Titokzatosnak tűnik, pedig egyszerű és mindenkinek van otthon: ez a hőszivattyú.
A környezetben rengeteg hőenergia van, csak nem olyan szinten, ami használható. Mit jelent ez? 100 liter 10 fokos vízben ugyanannyi hő van, mint 25 liter 40 fokos vízben. De amíg a 40 fokos vízzel lehet fűteni, mosogatni, zuhanyozni, addig a 10 fokos vizet ilyesmire nem lehet használni.
A vízről tudjuk, hogy 100 fokon történik az elgőzölgés-lecsapódás – normál légköri nyomáson. De ha nyomást 1, 2, 3 atmoszférával növeljük, akkor a forráspont kereken 10, 20, 30 fokkal megemelkedik (a távfűtési vezetékekben 130 fokos víz kering, a víz nem gőzölög el, mert nyomás alatt van). Ahhoz, hogy a folyadékból gőz legyen, hőt kell vele közölni. Amikor a gőz lecsapódik, ezt a hőt „visszaadja”. Ha eddig világos, akkor már értjük is a hőszivattyú lényegét. Valahol sok hő van, de alacsony hőmérsékleten – például a talajban, ahol 1 m mélységben már nincs fagy és ahogyan egyre mélyebbre megyünk, fokozatosan egyre magasabb hőmérséklettel találkozunk, amely az év során egyre kisebb mértékben ingadozik.
Vegyünk egy olyan folyadékot (a továbbiakban hőhordozónak hívjuk), amely ilyen alacsony hőmérsékleten elpárolog. Ez egy hőcserélőn keresztül hőt von el a talajból. Egy (kompresszornak nevezett) szerkezettel növeljük meg ennek a gőznek a nyomását, küldjük egy másik hőcserélőbe, ami ott van, ahol fűteni, vizet melegíteni szeretnénk. Ez a melegedő víz hűti a hőcserélőt, amiben a gőz lecsapódik és átadja a víznek azt a hőt, amit a talajból vett ki. Ezután a hőhordozót egy nyomáscsökkentő szelepen átengedve küldjük vissza a kiindulási helyre, ahol ismét elölről kezdődik a történet.
A frizsider is ezt csinálja: a hőt kivonja az ott tárolt élelmiszerből (a hőhordozó alacsony hőmérsékleten elpárolog, a hőcserélőt is látjuk, néha lejegesedve), alul duruzsol a kompresszor, amely megnöveli a gőz nyomását és elküldi a másik hőcserélőbe (a hátlapon látott bordás csövekbe), ahol az lecsapódik, leadja azt a hőt, amit az élelmiszerekből kivont. Ezután nyomáscsökkentő szelepen a hőhordozó visszajut a kiindulási ponthoz. A frizsider egy olyan hőszivattyú, amely az élelmiszerből kivont hővel fűti a lakást. A lényegen nem változtat, de az épületet kiszolgáló hőszivattyús rendszerben van még két további hőcserélő.
A frizsiderben gyakorlatilag minden egy helyen van, a rendszerben a hőhordozó kering. Egy épület esetében csövek többször tíz – akár néhány száz métereiről van szó. Buta kockázat lenne az egész rendszerben a hőhordozót keringtetni. Ezért a talajban lévő hőcserélőbe vizet (vagy fagyállót) küldünk, az melegszik fel és az egyik most említett további hőcserélőn keresztül melegíti a hőhordozó közeget. A megnövelt nyomású hőhordozót sem közvetlenül küldjük a radiátorba, hanem a másik további hőcserélőn keresztül a fűtési rendszer vizének adja át a hőt.
A talajban a hő ott van és még nagyon sokáig ott is lesz: ez egy megújuló energiaforrás. A hasznosítás azonban munkaráfordítást igényel: a hőhordozó nyomásának növelésére szolgáló kompresszort hajtani kell. Az esetek túlnyomó többségében erre villanymotor szolgál. Ha valaki jó hőszivattyút árul, akkor büszkén elmondja, hogy egységnyi elektromos energia felhasználásával négy vagy kicsit annál is több egységnyi hőenergiát tud célba juttatni – és igazat mond. (Ezt az arányt egyébként teljesítménytényezőnek – az angol betűszóval COP-nek hívjuk.) Kicsit megkapargatva a dolgot azonban arra is emlékezzünk, hogy egységnyi elektromos energiát viszont két és fél egységnyi hőből csinál a hagyományos erőmű – ez már nem annyira szép, ha primer energiában számolunk, de azért a mérleg még így is kedvező.
