Die Nutzung von Luft als Wärmequelle wird immer häufiger eingesetzt, da sie überall vorhanden ist und es in den meisten Fällen nur einen geringen Erschliessungsaufwand benötigt.
In der Regel wird bei Luft Wasser-Wärmepumpen die Aussenluft als Wärmequelle genutzt. Es kann aber auch Raum oder Abluft von zum Beispiel Industrieanlagen genutzt werden.
Zu beachten ist, dass diese Anlagen nicht überall geeignet sind, da die Aussenlufttemperatur in höheren Regionen im Durchschnitt meist zu niedrig ist um die Wärmepumpe noch wirtschaftlich betreiben zu können.
Die in der Aussenluft enthaltene Energie wird über einen Ventilator angesaugt und zum Verdampfer (Wärmetauscher) in der Wärmepumpe geleitet.
Dort wird die Luft abgekühlt und die Energie an das Arbeitsmittel abgegeben.
Das Arbeitsmittel, welches über den Verdichter (Kompressor) unter Druck gesetzt wird, hat die Eigenschaft bei niedrigen Temperaturen und unter Druck heiss zu werden. Die nun gewonnene Wärme wird über den Verflüssiger (Wärmetauscher) an das Heizungswasser abgegeben und der Heizungskreislauf verteilt die Wärme im Gebäude. Das abgekühlte Arbeitsmittel wird nun über ein Expansionsventil entspannt und der Kreislauf in der Wärmepumpe beginnt von vorne.
Je nach Anlage wird ein Elektroheizstab als Zusatzheizung eingesetzt welcher die Wärmepumpe bei niedrigen Aussentemperaturen unterstützt.