Ud over at finde nye og miljømæssigt acceptable kølemidler er det også vigtig at modificere og forbedre varmepumperne. Generelt afhænger et varmepumpeanlægs effektivitet mere af varmepumpens og anlæggets design end af kølemidlet.

•          CFC-12 Lav og middeltemperatur (max. 80°C);

•          CFC-114 Høj temperatur (max. 120°C);

•          R-500 Middeltemperatur (max. 80°C);

•          R-502 Lav-middeltemperatur (max. 55°C);

•          HCFC-22 Praktisk taget alle reversible og lavtemperatursvarmepumper (max. 55°C).

På grund af deres klorindhold og kemiske stabilitet er CFC-gasser (chloro-fluoro-carbon) skadelige for det globale miljø. De har både et højt ozon-nedbrydelsespotentiale (ODP, ozone depletion potential) og et højt globalt opvarmningspotentiale (GWP, global warming potential). Miljømæssig indvirkning kan også angives som TEWI (Total Equivalent Warming Impact), det samlede bidrag til den globale opvarmning, for at bestemme det overordnede bidrag af CFC-alternativer til den globale opvarmning. TEWI er summen af direkte bidrag af drivhusgasser anvendt til at fremstille eller drive anlægget og det indirekte bidrag af kuldioxidudledning fra fremstillingen af den energi, som driver systemerne i løbet af deres normale levetid.

CFC-gasser tilhører gruppen af forbudte kølemidler. På grund af deres høje ozon-nedbrydelsespotentiale er fremstillingen af disse kølemidler tillige med deres anvendelse i nye kraftværker forbudt, om end de stadig er tilladt i eksisterende værker. Det er dog kun rensede (genbrugte) kølemidler fra omlagte og nedlagte kraftværker som er tilgængelige. Det forventes derfor at disse kølemidler vil blive dyrere og dyrere og at de på et tidspunkt ikke længere vil være til at få. Denne gruppe omfatter følgende kølemidler: R-11, R-12, R-13, R-113, R-114, R-115, R-500, R-502, R-13B1.

Tabel 1: Typisk COP/PER-område for varmepumper drevet af forskellige energikilder.
Varmepumpetype [1]            COP            PER
MVR                        10 – 30
Lukket kredsløb, elektrisk         3,0 – 8,0
Lukket kredsløb, motor                        1,0 – 2,0
Absorption (Type I)                        1,0 – 1,8
(Type II)                                0,45 – 0,48

[1] For en diskussion af de forskellige typer af varmepumper se afsnittet om Varmepumpeteknologi og Varmepumper i industrien.

Industrielle varmepumper har ofte en højere COP/PER end varmepumper til ejendomme. Det skyldes hovedsagelig lavere temperaturløft og stabile driftsbetingelser. Typisk COP/PER-områder for industrielle varmepumper er angivet i Tabel 2.

Forholdet mellem den faktiske COP-værdi og den ideelle COP-værdi betegnes Carnot-effektiviteten. Carnot-effektiviteten kan variere fra 0,3 til 0,5 for små elektriske varmepumper og 0,5 til 0,7 for store, meget effektive elektriske varmepumpeanlæg.

En liste over opnåelige COP/PER-værdier for forskellige varmepumpetyper ved 0°C fordampning og en kondenseringstemperatur på 50°C vises i Tabel 1.

Tabel 1: Typisk COP/PER-område for varmepumper drevet på forskellige energikilder.
Varmepumpetype                COP            PER
Elektrisk (kompression)            2,5        -    5,0
Motor (kompression)            0,8        -    2,0
Termisk (absorption)            1,0        -    1,8

En elektrisk varmepumpes driftsydelse hen over sæsonen betegnes sæsonydelsesfaktoren (SPF, seasonal performance factor). Den bestemmes som forholdet mellem den tilførte varme og den samlede energitilførsel over sæsonen. Den tager højde for varierende opvarmnings- og afkølingsbehov, variationen i temperaturerne for henholdsvis varmekilde og varmedræn i løbet af året og inkluderer energibehovet til for eksempel afisning.

SPF-værdien kan bruges til at sammenligne varmepumper med konventionelle opvarmningsanlæg (f.eks. dampkedler) med hensyn til primær energibesparelse og reduktion i CO2-udledning. I evalueringen af elektriske varmepumper må el-produktionssammensætningen og elkraftværkernes effektivitet tages med i betragtningen.

For motor- og termisk drevne varmepumper angives ydeevnen ved den primære energifaktor (PER, primary energy ratio). Den tilførte energi er da den øvre brændværdi (HHV, higher heating value) af den tilførte brændsel. For eldrevne varmepumper kan PER-værdien også findes ved at gange COP-værdien med effektiviteten af kraftproduktionen.

COP- eller PER-værdien for en varmepumpe er nært forbundet med temperaturløftet, dvs. forskellen mellem varmekildens temperatur og varmepumpens udgangstemperatur. En ideel varmepumpes COP-værdi afgøres udelukkende af kondenseringstemperaturen og temperaturløftet (kondenserings-fordampningstemperaturen).

Flod- og søvand er i princippet en meget god varmekilde, men har en stor ulempe i den lave temperatur om vinteren (tæt på 0°C). Der kræves stor omhyggelighed ved design af systemet for at undgå frost i fordamperen.

Havvand er under nogle forhold en glimrende varmekilde og anvendes hovedsagelig til middelstore og store varmepumpeanlæg. Ved en dybde på 25-50 meter er havtemperaturen konstant (5-8°C), og isdannelse er almindeligvis ikke noget problem (frysepunkt -1°C til -2°C). Både direkte ekspansionssystemer og brine-systemer kan anvendes. Det er vigtigt at bruge korrosionsfri varmevekslere og pumper for at minimere den organiske til tilsmudsning i havvandsrørføringen, varmevekslere og fordampere, etc.

Spildevand og kloakvand udmærker sig ved en forholdsvis høj og konstant temperatur gennem hele året. Eksempler på mulige varmekilder i denne kategori er udledning fra kloaker (behandlet og ubehandlet kloakvand), industrielle udledninger, kølevand fra industrille processer eller fremstilling af elektricitet, kondensatorvarme fra køleværker. Generelt er den største begrænsning ved brug i beboelses- og erhvervsbyggeri afstanden til brugeren og den varierende tilgængelighed af spildvarme. Til industrielle varmepumper udgør spildevand og kloakvand dog en ideel varmekilde og kan således give energibesparelser i industrien (se også Varmepumper i industrien).

Eftersom varmen udvindes fra jordbunden, vil jordtemperaturen falde i løbet af opvarminngssæssonen. I kolde områder udvindes det meste af varmen i form af latent varme, når jorden fryser. Om sommeren vil solen imidlertid øge jordtemperaturen, og en fuldstændig temperaturgenvinding kan være mulig.

•Udledningsluft (fra ventilation) er en almindelig varmekilde til varmepumper i beboelses- og erhvervsejendomme. Varmepumpen genvinder varmen fra ventilationsluften og forsyner med vand- eller rumopvarmning. Uafbrudt drift af ventilationssystemet er påkrævet i opvarmningssæssonen og gennem hele året. Nogle enheder er også designet til at anvende både udledningsluft og luft fra omgivelserne. I store bygninger anvendes udledningsluftvarmepumper ofte i kombination med luft-til-luft-varmegenvindingsenheder.

Grundvand er tilgængeligt med stabile temperaturer (4-10°C) i mange områder. Åbne eller lukkede systemer anvendes til at få del i denne varmekilde. I åbne systemer pumpes grundvand op, afkøles og ledes da tilbage i en separat brønd eller som overfladevand. Åbne systemer bør designes omhyggeligt for at undgå problemer som frost, korrosion og tilsmudsning. Lukkede systemer kan enten være direkte ekspansionssystemer, hvor absorbenten fordamper i underjordiske varmevekslerrør, eller brine-kredsløbssystemer. På grund af den yderligere indre temperaturforskel har brine-varmepumpeanlæg generelt en lavere ydeevne, men er lettere at vedligeholde. En stor ulempe ved grundvandsvarmepumper er omkostningerne ved at installere varmekilden.

Tillige kan lokal lovgivning begrænse indgreb i anvendelsen af grundvandet og dermed forbunde risici for jordbundsforurening.

En varmepumpes tekniske og økonomiske ydeevne er nært forbundet med dens varmekildes egenskaber. En ideel varmekilde for varmepumper i bygninger vil have en høj, stabil temperatur under opvarmningssæsonen, forekomme i rigelige mængder, vil være ikke-nedbrydende og uforurenet, have fordelagtige termofysiske egenskaber, og dens udnyttelse vil involvere lav investering og lave driftsomkostninger. I de fleste tilfælde vil varmekildens tilgængelighed imidlertid være den afgørende faktor. Tabellen på højre side nedenfor viser en række almindeligt anvendte varmekilder.

Luft fra omgivelserne samt udledningsluft, grundvand og vand i jordbunden er praktiske varmekilder til små varmepumpeanlæg, mens hav-/sø-/flodvand, klippe- (geotermisk) og spildevand anvendes i større varmepumpeanlæg.

• Den omgivende luft er gratis og tilgængelig i vidt omfang, og det er den mest almindelige varmekilde til varmepumper. Luftvarmepumper opnår imidlertid en i gennemsnit 10-30% lavere sæsonydelsesfaktor (SPF, seasonal performance factor) end vandvarmepumper. Dette skyldes hovedsagelig det drastiske fald i kapacitet og ydelse med den faldende udendørstemperatur, den relativt høje temperaturforskel i fordamperen og den energi som kræves til at afise fordamperen og til at drive ventilatorerne.