Antrasis termodinamikos dėsnis teigia: karštesnis kūnas savo šilumą savaime gali perduoti šaltesniam. Taip pabrėžiama, kad gamtoje vykstantys procesai yra negrįžtami ir nurodo galimų energijos virsmų kryptį. Tačiau ar galima priversti šilumą judėti atvirkščiai- iš šaltesnio kūno į karštesnį? Taip, bet tokiu atveju reikalingos papildomos energijos sąnaudos- reikalinga atlikti darbą.
Šilumos siurblio principinė veikimo schema
Sistemos, kurios perneša šilumą atvirkščiai nei nurodo antrasis termodinamikos dėsnis, vadinamos šilumos siurbliais. Šilumos siurblį sudaro kompresorius, kondensatorius, išsiplėtimo vožtuvas ir garintuvas. Šaldymo reagentas, būdamas dujinės būsenos, patenka į kompresorių. Kompresorius dujas suslegia, dėl to dujų slėgis ir temperatūra padidėja. Karštos dujos paduodamos į šilumokaitį, dar vadinamą kondensatoriumi, kuriame atvėsta, atiduodamos savo šilumą orui ar vandeniui, ir kondensuojasi- tampa skysčiu. Toliau aukšto slėgio skystis teka per išsiplėtimo vožtuvą, kuris sumažina skysčio slėgį. Kompresorius ir išsiplėtimo vožtuvas sudaro uždarą hidraulinį kontūrą iš dviejų- aukšto ir žemo slėgio dalių. Pratekėjes per išsipletimo vožtuvą, skystis garuoja ir srauto temperatūra nukrenta. Toliau šis srautas patenka į kitą šilumokaitį, vadinamą garintuvu. Ši šilumos siurblio dalis susiijusi su aplinka- tai gali būti orinis šilumokaitis, sumontuotas lauke. Esant žemam slėgiui, skystis garuoja ( tampa dujomis ) žemesnėje temperatūroje, nei supančios aplinkos temperatūra ( lauko oro, ar grunto ). To pasekoje dalis aplinkos šilumos pereina šaldymo reagentui. Šaldymo reagentas, būdamas dujinės būsenos vėl patenka į kompresorių- kontūras užsidarė.
Galima sakyti, kad kompresorius atlieka darbą ne tiek šilumai “gaminti”, kiek šilumos perdavimui. Todėl, sunaudodami 1 kW elektros energijos kompresoriaus galingumui, galime gauti apie 5 kW kondensatoriaus šilumos našumą.
Šildymo sistemos, panaudojant šilumos siurblį, pasižymi ekologiškumu, nes dirba nedeginant jokio kuro ir neišmetant kenksmingų medžiagų į atmosferą. Be to tokios sistemos yra labai ekonomiškos- šilumos siurbliui sunaudojant 1 kW elektros energijos, šilumos energijos galime gauti iki 3-5 kW - tai priklauso nuo darbo režimo ir eksploatavimo sąlygų. Joms įrengti nereikia didelių kapitalinių išlaidų, tokių kaip dujinės ar centrinio šildymo komunikacijos, nereikia bijotis dujų nuotekio ar sprogimo.
