Princípom tepelného čerpadla je, že tepelné čerpadlo odoberá (čerpá) tepelnú energiu zo svojho okolia, t.j. z obnoviteľného zdroja energie.
Tepelná energia čerpadná tepelným čerpadlom može byť z:
- okolitého vzduchu
- zeme, čerpaná zemným kolektorom
- podzemnej vody, čerpaná pomocou dvoch studní
Obnoviteľnej energie z okolia je bežne 2 až 4 krát viac ako tepelným čerpadlom spotrebovanej elektrickej energie (príkon tepelného čerpadla).
Prehriatie chladiva
Čerpanie tepelnej energie z okolia prebieha nasledovne: kvapalné chladivo prechádza expanzným ventilom na stranu nižšieho tlaku. Za expanzným ventilom sa znižuje tlak chladiva, chladivo sa prudko odparuje a chladne. Takto nastrekované chladivo do výmenníku, zvanom výparník, sa odparuje a chladne (kľudne aj pri mínus 30 stupňoch Celzia). Pri takejto nízkej teplote prichádza vo výparníku k prechodu tepelnej energie z okolia, do chladiva. Toto je moment, kde tepelné čerpadlo získava energiu z obnoviteľného zdroja – z okolia. Tento jav je nazývaný aj prehriatie chladiva.
Podchladenie chladiva
Kompresor nasáva pary chladiva (nie kvapalné chladivo) a tie stláča. Pary chladiva sa stláčaním v kompresore zahrievajú (aj na 90 stupňov Celzia) a kompresor ich vytláča do výmenníka zvaného kondenzátor. V kondenzátore horúce pary chladiva ohrievajú kúrenársku vodu, pritom chladnú a kondenzujú. Pri tomto odovzdávaní tepla pary chladiva kondenzujú na kvapalné chladivo. Tento jav sa nazýva pochladenie chladiva.
COP
V kondenzátore sa do kúrenárskej vody odovzdáva teplo získané vo výparníku z obnoviteľného zdroja, a teplo, ktoré vzniklo stláčaním chladiva v kompresore. Chladivo prechádzajúce kompresorom, zároveň aj chladí motor kompresora (platí pre hermetické kompresory). Preto sú v získanom teple zarátané aj teplotné straty motora kompresora.
Kompresor spotreboval 1kWh elektrickej energie a vo výparníku sme získali ďalšie 2 kWh z okolitého vzduchu (z obnoviteľného zdroja). Tepelné čerpadlo vyprodukovalo 3kWh tepla. Výsledný ukazovateľ COP (Coefficient of Performance) = 3.
Tepelné čerpadlo vyprodukovalo 3kWh tepla a spotrebovalo 1kWh elektrickej energie, COP = 3