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Einsatz von Industrie- und Großwärmepumpen

Hier finden Sie die 9 besten Beispiele für den Einsatz von Industrie- und Großwärmepumpen.

Großwärmepumpen eignen sich insbesondere für den Einsatz in der Industrie, in der kommunalen Infrastruktur oder in großen Wohn-, Wirtschafts- und Geschäftsobjekten. Während Wärmepumpen für den Einsatz im privaten Wohnbau und Gewerbe heute zum Standard der Heiztechnik gehören und fossile Brennstoffe weitgehend abgelöst haben, steckt die breite Markteinführung von Großwärmepumpen bzw. Industriewärmepumpen im Leistungsbereich von 100 bis über 1.000 kW jedoch noch in den Anfängen. Zu Unrecht, denn es gibt viele gelungene Anwendungsbeispiele für den Einsatz von Großwärmepumpen.

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Vorteile beim Heizen und Kühlen

Ochsner gehört zu den wenigen Herstellern, die ein eigenes Unternehmen zur Weiterentwicklung von Wärmepumpen für große Leistungen und hohe Temperaturen gegründet haben. (Foto: Ochsner)
Ochsner gehört zu den wenigen Herstellern, die ein eigenes Unternehmen zur Weiterentwicklung von Wärmepumpen für große Leistungen und hohe Temperaturen gegründet haben. (Foto: Ochsner)

Großwärmepumpen werden für das wirtschaftliche und emissionsfreie Beheizen und Kühlen von großvolumigen Bauten eingesetzt, die heute meist mit Öl, Gas oder Fernwärme beheizt und mit Kaltwassersätzen gekühlt werden. In vielen Fällen besteht sowohl Heiz- als auch Kühlbedarf – entweder je nach Jahreszeit abwechselnd oder auch gleichzeitig. Letzteres insbesondere dort, wo durch Glasfassaden der Einfluss von Sonneneinstrahlung stark oder die Abwärme von Serverräumen abzuführen ist.

Statt das Gebäude herkömmlich fossil zu beheizen und mit Kaltwassersätzen zu kühlen, kann eine Großwärmepumpe beide Funktionen übernehmen. Dadurch ergeben sich geringere Investitionskosten, aber insbesondere niedrigere Energiekosten für das Heizen und Kühlen. Hinzu kommt, dass sich gerade durch den ganzjährigen Bedarf an niedertemperierter Wärme und Kälte Investitionen in Wärmepumpenlösungen schnell amortisieren und durch den voll automatisierten Betrieb, Smart Metering und geringen Wartungsbedarf spürbare Effizienzsteigerungen im Facility Management resultieren. Nebenbei muss erwähnt werden, dass eine auf Effizienz ausgelegte Großwärmepumpe bzw. Industriewärmepumpe auch im Kühlbetrieb wirtschaftlicher, also mit niedrigeren Betriebskosten arbeitet als eine Kältemaschine.

Vor Einplanung einer Wärmepumpe ist die Verfügbarkeit von Wärmequellen zu prüfen. Hier bietet sich in der Regel Grundwasser als wirtschaftlichste Lösung an. Dieses ist auch als Wärmesenke für den Kühlbetrieb geeignet und die Nutzung meist auch zulässig. Vielfach liegen die Städte auf einer oder mehreren Grundwasserschichten. Daneben können aber auch die unterschiedlichen Wärmequellen wie beispielsweise Erdsonden, Sprinklerbecken, Abwasserkanäle, Abwärme und andere zum Einsatz kommen.

Oilon "ChillHeat" Industiewärmepumpen nutzen HFC/HFO Kühlmittel mit sehr geringem GWP (Global Warming Potential) und können Wassertemperaturen von über 100 °C bei voller Leistung bereitstellen. (Foto: Oilon)
Oilon "ChillHeat" Industiewärmepumpen nutzen HFC/HFO Kühlmittel mit sehr geringem GWP (Global Warming Potential) und können Wassertemperaturen von über 100 °C bei voller Leistung bereitstellen. (Foto: Oilon)

Beispiel 1: Groß-Wärmepumpen im Büroimmobilien

Ganzjährige Klimatisierung über Groß-Wärmepumpen

Um Bürogebäuden ganzjährig zu klimatisieren, werden immer häufiger wassergeführte Raumkühl/ -heizsysteme, wie beispielsweise Kühldecken, Fußboden- und Wandheizflächen nachgerüstet. Im Neubau wird vermehrt auf die Betonkerntemperierung zurückgegriffen. Wassergeführte Flächensysteme haben den Vorteil, dass sie mit geringen Heiz- und Kühltemperaturen auskommen und damit einen sehr effizienten Wärmepumpeneinsatz ermöglichen. Da eine freie Kühlung eines Bürogebäudes mittels Kältegewinnung aus der Umgebungsluft nur bedingt einsetzbar ist, bietet sich Erdwärme oder Grundwasser als Umweltmedium für eine direkte "passive" Klimatisierung im Sommer und zum Heizen im Winter an.

Eine optimale Nutzung dieser Umweltmedien ergibt sich für Bürogebäude, die beheizt und gekühlt werden müssen. Dann dient der Untergrund als saisonaler Erdwärmespeicher, der die im Kühlbetrieb aufgenommene Gebäudeabwärme aufnimmt und je nach hydrogeologischer Beschaffenheit zu einem großen Teil als Wärmequelle für den winterlichen Heizbetrieb bewahrt. Bei einer derartigen bidirektionalen Betriebsweise regeneriert sich der Untergrund schneller als bei ausschließlichem Heiz- oder Kühleinsatz, wodurch ein höherer jährlicher Wärme- und Kälteentzug möglich wird. Je ausgeglichener die Energieentzugsbilanz zwischen Winter- und Sommerbetrieb ist, umso nachhaltiger steht die natürliche Energiequelle zur Verfügung.

Diese Doppelnutzung des Untergrunds führt überdies zu einer hohen Auslastung der Industriewärmepumpe und somit zu geringeren Gesamtgestehungskosten. Auf den jeweiligen Anwendungsfall bezogen ist der Kühlbetrieb im Sommer über Kühldecken wesentlich energiesparender und günstiger als über herkömmliche Raumklimatisierungsverfahren. Dies liegt daran, dass zum Natural Cooling lediglich die Umwälzung des durch die Erdwärme temperierten Wassers vonnöten ist und damit auch nur der dafür notwendige Stromeinsatz erforderlich wird. Dies verbessert in erheblichem Maße die Effizienz des Primärenergieeinsatzes und die CO2-Bilanz.

Großwärmepumpen zur Abwärmenutzung von Serverräumen

In Bürogebäuden entstehen durch den Betrieb von Computern große Mengen an Abwärme, die ungenutzt an die Umwelt abgegeben wird. Insbesondere in Serverräumen fallen konzentriert Wärmemengen an, die sich durch eine Abluftwärmepumpe einfach z. B. für die Warmwasserbereitung verwenden ließen. Dadurch wird die Brauchwasserbereitung effizienter und die Kühlarbeit verringert sich. Die so zurück gewonnene Wärme kann auch zur Heizungsunterstützung eingesetzt werden.

Der integrierte Lüfter der Wärmepumpe saugt die erwärmte Luft an, stellt diese als Wärmequelle dem Wärmepumpenaggregat bereit und führt die abgekühlte Luft zur Kühlung zurück in den Serverraum. Da Server ganzjährig Tag und Nacht betrieben werden, arbeitet die Abluftwärmepumpe besonders effektiv. In den meisten Fällen ist eine nachträgliche Integration und Aufstellung ohne größeren Aufwand möglich.

Durch die Abwärmenutzung resultieren Primärenergieeinsparungen und eine geringere Kohlenstoffdioxidemission. Zusätzlich verringert sich der Kühlaufwand, da nun die Abluftwärmepumpe einen Teil dieses Bedarfs deckt. Beide Effekte werden in der Gesamtkostenbetrachtung besonders deutlich, die zudem positiv vom geringen Investitionsaufwand beeinflusst wird. In großen Bürogebäuden mit hoher Fluktuation ist eine solche Abluftwärmenutzung auch dezentral sinnvoll, indem z. B. auf der jeweiligen Etage der Vorlauf unterstützt wird. Damit kann flexibel auf die jeweilige Vermietungssituation reagiert werden.

Beispiel 2: Industriewärmepumpen im Unterglasanbau

Ein im Sommer geschlossenes Gewächshaus funktioniert wie ein großer Sonnenkollektor, der je nach Sonneneinstrahlung unterschiedliche Gewächshaustemperaturen erzeugt. Da die der Pflanzenart und Wachstumsphase entsprechende Klimatisierung zu höheren Erträgen führt, ist die flexible Reaktion auf Temperaturspitzen von besonderer Bedeutung. Aufgrund des im Sommer stark außentemperaturabhängigen Kühlbedarfs, der teilweise durch eine kombinierte Luftkühlung ausgeglichen wird, bietet sich eine Grundwasser-Großwärmepumpe an.

Diese ist in der Lage auch kurzfristig höhere Wärmelasten dem Erdreich zuzuführen, indem das Pumpvolumen erhöht wird. Diese Flexibilität kommt auch im Winter zum Tragen, wenn die Wärmeblase des Grundwasserreservoirs bedarfsgerecht wieder hochgepumpt werden kann, um diese Energie mit der Wärmepumpe auf die optimale Temperatur zu erhitzen.

Mit diesem System können Energieverbrauch und CO2-Ausstoß deutlich reduziert werden. Ein besseres Klima im Gewächshaus bedingt zudem einen geringeren Pflanzenschutzmittelbedarf. Ist ein Blockheizkraftwerk vorhanden, so lässt sich die Ökobilanz weiter verbessern. Gewächshausbetreiber in den Niederlanden, die ein solches System betreiben, werben ganz offensiv mit diesem nachhaltigen und umweltfreundlichen Konzept.

Beispiel 3: Industriewärmepumpen in Gastronomiebetrieben

Die Y
Die YHAU Absorptions-Großwärmepumpen bestehen aus einer zweistufigen Verdampfer-/Absorber-Technologie, können unterschiedliche Wärmequellen wie Warmwasser, Dampf, Gas, Leichtöl oder Abgas nutzen und verwenden Wasser als Kältemittel. (Foto: Johnson Controls)

Gaswärmepumpe zum Heizen und Kühlen

Gastronomiebetriebe bieten aufgrund des Heiz- und Kühlbedarfs gute Einsatzmöglichkeiten für Gasabsorptions-Großwärmepumpen, da diese keine baulichen Veränderungen der Heiz- und Kühlsysteme erfordern, im Vergleich zu Erdwärmeheizungen einen geringeren Investitionsbedarf notwendig machen und sich durch die Aufstellung im Außenbereich einfach integrieren lassen. Mit einer großen Luft-Wasser-Absorptionswärmepumpe kann der Heizbetrieb im Winter und der Kühlbetrieb im Sommer mit nur einem Gerät realisiert werden. Durch die reversible Betriebsweise und die Nutzbarmachung der Umgebungswärme ist die Gasabsorptionswärmepumpe in der Gesamteffizienz der herkömmlichen Bereitstellung von Kälte und Wärme überlegen.

Abluftwärmenutzung aus Kühlräumen

In Gastronomiebetreiben ist in den meisten Fällen ein Kühlraum zur Lagerung von verderblichen Lebensmitteln vorhanden, der im Sommer oftmals auch zur Getränkevorkühlung herangezogen wird. In allen Fällen entsteht Abluftwärme, die sich zur Unterstützung der Heiz- und Brauchwasserbereitung einfach nutzbar machen lässt. Dies vermindert gezielt den Primärenergieeinsatz sowohl für die Kühlung selbst als auch den Energieeinsatz des zentralen Heizungssystems. Technisch ist diese Abwärmenutzung einfach durch einen Anschluss an den bestehenden Warmwasserspeicher zu erreichen, dessen Sensorik nunmehr seltener die Zentralheizung einen auszugleichenden Temperaturunterschied meldet.

Beispiel 4: Großwärmepumpen in Hallen- und Freibädern

Abluftwärmepumpen in Hallenbädern

In Hallenbädern entstehen große Mengen an Abwärme, die entweder ungenutzt an die Umwelt abgegeben wird oder über einen Wärmetauscher teilweise zurück gewonnen wird. Durch eine Abluft-Großwärmepumpe lässt sich die Abwärme gezielt in die Schwimmbadbeheizung integrieren und effizient auf das gewünschte Temperaturniveau bringen. Der in der Abluftwärmepumpe integrierte Lüfter saugt die erwärmte Hallenbadluft an, stellt diese als Wärmequelle dem Wärmepumpenaggregat bereit und führt die abgekühlte Luft nach draußen ab. Damit trägt die Abluftwärmepumpe auch zur Klimatisierung des Bades bei. Durch die Abwärmenutzung resultieren Primärenergieeinsparungen und eine geringere Kohlenstoffdioxidemission.

Wärmerückgewinnung des Schwall- und Duschwassers

In Hallen- und Freibädern fallen große Mengen an Schwall- und Duschwasser an. Wird zur Filterrückspülung warmes Beckenwasser verwendet, so kann diesem Wasser ein Teil der Wärmeenergie entzogen werden, um damit wiederrum Becken- oder Brauchwasser vorzuwärmen. Gleiches gilt auch für das warme Abwasser aus den Duschen. Mit geeigneten Wärmerückgewinnungssystemen wird das Abwasser abgekühlt und gleichzeitig das Frischwasser vorgewärmt. Damit wird nur noch eine relativ geringe Nacherwärmung durch das Heizsystem erforderlich.

Beispiel 5: Großwärmepumpen in Hotelbetrieben

Monovalente Grundwasser-Wärmepumpen

Grundwasser ist die im Vergleich zu Luft und Erde effektivste Wärmequelle, da das Grundwasser ganzjährig hohe und konstante Temperaturen aufweist und höhere Energiemengen vergleichsweise einfach zu entnehmen sind. Einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe zur Heiz- und Brauchwasserversorgung eines Hotels steht in der Summe mehr Wärme zum "pumpen" bereit, sodass oftmals Jahresarbeitszahlen von weit über 5 erzielt werden. Es werden lediglich zwei Grundwasserbrunnen benötigt, von denen warmes Grundwasser dem einen entnommen wird, über einen Wärmetauscher der Industriewärmepumpe zugeführt wird und in dem anderen zurück in das Grundwasser eingeleitet wird.

Bivalente Kombination von Luftwärmepumpe und Heizkessel

Eine bivalente Kombination einer Großwärmepumpe und eines Heizkessels sorgen für größtmögliche Unabhängigkeit von fossilen Energieträgern mit vergleichsweise niedrigen Investitionskosten. Insbesondere Luft/Wasser-Wärmepumpen lassen sich innerhalb als auch außerhalb des Hotels leicht nachrüsten und decken über große Teile des Jahres die Wärmeversorgung ab. Bei besonders niedrigen Außentemperaturen (Bivalenzpunkt z. B. -5°C) schaltet sich automatisch der Heizkessel zur Spitzenlastdeckung hinzu. Ein bivalentes Konzept mit Luftwärmepumpe sorgt insbesondere für die Warmwassererzeugung in Hotels im Sommer und in den Übergangsmonaten für eine hohe Effizienz und Jahresarbeitszahl der Luftwärmepumpe. Abhängig von der Heizlast des Hotels und Betriebsweise der Anlage kann die Wärmepumpe bis zu 90 Prozent der Jahresheizarbeit übernehmen.

Eine bivalente Betriebsweise eignet sich besonders für Heizungsanlagen mit hohen Systemtemperaturen, wie sie in älteren Hotels mit Heizkörpern häufig anzutreffen sind, da Vorlauftemperaturspitzen energetisch effizienter über den Heizkessel bereitgestellt werden können. Übernimmt der Heizkessel die komplette Wärmebereitstellung, was in Kombination mit Luftwärmepumpen sinnvoll ist, so spricht man vom bivalent-altenativen Betrieb. Liegt ein auch im Winter konstant nutzbares Temperaturniveau vor (z. B. Erdwärme oder interne Abwärmequellen), so ist auch eine bivalent-parallele Betriebsweise denkbar. Dabei arbeiten Wärmepumpe und Heizkessel gleichzeitig. Der Heizkessel und die lastabhängige Leistungsabgabe werden automatisch über die Wärmepumpenregelung gesteuert. Welche Betriebsweise zu favorisieren ist, muss individuell energetisch, ökologisch und wirtschaftlich analysiert werden.

Beispiel 6: Großwärmepumpen in Krankenhäusern

Abluftwärme aus Kälteanlagen

Die in Krankenhäusern oftmals anfallende niedertemperierte Abluftwärme aus Kälteanlagen lässt sich oft mit geringem Aufwand zur Heiz- und Brauchwasserbereitung nutzbar machen und kann so zusätzliche Kesselanlagen unterstützen und den Brennstoffverbrauch oder auch die Anlagengröße selbst reduzieren helfen. Um die Wärme vollständig zu nutzen und somit eine optimale Wirtschaftlichkeit zu erreichen, sollte der zu ladende Warmwasserspeicher in die zentrale Warmwasserversorgung eingebunden werden. Dieser kann in Kaskade mit einem weiteren Warmwasserspeicher geschaltet werden. Die Wärmerückgewinnung speist dann in den ersten Speicher ein und wärmt so Kaltwasser vor, das aufgrund seiner niedrigen Temperatur eine gute Wärmeübertragung gewährleistet. Ein zweiter Speicher stellt dann die bedarfsgerechte Versorgung mit Warmwasser sicher, indem ein Heizkessel oder ein BHKW situativ nachheizt. Auf Grund langer Laufzeiten der Kältemaschinen ist die Rückgewinnung großer Wärmemengen möglich und führt so zu kurzen Amortisationszeiten.

Abwärmenutzung von Kompressoranlagen

Bei der Drucklufterzeugung verbleibt physikalisch bedingt nur ein sehr geringer Teil der aufgewendeten Energie in der Druckluft. Der Großteil der elektrischen Leistung eines Kompressors wird in Wärme umgesetzt, die bei einem voll gekapselten Schraubenkompressor zu über 90% der zugeführten elektrischen Leistung als Wärme zurück gewonnen werden kann. Als Übertragungsmedium kann Luft oder Wasser dienen. Mit dieser Wärme können zum Beispiel in der Nähe gelegene Räume des Krankenhauses geheizt, Brauchwasser erwärmt oder betriebsinterne Prozesse unterstützt werden, die Wärme im gegebenen Temperaturbereich benötigen. Natürlich ist hier auch die Speisung von Industriewärmepumpen sinnvoll, um das Temperaturniveau hoch zu "pumpen" und somit weiteren Verwendungsmöglichkeiten im Krankenhaus zukommen zu lassen. Bei luftgekühlten Kompressoren wird die erwärmte Kühlluft über möglichst kurze Luftkanäle zur Luftwärmepumpe transportiert. Bei wassergekühlten Kompressoren kann durch Einbau eines Wärmetauschers in den Fluidkreislauf oder eine Wasser-Wasser-Großwärmepumpe die Abwärme ebenfalls zu Heizzwecken im Krankenhaus verwandt werden.

Abwasserwärmenutzung durch eine Großwärmepumpe

Das in Krankenhäusern in großem Umfang anfallende Abwasser kann über einen Wärmetauscher und eine Industriewärmepumpe zurück gewonnen und energetisch nutzbar gemacht werden. Ein Wärmetauscher entzieht einem Zwischenspeicherbecken, die Energie der gesammelten Abwässer, die sich sinnvoll zusammenführen lassen. Eine Schmutzwasserpumpe fördert nun dieses Wasser zum Gegenstromwärmetauscher bevor die Abwässer der Kanalisation zugeführt werden. Eine Großwärmepumpe nutzt nun diese Wärme "der kalten Seite", um z. B. die im Krankenhaus nötigen Brauchwassertemperaturen zu erreichen. Aufgrund der ganzjährig verfügbaren hohen Abwassertemperatur und der langen Anlagenlaufzeiten ergeben sich relevante Kosten- und CO2-Einsparungen. Zudem wird das Abwasser gekühlt und kommt den Auflagen zur Abwasserrückführung entgegen.

In Krankenhäusern gibt es noch viele weitere Ansatzpunkte, eine Großwärmepumpe sinnvoll einzusetzen. Vornehmlich kommen hier der Einbau von Abgas-Wärmerückgewinnungsgeräten hinter Heißwasser- oder Dampfkesseln, eine Wärmerückgewinnung aus Abschlämmwasser bei Dampfkesselanlagen, die Installation von Abgaswärmetauschern, eine Latentwärmenutzung eines Eisspeichers oder der Einbau von Wärmerückgewinnungsanlagen in Lüftungs- und Klimaanlagen in Betracht.

Beispiel 7: Großwärmepumpen in der Landwirtschaft

Industriewärmepumpen in Milchviehbetrieben

In Milchviehanlagen kann die beim Kühlen der Milch anfallende Abwärme über einen Wärmeaustauscher und eine Industriewärmepumpe sinnvoll nutzbar gemacht werden. Durch Kombination einer Großwärmepumpe mit der Wärmerückgewinnung der Milchkühlung können zum Beispiel angrenzende Wohnhäuser beheizt oder auch der in der Milchviehhaltung selbst auftretende Brauchwasserbedarf nachhaltig unterstützt werden. Durch einen zwischengeschalteten Pufferspeicher lassen sich mit ca. 2500l Milch pro Tag monovalent 300m² Wohnfläche versorgen oder annähernd 2000l Brauchwasser auf 50°C erhitzen.

Die Installation einer Wärmerückgewinnung der Milchkühlung ist relativ simpel, da lediglich der Milchkühltank um einen Plattenwärmetauscher ergänzt wird. Die warme Milch wird durch den Wärmetauscher gepumpt, der im Gegenstrom mit kaltem Wasser durchflutet wird. Je nach Wassertemperatur und Plattentauschergröße ergibt sich eine nutzbare Temeraturdifferenz von 15°C bis 20°C. Neben dem Wärmepumpeneinsatz lassen sich so auch Trogtränken oder ein Puffertank als Tränkewasserreservoir thermisch bedienen. Über den reduzierten Energieverbrauch hinaus, resultiert ein effizienterer Einsatz der Kühlmaschinen.

Luftwärmepumpen zur Heuentfeuchtung

Eine große Luftwärmepumpe ist auch zur Heubelüftung einfach einsetzbar, indem diese dem Belüftungsgebläse vorgeschaltet wird. Die Luftwärmepumpe führt die angesaugte Umgebungsluft durch das Kühlregister des Kältemittelkreislaufs, wobei beim Durchstreifen der Lamellen des Verdampfers die Luft bis auf den Taupunkt abkühlt. Die Feuchtigkeit der angesaugten Luft kondensiert, wird durch das Heizregister erwärmt und zum Heubelüfter geführt. Der Einsatz der Luftwärmepumpe ist insbesondere bei hoher Luftfeuchtigkeit ökologisch und ökonomisch sinnvoll, da da der Energieverbrauch der Wärmepumpe aufgrund des hohen Wirkungsgrades wesentlich geringer ist als bei einer konventionellen Wärmeerzeugung.

Abluftwärmepumpe in Rinderhaltung und Schweinezucht

Die Abwärme aus Rinder- und Schweineställen lässt sich auf einfache Art und Weise thermisch nutzen. Mit einer Luft-Wärmepumpe kann ein Großteil der Abwärme für die Heiz- und Brauchwasserbereitung gewonnen werden. Eine ausgewachsene Kuh erzeugt z. B. eine Wärmeleistung von ca. 1 kW. Davon sind in einem wärmegedämmten Stall rund 500 Watt nutzbar. Bei zwanzig Rindern ergibt sich somit bereits eine Wärmeleistung von 10 kW. Die hohe Ammoniakkonzentration der Luft erfordert jedoch einen korrosionsfesten Wärmetauscher. Überdies gibt es auch zusätzlich Möglichkeiten der biologischen Abluftfilterung.

Beispiel 8: Groß-Wärmepumpen im Lebensmittelhandel

Supermarkt-Klimatisierung per Erdwärme

Supermärkte werden ganzjährig klimatisiert und weisen in der Regel einen größeren Kälte- als Wärmebedarf auf. Diese Verbrauchsstruktur lässt sich energetisch effizient über eine erdwärmegespeiste Wärmepumpenkonfiguration bedienen, die innen- und außentemperaturgesteuert über Fan-Coils (Gebläse-Konvektoren) die Verkaufsräume klimatisiert. Bei entsprechender Wärmepumpenkonfiguration ist es z. B. in Einkaufscentern auch möglich Gebäudeteile zu heizen, während bereits solar erhitze Gebäudeteile gekühlt werden müssen.

Grundlage der Energiebereitstellung bildet ein entsprechend dimensionierter Erdwärmetauscher aus Erdwärmesonden oder einer Grundwasserbrunnenanlage. Dieser liefert die Erdwärme, die die Wärmepumpe zur Bereitstellung des notwendigen Vorlauftemperaturniveaus benötigt. Bedarf es der Kühlung, so kann passiv oder bei hohen Kühllasten auch aktiv gekühlt werden. Im Sommer funktioniert das System umgekehrt. Es kühlt den Markt, indem es der Raumluft die Wärme entzieht und sie an den Boden zurückgibt. Das Erdreich dient dann als Wärmespeicher für den Heizbetrieb. Heiz- und Kühlkombinationen sind äußerst wirtschaftlich und umweltfreundlich, da beide Betriebsweisen durch den thermischen Erdpendelspeicher ideal miteinander verknüpft werden.

Abwärme-Kühlung per Luft-Großwärmepumpe

Aufgrund des Einsatzes von Kühlanlagen in Super- und Großmärkten entstehen große Abwärmemengen, die in den meisten Fällen ungenutzt abgeführt wird. Eine Wärmepumpenlösung ermöglicht es nun, diese Abwärme über geeignete Wärmetauscher der Großwärmepumpe zur Verfügung zu stellen. Sie kommt dann bei der Warmwasserbereitung und damit auch bei der Beheizung des Marktes wieder zum Einsatz. Auf diese Weise können 75% der erforderlichen Heizleistung erbracht werden, was in einer Kombination mit einer Erdwärmeheizung und -kühlung die konventionelle Heizwärmebereitstellung überflüssig macht. Heiz- und Kühlkombinationen mit Abwärmerückgewinnung bedürfen in Abhängigkeit der vorhandenen Geologie zudem eine kleinere Dimensionierung des Erdwärmetauschers, was die Investitionskosten vermindert und die Amortisationsdauer erhöht. Der geringe Platzbedarf gegenüber herkömmlichen Anlagen, schafft zudem mehr Platz für die Verkaufsräume.

Beispiel 9: Großwärmepumpen in Wäschereien

In Wäschereien bietet sich eine Abwasserwärmenutzung durch eine Großwärmepumpe an. Zentrales Element einer Abwasserwärmenutzung ist der Wärmetauscher. In einer Wäscherei überträgt dieser die Wärmeenergie vom ca. 35°C heißen Abwasser aus der Wäscherei zum ca. 15°C kalten Frischwasser im Zulauf zur Waschanlage.

Zuerst wird jedoch das Abwasser in einem Zwischenspeicherbecken gesammelt und dann mit einer Schmutzwasserpumpe zum Wärmetauscher transportiert. Das Abwasser strömt frei über die Oberfläche der Wärmeübertragungsplatten, sodass die dabei entstehende Filmströmung und die Verwirbelungen für einen raschen und effizienten Wärmeübergang und nahezu vollständige Selbstreinigung sorgen. Danach wird das Abwasser der öffentlichen Kanalisation zugeführt. Dementsprechend wird das Frischwasser aus dem Weichwasserbecken entnommen und dem Wärmetauscher zugeführt. Im Gegenstrom erfolgt dann die Wärmeenergieübertragung vom Abwasser auf das Frischwasser.

Dieser einfache Anlagenaufbau kann effizient durch den Einsatz einer Industriewärmepumpe ergänzt werden und sorgt durch die hohe Wassertemperatur für hervorragende Jahresarbeitszahlen. Eine hohe Anlagenlaufzeit resultiert in Amortisationszeiten unter 2 Jahren.

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"Einsatz von Industrie- und Großwärmepumpen" wurde am 20.08.2020 das letzte Mal aktualisiert.