Zasada Działania Pompy Ciepła

Kiedy ciepło płynie w naturalnym kierunku (od wyższej temperatury do niższej), przepływ tego ciepła może być wykorzystany do napędu silnika cieplnego analogicznie jak przepływ wody płynącej grawitacyjnie z góry na dół napędza silnik hydrauliczny (turbinę wodną).

Nazwa „pompa ciepła” jest użyta przez podobieństwo do nazwy uniwersalnie znanej pompy hydraulicznej pompującej ciecz (najczęściej wodę) z niżej położonego zbiornika do zbiornika położonego wyżej.

Pompy ciepła wykorzystują jako dolne źródło energię cieplną niskotemperaturową (o niskiej energii) (w praktyce 0–60 °C), trudne do innego praktycznego wykorzystania.

Przy odpowiedniej konstrukcji pompa ciepła i silnik cieplny mogą być jednym urządzeniem, analogicznie jak jednym urządzeniem mogą być pompa hydrauliczna i silnik hydrauliczny w elektrowni szczytowo-pompowej.

Sprężarkowe pompy ciepła tworzą termodynamiczny obieg Lindego, będący odwróceniem obiegu silnika cieplnego.

Zarówno pompa hydrauliczna, jak i pompa ciepła potrzebują energii dostarczonej z zewnątrz.

Aby „zmusić” ciepło do płynięcia w przeciwnym kierunku (od temperatury niższej do wyższej) należy z zewnątrz doprowadzić energii do napędu, podobnie jak przy pompowaniu wody z dolnego zbiornika do górnego.

Ciepło jest odbierane przez parujący ciekły czynnik roboczy znajdujący się pod niskim ciśnieniem (freon, amoniak, dwutlenek węgla) w parowniku (dolne źródło ciepła), czynnik w postaci pary trafia do sprężarki, gdzie jest sprężany, podnosi się jego ciśnienie, temperatura (energia wewnętrzna).

Gorąca para pod wysokim ciśnieniem oddaje ciepło, skraplając się w wymienniku ciepła – skraplaczu (górne źródło ciepła) i czynnik w postaci cieczy przez zawór dławiący, rurkę kapilarną lub turbinę rozprężną, w których następuje zmniejszenie ciśnienia, trafia z powrotem do parownika.