A hőszivattyú működése négy fázisra bontható, amelyek egy ciklust alkotnak. A folyamatok: párologtatás, sűrítés, cseppfolyósítás, oldódás. Nézzünk bele a hőszivattyú belsejébe, értsük meg a működését!

1. Párologtatás – a hőszivattyú felveszi az energiát

A hőszivattyú működési ciklusának elején a hűtőközeg cseppfolyós halmazállapotú, hőmérséklete igen alacsony. Ezért alkalmas arra, hogy a környezet (az övénél magasabb) hőenergiáját elnyelje. A hűtőközeg halmazállapota a hőmérséklet emelkedésével, vagy csökkenésével megváltozik, (folyadékból gáz) s ezzel az elpárologtatással újból energiát nyer a hőszivattyú. A hőszivattyúkban alkalmazott hűtőközeg általában speciális gázok keveréke, ezek a térfogatcsökkentés miatti nyomás hatására válnak folyékonnyá. Ezt a hideg, folyékony, nyomás alatt lévő hűtőközeget a környezet felmelegíti, amíg gáz halmazállapotúvá válik. A párologtatás a hőszivattyú hőcserélőjében történik.

2. Sűrítés – a hőszivattyú kompresszorának munkája

A felmelegített gáz halmazállapotú hűtőközegből még több hő nyerhető ki. Ezt a hőszivattyú kompresszor nevű alkatrésze teszi lehetővé. A kompresszor összenyomja a gázt, amely a hőcserélő felől érkezik, így az felmelegszik, nyomása megnő, így halad tovább a hőszivattyú belső útján. A kompresszor üzemeltetése energiát igényel, (lehet elektromos vagy gáz meghajtású kompresszor) azonban az optimális hatásfokkal üzemelő hőszivattyúban a kompresszor jóval kisebb energiát használ, mint amennyi energiát a hőszivattyú továbbítani képes.

3. Cseppfolyósítás – kondenzátor a hőszivattyúban

A gáz ekkor már felmelegedett és sűrűsödött (a kompresszor munkájától), így annak hőmérséklete már fűtésére használható: egy újabb hőcserélőhöz csatlakozik, ahol a hőjét a fűtővíznek adja tovább. Az itt történő hőleadás eredményeképp a gáznemű hűtőközeg folyékonnyá válik, lecsapódik. Ekkor a hőszivattyú ismét felhasználja a hőt, amely a lecsapódáskor jött létre, ez az úgynevezett kondenzációs hő. A hőszivattyúban az a hőcserélő, amelyben ez az esemény végbemegy, nem más, mint a kondenzátor.

4. Oldódás - a hőszivattyú ciklusának vége

A ciklus 3. pontjában a hőszivattyú már annyira megemelte a fűtővíz hőmérsékletét, hogy az fűteni képes a lakásunkat. Ezután a magas hőmérsékletű, folyékony hűtőközeg kivezetésre kerül a kültéri egységbe, ahol a ciklus elölről kezdődik. A hőszivattyú külső egységébe úgy jut a hűtőközeg, hogy egy expanziós szelep vagy adagoló biztosít utat neki. Itt a hűtőközeg arra az oldalra kerül, ahol alacsony a nyomás, ekkor külső hőmérsékletnél hidegebb állapotúra hűl.

Összetett rendszer a hőszivattyú

A hőszivattyú működése közben számtalan más működés is jelen van, az előbbiek az üzemelés négy fő pontja. A hőszivattyú által leadott hő nagyjából ¾ arányban a környezetből kerül elvonásra, ¼ arányban pedig a kompresszió-adta energiából hozza létre.