1. Istorijat toplotnih pumpi
Uticaj i zasluge Švajvarske i značajne međunarodne prekretnice
Sažetak : Švajcarski pioniri su prvi shvatili nacin funkcionisanja sistema isparavanja i
kompresije. Prvi projekti toplotne pumpe realizovani su u Švajcarskoj. Do danas Švajcarska
ostaje jedna od najznačajnijih zemalja u pogledu primene toplotne pumpe. Njena pionirska
uloga u razvoju vertikalnih bunarskih izmenjivača toplote, korišćenje toplote kanalizacione
otpadne vode, uljanih klipnih kompresora i turbo kompresora, je dobro poznata. Najveća
ikada proizvedena toplotna pumpa dolazi iz Švajcarske. Iako postoji prilično sveobuhvatna
distribucija prirodnog gasa, 75 % novih stanova izgrađenih u Švajcarskoj se trenutno zagreva
toplotnim pumpa. Ovaj rad predstavlja pregled ove uspešne priče fokusirajući se na uticaj
Švajcarske i njihov uticaj na razvij i prekretnice u korišćenju toplotnih pumpi. Ovaj rad je
rezime detaljnog izveštaja sa mnogim referencama na ovu temu, pripremljen u ime
Švajcarske federalne kancelarije za energetiku [ Zogg 2008 ].
UVOD
Još od kamenog doba, čovečanstvo je u stanju da proizvede toplotu veštački izazivajući
požare. Ali problem veštačkog hlađenja je mnogo složenija i nije bilo rešenja do pre 1850,
kada su prvi pioniri izmislili rashladne mašine. Iste mašine mogu da se koriste i u svrhu
grejanja, kao toplotne pumpe. Ogromna potražnja za hlađenjem dovela je do brzog razvoja
ove novootkrivene tehnologije i do trijumfalnog širenja širom sveta. Kod odgovarajuće
dizajniranih stambenih zgrada centralne i severne Evrope potrebno je samo grejanje kako bi
se održala ugodna klima tokom hladnog godišnjeg perioda. To je razlog zašto je u ovim
regionima za stambeni objekte od posebnog interesa samo grejanje. Toplotna energija može
se proizvesti i pomoću jeftinog prirodnog gasa i naftnih kotlova. Grejanje samo toplotnim
pumpama stoga mora da zadovolji visoke zahteve u pogledu efikasnosti i ukupnih troškova u
cilju takmičenja sa manjim pristupačnijim kotlovima. Još uvek je izazov pobediti u ovom
takmičenju u cilju povećanja energetske efikasnosti.
Zašto toplotne pumpe koristiti samo za grejanje? Kotao uvek ima neke gubitke. Zato se iz
kotla oslobađa manje od 100 % iskoristive toplote od 100% primarne unite energije. Odnos
dobijene i primarne unete energija ( PER ) je ispod 1. To neodbranjivo znači rasipanje
eksergije. Ovaj princip mora da bude zamenjen kombinacijom kogeneracionih jedinica ili
modernim kombinovanim ciklusom elektrana sa toplotnim pumpama. Ovaj odnos će se sada
povećati tako da za 100 % ulazne energije imamo 150 % do 200% korisne dobijene energije,
pa i još više u budućnosti.
Naredni tekst će se fokusirati na razvoj toplotnih pumpi koje proizvode toplotu kao glavnu
korisnu energiju. Švajcarski doprinos međunarodnim kretanjima će biti istaknut i stavljen u
kontekst relevantnih međunarodnih prekretnica u razvoju toplotnih pumpi i rashladne
tehnike. Ovo poslednje je snažno pokrenulo razvoj toplotnih pumpi.

2. 1 NAUČNI PRISTUP – OSNOVE TOPLOTNIH PUMPI
Robert Mayer uspostavio je princip ekvivalentnosti između rada i toplotne energije 1842
godine, koji je eksperimentalno dokazano James Prescott 1849 godine. 1847, Hermann fon
Helmholz uspostavilja princip o održanju energije ( 1. zakon termodinamike ) .
Nicolas Leonard Sadi Carno je 1824 prvi uspeo da uspostavi preciznu vezu između toplote i
rada. Njegov privatno objavljen rad je ponovio Benoit Paul Emile Clapeyron i preformulisao
u sada široko korišćen Karnoov ciklus, od Rudolf Julius Emanuel Clausius-a (1855-1867
profesor na ETH Cirih ). Clausius je prvo naveo osnovne ideje 2. zakona termodinamike i
uveo koncept entropije 1850 godine . Godine 1851, nezavisno od Clausius-a, ali priznajući
njegove zasluge i prvenstvo, Vilijam Tomson, i Lord Kelvin kasnije, dao je više opštu
formulu za 2. zakona termodinamike i uveo termo - dinamičku temperaturnu skalu (1852).
1866, Ludvig Bolcman Eduard dao je novo značenje 2. zakonu povezivanjem koncepta
entropije sa konceptom verovatnoće u statističkoj fizici. U 1878 godini, Josiah Wilard Gibs
spoznaje vrednosti entalpije, a Ričard Mollier uvodi ovo saznanje u primenjenu
termodinamiku 1902 . Od ideja iznetih od strane G. Zeugner (1859) i Hans Lorenca ( 1896 ),
javila se ideja o eksergiji, korisnom radu. 1870 Karl fon Linde uspostavila rigorozni
termodinamički pristup hlađenju . Frederik Svarts vrši fundamentalni rad na organofluornoj
hemiji 1890.
2 PIONIRI PRE 1875
U ovom periodu , toplotne pumpe su forsirane za potrebe grejanja. Međutim kasniji razvoj je
zasnovan uglavnom na pronalascima u cilju pokrivanja velike potražnje za hlađenjem,
naročito u prehrambenoj industriji. Godine 1834 J. Perkins izgrađuje prvu praktičnu mašinu
za proizvodnju leda. 1855 , A.C. Tvining je predstavio prvu komercijalnu fabriku za
proizvodnju leda pomoću isparavanja i kompresije refrigenta . 1856 J. Harison razvija prvi
kompresor spreman za praktičnu rad. Uvedeno je nekoliko refrigenata : Amonijak za
apsorpcione sistem od strane F. Carre-a, za kompresione sistemime od strane J. Beath- a 1868
i D. Boile 1873, metil etar od strane Ch. Tellier 1863, ugljen-dioksid od strane Tadeusa S.C.
Love 1866, a sumpor-dioksid od strane R. Pictet-a 1874. P. Van der Veyde je izumeo termostatički kontrolisan sistem hlađenja već od 1870.
Koncentracija i kristalizacija isparavanjem se primenjuje širom sveta u velikoj meri. U
otvorenom parno-kompresionom ciklusu izlazna para takvih sistema je komprimovana na viši
pritisak u culju kondenzovanja i korišćenja toplote oko 10 K iznad temperature ključanja
kako bi se obezbedio dobar prenos toplote. Ova mala temperaturna razlika je optimalna za
proces toplotne pumpe. Ovo je razlog zašto je mehaničko isparavanje realizovano mnogo
ranije u odnosu na toplotne pump za grejanje prostora i druge niskotemperaturne primene. P
von Rittinger je bio prvi koji je pokušao da realizuje ovu ideju na 14 kW-noj fabric soli u
Austriji, u Ebensu. Pored pomalo čudnog zatvorenog ciklusa javilo se dosta problema u radu
samog procesa. Pilot postrojenje nikada nije uspešno pušteno u rad.
Godine 1851, Francuz F. Carre, uspečno je dizajnirao komercijalni sistem za hlađenje na bazi
amonijaka. To je bila prva rashladna mašina koja je ostvarila zapažen žnačaj u industriji.
Razvoji su uglavnom empirijski - teorija apsorpcionih mašina je došla mnogo kasnije sa E.
Altenkirch-om 1910 godine .

3. 3 INDUSTRIJALIZACIJA 1876-1918
U ovom periodu funkcionalni modeli pionira zamenjeni su pouzdanijim i optimizovanijim
industrijskim proizvodima na osnovu bržeg naprednijeg naučnog znanja i industrijske
sposobnosti. Rashladni sistemi su počeli da se proizvode u većem obimu. Nemac, C von
Linde je najvažnija osoba u ovom period koja je uvela značajne promene. Bio je talentovan
inženjer i preduzetnik, ali i izuzetan istraživača i predavač. eć 18 5, Politehničko Društvo
Minhena izvodi prve komparativne testove na rashladnim mašinama. Oko 1900 dolazi do
pronalska većine značajnik otkrića. Do 1918 amonijak je bio dominantan rashladni fluid i
bilo je mnogo vise proizvođača kompresora u SAD i u Evropi. U Švajcarskoj su to bili
Escher Vis u Cirihu, Sulzer u Vinterthuru i Societe Genevoise u Ženevi.
Tokom 1878 Sulzer, jedan od vodećih proizvođača parnih motora, počinje sa izgradnjom
rashladnih kompresora i elektrana kao logično širenje svog opsega poslovanja "parne mašine
i kompresori". Sulzer postaje jedan od najznačajnijih proizvođača. Rashladni kompresori
(Slika 1) bili su ogromni i teški u to vreme. U 18 8, Sulzer ostvaruje izvoz rashladne
elektrane za pravljenje leda u Bombaj, Indija. Njegova dva Sulzer klipna kompresora su
pokretana preko dva Sulzer parna motora snage 37 kW svaki. Prva hladnjača u Švajcarskoj je
instalirana u 1879 za Hurlimann pivari u Cirihu. 1898 Sulzer prvi proizvodi kompresor sa
dvofaznim jedinjenjem amonijaka, zatim sledi 1,45 MW rashladni kompresor 1909 i
postrojenja za klimatizaciju za hotel u Buenos Airesu 1914 . U to vremeje parna mašina je
bila dominantni način pokretanja kompresora .
Slika 1: Klipni kompresor ( Patentirao Sulzer, CH-8404 Winterthur)
U 1876 , Raul Pikte patentira horizontalni SO2 kompresor. Ova uspešna mašina je
proizvedena od strane "Societe genevoise" u Švajcarskoj. Raul Pikte je takođe patentirao
mešavinu SO2 i CO2 kao rashladni fluid. tokom 1913, Escher Vis je napravio 70 kW
hlormetanski kompresor pod licencom Douane. Švajcarski inženjer turbine Hajnrih Zoelli
prvi je predložio električno pogonjenu toplotnu pumpu koja bi koristila podzemne izvore za
proizvodnju niskotemperaturne energije. Njemu je 1912 odobren ovaj švajcarski patent, ali
on je bio ispred svog vremena.
Verovatno stimulisan eksperimentima Rittinger u Ebenseu, prva istinski funkcionalna
instalacija fabrike soli razvijena je u Švajcarskoj od strane P. Piccard-a na Univerzitetu u
Lozani i inženjera J.H. Veibel-a u Ženevi 18 6. 18 prva toplotna pumpa u Švajcarskoj je
instalirana za potrebe solane u Beks-u . To je bio veći projekat u odnosu na Rittinger-ov i

4. proizvodio je oko 175 kg/h soli u neprekidnom radu. Piccardov sistem je bio veliki uspeh.
Godine 1881, realizovan je projekat elektrane u Ebensee-u. Četiri Piccardova sistema
primenjena su u Salies du Salat u Francuskoj i jedan u Schonbecku , Nemačkoj . Manji sistem
je realizovan u Aarau. Prvi elektricno pogonjen parno-kompresorski sistem imao je COP
11.7. Postrojenje je izgrađeno od strane švajcarske kompanije Kummler & Matter. Na osnovu
ohrabrujućih rezultata realizovano je nekoliko drugih parno-kompresorskih postrojenja u
Švajcarskoj u godinama koje su usledile.
4 GREJANJE TOPLOTNIM PUMPAMA POSTAJE KONKURENTNO 1919-1950
U ovom periodu, toplotne pumpe za grejanje prostora i sanitarnu toplu vode ostvarile su
razvoj od retkih prvih prototipova do pouzdanog, efikasnog i, u zavisnosti od pojedinačnih
graničnih uslova, čak ekonomski održivih grejanih sistema. Povećanje brzine rotacije
kompresora rezultiralo je u smanjenju mase i težine. Posle 1918 električni motor postao je
prvi izbor za pogon kompresora. O 1920 sinhroni električni motor , direktno vezan za
kompresor, postaje veoma popularan.
Od 1920, Sulzer proširuje svoju već obimnu proizvodnju kompresora na NH3, CO2 i metil hlorid. Od 1922 Sulzer takođe započinje proizvodnju kompaktnih rashladnih jedinica. Tokom
1927 Sulzer patentira i izvodi najveći svetski rashladni sistem, kapaciteta 9,4 MW. 193 je
usledila još veća verzija od 11,6 MW. Tokom ranih 1930-ih, Sulzer uvodi nepodmazivani
"suvi klipni kompresor " koji je prvi put korišćen za komprimovanje vazduha, a posle
modifikacije 1955, korišćen je za rashladne sisteme. Sulzer je počeo da pravi turbo
kompresore već od 1909, 1927 stupa na tržiđte sa višestepenim amonijačnim turbokompresorom sa parnom turbinom kao pogonom. 1936 Escher Wyss započinje proizvodnju
valjčanog klipnog kompresora, takozvanog " Rotasco ". Ovaj tip kompresor izabran je za
prvu evropsku toplotnu pumpu u Cirihu ( slika 2 ).
Slika 2: Rotasco kompresor (Hochbauamt,
CH-8090 Zürich)
Švajcarska je patila od nedostatka snabdevanja gorivom tokom i posle Prvog svetskog rata . S
druge strane, ona je dostigla vodeću poziciju u energetskom inženjeringu i tu leži veliki
potencijal za proširenje hidroenergije. Teškoće čine ljude kreativnim. 1918 počinje ozbiljna
diskusija o mogućnostima grejanja pomoću toplotnih pumpi. U svojoj knjizi Thevenot je
napisao: " To je bila Švajcarska, zemlja siromašna u rezervi fosilnih goriva, ali bogat u
hidroenergiji, koja je dala podsticaj za ovaj metod grejanja ... "

5. Na pragu i tokom Drugog svetskog rata Švajcarska je ponovo doživela ozbiljan nedostatak
uglja. Grejanje otpadnom toplotom počelo je da se praktikuje već 1930. U period od 1938 do
1945 instalirano je 35 toplotnih pumpi za grejanje, uglavnom od dva konstruktora Sulzer i
Escher Vyss. Braun Boveri u Badenu je aktivno učestvovao u projektima. Glavni izvori
toplote su voda jezera i reka, podzemne vode i otpadna toplota. 1944 , nakon pet godina
uspešnog rada toplotnih pumpi, zaključeno je da su rezultati korišćenja toplotnih pumpi
veoma zadovoljavajući. Do 1955 bilo je oko 60 toplotnih pumpi u Švajcarskoj, a najveća od
njih je dostizala 5,86 MW.
Svetska prekretnica je ugradnja toplotne pumpe iz 1937/38 koja je zamenila grejanje
jednokrevetne soba preko peći na drva, u Cirihu, slika 3 . Da bi sprečili veliku buku i
vibracije Escher Vyss realizuje svoj patentirani valjčani klipni kompresor , takozvani
"Rotasco", Slika 2 . 2001, nakon 63 godina rada, istorijska toplotna pumpa je zamenjen
novim. Od 2001 ova toplotna pumpa, koja je najstarija i još uvek operativna, pušta se u rad na
jedan sat svake nedelje kako bi se održala u životu. Zatvoreni bazen u Cirihu je 1941 dobio
toplotnu pumpu 1 MW. Ona koristi otpadnu toplotu iz obližnje trafo stanice i jezersku vodu
kao izvor toplote. Toplotna pumpa 5.8 MW Walche postrojenja na obalama reke Limmat, za
potrebe sistema daljinskog grejanja, počela je sa radom u 1942. Sastoji se od dve Brown
Boveri ( BBC ) 2 MW-ne termoblok toplotne pumpe sa petostepenim radijalnim
kompresorom ( slika 4 ) i jednom Sulzer 1,86 MW-nom toplotnom pumpom sa trostepenim
klipnim kompresorom (slika 5).
Slika 3: Gradska zgrada u Cirihu,
pored reke Limmat kao izvor
toplote
Slika 4: Walche postrojene, Brown Bover termoblok
Slika 5: Walche postrojenje, trostepeni

6. sa radijalnim kompresorom
Sulzer klipni kompresor
5 PERIOD NISKE CENE NAFTE 1951-1972
1950-te i 1960-te su karakteristične po konstantnom padu cene nafte. To je imalo ogroman
uticaj na dramatično smanjenje udela toplotih pumpi za zagrevanje prostora, što je rezultiralo
određenom stagnacijom u njihovom razvoju i prodoru na tržište. U toplijim podnebljima je i
dalje postojala potreba za hlađenjem i grejanjem. U ovim regionima, toplotne pumpe su
nastavile svoj uspeh.
U ovom periodu povratak investicija u toplotne pumpe nije bilo moguće sve do naftnog
embarga 1973. Nove instalacije su ograničene na posebne slučajeve. Uzimajući napredne
posebne tarifa za električnu energiju, Escher Wyss postavlja novu 350 kW amonijačnu
toplotnu pumpu u bolnici u Altdorfu 1961. Ona je postigla respektabilnu efikasnost od
52,3%. Tokom 1960-ih i 1970-ih , Escher Vyss održava udeo od oko 30% na svetskom
tržištu toplotnih pumpi.
U kasnim 1960-im i ranim 1970-im, računar izazvala ogromnu promenu, najpre u dizajnu i
optimizaciji, a zatim i u kontroli i upravljanju toplotnim pumpama. Razvijeno je ogromno
tržište malih klima uređaja za stambene objekte i automobilsku industriju u SAD-u i Japanu.
U SAD postrojenja toplotne pumpe koja koriste podzemnu vodu kao izvor toplote,
realizovana su oko 1952. Japan je značajno povećao broj jedinica klima uređaja, a bio je i
takođe veoma zainteresovan za veclike sisteme grejanja i hlađenja. Klima uređaji iz SAD-a i
Japana su bili veoma slabo prihvatćeni u Centralnoj Evropi ( neprijatan protoka vazduha i
buka, umerena efikasnost). U Francuskoj i Nemačkoj toplotne pumpe su korišćeni samo
sporadično. Godine 1969, u Nemačkoj je realizovan prvi projekat toplotne pumpe koja koristi
zemlju kao izvor toplote.
6 ENTUZIJAZAM I RAZOČARENJA 1973-1989
1973 je bila jedna od najvažnijih prekretnica u istoriji dvadesetog veka . Arapske članice
Organizacije zemalja izvoznica nafte (OPEC) su odlučile da smanje izvoz nafte zapadnim
zemljama. Ovaj naftni embargo je imao razarajuć efekat na nacionalne privrede, praćen
globalnom recesijom i visokom inflacijom. Do kraja embarga u martu 1974 , cena nafte je
porasla za preko 300 % . To je bilo vreme kada alternativna energija i racionalno korišćenje
energije postaje javni prioritet. Osnovana je IEA koja je prepoznala značaj tehnologije
toplotne pumpe. Ova tendencija je ubrzana nakon druge nafte krize 1979 i posebno nakon
1980 , kada je izbio rat između Irana i Iraka. Alternativna energija postaje sve više popularna
i bilo je dosta optimizma u vezi zamene fosilnih goriva nuklearnom energijom. Ubrani rast
tržišta toplotnih pumpi donosi previše konkurenata sa nedovoljnim znanjem. Ovo kao i
sledeći kolaps cena nafte bili su razlozi za kolaps evropskog tržišta do kraja 1980. Širom
sveta, 1979 ,broj toplotnih pumpi je procenjen na oko 800.000 bez, i 4.000.000 sa klima
uređajima.
Posle više od dve decenije stagnacije, toplotne pumpe su doživele preporod tokom naftne
krize 1973. Usledio je razvoj druge generacije toplotnih pumpi za sisteme centralnog
grejanja, za stanove i kuće. Međutim, postojao je nedostatak malih ( 10 - 50 kW) sistema
toplotnih pumpi sa vazduhom ili zemljom kao izvorom toplote. Ovo je motivisalo nekoliko

7. pionira da razviju odgovarajuće sisteme malih snaga ( slika 8 ). Oni su uglavnom bili vešti
tehničari za rashladne, grejne i električne sisteme. Patentirali su vise sistema toplotnih pumpi
malih snaga. Uglavnom su koristili R-12 , a kasnije i R-22 kao sredstvo za hlađenje,
hermetički klipni kompresor i druge rashladne komponente dostupne na svetskom tržištu. Do
1978 najčešći izvor toplote bio je kombinacija horizontalnih izmenjivača toplote sa solarnim
krovnim kolektorima. Podjednako dobro korišćena je i otpadna toplota kanalizacije, kao i
energija vode jezera i reka. Faktor performanse malih jedinica ( 10-50 kW) bio je oko 1,9 do
2,3 za vazduh kao izvor toplote i ne mnogo veći za horizontalne izmenjivače toplote
smestene u zemlji. Ipak slika prvog buma toplotnih pumpi završena je pogoršanom slikom
zbog velikog broja neozbiljnih konkurenata.
Slika 8 : “Grimm Machine” toplotna pumpa
male snage
Treća generacija malih toplotnih pumpi, nakon 1979/1980, bila je manjih gabarita sa manjim
sadržajem rashladnog fluida. Tržište toplotnih pumpi malih snaga ( 50-1000 kW) bilo je
podeljeno na 3 aktivne kompanije. Hoval Herzog, koji je 1975 realizovao 620 kW-ni sistem
koji koristi otpadnu toplotu kanalizacionog postrojenja kao izvor toplote . Autofrigor
Scheco je izbacio rešenja za kombinovano korišćenje grejanja i hlađenja gde god je moguće.
Sulzer - Escher - Vyss je takođe sa velikim uspehom realizovao vise postrojenja. Tokom
1980, gasni i dizel motor bili su glavni pokretači toplotnih pumpi sa grejnim rasponom snage
od 200 kW do 1000 kW. Problem su bili troškovi održavanja koji su bili suviše visoki.
Na osnovu višedecenijskog iskustva i znanja , Sulzer - Escher - Vyss je zauzeo lidersku
poziciju u projektima velikih toplotnih pumpi ( > 1 MW ). Jedan od prvih ostvarenja
savremenog koncepta, kombinacije električnih toplotnih pumpi sa kogeneracionim
jedinicama, realizovala je kompanija Sulzer - Escher- Vyss 1984 na železničkoj stanici u
Lucernu . Četiri jedinice toplotne pumpe sa grejnim snagom od 440 kW svaka ( slika 9 ) i
vodom iz jezera Lucern, kao izvor toplotne energije, su pogonjene sa tri gasna kogeneraciona
motora snage 374 kWel svaki . U letnjem periodu toplotne pumpe su radile u režimu čilera.
Sistemom je upravljao kompjuterski sistem. Nakon zamene R - 12 amonijakom, 1990,
ukupna grejna snaga je povećana na ,2 MW sa primarnim odnosom energije oko 2.

8. Slika 9 : Jedna od 440kW-nih toplotnih pumpi železničke stanice u Lucernu
Godine 1979 , na osnovu predloga Lucien Borela, inženjer konsultant Ludvig Silberring
dizajnira 23 MW-no postrojenje za grejanje Švajcarskog federalnog instituta za tehnologiju u
Lozani (EPFL) . Projekat je realizovao Sulzer - Escher- Vyss (Slika 10) i sastojao se od dve
gasne turbine od 3 MW električne energije i 5, MW toplotne energije, svaka. Dve identične,
električnom energijom pogonjene, amonijačne toplotne pumpe sa ekonomajzerom imale su
vijčani kompresor sa ubrizgavanjem ulja. Ove toplotne pumpe, sa grejnom snagom od 3.9
MW, koristile su amonijak kao radni fluid a vodu iz Ženevskog jezera kao izvor toplote. Sa
ukupnom snagom grejanja od 7,8 MW ovaj zatvoreni sistem toplotne pumpe postaje najveća
u Švajcarskoj.
Slika 10: 23MW Sulzer - Escher- Vyss postrojenje, Lozana

9. Kako je Švajcarska imala vrlo ograničen sistem daljinskog grejanja, ove velike toplotne
pumpe morale su biti izvezene. Sa snagom grejanja od 180 MW , Sulzer - Escher – Vyss je u
Stokholmu 1984 / 1985 instalirao, najveću na svetu, toplotnu pumpu sa šest jedinica od 30
MW ( slika 11 ) koje koriste morsku vodu kao izvor toplotne energije.
Slika 11: Jedna od šest 30MW Sulzer toplotna pumpa
za daljinsko grejanje u Stokholmu
7 USPEŠNA PRIČA 1990 – PA DO DANAS
Jeftinije, efikasnije i pouzdanije toplotne pumpe postale su dostupne . Rastući ekološki
problemi kreirale su ideju o uštede primarne energije, tako da grejanje toplotnim pumpama
sve više i više postaje popularo. Ovi argumenti su ojačani nacionalnim i međunarodnim
naporima i R&D kontrolom kvaliteta. U nekim zemljama postoje dodatni finansijski
podsticaji za korišćenje toplotnih pumpi. Tehnikom isparavanja i kompresije ovladalo se već
godinama ranije. U ovom period jedan od izazova je promena rashladnog fluida. Fokusna
tačka razvoja je optimizacija sistema i jeftinija masovna proizvodnja. Postoji tendencija ka
prirodnim rashladnim fluidima, pre svega, amonijaku kao i višim vrednostima efikasnosti
sistema grejanja i hlađenja.
Od 1990, korišćenje tehnologije toplotne pumpe uzima maha, naričito u Evropi. Toplotne
pumpe koje koriste zemlju kao izvor toplote postaoju sve više popularne, posebno u Austriji ,
Kanadi , Nemačkoj , Švedskoj , Švajcarskoj i u SAD. Razvojem računarskih programa za
precizniji dizajn i proračune, izmenjivači toplote za vertikalne bušotine postali su dostupni.
Godine 1993 , Stiebel Eltron je predstavio svoju prvu toplotnu pumpu na propan. Kompanija
je razvila toplotnu pumpu sa integrisanim korišćenjem otpadne toplote iz izduvnih gasova i
integrisanim rezervoarom tople vode za niskoenergijske objekte sa kontrolisanom
ventilacijom.

10. Posle 1998 udeo toplotnih pumpi na tržištu, za grijanje hlađenje i toplu sanitarnu vodu,
značajno je porastao. Toplotne pumpe polako osvajaju tržište. U poslednjih 15 godina,
prosečna vrednost COP-a, na ispitnim paerametrima, temperature vazduha ( 2 °C ) / voda (
35 °C ), za snage toplotne pumpe ( 2.5-30 kW ), porastao je za 30% od 2.6 do 3.4 , a
vrednost COP-a za temperaturu zemlje ( 0 °C ) / voda ( 35 °C ), za snage toplotne pumpe ( 580 kW ) porastao je za 17 %, sa 3.8 na 4.45. Trenutno su razmenjivači toplote vertikalnih
bušotinasu dovedeni do maksimalne dužine od 350 m. Najčešća dubina bušenja varira od
150m ( pasivno letnje hlađenje) do 250 m ( sa zagrevanjem ) . Najveći projekat vertikalnih
izmenjivača toplote realizovan je 2005 za Dolder Hotel u Cirihu sa 72 sonde (Slika 12). Pošto
postoji značajna potreba za hlađenjem, polje radi kao geotermalno skladište energije.
Slika 12: Geotermalno skladište za vreme radova
U hotelu Dolder u Cirihu
Pored standardnih instalacije toplotne pumpe, tokom ovog perioda realizovano je mnogo
inovatnih većih sistema. Toplotne pumpe sada koriste nekonvencionalne izvore toplote , kao
što su drenažne vode iz novih voznih tunela kroz Alpe, niskotemperaturni sistemi koji se
snabdevaju toplotnom energijom iz postrojenja za preradu otpadnih kanalizacionih voda,
neprečišćene otpadne vode i planinska jezera. Realizovano je dosta kombinacija toplotnih
pumpi sa kogeneracionim jedinicama. Nekoliko velikih toplotnih pumpi 90 MW grejne i 60
MW rashladne snage izvezla je kompanija Friotherm.
Tokom 2006, Stiebel Eltron je izgradio najveću fabriku za proizvodnju toplotnih pumpe u
Evropi, kapaciteta 25000 toplotnih pumpi godišnje. Mnogi veliki sistemi toplotnih pumpi su
izgrađeni u Švedskoj i Norveškoj .

11. Vizija objekta "nula energija" postaje realnost 2006/2007 realizacijom projekta stambenog
naselja Eulachhof u Vinterthuru, sa 132 stanova. Zgrade, sa izolacijom od 38 cm, značajno
nadmašuje švajcarski standard. 1240 m2 fotonaponskih panela ukupne snage 1 6 kWp
obezbeđuje potrebnu energiju za pogon dve toplotne pumpe i duvaljki u kontrolisanoj
ventilaciji, na godišnjem nivou srednjih vrednosti. Otpadna toplota kontrolisane ventilacije je
izvor toplote prve visoko efikasne toplotne pumpe za grejanje prostora sa napojnim
temperaturama ispod 30 °C. Izvor toplote druge toplotne pumpe, za pripremu sanitarne tople
vode, je otpadna toplota fekalnih voda, preko FEKA rezervoara ( Slika 13 ). Pomoćno
grejanje iznosi od oko 8,5 % od ukupne potražnje za toplotnom energijom i obezbeđuje se iz
postrojenja za spaljivanje otpada.
Slika 13: FEKA rezervoar za korišćenje otpadne toplote
kanalizacione vode