Eine Wärmepumpe transferiert Wärme von einem kühleren Ort zu einem wärmeren Ort, indem es mechanische Energie verwendet. Die Funktionsweise basiert auf dem Prinzip des Wärmeaustauschs. Zunächst entzieht die Wärmepumpe dem kühleren Medium (wie z. B. der Außenluft, dem Boden oder dem Grundwasser) thermische Energie und erhöht dabei den Druck und die Temperatur des Kältemittels im Verdampfer. Das gasförmige Kältemittel wird dann komprimiert, was zu einem weiteren Anstieg der Temperatur und des Drucks führt. Anschließend gibt das Kältemittel die aufgenommene Wärme im Kondensator an das wärmere Medium (wie z. B. das Heizsystem im Haus) ab und kondensiert dabei zu einer Flüssigkeit. Durch den anschließenden Entspannungsprozess im Expansionsventil wird das Kältemittel wieder abgekühlt und der Zyklus beginnt von vorne. Durch den Einsatz von Arbeit wird somit Wärme von einem niedrigeren Temperaturniveau auf ein höheres Temperaturniveau übertragen, was effizientes Heizen oder Kühlen ermöglicht.
Wärmepumpen werden in industriellen Betrieben eingesetzt, um Energie aus einer Quelle mit niedrigerer Temperatur zu gewinnen und auf eine höhere Temperatur zu bringen, um dann für Heiz- oder Kühlanwendungen genutzt zu werden. Dadurch kann in vielen Fällen Energie eingespart werden, da die Wärmepumpe nur einen Bruchteil der Energie benötigt, die benötigt würde, um die gleiche Wärmemenge auf andere Weise zu erzeugen.
Ein häufiges Beispiel für den Einsatz von Wärmepumpen in der Industrie ist die Wärmerückgewinnung. Industrielle Prozesse erzeugen oft Abwärme, die sonst ungenutzt verloren gehen würde. Eine Wärmepumpe kann diese Abwärme aufnehmen und auf eine höhere Temperatur bringen, so dass sie zur Beheizung von Gebäuden oder anderen industriellen Prozessen genutzt werden kann. Dadurch kann die Menge an fossilen Brennstoffen, die zur Beheizung benötigt wird, reduziert werden.
