Działanie pompy ciepła odbywa się na tej samej zasadzie, co działanie chłodziarki. Następuje odbiór ciepła z ośrodka o niskiej temperaturze i oddanie go w ośrodku o wyższej temperaturze. Jednak pompa ciepła i chłodziarka pracują w innych zakresach temperatury i inne są wymagania, co do czynnika roboczego. Celem pompy ciepła nie jest schłodzenie dolnego źródła, ale dostarczenie ciepła do źródła górnego.

Pompa ciepła daje możliwość wykorzystania niskotemperaturowego, rozproszonego ciepła zakumulowanego w środowisku.
Zgodnie z zasadami termodynamiki transport ciepła z ośrodka o niższej temperaturze do ośrodka o temperaturze wyższej możliwy jest jedynie przy dostarczeniu dodatkowej energii do układu. W przypadku pomp ciepła jest to najczęściej energia elektryczna zasilająca silnik urządzenia. W systemie grzewczym opartym na pompie ciepła około 1/4 energii do celów grzewczych stanowi energia elektryczna, niezbędna do napędu silnika, a pozostałe 3/4 pochodzi o dolnego źródła. Ciepło oddawane przez pompę w górnym źródle stanowi wówczas czterokrotność pobranej energii elektrycznej.

Najpopularniejsza, sprężarkowa pompa ciepła składa się czterech podstawowych elementów. Są to: wymienniki ciepła; parownik i skraplacz, oraz sprężarka i zawór rozprężny. Pozostałym wyposażeniem są: zbiornik czynnika roboczego, zawory, czujniki i elementy systemu automatyki, często też pompki obiegowe. Pompa ciepła realizuje odwracalny obieg termodynamiczny dzięki zastosowaniu czynnika roboczego mogącego zmieniać swój stan skupienia. Przemianom stanu skupienia towarzyszy pobieranie ciepła ze źródła dolnego, oraz oddawanie go do źródła górnego. Dlatego kluczowymi elementami pompy ciepła są parownik i skraplacz. Wymienniki te powinna charakteryzować jak największa sprawność wymiany ciepła, oraz odporność mechaniczną na wysokie ciśnienie czynnika roboczego pompy ciepła.

Parownik- wymiennik ciepła, w którym czynnik roboczy pobiera ciepło z źródła niskotemperaturowego. Pobierając ciepło czynnik termodynamiczny ulega odparowaniu.

Skraplacz- wymiennik ciepła, w którym para czynnika roboczego przekazuje ciepło do czynnika obiegu instalacji grzewczej (wody). Oddając ciepło para ulega skropleniu.

Sprężarka- Jest elementem napędowym cyrkulacji czynnika roboczego. Zasysa parę czynnika roboczego i spręża ją do wysokiego ciśnienia. Wraz ze wzrostem ciśnienia gazu podnosi się poziom energetyczny ciepła, czyli rośnie temperatura czynnika roboczego.
Ze względu na specyfikę pracy sprężarka stanowi najbardziej skomplikowany i najdroższy element pompy ciepła.
Sprężarki powinny charakteryzować się dużą sprawnością pracy, niskim prądem rozruchu, długotrwałą bezawaryjnością, niskim poziomem hałasu.

Zawór rozprężny- nazywany też zaworem dławiącym. Następuje rozprężanie czynnika roboczego, który mając niskie ciśnienie doprowadzany jest do parowaczy w celu ponownego odparowania.

Czynnik roboczy- inaczej czynnik chłodniczy-płyn spełniający rolę nośnika ciepła. Czynnik roboczy ulegając przemianom fazowym uczestniczy w wymianie ciepła. W parowaczu pobiera niskotemperaturowe ciepło z dolnego źródła, w skraplaczu oddaje je do urządzeń odbiorczych górnego źródła ciepła.

Zasada działania pompy ciepła:

Zasada działania pompy ciepła oparta jest o przemiany fazowe czynnika roboczego, podczas których odbywa się pobieranie lub oddawanie ciepła w wymiennikach ciepła: parowaczu i skraplaczu.
Wewnętrzną instalację pompy ciepła wypełnia specjalny płyn- czynnik roboczy. Przepływając przez parownik pobiera niskotemperaturowe ciepło ze źródła dolnego i parując zmienia postać na gazową. Następnie trafia do sprężarki gdzie wzrasta jego ciśnienie, a tym samym temperatura. Czynnik roboczy w postaci pary oddaje ciepło w drugim wymienniku, zwanym skraplaczem, jednocześnie zmieniając stan skupienia z gazowego na ciekły. Podczas tej przemiany fazowej następuje przekazanie ciepła do górnego źródła ciepła. Następnie płynny czynnik roboczy trafia do zaworu rozprężnego, gdzie następuje obniżenie ciśnienia oraz spadek temperatury. Następnie czynnik trafia do parownika i proces poboru ciepła rozpoczyna się ponownie. Jest to, zatem jak już wspomniano, odwracalny obieg termodynamiczny

Na podstawie: Pompy ciepła- A. Knaperek