空氣能熱泵是按照“逆卡諾”原理工作的，逆卡諾循環原理。通過壓縮機系統運轉工作，吸收空氣中熱量制造熱水。具體過程是：壓縮機將冷媒壓縮，壓縮后溫度升高地冷媒，經過水箱中的冷凝器制造熱水，熱交換后的冷媒回到壓縮機進行下一循環，在這一過程中，空氣熱量通過蒸發器被吸收導入冷媒中，冷媒再導入水中，產生熱水。通過壓縮機空氣制熱的新一代熱水器，即空氣能熱泵熱水器。形象地說，就是“室外機”像打氣筒一樣壓縮空氣，使空氣溫度升高，然后通過一種-17℃就會沸騰的液體傳導熱量到室內的儲水箱內，再將熱量釋放傳導到水中。
運用熱泵工作原理制熱，與空調制冷相反——國家制冷標準是1000瓦，電制冷2800瓦。根據熱平衡的原理，同時最少產生2800瓦的熱量，加上輸入的1000瓦電，實際產生的熱量在3000——4000瓦，把這些熱量輸送到保溫水箱，其耗電量只是電熱水器的四分之一（電熱水器即使熱效率100%，輸入1000電也只有1000瓦的熱）。
空氣能熱水器則不需要陽光，因此放在家里或室外都可以。故大部分廠家的機子都有分體機和一體機之分，太陽能熱水器儲存的水用完之后，很難再馬上產生熱水。如果電加熱又需要很長的時間，而空氣能熱水器只要有空氣，溫度在零攝氏度以上，就可以24小時全天候承壓運行。這樣一來，即使用完一箱水，一個小時左右就會再產生一箱熱水。同時它能從根本上消除了電熱水器漏電、干燒以及燃氣熱水器使用時產生有害氣體等安全隱患，克服了太陽能熱水器陰雨天不能使用及安裝不便等缺點，具有高安全、高節能、壽命長、不排放毒氣等諸多優點。空氣能熱水器的壽命一般可以達到10至15年。
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