Le pompe di calore sono macchine termiche che estraggono calore da una fonte naturale rinnovabile (acqua, aria o suolo) e lo trasferiscono agli ambienti da riscaldare e/o raffreddare. Per funzionare, questi macchinari utilizzano energia elettrica o gas. Vi sono diverse tipologie di pompe di calore, a seconda della fonte a cui attingono e della loro funzionalità. Le pompe di calore aria-aria e aria-acqua forniscono acqua calda per uso sanitario e riscaldamento termico estraendo il calore dall'aria esterna. Sono macchine di semplice installazione e hanno un costo contenuto ma funzionano solo se la temperatura esterna si mantiene costante e non scende al di sotto dei 5°C. Questa tipologia di pompe di calore non è adatta quindi nelle regioni particolarmente fredde e soggette a cambi repentini di clima. Le pompe acqua-acqua trasferiscono calore e raffreddamento attingendoli da una falda acquifera. In questo caso, il vantaggio ricade nella stabilità della temperatura della sorgente (ossia dell'acqua), ma i costi di installazione sono elevati ed è necessario costruire un apposito pozzo.
Se le pompe di calore sostituiscono in toto altri sistemi di riscaldamento o raffreddamento, allora sono macchine monovalenti mentre, se il loro funzionamento è supportato da altri impianti, siamo in presenza di pompe bivalenti. Le pompe di calore monovalenti vengono installate con l'integrazione di una resistenza elettrica al fine di poter mantenere sempre efficiente il funzionamento del macchinario, che è deputato ad asservire l'intero immobile. I macchinari bivalenti, invece, coprono il fabbisogno di calore/raffreddamento dell'abitazione ma solo fino al c.d. ''punto di bivalenza'', al quale corrisponde un preciso valore della temperatura esterna. Per questo, tali pompe di calore devono essere supportate da un altro impianto (ad esempio, la caldaia) e sono quindi indicate per gli edifici ristrutturati o vecchi, a differenza delle pompe di calore monovalenti che vengono solitamente installate nei fabbricati di nuova costruzione.
Le pompe di calore richiedono spazio, vanno installate all'interno dell'abitazione ma sono necessari degli interventi anche all'esterno, sia per i macchinari che attingono il calore dall'aria sia per quelli che lo estraggono dall'acqua. La scelta della pompa di calore va quindi valutata attentamente, in base alla presenza o meno di una falda acquifera, alla fascia climatica della zona in cui si trova l'edificio nonché alla conformazione degli ambienti interni dello stesso. Dal punto di vista del costo, le pompe di calore aria-aria sono le più economiche (da 300 € a 700 € al kW), mentre quelle aria-acqua, il cui funzionamento richiede l'installazione di un boiler, hanno un costo che può variare dagli 800 € ai 1.700 € al kW. Le più care sono le pompe di calore acqua-acqua, perché per funzionare devono attingere il calore da un pozzo costruito appositamente.
