In einem Kreisprozess wird die der Umwelt entzogene Wärme auf ein höheres Temperaturniveau gebracht und so für Heizzwecke nutzbar gemacht.
In einen geschlossenen Kreislauf zirkuliert ein Sicherheits-Kältemittel mit extrem niedrigen Siedepunkt und durchläuft die folgenden Schritte: Verdampfung, Verdichtung, Kondensation und Expansion.
Das Kältemittel befindet sich im Verdampfer zunächst im flüssigen Zustand, wobei die Temperatur der umgebenden Wärmequelle höher ist als der Siedepunkt des Kältemittels. Dadurch bedingt findet eine Wärmeübertragung von der Wärmequelle auf das Kältemittel statt, wodurch dieses genügend Energie erhält, um zu verdampfen.
Der Verdichter (Kompressor) saugt den Kältemitteldampf kontinuierlich an und komprimiert ihn stark. Dabei steigt der Druck und die Temperatur des Kältemitteldampfes an. Für diesen Vorgang wird zugeführte elektrische Energie benötigt. Der Kältmitteldampf gibt die Wärme im Verflüssiger (Kondensator) an den Wärmenutzer ab (z. B. Vorlauf der Heizung), wobei die Temperatur des Wärmenutzers unter der Verflüssigungstemperatur des Kältemitteldampfes liegt und sich der Kältemitteldampf wieder verflüssigt. Das jetzt wieder flüssige Kältemittel verliert durch ein Expansionsventil soviel Druck und Temperatur, dass das Niveau wieder unter die Temperatur der Wärmequelle sinkt. Im Verdampfer kann das Kältemittel nun wieder Wärme aus der Wärmequelle aufnehmen.
Die Abbildung zeigt den Kältekreislauf einer Sole/Wasser Wärmepumpe mit typischen Temperaturwerten.
