Toplotne črpalke so zgrajene na osnovi dejstva, da se plin, ki se komprimira, ogreje, plin, ki ekspandira, pa se ohladi. Tudi tlačilka za kolo, ki stiska zrak, ustvarja toploto. Obraten primer pa je parfum, ki ga razpršite po roki (razširitev).

1. Zmes glikol/voda kroži v cevnem kolektorju in sprejema toplotno energijo iz različnih virov (kamnin, zemlje, zraka ali vode).


2. V izmenjevalniku toplote (uparjalniku) zmes glikol/voda, ki je ogreta v cevnem kolektorju, odda toploto hladilnemu sredstvu na nižjem temperaturnem nivoju* v toplotni črpalki.


3. Kompresor hladilnemu sredstvu dvigne temperaturo in tlak; toplota na višjem temperaturnem nivoju se prek izmenjevalnika (kondenzatorja) prenese v hišni (interni) sistem ogrevanja.


4. Krožni tok hladilnega sredstva se zaključi v dušilnem ventilu, kjer se mu zniža tlak in temperatura. Postopek se ponovi z vstopom hladilnega sredstva v uparjalnik, kjer ponovno prejme toploto iz zajemnega kolektorja.




* Uporabljena so sodobna, okolju neškodljiva hladilna sredstva,
na primer ogljikovodiki in ogljikov dioksid.