A hőszivattyú egy olyan berendezés, amely a környezet energiáját használja fel, úgy működik, mint a hűtőgép, csak fordított módon vagyis a meleg oldalon leadott hőt hasznosítjuk fűtésre, vagy melegvíz előállítására. Legfőbb előnye, hogy gazdaságosan lehet üzemeltetni és emellett a nem károsítja a környezetet. Miután a hő nem áramlik hidegebb helyről a melegebbre magától, így külső energiát kell befektetni ehhez. A hőszivattyúnál az energia nem közvetlenül hő termelésre használódik lásd. elektromos fűtőrendszerek, hanem hőt szállít egy magasabb hőmérsékletű közegbe(lakás, ház, stb.). Hő forrásaként szolgálhat a talaj, külső levegő, kút, folyó vagy tó vize, stb… A hőszivattyút hűtésre is lehet használni, ilyenkor a melegebb helyiségből (lakás, iroda,ház) vonja el a hőt és adja le a külső közegnek. Működése azon a fizikai elven nyugszik , hogy a lecsapódás (gázból folyadék lesz)) hőt ad a környezetének(felmelegíti), míg a párolgás (folyadékból gáz lesz) hőt von el, azaz lehűti környezetét.
A hőszivattyúk összehasonlításánál alapvetően a hatékonyságot érdemes vizsgálni, amit a COP (Coefficient of performance) mutató jellemez, azt mutatja meg, hogy a hőszivattyú müködtetéséhez felhasznált enrgia hányszorosát állítja elő hő formájában. Jellemző értéke 4-5 között mozog, ami azt jelenti, hogy egység villamos energia felhasználásával 4-5 egység hőeneriát termel. A külső közeg hőmérsékletének szezonális változása miatt pontosabb képet ad az egy évre vonatkozó mutatószám, az SPF (Seasonal Performance Factor).
alapvetően a külső levegő hőjét (hőmennyiségét) hasznosítja, hőt von el, amit átad a fűteni kívánt helyiségnek, hűtéskor pedig fordítva fordítva működik, azaz a bentről kivont hőt leadja a szabad levegőbe. Előnye, hogy relatíve olcsó és könnyen telepíthető, nagy hátránya viszont, hogy hatásfoka jelentősen függ a külső levegő hőmérsékletétől, minél hidegebb a levegő annál kevesebb hőt lehet belőle hasznosítani, így nagy hidegben sokkal több elektromos áram szükséges a működtetéséhez.
a talaj felső rétegében az eső és a napsugárzás által közvetített hőt hasznosítja. Kb. másfél méter mélyre fektetett fagyálló csövekkel nyerhető ki a tárolt hőenergia. Hátránya, hogy nagy földmunkát igényel mely nem csak költséges, de nagy terület megbontásával jár.
a föld által tárolt napenergiát és geotermikus energiát használja fel, a telepítés során kb 100 méter mélységig lukakat fúrnak le, melykebe U alakú szondákat helyeznek el, amin keresztül a rendszerben keringő közeg leadja (hűtéskor) illetve felveszi a hőt (fűtéskor). Nagy előnye, hogy hatásfoka állandó, az időjárástól független. A talajszondás hőszivattyú működtetéséhez igénybe vehető a kedvezményes GEO vagy H- tarifa.
a talajvíz viszonylag magas hőfoka miatt a leghatékonyabb hőszivíttyú típus, a lehető legkevesebb elektromos energia ráfordítással érhető el ugyanakkora hőenergia. Gyakorlatilag két kútra van szükség egy nyelő és egy nyerő kútra. Működését nehézkessé teszi, hogy gondoskodni kell a folyamatos és állandó vízhozamról, továbbá nagy problémát okoz az ún.kolmatáció, azaz a cső felszínén történő lerakódás, eltömődés.
Geotermikus rendszerek pontos tervezéséhez meg kell tudni a talaj termo-fizikai és geológia jellemzőit, ezt ún. Geotermikus Szondateszttel (Geothermal Response Test) lehet elérni. Az így kapott eredmények alapján kell a telepítendő szondák teljes számát meghatározni. A túl-vagy alulméretezett hőszívattyús rendszer jelentősen rontja a rendszer hatásfokát és növeli a beruházás és/vagy az üzemeltetés költségét.