Tepelné čerpadlo pracuje obdobně jako chladnička. Nejdůležitějšími součástmi TČ jsou kompresor, výparník, kondenzátor a expanzní ventil. Tepelné čerpadlo pracuje s příkonem elektrické energie a příkonem vzduchu nebo vody (zdroj alternativní, tzv. nízkopotenciální energie) . Venkovní vzduch nebo vodu (nemrznoucí směs) přivádíme k výparníku, ve kterém cirkuluje pracovní medium. Zde odebírá dané medium zdroji nízkopotenciálního tepla (vzduchu,vodě,glykolu) potřebné výparné teplo a samo přechází z kapalného stavu do stavu plynného a tím se zdroj přiváděného tepla ochlazuje o několik stupňů. Plynné medium nasává kompresor, stlačuje ho a zvýšením tlaku stoupá i teplota media, medium se tedy pumpuje za pomoci elektrické energie na vyšší teplotní hladinu. V kondenzátoru se předává takto získané teplo do oběhového systému teplovodního topení (či ohřevu TUV) a zároveň se zde plynné medium zkapalňuje. Již kapalné medium prochází expanzním ventilem, kde se sníží tlak media a zároveň jeho teplota. Z expanzního ventilu medium vstupuje do výparníku a celý cyklus se znovu opakuje.

Přiváděná elektrická enrgie se v tepelném čerpadlu zhodnocuje v poměru 1: 3-4,5 podle použitého zdroje nízkopotenciální energie. Jinak řečeno, na 1kW přikonu el. energie získáme 3 až 4,5kW tepelného výkonu. Tomuto poměru se také říká topný faktor. Podle zdroje nízkopotenciální energie rozlišujeme tepelná čerpadla typu: VZDUCH - VODA ( TCV ), VODA - VODA ( TCX ), ZEMĚ - VODA ( TCZ ).

Jako pracovní medium (chladivo) se v tepelných čerpadlech TIFR používají chladiva R22, R134a a R407C. R134a a R407C patří mezi tzv. ekologická chladiva, která nepoškozují ozónovou vrstvu.

Systém VZDUCH - VODA

V tomto systému je využíváno nízkopotenciální teplo okolního vzduchu, popřípadě odpadní teplo technologických procesů. Tepelná čerpadla se vzduchovým výparníkem mají vysokou účinnost zejména na jaře a na podzim. S poklesem teploty vzduchu klesá i topný faktor a při teplotě okolí -12°C dosahuje hodnoty již jen asi 1,5.

Tepelné čerpadlo VZDUCH - VODA je možno považovat za nejšetrnější vůči životnímu prostředí, neboť teplo odebrané okolnímu vzduchu je mu prostřednictvím tepelných ztrát vytápěného objektu zase přímo navráceno.

Systém VODA - VODA

V tomto systému je využíváno nízkopotenciální teplo spodních nebo povrchových vod. Teplo ze spodních vod je možné získat pomocí 2 vrtů (jeden sací, druhý vratný) nebo studně. Potřebný průtok vody závisí na její teplotě a výkonu tepelného čerpadla, pohybuje se řádově v tisících litrů za hodinu. Teplo z povrchových vod se nejčastěji odebírá prostřednictvím plošných smyček položených např. v rybníku.

Systém ZEMĚ - VODA

Tento systém využívá nízkopotenciální teplo země. Teplo ze země je získáváno prostřednictvím zemního kolektoru, a to ve formě hlubinných vrtů (50-150m hlubokých), nebo plošných smyček položených v nezámrzné hloubce (120cm). Celková délka zemního kolektoru závisí na výkonu tepelného čerpadla a druhu horniny a pohybuje se řádově ve stovkách metrů.