В окружающей природной среде имеется значительный потенциал рассеянной низкотемпературной тепловой энергии. Для её концентрации и дальнейшего использования применяются теплопомповые установки (сокращенно ТПУ). Практически в ТПУ происходит процесс, как в бытовых холодильниках, только наоборот. При помощи низкокипящих рабочих тел низкопотенциальная тепловая энергия трансформируется в высокопотенциальную. По принципу работы теплопомповые установки делятся на компрессорные, сорбционные и термоэлектрические.

Источником низкотемпературной тепловой энергии для ТПУ может служить тепло наружного воздуха, грунта, поверхностных и подземных вод, солнечной и геотермальной энергии, отходов промышленного и сельскохозяйственного производства и т.п..

В настоящее время ТПУ имеют относительно высокую стоимость. Несмотря на это, теплопомповые установки экономически и экологически выгодно использовать для бытового отопления и горячего водоснабжения, особенно в условиях значительно подорожавшего природного газа и дальнейшего роста цен на все виды углеводородного топлива. ТПУ дают возможность эффективно утилизировать практически любую низкотемпературную природную и промышленную теплоту, т.е. пользоваться неиссякаемым и практически бесплатным источником энергии. Несмотря на то, что до сих пор они не приобрели широкого применения в связи с высокой стоимостью и сложностью оборудования, их перспективность не подлежит сомнению.

Тепловая помпа – это сложная техническая установка, состоящая из циркуляционных насосов холодного и горячего теплоносителя, компрессора, теплообменника, клапана, датчиков, блоков управления и регулировки, микропроцессорного оборудования. Они дают возможность получать в два – четыре раза больше тепловой энергии, чем затрачивается на их работу. Срок окупаемости составляет четыре - шесть лет, в зависимости от конкретных условий эксплуатации и динамики роста цен на традиционные энергоносители.

Особенно перспективным является использование ТПУ в индивидуальных жилых домах. Так, в США эксплуатируется более 8 млн. тепловых помп, что составляет 11% от общего числа отопительных установок. В Швеции ТПУ вырабатывают 20% тепловой энергии страны.

ТПУ дают возможность эффективно утилизировать тепло вентиляционных установок. В последнее время этому вопросу уделяется особое внимание. При значительном повышении уровня теплозащиты современных домов (применение утеплителей для стен, металлопластиковых окон с 3-х, 4-хслойным остеклением) затраты тепла на нагрев воздуха для вентиляции в общем энергетическом балансе дома составляют 50-60%. Источником тепла в жилом доме являются вентиляционный воздух и сточные воды (канализация) температурой 20-350С. Применение тепловых помп даст возможность экономить до 80% потерянного тепла, что является значительным объемом с точки зрения энергосбережения в доме.

В настоящее время существует большое количество технологий использования ТПУ, поэтому при выборе оптимального решения для каждого конкретного случая не возникает особенных сложностей.

Бесспорным преимуществом широкого внедрения ТПУ является тот факт, что они в три – четыре раза уменьшают потребность в энергоносителях, а срок их эксплуатации превышает 20 лет.