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Neue Technologien für die Klimawende Industrie-Wärmepumpen: Sonnige Aussichten?

Wir haben nachgefragt: Mit welchen Herausforderungen müssen sich Verantwortliche auseinandersetzen, wenn sie Wärmepumpen in industriellen Umgebungen einsetzen wollen?

Wir haben nachgefragt: Mit welchen Herausforderungen müssen sich Verantwortliche auseinandersetzen, wenn sie Wärmepumpen in industriellen Umgebungen einsetzen wollen?

Bild: iStock, Nikkolia
01.09.2023

Mag man den Politikern glauben, sind Wärmepumpen der Gamechanger, wenn es um die Raumheizung oder Warmwasseraufbereitung in Wohngebäuden und somit die Abkehr von fossilen Brennstoffen geht. Doch können Wärmepumpen noch mehr leisten - etwa in der Industrie? Deshalb stelle ich die Frage: Mit welchen Herausforderungen müssen sich Verantwortliche auseinandersetzen, wenn sie Wärmepumpen in industriellen Umgebungen einsetzen wollen?

Das sagen die Experten:

Bildergalerie

  • Egbert Tippelt, Productline Manager Heatpump, Viessmann Deutschland: Wärme aus industriellen Prozessen sollte heute nicht mehr ungenutzt an die Umwelt abgegeben werden. Mit Wärmepumpen lässt sich diese Energie sehr sinnvoll und kostensparend verwenden. Auch die Kühlung von Serverräumen für Computersysteme kann damit günstig erfolgen. Die Herausforderung besteht darin, geeignete Abwärmequellen etwa in der Fertigung aufzuspüren und der Wärmepumpe zuzuführen. Das spart einerseits Energie zum Kühlen und andererseits Energie für Prozesswärme, Heizung und Warmwasserbereitung. Mit standardisierten Großwärmepumpen bietet Viessmann genau auf die industriellen Anforderungen abgestimmte Lösungen an. Auf Wunsch führen wir auch Planung, Installation und Inbetriebnahme durch.

    Egbert Tippelt, Productline Manager Heatpump, Viessmann Deutschland: Wärme aus industriellen Prozessen sollte heute nicht mehr ungenutzt an die Umwelt abgegeben werden. Mit Wärmepumpen lässt sich diese Energie sehr sinnvoll und kostensparend verwenden. Auch die Kühlung von Serverräumen für Computersysteme kann damit günstig erfolgen. Die Herausforderung besteht darin, geeignete Abwärmequellen etwa in der Fertigung aufzuspüren und der Wärmepumpe zuzuführen. Das spart einerseits Energie zum Kühlen und andererseits Energie für Prozesswärme, Heizung und Warmwasserbereitung. Mit standardisierten Großwärmepumpen bietet Viessmann genau auf die industriellen Anforderungen abgestimmte Lösungen an. Auf Wunsch führen wir auch Planung, Installation und Inbetriebnahme durch.

    Bild: Viessmann

  • Sven Petersen, CAC Business Developer, Panasonic, Heating & Ventilation Air-conditioning Europe: Zum einen müssen Wärmepumpen die häufig extremeren Temperaturvorgaben im industriellen und gewerblichen Bereich erfüllen. Im Heizbetrieb liefern diese Wärmepumpen auch bei 0 bis 45 °C Außenlufttemperatur eine Wasseraustrittstemperatur von bis zu 70 °C. Im Kühlbetrieb kann dieselbe Maschine eine Wasseraustrittstemperatur von bis -15 °C bei Außentemperaturen zwischen -15 und 40 °C erreichen. Zum anderen sollten Wärmepumpen auch Betriebs-Sicherheit, Umweltschutz und dauerhaft sichere Verfügbarkeit bezüglich der Kältemittel bieten. Neue kommerziellen Wärmepumpen werden mit dem natürlichen Kältemittel Propan / R290 mit einem GWP-Wert von 3 betrieben. Im Hinblick auf die Neufassung der F-Gase-Verordnung erfüllen diese Geräte dann die gesetzlichen Vorgaben für sichere und gleichzeitig preiswerte und effiziente Kältemittel in der Industrie.

    Sven Petersen, CAC Business Developer, Panasonic, Heating & Ventilation Air-conditioning Europe: Zum einen müssen Wärmepumpen die häufig extremeren Temperaturvorgaben im industriellen und gewerblichen Bereich erfüllen. Im Heizbetrieb liefern diese Wärmepumpen auch bei 0 bis 45 °C Außenlufttemperatur eine Wasseraustrittstemperatur von bis zu 70 °C. Im Kühlbetrieb kann dieselbe Maschine eine Wasseraustrittstemperatur von bis -15 °C bei Außentemperaturen zwischen -15 und 40 °C erreichen. Zum anderen sollten Wärmepumpen auch Betriebs-Sicherheit, Umweltschutz und dauerhaft sichere Verfügbarkeit bezüglich der Kältemittel bieten. Neue kommerziellen Wärmepumpen werden mit dem natürlichen Kältemittel Propan / R290 mit einem GWP-Wert von 3 betrieben. Im Hinblick auf die Neufassung der F-Gase-Verordnung erfüllen diese Geräte dann die gesetzlichen Vorgaben für sichere und gleichzeitig preiswerte und effiziente Kältemittel in der Industrie.

    Bild: Panasonic

  • Martin Thielmann, Senior Product Marketing Manager for Air Solution, LG: Für eine optimale und energieeffiziente Klimatisierung von Industriegebäuden bietet sich die VRF-Lösung Multi V i von LG an. Mittels KI-Unterstützung erzielt die innovative Anlage Energieeinsparungen von bis zu 24,7 Prozent. Der garantierte Heizbetrieb liegt dabei in einem Temperaturspektrum von bis zu -30 °C, die volle Leistung wird bis -10 °C erreicht. Eine verkürzte Abtauzeit ermöglicht zudem, dass kontinuierlich geheizt werden kann. Das macht den Betrieb nicht nur wirtschaftlicher, sondern auch stabiler. Weiteres Plus: Die adaptive Lautstärkenregulierung sorgt dafür, dass die Schallemissionen des Geräts sich automatisch dem Geräuschpegel der Umgebung anpassen – sowohl tagsüber als auch nachts.

    Martin Thielmann, Senior Product Marketing Manager for Air Solution, LG: Für eine optimale und energieeffiziente Klimatisierung von Industriegebäuden bietet sich die VRF-Lösung Multi V i von LG an. Mittels KI-Unterstützung erzielt die innovative Anlage Energieeinsparungen von bis zu 24,7 Prozent. Der garantierte Heizbetrieb liegt dabei in einem Temperaturspektrum von bis zu -30 °C, die volle Leistung wird bis -10 °C erreicht. Eine verkürzte Abtauzeit ermöglicht zudem, dass kontinuierlich geheizt werden kann. Das macht den Betrieb nicht nur wirtschaftlicher, sondern auch stabiler. Weiteres Plus: Die adaptive Lautstärkenregulierung sorgt dafür, dass die Schallemissionen des Geräts sich automatisch dem Geräuschpegel der Umgebung anpassen – sowohl tagsüber als auch nachts.

    Bild: LG

  • Bernd Lieber, Bereichs- und Organisationsleiter, Ochsner Energietechnik: Die ingenieursmäßige Planung von Wärmepumpen für große Leistungen in der Industrie erfordert weitaus detailliertere Planungs- und Projektierungsaufwendungen als klassische Heizungswärmepumpen. Das setzt hohe Kompetenz und Erfahrung in der hydraulischen Einbindung von Wärmepumpen bei den planenden und ausführenden Unternehmen voraus. Auf der Herstellerseite ist ein breites Produktportfolio für unterschiedliche Leistungsgrößen und Temperaturbereiche gefragt. Die Ochsner Energietechnik bietet Anlagen für Nieder-, Mittel-, Hoch- und Höchsttemperaturen bis 130 °C. Damit kann sie die Anforderungen von Industrie- oder Infrastrukturprojekten und der verfügbaren Wärmequelle, zum Beispiel Abwärme aus Industrieprozessen, Rechenzentren oder Abwasser exakt erfüllen.

    Bernd Lieber, Bereichs- und Organisationsleiter, Ochsner Energietechnik: Die ingenieursmäßige Planung von Wärmepumpen für große Leistungen in der Industrie erfordert weitaus detailliertere Planungs- und Projektierungsaufwendungen als klassische Heizungswärmepumpen. Das setzt hohe Kompetenz und Erfahrung in der hydraulischen Einbindung von Wärmepumpen bei den planenden und ausführenden Unternehmen voraus. Auf der Herstellerseite ist ein breites Produktportfolio für unterschiedliche Leistungsgrößen und Temperaturbereiche gefragt. Die Ochsner Energietechnik bietet Anlagen für Nieder-, Mittel-, Hoch- und Höchsttemperaturen bis 130 °C. Damit kann sie die Anforderungen von Industrie- oder Infrastrukturprojekten und der verfügbaren Wärmequelle, zum Beispiel Abwärme aus Industrieprozessen, Rechenzentren oder Abwasser exakt erfüllen.

    Bild: Ochsner

  • Michael Lechte, Product Manager, Mitsubishi Electric, Living Environment Systems: Die Erfahrungen aus gut 30 Jahren des Vertriebes von Klimageräten und Wärmepumpen für gewerbliche und industrielle Anwendungen zeigen, dass der Einsatz der Systeme sehr gut funktioniert – die Anforderungen an die technische Gebäudeausrüstung und die damit verbundenen Herausforderungen jedoch sehr vielfältig sind. Es ist wichtig, die Besonderheiten der jeweiligen Anwendung genau zu untersuchen und daraufhin ein Versorgungskonzept mit den richtigen Technologien zu erarbeiten. Zum Beispiel können Belastungen der Luft im industriellen Umfeld eine Herausforderung darstellen: Hier gilt es, entsprechend beschichtete, widerstandsfähigere Wärmetauscher zu wählen. Grundsätzlich sind natürlich Aspekte wie Tragfähigkeit von Aufstellflächen der Anlagen oder auch die Luftführung in großen Objekten zu berücksichtigen.

    Michael Lechte, Product Manager, Mitsubishi Electric, Living Environment Systems: Die Erfahrungen aus gut 30 Jahren des Vertriebes von Klimageräten und Wärmepumpen für gewerbliche und industrielle Anwendungen zeigen, dass der Einsatz der Systeme sehr gut funktioniert – die Anforderungen an die technische Gebäudeausrüstung und die damit verbundenen Herausforderungen jedoch sehr vielfältig sind. Es ist wichtig, die Besonderheiten der jeweiligen Anwendung genau zu untersuchen und daraufhin ein Versorgungskonzept mit den richtigen Technologien zu erarbeiten. Zum Beispiel können Belastungen der Luft im industriellen Umfeld eine Herausforderung darstellen: Hier gilt es, entsprechend beschichtete, widerstandsfähigere Wärmetauscher zu wählen. Grundsätzlich sind natürlich Aspekte wie Tragfähigkeit von Aufstellflächen der Anlagen oder auch die Luftführung in großen Objekten zu berücksichtigen.

    Bild: Mitsubishi Electric

  • Manfred Gerngroß, Leiter Technik bei Hoval Deutschland: Der Einsatz von Wärmepumpen in der industriellen Anwendung unterscheidet sich nur unwesentlich von der Anwendung in Mehrfamilienhäusern oder Bürogebäuden. Denkt man zum Beispiel an große Luft/Wasser-Wärmepumpen zur Außenaufstellung, sind sie in einer industriellen Umgebung sogar meist noch leichter zu installieren als zur Nutzung in Mehrfachfamilienhäusern. Denn: Schallemissionen in der Industrie und damit die Suche nach geeigneten Aufstellmöglichkeiten unterliegen nicht den strengen Kriterien des Wohnbaus. Darüber hinaus ermöglichen Wärmepumpen, wertvolle Energie aus Fertigungsprozessen und der Abluft zurückzugewinnen und somit einer sinnvollen und kostensparenden Weiterverwendung zuzuführen.

    Manfred Gerngroß, Leiter Technik bei Hoval Deutschland: Der Einsatz von Wärmepumpen in der industriellen Anwendung unterscheidet sich nur unwesentlich von der Anwendung in Mehrfamilienhäusern oder Bürogebäuden. Denkt man zum Beispiel an große Luft/Wasser-Wärmepumpen zur Außenaufstellung, sind sie in einer industriellen Umgebung sogar meist noch leichter zu installieren als zur Nutzung in Mehrfachfamilienhäusern. Denn: Schallemissionen in der Industrie und damit die Suche nach geeigneten Aufstellmöglichkeiten unterliegen nicht den strengen Kriterien des Wohnbaus. Darüber hinaus ermöglichen Wärmepumpen, wertvolle Energie aus Fertigungsprozessen und der Abluft zurückzugewinnen und somit einer sinnvollen und kostensparenden Weiterverwendung zuzuführen.

    Bild: Hoval

  • Maik Heydrich, Projektingenieur, Dimplex: Es ist wichtig, dass die technischen Möglichkeiten von serienmäßig hergestellten Wärmepumpen geprüft werden, um die passende Systemlösung für den Anwendungsfall zu finden. So kann zum Beispiel bei der Nutzung von Abwärme aus industriellen Prozessen, ein höheres Temperaturniveau auf der Wärmequellenseite entstehen. Ähnliche Anforderung können sich auf der Wärmesenkenseite ergeben, zum Beispiel bei der Bereitstellung von Prozesswärme oder Beheizung von Bestandsgebäuden ergeben. Sollen darüber hinaus Kälte/Wärme simultan bereitgestellt werden, bedarf es spezieller hydraulischer Konzepte mit einer passend abgestimmter Regelungen. Auch im Hinblick auf die Laufzeiten unterscheiden sich Anforderungen in der Industrie von der gewöhnlichen Gebäudebeheizung.

    Maik Heydrich, Projektingenieur, Dimplex: Es ist wichtig, dass die technischen Möglichkeiten von serienmäßig hergestellten Wärmepumpen geprüft werden, um die passende Systemlösung für den Anwendungsfall zu finden. So kann zum Beispiel bei der Nutzung von Abwärme aus industriellen Prozessen, ein höheres Temperaturniveau auf der Wärmequellenseite entstehen. Ähnliche Anforderung können sich auf der Wärmesenkenseite ergeben, zum Beispiel bei der Bereitstellung von Prozesswärme oder Beheizung von Bestandsgebäuden ergeben. Sollen darüber hinaus Kälte/Wärme simultan bereitgestellt werden, bedarf es spezieller hydraulischer Konzepte mit einer passend abgestimmter Regelungen. Auch im Hinblick auf die Laufzeiten unterscheiden sich Anforderungen in der Industrie von der gewöhnlichen Gebäudebeheizung.

    Bild: Dimplex

  • Niclas Oetjen, Produktmanager Applied Systems, Daikin Germany: In industriellen Umgebungen spielen Temperaturen von über 75 °C und mehr oft eine zentrale Rolle. Deshalb sind die Anforderungen an die Leistungen der Wärmepumpentechnologie höher als in Komfortanwendungen, verbunden mit einer höheren Komplexität bei der Planung. Um ineffiziente, fossile Erzeuger mit energieeffizienten Wärmepumpen zu ersetzen, sind zum Beispiel mehrstufige Luft-Wasser-Systeme oder Kombinationen mit Wasser-Wasser-Wärmepumpen als Booster notwendig. In diesem Zusammenhang stellen sich Fragen etwa zu Investitionsmehr- und Lebenszykluskosten sowie zu Aufstellungsbedingungen oder Schallemissionen. Wir sind überzeugt, dass es dennoch für jede Herausforderung die passende Lösung gibt.

    Niclas Oetjen, Produktmanager Applied Systems, Daikin Germany: In industriellen Umgebungen spielen Temperaturen von über 75 °C und mehr oft eine zentrale Rolle. Deshalb sind die Anforderungen an die Leistungen der Wärmepumpentechnologie höher als in Komfortanwendungen, verbunden mit einer höheren Komplexität bei der Planung. Um ineffiziente, fossile Erzeuger mit energieeffizienten Wärmepumpen zu ersetzen, sind zum Beispiel mehrstufige Luft-Wasser-Systeme oder Kombinationen mit Wasser-Wasser-Wärmepumpen als Booster notwendig. In diesem Zusammenhang stellen sich Fragen etwa zu Investitionsmehr- und Lebenszykluskosten sowie zu Aufstellungsbedingungen oder Schallemissionen. Wir sind überzeugt, dass es dennoch für jede Herausforderung die passende Lösung gibt.

    Bild: Daikin

  • Jörg Bonkowski, Communications (HC/COM), Bosch Thermotechnik – Buderus: Da solche Systeme meist als bi- oder multivalente Anlagen ausgelegt sind, spielt neben einem durchgängig hohen Leistungsumfang und ausreichenden Systemtemperaturen, die Hybridfähigkeit eine wesentliche Rolle. ModBus- und BacNet-Schnittstellen sind dabei wesentlich für die Einbindung in eine übergeordnete GLT und ermöglichen so umfangreiche Hybridlösungen zusammen mit Spitzenlastkesseln. Sofern keine GLT vorhanden ist, sollte eine komplette Systemregelung seitens des Anbieters verfügbar sein. Wichtig sind auch die Kaskadierbarkeit und Reversibilität zur optimalen Abdeckung der Anforderung an Heizen und Kühlung größerer Gebäude. Aus Umweltgesichtspunkten ist die Verwendung eines Kältemittels mit geringerem Global Warming Potential (GWP) von Bedeutung und auch die Möglichkeit zur Schallreduzierung durch Leistungsabsenkung.

    Jörg Bonkowski, Communications (HC/COM), Bosch Thermotechnik – Buderus: Da solche Systeme meist als bi- oder multivalente Anlagen ausgelegt sind, spielt neben einem durchgängig hohen Leistungsumfang und ausreichenden Systemtemperaturen, die Hybridfähigkeit eine wesentliche Rolle. ModBus- und BacNet-Schnittstellen sind dabei wesentlich für die Einbindung in eine übergeordnete GLT und ermöglichen so umfangreiche Hybridlösungen zusammen mit Spitzenlastkesseln. Sofern keine GLT vorhanden ist, sollte eine komplette Systemregelung seitens des Anbieters verfügbar sein. Wichtig sind auch die Kaskadierbarkeit und Reversibilität zur optimalen Abdeckung der Anforderung an Heizen und Kühlung größerer Gebäude. Aus Umweltgesichtspunkten ist die Verwendung eines Kältemittels mit geringerem Global Warming Potential (GWP) von Bedeutung und auch die Möglichkeit zur Schallreduzierung durch Leistungsabsenkung.

    Bild: Buderus

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