本发明公开了一种空气能热水器高效除霜装置及方法，其中，除霜装置包括冷媒回路切换单元和热膨胀单元，其中：所述冷媒回路切换单元包括蒸发器、四通阀、气液分离器、压缩机、换热器、储液罐、膨胀阀和过滤器；其中，所述四通阀、气液分离器与压缩机依次连接形成闭合回路；所述四通阀、换热器、储液罐、膨胀阀、过滤器和蒸发器依次连接形成闭合回路；除霜方法包括以下步骤：结霜程度的检测、控制执行除霜。本发明能够保证空气能热水器的效能和用户使用的舒适程度，还能够防止空气能热水器在结霜状态下长时间使用而导致的寿命与可靠性大幅度下降的情况出现。