Sebagai lawan, pompa panas bekerja dengan mengalirkan refrigeran dan mengubah tekanannya, serta suhunya, baik untuk menyerap energi panas dari udara luar dan kemudian melakukan kebalikan di musim panas untuk bertindak seperti AC. Selama bertahun-tahun, peralatan ini menjadi lebih efisien seiring meningkatnya berbagai komponen dan refrigeran mereka. “Ini benar-benar tentang refrigeran,” kata Katie Davis, wakil presiden teknik dan teknologi untuk HVAC residensial di Trane Technologies, yang memproduksi pompa panas. “Kita sedang memperluas dan merenggangkan—jadi kita berpindah dari cair ke gas, cair ke gas, cair ke gas—atau sebaliknya, tergantung pada siklus mana yang sedang berjalan.”
Kritis untuk iklim dengan musim dingin yang sangat dingin, titik didih refrigeran biasanya antara -55 derajat dan -59 derajat F. Jadi bahkan jika udara luar di bawah titik beku, “itu masih akan mendidihkan refrigeran itu,” kata Davis. “Anda akan mentransfer panas dengan sangat baik.”
Pabrikan membuat pompa panas yang didesain khusus untuk iklim dingin, yang dapat beroperasi terus menerus saat suhu turun menjadi negatif. Trane sedang mengembangkan pompa panas iklim dinginnya sendiri yang diperkirakan akan dirilis pada tahun 2025, yang menggunakan teknologi injeksi uap. Ini bekerja seperti injeksi bahan bakar dalam mesin mobil, hanya saja ini menyuntikkan refrigeran ke dalam siklus tertutup di kompresor. Ini meningkatkan kemampuan pompa panas untuk mengekstrak energi panas. “Dengan tambahan kompresor injeksi uap ini,” kata Davis, “kami sekarang memiliki kapasitas tambahan yang kami butuhkan agar sistem kami dapat berjalan pada suhu yang sangat dingin ini.” Dalam pengujian, prototipe Trane beroperasi pada -23 derajat F.
Ketika ilmuwan sedang menghitung efisiensi teknik pemanasan yang berbeda, mereka mempertimbangkan “koefisien kinerja,” atau COP, yang merupakan rasio energi yang dikonsumsi terhadap panas yang dihasilkan. Jika suatu teknik memiliki efisiensi 100 persen, itu memiliki COP 1, artinya satu unit energi masuk, satu unit panas keluar. Sebuah tungku gas, misalnya, menghasilkan panas yang berhembus ke dalam rumah, tetapi sebagian dari panas itu juga hilang selama pembakaran, jadi bahkan model yang paling efisien memiliki COP kurang dari 1.
Secara keseluruhan, jauh lebih efisien bagi pompa panas untuk memindahkan panas daripada menghasilkannya, seperti yang dilakukan tungku gas. Dengan berjalan dengan listrik daripada bahan bakar fosil, pompa panas dapat mengelola COP 3, artinya tiga unit panas untuk setiap satu unit energi, tetapi dalam kasus ekstrim mereka bisa mencapai COP 6, tergantung pada kondisi dan modelnya.
Dalam sebuah studi yang diterbitkan tahun lalu, Rosenow dan rekannya melihat data untuk melihat bagaimana efisiensi pompa panas dapat menurun saat suhu turun. Mereka menemukan bahwa bahkan hingga -10 derajat Celsius, atau 14 derajat Fahrenheit, peralatan masih mampu mengelola COP 2, atau efisiensi 200 persen. Studi ini juga melihat pompa panas iklim dingin di lingkungan yang lebih ekstrem: Pada suhu -30 derajat C yang keras (-22 derajat F), model Mitsubishi menghasilkan COP antara 1,5 dan 2, dan model Toshiba antara 1 dan 1,5.