Термотрансформатор—пристрій призначений для передачі теплоти від нижнього джерела з меншим тепловим потенціалом до верхнього з більшим тепловим потенціалом і з підведенням ззовні роботи для здійснення цього циклу.
Усі термотрансформатори розділяють на холодильні машини і теплові насоси. Принципи дії холодильних машин і теплових насосів, їх конструкція, особливості подібні. Відмінність лише полягає в температурному діапазоні нижнього і верхнього джерел теплоти холодильної машини і теплового насоса. Наприклад для холодильної машини -20—+20 °С, для теплових насосів +20°С—60°С. Ці відмінності в температурних діапазонах відповідно впливають на деякі особливості конструкції елементів і вибір робочого тіла.
Принципова схема холодильної машини парокомпресійного типу і цикл
в PV і TS- координатах.
1—дросельний вентиль;
2—випарювач;
3—компресор (двигун-компресор);
4—конденсатор.
Робочі тіла—фреони, аміак, вугільна кислота, сірчаний ангідрид і т.д. в PV і TS-координатах цикл холодильної машини і теплових насосів зображають проти годинникової стрілки тому, що їх метою є не отримання зовнішньої корисної роботи, а виробництво холоду (холодильна машина) і вищого теплового потенціалу q1 (тепловий насос), для чого необхідно затратити, підвести роботу із зовні.
5-1—ізобарно-ізотермічний підвід теплоти q2 від нижнього джерела до термодинамічної системи для випаровування робочого тіла в випарювачі 2;
1-2—адіабатний стиск робочого тіла в компресорі 3 з підводом із зовні роботи для стиску;
2-3 і 3-4 відповідно ізобарний та ізобарно-ізотермічний відводи теплоти q1 від робочого тіла до оточуючого середовища (верхнього джерела теплоти) в конденсаторі 4;
4-5—дроселювання робочого тіла в дросельному вентилі 1 для зниження температури і тиску.
Ефективність оцінюється холодильним коефіцієнтом з рівняння
де холодильна потужність холодильної машини, Дж/кг; робота, підведена із зовні для забезпечення холодильної потужності q2, Дж/кг.
може бути .
Ефективність роботи теплових насосів оцінюється коефіцієнтом перетворення теплоти , який завжди більший від одиниці і для сучасних теплових насосів дорівнює 4—12 і підраховується з рівняння
де теплова потужність теплового насоса, Дж/кг; робота, що затрачена із зовні для забезпечення цієї теплової потужності, Дж/кг.