La bomba de calor aire-agua recupera el calor del aire exterior y lo transfiere a un circuito de agua que abastecerá un suelo/techo radiante/refrescante,  radiadores, ventiloconvectores o aerotermos.

La bomba de calor aire-agua se instala generalmente en el exterior. El COP (coeficiente de rendimiento) cae cuando la temperatura exterior desciende a temperaturas exteriores bajas o inferiores a cero. En este caso, se debe utilizar un apoyo complementario: electricidad, biomasa, etc. cuando las temperaturas se vuelvan negativas (inferior a 0°C).La bomba de calor aire-agua  puede equipar hasta un edificio o bloque de viviendas y se presenta bajo la configuración de un sistema centralizado con una unidad exterior que absorbe las calorías del aire, y la transmite en calor con la potencia del compresor a un circuito de agua caliente. Las bombas de calor aire-agua calientan este agua a baja temperatura, cercana como máximo a 50°C. Como consecuencia de esto, se adaptan especialmente a circuitos de baja temperatura como los suelos radiantes .

Por el contrario, abastecer con una bomba de calor solamente, un circuito de radiadores comúnmente calculado a 90°C plantearía problemas de falta de calefacción con temperaturas exteriores más frías. Un apoyo con una resistencia eléctrica, biomasa, o calderas de fuel o gas es necesario en este caso para nivelar las temperaturas puntas invernales.