Aντλία θερμότητας είναι η συσκευή που “αντλεί” (μεταφέρει) θερμότητα από μία πηγή, συνήθως χαμηλής θερμοκρασίας, και την αποδίδει σε έναν αποδέκτη υψηλότερης θερμοκρασίας από αυτήν της πηγής. Η αντλία θερμότητας δηλαδή σχεδιάστηκε ώστε να μεταφέρει θερμότητα (θερμική ενέργεια) αντίθετα της φυσικής ροής η οποία είναι από το θερμότερο προς το ψυχρότερο. Η λειτουργία της απαιτεί κατανάλωση μηχανικού έργου που με την σειρά του απαιτεί συνήθως κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας. Η αρχή λειτουργίας της αντλίας θερμότητας εφαρμόζεται σε ψυγεία, καταψύκτες, κλιματιστικά και προσφάτως σε θέρμανση νερού.

Οι μηχανές αυτές αποτελούνται από κυκλοφορητή, συμπιεστή, βαλβίδα εκτόνωσης και εναλλάκτες θερμότητας. Οι πιο κοινές πηγές άντλησης θερμότητας για τέτοιες μηχανές είναι ο ατμοσφαιρικός αέρας και το έδαφος. Ανάλογα με την φύση της πηγής και αντίστοιχα του αποδέκτη, οι αντλίες θερμότητας διαχωρίζονται σε αέρα-αέρα, αέρα-νερού, εδάφους-αέρα, εδάφους-νερού ή ακόμα και νερού-νερού.

Ο λόγος της μεταφερόμενης θερμότητας προς το καταναλισκόμενο έργο, αποτελεί τον ειδικό βαθμό απόδοσης της αντλίας (COP, coefficient of performance) ο οποίος εξαρτάται από τα μηχανικά χαρακτηριστικά της αντλίας και από τις ιδιότητες του ψυκτικού μέσου. Στις σύγχρονες αντλίες θερμότητας συναντάμε τιμές COP μεγαλύτερες του 3.0, γεγονός που τις κατατάσσει στις τεχνολογίες ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Τιμή COP ίση με 3.0 σημαίνει ότι η αντλία καταναλώνει μία ποσότητα ενέργειας (συνήθως ηλεκτρική) για να μεταφέρει τριπλάσια ποσότητα θερμότητας από την πηγή προς τον αποδέκτη. Η ιδιαιτερότητα λοιπόν της αντλίας θερμότητας η οποία την κάνει εξαιρετικά αποδοτική είναι ότι δεν δημιουργεί η ίδια την θερμότητα όπως οι  λέβητες, οι διάφορες εστίες καύσης ή οι θερμοσυσσωρευτές αλλά καταναλώνει ένα μικρότερο ποσό ενέργειας για να την μεταφέρει από κάπου όπου ήδη υπάρχει ανεκμετάλλευτη (πηγή) σε έναν θερμότερο χώρο (αποδέκτης) όπου υπό κανονικές συνθήκες δεν θα μπορούσε να μεταδοθεί.

Μια συνήθης εφαρμογή της αντλίας θερμότητας είναι ο συνδυασμός της με έναν γεωεναλλάκτη προκειμένου να εκμεταλλευτούμε την θερμοχωρητικότητα του εδάφους. Να εξασφαλίσουμε δηλαδή ότι το μέσο από το οποίο θα αντλούμε την θερμότητα το χειμώνα θα βρίσκεται σε μια σταθερή θερμοκρασία 16 ^oC αντί για 0^oC που θα έχει ο αέρας του περιβάλλοντος και ότι το καλοκαίρι θα απορρίπτουμε την θερμότητα σε ένα μέσο που θα βρίσκεται σταθερά στους 20^oC αντί για 35^oC που θα είναι η θερμοκρασία του αέρα του περιβάλλοντος. Και φυσικά το μέσο αυτό δεν είναι άλλο από το έδαφος. Η μείωση λοιπόν της διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ της πηγής και του αποδέκτη η οποία οδηγεί σε αύξηση του COP της αντλίας θερμότητας είναι ο βασικός λόγος  για τον οποίο χρησιμοποιούμε τους γεωεναλλάκτες.

Το σύστημα VRV/VRF (Variable Refrigerant Volume/Variable Refrigerant Flow) λειτουργεί ως μια αντλία θερμότητας στην οποία το μηχανικό έργο που προσδίδεται ελέγχεται από ένα σύστημα Inverter. To αισθητήριο θερμοκρασίας του χώρου που είναι ενσωματωμένο στην εσωτερική μονάδα του συστήματος ανιχνεύει τη θερμοκρασία του δωματίου και την ελέγχει δίνοντας οδηγίες στο σύστημα Inverter με την επιλογή κατάλληλης συχνότητας ρεύματος ώστε να αυξομειώσει τις στροφές του. Ουσιαστικά ρυθμίζουμε με ηλεκτρονικό τρόπο τις στροφές του συμπιεστή ο οποίος προσδίδει το μηχανικό έργο στην αντλία ανάλογα με τις απαιτήσεις θέρμανσης ή ψύξης.

Το σύστημα Inverter επιλέγει την κατάλληλη συχνότητα λειτουργίας του κλιματιστικού μηχανήματος σύμφωνα με τη θερμοκρασία του χώρου, δηλαδή μεταβάλλει την ψυκτική/θερμική απόδοση του κλιματιστικού μηχανήματος ανάλογα με τα φορτία του χώρου. Η μονάδα λειτουργεί σε υψηλές συχνότητες όταν υπάρχει μεγάλη διαφορά μεταξύ θερμοκρασίας χώρου και επιθυμητής θερμοκρασίας, και σε χαμηλές συχνότητες όταν αυτή η διαφορά θερμοκρασίας είναι μικρή. Το Inverter επιλέγει την κατάλληλη συχνότητα με βάση την παραπάνω διαφορά θερμοκρασίας και εκτελεί την ανάλογη αλλαγή στροφών στο συμπιεστή.

Το σύστημα VRV/VRF είναι σημαντικά βελτιωμένο σε ότι αφορά τη θερμική απόδοση σε σχέση με τις συμβατικές αντλίες θερμότητας. Μια σημαντική διαφορά ανάμεσα στο Inverter και ένα συμβατικό κλιματιστικό είναι η ισχύς εκκίνησης. Ακόμα, ο χαμηλής θερμοκρασίας αέρας θερμαίνεται ταχύτατα μέχρι την επιθυμητή θερμοκρασία. Ο χρόνος που απαιτείται για την άνοδο της θερμοκρασίας στο επιθυμητό επίπεδο είναι συνήθως μικρότερος από το μισό χρόνο που χρειάζεται ένα συμβατικό κλιματιστικό. Όταν η επιθυμητή θερμοκρασία επιτευχθεί, το Inverter ελαττώνει σταδιακά την ισχύ του. Μια χαμηλής ισχύος λειτουργία του κλιματιστικού στα 30Hz, διατηρεί άνετη θερμοκρασία, αντίθετα με τις συμβατικές μονάδες που ξοδεύουν πρόσθετη ισχύ με την επαναλαμβανόμενη ON-OFF λειτουργία τους στα 50Hz.

Τα πιο εξελιγμένα συστήματα VRV/VRF έχουν τη δυνατότητα σύνδεσης έως και δεκαέξι εσωτερικών μονάδων, ιδανική λύση για κτίρια γραφείων ή ξενοδοχεία που αποτελούνται από χώρους που μπορεί να έχουν μεταξύ τους διαφορετικές ανάγκες σε θέρμανση και ψύξη. Υπολογίζεται ότι για λειτουργία του συστήματος στο 50% του φορτίου, επιτυγχάνεται με το σύστημα VRV/VRF εξοικονόμηση ενέργειας της τάξεως του 40% έναντι του συμβατικού συστήματος.

Με τους ψύκτες απορρόφησης πραγματοποιείται μετατροπή της θερμότητας σε ψύξη. Οι τεχνολογία απορρόφησης εφαρμόζεται όπου υπάρχει διαθέσιμη θερμότητα και δεν υπάρχουν ανάγκες για θέρμανση αλλά υπάρχουν ανάγκες για ψύξη. Τέτοια παραδείγματα είναι τα συστήματα συμπαραγωγής, στα οποία η συμπαραγόμενη θερμότητα κατά τη διάρκεια του χειμώνα χρησιμοποιείται για τη θέρμανση χώρων (π.χ. ξενοδοχεία, νοσοκομεία, μεγάλα δημόσια κτίρια κλπ.), ενώ το καλοκαίρι διοχετεύεται σε ψύκτες απορρόφησης οι οποίοι παράγουν ψύξη για τον κλιματισμό των χώρων. Επίσης μια συνηθισμένη πηγή θερμότητας για τους ψύκτες αυτού του είδους είναι νερό που θερμαίνεται σε ηλιακούς συλλέκτες κατά την διάρκεια του καλοκαιριού. (ηλιακός κλιματισμός). Τέλος, η τεχνολογία της απορρόφησης μπορεί να εφαρμοστεί με μεγάλη επιτυχία για την επίτευξη βιομηχανικής ψύξης χρησιμοποιώντας την απορριπτόμενη θερμότητα παράπλευρων βιομηχανικών διεργασιών.

Σε γενικές γραμμές, ο κύκλος απορρόφησης αποτελείται από τέσσερα βασικά στάδια:

1.Το ψυκτικό μέσο που χρησιμοποιείται είναι το νερό. Με τον ψεκασμό του νερού σε ένα δοχείο, στο οποίο υπάρχουν συνθήκες υποπίεσης το νερό εξατμίζεται, η εξάτμιση του νερού προκαλεί την πτώση της θερμοκρασίας την οποία εκμεταλλευόμαστε για να ψύξουμε το νερό ή τον αέρα που χρησιμοποιούμε στο κύκλωμα ψύξης μας.

2.Οι υδρατμοί που παράγονται απορροφούνται από ένα διαλυτικό μέσο απορρόφησης. Τα απορροφητικά μέσα που χρησιμοποιούνται είναι το Βρωμιούχο Λίθιο (LiBr), η αμμωνία ή το Silica Gel. Το διάλυμα αμμωνίας χρησιμοποιείται για να επιτευχθούν χαμηλότερες θερμοκρασίες ψύξης από 0^οC.

3.Το κορεσμένο διάλυμα απορροφητικού μέσου και νερού αναγεννιέται από μια πηγή θερμότητας, νερό θερμοκρασίας μεγαλύτερης από 70°C ή ατμό χαμηλής πίεσης.

4.Οι υδρατμοί του νερού απελευθερώνονται σε υψηλότερη πίεση και ψύχονται από κάποιο ψυκτικό μέσο που είναι συνήθως νερό θερμοκρασίας μικρότερης από 35°C προκειμένου να συμπυκνωθούν και να ξεκινήσει ένας νέος κύκλος.