O princípio de funcionamento da bomba de calor assenta no Príncipio de Carnot que demonstra que o rendimento teórico máximo de qualquer máquina térmica não depende das propriedades dos fluidos mas sim das temperaturas dos corpos entre os quais se processa a transferência de calor. Mais tarde, a concepção teórica de Lorde Kelvin define que um gás pode comportar-se ciclicamente, comprimido e expandido, produzindo o frio e o calor.
Basicamente, a ideia é transferir o calor de um local para outro. Na realidade é exactamente o mesmo princípio presente em aparelhos tão comuns como o vulgar frigorífico e a maioria dos aparelhos de ar-condicionado, uma vez que a energia térmica de uma fonte (frequentemente do próprio ambiente) é transportada para uma zona de utilização a temperaturas mais elevadas, sendo apenas necessário pagar o custo energético deste transporte.
Numa bomba de calor estão presentes os seguintes componentes, perfazendo 4 etapas:
- Um evaporador onde a energia absorvida é transferida para o fluído frigorigéneo que aquece e se evapora;
- Um compressor que faz com que este fluído circule em circuito fechado, aspirando-o e comprimindo-o fazendo com que a sua pressão e temperatura aumentem;
- Um condensador onde o calor é transferido e o fluído frigorigéneo ao arrefecer, liquefaz-se;
- Por fim, uma válvula de expansão que permite a diminuição da pressão do fluído frigorigéneo e consequente arrefecimento passando a vapor húmido que volta a entrar no evaporador.