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热泵热水机组遵循能量守恒定律和热力学第2定律，根据逆卡诺循环原理采用电能驱动，通过制冷剂将大气、水等自然界中的低品位热能，吸收提升为可利用的高平为热能设备。
热泵可与水泵相比拟，水是不能自发地从低处流向高出，要将低处的水输送至高处，用一台水泵，消耗一部份电力，才能将水送至高温的水箱中。同样，根据热力学第二大定律，热量也是不能自发地从低温环境向高温环境中转移（传送），而要实现这个目标，要有一台机器，消耗一部份机械功（如电能），才能将低温环境中的热量搬到高温环境去，这样机器就称之为“热泵”。
空气能热泵热水机组作用是将空气中的低品位热量取出，连同本身所用的电能变成热能，一起送到高温的水中应用。