Die Funktion einer Wärmepumpe beruht auf dem physikalischen Prinzip der Wärmeübertragung. Eine Wärmepumpe transportiert Wärmeenergie von einem niedrigeren Temperaturniveau (Wärmequelle) zu einem höheren Temperaturniveau (Wärmesenke), was im Gegensatz zu dem natürlich vorkommenden Wärmeaustausch steht, bei dem Wärme von einem warmen zu einem kühlen Ort fließt. Dieser Prozess wird durch externe Energie, typischerweise in Form von Elektrizität, angetrieben.

Im Kern besteht eine Wärmepumpe aus vier Hauptkomponenten: dem Verdampfer, dem Kompressor, dem Kondensator und dem Expansionsventil. Der Zyklus beginnt im Verdampfer, wo ein Kältemittel bei niedrigem Druck Wärme aus der Umgebung (Luft, Wasser oder Erdboden) aufnimmt und verdampft. Das gasförmige Kältemittel wird dann vom Kompressor angesaugt und verdichtet, wodurch sein Druck und seine Temperatur steigen.

Das nun heiße Kältemittelgas strömt weiter zum Kondensator, wo es seine aufgenommene Wärme an das zu heizende System (z.B. das Wasser im Heizkreislauf eines Gebäudes) abgibt und kondensiert. Das Kältemittel, das nun wieder flüssig ist, aber immer noch unter hohem Druck steht, gelangt anschließend zum Expansionsventil. Hier wird der Druck des Kältemittels reduziert, wodurch es abkühlt und der Zyklus von vorne beginnt.

Durch diesen Prozess können Wärmepumpen effizient heizen, indem sie mehr Energie in Form von Wärme liefern, als sie in Form von elektrischer Energie aufnehmen. Einige Wärmepumpen können umgekehrt werden, um im Sommer als Klimaanlage zu fungieren, indem sie Wärme aus dem Inneren eines Gebäudes entfernen und an die Außenluft abgeben. Dies macht Wärmepumpen zu einer umweltfreundlichen, vielseitigen und kosteneffizienten Lösung für Heizung, Kühlung und manchmal auch Warmwasserbereitung.