空氣源熱泵是按照“逆卡諾”循環原理工作的。通過壓縮機系統運轉工作，吸收空氣中熱量制造熱水。具體過程是：壓縮機將冷媒壓縮，壓縮后溫度升高的冷媒，經過水箱中的冷凝器制造熱水，熱交換后的冷媒回到壓縮機進行下一循環，在這一過程中，空氣熱量通過蒸發器被吸收導入冷媒中，冷媒再導入水中，產生熱水。通過壓縮機空氣制熱的新一代熱水器，即空氣源熱泵熱水器。
空氣能熱泵制冷與空調類似，也是利用冷媒，但熱泵機組在進行冷量交換時，不僅依靠冷媒，還添加了水路管道，以水作為二次介質來運輸冷氣。制冷模式下，熱泵產生低溫的冷卻水，冷卻水沿著管道前進，送到建筑物中的各個末端。末端將冷水變成冷風，及時外排，實現室
內降溫。同時，因為冷風完全是冷水變化而來，所以房間不會干燥，舒適度極佳。
根據我國不同地區的月度 PM2.5 和二氧化氮濃度來看，每年的 10 月至次年 3 月是空氣中PM2.5 或二氧化氮濃度最高的時間，其主要原因就是冬季居民、工商業、工業大規模取暖帶來的環境污染。而細分地區來看，京津冀和汾渭平原相較長三角和珠三角地區冬季的空氣污染情況更為嚴重。造成該現象主要是因為我國北方冬季天氣更為寒冷，以秦嶺淮河為界，北京、河北、黑龍江、吉林、遼寧、陜西、山東、內蒙古、甘肅、青海、寧夏、新疆等十多個省份會在冬天采取集中供暖，江蘇、河南、貴州等地部分地區采取局部供暖。北方大規模集中供暖保障居民溫暖過冬的同時也帶來了嚴重的環境污染問題，化石燃料的燃燒不僅會產生大量二氧化碳加重溫室效應，產生眾多可吸入顆粒物形成霧霾，還有可能帶來大量氮氧化物污染。
