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Wärmepumpen mit Rückgewinnung:
Für die Zukunft gut aufgestellt

Vor dem Hintergrund sich stark verändernder und mittelfristig sicher wieder ansteigender Energiepreise werden bislang vernachlässigte, da nicht direkt nutzbare Ressourcen, wie die bei industriellen Kühlprozessen entstehende Abwärme von den Unternehmen, zunehmend als kostengünstige Alternative zur Wärmeerzeugung gesehen.


Die Rückgewinnung von Abwärme stellt für zahlreiche Branchen eine jederzeit verfügbare, bei fast allen Produktionsprozessen entstehende Ressource dar. Dieses günstige und umweltfreundliche Energie-Potenzial wird bisher in Deutschland erstaunlicherweise kaum genutzt. Aus technologischer Sicht ist es heute möglich, durch den Einsatz von Wärmepumpen signifikante Spareffekte gegenüber konventioneller Wärmeerzeugung zu erzielen. Von der Münchner Kältetechnik aircool GmbH gibt es bereits eine Reihe von Lösungen in diesem Wachstumssegment: So ist die mit einer Kälteleistung von 369 bis aktuell 1.150kW aufwartende PFS-Baureihe von McQuay auch als Wärmepumpe erhältlich. Dieser Maschinentyp mit modifiziertem Monoscrew-Kompressor erzielt dabei in den derzeit angebotenen Leistungsklassen von 437 bis 1.353kW Heizleistung einen hohen Wirkungsgrad der Energieeffizienzklasse ‚A‘ bei einem COP bis zu 6,5. Die kompakte Bauweise, die flexible und einfache Installation sowie die im Heizbetrieb je Verdichter im Bereich von 50 bis 100% stufenlose Leistungsregulierbarkeit machen die modifizierte PFS-Baureihe zur idealen Industrie-Wärmepumpe. Als technisches Highlight bieten die McQuay-Maschinen außer dem serienmäßigen Stern-Dreieck-Anlauf und dem optionalen Softstarter auch einen Betrieb mittels Frequenzumformer. Neben den standardisierten Cu/St Wärmetauschern ist die Baureihe auch mit Wärmetauscherrohren in Cu/Ni lieferbar. Bei besonders problematischer Wärmequellenbeschaffenheit sind Platten Wärmetauscher in Titan verfügbar. Die Flüssigkeits-Einspritzung stellt zudem eine in jedem Temperaturniveau ausreichende Ölkühlung des Kompressors sicher. Bei der PFS-Typenreihe kann als Alternative zum Kauf ein Contracting bzw. Langzeit-Miete angeboten werden.

Mit Großwärmepumpen effektiv wirtschaften

Wie groß in der verarbeitenden Industrie das Marktpotenzial für den Wärmepumpeneinsatz ist, zeigte sich in einer LCD-Fertigungsanlage von LG Philips in Südkorea: Großwärmepumpen des Typs McQuay Templifier ermöglichten durch die Nutzung der ansonsten aus dem Gebäudekomplex entsorgten Prozesswärme als Energiequelle für die Warmwasserbereitung und Gebäudeheizung, Einsparungen von jährlich 5Mio. US-$. Aircool vertreibt in Deutschland TSC Templifier-Großwärmepumpen wie im Beispiel mit einer Leistung von 880 bis 7.000kW. Ein Experten-Team übernimmt bei jeder Lösung die Projektierung und Beratung. Für alle Wasser/Wasser Baureihen – gleich welcher Größe – wird ausschließlich das umweltfreundliche Kältemittel R134a verwendet. Aircool-Firmeninhaber Bruno Trost zeigt sich von der Zukunft der Wärmepumpentechnologie begeistert: „Es ist eine geniale Lösung, denn Wärme wird immer benötigt und sie entsteht im Überfluss vor allem dort, wo Kälte erzeugt wird.“

Rationaler Energieeinsatz durch Invertertechnologie

Ist Wasser als Wärmequelle nicht vorhanden kann eine Luft/Wasserwärmepumpe eingesetzt werden. Die Vorteile bei dieser Maschinenausführung sind in den günstigen Investitionskosten der Gesamtanlage zu sehen, da Luft als Wärmequelle ausreichend vorhanden ist und nicht mit zusätzlichen Kosten erschlossen werden muss. Die im Kältekreislauf intern umschaltbare McEnery-HPI-Baureihe ist in einem Kälteleistungsbereich von 255 bis 588kW und einem Heizleistungsbereich von 274 bis 602kW erhältlich. Es ist jeweils projektspezifisch zu prüfen, ob mit der Wärmepumpe ein Mono- oder Bivalenter Betrieb realisierbar ist. Zusätzlich sind zwei verschiedene Geräuschausführungen möglich, sodass auch schallempfindlichen Aufstellorten Rechnung getragen wird. Eine eventuell notwendige Abtauung wird mittels des Mikroprozessors durch Kreislaufumkehrung realisiert, um die unterschiedlichen Kältemittelstände im Heiz- und Kühlmodus auszugleichen ist ein Flüssigkeitssammler montiert.

Mehrwert für Betreiber

Durch das Zusammenspiel des stufenlos regelbaren Schraubenkompressors mit dem Frequenzumformer ergeben sich für den Betreiber folgende signifikante Vorteile:

– Genaue Sollwerteinhaltung
– Niedriger Anlaufstrom
– Motorleistungsfaktor immer > 0,95
– Geringe Betriebskosten
– Boost Funktion bei tiefen Umgebungstemperaturen

Vor allem durch die letztgenannte Eigenschaft erhält der Betreiber einen deutlichen Mehrwert, worauf im Folgenden noch näher eingegangen wird. Gerade bei tiefen Umgebungstemperaturen steigt der Heizbedarf, jedoch verringert sich der Wärmeinhalt der Wärmequelle Luft, was in der Konsequenz eine Verminderung der möglichen Heizleistung durch die Wärmepumpe bedeutet. Dies wird durch die Boost-Funktion des Schraubenkompressors kompensiert, indem die Frequenz des Kompressors mittels des Frequenzumformers erhöht wird und die Wärmepumpe somit mehr Heizleistung erbringen kann. Ein Betrieb bis zu -20°C ist möglich. Dieselbe Funktion kann im Kältebetrieb bei hohen Außentemperaturen angewandt werden, um den höheren Kühlbedarf des Gebäudes bzw. des Verbrauchers zu decken. Mit dem Kältemittel R134a ist ein Volllastbetrieb bis +45°C und ein Teillastbetrieb bis +57°C möglich, das selbstständige Zurückregeln der Kompressoren verhindert somit eine Hochdruckstörung der Maschine. Aircool/McQuay reagiert mit Wärmepumpen und Kältemaschinen auf die Bedürfnisse des Betreibers. Durch den Einsatz neuer Technologien werden Ressourcen geschont, Betriebskosten verringert und der CO2-Ausstoß minimiert. Noch in diesem Sommer wird der weiterentwickelte und modifizierte Monoscrew Kompressor auf dem europäischen Markt erhältlich sein. Durch die neue Schieberreglung ist eine Verbesserung der Teillast EER Werte um bis zu 15% möglich – das ist ein Ergebnis globaler Ingenieurleistung aus dem Hause McQuay.

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