Zasada działania pompy ciepła: a) pompa podnosząca ciecz, b) pompa ciepła, c) spiętrzenie temperatury czynnika roboczego w pompie ciepła.
Nazwa „pompa ciepła” nie jest poprawna pod względem formalnym; urządzenie to powinno być nazywane sprężarką lub pompą grzejną. Jednak w poradniku używane będzie określenie – pompa ciepła z następujących powodów:
– jest to nazwa usankcjonowania obowiązującymi w Polsce normami przedmiotowymi i terminologicznymi,
– w innych krajach stosowane jest również określenie pompa ciepła (Warmepumpe, Heat pump, Pompę de chaleur, Pompa di calore, itp.).
W pompie ciepła zachodzi proces podnoszenia potencjału cieplnego, tj. proces pobierania ciepła ze źródła o temperaturze niższej To i przekazywania go do źródła o temperaturze wyższej Tg. A zatem pompa ciepła jest urządzeniem, które przekształca wykonaną na jego korzyść pracę w ciepło, przy czym stosunek skutku działania urządzenia do nakładu, który trzeba ponieść doprowadzając energię napędową jest, zgodnie z prawem zachowania energii, zawsze większy lub w granicy równy jedności.
Ponieważ stosunek ciepła przejętego z otoczenia do ciepła powstającego z przekształcania energii napędowej jest tym większy, im temperatura To bliższa jest temperaturze Tg (odbiorników ciepła użytkowego – instalacji c.o., c.w.u.), to pompa ciepła jest tym bardziej efektywna, im mniejsze są wymagania co do wartości temperatury Tg (odbiorników ciepła użytkowego – instalacji c.o., c.w.u.). Ponieważ w pobliżu temperatury otoczenia znajdują się prawie wszystkie potrzeby bytowe człowieka i wielu technologii przemysłowych, to zakres możliwych zastosowań pomp ciepła jest bardzo szeroki.
Podstawowe zadanie pompy ciepła, tj. transport ciepła ze źródła dolnego o niższej temperaturze do źródła górnego o temperaturze wyższej może być urzeczywistniony różnymi sposobami.
Zasada działania różnych systemów pomp ciepła oraz ich porównanie z chłodziarką i silnikiem cieplnym.
Obecnie najczęściej w praktyce wykorzystywany jest do tego celu lewobieżny obieg parowy (identyczny z obiegiem chłodziarki parowej, lecz realizowany na innym poziomie temperatury).
Do transportu ciepła mogą być wykorzystane również inne zjawiska, jak np. ciepło syntezy lub rozkładu substancji w reakcjach chemicznych oraz, różnego rodzaju efekty, jak np. termoelektryczny, Ranque’a lub magnetyczny. Jednak znaczenie ich jest obecnie niewielkie i są one stosowane jedynie w szczególnych przypadkach.