空气能系统采用一次节流不完全冷却的准双级压缩热泵循环，原理图如图所示。系统主要由带辅助进气口的涡旋压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀A、膨胀阀B、经济器等部件构成。压缩机排出高温高压制冷剂蒸汽，经过冷凝器换热后变为高温低压制冷剂液体；冷凝器为水换热盘管，另一侧换成产生的热水用于建筑采暖。冷凝器出口的制冷剂液体分为两路：主回路（4-5-5‟）的制冷剂进入经济器，换热后变成过冷液体，经过膨胀阀A节流，然后进入蒸发器与室外空气换热后变成低温低压蒸汽；辅助回路（4-4‟-6）的制冷剂经过膨胀阀B节流后变为低温低压的气液混合物，进入经济器，与主回路温度较高的制冷剂液体换热，吸收热量后被压缩机的辅助进气口吸入。从蒸发器出来的制冷剂蒸汽被压缩机吸入，经过一段封闭压缩后，与来自辅助回路的制冷剂蒸汽混合，继续进行一段封闭压缩后排出，开始新的循环。
图是系统循环的压焓图。1~2是主回路制冷剂蒸汽在压缩机中的准低压级压缩过程，点2‟是点2和点6混合后的状态，2‟~3是准二级压缩过程，3~4是冷凝器中的冷凝过程，4~4‟是辅助回路制冷剂通过膨胀阀B的节流过程，4‟~6是辅助回路制冷剂在经济器中吸热的过程，4~5是主回路制冷剂在经济器中放热的过程，5~5‟是主回路制冷剂通过膨胀阀A的节流过程，5‟~1是蒸发器中的蒸发过程。
1-3‟-5-5‟-1是普通热泵在相同工况下的单级压缩循环过程。可以看出，准双级压缩的压缩机排气温度T3低于单级压缩的排气温度T3‟，而且压缩机压比也大幅降低，提高了压缩机容积效率，从而可以在更低的室外环境温度下工作。
图是系统循环的压焓图。1~2是主回路制冷剂蒸汽在压缩机中的准低压级压缩过程，点2‟是点2和点6混合后的状态，2‟~3是准二级压缩过程，3~4是冷凝器中的冷凝过程，4~4‟是辅助回路制冷剂通过膨胀阀B的节流过程，4‟~6是辅助回路制冷剂在经济器中吸热的过程，4~5是主回路制冷剂在经济器中放热的过程，5~5‟是主回路制冷剂通过膨胀阀A的节流过程，5‟~1是蒸发器中的蒸发过程。
1-3‟-5-5‟-1是普通热泵在相同工况下的单级压缩循环过程。可以看出，准双级压缩的压缩机排气温度T3低于单级压缩的排气温度T3‟，而且压缩机压比也大幅降低，提高了压缩机容积效率，从而可以在更低的室外环境温度下工作。