空气能热水器主要由压缩机、蒸发器、冷凝器、节流装置、保温水箱等组成。
压缩机：压缩机是热泵热水器的心脏，其功能和工作原理与蒸汽压缩式制冷装置的压缩机相同，但是，由于热泵压缩机一年四季都要使用，工作时间长，工作环境温度、湿度和浮尘情况变化极大，冷凝温度高、冬季蒸发温度低，热泵冷热端的工作温差大，运行条件恶劣，所以热泵热水器对压缩机有更高的要求。
蒸发器：直接完成从空气中吸取热量的器件。空气能热水器的蒸发器全部采用管翅式结构（即铜管铝翅片式）。制冷剂从节流装置里喷出后温度是非常的低（低于常温的），经过蒸发器的时候就制冷剂就通过铜管和翅片吸收空气中的热量，带着这些吸收来的热量，制冷剂又进入压缩机进行下一次的循环
冷凝器：把压缩机排出的高温高压制冷剂蒸气,通过散热冷凝为液体制冷剂,制冷剂从蒸发器中吸收的热量,被冷凝器周围的介质（大气）所吸收。主要分为三大类：对全部容积的水直接进行加热的容积式冷凝器；对全部的水进行循环加热的循环加热式冷凝器；一次性将水的温度加热到设定温度，再输送至保温水箱的直热式冷凝器（配装定温出水阀）。
节流装置：节流装置在换热过程中起到很大的作用。常温高压的换热介质流过节流阀时，会变成低温低压的介质，从而就可以向外界环境进行换热；节流装置还起着调节制冷剂流量,建立系统高低压力差的重要作用；节流装置还具有控制蒸发器出口冷媒过热的功能，以及控制蒸发器液位，这样可以保持蒸发器换热面积得到充分地利用，同时还能防止吸气带损害压缩机。节流装置的结构可以极其简单,如毛细管；也可以相对复杂,如热力膨胀阀、电子膨胀阀和膨胀机。
水箱：与电热水器一样，当热泵无法满足即开即热的使用要求时，就必须采用储热的保温水箱来存储预制的热水。所以，水箱的作用就是储存热水，接上水管后先注满水，启动主机后氟利昂制冷剂经过水箱冷凝放热，将热量转移给水，水逐渐被加热。
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