Tous les éléments de la nature sont une source de chaleur : le sol, les nappes phréatiques, l'air. Même un air froid peut être une source de chaleur. Ces sources de chaleur sont précieuses, notamment pour notre habitation. C'est là qu'intervient la pompe à chaleur. Une pompe à chaleur est un dispositif thermodynamique, permettant de capter la chaleur provenant de ces différents éléments de la nature, et de la transférer vers notre habitation, dans le but de réchauffer cette dernière.

Une pompe à chaleur ne réchauffe pas seulement : elle peut refroidir aussi. Le radiateur, le réfrigérateur, le climatiseur sont tous des exemples de pompes à chaleur. Pour cela, la pompe va fonctionner à l'envers. Une pompe à chaleur qui joue à la fois et en alternance, le rôle de refroidisseur et de chauffage, est appelée une pompe à chaleur réversible ou inversible. Le cycle frigorifique s'effectue par un changement d'état (liquide/gaz) d'un liquide circulant à l'intérieur du dispositif : le fluide frigorigène. Le changement d'état est activé par 4 organes : le condenseur, le détendeur, l'évaporateur et le compresseur. Le R407C, le R410A sont des exemples de fluides frigorigènes les plus utilisés. Le R22 est retiré progressivement du marché, car il est nocif pour la couche d'ozone.

L'efficacité et la performance d'une pompe à chaleur se mesurent par son coefficient de performance, COP. Le COP est le rapport entre la puissance thermique dégagée et la consommation électrique. Plus le COP est élevé (3, 5,7), moins la pompe consomme d'énergie électrique. Les pompes à chaleur utilisent plusieurs systèmes de transfert de chaleur. Les pompes à chaleur aérothermiques captent la chaleur contenue dans l'air. La chaleur sera alors stockée par des ventilo-convecteurs (pompe à chaleur air/air) ou par des radiateurs (pompe à chaleur air/eau). Ce système est utilisé pour le chauffage des piscines ; permettant d'obtenir une température de 27- 28°C. À noter que ce système arrive à puiser la chaleur de l'air ambiant, et ce, même en plein hiver.

Les pompes à chaleur géothermiques puisent la chaleur du sol ou d'une nappe phréatique, pour réchauffer la maison. Pour cela le système comprend un capteur de sol enterré à près de 70 mètres de profondeur, sous la maison ou dans le jardin. À ne pas confondre donc avec le chauffage urbain géothermique, qui lui, puise la chaleur à une très haute profondeur. Les pompes à chaleur géothermiques sont de type eau/eau ou sol/eau. Globalement, les pompes à chaleur présentent l'avantage d'être plus économiques en termes d'énergie fossile, et donc beaucoup moins polluantes. Et le dispositif rejette peu de déchets nuisibles à l'environnement. L'utilisation d'une pompe à chaleur fait l'objet d'un crédit d'impôt entre 25 et 40% sur la valeur du matériel. Des informations supplémentaires sont disponibles sur la Loi de Finances 2010 (LFR 2009 article 28 ter).