Kot toplotna črpalka za bazen se največkrat uporablja črpalka zrak-voda, ki temelji na odvzemu toplotne energije iz zraka. Za delovanje takšne črpalke je potrebna električna energija, a je njena poraba veliko manjša, kot pri povsem električnih možnostih gretja bazena. Takšna toplotna črpalka deluje dokler vode ne ogreje na nastavljeno temperaturo. Za tem preide v stanje pripravljenosti in se ponovno vključi, ko temperatura vode v bazenu pade pod nastavljeno vrednost.

Z redkimi izjemami glede na tip črpalke in res ekstremnimi temperaturami pod ničlo, je delovanje toplotne črpalke za bazen omogočeno skozi celotno koledarsko leto. V primerjavi z drugimi alternativami za ogrevanje bazena, kot sta električni grelec za bazen in toplotni izmenjevalec za bazen pa so stroški ogrevanja v primeru odločitve za to vrsto črpalke znatno nižji. Na ta način lahko prihranite med 60% in 80% energije, ki bi je sicer porabili za ogrevanje bazena.

Za razliko od ostalih možnosti za ogrevanje bazena, kot sta toplotni izmenjevalec za bazen in električni grelec za bazen potrebuje toplotna črpalka za bazen nekoliko višjo začetno investicijo. Prav tako pa zasede znatno velik prostor okoli bazena.

Toplotna črpalka zrak-voda deluje tako, da zunanja enota črpalke, ki je postavljena na uporabnikovem vrtu ali dvorišču črpa toploto iz zraka in jo prenaša na hladilno sredstvo oz. plin, ki kroži po sklenjenem krogotoku v sami toplotni črpalki. Toplota se potem na podlagi tlaka, ki se zmanjšuje ali povečuje,  v hladilni tekočini prenaša naprej v notranjo enoto toplotne črpalke, ki s to toploto ogreva uporabnikov dom ali sanitarno vodo. Slabost tovrstnih črpalk, ki se pogosto uporabljajo tudi ali zgolj izključno kot toplotne črpalke za ogrevanje bazena, je sorazmerno kratka življenjska doba in omejitve pri delovanju pri nizkih temperaturah zunanjega zraka. Čeprav najsodobnejše toplotne črpalke zrak-voda omogočajo delovanje tudi pri zunanji temp. zraka do - 25 °C, se moramo zavedati, da mora taka črpalka pod mejo -5 °C delovati skupaj s sekundarnim virom ogrevanja, da pokrije vse toplotne potrebe objekta. Tovrstne črpalke, največkrat v poenostavljeni različici, se tudi najpogosteje uporabljajo kot toplotne črpalke za ogrevanje bazena.