Как работают тепловые насосы и откуда они берут энергию?

Как работает тепловой насос?
Принцип действия теплового насоса основан на эффекте переноса тепла из одной среды в другую. 
Кондиционер переносит тепло из уличного воздуха в комнату, когда включен на обогрев, а холодильник  сбрасывает избыточное тепло 
в помещение, чтобы в зоне хранения продуктов был холод.
Обычная домашняя сплит-система - это и есть тепловой насос класса "воздух-воздух". 

Если что, вот ссылка на Вики.

Почему КПД больше единицы?
Потому что кто-то неправильно посчитал. 
Мы имеем дело с открытой системой, когда энергия поступает в дом извне. Из грунта. Если учесть ее в расчете, то КПД будет меньше единицы. 
В принципе, в любой системе энергия на отопление дома поступает извне. 
В большинстве случаев за внешнюю энергию надо заплатить (за электроэнергию по счетчику - при любом виде электроотопления, газ по счетчику, заправка емкости диз.топливом), но иногда она достается бесплатно - тепло грунта, солнечный свет через окно. Если Вы купили грузовик дров - то заплатили за внешнюю энергию, а если подрезали на халяву - то получили энергию бесплатно. 

Как обогреваться от грунта? В нем же холодно!
Если бы мы жили где-нибудь в Исландии, с горячими геотермальными источниками температурой +50 С, то и тепловой насос был бы не нужен. 
Ставь циркуляционный насос, и гони готовый теплоноситель в радиаторы. 
Увы, наш геотермальный потенциал пожиже, в грунте примерно +8 С, - но где наша не пропадала... 
С теплоносителя, идущего из грунта, отберем несколько градусов, сбросим +4, а снятую энергию передадим в систему отопления, где приходящий теплоноситель заберет ее и унесёт в радиаторы и теплый пол. Отбор тепла мы будем производить за счет испарения. Ведь всем еще из школьного курса хорошо известно, что на испарение расходуется большое количество энергии (мы надеемся, что всё ещё известно). 
А сброс тепла осуществим при помощи конденсации. Короче, нам нужны 2 теплообменника, один будет испарителем, второй конденсатором, и жидкость, которая умеет кипеть при 0. Таких жидкостей огромное количество, и мы их знаем как газы, ведь при комнатной температуре они уже испарились и находятся в газообразной форме. В холодильной технике используются только некоторые из них, называются хладагентами (или фреонами), самые распространенные: R22, R134a, R407C, R410, R290 (пропан)...
Вопрос: а как же тогда этот газ сконденсировать? Ведь он у нас при +5 уже кипит? Ответ простой: нагнать давление. 
Газ в аэрозольных баллончиках находится в жидком состоянии, потому что он там под высоким давлением. Это выяснили британские ученые, когда в ходе научных экспериментов им удалось потрясти баллончиком над ухом. Если нажать на кнопку баллона, то газ выходит из баллончика уже не в жидком, а в газообразном состоянии. Потому что в комнате атмосферное давление, а при атмосферном давлении газ - это газ. Спасибо, Капитан. 
Кстати, если долго жать на кнопку баллона, то можно почувствовать, как баллон становится холодным. Это потому, что при испарении отбирается тепло. Будьте аккуратны, не задохнитесь там. 
И именно поэтому страдальцы, вынужденные отапливать дом газовыми баллонами, объединяют их в рампу:

Итак, мы подошли к тому, что газ испаряется сам по себе под действием низкопотенциального тепла грунта (0..+5 достаточно), а конденсируется при высоком давлении, которое создает компрессор.  
И вот здесь важный момент. Да, компрессору нужно электричество. Но мы рассматриваем расход электроэнергии на работу компрессора как потери, необходимые для функционирования всего цикла. Правильно выстроенная система максимум тепла должна забрать из грунта, и минимум из розетки. 
Ведь у нас тепловой НАСОС, а не электрический кипятильник. Насос, Карл! Он должен перекачивать, а не кипятить...
Для этого мы и со стороны геоконтура должны обеспечить нормальный теплосъем (достаточный размер геоконтура, хороший проток), и систему отопления выстроить так, чтобы дом прогревался при минимальной температуре подачи. Именно поэтому мы рекомендуем нашим заказчикам строить теплые дома (это современно и выгодно), мы укладываем теплый пол на максимально возможной площади, включая второй, третий и сто тридцать третий этажи, комбинируем теплый пол и радиаторы, также при невозможности уложить теплый пол можно поставить фанкойлы или адаптировать радиаторную систему под имеющуюся задачу.
Понятно, что потребленная электроэнергия тоже в конечном счете пойдет в отопление дома, но это дорогая энергия, нам нужно сократить ее потребление, и сфокусироваться на том, как вытащить максимум из грунта... В правильно выстроенной геотермальной системе отопления 75-80% энергии берется из геоконтура, и только 20-25% - из розетки. 
Лайк, подписка, варёная сосиска. 
Ой, нет, не то. Телефон вверху страницы.

Из какой среды брать тепло?
Есть воздух, но в морозы его температура -20, -30, и он очень сухой, очень мало можно снять тепла. А дому, наоборот, тепла в такие периоды надо максимум. 
Есть вода. Если это водоём, можно снимать тепло прямо оттуда при помощи закрытого контура. Если это скважина / колодец, то это открытая, переливная схема. Скважин нужно числом 2 штуки и более: из одной воду отбираем, в другую сливаем. Здесь свои проблемы: коррозия и загрязнение теплообменников, заиление и падение дебета скважин, загаживание и смешение водоносных горизонтов... 
Ну и, наконец, земля. Наиболее стабильный для климата Московской области источник тепла - это геоконтур. Брать тепло прямо из Земли при помощи закрытой системы. 
Геотермальная система - это ровный, уверенный съем тепла весь отопительный период, Высокий СОР (коэффициент преобразования). 
Высокая надежность. Такие системы работают по многу лет без сбоев.

СОР
Что значит СОР? 
СОР (англ. Coefficient of Perfomance) - коэффициент преобразования, или тепловой коэффициент. Это значение показывает, во сколько раз тепловой насос производит больше энергии, чем потребляет сам.
Геоконтур - это всегда хороший СОР, в пике достигающий 6-7, а среднесезонный около 4-4.5. 
При СОР=4 на каждые 4 кВт*ч тепла, которые получает дом, из розетки берется 1 кВт*ч. 
Это потери на работу компрессора, а основное тепло снимается из среды (в нашем случае тепло грунта). Для хозяина дома это означает, что вместо 100.000 руб. за отопительный сезон его траты составят 25.000 руб. 

какой выбрать геоконтур?
Любой из наших тепловых насосов совместим с любым типом закрытого геотермального контура: горизонтальный, вертикальные зонды, наклонно-кустовое бурение. 

Если площадь свободной земли позволяет, можно укладывать горизонтальный контур. Он самый бюджетный в устройстве, при этом работает не хуже прочих. Да, сезонные колебания температур у него выше, чем у контуров глубокого заложения, но это всего лишь означает, что осенью он начинает работу с более высокой температурой, а заканчивает отопительный сезон весной с более низкой. 
Всё перекопать Правильный расчет - залог хорошей и беспроблемной работы горизонталки.

Вертикальные контуры - это бурение. Им однозначно стоит отдать предпочтение, если на участке мало места, или территория уже облагорожена. Собственные буровые мощности позволяют нам удерживать минимальные цены.

Наклонные зонды - технологично, аккуратно, красиво. Пощупайте толщину кошелька, на всякий случай. Хороший, годный вариант. 