A hőszivattyú a környezetben található természetes energiát hasznosítja, így biztosít elsősorban fűtést és meleg vizet.

A hőszivattyú működési elve tulajdonképpen a hűtőgép funkcionálásának fordítottja. A hűtő a készülék belsejében lévő meleg levegőt juttatja a berendezésen kívülre, a hőszivattyú pedig a külső környezetből vonja ki a hőt és szállítja be azt az épületbe, majd folytatva a termodinamikai ciklust, képessé válik a folyamat újrakezdésére.

A hőszivattyúk kifejezetten ajánlottak padlófűtés és alacsony hőmérsékletű radiátorok használatakor, ugyanis a hőszivattyú hatékonysága 67 °C-nál magasabb előremenő vízhőmérséklet-igény esetén már nagyban mérséklődik.

Először a hűtőközeg elnyeli a környezeti hőt, mivel a hőszivattyú belsejében lévő hőmérséklet még a kintinél is alacsonyabb. Ezalatt gáz halmazállapotúvá válik az alacsony sűrítési hőmérséklet miatt, lezajlik a párologtatás. Ezután a képződött párát kompresszor sűríti össze, ezt hívják kompressziónak is. A molekulák a zárt térben az egyre nagyobb nyomásnak köszönhetően egymáshoz szorulnak. Ez a művelet hőmérséklet-növekedéssel jár, az itt keletkező hő hasznosul a fűtőkörben. A forró gáz átadja a hőt a fűtési rendszernek. A hűtőközeg folyékonnyá válik, ez a cseppfolyósítás. Végezetül a tágulási szelep csökkenti a nyomást, a víz feloldódik, így a folyamat kezdődhet elölről.

A hőszivattyú jóval több energiát tud előállítani, mint amennyit az üzemeltetése során felhasznál. Hogy mennyivel többet, az ezt jelző hatékonysági mutatót COP-nak vagy jósági foknak hívják. Ez függ a hőszivattyú hatásfokától, az épület energetikájától és légtömörségétől, valamint az éghajlat hőmérsékleti adottságaitól. Az épület energetikája és légtömörsége adja meg, hogy milyen nagy a hővesztesége, vagyis mennyi energia szükséges a fűtéshez. A hőszivattyú érdemli ki a legjobb energiahatékonysággal rendelkező fűtési rendszer címét.

A hőszivattyú a működéséhez szükséges energia 75%-át a környezetből (természetes és közel kimeríthetetlen energiaforrás) nyeri, a maradék 25% a benne lévő kompresszor és a többi hozzá tartozó berendezés működetetéséhez kell elektromos áram formájában, melyet vagy a villamos hálózat (melynek kedvezményes díja van állami támogatás miatt) vagy – gyakori megoldásként - megújuló energiaforrást közvetítő napelemek esetleg szélerőmű biztosíthatnak. Utóbbi esetekben 100%-ban megújuló energiát felhasználó és károsanyagkibocsátás-mentes vagyis környezetbarát fűtési és hűtési módszerről beszélhetünk.

Energiatakarékos és gazdaságos, mivel fűt a gázkazán, hűt a klímaberendezés, melegvizet állít elő a bojler helyett.

Olcsóbb az üzemeltetése, hiszen nem kell gázra költeni, olcsó a karbantartása is, alacsony karbantartási igény és hosszú élettartam jellemző rá.

A hőszivattyú alkalmazása sokkal letisztultabb és veszélytelenebb, mint a gázkazáné, mivel előbbi használata esetén nincs szükség kazánra, kéményre, gáztervre, gázbekötésre, nem kell tartani szénmonoxid-mérgezéstől, és a hőszivattyú nem is robban fel.

A hőszivattyú szélsőséges időjárási körülmények (-30 °C és +45 °C) között is üzemel. A mai hőszivattyú már meglehetősen alacsony környezeti hőmérséklet (akár -15 °C vagy -20 °C) mellett is képes közel maximális teljesítményre.

A hőszivattyúval nem csupán a fűtés oldható meg, hanem az ellenkezője, a hűtés is, bár erre nem minden készülékfajta képes. A hőmérséklet csökkentése erejének és más tényezők kapcsán megkülönböztetünk aktív és passzív hűtést.

Aktív hűtésnél az eddig tárgyalt folyamat megfordul, a hőszivattyú a fűtési rendszerből vonja ki a hőt, és azt a kompresszor a környezetbe juttattja vissza. Az eredetileg cseppfolyósító modul párologtatóvá alakul, a hűtőközegbe juttatja a meleget, ez a gáz a kondenzátorba áramlik, majd a hőcserélőbe, mely a kiindulási pontba viszi vissza a hőt. Ez a hatékonyabb módszer, nagyobb teljesítményre képes, mint a passzív módszer, de a használata egyben több energiát is igényel.

Passzív hűtésre akkor kerülhet sor, ha a nyári időszakban a szobahőmérséklet meghaladja az energiaforrás hőmérsékletét. Ilyenkor a primer köri szivattyú indul be, de a kondenzátor nem. A felmelegedett víz beáramlik a hőcserélőbe, ott kapcsolatba kerül a szobahőmérsékletűre melegedett fűtőfolyadékkal, melyet a fűtőkör szivattyúja juttat oda. A két különböző folyadék hőmérséklete kiegyenlítődik. A lehűlt fűtési folyadék a fűtőrendszerben tovább kering és hőt von el a szobából. A passzív hűtés nagyon sok energiát megtakarít, mivel csupán a víz áramoltatásához kell elektromos áram.

Egyébként az aktív és a passzív eljárás is lehetővé teszi melegvíz előállítását.

Négy fajta hőszivattyútípust különböztetünk meg. Ezek közül a leggyakoribb levegő-víz hőszivattyú, mely a légkörből meríti az energiát. A szakemberek általában a levegő-víz hőszivattyút ajánlják, mivel gyorsan és olcsón kiépíthető. Nincs például kútfúrás, nincs szükség a kert felásására, ezért egyszerűbb és költségkímélőbb a víz-víz hőszivattyúnál. Könnyen rákapcsolható hagyományos fűtési rendszerekre (pl. gázkazán, olaj- szén- vagy pelletfűtés, vízteres kandalló, cserépkályha stb.).

Aztán ott van a víz-víz hőszivattyú, mely a talajvízből nyeri az energiát, a víz geotermikus energiájából kinyert hő segítségével állít elő meleg vizet. Ehhez hazánkban elsősorban kutat fúrnak, hogy hozzáférjenek a szükséges vízhez.

Létezik még a talajkollektoros föld-víz hőszivattyú, mely a talajból kinyert hőből készíti a meleg vizet, és a talajkollektoron keresztül hasznosítja a föld geotermikus energiáját.

A negyedik fajta ilyen jellegű berendezés pedig a szondás hőszivattyú.

Világosan látható tehát, hogy a hőszivattyú napjaink és a jövő feltörekvő fűtő-hűtő hőmérséklet-szabályzó készüléke, mely joggal egyre nagyobb teret hódít magának az építőipari piacon.