直热式空气源热水器与循环式空气源热水器最大的区别就是前者是直接将冷水一次性加热到设定的温度，而循环式空气源热水器则是通过不断地循环使温度逐渐上升最终达到设定的温度。直热式空气源热水器与循环式空气源热水器的制热能力基本相等，只是直热式空气源热水器适用于有更高要求的用户。
直热式空气源热水器在工作时，系统内的电控系统会根据机器的出水温度来调节水阀开关开合度的大小来实现的水温控制了，如果水温过高，系统会将水阀的开度适当调大，这样水温就会逐下降，反之则上升。这样空气源热水器就实现了一直源源不断地制造恒温热水功能。
空气源热水器主要适用于酒店，宾馆等不定时用热水的场合。