Une pompe à chaleur air-air est un système polyvalent utilisé pour refroidir et chauffer les maisons en transférant la chaleur entre l'air intérieur et l'air extérieur. Elle fonctionne sur le principe d'un cycle de réfrigération, impliquant un fluide frigorigène ou réfrigérant, un évaporateur, un compresseur, un condenseur et un détendeur. 

En mode refroidissement, la pompe à chaleur extrait la chaleur de l'air intérieur. L'évaporateur de l'unité intérieure absorbe cette chaleur, qui est ensuite transportée par un réfrigérant vers l'unité extérieure. Là, le compresseur augmente la température du fluide frigorigène et le condenseur libère la chaleur à l'extérieur. Le réfrigérant refroidi retourne à l'intérieur pour continuer à absorber la chaleur. 

En mode chauffage, le processus est inversé. L'évaporateur de l'unité extérieure absorbe la chaleur de l'air extérieur, même par temps froid. Le compresseur augmente la température du fluide frigorigène et le condenseur de l'unité intérieure libère cette chaleur dans la maison, réchauffant ainsi l'air intérieur. 

L'installation d'un système de pompe à chaleur air-air est relativement simple. Les systèmes dits “monosplit” se composent d'une unité extérieure de captage de la chaleur reliée par un tuyau à une seule unité intérieure et conviennent aux petites maisons ou au chauffage d'une seule pièce. Pour les maisons plus grandes, un système dit “multisplit” relie plusieures unités intérieures à une seule unité extérieure. 

Les pompes à chaleur air-air sont économes en énergie. Elles permettent de chauffer et de rafraîchir à moindre coût en exploitant la chaleur ambiante existante plutôt qu'en la générant à partir d'un combustible. Elles contribuent également à réduire les émissions de carbone par rapport aux méthodes de chauffage plus traditionnelles. Toutefois, une pompe à chaleur air-air ne chauffe pas l'eau, de sorte qu'un autre système, tel qu'une pompe à chaleur air-eau, sera nécessaire pour l'approvisionnement en eau chaude sanitaire.