Toplotna črpalka je naprava ki lahko prenaša energijo iz enega mesta na drugo in ob tem še zvišuje temperaturni nivo toplotne energije. Lahko ohlaja zrak in odvzeto energijo spravi na nivo do 50 stopinj C in obratno, lahko ogreva zunanji zrak in na drugi strani ohlaja določen medij.
Toplotna črpalka vedno hladi in greje istočasno, uporabimo pa le tisto kar tisti trenutek potrebujemo, lahko tudi oboje. Bistvena lastnost toplotnih črpalk je dejstvo, da za porabljeno (in plačano) eno enoto električne energije, dobavijo kar 3-4 x več toplotne energije, kar pomeni da se lahko ogrevamo ali ohlajamo prostore z 3-4 kratnim izkoristkom električne energije, kar je cenovno izredno ugodno.
Toplotne črpalke lahko jemljejo ali oddajajo toploto zraku, zemlji ali vodi. Ker delujejo sodobne toplotne črpalke zrak-voda celo do -20 stopinj C, so zaradi enostavne izvedbe sistema, nizke cene in solidnega izkoristka v prednosti pred ostalimi rešitvami. Toplotne črpalke ne zahtevajo posebnega vzdrževanja, delajo brez okvar več desetletij, so robustne naprave, tako kot običajni hladilniki, ki imajo enake elemente.