以室外空气为热源的热泵机组，称为空气源热泵机组。空气源热泵是最具有普适性的热泵形式。根据冷却介质的不同，又可分为空气/空气热泵（如分体柜式热泵空调器、热泵型窗式空调器等）和空气/水热泵（如空气源热泵热水器、空气源热泵冷热水机组等）。下图是空气源热泵的原理示意图。

空气源热泵机组的安装和使用都比较简单和方便，机组运行有一定噪声。一方面，空气源热泵机组一般不需要围护结构，布置在室外;一方面，空气的热容量比水小，在同样的换热量要求下，空气源热泵机组所需要空气量比水大很多，这样所选用的风机也较大，导致空气源热泵机组的噪声增大。

室外空气侧换热器表面温度低于周围空气的露点温度且低于0℃时，换热器表面就会结霜，机组结霜将会降低室外侧换热器的传热系数，增加空气侧的流动阻力，导致机组的COP及供热能力下降。

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