空气能热水器采用的是逆卡诺循环，其原理其实是反空调原理，是空调的另一个版本，空调是吸收室内的热量，再将热量排到室外。空气能则是吸收环境的热量，将热量传递到水箱内加热里面的水。能量的转换需要需要用到制冷剂，也就是氟利昂，它是可以通过物态变化来释放冷和热的能量的。和空调不同的是，空气中没有冷气，所以空调是要靠压缩制冷剂来产生冷气的；而空气中本身是有热量的。

首先看一下空气能热水器原理。首先制冷剂吸收空气中的热量蒸发，经过压缩机，汽化后的制冷剂温度 上升，能量提高，之后，经过水箱，把热量传递给水，制冷剂自己冷却后冷凝，再经过膨胀阀通过小孔膨胀进一步降低温度，再次与空气热交换开始下一个循环。这个循环体系主要是通过制冷剂吸收空气中的热量再利用压缩机对制冷剂做功，对其进行加热，再将热量用于水的加热。

常温型空气能热水器原理图

低温/超低温型空气能热水器原理图

为什么空气能会节能。首先要提到一个参数，性能参数COP，COP=Q/W，Q是加热热水需要的热量，W是压缩机的做功。对于一个卡诺循环，COP=Th/(Th-Tc)，其中Th是制冷剂的温度，Tc是制冷剂的蒸发温度。对于环境温度15℃，Tc=288K，如果需要将热水加热至50℃，制冷剂的温度需要在55℃左右，Th=328K，COP=8.2。这意味着我们投入1kJ的能量驱动压缩机，可以加热8kJ的水。这并不是说明能量不守恒，只是我们利用了压缩机将空气中温度较低、品质较差的能量转化为温度较高、品质较高的能量。

当然，实际上COP要低于这个数值。而电加热或者燃气加热，水的热量由电能或者燃气自身的能量提供，由于能量利用效率低，消耗的能量肯定要高于水吸收的能量。因此空气能是节能的。

所以举个例子：今天室外35度，那么吸收了空气中的35度热温，再压缩做功释放个15度温度，你就可以得到50度的热水了，故，夏天好点质量的空气能 能效比（COP）都可以达到4.6以上，即：你做功耗费1KW的电，可以产生4.6KW的热能。热效率是电热水器的四倍。

空气能热水器拥有很多优点，一是 省电（正常家用三口人，6毛一度电，一年用电热水器一般1800左右电费，空气能同样情况下400多，能省四分之三费用）。二是 很安全，因为制热原理不同，可以水电分离，杜绝了漏电危险。三是 舒适，即开即洗，运行模式和冰箱一样，中温保温，一天一度电。 四是 安装简便，使用寿命更长。