Le caldaie a pompa di calore rappresentano la soluzione più ecosostenibile in materia di riscaldamento e raffrescamento domestico. Le pompe di calore sono macchine in grado di trasferire l'energia gratuita proveniente da fonti esterne come acqua, aria e suolo agli impianti per i riscaldamento e l'acqua calda sanitaria. In sintesi, il trasferimento di calore avviene tramite un circuito frigorifero ad alta efficienza con ridotto assorbimento di energia elettrica. Nelle caldaie a pompa di calore, circa il 75% dell'energia richiesta per riscaldare, raffrescare e produrre acqua sanitaria proviene dall'ambiente esterno. Solo il 25% dell'energia necessaria è prelevato dalla rete o, auspicabilmente, da un moderno impianto fotovoltaico munito di batteria di accumulo in grado di abbattere i costi energetici sino ad arrivare in prossimità dello zero durante gli assolati mesi estivi. Inoltre, la batteria di accumulo consentirà di utilizzare l'energia necessaria al funzionamento dell'impianto anche nelle ore notturne, senza attingere dalla rete con conseguenti costi. Nel dettaglio, il funzionamento della pompa di calore avviene tramite un circuito in cui scorre un fluido refrigerante. Il fluido, passando in un primo scambiatore di calore, assorbe energia dalla sorgente esterna
e passa successivamente al compressore: questo mantiene il fluido in circolazione e fornisce un apporto aggiuntivo di energia. Nel secondo scambiatore l’energia viene ceduta dal fluido refrigerante al sistema di distribuzione: a questo punto grazie ad un organo di laminazione il ciclo può ricominciare. Il funzionamento sia in riscaldamento che in raffrescamento è possibile invertendo gli scambiatori ed il senso di funzionamento del ciclo frigorifero. La tecnologia alla base degli impianti a pompa di calore si distingue per la straordinaria versatilità.
La progressiva diffusione degli impianti basati su pompa di calore è di fondamentale importanza nell'egida del contenimento delle emissioni di CO2 in contesti urbani densamente popolati.