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空氣能熱水器的工作原理和空調制熱-樣，都是將熱量從低溫的環境中(空氣)轉移到另一個地方(水里)的裝置，其特點它本身并不是消耗高品位熱源來產生熱量的，可以利用低品位熱源。由于制取熱水時，只需要輸入一部分電力驅動壓縮機運轉，就可以轉移3份熱量，同時壓縮機的發熱的能量通過制冷劑也大部分轉移水中，所以其產出投入比，也就是能效比可大于4以上，當然，其能效比還和環境溫度有關，這個道理和水泵相似。
打個比方，兩臺的水泵，一臺水泵將水從0米提升至10米高處，另一臺水泵將水從0米提升至20米，在獲得同樣多水量的情況下，顯然是前一臺水泵要來的容易一些，效率也高一些。同樣，對熱泵也是一樣，制取熱水的目標水溫和環境溫度的溫差越大，其所耗功率就越大，能效就越低，超過一定值就不可能了。熱泵的優點是輸入功率小，能效高。缺點是不能產生太高的水溫，產水量受環境溫度影響大，體積偏大，同時目前的成本也比常規的電熱水器和燃氣熱水器的成本高。
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