W jaki sposób działa pompa ciepła?

W skład pompy ciepła wchodzi parownik, który odbiera ciepło z otoczenia (wody, powietrza, gruntu). W parowniku czynnik roboczy (chłodziwo) zamienia się od wpływem niskiej temperatury w gaz, który następnie wędruje do kompresora. Tam gaz zostaje sprężony, przy czym wzrasta jego ciśnienie i temperatura. Gorąca para ulega skropleniu w kondensatorze, oddając jednocześnie ciepło kondensacyjne medium grzejnemu.
Czynnik roboczy wraca następnie z powrotem do parownika, przechodząc po drodze przez zawór rozprężający, gdzie obniża się jego ciśnienie, po czym cały cykl zaczyna się od początku. Całe ciepło pozyskane z otoczenia jest całkowicie za darmo. Niezbędna jest jednak pewna ilość energii, aby niską temperaturę podnieść do wyższego poziomu. Aby zatem pompa ciepła mogła działać, potrzebna jest energia elektryczna napędzająca agregat. Stosunek energii płatnej (elektrycznej) do energii darmowej (pozyskanej z otoczenia) wynosi zwykle od 1/3 do 1/5.

Stosunek uzyskanego ciepła do zużytej energii elektrycznej nazywamy współczynnikiem wydajności cieplnej lub COP. Jego wartość zależy od rodzaju pompy i źródła ciepła. Współczynnik wydajności cieplnej w skali roku wynosi przeciętnie 3 – 5, a nawet więcej.

Ze względu na rodzaj medium, z którego pobierane jest ciepło (otoczenie) oraz rodzaj medium, któremu przekazywane jest ciepło, rozróżniamy trzy podstawowe typy pomp. Są to systemy pomp ciepła typu powietrze/woda, woda/woda, ziemia/woda. Przy oznaczaniu typu pompy ciepła na pierwszym miejscu wymieniane jest zawsze medium będące źródłem ciepła, a na drugim medium, które jest ogrzewane.

Aby zapewnić optymalne działanie pompy ciepła wymagana jest dobra izolacja obiektu i wysokiej jakości okna

System ogrzewania dostarcza do budynku energię, której ten nie jest w stanie w całości zatrzymać. W gruncie rzeczy system grzewczy uzupełnia straty energetyczne w budynku, które dokonują się poprzez ściany oraz wskutek wietrzenia. W przypadku dobrze izolowanych budynków dużą część energii pochłania również ogrzewanie wody użytkowej. Ilość energii zużytej w ciągu roku na cele grzewcze jest zatem uzależniona przede wszystkim od charakterystyk budynku, czyli specyficznych strat cieplnych oraz lokalizacji obiektu. Lokalizacja obiektu jest utożsamiana z liczbą godzin pracy systemu ogrzewania. Do tego należy doliczyć energię niezbędną do ogrzania wody użytkowej w przeliczeniu na osobę. 

Z punktu widzenia samych systemów grzewczych, a także długości okresu zwrotu poniesionych nakładów, bardzo ważnym czynnikiem są wyjściowe koszty inwestycji. W przypadku nowo budowanych obiektów sporym wydatkiem jest budowa komina oraz pomieszczenia do składowania paliwa, które to koszty są eliminowane w przypadku zastosowania systemu ogrzewania opartego na pompie ciepła.

Roczna wartość współczynnika wydajności cieplnej (COP) jest w dużym stopniu zależna od źródła energii i systemu ogrzewania. W przypadku ogrzewania podłogowego wartości współczynnika cieplnego są bardzo wysokie. Ten sam współczynnik jest niższy w przypadku grzejników centralnego ogrzewania, ponieważ temperatury wody na wejściu do systemu są znacznie wyższe.