Un échangeur de chaleur air-air transfère la chaleur entre deux flux d'air distincts sans les mélanger. Il est généralement constitué d'une série de plaques ou de tubes minces en matériau thermoconducteur, comme l'aluminium, disposés de manière à maximiser la surface. Un flux d'air (par exemple, l'air chaud évacué d'un bâtiment) circule d'un côté, et un autre (par exemple, l'air frais entrant) circule de l'autre côté.
La chaleur du flux d'air chaud traverse le matériau conducteur pour atteindre le flux d'air plus froid, le réchauffant ainsi. Ce processus récupère l'énergie autrement perdue, améliorant ainsi l'efficacité des systèmes de chauffage ou de climatisation. Certaines conceptions, comme les échangeurs à flux croisés ou à contre-courant, optimisent le transfert de chaleur en dirigeant l'air selon des schémas spécifiques. L'efficacité dépend de facteurs tels que le débit d'air, la différence de température et la conception de l'échangeur, récupérant généralement 50 à 80 % de la chaleur.
Dans certains modèles (par exemple, les échangeurs d'enthalpie), un transfert d'humidité peut avoir lieu. Ces échangeurs utilisent des membranes spéciales pour déplacer la vapeur d'eau en même temps que la chaleur, ce qui est utile pour la régulation de l'humidité. Le système nécessite des ventilateurs pour assurer la circulation de l'air, et son entretien comprend un nettoyage régulier afin d'éviter les obstructions et les contaminations.