直熱式是指冷水經過主機加熱后的熱水直接就可以使用，出水溫度可以達到45-55℃之間。此原理是通過一個節流裝置來控制補水量的大小的，水流量不能充滿整個換熱器，因此要做直熱式的主機時就要考慮到換熱器的管徑不能太大，要經過反復調試選取合理的管徑與走水方式。
有管道與水箱保溫。管道保溫包括循環管跟熱水供水管與回水管的保溫。水管的保溫可以用保溫棉或聚氨酯發泡兩種。小管徑一般都用保溫棉保溫，大管用聚氨酯發泡保溫。在環境溫度較低時，水溫降得特別厲害，如果供水水管有做回水系統而沒有對供熱管與回水管進行保溫的話，那浪費的熱量會大增，能效比會急劇降低。水箱的保溫也一樣重要，不銹鋼保溫水箱一般情況下都會用聚氨酯發泡5mm的保溫層，然后再在保溫層外面加一層不銹鋼。這樣水箱保溫效果不錯。
空氣能熱水器是按照“逆卡諾”原理工作的，具體來說，就是“室外機”作為熱交換器從室外空氣吸熱，加熱低沸點工質（冷媒）并使其蒸發，冷媒蒸汽經由壓縮機壓縮升溫進入水箱，將熱量釋放至其中的水并冷凝液化，隨后節流降壓降溫回到室外的熱交換器進入下一個循環。簡單來說是吸收空氣中的熱量來加熱水，被吸收熱量的空氣也可被運用到廚房，解決悶熱問題。
空氣能熱水器的優點就是節能。將空氣中的低溫熱能通過壓縮機轉化為高溫熱能，以相同的熱水制造量為基準，和電熱器熱水器相比，化節約電能，使用成本只有電熱水器的1/4，而和傳統的燃氣熱水器比，不用耗用任何的煤氣燃料，使用成本只是燃氣熱水器的1/3。以空氣為主體，節約能量，不僅可以節約人們的使用成本，更是順應了世界節能的主體，這就是空氣能熱水器的亮點之一。