Energien som varmepumpen utvinner kommer fra solvarme enten den er lagret i luften, berget, grunnen eller sjøen.
En luft til luft varmepumpe henter energi fra luften. Energien som utvinnes er gratis og fornybar.
Prosessen med å hente energi fra omgivelsene, er mulig ved hjelp av et kjølemedium, også kaldt kuldemedium, som har et lavere kokepunkt enn omgivelsene der energien skal utvinnes.
Kjølemediet koker/fordamper ved utetemperatur, altså må kuldemediet være noe kaldere enn utetemperaturen.
Kjølemediet transporteres i krets gjennom fire essensielle komponenter som kreves for at varmepumpen skal fungere.
Kretsløpet som beskrives under er for en luft-luft varmepumpe i varmedrift.

Fordamper

I fordamperen tas varme opp fra omgivelsene opp ved at kuldemediet fordamper ved en temperatur som ligger lavere enn utetemperaturen.
På grunn av denne temperaturforskjellen vil energien (varme) tas opp i fordamperen.
Fordampningen skjer ideelt ved konstant trykk.
I en Toshiba luft-luft varmepumpe ligger fordamperen i utdelen, når den kjøres i varmedrift.

Kompressor

Kompressoren i varmepumpens utedel suger inn det fordampede kuldemediet (gassform) og komprimeres det slik at temperaturen og trykket øker.
Temperaturen og trykket øker så mye at mediet ved avkjøling vil kondensere.

Kondensator

I kondensatoren som sitter i varmepumpens innedel (ved varmedrift) vil den varme gassen under høyt trykk kondensere ved at varme avgis fra kondensatoren til omgivelsene.
Kondenseringen skjer fordi trykket er så høyt at kondenseringstemperaturen er høyere enn romtemperaturen.
Kondensasjon skjer også ideelt ved konstant trykk.
Ved relativt høye omgivende temperaturer må kompressoren øke trykket tilsvarende mye høyere for at kondenseringen skal kunne skje.

Strupeventil

Etter at kuldemediet er kondensert, føres væsken tilbake til fordamperen via en strupeventil hvor trykket reduseres fra kondenseringstrykk til fordampertrykk.
Kuldemediet er dermed klart for nytt varmeopptak i fordamperen.