Toplotna črpalka deluje na podoben princip kot hladilnik, kar v osnovi pomeni, da premika toploto iz enega vira v drugega. Pri hladilniku se tekočina upari zaradi sprejete toplotne energije iz hladilnika in to energijo med utekočinjanjem (kondenzacijo) oddaja v okolico. Toplotna črpalka deluje v drugo smer: od okolice sprejema toplotno energijo in jo oddaja v ogrevanih prostorih, pri čemer izkorišča naravne toplotne vire. Zaradi različnih toplotnih virov poznamo tudi različne vrste toplotnih črpalk.
Kot energijski viri se lahko uporabljajo talna in površinska voda, zemeljska toplota, zunanji zrak in neposredno sončna energija.
Sistem toplotne črpalke navadno sestavljajo štiri glavne enote: uparjalnik, kompresor, kondenzator in dušilni ventil. Toplotna energija se v toplotni črpalki prenaša s hladilnim sredstvom oziroma hladivom. Hladilno sredstvo v uparjalniku z izparevanjem sprejema toplotno energijo. Para se v kompresorju stisne (komprimira), zaradi česar se močno segreje. Ta vroči medij (para) nato v kondenzatorju se utekočini, pri tem pa odda toplotno energijo na drug medij. V dušilnem ventilu se hladilno sredstvo razširi (tlak se ponovno zniža na začetnega), od tam gre v uparjalnik in krožni proces se ponovi.
Prednosti
Največja prednost toplotne črpalke je možnost ogrevanja in hlajenja z isto napravo, zato ni potrebe po dodatnem ločenem sistemu za hlajenje. Toplotne črpalke so tudi zelo učinkovite, saj zaradi “črpanja” toplote energije iz okolja, običajno potrebujejo za delovanje manj kot 1/3 električne energije. Toplotna črpalka potrebuje zelo malo vzdrževanja – če je pravilno nameščena lahko deluje celo leto, vsak dan, brez večjega vzdrževanja. Produkti priznanih proizvajalcev dosegajo življenjske dobe med 20 in 30 leti. Ob namestitvi toplotne črpalke v novozgrajeni objekt pridobimo do 80 odstotkov ogrevalne energije zastonj iz obnovljivega vira energije, uporabimo pa jih lahko tudi za ogrevanje bazenov.
Pomanjkljivosti
Glavna pomanjkljivost toplotne črpalke je višja začetna investicija in pa samo dejstvo, ki izhaja iz fizikalnih zakonov, na katerih temelji njeno delovanje – najbolj deluje v okoljih z zmernim podnebjem.
Obnovljiva energija
Toplotne črpalke energijo za ogrevanje prostorov in tudi pripravo tople sanitarne vode v večji meri energijo pridobijo iz okoliškega vira (zrak, zemlja, voda …). Zato jih v Evropski uniji uvrščamo med tehnologije, ki izkoriščajo obnovljive vire energije.
