Gaz ziemny wykorzystywany jest także przez tzw. pompę ciepła Vuilleumiera (rys.). Ta pompa ciepła działa na zasadzie napędzanego termicznie regeneratywnego gazowego cyklu termodynamicznego, na podobieństwo cyklu Stirlinga. Jako czynnik roboczy stosuje się neutralny dla środowiska naturalnego gaz szlachetny hel.
Proces Vuilleumiera oparty jest na patencie, udzielonym w 1918 r. w Ameryce Rudolfowi Vuilleumierowi. Osobliwość tego procesu polega na możliwości użycia dwóch źródeł ciepła o różnym poziomie temperaturowym.
Do „napędzania” procesu służy palnik gazowy, a drugim źródłem ciepła może być np. ciepło powietrza zewnętrznego. Nawet przy temperaturach zewnętrznych minus 20°C można osiągać temperatury zasilania ogrzewania do 75°C. Dzięki temu, pompy ciepła Vuilleumiera można stosować do modernizacji budynków istniejących. Instalacje eksperymentalne wykazały sprawności znormalizowane (analogiczne do sprawności znormalizowanych kotłów grzewczych) do 162%, zależnie od parametrów pracy systemu.
Systemy, znajdujące się obecnie w fazie prac badawczo-rozwojowych dowodzą możliwości uzyskania oszczędności energii pierwotnej o nawet 44% w porównaniu z gazowymi kotłami kondensacyjnymi. Zasadniczo można zrealizować pompy ciepła Vuilleumiera w zakresie mocy od 15 do ok. 45 kW mocy cieplnej. Budowano już prototypy do badań laboratoryjnych o mocy do 33 kW. Po osiągnięciu akceptowalnych ekonomicznych warunków ramowych możliwe będzie ich doprowadzenie do dojrzałości seryjnej w ciągu kilku lat.
Pod względem energetycznym pompy ciepła Vuilleumier są w zestawieniu z absorpcyjnymi i sprężarkowymi pompami ciepła najkorzystniejszą alternatywą.