制冷循环燃气发动机驱动压缩机，压缩工质（制冷剂）；液化后的制冷剂，经膨胀阀进入蒸发器（室内机），从室内空气中吸取气化所需的蒸发热，同时使室内空气冷却（室内制冷）。蒸发后的制冷剂回到压缩机中，被再度压缩。燃气发动机的排热作为热水回收，供需要热水处使用。
供热循环燃气发动机驱动压缩机，压缩工质（制冷剂）；压缩后的高温高压制冷剂在冷凝器（室内机）中冷却，放出冷凝热而液化。冷凝热用于加热室内空气，提供室内采暖。
液化后的制冷剂，经膨胀阀进入蒸发器（室外机），从室外空气中吸取气化所需的蒸发热；蒸发后的制冷剂回到压缩机中，被再度压缩；燃气发动机的排热作为热水回收，供需要热水处使用。
如上所述，热泵用于将热量从低温部输送到高温部。在输送热量时，压缩机需要燃气发动机驱动。设输送到高温部的热量为Qh，从低温部吸取的热为Q0，此时消耗的功率为P，则通常存在下列关系：Qh=Q0+P式中：Qh热泵输送给高温热源的热量，kW；Q0热泵从低温热源吸收的热量，kW；P发动机输送给热泵的功率，kW.
燃气发机热泵分体式空调器的工作原理热泵的性能系数是热泵供给高温热源的热量与发动机所消耗的功率之比，即COPH=Qh/P=（Q0+P）/P=1+Q0/P=1+COPc式中：COPH热泵的性能系数；COPc制冷机的性能系数。
由上式可知，热泵的性能系数为制冷机的性能系数加1，其值始终大于1，而锅炉等加热设备的效率总是小于1，因此热泵的效率（即性能系数）总是高于锅炉。考虑到发动机排热量的回收利用，燃气发动机热泵的性能系数就更高。
能快速提供采暖用热量：一般热泵在严寒下启动时，由于外界空气温度低，达到所定温度所需的时间长。燃气发动机热泵可同时使用发动机的排热，发动机可在容许的范围内增大功率，因此其达到规定温度所需的时间比一般热泵所需的短。
性能系数高：如前所述，热泵运转具有较高的性能系数，加上发动机排气热量的回收，效率可更高。
定期保养间隔时间长：燃气发动机热泵的定期保养间隔期取决于发动机的保养间隔期。以燃气发动机热泵每年运转2000小时为例，通过研制长寿命的滑油和提高发动机的可靠性，燃气发动机热泵的定期保养间隔已达到4000小时。
燃气发动机热泵的典型应用室外和室内游泳池联邦德国夏季许多日子比较阴凉，因此在整个游泳季节，许多室外游泳池不能得到充分应用。许多新建的游泳池都设有水加热装置。现有的室外游泳池也在增建这类装置，以吸引更多的游泳者。水加热装置可以有许多种，其中之一是采用内燃机热泵。同用燃油锅炉采暖的情况相比，这种情况的环境负荷要小得多。
