Water bestaat uit een molecule die gevormd wordt door een zuurstofatoom dat verbonden is met twee waterstofatomen. De scheikundige notatie is H2O. Zoals in elk materiaal zijn de moleculen van water voortdurend in beweging. Deze beweging houdt rechtstreeks verband met de temperatuur: ze neemt af wanneer de temperatuur daalt en neemt toe wanneer de temperatuur stijgt. Dankzij de polariteit tussen de zuurstofatomen en de waterstofatomen van verschillende watermoleculen kunnen er tussen tussen watermoleculen verbindingen ontstaan. Deze verbindingen, "waterstofverbindingen" genoemd, geven aan water zijn unieke fysisch-chemische eigenschappen in zijn drie aggregatietoestanden: vast, vloeibaar en damp.
Vanuit thermodynamisch standpunt is warmte een overdracht van energie tussen twee lichamen op verschillende temperaturen. De soortelijke warmte van een lichaam is de energie die nodig is om de temperatuur van 1 gram met 1°C te doen stijgen. De energie die nodig is om de temperatuur van water met 1 graad te verhogen bedraagt 4,2 Joule/g, wat vier keer meer is dan van lucht en 10 keer meer dan van ijzer! Door deze eigenschap kan water dus veel meer energie opnemen of vrijmaken dan andere stoffen. De gevolgen op het klimaat van dergelijk gedrag zijn erg groot aangezien de grote massa's water van de oceanen een grote hoeveelheid zonne-energie kunnen opslaan gedurende de dag, en die vervolgens weer lange tijd afgeven 's nachts zonder dat de watertemperatuur veel verandert. De eigenschap van de hoge soortelijke warmte is toe te schrijven aan de overmaat aan waterstofverbindingen: door warmte op te nemen breken de waterstofverbindingen in het water en omgekeerd komt er warmte vrij wanneer deze opnieuw gevormd worden.
Om gebruik te kunnen maken van water als energiebron, moet een ("hydrothermische") water/water-warmtepomp geïnstalleerd worden die in staat is de calorieën in het water te benutten om warmte te produceren om gebouwen te verwarmen. Inderdaad, de temperatuur van het grondwater is relatief hoog (7-12°C over heel het jaar) en vertegenwoordigt dus een interessante energiebron voor het gebruik van een warmtepomp. Dankzij de thermische traagheid van water, kunnen we terzelfder tijd de temperatuur in een gebouw met weinig kosten regelen door een buffervat te gebruiken met verwarmingslichamen op lage temperatuur, zoals vloerverwarming of ventilator-convectoren.
