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一台空气能热泵热水器装置，主要有蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀四部分组成，通过让工质不断完成蒸发（吸取环境中的热量） →压缩→冷凝（放出热量）→节流→再蒸发的热力循环过程，从而将环境里的热量转移到水中。
空气能热水器是运用热泵工作原理，吸收空气中的低能热量，经过中间介质的热交换，并压缩成高温气体，通过管道循环系统对水加热，耗电只有电热水器的1/4。该新产品既具有太阳能热水器依赖阳光采热和安装不便的缺点。由于空气能热水器的工作是通过介质换热，因此其不需要电加热元件与水接触，没电热水器漏电的危险，也没燃气热水器有可能爆炸和中毒的危险，更没有燃油热水器排放废气造成的空气污染。
压缩机从蒸发器中吸入低温低压气态制冷剂，通过做功将制冷剂压缩成高温高压气体，高温高压气体进入冷凝器与水交换热量，在冷凝器中被冷凝成液体而放出大量的热量，水吸收其放出热量而温度不断上升。然后高温低温液体经膨胀阀节流降压后，在蒸发器中通过风扇的作用，吸收周围空气中热量从而蒸发成低温低压气体，又被吸入压缩机中压缩,这样反复循环，从而制取热水。
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