Toplotno kolo je vrtljiva naprava, ki se običajno uporablja za zmanjšanje energije, ki jo porabi klimatska oprema na vlažnih mestih. Deluje kot rotacijski toplotni izmenjevalec, kar pomeni, da nenehno poskuša doseči toplotno ravnotežje. Naprava deluje tako, da ima topel zračni tok in hladen izpušni zračni tok, ki tečeta skozi svoje nasprotne polovice, pri čemer te nasprotne tokove uporablja za hlajenje vročega zraka in za ogrevanje hladnega zraka.
Fizična struktura toplotnega kolesa spominja na aluminijast disk in izpušni ventilator, nameščen na sredino dveh zračnih kanalov. Po enem zračnem kanalu prehaja topel zunanji zrak, drugi kanal pa odvaja hladen zrak, ki ga ohlaja izpušni ventilator. Vgrajeni so tudi filtri, ki zagotavljajo, da je zrak, ki vstopa in izstopa iz aparata, čist.
Toplotno kolo doseže toplotno ravnovesje tako, da ga najprej ohladi hladen zrak, ki ga usmerja izpušni ventilator. Ko se njen hladni del zavrti in naleti na topel zunanji zračni tok, nato absorbira toploto iz zraka. Ker naprava absorbira toploto iz zraka, se temperatura zunanjega zračnega toka posledično zniža. Ko se kolo zavrti nazaj na začetno točko, nato absorbirano toploto pošlje v hladen izpušni zrak, hkrati pa se še enkrat ohladi.
Koncept toplotnega kolesa deluje na podlagi drugega zakona termodinamike, kjer se toplota vedno premika iz območij z višjo temperaturo v območja z nižjo temperaturo. Naprava s samo vrtenjem omogoča, da toplota pride v stik s hladnim zrakom in se s tem ustrezno prenese. To uravnoteži temperaturo na dveh sosednjih lokacijah, hladi vroč zrak in segreva hladen zrak.
Uporaba toplotnega kolesa ima očitne prednosti. Naprava zmanjša obremenitev prezračevalne klimatske naprave in s tem zmanjša porabo energije in posledično dolgoročne stroške klimatizacije. Druga prednost tega je, da se nato zmanjša velikost opreme, ki je potrebna za hlajenje ali ogrevanje območja. Upoštevajte tudi, da je lahko tudi majhno toplotno kolo precej učinkovito pri prenosu velike količine toplote, v skladu z zmanjšano velikostjo opreme.
Vendar pa obstajajo tudi nekatere pomanjkljivosti, ki jih je treba upoštevati. Začetna cena toplotnega kolesa pomeni, da so začetni stroški višji kot pri nakupu opreme brez njega. Nato naprava za delovanje potrebuje dva sosednja zračna toka, ki morata biti čista ali kako drugače prehajati skozi čistilne filtre. Drugi dejavnik je, da za delovanje potrebuje obračalni mehanizem, ki pa zahteva vzdrževanje.
Toplotno kolo je najbolje uporabiti na mestih, kjer je potreben velik vnos zunanjega zraka in kjer je v bližini odvodni zračni kanal. Ena možna situacija je novogradnja, v kateri je bilo ugotovljeno, da klimatska oprema ne zadošča za količino prezračenega zraka. Druga možnost je konstrukcija, kjer je potrebna določena količina zunanjega dovoda zraka.
Toplotno kolo ni priporočeno za območja, kjer je običajno malo vzdrževanja ali ga sploh ni, ker zahteva redne preglede in čiščenje. Prav tako ni primeren za lokacije, kjer morajo biti kanali za zračne tokove v veliki meri speljani. Ventilator bo porabil več energije, začetni stroški pa bodo večji, s čimer se izniči znesek denarja, ki bi ga prihranila nižja poraba energije klimatske naprave.