Как работает тепловой насос для отопления дома?

Тепловой насос не производит тепло, а переносит его - забирает энергию из воздуха, грунта или воды на улице и передаёт в дом, повышая температуру за счёт компрессора. Работает по тому же циклу, что холодильник, только в обратную сторону: холодильник выкачивает тепло из камеры наружу, насос выкачивает тепло с улицы внутрь.

Схема простая:

• Хладагент в наружном контуре испаряется при низкой температуре, забирая тепло из окружающей среды - воздуха, земли или воды.
• Компрессор сжимает пары хладагента, и при сжатии температура резко растёт.
• Горячий хладагент отдаёт тепло теплоносителю системы отопления через теплообменник, после чего конденсируется и цикл повторяется.

Магии тут нет: даже воздух при минус 15-20°С физически содержит тепловую энергию, просто её мало и насосу приходится тратить больше электричества на сжатие, чтобы вытянуть нужное количество. Эффективность насоса описывается коэффициентом COP - отношением полученного тепла к затраченному электричеству. У воздушных насосов COP падает при сильном морозе (иногда до 2-2.5 при минус 20°С), у грунтовых держится стабильнее, потому что земля на глубине 1.5-2 м сохраняет плюсовую температуру круглый год.

Для Сибири воздушный насос обычно берут не как единственный источник, а в паре с электрическим или дровяным догревом на пиковые морозы, либо ставят грунтовый контур - он дороже в монтаже (нужно бурение или горизонтальный коллектор на участке), но не теряет эффективность зимой. Отопительная система при этом должна работать на низкой температуре теплоносителя, 35-45°С, поэтому насос почти всегда проектируют под теплые полы, а не под обычные радиаторы - радиаторам для комфортного обогрева нужна вода горячее, и насос на это тратит заметно больше энергии. Расчёт мощности насоса и байвалентной схемы догрева стоит доверить проектировщику, который учтёт теплопотери конкретного дома.