Energia jest wszędzie w ziemi powietrzu i wodzie
Pompa ciepła jest urządzeniem, w którym następuje transformacja energii cieplnej z niższego na wyższy poziom temperaturowy. Inaczej mówiąc pompa ciepła pobiera energię cieplną z ośrodka o niskiej temperaturze i oddaje ją do ośrodka o temperaturze wyższej. Zgodnie z zasadą termodynamiki przepływ ciepła następuje zawsze od ciała o wyższej temperaturze do ciała o temperaturze niższej. Pompa ciepła dokonuje odwrotnego procesu. Odbywa się on przy udziale dodatkowej porcji energii dostarczonej z zewnątrz. W przypadku sprężarkowej pompy ciepła, ta dodatkowa energia dostarczana jest, w formie energii elektrycznej, do napędu sprężarki chłodniczej zamontowanej w pompie ciepła.
Na rys.1 schematycznie przedstawiono różne sposoby przenoszenia energii cieplnej z tzw. dolnego źródła ciepła do górnego źródła ciepła. Jak widać sprężarkowa pompa ciepła ma taki sam schemat przepływu energii jak doskonale znana chłodziarka. Różnica polega tylko na innych poziomach temperatur źródeł ciepła. Przepływ energii w sprężarkowej pompie ciepła odbywa się pomiędzy źródłem ciepła o niskiej temperaturze tzw. dolnym źródłem ciepła (w zakresie od -15°C do +15°C), a źródłem ciepła o wysokiej temperaturze tzw. górnym źródłem ciepła (od +35°C do +60°C). Proces ten zachodzi dzięki energii elektrycznej dostarczonej do napędu sprężarki. Energetyczny bilans pompy ciepła ma postać (dla obiegu doskonałego):
Qq = Qo + L
gdzie:
Qq- energia cieplna oddana w górnym źródle ciepła
Qo - energia cieplna pobrana z dolnego źródła ciepła
L - praca sprężarki (energia napędowa)
W praktyce obieg doskonały nie istnieje i występują wszelkiego rodzaju straty energii poprzez tarcie elementów mechanicznych, straty ciepła przez ścianki urządzenia, itp. Miarą doskonałości pompy ciepła jest współczynnik wydajności grzejnej COP. Daje on informację jak duży udział energii napędowej jest w ilości energii przekazanej do górnego źródła ciepła.
Współczynnik wydajności grzejnej (teoretyczny) określa wzór:
Pożądane jest aby współczynnik ten miał jak najwyższą wartość. Wówczas ilość energii zużytej do napędu pompy ciepła "daje" największą ilość ciepła do wykorzystania po stronie górnego źródła ciepła. W obecnie produkowanych pompach ciepła współczynnik ten waha się granicach od 2,5 do 6,6 ( w szczególnych wypadkach nawet do 15 ) w zależności od warunków pracy. Współczynnik wydajności grzejnej jest tym wyższy im niższa jest różnica temperatur pomiędzy dolnym a górnym źródłem ciepła. W celu najbardziej ekonomicznej eksploatacji pompy ciepła należy dążyć tego, aby dolne źródło ciepła miało jak najwyższą temperaturę, a górne źródło ciepła – jak najniższą. Dlatego pożądane jest zasilanie np. instalacji centralnego ogrzewania czynnikiem grzewczym o jak najniższej temperaturze.