Ein Luft-Luft-Wärmetauscher überträgt Wärme zwischen zwei getrennten Luftströmen, ohne diese zu vermischen. Er besteht typischerweise aus mehreren dünnen Platten oder Rohren aus einem wärmeleitenden Material wie Aluminium, die so angeordnet sind, dass die Oberfläche maximiert wird. Ein Luftstrom (z. B. warme Abluft aus einem Gebäude) strömt auf der einen Seite, ein anderer (z. B. kalte Frischluft) auf der gegenüberliegenden Seite.
Die Wärme des wärmeren Luftstroms wird durch das leitfähige Material an den kühleren Luftstrom abgegeben und erwärmt diesen. Dadurch wird Energie zurückgewonnen, die sonst verloren ginge, und die Effizienz von Heiz- und Kühlsystemen verbessert. Bestimmte Bauarten, wie Kreuz- oder Gegenstromwärmetauscher, optimieren den Wärmeaustausch durch gezielte Luftführung. Die Effektivität hängt von Faktoren wie Luftdurchsatz, Temperaturdifferenz und Wärmetauscherkonstruktion ab; typischerweise werden 50–80 µP³T der Wärme zurückgewonnen.
Bei einigen Modellen (z. B. Enthalpieaustauschern) findet ein Feuchtigkeitsaustausch statt. Diese nutzen spezielle Membranen, um Wasserdampf zusammen mit Wärme zu transportieren, was zur Feuchtigkeitsregulierung beiträgt. Das System benötigt Ventilatoren für die Luftzirkulation, und die Wartung umfasst die Reinigung, um Verstopfungen oder Verunreinigungen zu vermeiden.