W pompach ciepła stosowanych w sektorze prywatnym wykorzystuje się zazwyczaj energię geotermalną lub powietrze atmosferyczne jako źródła energii. Z kolei duże pompy ciepła w przemyśle, sprzedaży i handlu można przełączać na takie źródła jak: ciepło odpadowe z systemów chłodzenia i klimatyzacji, powietrze odlotowe z procesów przepływowych lub woda odpadowa o wyższej temperaturze. Tym samym możliwe jest używanie pomp ciepła przy znacznie wyższych temperaturach wody wylotowej dla tej samej energii wejściowej i, w konsekwencji, poszerzenie zakresu zastosowań tych pomp oraz uniknięcie zwiększonej emisji CO₂ do atmosfery.

Aby uczynić pompy ciepła jeszcze bardziej przyjaznymi dla środowiska, producenci zaczęli ostatnio wykorzystywać w większym stopniu naturalne czynniki chłodnicze, takie jak amoniak, dwutlenek węgla i wodę – jako substancje robocze. „Te czynniki są nie tylko nieszkodliwe dla klimatu, ale również – co jest ich wielkimi zaletami – posiadają znakomite właściwości termodynamiczne i są bardzo opłacalne ekonomicznie”, mówi Monika Witt, Prezes eurammon, Europejskiej inicjatywy na rzecz naturalnych czynników chłodniczych. „Substancje te wykazują swoją niezawodność i bezpieczeństwo stosowania w chłodnictwie już od ponad stu lat. W związku z rosnącym znaczeniem oszczędności energii i ochrony zasobów naturalnych, sektor pomp ciepła wykorzystuje obecnie, w coraz większym stopniu, potencjał oferowany przez naturalne czynniki chłodnicze”.

Znakomite amoniakalne pompy ciepła
Na zamówienie poczty szwajcarskiej, firma Johnson Controls zainstalowała jedne z największych w Europie amoniakalne pompy ciepła. Centrum sortowania listów w Mülligen, na północny zachód od Zurichu, sortuje do 4,5 miliona listów dziennie. Największy budynek w Szwajcarii potrzebuje wiele energii do ogrzewania i chłodzenia. Energia jest pobierana z wody odpadowej z pobliskiej oczyszczalni ścieków, będącej źródłem o potencjale 266 milionów kilowatogodzin niskotemperaturowego ciepła odpadowego rocznie. Wydajność chłodnicza pomp ciepła wynosi 4,3 MW, przy wydajności cieplnej 5,6 MW gorącej wody wylotowej o temperaturze 62°C. Około 50% energii grzewczej jest pobierane z przetwarzanej wody odpadowej z oczyszczalni ścieków, a kolejne 30% z ciepła odpadowego pochodzącego z systemów klimatyzacji w budynkach. Gdy nie jest konieczne ogrzewanie pomieszczeń, zespolone urządzenie do ogrzewania i chłodzenia wykorzystuje wodę odpadową do uzyskiwania energii z ciepła odpadowego pochodzącego z systemu chłodzenia. Ma to zastosowanie szczególnie w okresie letnim, gdy wiele zautomatyzowanych maszyn do sortowania listów wymaga intensywnego chłodzenia, stanowiąc obciążenie rzędu 4,9 MW.
Cały system pomp amoniakalnych jest zamontowany w pomieszczeniu instalacyjnym o powierzchni ok. 70 m2. W pierwszym stopniu chłodzącym zastosowano trzy sprężarki tłokowe Sabroe pracujące przy temperaturze parowania 5°C i temperaturze kondensacji 30°C. Sprężarki te mogą również pracować jako czysty system chłodzący bez używania ciepła odpadowego. W trybie pompy ciepła amoniak jest sprężany przez pięć wysokociśnieniowych sprężarek tłokowych Sabroe od 30°C do 65°C temperatury nasycenia. Ciecz pod wysokim ciśnieniem jest przechładzana i rozprężana w dwóch etapach poprzez pośredni zbiornik ciśnieniowy. Współczynnik wydajności chłodniczej (COP) w fazie ogrzewania wynosi 3,97. System, który został zamówiony w 2007 roku, pozwala na zmniejszenie zużycia paliw kopalnych o 85% i redukcję emisji CO₂ do atmosfery o 3400 ton rocznie.

Dwutlenek węgla w chłodnictwie i grzejnictwie
(...)

Pompa ciepła z naturalnym czynnikiem chłodniczym R723
(...)

Wsparcie ze strony Unii Europejskiej
Przykłady pokazują, że producenci pracują już aktywnie nad przyszłościowymi koncepcjami pomp ciepła. Dalszego rozwoju innowacji technologicznych oczekuje się po wprowadzeniu najnowszej dyrektywy UE, przyjętej w czerwcu, promującej wykorzystanie źródeł energii odnawialnej, w której, po raz pierwszy, sklasyfikowano pompy ciepła jako źródło energii.