社會經濟的發(fā)展，人們對生活質量的要求也越來越高。人們對沖涼洗澡的要求也越來越高，燃氣熱水器、電熱水器、太陽能熱水器等都已遠遠滿足不了人們對舒適節(jié)能 安全 的需要。在歐美發(fā)達國家，冷、熱水使用的比例是1：9（中國是9：1），歐美國家的冷水只作飲用或沖廁、洗車用，而在其他方面都是使用熱水。歐美國家家庭中央熱水器的市場占有率在90%以上，（中國不到3%）。 空氣源熱泵熱水器顧名思義就是一種能全天24小時大水量、高水壓、恒溫提供全家不同熱水需求，同時又能消耗少的能源完成上述要求的熱水器。并在高效制取生活熱水的同時，能夠像空調一樣釋放冷氣，并且可以在陽臺、儲物間、車庫等局部空間達到除濕的作用防止物品發(fā)霉變質或者快速晾干衣物。
    其內部結構主要由四個核心部件：壓縮機，冷凝器，膨脹閥，蒸發(fā)器組成。 其工作流程是這樣的：壓縮機將回流的低壓冷媒壓縮后，變成高溫高壓的氣體排出，高溫高壓的冷媒氣體流經纏繞在水箱外面的銅管，熱量經銅管傳導到水箱內，冷卻下來的冷媒在壓力的持續(xù)作用下變成液態(tài)，經膨脹閥后進入蒸發(fā)器，由于蒸發(fā)器的壓力驟然降低，因此液態(tài)的冷媒在此迅速蒸發(fā)變成氣態(tài)，并吸收大量的熱量。同時，在風扇的作用下，大量的空氣流過蒸發(fā)器外表面，空氣中的能量被蒸發(fā)器吸收，空氣溫度迅速降低，變成冷氣釋放。隨后吸收了一定能量的冷媒回流到壓縮機，進入下一個循環(huán)。
    由以上的工作原理可以看出，空氣源熱泵熱水器的工作原理與空調原理有一定相似，應用了逆卡諾原理，通過吸收空氣中大量的低溫熱能，經過壓縮機的壓縮變?yōu)楦邷責崮埽瑐鬟f給水箱中，把水加熱起來。整個過程是一種能量轉移的過程（從空氣中轉移到水中），不是能量轉換的過程，沒有通過電加熱元件加熱熱水，或者燃燒可燃氣體加熱熱水。
    簡單來說：其工作原理就是把空氣中的能量加以吸收，轉變成熱量，轉移到水箱里面的水中，把水加熱起來，同時把失去大量熱量的空氣排放到室外的環(huán)境中，這是就是一般分體空氣能熱水器（又稱為空氣能冷氣熱水器）的原理；而一體式空氣能除了吸收空氣中的熱量加熱熱水，還能把失去大量熱量的空氣，即是冷氣，排放到廚房里，實現(xiàn)廚房制冷功能。