Naprava kot je toplotna črpalka, je naprava, ki spreminja toploto nižjih vrednosti, katere črpa iz narave, v prijetno bivalno toploto, s katero ogrevamo naše domove. V nasprotni smeri kot hladilnik, toplotna črpalka greje navzven in hladi v notranjost.
Delovanje toplotne črpalke temelji na procesnem krožnem sistemu, pri katerem je hladilna tekočina, z nizko točko vrelišča izpostavljena različnim agregatnim stanjem:
- Uparjanje
- Kondenzacija
- Ekspanzija
- Kompresija
Faze, ki so glavni del toplotnega sistema, po katerim toplotna črpalka črpa naravni vir (sončna energija, zrak, zemlja, voda), s pomočjo električnega vira proizvaja topli zrak, ki ga prenese v bivalni prostor kot ogrevanje in greje sanitarno vodo. Če poenostavimo, toplotna črpalka premika toploto iz enega vira v drugega,da doseže svoj glavni namen. Tako je uparjalnik ključni del toplotne črpalke, je pomemben delovni medij, brez katerega se proces ne bi odvil.
Uparjalnik ima nalogo, tekočino, ki jo strokovno imenujemo hladivo, spremeniti njegovo agregatno stanje, v tej obliki potuje naprej do kompresorja, kjer se mu dvigne pritisk in temperatura, pod mehanskim vplivom delovanja kompresorja. Tekočina po obdelavi v kompresorju preide v grelni medij, pri kateri zaradi mehanske funkcije pri ohlajanju zmanjša gostota tekočine, čemur pravimo ekspanzija Ko hladivo začne prehajati iz ekspanzijske posode, ponovno v uparjalnik, je delovni krožni proces sklenjen.
Torej gre za krožni proces, ki se odvija preko več dodatnih medijev, kateri za svoje delovanje uporabljajo električno energijo, razen v primeru, ko imamo celotni sistem, ki mu pravimo toplotna črpalka, urejen energijsko z dovajanjem sončne energije. Tako so lahko stroški, ki so že v vsakem primeru zelo ekonomični, še dodatno zmanjšajo. Sončne elektrarne, ki lahko poganjajo več kot 70% naprav v naših domovih, so tako lahko vezane med drugimi napravami, tudi pri sistemu kot je toplotna črpalka, potrebna je le dobra preučitev sistemov in povezani v celoto, lahko z njimi dejansko prihranimo na letni ravni od 60% do 80% stroškov za ogrevanje tako stanovanj, kot sanitarne vode.