Toplotne črpalke ponujajo energetsko učinkovito alternativo pečem in klimatskim napravam za vsa podnebja. Tako kot vaš hladilnik tudi toplotne črpalke uporabljajo elektriko za prenos toplote iz hladnega v topel prostor, zaradi česar je hladnejši prostor hladnejši in toplejši prostor toplejši. V ogrevalni sezoni toplotne črpalke prenašajo toploto iz hladnega zunanjega prostora v vašo toplo hišo. V sezoni hlajenja toplotne črpalke prenašajo toploto iz vašega doma navzven. Ker prenašajo toploto in ne proizvajajo toplote, lahko toplotne črpalke učinkovito zagotovijo prijetne temperature za vaš dom.
Toplotne črpalke s prevedenim zrakom
Obstajajo tri glavne vrste kanalskih toplotnih črpalk: zrak-zrak, vodni vir in geotermalne. Zbirajo toploto iz zraka, vode ali zemlje zunaj vašega doma in jo koncentrirajo za uporabo v notranjosti.
Najpogostejši tip toplotne črpalke je toplotna črpalka na zrak, ki prenaša toploto med vašim domom in zunanjim zrakom. Današnja toplotna črpalka lahko zmanjša vašo porabo električne energije za ogrevanje za približno 50 % v primerjavi z električnim uporovnim ogrevanjem, kot so peči in grelniki na ploščah.
Visoko učinkovite toplotne črpalke tudi bolje razvlaževajo zrak kot standardne centralne klimatske naprave, kar ima za posledico manjšo porabo energije in večje ugodje pri hlajenju v poletnih mesecih. Toplotne črpalke z zračnim virom se že vrsto let uporabljajo v skoraj vseh delih Združenih držav Amerike, vendar se do nedavnega niso uporabljale na območjih, kjer so bile temperature pod lediščem daljša. Vendar pa je v zadnjih letih tehnologija toplotnih črpalk na zrak napredovala, tako da zdaj ponuja legitimno alternativo za ogrevanje prostorov v hladnejših regijah.
Brezkanalne toplotne črpalke
Za domove brez kanalov so toplotne črpalke na zrak na voljo tudi v različici brez kanalov, imenovani mini-split toplotna črpalka. Poleg tega posebna vrsta toplotne črpalke z zračnim virom, imenovana „hladilna naprava z obratnim ciklom“, proizvaja toplo in hladno vodo namesto zraka, kar omogoča uporabo s sistemi sevalnega talnega ogrevanja v načinu ogrevanja.
Geotermalne toplotne črpalke
Geotermalne (zemlja ali voda) toplotne črpalke dosegajo večjo učinkovitost s prenosom toplote med vašim domom in zemljo ali bližnjim vodnim virom. Čeprav je njihova namestitev dražja, imajo geotermalne toplotne črpalke nizke obratovalne stroške, ker izkoriščajo razmeroma konstantno temperaturo tal ali vode. Geotermalne (ali zemeljske) toplotne črpalke imajo nekaj velikih prednosti. Zmanjšajo lahko porabo energije za 30–60 %, nadzorujejo vlažnost, so močni in zanesljivi ter se prilegajo v najrazličnejše domove. Ali je geotermalna toplotna črpalka prava za vas, je odvisno od velikosti vaše parcele, podtalja in pokrajine. Toplotne črpalke iz zemlje ali vode se lahko uporabljajo v ekstremnejših klimatskih razmerah kot toplotne črpalke z zračnim virom, zadovoljstvo uporabnikov s temi sistemi pa je zelo visoko.
Absorpcijske toplotne črpalke
Relativno nov tip toplotne črpalke za stanovanjske sisteme je absorpcijska toplotna črpalka, imenovana tudi plinska toplotna črpalka. Absorpcijske toplotne črpalke uporabljajo toploto kot vir energije in lahko delujejo s široko paleto virov toplote.
Za razliko od standardnih kompresorjev, ki lahko delujejo samo s polno zmogljivostjo, dvohitrostni kompresorji omogočajo toplotnim črpalkam, da delujejo blizu zahtevane zmogljivosti ogrevanja ali hlajenja pri kateri koli dani zunanji temperaturi, s čimer prihranijo energijo z zmanjšanjem vklopa/izklopa in obrabe kompresorja. Dvohitrostne toplotne črpalke dobro delujejo tudi s sistemi conske regulacije. Sistemi conskega nadzora, ki jih pogosto najdemo v večjih domovih, uporabljajo samodejne lopute, ki toplotni črpalki omogočajo vzdrževanje različnih temperatur pri različnih prostorih.
Nekateri modeli toplotnih črpalk so opremljeni z motorji s spremenljivo ali dvojno hitrostjo na notranjih ventilatorjih (puhalih), zunanjih ventilatorjih ali na obeh. Kontrole spremenljive hitrosti za te ventilatorje poskušajo ohraniti gibanje zraka z udobno hitrostjo, kar zmanjša hladen prepih in poveča prihranek električne energije. Prav tako zmanjša hrup ventilatorja, ki deluje pri polni hitrosti.
Nekatere toplotne črpalke z visokim izkoristkom so opremljene s pregrelnikom, ki odvzame odpadno toploto iz načina hlajenja toplotne črpalke in jo uporabi za ogrevanje vode. Toplotna črpalka, opremljena s pregrelnikom, lahko ogreva vodo 2- do 3-krat bolj učinkovito kot navaden električni grelnik vode.
Drug napredek v tehnologiji toplotnih črpalk je spiralni kompresor, ki je sestavljen iz dveh spiralnih tuljav. Eden ostane pri miru, drugi pa kroži okoli njega in stisne hladilno sredstvo tako, da ga potiska v vedno manjša področja. V primerjavi z običajnimi batnimi kompresorji imajo spiralni kompresorji daljšo življenjsko dobo in so tišji. Po nekaterih poročilih toplotne črpalke z spiralnimi kompresorji v načinu ogrevanja zagotavljajo 10° do 15°F (5,6° do 8,3°C) toplejši zrak v primerjavi z obstoječimi toplotnimi črpalkami z batnimi kompresorji.
Čeprav večina toplotnih črpalk uporablja električne uporovne grelnike kot rezervo za hladno vreme, je toplotne črpalke mogoče opremiti tudi v povezavi s plinsko pečjo.
