目前使用的空气能热泵是基于逆卡诺循环的蒸发器压缩制冷循环工作机组。该类型机组由压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器以及制冷剂、控制系统和其它附件组成。该机组为一个封闭的系统，制冷剂在系统内循环，由压缩机提供循环动力。节流阀是一个具有较好阻力调节性能阀门，使流经它的液态制冷剂的压力降低到冷源侧所需的压力，即蒸发压力。冷凝器和蒸发器均为换热设备，在其中通过制冷剂和机组外面的介质，如空气、水等进行热交换。
空气能热泵中的压缩机是最为重要的核心部件之一。通过压缩机吸入来自蒸发器的低压制冷剂蒸气，经过压缩机压缩后，使制冷剂蒸气变成高温高压的制冷剂气体。然后排到冷凝器（散热端），再经过冷凝器与传热媒介（水或，）的降温使气体冷凝（降温），变成高压低温制冷剂。在节流装置（毛细管或膨胀阀）作用下变成低压低温的气体流向蒸发器（吸热端）。制冷剂在蒸发器内进行蒸发吸热沸腾，变为制冷剂蒸汽后又被压缩机的吸气管吸入，这样就使系统中的制冷剂在压缩机动力的作用下不间断循环流动，其结果是机组内部制冷剂分为高压和低压两个区域（如图上下两部分），液态和气态两个区域（如图左右两部分）。而从外部看则分为高温低温两个区域，上部冷凝器侧为高温区域，有热量Q2散发到外界，下部蒸发器侧为低温区域，有热量Q1从外界吸入系统。总热量平衡是从外界吸入的热量Q1加上压缩机消耗的轴功W永远等于散发到外界散热Q2。
高温区域冷凝器内的温度称为冷凝温度，低温区域蒸发器内的温度称为蒸发温度。夏季环境空气温度为40℃时，若冷凝器温度设为50℃（与空气换热约需要10℃温差），蒸发温度设为5℃，蒸发器外界温度可以降为15℃，此即为家用空调制冷模式。这时Q1即为制冷量，ε＝Q1/W即为制冷系数。反之冬季环境空气温度为0℃时，蒸发温度设为-10℃（与室外空气换热约需要10℃温差），若冷凝器温度设为40℃，冷凝器外界温度可以升为30℃，这即为家用空调制热模式。此时Q2即为制热量，η＝Q2/W即为制热系数。
制热时装置将0℃的环境空气中的热量Q1通过循环（合并装置功耗W）提升为30℃的热量Q2，就像水泵将水从低处抬升到高处一样，所以我们称它为热量之泵，热泵！
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