Una bomba de calor es un dispositivo termodinámico que utiliza trabajo mecánico, generalmente de electricidad, para transferir calor de un depósito de baja temperatura a un depósito de alta temperatura, lo que permite calentar espacios o agua extrayendo energía térmica de fuentes ambientales como el aire, el suelo o el agua. Las bombas de calor funcionan en el ciclo de refrigeración por compresión de vapor, que incluye un compresor, un condensador, una válvula de expansión y un evaporador, que hace circular un refrigerante para absorber calor a baja presión y rechazarlo a alta presión.[2] Su eficiencia se cuantifica mediante el coeficiente de rendimiento (COP), definido como la relación entre la producción de calor útil y la entrada eléctrica, con valores típicos para unidades domésticas de alrededor de 3 a 4 en condiciones estándar, lo que significa que entregan de 3 a 4 unidades de calor por unidad de electricidad consumida, superando con creces la relación 1:1 del calentamiento por resistencia eléctrica directa.[2][3] Los tipos principales incluyen bombas de calor de fuente de aire, que extraen calor del aire exterior y son más comunes para uso residencial debido a sus menores costos de instalación; bombas de calor de fuente terrestre (geotérmicas), que utilizan temperaturas estables del subsuelo para una mayor eficiencia constante; y variantes de fuentes de agua que aprovechan los cuerpos de agua cercanos.[4][5] Si bien las bombas de calor pueden reducir la demanda de electricidad para calefacción hasta en un 75% en relación con los sistemas de resistencia y favorecer la descarbonización cuando se combinan con redes bajas en carbono, su COP disminuye en condiciones de frío extremo, lo que a menudo requiere calefacción suplementaria y limita la viabilidad independiente en condiciones bajo cero sin adaptaciones de diseño.[3][5]

Una bomba de calor transfiere calor de una fuente más fría a un disipador más caliente contra el gradiente natural de temperatura, utilizando el trabajo mecánico de un compresor en lugar de generar calor directamente. Este proceso explota el calor latente del cambio de fase en un refrigerante en circulación, lo que permite coeficientes de rendimiento (COP) superiores a 1, donde COP se define como la relación entre el calor entregado y la entrada de trabajo eléctrico.[6][7]