Toplotna črpalka zrak/voda izkorišča toploto zunanjega zraka, ki jo s pomočjo hladilnega kroga pretvori v energijo za ogrevanje prostorov ali sanitarne vode. Takšne toplotne črpalke učinkovito delujejo tudi pri temperaturah do –25 °C. Sistem ne potrebuje vrtin ali večjih zemljiških posegov, zato je njegova vgradnja hitra, stroškovno ugodna in enostavna.
Zaradi spremenljivosti zunanjih temperatur se sistem načrtuje tako, da toplotna črpalka čim večji del leta deluje samostojno in učinkovito, tudi pri nizkih zunanjih temperaturah. V določenih primerih se lahko kot dodatna pomoč vključi električni grelec, vendar dobro načrtovan sistem s kakovostno toplotno črpalko praviloma sam pokriva skoraj vse letne potrebe po toploti tudi pri nizkih temperaturah.