空氣源熱水器以制冷劑作為媒介,冷媒吸收了環境空氣中的熱量后汽化,通過壓縮機壓縮制熱,變成高溫高壓氣體,再經熱交換器與水交換熱量后,經膨脹閥釋放壓力,回到低溫低壓的液化狀態,通過制冷劑的不斷循環,不斷吸收空氣中的低品位熱量,并將該部分熱量轉移,來制取熱水。
在自然界中,水總由高處流向低處,熱量也總是從高溫傳向低溫。但人們可以用水泵把水從低處提升到高處,從而實現水的由低處向高處流動,熱泵同樣可以把熱量從低溫傳遞到高溫。所以熱泵實質上是一種熱量提升裝置,熱泵的作用是從周圍環境中吸取熱量,并把它傳遞給被加熱的對象(溫度較高的物體)