熱水器采用的是逆卡諾循環，其原理其實是反空調原理，是空調的另一個版本，空調是吸收室內的熱量，再將熱量排到室外。空氣能則是吸收環境的熱量，將熱量傳遞到水箱內加熱里面的水。能量的轉換需要需要用到制冷劑，也就是氟利昂，它是可以通過物態變化來釋放冷和熱的能量的。和空調不同的是，空氣中沒有冷氣，所以空調是要完全靠壓縮制冷劑來產生冷氣的；而空氣中本身是有熱量的。
首先看一下空氣能熱水器原理。首先制冷劑吸收空氣中的熱量蒸發，經過壓縮機，汽化后的制冷劑溫度 上升，能量提高，之后，經過水箱，把熱量傳遞給水，制冷劑自己冷卻后冷凝，再經過膨脹閥通過小孔膨脹進一步降低溫度，再次與空氣熱交換開始下一個循環。這個循環體系主要是通過制冷劑吸收空氣中的熱量再利用壓縮機對制冷劑做功，對其進行加熱，再將熱量用于水的加熱