目前使用的空氣能熱泵是基于逆卡諾循環的蒸發器壓縮制冷循環工作機組。該類型機組由壓縮機、冷凝器、節流閥、蒸發器以及制冷劑、控制系統和其它附件組成。該機組為一個封閉的系統，制冷劑在系統内循環，由壓縮機提供循環動力。節流閥是一個具有較好阻力調節性能閥門，使流經它的液态制冷劑的壓力降低到冷源側所需的壓力，即蒸發壓力。冷凝器和蒸發器均為換熱設備，在其中通過制冷劑和機組外面的介質，如空氣、水等進行熱交換。
蒸發壓縮制冷循環工作原理圖
空氣能熱泵中的壓縮機是最為重要的核心部件之一。通過壓縮機吸入來自蒸發器的低壓制冷劑蒸氣，經過壓縮機壓縮後，使制冷劑蒸氣變成高溫高壓的制冷劑氣體。然後排到冷凝器（散熱端），再經過冷凝器與傳熱媒介（水或，）的降溫使氣體冷凝（降溫），變成高壓低溫制冷劑。在節流裝置（毛細管或膨脹閥）作用下變成低壓低溫的氣體流向蒸發器（吸熱端）。制冷劑在蒸發器内進行蒸發吸熱沸騰，變為制冷劑蒸汽後又被壓縮機的吸氣管吸入，這樣就使系統中的制冷劑在壓縮機動力的作用下不間斷循環流動，其結果是機組内部制冷劑分為高壓和低壓兩個區域（如圖上下兩部分），液态和氣态兩個區域（如圖左右兩部分）。而從外部看則分為高溫低溫兩個區域，上部冷凝器側為高溫區域，有熱量Q2散發到外界，下部蒸發器側為低溫區域，有熱量Q1從外界吸入系統。總熱量平衡是從外界吸入的熱量Q1加上壓縮機消耗的軸功W永遠等于散發到外界散熱Q2。
安裝案例
高溫區域冷凝器内的溫度稱為冷凝溫度，低溫區域蒸發器内的溫度稱為蒸發溫度。夏季環境空氣溫度為40℃時，若冷凝器溫度設為50℃（與空氣換熱約需要10℃溫差），蒸發溫度設為5℃，蒸發器外界溫度可以降為15℃，此即為家用空調制冷模式。這時Q1即為制冷量，ε＝Q1/W即為制冷系數。反之冬季環境空氣溫度為0℃時，蒸發溫度設為-10℃（與室外空氣換熱約需要10℃溫差），若冷凝器溫度設為40℃，冷凝器外界溫度可以升為30℃，這即為家用空調制熱模式。此時Q2即為制熱量，η＝Q2/W即為制熱系數。
冬季熱泵開機注意事項
制熱時裝置将0℃的環境空氣中的熱量Q1通過循環（合并裝置功耗W）提升為30℃的熱量Q2，就像水泵将水從低處擡升到高處一樣，所以我們稱它為熱量之泵，熱泵！
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