Wärmequellen
Für die Nutzung der Umgebungswärme stehen die Wärmequellen Erdreich, Grundwasser und Umgebungsluft zur Verfügung.

Die Arbeitsweise einer Wärmepumpe entspricht prinzipiell der eines Kühlschrankes – allerdings mit dem Ziel „Heizen“ statt „Kühlen“. In einem geschlossenen Kreislauf innerhalb der Wärmepumpe befindet sich eine Flüssigkeit (das so genannte Kältemittel), die schon bei niedrigen Temperaturen verdampft. Zunächst liegt die Temperatur dieses Kältemittels unter der Temperatur der Wärmequelle (Erdreich, Grundwasser, Umgebungsluft). Deshalb kann das Kältemittel Wärme aufnehmen, dabei verdampft es. Eine nachgeschaltete Pumpe (Verdichter) erhöht den Druck des verdampften Kältemittels, dabei steigt die Temperatur (wie bei einer Fahrradluftpumpe, wenn beim Pumpen Druck aufgebaut wird). Jetzt kann Wärme an die Heizung abgegeben werden, denn die Temperatur des unter hohem Druck stehenden Kältemitteldampfes ist nun höher als die Temperatur des Heizungswassers. Der Kältemitteldampf kühlt sich dabei ab und wird wieder flüssig. Danach wird der hohe Druck in einem Expansionsventil wieder abgebaut, das Kältemittel kühlt sich dabei weiter ab und kann erneut Wärme aus der Umwelt aufnehmen. Der Kreislauf beginnt von vorn.

Moderne Wärmepumpen sind so ausgelegt, dass sie auch an kalten Wintertagen den gesamten Wärmebedarf eines Hauses (Heizung und Warmwasser) monovalent, das heißt ohne weitere Wärmequellen, komplett sicherstellen können. Damit stellt eine Wärmepumpe eine echte Alternative zur konventionellen Heizung dar.