Wärmepumpen sind Geräte, die kleine Energiemengen verbrauchen, um Wärme von einem Ort zum anderen zu transportieren. Normalerweise werden sie verwendet, um der Luft oder dem Boden Wärme zu entziehen, um ein Gebäude zu erwärmen. Sie können auch umgekehrt werden, um ein Gebäude zu kühlen. Sie funktionieren ähnlich wie Klimaanlagen, mit der Ausnahme, dass sie sowohl die Arbeit einer Klimaanlage als auch eines Ofens übernehmen können. Daher ist es beim Einsatz von Wärmepumpen nicht notwendig, sowohl Heiz- als auch Kühlsysteme zu installieren – ein einziges System übernimmt beide Aufgaben. Sie sind auch effizienter als Öfen, da sie lediglich Wärme übertragen, anstatt Brennstoffe zu ihrer Herstellung zu verbrennen. aber dadurch funktionieren sie besser in gemäßigten als in extremen Klimazonen. Für Menschen in gemäßigten Klimazonen wie Arizona kann der Einsatz von Wärmepumpen in Arizona anstelle von Öfen und Klimaanlagen erhebliche Einsparungen bei den Stromrechnungen bewirken.
Es gibt verschiedene Arten von Wärmepumpen, aber alle arbeiten nach dem Prinzip der Wärmeübertragung, was bedeutet, dass Wärme von einem Ort zu einem anderen transportiert wird, anstatt dafür Brennstoff zu verbrennen. Aufgrund des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik neigt Wärme von Natur aus dazu, von einem Ort mit hoher Temperatur zu einem Ort mit niedrigerer Temperatur zu fließen. Sie verbrauchen kleine Energiemengen, um diesen Prozess umzukehren, indem sie Wärme aus Bereichen mit niedriger Temperatur ziehen und sie in Bereiche mit hoher Temperatur transportieren – von einer Wärmequelle wie dem Boden oder der Luft zu einer Wärmesenke wie einem Gebäude. Ein gängiger Wärmepumpentyp ist eine Luftwärmepumpe, die der Luft außerhalb eines Gebäudes Wärme entzieht und sie durch mit Kältemittel gefüllte Spulen ins Innere pumpt.
Luftwärmepumpen AZ bestehen aus zwei Ventilatoren, den Kühlschlangen, einem Kompressor und einem Umschaltventil. Ein Ventilator wird verwendet, um Außenluft über die Kühlschlangen des Kühlschranks zu leiten, die die Wärme nach innen übertragen, wo sie von einem zweiten Ventilator aus den Kühlschlangen geblasen und im Gebäude verteilt wird. Der Zweck des Umkehrventils besteht darin, den Kältemittelfluss umzukehren, sodass das System rückwärts arbeitet. Anstatt die Wärme in das Gebäude zu pumpen, gibt es die Wärme ab, wie es bei einer Klimaanlage der Fall ist. Anschließend nimmt das Kältemittel die Wärme im Inneren der Pumpe auf und transportiert sie nach außen, wo sie wieder abgegeben wird. Dann kühlt das Kältemittel ab und strömt zurück ins Innere, um mehr Wärme aufzunehmen.
Erdwärmepumpen funktionieren auf die gleiche Weise wie Luftwärmepumpen, mit der Ausnahme, dass sie die Wärme aus dem Boden oder aus einem Gewässer unter der Erde aufnehmen und die Wärme dann in den Innenbereich übertragen oder umgekehrt, wenn sie im umgekehrten Modus arbeiten. Eine Absorptionswärmepumpe AZ ist eine Luftquelle, die statt mit Strom mit Solarenergie, Propan, Erdgas oder geothermisch erwärmtem Wasser betrieben wird. Der Hauptunterschied zwischen Luftquellenmodellen und Absorptionspumpen besteht darin, dass Absorptionspumpen das Kältemittel nicht komprimieren, sondern Ammoniak in Wasser absorbieren und es dann von einer Pumpe mit geringer Leistung unter Druck gesetzt werden. Die Wärmequelle verdampft das Ammoniak aus dem Wasser und der Prozess beginnt von neuem.