Una bomba de calor es un dispositivo que toma calor de una fuente y lo mueve a otra ubicación a través de medios eléctricos o mecánicos. Las bombas de calor se pueden utilizar para calentar o enfriar.
Las tecnologías de bombas de calor incluyen enfriadores de cambio de fase, termoeléctricos, termoacústicos y magnéticos. La HVAC y otros métodos de enfriamiento por cambio de fase son de naturaleza mecánica. El cambio de fase funciona mediante el uso de un gas volátil (un refrigerante) que se comprime mecánicamente a un líquido con baja energía y luego se bombea a través de un circuito. El refrigerante se evapora en una fuente de calor, absorbiendo calor. Luego se mueve para irradiar calor fuera del sistema en otra área y luego de regreso al compresor.
La refrigeración por cambio de fase se utiliza en refrigeradores y en la calefacción y refrigeración de edificios, así como en la refrigeración extrema de la electrónica. Debido a su eficiencia relativamente alta, las bombas de calor HVAC se utilizan a menudo para cargas más grandes, como centros de datos y usos industriales, donde su gran tamaño no es problemático.
Los refrigeradores termoeléctricos son bombas de calor eléctricas. Un sistema de enfriamiento termoeléctrico normalmente emplea una matriz de gránulos semiconductores intercalados entre dos electrodos grandes. Cuando se conecta una fuente de voltaje de CC entre los electrodos, el lado con carga negativa se enfría, mientras que el lado con carga positiva se calienta más que la temperatura de entrada.
El lado negativo se coloca en contacto con el componente, dispositivo o medio a enfriar, mientras que el lado positivo se conecta a un componente de enfriamiento, como un disipador de calor, que irradia o disipa energía térmica al ambiente externo. Los termoeléctricos se pueden encontrar en tamaños compactos para refrigerar microelectrónica y una serie de aplicaciones científicas.
Las bombas de calor termoacústicas utilizan la conversión de calor en vibraciones acústicas. La fuerza principal detrás de la termoacústica es el movimiento del calor junto con la propagación de las ondas. El enfriamiento termoacústico se utiliza en criogenia.
Las bombas de calor magnéticas utilizan la capacidad de un conjunto de imanes para mover el calor de un lado de enfriamiento a un lado de calefacción. El calor se transfiere a una aleación ferromagnética que se mueve desde el área de enfriamiento a un ambiente externo al que se irradia el calor. Este es un campo más experimental, pero se estima que las bombas de calor magnéticas podrían mejorar la eficiencia de refrigeración hasta en un 40 por ciento.