Zaradi vse strožjih okoljskih ciljev povpraševanje po toplotnih črpalkah narašča. Zaradi visoke učinkovitosti in pridobivanja energije na kraju samem zagotavljajo boljšo učinkovitost. Toplotne črpalke lahko zagotovijo učinkovitejšo in stroškovno ugodnejšo rešitev za nove in obstoječe objekte, saj za ogrevanje in pripravo tople vode uporabljajo obnovljivo energijo iz naravnih virov.
Pogosto jih je mogoče tudi obrniti, da zagotavljajo hlajenje, ki je zaradi velike nevarnosti pregrevanja vedno bolj pomembno pri načrtovanju sistemov za ogrevanje, prezračevanje in klimatizacijo za vse vrste stavb.
Toplotne črpalke z zračnim virom
Toplotne črpalke z zračnim virom kot glavni vir energije uporabljajo toploto iz zunanjega zraka. Delujejo lahko pri temperaturah do -25 °C, čeprav so najbolj učinkovite pri višjih zunanjih temperaturah.
Toplotne črpalke zrak-voda je običajno lažje namestiti kot toplotne črpalke zemlja-voda ali voda-voda, saj potrebujejo le priključek na glavni vodovod, električni priključek in v nekaterih primerih tudi priključek hladilnega sredstva. Ta vrsta toplotne črpalke je najbolj primerna, kadar je prostor omejen, saj običajno ni treba zakopavati cevi ali se nahajati v bližini drugih virov energije, kot so vrtine, kanali ali velika vodna zbirališča. Zračne toplotne črpalke se lahko uporabljajo v stanovanjskih in poslovnih objektih vseh velikosti, vključno z visokimi stavbami, kjer so enote lahko nameščene na strehi ali na tleh.
Hladen zrak je poln energije. Zrak je neizčrpen vir energije in je na voljo povsod. Najnovejši modeli toplotnih črpalk zrak-voda omogočajo ogrevanje pri zunanjih temperaturah do -25 °C. Tako nizke temperature še vedno pomenijo 50-odstotni prihranek energije. To je najcenejša vrsta toplotne črpalke z enostavno in cenovno ugodno namestitvijo in vzdrževanjem.
Toplotne črpalke zrak-voda so običajno zasnovane tako, da samostojno pokrijejo vse toplotne izgube stavbe pri temperaturah do -5 °C. Pod tem pragom toplotna črpalka deluje v kombinaciji z drugim virom toplote. Na ta način toplotna črpalka pokriva več kot 98 % potreb po ogrevanju stavbe. V novih stavbah je kot drugi vir toplote običajno uporabljen električni grelnik, v obstoječih stavbah z dobrim alternativnim virom ogrevanja pa se lahko uporabi tudi slednjega. Elektronski nadzorni sistem omogoča enostavno nastavitev točke preklopa s prvega na drugi vir toplote.
Toplotne črpalke z vodnim virom
Toplota iz podzemne vode je zelo dober vir za toplotno črpalko. Njena prednost je relativno stalna temperatura, približno med +7 °C in +12 °C. Za uporabo podzemne vode je treba izvrtati dve vrtini za črpanje in vračanje podzemne vode. Prva vrtina je opremljena s cevjo in potopno črpalko. Med delovanjem črpalka poganja vodo skozi toplotno črpalko in uporablja njeno toplotno energijo; vodo, ki je za nekaj stopinj Celzija hladnejša (od 2 do 4 °C), spušča v drugo vrtino, ki je od prve oddaljena nekaj metrov (15 do 20 m), in v podzemno vodo. Količina vode v sesalni vrtini mora biti zadostna za neprekinjeno delovanje, ko je potreba po toploti največja. Za uporabo podzemne vode potrebujete dovoljenje, pred začetkom del pa je treba opraviti kemično analizo vode. Podzemna voda je idealen vir toplote, saj lahko zaradi razmeroma visoke temperature doseže visoko COP. To pomeni, da je voda energetsko najbolj učinkovita (v letnem povprečju). Toplotne črpalke voda-voda zagotavljajo visoko ogrevalno zmogljivost ob zelo majhnih zunanjih dimenzijah. Ta robusten in inovativen model je dodatno izboljšan s posebnim ploščnim toplotnim izmenjevalnikom iz nerjavnega jekla.
Zemeljske toplotne črpalke
Toplotne črpalke s slanico/vodo uporabljajo toplotno energijo, shranjeno v kamnu ali zemlji. Tu lahko najdemo veliko količino sončne energije, ki jo lahko uporabimo za ogrevanje hiše in/ali vode. Količina energije, ki jo lahko pridobimo iz zemlje, je odvisna od sestave zemlje, moči toplotne črpalke in vrste uporabe vira. Toplota se pridobiva s pomočjo tekočine, ki kroži v zaprtem sistemu cevi, položenih na globini 120-130 cm (horizontalni kolektorji), ali pa so cevne sonde vstavljene v vrtine na globini 60-140 cm (vertikalne sonde). Krožeča voda prenaša toploto na toplotno črpalko, ki jo z električno energijo dvigne na višjo temperaturno raven (do 63 °C) in nato vrne hladnejšo za približno 3 °C.
Zaradi narave vgradnje toplotnih črpalk z zemeljskim izvorom je treba pri tej vrsti toplotnih črpalk, katerih vgradnja je lahko dražja glede na lokacijo stavbe, že na začetku upoštevati zemeljska dela in obstoječo infrastrukturo.
Zemeljske toplotne črpalke se uporabljajo v poslovnih in stanovanjskih stavbah in pogosto zagotavljajo najboljšo celoletno učinkovitost zaradi potencialno višje in stalnejše temperature zemlje, iz katere črpajo energijo.