Hochtemperatur-Wärmepumpe für Altbau & Industrie: Techniken, Typen & Hersteller im Überblick

Bei der Heizungsmodernisierung geht es in der Regel darum, einen neuen, effizienten Wärmeerzeuger in ein bestehendes Wärmeverteilsystem zu integrieren. Dabei sind die erforderlichen Vorlauftemperaturen gerade bei bestehenden Heizkörpern so hoch, dass diese mit einer normalen Wärmepumpe nicht effizient erzeugt werden könnten. Daher kommen in diesen Fällen spezielle Hochtemperatur-Wärmepumpe zum Einsatz.

Eine Technik, hohe Brauchwasser-Temperaturen zu erzeugen, erfolgt durch eine gesonderte Nutzung des Heißgases (dampfförmiges, bereits verdichtetes Kältemittel). Da dieses näher am Verdichter geschieht ist, ist die Temperatur um ca. 20°C höher als die Temperatur, die normalerweise in den Verflüssiger gelangt.

Dabei wird das gewonnene Heißgas an einen zusätzlichen Wärmetauscher abgegeben und damit der obere Speicherbereich des Frischwasserspeichers aufgeheizt. Daher spricht man hierbei auch von einer sogenannten "Topladung" oder "Toploader". Durch diese sogenannte Heißgaslade-Technik (HGL-Technik) kann die Hochtemperatur-Wärmepumpe im Winterbetrieb niedrige Temperaturen von z.B. 35 °C für Flächenheizungen bereitstellen, und gleichzeitig den oberen Speicherbereich für den Warmwasserbedarf auf 60 °C erhitzen, ohne dass dies die Leistungszahl der Wärmepumpe beeinträchtigt.

Teilweise wird bei der Heißgas-Nutzung auch von Hochtemperatur-Wärmepumpen gesprochen, die auf der Nutzung des Sauggases basieren. Da die Überhitzung des Sauggases verantwortlich ist, welche Heißgastemperatur sich einstellt, sind diese Techniken jedoch äquivalent.

Eine weitere Technik hohe Temperaturen mit Wärmepumpen zu erzeugen ist der Einsatz eines zweistufigen Kreisprozesses. Die zwei hintereinandergeschalteten Kreisprozesse werden dann mit meistens unterschiedlichen Kältemitteln betrieben, die für die jeweilige Temperatur ideale Eigenschaften mitbringen.

Beim zweistufigen Kreisprozess bildet dann der Kondensatorder ersten Stufeden Verdampfer für die zweite Stufe. Erzeugt also die "erste Wärmepumpe" eine Temperatur von z. B. 40°C so nutzt das danach geschaltete Wärmepumpenmodul diese Temperatur als Eingangstemperatur und pumpt das Temperaturniveau weiter hoch. Eine solche Hochtemperatur-Wärmepumpe kann dann Heizwassertemperaturen von 80°C oder auch 90°C erzeugen und wird teilweise sogar dazu eingesetzt, Nah- und auch Fernwärmenetze mit Heizwärme zu versorgen.

Eine spezielle Technik von Hochtemperatur-Wärmepumpen stellen CO₂-Wärmepumpen dar, die u.a. bis Dezember 2017 von der Dürr thermea GmbH hergestellt wurden. Die thermeco2 Wärmepumpen nutzen das natürliche Kältemittel CO₂ (R744) um Vorlauftemperaturen für Heiz- und Prozesswärme bis 90 °C herzustellen. Aufgrund der besonderen Eigenschaften des CO₂ als Kältemittel lassen sich hohe Temperaturen auch aus vorhandenen Niedertemperaturquellen wie industrieller Abwärme und Abwasser bis 35 °C erzeugen.

Die Wärmerückgewinnung von Energie aus Kühlwässern, Rückkühlern oder Abwässern durch den Einsatz von CO₂-Hochtemperaturwärmepumpen verringert so den Primärenergieeinsatz und CO₂-Emissionen. Energetisch besonders effektiv ist es, mit CO₂-Hochtemperaturwärmepumpen die Kälteerzeugung bis - 10°C mit der Hochtemperatur-Wärmerückgewinnung bis 90°C zu kombinieren.