污水源热泵主要由压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀阀组成，主要靠电能驱动。中水进入蒸发器后，经过热交换，以9.2℃的温度排出，被提取的热量则进入了冷凝器；冷凝器用这部分热量将30℃的水加热到45℃，然后通过管道通到居民家中，为居民供热。
污水源热泵省去了燃煤、燃气等锅炉系统，没有燃烧过程，避免了排烟污染，运行方式使能量输入与输出比达到1：4，节能30%～75%。成本与燃煤供热相比仅为后者的70%，与燃气相比为50%、与燃油相比为30%。采暖时每使用一吨污水，可获取相当于1.5kg～3kg标准煤供热的有效热值。
而水地源热泵的供热原理是往地下钻深井，埋入循环水管，通过换热机组带动水循环，将地下较稳定的地源温度抽出来，送到室内。与其他供热方式相比而言，水地源热泵燃烧过程、无污染排放，可供暖制冷，也避免了锅炉烟尘和噪音污染。
2008年，青岛奥帆中心的媒体中心成功应用海水源热泵技术，设计建设了海水源热泵空调系统。海水源热泵机组以海水为提取和储存能量的基本“源体”，借助压缩机系统，只需少量电能，夏季可以把建筑物内的能量取出释放到海水中，以调节室内温度；冬季则把存于海水中的低位能量取出，为建筑物供热。这种机组虽然以海水为源体，但不消耗海水，也不对海水造成污染。
海水具有天然的自恢复能力和巨大的低位能蕴藏量，在海平面10米以下，海水的温度相对稳定，海水源热泵技术正是利用这个原理，充分利用就地获取的海水作为热泵系统的冷源和热源，配以先进的控制系统，为建筑物提供冷热源。海水源热泵技术在国际上已有很多应用的实例，著名的悉尼歌剧院、日本大阪南港宇宙广场都使用了这一技术。瑞典应用海水源热泵技术最为典型，首都斯德哥尔摩建设了总能力为180MW的世界上最大的海水热泵站用于区域供热，占到了城市中心网输送总量的60%。
城市发展，供热方式变革的脚步自然也无法停下。山东建筑大学教授、热能学专家田贯三认为，随着近年来城市的高速发展，有些城市光有集中供热已经无法满足需求，而且资源消耗大、环境污染严重，而污水源热泵、水地源热泵、海水源热泵等新型供暖方式遍地开花，是对集中供暖的有力补充。