Poistoilmalämpöpumppujärjestelmä koostuu jääkaapin kokoisesta sisätiloihin sijoitettavasta lämpöpumppuyksiköstä, joka sisältää varaajan, kiertovesipumput ja ilmanvaihtokoneen. Poistoilmalämpöpumppu tavallaan korvaa ilmanvaihtokoneen lämmöntalteenottoineen. Varaajassa on useimmiten sähkövastus lisälämmönlähteenä.
Poistoilmalämpöpumppu kerää lämpöä ilmanvaihdon lämpimästä poistoilmasta ja kuumentaa sen sopivaan lämpötilaan. Lämpö käytetään ilmanvaihdon tuloilman, käyttöveden ja/tai tilojen lämmitykseen. Koska poistoilmasta kerätty lämpömäärä ei riitä yksin koko rakennuksen lämmitykseen, tarvitsee se rinnalleen toisen täystehoisen järjestelmän tai riittävän suuren sähkövastuksen lämpöpumpun varaajassa.
Poistoilman hyödyntäminen poistoilmalämpöpumpussa on vuositasolla selvästi tehokkaampaa kuin pelkkä ilmanvaihtokoneen lämmöntalteenotto. Ulos päätyvä jäteilma voi mallin ja olosuhteiden mukaan olla alimmillaan jopa noin -15 asteen tasolla. Poistoilmalämpöpumppua voi hyödyntää myös viilennyksessä. Viilennettäessä poistoilman lämpö siirretään esimerkiksi lämpimään käyttöveteen ja viileä ilma puhalletaan taloon ilmanvaihtojärjestelmän kautta.
Ilmanvaihtokoneen lämmöntalteenotto (LTO) = Ilmanvaihtokoneen lämmöntalteenotossa poistuva lämmin jäteilma lämmittää lämmönsiirtimien avulla rakennukseen tulevaa raitista tuloilmaa. Tyypillisiä LTO -ratkaisuja ovat levylämmönsiirrin ja pyörivä lämmönsiirrin.