but how?!

Они, когда квартиру греют, улицу охлаждают. Просто какой-то термодинамический беспредел получается.

В три - это когда на улице только чуть ниже температура, чем в комнате (если выше - то говорить об отоплении бессмысленно). По мере того, как на улице холодает (или в комнате теплеет) - эффективность уменьшается. Полная аналогия с насосом; при небольшой разнице уровней жидкости для ее перекачивания необходимо очень немного энергии, но по мере роста этой разницы ее требуется пропорционально больше; вплоть до того, что эффективность процесса станет почти нулевой. Такую систему и называют - тепловой насос.

интересно, есть ли формула, выражающая коэффициент эффективности идеального теплового насоса? Что-то вроде КПД цикла Карно.

По-моему она самая, только вверх ногами : )
т.е. комбинация из идеального теплового двигателя и идеального теплового насоса не должна ни производить, ни потреблять энергию. Это конечно если циклы идеальные (т.е. бесконечно медленные, равновесные); реально это произведение будет существенно меньше 1.
Если +20=293К в комнате, +10=283К на улице, разность 10, 283/10 теоретическая эффективность ок. 28. Реальная существенно ниже прежде всего из-за неидеальности цикла (площадь под ограничивающими его линиями p-T много меньше, чем прямоугольник идеальной машины).
Для -20=253К теоретическая эффективность падает очч существенно, 253/40=6.3
Я со студенчества - 20 лет почти :) - не лазил в эту область и могу наврать.. но вроде примерно так.

эдак еще окажется, что коэффициент эффективности разработчки кондиционеров указывают для случая, когда температура в комнате и на улице совпадают, а теоретический КЭ равен бесконечности... ?!

Их бы быстро прищучили; все ж физики тоже кондишны покупают. Наверное - есть стандартные условия и стандартные методики.

Для перекачивания воды нужно ровно столько энергии, на сколько изменяется потенциальная энергия воды (пренебрегая потерями). Работает закон сохранения энергии, или первое начало термодинамики.

А вот с точки зрения этого же первого начала термодинамики, тепловой насос мог бы вообще работать без подвода энергии, перекачивая тепло от холодного тела к горячему.

Таким образом, полной аналогии нет.

Есть, полная : ). См. выше.
Тепловой насос высокоэффективен - пока перекачивает низкопотенциальное тепло (т.е при малой разности температур); такую разность температур невозможно преобразовать обратно в энергию без огромных потерь (в соответствии с формулой для КПД при уменьшении разности температур КПД стремится к 0).

да нет аналогии. в одном случае - первый закон термодинамики, в другом - второй. :-)

Другое дело, что словосочетание "низкопотенциальное тепло" я слышу/читаю третий раз в жизни. Ну какой, нафиг, у тепла потенциал? Это ж как масло масляное. :-) Это как реакция профана.

Вода в Мировом океане находится на 5000 км. выше центра Земли. Это аналог абсолютной температуры; огромная потенциальная энергия - но фиг ее возьмешь, ибо этой воде течь ниже - некуда. Чтобы текла - нужно иметь разность уровней, что сиречь и есть потенциал; для воды - в метрах перепада разности уровней, для тепла - в кельвинах разности температур.
Про неполноту аналогии - согласен, полная, пожалуй, будет - если мы вместо собственно количества теплоты потенциал Гиббса возьмем; т.е. количество теплоты, которое можно перевести в полезную работу, за вычетом энтропии. Брр.. пожалуй да, дальше без листочка бумаги и формул я и сам запутаюсь, и Вас запутаю : )))

Кроме первого закона в термодинамике есть еще парочка : ). Второй, который из КПД и получился - все портит.

ессно.

Т.е. по полной аналогии с водой у тепла, кроме его количества (массы) есть еще потенциал - температура (аналог уровня воды).

да, кажется, в этом что-то есть.

всё же, когда я качаю воду, я теоретически могу сделать это вообще без потерь, и вся энергия уйдет на подъем воды.

в случае, когда я "качаю тепло", я должен затрачивать дополнительную энергию, которая, в общем, в виде того же тепла и рассеивается, но "нафига надо"?

Это как если бы для перекачивания двух литров воды мне бы обязательно пришлось бы еще добавить и дозакачать в точку назначения дополнительный литр.

ага, это энтропия : )