空气能热水器的制热方式有直热式、循环式、分体直热式。

1．第一代制热方式：直热式

空气能热水器的主机内有蒸发器和冷凝器，冷水直接进入主机，经冷凝器一次性直接加热到预设温度55℃，然后通过冷水压力的作用，直接送到保温水箱中。它能保持出水就是55℃的热水，节能效果较好；但是当保温水箱中的水温下降时，还要用水泵抽回到主机加热或是用电辅助加热。

2．第二代制热方式：循环式

空气能热水器的主机内有蒸发器和冷凝器，但冷水直接进入保温水箱中，再用水泵抽回到主机加热，必须增加一个循环泵，加热的方式是分层式循环加热，因为它是把水温经多次循环分层次加热到预设温度。这种方式的能效比直热式高一些，因为所要提升的温度越接近原始温度，热传导效果越好，能效也越高。但因必须用循环泵，且热水输送的管径较长，所以能耗要大一些。冷水从上面进入保温水箱，从下面出热水，而一般热水比冷水轻，所在一容器中的水通常上面的要比下面的热，所以上面加冷水会导致出水温度不能恒定，会混水。

3．第三代制热方式：分体直热式（又称速热式）

空气能热水器的主机中只有蒸发器，冷凝器却在保温水箱中，冷水从下面注入，热水是透过冷水向上的顶力排出，它不是必须要循环泵，而且其冷凝器直接在水箱中与水交换热量，所以换热直接，不经过任何管径，因此能效和加热速度要高于循环式。因其从上面出热水，所以能基本保持排出的热水恒定。