所謂熱泵，是以消耗外界的能量為代價。通過制冷劑在熱泵循環中的狀態變化，使熱量由低溫物體向高溫物體進行轉移的機械裝置。它是一種利用高位能使熱量由低位熱源流向高位熱源的裝置，可以把自然界中很多不能直接利用的低位熱源(如空氣、土壤、工業廢熱、太陽能等)轉化為可以利用的高位熱源，從而達到節約部分高位能(如電能、燃煤、燃氣、燃油等)的目的。
熱泵的工作原理與制冷機的工作原理相同。對干蒸氣壓縮式熱泵而言，制熱和制冷都通過壓縮機、冷凝器、節流閥和蒸發器等四個主要裝置來完成，它與前面所學的制冷系統相比，增加了一個四通換向閥。下面以家用熱泵型空調器為例加以說明。
家用熱泵型空調器的制冷過程：制冷劑在室內機蒸發器內吸收室內的熱量蒸發成制冷劑蒸氣而使室內冷卻，制冷劑蒸氣經壓縮機壓縮成高溫高壓蒸氣，進入冷凝器，在室外機冷凝器中向室外空氣放熱，而自身冷凝為制冷劑液體，節流降壓后回到蒸發器。
家用熱泵型空調器的制熱過程，制冷劑的流動方向與制冷時相反，制冷劑在室外機蒸發器內吸收室外空氣的熱量蒸發成制冷劑蒸氣，制冷劑蒸氣經壓縮機壓縮成高溫高壓蒸氣，進人室內機冷凝器。在室內機冷凝器中向室內空氣放熱達到采暖的目的。而自身冷凝為制冷劑液體，節流降壓后回到蒸發器。
在實際工程應用時，熱泵既可以單獨作為所需要的冷源，也可以單獨作為所需要的熱源。但更多的是將熱泵同時用于供熱和制冷。
