Toplotna črpalka je naprava, ki prenaša toploto iz enega prostora v drugega. Uporablja se lahko tako za ogrevanje kot za hlajenje in je učinkovit način za prenos toplotne energije z ene lokacije na drugo.
V nadaljevanju je razložen splošen postopek delovanja toplotne črpalke:
Absorpcija toplote:Toplotne črpalke delujejo tako, da absorbirajo toploto iz območja z nizko temperaturo (npr. zunanji zrak ali tla) in jo oddajajo v območje z visoko temperaturo (npr. v zaprtih prostorih pozimi ali na prostem poleti).
Izhlapevanje in stiskanje: Uporabljajo hladilno sredstvo, ki pri nizkih temperaturah izhlapeva in pri višjih temperaturah kondenzira, da sprosti toploto. Ko hladilno sredstvo izhlapeva, absorbira toploto iz okolice. Nato se stisne, kar poveča njegovo temperaturo.
Izmenjava toplote: Ogreto hladilno sredstvo se nato prenese skozi toplotni izmenjevalnik, kjer prenese svojo toploto na zrak ali vodo, ki bosta krožila za ogrevanje ali hlajenje.
Toplotna črpalka za ogrevanje jemlje toploto iz zunanjega zraka, zemlje ali vode in jo črpa v notranje prostore. Pri hlajenju je postopek obraten, toplotna črpalka odvzema toploto iz notranjih prostorov in jo odvaja zunaj.
Notranja distribucija: Za ogrevanje se topel zrak porazdeli po stavbi s pomočjo prisilnega ali sevalnega ogrevalnega sistema. Za hlajenje se topel zrak v zaprtih prostorih nadomesti s hladnejšim.
Zmožnost obračanja smeri toplotnega toka je tisto, zaradi česar so toplotne črpalke vsestranske, saj služijo tako ogrevanju kot hlajenju.
Pomembno je vedeti, da čeprav toplotna črpalka prenaša toploto, namesto da jo ustvarja, potrebuje električno energijo za napajanje sistema, ki se uporablja za kompresor in ventilatorje. Na splošno so toplotne črpalke znane po svoji energetski učinkovitosti, zlasti v zmernih podnebjih, in po svoji sposobnosti, da z enim samim sistemom zagotavljajo tako funkcijo ogrevanja kot hlajenja.