Teorie
Tak jako u chladničky je základním prvkem tepelného čerpadla kompresor – tedy stroj na stlačování plynů. Ten je u tepelných čerpadel poháněn buď elektrickým, nebo spalovacím motorem. Dalšími prvky tepelného čerpadla jsou výparník, kondenzátor a expanzní ventil. Dohromady jsou spojeny trubkami do uzavřeného okruhu, který je naplněn pracovním médiem – teplosměnnou látkou. Tato látka se vyznačuje nízkým bodem varu. Po zapnutí kompresoru se médium odčerpává z výparníku v podobě par. Stlačením se v kompresoru ohřívá asi na 50 °C. Ohřáté médium je protlačováno trubičkami kondenzátoru. Plocha trubiček bývá zvětšena připevněnými lamelami, aby co nejvíce tepla přešlo do topného okruhu. V něm je voda poháněna malým čerpadlem (jako v ústředním topení). Voda, která předala své teplo, se vrací pro nové do kondenzátoru.
Princip tepelného čerpadla.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.
Médium se o odebrané teplo ochladí. Ještě stále pod tlakem kompresoru. Tlak se sníží prudce až v expanzním ventilu. S tím však prudce klesne i teplota média, třeba až pod bod mrazu. Zároveň médium kondenzuje, tj. mění se v kapalinu.
Když takto vymražené médium probíhá trubkami výparníku, v němž se účinkem sání kompresoru opět mění v plyn, snaží se odebrat teplo z okolního teplejšího prostředí. Tím může být i zdánlivě studená voda v řece, vzduch, půda apod. Že se toto prostředí o něco ochladí, většinou ani nepozorujeme. S čím teplejším prostředím čerpadlo pracuje, tím dosahuje větší účinnosti.
Výhoda používání tepelného čerpadla spočívá v tom, že dokáže využít tzv. nízkopotenciální zdroje tepla, které jsou zdarma k dispozici. Dobře provedené tepelné čerpadlo dodá při odběru 1 kWh ze sítě pro pohon kompresoru asi třikrát tolik tepla, než kdybychom onu kilowatthodinu „propálili“ v kamnech. Nevýhodné je, že při venkovních teplotách pod –5 °C již výkon tepelného čerpadla nestačí. Je nutné tedy mít záložní zdroj.
