空氣能熱水器的內部主要有四個核心部件，它們分別是：壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器組。在機器開始工作的時候，s*先是壓縮機將回流的低壓冷煤壓縮，令其變成高溫高壓的氣體進入下一個部件。其次，當高溫高壓的氣體被排出，通過銅管傳遞到水箱內，熱量能使水箱里的水溫度變高。再次，此時冷卻下來的冷煤在壓力的作用下會變成液態，它們流過經膨脹閥后便進入到蒸發器，由于蒸發器的壓力與水箱壓力相差很大，當液態冷煤進入蒸發器后壓力壓力驟然降低，液態的冷煤此時便迅速變成氣態，同時吸引大量的熱量，便周圍的空氣溫度突然降低，z*的變成冷氣釋放。z*后，完成以上一系列的動作后，吸引了外量大量能量的冷煤重新回流到壓縮機，準備下一個工作循環.
從空氣能熱水器的工作原理里可以看出，它的工作原理與空調機的工作原理基本上是一樣的，均應用了逆卡諾原理，整個工作過程就是一種能量的轉移，而非能量轉換，所以它能節約大量的能源，耗能極低。其實空氣能源熱水器還有一個廚房制冷的作用，在態冷煤進入蒸發器后，會吸引周圍大量的熱量，從而使周圍的空氣降溫，當把這些低溫空氣排放到廚房的時候，即實現了廚房制冷的功能，因而絕大多數的空氣能淮液態的熱水器都具有降溫除濕的功能。
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