空氣能熱泵機組工作時，在風機的吸力作用下，室外普通空氣從進風口進入機組內部，經過換熱器，此時空氣中的低溫熱量被換熱器吸收，并轉移到保溫水箱中，給水加熱；失去熱量的空氣溫度降低，變成冷空氣從風機吹出來。膨脹閥（節流閥）是在制冷系統中通過改變節流截面或節流長度達到控制制冷劑流量的裝置，一般安裝于蒸發器和儲液筒之間。膨脹閥（節流閥）使中溫高壓的液體制冷劑通過其節流成為低溫低壓的濕蒸汽，然后制冷劑在蒸發器中吸收熱量達到制冷效果，膨脹閥（節流閥）通過蒸發器末端的過熱度變化來控制閥門流量，防止蒸發器面積利用不足和敲缸現象的發生。空氣里面含有的低品位熱能，別名空氣源，根據定律我們可以得知，能量不會憑空出現，也不會憑空消失，依據熱力學第二定律可以知曉，熱量由低溫東西傳到高溫東西時不出現過多變化，雖然不會用光，但是想把空氣里面吸收的能量傳到高溫環境，必須耗費電能和熱能。

例如，當家里的空調用于冬季制熱時，就是典型的空氣源熱泵，但是，在不用電或不提供熱量的情況下，該空調并不會制熱。因此，空氣源熱泵并不是在利用空氣能驅動，而是用電能或者熱能驅動。空氣源熱泵可以制熱、采暖、烘干等多個領域。空氣能熱水器是按照“逆卡諾”原理工作的，形象地說，就是“室外機”像打氣筒一樣壓縮空氣，使空氣溫度升高，然后通過一種-17℃就會沸騰的液體傳導熱量到室內的儲水箱內，再將熱量釋放傳導到水中。簡單來說是吸收空氣中的熱量來加熱水溫，被吸收熱量的空氣被運用到廚房，解決悶熱問題。空氣能熱水器不需要陽光，因此放在家里或室外都可以。

太陽能熱水器儲存的水用完之后，很難再馬上產生熱水。如果電加熱又需要很長的時間，而空氣能熱水器只要有空氣，溫度在零攝氏度以上，就可以24小時全天候承壓運行。這樣一來，即使用完一箱水，一個小時左右就會空氣能熱水器再產生一箱熱水。同時它也能從根本上消除了電熱水器漏電、干燒以及燃氣熱水器使用時產生有害氣體等安全隱患，克服了太陽能熱水器陰雨天不能使用及安裝不便等缺點，具有高安全、高節能、壽命長、不排放毒氣等諸多優點。空氣能熱水器的壽命一般可以達到15至20年。