本发明公开了一种空气冷凝制水装置，包括半导体制冷片和带进风口的冷凝风室，所述冷凝风室的室壁至少局部为双层结构，所述双层结构的内层为冷凝层，外层为散热层，冷凝层和散热层之间具有与冷凝风室连通的预冷空间，所述预冷空间具有邻近进风口设置的出风口，所述半导体制冷片嵌于预冷空间内。本发明装置中的预冷空间，可供冷空气流通，使冷空气将散热层与冷凝层隔离，带走部分散热层对冷凝层的传热，减小散热层对冷凝层的影响，提高半导体制冷片的散热效果、制冷效率以及能量利用率。本发明的预冷空间出风口邻近进风口，可充分利用出风口的冷空气提前预冷入风口的湿空气，缩短空气冷凝时间，提高能量的利用率。