В классической прикладной термодинамике необратимость процессов теплообмена в циклах учитывается не посредством исследования кинетики процесса, а в результате введения в термодинамическую модель термотрансформатора КПД процесса. Это делает невозможным учет масштабного фактора установки (проектной холодопроизводительности) при оценке эффективности термотрансформаторов, которая получается нереалистичной при использовании теоретических соотношений Карно. Поэтому актуальной прикладной задачей является определение предельных возможностей реальных циклов парокомпрессорных термотрансформаторов с учетом средней заданной интенсивности теплопереноса, что дает более реальную оценку коэффициента преобразования энергии. Разработана термодинамическая модель термотрансформатора, основанная на использовании обобщенной статистической информации об интегральных теплотехнических характеристиках современных чиллеров и тепловых насосов. Модель позволяет прогнозировать изменение режимных характеристик термотрансформаторов, в том числе температур кипения и конденсации при изменении нагрузки установки, а также входных параметров теплоносителей. Предложен метод определения поэлементных эксергетических потерь в чиллерах и тепловых насосах с использованием параметров, которые непосредственно измеряются техническими приборами. Такой подход особенно востребован в системах мониторинга энергетической эффективности термотрансформаторов в режиме реального времени, поскольку не требует информации относительно значений энтропий и энтальпий в характерных точках цикла, которые традиционно определяются с привлечением баз данных свойств хладагентов. На основе численной реализации предложенного метода выявлены условия, позволяющие обеспечить снижение энергопотребления чиллеров и тепловых насосов при работе в режиме частичной нагрузки за счет выбора рационального соотношения между расходом воды в испарителе и конденсаторе. В частности установлено, что для повышения энергетической эффективности чиллера в режиме работы с неполной нагрузкой отношение расхода воды через конденсатор к расходу воды через испаритель должно быть не менее двух, при этом эффективность увеличивается на 5 %.