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由生活中的常識中我們可以知道，熱水可以自己慢慢向空氣中放熱，冷卻成涼水，這表明熱量可以從溫度高的物體——熱水自動的傳遞到溫度低的物體——空氣。那么可不可以將這個過程反過來進行，將溫度較低的空氣中的能量向熱水中轉移呢？熱力學第二定律指出：不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化。這就是說，熱量能自發的從高溫物體傳向低溫物體，而不能自發地從低溫物體傳向高溫物體。但這并不是說熱量就不能從低溫物體傳向高溫物體，就向水泵能夠使水從低處流向高處一樣，熱泵通過消耗一部分電能，也能夠使熱量從低溫物體傳到高溫物體。空氣源熱泵熱水器就是根據這樣一個原理來工作的，通過消耗少量的電能驅動壓縮機，使制冷劑吸收空氣里的熱量來加熱生活用熱水的，其制熱效果比傳統熱水器高出3倍，而消耗的電能僅為普通熱水器的三分之一，并能從根本上杜絕了漏電、一氧化碳中毒的危險
熱泵熱水器的工作過程如下：壓縮機通過消耗一部分電能，將低溫低壓的制冷劑氣體壓縮成高溫高壓的氣體，高溫高壓的氣體在冷凝器中放出熱量將水加熱，自己溫度被降低，經過膨脹閥節流降壓后，變成低溫低壓的氣液混合物，在蒸發器中制冷劑吸收其他介質（如空氣、井水）中的熱量，變成低溫低壓的氣體，然后再被壓縮機吸收，壓縮成高溫高壓的氣體加熱熱水與其他形式的熱水器相比，熱泵熱水器主要有安全、節能、環保的特點。