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空氣能熱水器機組是通過消耗一部分高品質的能量把熱量從低溫熱源轉移到高溫熱源中的一種裝置。轉移到高溫熱源中的熱量包括消耗的高品質熱量和從低溫熱源中吸收的熱量。在上個世紀初，科學家就提出了熱泵的工作原理，為人類使用低溫熱源指出了方向，目前熱泵技術在世界上也已經有了許多方面的應用，國內的應用主要在冷熱雙效空調產品中，即以室外空氣為熱源對室內空氣進行加熱，以達到節能的目的。熱泵不是熱能的轉換設備，而是熱量的搬運設備。目前，常規的熱水器有電熱水器、燃氣(油)熱水器、燃油(氣)鍋爐等，它們都屬于熱能轉換設備。電熱水器是把電能轉化成熱能，燃氣(油)熱水器和燃油(氣)鍋爐則是把燃料的化學能轉化成熱能。根據能量守衡定律，能量轉化的理論較率為，但實際上因為不可避免的存在能量損失，電熱水器的效率一般為90～95%，而燃氣熱水器，因為有高溫廢氣的排放、不完全燃燒及換熱效率方面的損失，實際的制熱效率僅在60～70%之間。空氣能熱水器就是根據熱泵原理及技術設計研發的一種熱水制取設備，空氣能熱水器就是通過消耗少部分電能，把空氣中的熱量轉移到水中的熱水制取設備。它利用逆卡諾循環原理，以制冷劑為媒介，通過壓縮機的做功，實現低溫熱能向高溫熱能的搬運。壓縮機排出的高溫高壓的制冷氣體在水換熱器中冷凝成液體，同時放出大量的冷凝熱，冷凝熱被水吸收，使得水的溫度得以升高，制冷劑液體經過節流元件以后壓力大幅降低，在風換熱器中吸熱蒸發，蒸發所需熱量全部來自于空氣，全部蒸發完畢的低壓制冷劑氣體被壓縮機吸入，通過壓縮機做功后，變成了高溫高壓的制冷劑氣體，重新由壓縮機排氣口排出，如此往復循環。轉移到高溫熱源中的熱量包括消耗的高品質熱量和從低溫源中吸收的熱量。通過這個過程我們可以進一步看到，熱泵不是熱能的轉換設備而是熱量的搬運設備，因此熱泵制熱的效率，不受能量轉換效率(為其極限)的制約，而是受到逆向卡諾循環效率的制約，這就是其制熱系數可以達到300～500%甚至更高的原因。
