Ogrzewanie za pomocą pompy ciepła staje się coraz bardziej popularne i przestało być rozwiązaniem dla garstki fachowców. Choć do korzystania z dobrodziejstwa jakim jest pozyskiwanie energii z otoczenia nie jest konieczna znajomość praw termodynamiki, to jednak trudno się dziwić, że potencjalny użytkownik chciałby znać zasadę według której można ogrzać budynek źródłem ciepła które ma temperaturę niższą niż jest potrzebna.

Na szczęście nawet najbardziej skomplikowane zjawiska da się wyjaśnić w prosty sposób bez uciekania się do skomplikowanych formuł czy równań. Wystarczy zmierzyć się z tym zagadnieniem w stary sprawdzony sposób, czyli przechodząc kolejno od spraw ogólnych do kwestii szczegółowych.

Rysunek ilustrujący pracę pompy ciepła nie jest taki skomplikowany niżby się to mogło wydawać na pierwszy rzut oka.

Pole zaznaczone kolorem zielonym przedstawia otoczenie z którego pobieramy energię grzewczą. Bardzo słusznie energia ta nazywana jest odnawialną ponieważ jest ona ciągle bezpłatnie uzupełniana. Bezpośrednim źródłem takiej energii może być: powietrze, grunt czy woda.

W takim razie zajmijmy się pompą ciepła. Składa się ona praktycznie z czterech elementów połączonych ze sobą rurami tworząc obieg zamknięty w którym znajduje substancja, która w zależności od warunków jest cieczą lub gazem, lub jak kto woli parą. I tutaj dotykamy rzeczy najważniejszej. Ta substancja nazywana w technice czynnikiem chłodniczym ma ciekawą właściwość a mianowicie to, że gotuje się czyli wrze w niskich temperaturach na przykład nawet przy -20°C.

Jeśli tak jest, to nasz czynnik chłodniczy wtryskiwany do dolnego naczynia ogrzewanego do +10°C natychmiast się zagotuje i zamieni w parę o temperaturze na przykład +4°C. Para taka podobnie jak w maszynie parowej ma określone ciśnienie więc stara się wydostać z naczynia dolnego, które od tej pory będziemy nazywać parownikiem. Wychodząc z parownika para dostaje się do sprężarki gdzie zostaje sprężona do wysokiego ciśnienia. To sprężenie daje dwie korzyści. Po pierwsze podnosi znacznie temperaturę gazu za sprężarka a o to przecież chodzi a po drugie pozwala na to aby schłodzona para zamieniła się z powrotem w ciecz, która potem odparuje i tak dalej.

Górny pojemnik (nazwijmy go skraplaczem) do którego przypływa gaz pod wysokim ciśnieniem i temperaturze +75°C może bez przeszkód oddać ciepło do ogrzewanego pomieszczenia bowiem ma ono temperaturę niższą. Skoro skraplacz ciepło oddaje to sam się schładza czyli powstają warunki do skroplenia czynnika chłodniczego. Czynnik chłodniczy będący już cieczą transportowany jest z powrotem do parownika.

Dochodzimy tutaj do ostatniego ale bardzo ważnego elementu pompy ciepła. Jest nim tak zwany zawór rozprężny, który właściwie powinien się nazywać zaworem dławiącym. Jego rolą jest nie tylko sterowanie wtryskiwania cieczy do parownika, jego obecność jest niezbędna do tego aby ciecz była blokowana, gdyż w przeciwnym wypadku nie dochodziłoby do sprężenia gazu.

Teraz można nieco dokładniej przeanalizować schemat pompy ciepła. Ciecz wrząca w parowniku zabiera ciepło ze źródła ponieważ ma od niego temperaturę niższą. Zabieranie ciepła jest pobieraniem energii. Szkopuł w tym, że energia o takiej temperaturze jeszcze nie jest przydatna do ogrzewania i trzeba podnieść jej temperaturę. Dzieje się to za pomocą sprężarki, która niestety musi być zasilana energią pomocniczą. Najczęściej do tego celu używana jest energia elektryczna.

Jest to najwłaściwszy moment aby poruszyć zagadnienie sprawności pompy ciepła. Sprawność ta wyznaczana jest z proporcji ilości energii grzewczej do ilości energii pomocniczej. Średnia sprawność pomp ciepła wynosi około 400%. Do określania sprawności przyjęło się stosować tak zwany współczynnik efektywności energetycznej nazywany jako COP. Jest on ilorazem mocy użytecznej i mocy elektrycznej, czyli w naszym przypadku COP = 4.

Trzeba zawsze pamiętać, że COP samej pompy i COP kompletnego systemu grzewczego to mogą być dwa różne światy. Tutaj ogromną rolę odgrywa idealne dopasowanie wszystkich składników systemu począwszy od źródła ciepła a skończywszy na całej instalacji grzewczej w budynku. Zapewnienie takiego dopasowania jest zadaniem projektanta i wykonawcy instalacji. Ich wiedza i doświadczenie decyduje o parametrach instalacji czyli o komforcie i kosztach eksploatacji.