Eine Wärmepumpenanlage besteht aus den Komponenten: Wärmequellenanlage, Wärmepumpe und Wärmenutzungsanlage. Wärmepumpen (WP) können nach verschiedenen technischen Prinzipien angetrieben werden: Kompressions-WP entweder mit Elektromotor oder Gasmotor und Absorptions-WP mit einem thermischen Verdichter zur Nutzung z. B. von Abwärme mit hoher Temperatur.

Daneben existieren noch weitere Verfahren wie die Diffusions- Absorptions-WP. Im privaten Wohnungsbau dominieren strombetriebene Kompressions- Wärmepumpen und stehen nachfolgend im Mittelpunkt. Die Effizienz von Wärmepumpen wird durch die Kennwerte in Abb. 4 dargestellt. Der wichtige Wert ist die Jahresarbeitszahl, da sie z. B. auch das Nutzerverhalten einbezieht. Abb. 5 zeigt einen Überblick der verschiedenen Wärmequellen. Wasser und Erde (ca. 80 % Marktanteil) verfügen während des Winters, wenn der Heizwärmebedarf groß ist, über eine relativ hohe, stabile Durchschnittstemperatur. Dies begrenzt den notwendigen Temperaturhub und ist für die Leistung einer Wärmepumpe von Vorteil. Der Anschluss an eine Flächenheizung (z. B. Fußbodenheizungen) ist für die Wärmepumpe günstig. Diese arbeiten mit niedrigen Vorlauftemperaturen, meist 35 °C. Auch dies begrenzt den Temperaturhub.

Derart niedrige Heizungstemperaturen reichen für die Warmwasserversorgung nicht aus, hier sind mindestens 55 °C erforderlich. Hierfür kann die Wärmepumpe ebenfalls herangezogen werden, eine zweite, kleinere Brauchwasser- Wärmepumpe integriert oder auf eine thermische Solaranlage zurückgegriffen werden. Ist in die Heizanlage neben der Wärmepumpe noch ein weiterer Wärmeerzeuger eingebunden, spricht man von bivalenter Betriebsweise.

Eine alleinige Versorgung durch die Wärmepumpe heißt monovalent. In gut gedämmten Häusern mit einer Niedertemperatur- Heizung sind heute monovalente Anlagen üblich. Diese erfordern einerseits geringere Investitionskosten und andererseits eine exakte Berechnung der Komponenten und Gesamtanlage. Die Integration eines Pufferspeichers in das Heizungssystem kann Nachfrageschwankungen ausgleichen. Heute funktioniert die Wärmepumpentechnik genauso zuverlässig wie die herkömmliche Heiztechnik.