Pompa ciepła zamienia z dzięki energii elektrycznej, niskotemperaturową energię cieplną rozproszoną w środowisku na użytkową energię cieplną, umożliwiającą ogrzewanie i pasywne klimatyzowanie pomieszczeń.

Do źródła energii pierwotnej wprowadzony jest wymiennik ciepła. Za pośrednictwem wymiennika pobierana jest energia cieplna z źródła i w parowniku przekazywana do czynnika obiegowego (grzewczego) pompy ciepła. W obiegu zamkniętym układu pompy ciepła znajduje się czynnik grzewczy, który zmienia stan skupienia z ciekłego na gazowy przy ujemnych temperaturach, nie zamarza, i posiada wysoki wewnętrzny współczynnik ciepła (wyłącznie bezchlorowe nie oddziaływujące ujemnie na strefę ozonową takie jak: propan, R 134 A, R 407 C). W wyniku wymiany ciepła czynnik grzewczy ogrzewa się i zaczyna intensywnie parować. Po zmianie stanu skupienia z ciekłego na gazowy kierowany jest do sprężarki zasilanej energią elektryczną, która podnosi ciśnienie czynnika z 0,5 bar do 3 bar.

W trakcie kompresji rośnie gwałtownie temperatura czynnika z 0^oC do +70^oC. Następnie trafia do skraplacza (wymiennik ciepła odwrotny do parownika) i w nim dochodzi do wymiany ciepła pomiędzy czynnikiem grzewczym popy ciepła a czynnikiem grzewczym obiegu CO lub C.W.U.. Ochłodzony czynnik pompy ciepła w ciśnieniu 3 bary i temperaturze ok. +40^oC jest gwałtownie rozprężany w zaworze rozprężającym do ciśnienia 0,5 bar przy czym spada jego temperatura do ok. –5, –10^oC.  Następnie proces się powtarza. Dla stabilizacji pracy pompa ciepła zawsze powinna zasilać pośrednik zasobnik C.W. ok. 300–400l (magazyn)  z którego rozchodzą się obiegi C.W.U. i C.O..

Co może być źródłem energii pierwotnej:

Ze względu na wysokie koszty inwestycyjne związane z budową wymienników gruntowych możliwe jest zastosowanie atmosferycznych pomp ciepła wspomaganych. Tam gdzie nie ma dostępu do źródeł ciepła z wód gruntowych lub gruntu np. ze względu na ukształtowanie terenu lub koszty inwestycyjne możliwe jest zastosowanie pomp ciepła atmosferycznych wspomaganych wszechstronnym źródłem energii jakim jest gaz płynny.

Wykorzystanie pomp ciepła

Rodzaje pomp ciepła:

Rodzaj pompy ciepła określa się na podstawie kolektorów umieszczonych w źródle energii pierwotnej oraz stopnia pokrywania zapotrzebowania na ciepło inaczej sposób pracy.

Podział pomp ciepła według sposób pracy:

• Monowalentny (tylko pompa ciepła): Pompa ciepła jest jedynym źródłem ciepła. Pompa ciepła pokrywa 100% zapotrzebowania na ciepło. Praktykowane przy dolnym źródle woda lub grunt.
• Biwalentny równoległy monoenergetyczny  (pompa ciepła i grzałka): Pompa ciepła pokrywa ok. 90% zapotrzebowania na ciepło. Grzałka elektryczna będzie załączana równolegle w przypadku zapotrzebowania.  Praktykowane przy dolnym źródle powietrze.
• Biwalentny alternatywny (pompa ciepła i kocioł): Praca grzewcza zostaje podzielona pomiędzy pompę ciepła i drugi układ grzewczy. Tylko w przypadku doposażenia starego systemu wysokotemperaturowego w pompę ciepła.

Ciepło z gruntu

Kolektor gruntowy - płaski
Im grunt bardziej wilgotny, o mniejszej porowatości, o dużej zawartości składników mineralnych tj. skaleń, kwarc - tym większy zysk energetyczny.

Kolektor gruntowy pionowy – sonda pionowa
Im grunt bardziej wilgotny, o mniejszej porowatości, o dużej zawartości składników mineralnych tj. skaleń, kwarc - tym większy zysk energetyczny.

Ciepło z  wody, układ woda – woda
Do układu woda – woda wykorzystuje się dwie studnie wód gruntowych wykopanych wyłącznie na potrzeby pompy ciepła.

Woda gruntowa charakteryzuje się prawie niezmienną temperaturą i stosunkowo niezmienną temperaturą w okresie całego roku. Lokalizacji studni dokonuje się zgodnie z kierunkiem przepływu wód gruntowych: pierwsza studnia zasilająca, druga zrzutowa a odległość między nimi ( nie mniej niż 5 mb ) jest uzależniona od prędkości, szerokości, głębokości cieku itp. oblicza się ją na podstawie operatu wodno-prawnego. Wymagany przepływ wody gruntowej minimum 200 litrów/kW.

Wody gruntowe niosą ze sobą całą gamę zanieczyszczeń mineralnych co pogarsza w znaczny sposób warunki pracy. W tym celu konieczne jest stosowanie wymiennika pośredniego, służącego jako filtr. W szczególnych wypadkach stosuje się wymienniki płaskie układane na dnie zbiorników wodnych lub rzek. Najbardziej efektywne są kolektory na dnie morza.