Toplinska pumpa je uređaj koji troši električnu energiju za prijenos topline s hladnog hladnjaka na vrući hladnjak. Točnije, ona oduzima toplinsku energiju pomoću ciklusa hlađenja, hladeći hladni prostor i zagrijavajući topli prostor.

Po hladnom vremenu, toplinska pumpa može oduzeti toplinu iz hladnog zraka na otvorenom kako bi zagrijala kuću (npr. zimi); pumpa također može biti dizajnirana za premještanje topline iz kuće u toplije vani po toplom vremenu (npr. ljeti). Budući da prenose toplinu umjesto da stvaraju toplinu, energetski su učinkovitiji od drugih načina grijanja ili hlađenja doma.[2]

Plinovito rashladno sredstvo se komprimira pa njegov tlak i temperatura rastu. Kada radi kao grijač po hladnom vremenu, zagrijani plin teče u izmjenjivač topline u unutarnjem prostoru gdje se dio njegove toplinske energije prenosi u taj unutarnji prostor, uzrokujući kondenzaciju plina u tekuće stanje. Ukapljeno rashladno sredstvo teče u izmjenjivač topline u vanjskom prostoru gdje tlak pada, tekućina isparava i temperatura plina pada. Sada je niža od temperature vanjskog prostora koji se koristi kao izvor topline. Ponovno može preuzeti energiju iz izvora topline, komprimirati se i ponoviti ciklus.

Toplinske pumpe zrak - voda su

najčešći modeli, dok ostale vrste uključuju toplinske pumpe zemlja - voda, toplinske pumpe voda -  voda. Toplinske pumpe velikih razmjera također se koriste u sustavima daljinskog grijanja.

Učinkovitost toplinskih pumpi se izražava koeficijentom učinkovitosti (COP), odnosno sezonskim koeficijentom učinkovitosti (SCOP). Što je veći broj, to je dizalica topline učinkovitija. Na primjer, uređaj topline zrak-voda koja proizvodi 6 kW pri SCOP-u od 4,62 dat će više od 4 kW energije u sustav grijanja za svaki kilovat energije koju dizalica topline sama koristi za rad. Kada se koriste za grijanje prostora, dizalice topline su energetski učinkovitije od električnih otpornih i drugih grijača.

Zbog svoje visoke učinkovitosti i sve većeg udjela nefosilnih izvora u električnim mrežama, toplinske pumpe igraju ključnu ulogu u ublažavanju klimatskih promjena.[5][6] Trošeći 1 kWh električne energije, mogu predati prosječno do 4,5 kWh toplinske energije u zgradu. Ugljični otisak dizalica topline ovisi o načinu proizvodnje električne energije, ali one obično smanjuju emisije.[8] Dizalice topline mogle bi zadovoljiti više od 80% globalnih potreba za grijanjem prostora i vode s nižim ugljičnim otiskom od kondenzacijskih kotlova na plin: međutim, 2021. zadovoljile su samo 10%.[4]