Wie der Name schon sagt, ist die Wärmepumpe ein Gerät, mit dem die aus der Erde gewonnene Energie von einem niedrigen Temperaturniveau auf ein höheres Temperaturniveau gepumpt werden kann. Das Prinzip dieses Vorganges beruht auf dem sogenannten Carnot-Prozess, den der französische Wissenschaftler Sadi Carnot im Jahre 1824 entwickelte. Er beruht auf der Erkenntnis, dass sich in einem geschlossenen System durch die Prozessschritte Kompression, Kondensation, Expansion und Dekompression eines Gases verschiedene Aggregatzustände, verbunden mit wechselnden Druck – und Temperaturwerten, einstellen. Diese Erkenntnis wird technisch in einer modernen Wärmepumpe umgesetzt. Eine Wärmepumpe besteht aus dem sogenannten Kältekreislauf, der wiederum aus vier Hauptkomponenten besteht. Das sind Kompressor, Kondensator, Expansionsventil und Verdampfer. Das Herzstück der Wärmepumpe ist der Kompressor oder auch Verdichter genannt. In modernen Wärmepumpen werden die robusten und sehr zuverlässigen Scrollverdichter eingesetzt. Ihr Prinzip beruht auf zwei ineinander rotierenden Spiralen, die das Gas ansaugen und komprimieren. Die besonderen Vorteile des Scrollverdichters gegenüber eines Kolbenkompressors sind weniger bewegliche Teile, keine Ein – und Auslaßventile, kein Todbereich und damit sehr hohe Betriebssicherheit, Laufruhe und Leistungseffizienz. Weitere Komponenten des hermetisch geschlossenen Kältekreislaufes der Wärmepumpe sind der Kondensator oder auch Verflüssiger genannt. In ihm wird die gewonnene Wärmeenergie aus dem Erdreich an das Heizungsnetz abgegeben. Der Wärmeübergang erfolgt im Gegenstromprinzip, wobei das heiße Kältemittel auf der einen Seite der Platte und das Heizungswasser auf der anderen Seite der Platte aneinander vorbeiströmen. Der Wärmetauscher besteht aus mehreren Plattenschichten, die verlötet sind. Das dritte Element eines Kältekreislaufes ist der Verdampfer, der ebenfalls als Plattenwärmetauscher ausgeführt ist. In ihm wird dem Sondenkreislauf die Wärmeenergie, die von den Sonden im Untergrund aufgenommen wird, durch das dekomprimierte Kältemittel entzogen. Die Dekompressionsphase des Kältemittels wird über das vierte wichtige Element eines Kältekreises, dem Expansionsventil, vorgenommen. Das Expansionsventil muß man sich, stark vereinfacht, wie den Düsenkopf einer Spraydose vorstellen, wobei die Regelung dieses Ventils vollautomatisch dem Leistungsbedarf angepasst wird. Damit der gesamte Kreislauf funktioniert, muss er mit einem Spezialgas gefüllt sein. Es ist das sogenannte Kältemittel. Es sind spezielle, künstlich hergestellte Gasmischungen, die den kälte – und systemtechnischen Anforderungen einer Wärmepumpe genügen müssen. Zumeist bestehen sie aus Gemengen von Kohlewasserstoffen wie auch Fluor-Methan und Fluor-Ethan. Sie sind im Normalzustand ungiftig und für die Umwelt und die Ozonschicht unschädlich. Moderne Kältemittel sind umweltfreundlich und schädigen weder Umwelt noch Material. Sie werden mit dem Buchstaben R, wie Refrigerant, und Zahlenkombinationen wie z.B. R407c oder R134a gekennzeichnet. Der Carnot'sche Prozess ermöglicht es also, die geothermische Energie aus dem Boden im Kreislauf der Wärmepumpe für die Erwärmung von Wasser zu nutzen. Die Vorteile einer Wärmepumpe liegen darin, dass sie die geringsten Emissionen und die kleinsten Betriebs- und Wartungskosten im Vergleich zu anderen Heizsystemen aufweist. Man kann mit ihr im Winter heizen und im Sommer kühlen. Sie verbraucht 75% weniger Primärenergie und nur 25% der benötigten Heizleistung müssen ihr für den elektrischen Antrieb zugeführt werden.