Pompa ciepła jest specyficznym układem zamkniętym, wewnątrz którego zachodzą przemiany polegające na zamianie postaci stanów czynnika – z ciekłych na gazowe lub odwrotnie. Takie przemiany umożliwiają przepływ energii cieplnej z tzw. źródła dolnego do górnego. Źródło dolne to instalacja,  która umożliwia bezpośrednie pobieranie z gruntu, powietrza lub wody, a nawet ścieków ukrytej energii słonecznej. Źródło dolne jest niezwykle istotne w konstrukcji całej pompy cieplnej, bowiem często to właśnie ono przesądza o jakości systemu grzewczego. Dana pompa ma za zadanie “przepompowywać” ciepło ze źródła dolnego do górnego, a w dużej mierze jakość tego procesu zależy właśnie od wydajności źródła dolnego. Źródło górne to nic innego jak instalacja grzewcza, czyli obwód, do którego jest oddawana pobierana przez źródło dolne energia. Przykładem źródła górnego jest, chociażby instalacja grzewcza w budynku czy system podgrzewanej podłogi.

Praca pompy ciepła rozpoczyna się od odebrania przez wymiennik ciepła (tzw. parownik) energii z dolnego źródła energii, które zasilane jest przez otoczenie z gruntu, wody lub powietrza. Takie “odebranie” ciepła możliwe jest dzięki zainstalowaniu w pompie specjalnego ciekłego czynnika chłodniczego w parowniku, który umożliwia procesy odparowania. Kolejnym etapem jest skierowanie przez specjalny czterodrogowy zawór czynnika w postaci pary o niskim ciśnieniu do sprężarki, gdzie wzrasta jego ciśnienie oraz temperatura. Tak podgrzany gaz wędruje do skraplacza, gdzie ulega ochłodzeniu i skropleniu, oddając ciepło do otoczenia. Woda grzewcza jest dostarczana za pomocą pompy obiegowej poprzez zawór 3-drogowy instalacji grzewczej budynku. Po oddaniu ciepła, ciecz trafia do zaworu rozprężnego, gdzie zmniejszone zostaje ciśnienie i następuje spadek temperatury, powodując powrót czynnika do parownika. Wówczas cykl rozpoczyna swój bieg od nowa.

Pompy gruntowe są wykorzystywane na coraz większą skalę. Źródłem energii jest grunt – ziemia. Pompy w odmianie gruntowej wykorzystują źródło dolne albo w postaci kolektorów pionowych, albo wymienników poziomych. Odwierty pionowe są to specjalne rury wypełnione płynem niezamarzającym, umieszczone w pionowych, głębokich odwiertach. Wyróżniają się one najwyższą skutecznością i efektywnością przez cały rok. Pompy gruntowe z odwiertami typu poziomego to zazwyczaj wężownice wykonane z rur wypełnionych płynem niezamarzającym, który odbiera ciepło z gruntu, a następnie – przez wymiennik ciepła – przekazuje je pompie. Pompy poziome są tańszą opcją niż pionowe, jednak nie pozwalają na osiągnięcie tak wysokiej skuteczności, jak pompy gruntowe z kolektorami pionowymi.

Pompy typu gruntownego cieszą się bardzo dużą popularnością. Pozwalają one na całoroczną efektywność energetyczną, niezależną od warunków atmosferycznych ze względu na stałość warunków termicznych w powierzchni Ziemi. Są one bardzo ekologiczne i nie przyczyniają się do zanieczyszczania środowiska. Ponadto, pompy typu gruntowego pozwalają na znaczne obniżenie zużycia energii stosowanej do ogrzewania i ocieplania wody. Pompy ciepła gruntowe mogą być także wykorzystywane jako klimatyzacja w trakcie lata.

Pompy typu powietrze-woda to kolejny rodzaj pomp cieplnych. Ich działanie opiera się na pobieraniu źródła dolnego energii z powietrza. Zestaw pompy powietrze-woda zawiera dwa komponenty – jednostkę zewnętrzną odpowiedzialną za produkcję energii oraz moduł wewnętrzny, który odpowiada za przekazywanie ciepła lub chłodu do pomieszczeń.

Wyróżnić możemy  pompy powietrze-woda typu SPLIT i typu MONOBLOK. Pompy SPLIT wyróżniają się tym, że składają się z dwóch elementów – zewnętrznego i wewnętrznego (tzw. hydromoduł). Pobrana przez pompę SPLIT energia cieplna przekazywana jest za pomocą skraplacza bezpośrednio do górnego źródła. Ponadto, instalacje typu SPLIT posiadają specjalny system z czynnikiem chłodniczym. W pompach typu MONOBLOK w jednej obudowie znajdują się wszystkie elementy instalacji chłodniczej. Pompy takiego typu znajdziemy, chociażby w systemach centralnego ogrzewania bez podgrzewania ciepłej wody.

Funkcjonowanie pompy typu powietrze-powietrze oparte jest na pobieraniu energii z powietrza i działa na zasadzie wydmuchu. Takie rozwiązanie pozwala na ogrzewanie pomieszczenia w bardzo krótkim czasie. Pompy powietrze-powietrze mogą ogrzewać, ale też ochładzać otoczenie. Zazwyczaj są one bardzo łatwe w montażu i mogą być zdalnie sterowane. Składają się one z jednostki zewnętrznej, w której produkowana jest energia oraz specjalnego modułu wewnętrznego, który przekazuje ciepło/chłód do otoczenia. Za odbieranie ciepła w tego typu pompie odpowiedzialne są  parownik, wentylator oraz sprężarka. Swoje zastosowanie na dużą skalę pompy typu powietrze-powietrze znalazły między innymi w ogrzewaniu hal magazynowych, biur, czy domków letniskowych.

Pompy typu woda-woda oparta jest na wykorzystaniu dwóch studni. Źródłem energii wykorzystywanym przez ten rodzaj pomp  jest woda gruntowa pobierana ze specjalnie przygotowanej studni, a po wykorzystaniu zrzucana do drugiej. Wykorzystywane są one do ogrzewania domostw.

Jednym z najnowszych odkryć wśród pomp ciepła jest pompa inwertorowa. Bardziej niż sama pompa jest to wyposażenie pompy ciepła w sprężarkę sterowaną inwerterowo. Jej zadaniem jest płynna regulacja mocy pracy urządzenia. Inwerterowe pompy wyróżniają się jeszcze wyższą efektywnością niż pompy klasyczne. Doskonale dostosowują one moc grzewczą do potrzeb budynku. Pozwalają także na regulację temperatury zasilania systemu grzewczego. To wpływa na jeszcze większą efektywność i wydajność takich pomp ciepła.

Połączenie pomp ciepła z instalacją fotowoltaiczną jest doskonałym rozwiązaniem szczególnie od czasu nowelizacji ustawy o OZE z 2016 roku. Dzięki nowym przepisom instalacja fotowoltaiczna jest jeszcze bardziej opłacalna, ponieważ regulują one sposób rozporządzania nadwyżkami zgromadzonej energii. W trakcie okresu jesienno-zimowego, kiedy to fotowoltaika pobiera mało energii przez niewielką liczbę dni słonecznych, niezbędne jest wykorzystywanie zebranych nadwyżek energii w okresie wiosna-lato. Dzięki nowym rozwiązaniom prawnym wprowadzonym przez tę ustawę, nadwyżkę energii zgromadzoną w okresie letnim, oddawaną do sieci przesyłowej, możemy odebrać od października do lutego ze zniżką nawet do 80%!

Wykorzystanie pomp ciepła w ogrzewaniu domów to niezwykle innowacyjne, ale także efektywne rozwiązanie. Jest to doskonała alternatywa XXI wieku na wykorzystywane do tej pory konwencjonalne, nieodnawialne źródła energii. Pompy ciepła służące do ogrzewania domów pozwalają na szybkie nagrzewanie powierzchni w energooszczędny i przyjazny dla środowiska sposób. Inwestycja w pompę zwraca się w bardzo szybkim czasie, jako że koszta eksploatacyjne takiego systemu są niewielkie.