Wärmepumpen für Industrie & Gewerbe

• Industriewärmepumpen sind für den Einsatz in großen Anlagen wie im Gewerbe konzipiert, wo sie effizient hohe Mengen an Wärme erzeugen und verteilen können. Sie nutzen industrielle Abwärmequellen oder natürliche Energiequellen und tragen zur Senkung der Betriebskosten und des CO₂-Ausstoßes bei. Diese Systeme sind besonders nützlich in Branchen mit konstantem Wärmebedarf, wie der Lebensmittelverarbeitung oder der Chemieindustrie.
• In der Landwirtschaft werden Wärmepumpen zur Beheizung von Gewächshäusern, Stallungen und zur Trocknung von Ernteprodukten eingesetzt. Sie nutzen Umweltwärme oder Abwärme, was zu einer nachhaltigen und kosteneffizienten Energieversorgung führt. Dies kann die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringern und die Betriebskosten senken.
• Weitere Einsatzgebiete für große Wärmepumpen gibt es, um Gärtnereibetriebe und Gewächshäuser effizient zu beheizen. Durch die Nutzung von Erdwärme oder oberflächennaher Geothermie können sie nachhaltig Wärme bereitstellen. Diese Systeme helfen, den Energieverbrauch zu senken.
• Abwasser & Abluft enthalten oft nutzbare Wärme, die durch Wärmepumpen zurückgewonnen werden kann. Diese Methode trägt zur Energieeinsparung bei und verbessert die Gesamteffizienz des Betriebs.
• Nachteil: In der Industrie müssen Lastspitzen, die durch den Betrieb von Wärmepumpen entstehen, sorgfältig geplant und gemanagt werden. Ungeregelte Lastspitzen können zu hohen Energiekosten und Überlastung des Stromnetzes führen. Der Einsatz von Energiemanagementsystemen und Lastspitzenregelung kann eine stabile und kosteneffiziente Energieversorgung ermöglichen. 

Bei den meisten Wärmepumpen handelt es sich um Kompressionswärmepumpen. In diesem Wärmepumpen wird die Wärme des angezapften Reservoirs genutzt, um ein flüssiges Kältemittel zu verdampfen. Anschließend wird dieses nun gasförmige Kältemittel mechanisch komprimiert, wobei es sich erhitzt. Die Wärme des komprimierten Kältemittels wird über einen Wärmetauscher beispielsweise an einen Heizkessel abgegeben.

Die für das Verdampfen des Kühlmittels genutzte Wärme kann sowohl einem Gas als auch einer Flüssigkeit entzogen werden. Im Fall einer Erdwärmepumpe kommt eine Flüssigkeit zum Einsatz, die zuvor durchs Erdreich zirkulierte und dort Wärme aufgenommen hat. Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe hingegen entzieht die Wärme einfach der Außenluft.

An dieser Stelle kommt die Abwärme ins Spiel, die in gewerblichen Umgebungen an vielen Stellen anfällt. Wenn statt der Außenluft die erwärmte Abluft eines Produktionsprozesses, einer Kühlung oder auch eines Serverraums als Wärmereservoir angezapft wird, arbeitet die Wärmepumpe erheblich effizienter.

[Zurück zur Übersicht]

Auch in gewerblichen Umgebungen sind die Heizung und die Warmwasserbereitung die häufigsten Einsatzgebiete für Wärmepumpen. Der wesentliche Unterschied zum Einsatz in Privathäusern besteht darin, dass häufig vorgewärmte Abluft zur Verfügung steht und die Wärmepumpe damit einen wichtigen Beitrag zur Energierückgewinnung leistet.

Allerdings werden Wärmepumpen gewerblich auch zu anderen Zwecken eingesetzt.

• Viele chemische Reaktionen erfordern eine erhöhte Temperatur. Insbesondere im Temperaturbereich deutlich unter 100 Grad Celsius können Wärmepumpen solche Prozesswärme effektiv bereitstellen.
• Dasselbe gilt für Trocknungsvorgänge, beispielsweise in der Textilverarbeitung oder in der Landwirtschaft.

Hochtemperaturwärmepumpen arbeiten hingegen auch noch bei Temperaturen von etwa 100 Grad effizient. Bei noch höheren Temperaturen stoßen Wärmepumpen an ihre Grenzen. Eine physikalische Obergrenze existiert nicht, grundsätzlich kann das Kältemittel nahezu beliebig stark komprimiert werden (siehe oben). Aber eine wichtige Grundregel lautet, dass der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe umso schlechter wird, je höher die zu überbrückende Temperaturdifferenz ist. Wärmepumpen sind also nicht geeignet, um hohe Temperaturen zu erzeugen, wie sie zum Beispiel in der Stahlindustrie benötigt werden.

[Zurück zur Übersicht]

Kondensationstrockner sind lange bekannt, sie sind als Wäschetrockner auch in privaten Haushalten verbreitet. Das Prinzip ist denkbar einfach: Warme Luft wird in die Wäschetrommel geleitet und nimmt das verdunstete Wasser der Wäsche auf. Anschließend wird die Luft gekühlt, wobei das Wasser wieder kondensiert und abfließen kann. Es liegt auf der Hand, dass eine Wärmepumpe diesen Vorgang deutlich energieeffizienter gestalten kann. Der Trick besteht dabei einfach darin, dass die der abkühlenden Luft entzogene Wärme genutzt wird, um die in die Trommel geleitete Luft zu erwärmen.

Das Prinzip des Kondensationstrockners auf Basis einer Wärmepumpe funktioniert nicht nur im heimischen Wäschetrockner, sondern auch im großen industriellen Maßstab. Der LKW-Hersteller Scania nutzt diese Technologie, um frisch lackierte Außenteile seiner Fahrzeuge zu trocknen. Typisch ist, dass auch in diesem Projekt nur moderate Temperaturen benötigt werden, aber wegen der Größe des Raums eine relativ hohe Heizleistung. Ebenfalls typisch ist, dass eine konstante Heizleistung erforderlich ist.

Hohen Temperaturen und schnell wechselnde Veränderungen bereiten Wärmepumpen Probleme. Wird eine Wärmepumpe zur Warmwasserversorgung eingesetzt, erwärmt sie das Wasser vorab auf Vorrat. Warmwasserspeicher können die Wärme viele Stunden speichern, weswegen dies unproblematisch ist, wenn der tägliche Warmwasserverbrauch nicht zu stark schwankt.

Unterperformance zeigt eine Wärmepumpe, wenn sie Verbrauchsspitzen abdecken soll, die nur wenige Male im Jahr auftreten. In diesem Fall wäre ein im Normalbetrieb überdimensionierter Warmwasserspeicher erforderlich, wovon aus Gründen der Energieeffizienz und der Hygiene abzuraten ist. Deswegen entscheidet man sich in manchen Fällen, die Wärmepumpe nur als Heizung zu nutzen. Die Warmwasserbereitung erfolgt über Durchlauferhitzer.

Wärmepumpen sind geeignet, über längere Zeiträume auch hohe Heizleistungen bereitzustellen. Typischerweise erzeugen sie dabei mindestens das 3,5-fache der eingesetzten elektrischen Energie als Wärme. Wärmepumpen sind skalierbar und können jedem Leistungsbedarf angepasst werden.

• Poolheizung: Wärmepumpen sind ideal, um Pools effizient und kostengünstig zu beheizen, indem sie die Umgebungswärme nutzen und diese in den Pool übertragen.
• Garten: Sie können zur Beheizung von Gewächshäusern verwendet werden, um das ganze Jahr über optimale Wachstumsbedingungen für Pflanzen zu schaffen.
• Klimatisierung im Sommer: Viele Wärmepumpenmodelle bieten eine Kühlfunktion, um im Sommer angenehme Raumtemperaturen zu gewährleisten.
• Energiegewinnung aus Abwasser: In größeren Gebäuden oder Siedlungen kann die Wärmepumpe zur Rückgewinnung von Energie aus Abwasser eingesetzt werden, um diese wieder nutzbar zu machen.

[Zurück zur Übersicht]