空氣源熱泵在運行中，蒸發器從空氣中的環境熱能中吸取熱量以蒸發傳熱工質，工質蒸氣經壓縮機壓縮后壓力和溫度上升，高溫蒸氣通過永久黏結在貯水箱外表面的特制環形管冷凝器冷凝成液體時，釋放出的熱量傳遞給了空氣源熱泵貯水箱中的水。冷凝后的傳熱工質通過膨脹閥返回到蒸發器，然后再被蒸發，如此循環往復。

空氣源熱泵傳熱工質是一種特殊物質，常壓下其沸點為零下40℃,凝固點為零下100℃以下，該物質冷的時候是液體，但很容易被蒸發成氣體，反之亦然。在實際運行中，空氣源熱泵中傳熱工質的蒸發極限溫度為零下20℃左右，因此5℃的環境溫度對如此低的溫度也是“熱”的，甚至下雪的溫度，比如說0℃，相比之下也是熱的，因此，仍可交換一些熱能。

第五代加熱系統與環境熱泵技術

1824年法國科學家卡諾(Sadi karnot)發表卡諾循環理論,成為熱泵技術的起源

1850年 英國科學家開爾文（L.Kelvin)提出將逆卡諾循環用于加熱的熱泵設想

熱泵的理論起源于十九世紀早期法國科學家薩迪.卡諾(Sadi karnot)，卡諾在 1824年首次以論文提出“卡諾循環”理論，30年后，英國科學家開爾文（L.Kelvin)于1850年初提出:冷凍裝置可以用于加熱，之后許多科學家和工程師對熱泵進行了大量研究，研究持續80年之久。

1912年瑞士的蘇黎世成功安裝一套以河水作為低位熱源的熱泵設備用于供暖，這是早期的水源熱泵系統，也是世界上第一套熱泵系統。熱泵工業在20世紀40年代到50年代早期得到迅速發展，家用熱泵和工業建筑用的熱泵開始進入市場，熱泵進入了早期發展階段。

21 世紀，隨著“ 能源危機 ”出現，燃油價格忽升，經過改進發展成熟的熱泵以其高效回收低溫環境熱能，節能環保的特點，重新登上歷史舞臺，成為當前最有價值的新能源科技。

前國際熱能署專門成立國際熱泵中心，設立熱泵推廣工程（Heat Pump Programme），向世界上各國推廣協調熱泵技術的應用和發展。 美、 加、瑞典、德、日、韓等國政府均發出專門官方指引，促進熱泵技術的社會應用。