Toplotne črpalke z zračnim virom so visoko učinkovite naprave, ki uporabljajo toploto, zbrano iz zunanjega zraka, za ogrevanje notranjosti stavbe. Tako kot druge naprave toplotne črpalke lahko toplotna črpalka z zračnim virom zmanjša stroške ogrevanja in zmanjša ogljični odtis stavbe. Toplotne črpalke z zračnim virom zahtevajo zelo malo vzdrževanja, obratovalni stroški pa so po začetnih stroških nakupa in montaže minimalni.
Obstajata dve vrsti toplotnih črpalk: vir zraka in zemeljski vir. Kadar se uporablja besedna zveza “toplotna črpalka”, se na splošno nanaša na toplotno črpalko zračnega vira. To je zato, ker je toplotna črpalka zračnega izvora najpogostejša namestitev toplotne črpalke. Zemeljske toplotne črpalke so učinkovitejše od zračnih toplotnih črpalk, vendar so dodatni stroški za njihov nakup in namestitev pogosto previsoki.
Osnovna funkcija toplotnih črpalk zračnega izvora je precej preprosta. Hladilna tekočina se črpa skozi tuljave znotraj toplotne črpalke in prenaša toploto iz hladnejšega območja v toplejše, pri čemer uporablja toplejše območje kot hladilno telo. Zunanje tuljave toplotnih črpalk z zračnim virom zbirajo ali oddajajo toploto, odvisno od tega, ali je termostatska regulacija nastavljena za ogrevanje ali hlajenje.
Toplotne črpalke z zračnim virom se uporabljajo za ogrevanje stavb v hladnejših mesecih, uporabljajo pa se tudi za hlajenje v toplejših obdobjih, pri sistemih zrak-voda pa se sistem uporablja tudi za pripravo tople vode. Šteje se, da toplotna črpalka z zračnim virom deluje s 300-400-odstotno učinkovitostjo, kar pomeni, da porabi od ene tretjine do ene četrtine električne energije, ki jo porabijo tipične električne grelne enote za proizvodnjo enake količine toplote. Čeprav toplotne črpalke zračnega izvora niso tako učinkovite kot toplotne črpalke zemeljskega izvora, so veliko učinkovitejše od plinskih, oljnih ali električnih grelnih enot.
Zunanje tuljave toplotnih črpalk z zračnim virom so nameščene na zunanji steni ali betonski podlozi na mestu, kjer ima enota dovolj prostora za gibanje zraka. Če je toplotna črpalka zračnega izvora nameščena na območju, kjer bodo zunanje tuljave segrevale sonce, lahko dodatno izboljša učinkovitost enote. Toplotne črpalke z zračnim virom je mogoče vgraditi v že obstoječe zgradbe, vendar lahko namestitev sistema toplotne črpalke med gradnjo zmanjša skupne stroške. Z zamenjavo obstoječih ogrevalnih sistemov s toplotno črpalko zračnega vira v dobro izoliranih domovih je mogoče zmanjšati porabo energije do te mere, da je namestitev stroškovno učinkovita rešitev za ogrevanje.