Tepelná čerpadla nabízejí čistou a levnou energii. Potřebné teplo berou i za vysokých mrazů ze země, vody nebo vzduchu. Podle toho rozlišujeme typy tepelných čerpadel země/voda, voda/voda nebo vzduch/voda. TČ umožňují odnímat teplo okolnímu prostředí, převádět na vyšší teplotu a tu využít pro vytápění.
Zařízení pracuje obdobně jako domácí chladnička, ale v opačném rytmu. Jde totiž o chladicí zařízení, které je určeno k produkci tepla, nikoliv ke chlazení. Činnost tepelného čerpadla je založena na změně skupenství v závislosti na tlaku pracovní látky, jež se nazývá chladivo. Zjednodušeně lze popsat činnost tepelného čerpadla asi takto: Teplo z okolního prostředí, to znamená z venkovního vzduchu o teplotě -20° C až +30° C, nebo ze zemních vrtů a zemních kolektorů (méně často z vody) je přivedeno do prvního výměníku tepelného čerpadla - výparníku. Tady se jeho pomocí chladivo o nízkém tlaku ohřeje. Páry chladiva jsou nasáty do kompresoru a stlačeny. V této fázi je potřeba elektřiny ze sítě. Zde vzroste silně teplota par chladiva. Horké stlačené páry jsou přivedeny do druhého výměníku - kondenzátoru, kde zkapalní, ochladí se a předají teplo topné soustavě. Cyklus končí na expanzním ventilu, kde zchlazené kapalné médium prudce sníží tlak, a tím se silně ochladí. A může zpět do výparníku převzít opět teplo z okolního prostředí. Podle způsobu, kterým se odsávají páry z výparníku a podle zvýšení jejich tlaku na kondenzační, se tepelná čerpadla dělí na kompresorová, absorpční nebo hybridní. Kompresorová tepelná čerpadla jsou nejběžnější. K pohonu kompresoru se používá elektřina, případně plyn. Předností tepelného čerpadla je, že mnohem více energie vyrobí, zpravidla třikrát až pětkrát, než ji spotřebuje. Tuto účinnost tepelného čerpadla vyjadřuje tzv. topný faktor čerpadla. Podle provedení čerpadla a provozních podmínek se průměrně pohybuje mezi hodnotami 3 až 5. To v praxi znamená, že z 1 kWh odebrané elektřiny z elektrické sítě vyrobí 3 až 5 kWh tepla pro vytápění objektu. Tepelné čerpadlo je jediný energetický zdroj, který podstatnou část energie čerpá z okolního prostředí, takže při jeho provozu platíme pouze elektrickou energii pohánějící jeho motor.
