Powietrzne pompy ciepła działają na odwrotnej zasadzie cyklu Carnota. Wykorzystują system sprężarek do pochłaniania ciepła z powietrza w celu wytworzenia ciepłej wody. W szczególności sprężarka spręża czynnik chłodniczy; Ogrzany czynnik chłodniczy przechodzi następnie przez skraplacz w zbiorniku wody, aby wytworzyć gorącą wodę. Po wymianie ciepła czynnik chłodniczy powraca do sprężarki na kolejny cykl. Podczas tego procesu ciepło z powietrza jest pochłaniane przez parownik i przekazywane do czynnika chłodniczego, który następnie jest przekazywany do wody w celu wytworzenia gorącej wody. Ta nowa generacja podgrzewaczy wody, które podgrzewają powietrze za pomocą sprężarki, nazywana jest podgrzewaczem wody z powietrzną pompą ciepła. Mówiąc najprościej, jednostka zewnętrzna spręża powietrze niczym pompa powietrza, podnosząc jego temperaturę. Ciepło to jest następnie przekazywane do wewnętrznego zbiornika wody poprzez ciecz wrzącą w temperaturze -17 stopni i ostatecznie uwalniane do wody.
Zasada grzania pompy ciepła jest odmienna od zasady działania klimatyzatora.-Krajowa norma dla chłodzenia wynosi 1000 watów, a dla chłodzenia elektrycznego – 2800 watów. W oparciu o zasadę bilansu cieplnego jednocześnie generowane jest co najmniej 2800 watów ciepła. Przy poborze 1000 watów energii elektrycznej faktyczne wytworzone ciepło wynosi od 3000 do 4000 watów. Ciepło to jest następnie przekazywane do izolowanego zbiornika na wodę, a jego pobór mocy wynosi-tylko jedną czwartą zużycia energii przez elektryczny podgrzewacz wody (nawet jeśli elektryczny podgrzewacz wody ma sprawność cieplną 100%, wygeneruje jedynie 1000 watów ciepła przy poborze mocy 1000 watów energii elektrycznej).