Тепловой двигатель и тепловой насос используют термодинамические циклы для достижения противоположных целей. Двигатель забирает тепло у более нагретого тела, превращает часть теплоты в работу и передаёт тепло менее нагретому телу. Согласно второму началу термодинамики, независимо от того, является тепловая машина двигателем или тепловым насосом, если её рабочее тело контактирует только с двумя резервуарами с температурами $T_1$ и $T_2$ и получает теплоты $Q_1$ и $Q_2$ соответственно, выполняется неравенство$$\frac{Q_1}{T_1}+\frac{Q_2}{T_2}\leq0,$$где знак $+$ означает, что рабочее тело получает теплоту, а $-$ — что её отдаёт.
Изначально для обогрева комнаты использовалась теплота водонагревателя с температурой $T_0$, причём температура внутри помещения оставалась постоянной, равной $T_1$ и большей, чем температура $T_2$ снаружи. Чтобы оптимизировать энергозатраты, предлагается модифицировать схему, добавив в неё тепловой двигатель и тепловой насос.