Автономное отопление и горячее водоснабжение может обойтись потребителю в 2—5 раз дешевле, если он воспользуется тепловыми насосами, затрачивающими на получение 1 кВт/ч тепловой энергии всего 0,2-0,35 кВт/ч электроэнергии.

Тепловой насос это установка, которая представляет собой теплопередающую систему из трех контуров: в первом, внешнем контуре, происходит циркуляция теплоносителя, он собирает теплоту непосредственно из окружающей среды, во втором контуре — хладагент (вещество, которое испаряется, забирая тепловую энергию у теплоносителя, и конденсируется, при отдачи тепла теплоприемнику), он позволяет аккумулировать тепловую энергию, а в третьем контуре — теплоприёмнике, теплоноситель распределяет тепло непосредственно для автономной системы отопления и горячего водоснабжения здания.

Внешний контур теплового насоса называется коллектор и представляет собой систему трубопроводов, в которой циркулирует антифриз (незамерзающая жидкость). Источником низкопотенциального тепла для него может служить земля, скальная порода, вода и теплый воздух, поступающий из системы вентиляции предприятия. Во второй контур, как и в холодильной установке, встроены теплообменники — испаритель, конденсатор, а также устройство, которое меняет давление хладагента — дроссель, который распыляет его в жидкой фазе, и компрессор, сжимающий хладагент, находящийся в газообразном состоянии.

Жидкий хладагент проходит через дроссель, при этом его давление понижается, и он поступает непосредственно в испаритель, где вскипает, забирая теплоту, которая поставляется коллектором непосредственно из окружающей среды. Далее газ, в который преобразовался хладагент, всасывается компрессором и сжимается, при этом нагреваясь, выталкивается в конденсатор. Последний является теплоотдающим узлом в тепловом насосе: в нем теплота принимается водой, циркулирующей в системе контура отопления. В следствии чего газ охлаждается, а также конденсируется. Затем вновь разряжается в расширительном вентиле, а потом возвращается в испаритель. После чего цикл начинается сначала.

Для работы компрессора (поддержки необходимого давления и циркуляции хладагента) его надо подключить к электросети. Отметим, что на каждый затраченный 1 кВт/ч электроэнергии тепловой насос производит 2,5—5 тепловой энергии, отношение величины которой к потребляемой электроэнергии называется коэффициентом трансформации, его еще называют коэффициентом преобразования теплоты. Этот коэффициент является показателем эффективности теплового насоса. Этот показатель зависит от разности уровней температур в испарителе и конденсаторе: чем она больше, тем меньше коэффициентом преобразования теплоты.

По этой причине тепловой насос должен отбирать от источника низкопотенциального тепла по возможности максимальное количество тепловой энергии, не слишком его охлаждая. Благодаря использованию такого режима эффективность теплового насоса возрастает, поскольку при незначительном охлаждении источника низкопотенциального тепла не происходит большого роста разницы температур. Поэтому тепловой насос изготавливают так, чтобы масса источника тепла низкой температуры была значительно большей, по сравнению с нагреваемой массой. В этом заключается одно из отличий теплового насоса от обычных (топливных) генераторов тепла, в которых выработка энергии зависит исключительно от величины теплотворной способности топлива. То есть тепловой насос можно так сказать «привязан» непосредственно к источнику низкопотенциального тепла, которое имеет большую массу. Однако эта проблема может быть успешно решена при дополнении теплового насоса системой для переноса массы, например, прокачки воды.