V zadnjem času so toplotne črpalke zelo iskane, saj zaradi nižjih stroškov ogrevanja in visoke energetske učinkovitosti predstavljajo odlično izbiro pri novogradnjah in prenovah stanovanjskih objektov. Njihovo delovanje temelji na črpanju energije iz zunanje okolice, ki se nato pretvori v toploto za ogrevanje notranjosti stavbe. Energijo lahko zajemajo iz zraka, zemlje ali podtalnice.
Po načinu zajema energije se v toplotne črpalke med seboj razlikujejo. Delujejo tako, da iz okolice črpajo energijo; kompresor stisne hladivo, s čimer se dvigne temperatura, nato pa se toplota prenese v ogrevalne sisteme. Postopek se ciklično ponavlja, za delovanje pa porabljajo električno energijo. Prednost je v tem, da porabijo manj elektrike, kot proizvedejo toplote. Na voljo so toplotne črpalke zrak–voda, zemlja–voda in voda–voda. Najpogostejša izbira je toplotna črpalka zrak–voda, saj je začetna investicija ugodnejša in vgradnja manj zahtevna. Energijo zajema iz zunanjega zraka. Sistem sestavljajo zunanja in notranja enota ter kompresor. Zunanja enota z ventilatorjem in uparjalnikom je nameščena v bližini hiše, notranja pa toploto prenaša v ogrevalni sistem, bojler ali hranilnik toplote.
Glavni pogon krogotoka je kompresor, ki skrbi za dvig temperature hladiva. Slabost te toplotne črpalke je, da pri temperaturah pod −20 °C deluje manj učinkovito, zato ni najbolj primerna za zelo mrzle kraje, čeprav so na voljo naprednejši modeli, ki omogočajo ogrevanje tudi pri tako nizkih temperaturah. V primerjavi s klasičnimi sistemi so lahko stroški ogrevanja tudi do polovico nižji. Naložbo dodatno podpira država s subvencijami Eko sklada, kar še skrajša povračilno dobo.