Een warmtepomp is een apparaat dat warmte onttrekt aan een bron en deze met elektrische of mechanische middelen naar een andere plaats verplaatst. Warmtepompen kunnen zowel worden gebruikt om te verwarmen als om te koelen.
Warmtepomptechnologieën omvatten fasewisselaars, thermo-elektrische, thermo-akoestische en magnetische koelers. HVAC en andere faseveranderingskoelingsmethoden zijn mechanisch van aard. Faseverandering werkt met behulp van een vluchtig gas (een koelmiddel) dat met weinig energie mechanisch wordt samengeperst tot een vloeistof en vervolgens door een lus wordt gepompt. Het koelmiddel wordt verdampt op een warmtebron, waardoor het warmte absorbeert. Vervolgens wordt het meegevoerd om warmte uit het systeem te stralen in een andere ruimte en dan terug naar de compressor.
Faseveranderingskoeling wordt gebruikt in koelkasten en bij de verwarming en koeling van gebouwen, maar ook bij extreme koeling van elektronica. Vanwege hun relatief hoge efficiëntie worden HVAC-warmtepompen vaak gebruikt voor grotere belastingen zoals datacenters en industrieel gebruik, waar hun grote omvang geen problemen oplevert.
Thermo-elektrische koelers zijn elektrische warmtepompen. Een thermo-elektrisch koelsysteem maakt meestal gebruik van een matrix van halfgeleiderkorrels die tussen twee grote elektroden zijn ingeklemd. Wanneer een gelijkspanningsbron tussen de elektroden wordt aangesloten, wordt de negatief geladen zijde koeler, terwijl de positief geladen zijde heter wordt dan de ingangstemperatuur.
De negatieve zijde wordt in contact gebracht met de component, het apparaat of het medium dat moet worden gekoeld, terwijl de positieve zijde wordt verbonden met een koelcomponent, zoals een koellichaam, dat thermische energie uitstraalt of afvoert naar de externe omgeving. Thermo-elektrische apparaten zijn te vinden in compacte afmetingen voor het koelen van micro-elektronica en een aantal wetenschappelijke toepassingen.
Thermoakoestische warmtepompen maken gebruik van de omzetting van warmte in akoestische trillingen. De belangrijkste kracht achter thermoakoestiek is de beweging van warmte samen met de voortplanting van de golven. Thermo-akoestische koeling wordt gebruikt in cryogene toepassingen.
Magnetische warmtepompen maken gebruik van het vermogen van een stel magneten om warmte van een koelzijde naar een verwarmingszijde te verplaatsen. De warmte wordt overgebracht in een ferromagnetische legering die van de koelzijde wordt verplaatst naar een externe omgeving waarin de warmte wordt uitgestraald. Dit is een meer experimenteel gebied, maar geschat wordt dat magnetische warmtepompen het koelrendement met wel 40% zouden kunnen verbeteren.