La pompe à chaleur fonctionne sur un principe thermodynamique semblable à celui d'un réfrigérateur. Tout repose sur le changement d'état d'un fluide frigorigène utilisé en circuit fermé :
- Son évaporation entraîne une production de froid par absorption de la chaleur,
- La condensation entraîne le dégagement de la chaleur.
1. Evaporation : au contact des calories puisées dans l'environnement, le fluide frigorigène, grâce à son faible point d'ébullition, d'état liquide se transforme en vapeur.
2. Compression : cette vapeur est portée à haute pression.
3. Condensation : la vapeur va transmettre sa chaleur au circuit de chauffage. Le fluide frigorigène, toujours comprimé, redevient liquide.
4. Détente : la pression du fluide frigorigène est réduite. Le fluide est prêt à une nouvelle absorption des calories de l'environnement.
5. Réversibilité : le cycle peut être inversé dans le cas d'une pompe à chaleur réversible ; celle-ci peut donc également rafraîchir un logement en été, en absorbant les calories de la pièce et en les évacuant à l'extérieur.