toplotna črpalka, stroj, ki zajema toploto na mestu z nižjo temperaturo (npr. zunanji zrak, voda, zemeljska tla, sončni kolektor) in jo oddaja na mestu z višjo temperaturo (npr. stanovanjski prostori). Za proces je treba dovajati mehansko delo; opravlja ga kompresor, povezan z elektromotorjem ali motorjem z notranjim zgorevanjem. Smisel toplotne črpalke je v tem, da je dovedeno delo precej manjše od tistega, ki bi ga morali vložiti za enak grelni učinek, če bi segrevali z električno pečjo ali s kurjenjem goriva. Deluje podobno kakor obrnjen hladilni stroj, ki hladi notranji del ob gretju zunanjega dela sistema, le da toplotna črpalka hladi zunanjo snov in greje notranji prostor. Toplota iz zraka, vode ali zemeljskih tal v uparjevalniku upari delovno snov z nizkim vreliščem. Para se v kompresorju zgosti, pri tem se ji temperatura precej poveča. Vroča para teče skozi toplotni izmenjevalnik, tam odda toploto grelnemu sistemu in se ohladi. Pri prehodu skozi ekspanzijski ventil se para zaradi znižanja tlaka znova utekočini in vnovič steče v uparjevalnik.