Тепловой насос – это устройство, которое предназначается для переноса тепловой энергии от источника с низким температурным потенциалом к высокотемпературному источнику тепла.
В основе его работы положен тот же принцип, что используется обычными холодильными машинами. При этом назначение и целевой температурный потенциал будет разным, так как в одном случае мы хотим получить тепло, а в другом нас интересует холод. Основа работы любой холодильной машины – последовательность определённых термодинамических процессов. В существующих холодильниках тепло, образовываемое при охлаждении утилит хладагентом, практически не используется, а выбрасывается в окружающую среду. Поэтому, если найти ему применение, можно избежать затрат на получение тепла в другом месте.
Тепловые насосы – это те же холодильники, только смысл их работы в том, чтобы наоборот получить это тепло при охлаждении. Термодинамика этих процессов идентична, просто от теплового насоса нам требуется получить тепло, а не холод, как от холодильника. Термодинамические законы таких процессов гласят, что отбираемое в одном месте тепло за счёт совершаемой работы передаётся другому. Другими словами, система охлаждения холодильника обменивается теплом с окружающей средой, понижая его температурный потенциал. Поэтому мы получаем холод в морозильной камере, а заднюю панель холодильника приходится оснащать радиатором для отвода избытка тепла, при этом она будет горячей. Кондиционер использует тот же принцип, только охлаждая помещение — он забирает тепло из него и в процессе теплообмена «уносит» на улицу.