热泵技术是一种利用逆卡诺循环原理，通过消耗少量的高品位能源（如电能），实现将热量从低温热源转移到高温热源的高效节能技术。以空气源热泵为例，它主要由压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器四个部件组成，其工作过程如下：
蒸发吸热：低温低压的制冷剂气体进入蒸发器。在蒸发器中，制冷剂液体吸收外界空气（低温热源）中的热量，迅速蒸发变成低温低压的气态制冷剂。这个过程就如同在炎热的夏天，汗水蒸发时会带走身体的热量，让人感觉凉爽。此时，空气的温度降低，而制冷剂的内能增加。
压缩升温：低温低压的气态制冷剂被压缩机吸入，经过压缩机的压缩，制冷剂的压力和温度同时升高，变成高温高压的气态制冷剂。这就好比给自行车打气时，气筒会发热，是因为压缩空气使得空气温度升高。压缩机在这个过程中消耗电能，为制冷剂的能量提升提供动力。
冷凝放热：高温高压的气态制冷剂进入冷凝器。在冷凝器中，高温的制冷剂气体将热量释放给需要加热的介质（如热水、室内空气等高温热源），自身则逐渐冷却并凝结成高压液态制冷剂。这一过程类似于冬天在窗户上哈气，热的水汽遇到冷的玻璃会凝结成水珠，同时释放热量。通过这一过程，实现了对目标介质的加热。
节流降压：高压液态制冷剂经过节流装置（如毛细管、膨胀阀等），由于节流装置的通道突然变小，制冷剂的压力急剧下降，变成低温低压的液态制冷剂。这个过程中，制冷剂的温度进一步降低，为下一次在蒸发器中吸收热量做好准备。
如此周而复始，热泵不断地从低温热源吸收热量，传递到高温热源，从而实现供热、制冷或热水供应等功能。不同类型的热泵（如地源热泵、水源热泵等）工作原理类似，只是低温热源的来源有所不同。地源热泵利用地下浅层地热资源，水源热泵则利用地表水或地下水作为低温热源 。