Toplotne črpalke so danes že splošno vpeljan koncept ogrevanja. Kljub temu, da je njihov zgodovinski razvoj dolg že skoraj 200 let, svoj razmah pa so doživele v 70-ih letih prejšnjega stoletja, koncept delovanja ostaja v osnovi enak.
Toplotna črpalka deluje z enakim principom kot hladilnik, samo proces pretvorbe energije poteka v nasprotni smeri. Hladilnik odvzema toploto živilom v notranjosti in jo prek lamel na zadnji strani oddaja v prostor. Toplotna črpalka pa oddaja v prostor toploto, ki jo odvzema okolici.
V toplotni črpalki s kompresorjem plin stisnemo in mu s tem povečamo tlak, posledično pa tudi temperaturo. Zaradi odvzema toplote in višjega tlaka se plinu spremeni agregatno stanje, ta se utekočini. Ko hladivo potuje skozi ekspanzijski ventil, se tekočina spet razširi. Krožni proces se tako lahko nadaljuje.
Poznamo tri osnovne izvedbe toplotnih črpalk. Ločimo jih glede na medij (okolico), ki ga hladimo in medij, ki ga ogrevamo. najpogostejši sistemi toplotnih črpalk so:
- zrak-voda,
- voda-voda,
- zemlja-voda.
Pri označevanju tipa toplotnih črpalk se na prvo mesto postavlja vir, kateremu odvzemamo toploto, na drugo mesto pa medij, ki ga grejemo.