Существует много источников с подробными описаниями как работает тепловой насос.
Попробуем рассказать еще одним способом.
Многие люди, когда узнают про тепловой  насос не верят, что он может потреблять в несколько раз меньше электричества чем нужно для нагрева. Как это возможно, ведь еще в школе учили что энергия не может взяться из неоткуда ?

Все правильно, только ТН не вырабатывает дополнительное электричество или тепло. Он перекачивает энергию (привычные нам киловатты) из одного места в другое.
Кстати обычная теплосеть тоже фактически перекачивает тепло от котельной в ваш дом с помощью обычной воды и никто это не считает чудом.
Но ТН, используя законы природы,  не только перемещает тепло, но и умеет его отбирать более интенсивно. Об этом и расскажем.



На самом деле работу ТН все мы изучали еще в школе, только пропустили  мимо ушей.

В ТН используется два особенных эффекта, которые подарила природа:
 - испарение, когда жидкость превращается в пар  
 - конденсация, когда наоборот пар превращается в жидкость.

Когда жидкость испаряется, то для того чтобы молекулы оторвались друг от друга и «взлетели» им нужно где-то взять дополнительные силы (увеличить внутреннюю энергию). Они берут её от внутренней энергии окружающего пространства. Например, кипящий чайник берет энергию от плиты. Лужа на асфальте – от воздуха, и солнечных лучей.

Обратите внимание, что отбирается не температура (градусы), и именно энергия (киловатты) !
Это как раз и является ответом, как можно взять тепло у холодной воды, воздуха или земли. Можно, но в виде энергии !

Теперь наоборот.
Когда пар(он же газ)  превращается в жидкость, молекулы «слепляясь» и «приземляясь» отдают уже не нужную энергию полёта в окружающее пространство. Подержите над кипящей кастрюлей холодную крышку и увидите как пар отдает энергию крышке, снова становится водой и капает обратно в кастрюлю, а крышка постепенно нагреется , хотя она не лежит на плите.

Итак, чтобы отобрать энергию  в тепловом насосе испаряется фреон. (почему именно фреон сейчас это не имеет никакого значения).
Запомните. По законам физики испарение возможно, когда температура жидкости ниже чем у окружающего пространства, потому что энергия сама может переходить только от более теплого тела к холодному ! (первый закон термодинамики)
Обычно температура жидкого фреона не выше -20 градусов.
И температура образовавшегося пара тоже примерно столько же !
Чтобы испарить фреон -20 градусов,  хватает  даже морозного воздуха -15,  воды из реки +4, или тепло земли +10.

Возникает вопрос, а где же нужная температура  которой греть дом ?  
Тут вступает другой закон физики, который гласит, что при сжатии газа, он нагревается ! ! !
Все когда либо качали насосом велосипедное колесо, и наверняка замечали что насос и шланга нагревается. Причем даже когда  на улице холодно, в колесо закачивается именно этот холодный воздух. Но в насосе он нагревается, и это благодаря сжатию !
Точно так же происходит с парами фреона. Компрессор их сжимает и температура существенно увеличивается от -20 до +70 !. Но энергия при этом уже не увеличивается и не уменьшается. Как были «запасённые» фреоном киловатты , так и остались.

Теперь, чтобы отдать запасённые киловатты,  пар нужно превратить снова в жидкость. И как мы уже знаем, чтобы энергия сама перешла от фреона к другому веществу нужно, чтобы это вещество было немного холоднее фреона.  
Вода в батареях отопления как раз для этого подходит. Энергия от фреона переходят к воде. Вода нагревается,  а фреон охлаждается, конденсируется и становится жидким. (так же в случае крышки над кипящей кастрюлей)


Теплонасос состоит из устройств, которые выполняют  все пересичленные операции по кругу: 1) испаряет фреон, 2) сжимает, 3) конденсирует, нагревая воду для батарей и снова 1) испаряет фреон .....

Компрессор кроме сжатия фреона еще одновременно выполняет роль насоса, который гоняет фреон по кругу.
Вы можете крутить ручку компрессора сами, и тогда тепло отопление будет бесплатное )))  только  вы быстро устанете.  Поэтому проще все-таки использовать электромотор.
Вот теперь  ответ на вопрос, как ТН потребляет электричества меньше чем нужно для нагрева помещения становится понятен.  Электричество нужно чтобы только крутить моторчик компрессора, а это значительно меньше, чем теплонасос перекачает тепла в ваши батареи из окружающей среды: земли, воды, или воздуха.