空氣能熱泵熱水器系統一般由空氣能熱泵熱水器、保溫水箱兩大部分組成，還包括連接的管道、水泵、閥門等輔助設備。

空氣源能熱泵熱水器主要由壓縮機、水側換熱器、空氣側換熱器、節流裝置、電子溫水閥、儲液罐、氣液分離器等組成。

直熱流程：當水位開關處于低水位時，上電開機，增壓泵啟動，補水閥打開，循環泵關閉。壓縮機排出的高溫高壓制冷劑氣體進入套管換熱器，與直熱進水口補進的自來水進行換熱加熱水，冷凝后的制冷劑經過電子膨脹閥節流后，進入蒸發器吸熱蒸發，制冷劑從一氣液分離器回到壓縮機，進行下一次循環。

循環保溫流程：當水位開關處于中水位以上，水箱感溫包溫度低于設定溫度時，循環保溫功能啟動，循環泵啟動，補水閥閉閉。壓縮機排出的高溫高壓制冷劑氣體進入套管換熱器，與循環回路抽回的熱水進行換熱加熱水，冷凝后的制冷劑經過電子膨脹閥節流后，進入蒸發器吸熱蒸發，制冷劑從氣液分離器回到壓縮機，進行下一次循環。

化霜流程：

低溫工況下運行時，當機組滿足化霜條件后，進入化霜流程。四通閥上電換向，壓縮機排出的高溫高壓制冷劑氣體被換向，直接進入蒸發器換熱化霜，化霜冷凝后的制冷劑流經電子膨脹閥，進入套管換熱器，與循環回路抽回的熱水換熱蒸發后被重新吸入壓縮機，進行下一次循環。