Dizalica topline je uređaj koji uzima toplinu na nižem temperaturnom nivou i predaje je na višem. Dobra analogija dizalicama topline su pumpe za vodu koje podižu vodu s manje na veću visinu. Zbog prije navedenog se dizalice topline nazivaju još i toplinskim pumpama, jer „pumpaju" toplinu s nižeg na viši temperaturni nivo.
Upravo na tom principu rade svi klima uređaji, tj. kada hlade prostor uzimaju toplinu iz toga prostora i onda tu istu toplinu predaju okolini, što primjetimo ljeti prolazeći ispred vanjske jedinice klima uređaja kada nas zapuhne vrući zrak topliji od okoljnjeg. Razlog tome je što smo okoljnjem zraku preko izmjenjivača topline predali toplinu iz prostora kojeg hladimo.
Analogno tome, kada griju prostor, klima uređaji oduzimaju toplinu iz vanka i predaju je u unutrašnji prostor, što vidimo kada zimi prođemo ispred vanjske jedinice i zapuhne nas zrak hladniji od okolnog. Razlog tome je što smo okolnom zraku preko izmjenjivača topline oduzeli toplinu i dodatno ga ohladili.
Uzimanje topline iz okoline i predaja iste okolini se odvija preko izmjenjivača topline. Svaka dizalica topline ima dva izmjenjivača topline. Jedan preko kojeg uzima toplinu i jedan preko kojeg predaje toplinu. Konstrukcija izmjenjivača topline ovisi o tome u kakvom okruženju se izmjenjivač topline nalazi.
Kod klasičnih split sustava se vanjski, koji se nalazi u vanjskoj jedinica i unutarnji (u unutarnjoj jedinici) izmjenjivači nalaze u zračnom okruženju. Zbog toga takve dizalice topline u nazivu imaju dodatak zrak – zrak i one koriste dva zračna izmjenjivača topline.
Zračni izmjenjivači topline su najčešće bakrene cijevi „orebrene" aluminijskim trakama. Vidimo ih na vanjskim jedinicama split sustava i na unutarnjim prilikom čišćenja istih.
Izmjenjivači topline mogu izmjenjivati toplinu i sa tekućinama, najčešće s vodom. U tom slučaju takve dizalice topline imaju dodatak u nazivu voda - voda ako oba izmjenjivača izmjenjuju toplinu sa vodom ili zrak - voda ako jedan izmjenjivač izmjenjuje toplinu sa zrakom, a drugi s vodom.
Tvar koja se nalazi u rashladnim sustavima i koja preko izmjenjivača topline uzima i predaje istu okolini se naziva rashladna tvar. Rashladne tvari su danas najčešće različiti freoni. Freoni su plinovi koji svojim fizikalnim svojstvima udovoljavaju za korištenje u ljevokretnom Carnotovom ciklusu. Carnotov ciklus je termodinamički proces koji se stalno ponavlja i unutar kojega rashladna tvar ciklički uzima i predaje toplinu okolini na različitim temperaturnim nivoima.
Isparavanjem rashladne tvari u izmjenjivaču topline ista oduzima toplinu od okoline, a kondenzacijom ista predaje toplinu okolini. Kada se unutar izmjenjivača topline događa isparavanje onda izmjenjivač nazivamo isparivačem, a kad se dešava kondenzacija kondenzatorom.
U praksi to izgleda tako da kompresor usisava isparenu rashladnu tvar iz isparivača, sabija je u kondenzator na pritisak i temperaturu koja je veća od one koja vlada u okruženju kondenzatora. Zbog razlike temperature između rashladne tvari unutar kondenzatora i okolnog zraka (kod zračnih sustava) dolazi do razmjene topline, pri čemu se rashladna tvar hladi i ukapljuje (kondenzira).
Prilikom kondenzacije se oslobađa velika količina topline koja se se predaje okolini. Tako ukapljena rashladna tvar ide prema termoekspanzijskom ventilu iza kojeg se nalazi isparivač u kojem vlada znatno niži tlak. Kada rashladna tvar dođe u isparivač, zbog naglog sniženja tlaka, prisiljena je na isparavanje. Isparavanje se odvija na temperaturi nižoj od temperature okoline. Za isparavanje je potrebna velika količina topline koja se oduzima iz okoline i tako istu hladi. Kompresor usisava isparenu rashladnu tvar i proces se ponavlja.