Großwärmepumpe kaufen & mieten: Ab 100 kW Industriewärmepumpe

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Die Themen im Überblick

Großwärmepumpen versorgen große Verbraucher mit viel Wärme

Wärmepumpen heben das Temperaturniveau einer Wärmequelle auf einen technisch nutzbaren Wert an. So ist es möglich, mit thermischer Energie aus dem Erdreich ein gesamtes Gebäude zu beheizen. Und das, obwohl die Temperatur unter der Erdoberfläche bei gerade einmal 5 Grad Celsius liegt.

Grundlage ist ein immer wieder ablaufender Prozess, der auf einem Kältemittel basiert. Dieser benötigt nur eine Kilowattstunde Strom, um mindestens drei Kilowattstunden Wärme herauszubekommen. Er arbeitet also deutlich effizienter als eine Direktheizung und stößt vor Ort keine Schadstoffe aus.

Verschiedenste Wärmequellen liefern die nötige Ausgangswärme

Um thermische Energie für eine Großwärmepumpe zu bekommen, lassen sich verschiedene Wärmequellen anzapfen. Neben dem bereits erwähnten Erdreich gehören dazu auch die Umgebungsluft und das Grundwasser. Selbst Abwasser und Abwärme aus technischen Prozessen lassen sich nutzen, um mit einer Großwärmepumpe Heizwärme zur Verfügung zu stellen.

Leistung und Temperaturen für Wärmenetze und Industrieanlagen

Konventionelle Wärmepumpen haben eine begrenzte Leistung. Sie eignen sich vor allem für moderne Wohngebäude und liefern Temperaturen von maximal 50 bis 60 Grad Celsius. Großwärmepumpen unterscheiden sich hier deutlich. Denn diese liefern bei Bedarf mehr als 600 Kilowatt Leistung. Sie lassen sich zu Kaskaden mit Leistungsdaten im Megawatt-Bereich verbinden und erreichen Temperaturen von mehr als 100 Grad Celsius, wenn diese nötig sind.

Regelware oder individuell gefertigte Großwärmepumpen kaufen

Während der Kleinwärmepumpen-Markt breit aufgestellt ist, gibt es vergleichsweise wenig Hersteller für Großwärmepumpen. Dementsprechend klein ist das Angebot an anschlussfertiger Regelware. Finden Betreiber von Wärmenetzen, Wohngebäuden oder Industrieanlagen keine passende Lösung, lassen sich diese individuell fertigen. Anbieter passen Wärmepumpenanlagen dabei optimal an individuelle Bedürfnisse an. Das hat zwar höhere Kosten zur Folge, sorgt in aller Regel aber auch für eine höhere Effizienz.

Wärmepumpen heben Temperaturen an: Funktion einfach erklärt

Ganz gleich, ob es um die Beheizung von Wohngebäuden oder Industrieanlagen geht: Eine Wärmepumpe hat immer das gleiche Funktionsprinzip. Dieses basiert auf einem immer wieder ablaufenden Prozess, der der das Temperaturniveau einer vorhandenen Wärmequelle anhebt. Möglich ist das mit Kältemitteln, die spezielle chemische und physikalische Eigenschaften aufweisen. Die folgende Übersicht zeigt Schritt für Schritt, wie eine Wärmepumpe funktioniert:

Temperaturhub beeinflusst Leistung und Effizienz der Technik

Wie effizient eine Klein- oder Großwärmepumpe arbeitet, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Ein besonders wichtiger ist der sogenannte Temperaturhub, der den Unterschied zwischen Quell- und Nutztemperatur beschreibt. Je größer dieser ist, umso mehr muss der Verdichter leisten. Der Bedarf an Antriebsenergie steigt und die Kosten für den Betrieb der Anlage fallen höher aus.

COP als Kennwert für die Energieeffizienz einer Großwärmepumpe

Ein erstes Kennzeichen für die Effizienz ist der COP-Wert (Coefficient of Power). Er gibt das Verhältnis von Nutz- und Antriebsenergie an und sollte bei mindestens drei liegen. Ist das der Fall, genügt eine Kilowattstunde Strom, um drei Kilowattstunden Wärme bereitzustellen. Je größer der COP ist, umso effizienter und sparsamer arbeitet eine Wärmepumpe.

Mittel- oder Hochtemperatur Wärmepumpe: Wo liegt der Unterschied?

Abhängig vom Einsatzbereich sind Mittel- oder Hochtemperatur Wärmepumpen erhältlich. Mitteltemperatur Wärmepumpen liefern Temperaturen von maximal 50 bis 60 Grad Celsius. Sie eignen sich für die Gebäudebeheizung und arbeiten am besten mit einer Flächenheizung. Hochtemperatur Wärmepumpen haben einen deutlich größeren Einsatzbereich. Denn sie liefern Energie bei Bedarf mit 90, 100 oder sogar 160 Grad Celsius. Möglich ist das durch einen speziellen Aufbau. Die folgende Tabelle zeigt drei Technologien, mit denen Großwärmepumpen hohe Temperaturen erreichen.

Hochtemperatur Großwärmepumpe: Technik	Beschreibung der Funktionsweise
Heißgasauskopplung	Hochtemperatur Wärmepumpen mit Heißgasauskopplung nutzen den Fakt, dass das Gas aus dem Kompressor zunächst eine sehr hohe Temperatur hat. Sie leiten einen Teil davon durch einen zusätzlichen Wärmeübertrager und stellen etwa 20 Grad Celsius höhere Temperaturen als normal zur Verfügung. Auch wenn die Grenze bei etwa 60 Grad Celsius liegt, ist die Technik doch von Vorteil. Denn die höheren Temperaturwerte lassen sich parallel zur konventionellen Versorgung nutzen, ohne die Leistungszahl zu beeinflussen. Ein typisches Einsatzgebiet ist dabei die parallele Versorgung von Heizung und Warmwasser.
Mehrstufige Prozesse	Setzen Hochtemperatur Großwärmepumpen auf konventionelle Wärmequellen, kommen in der Regel mehrstufige Prozesse zum Einsatz. Dabei liefert ein erster Kältemittelkreislauf eine mittlere Temperatur. Ein zweiter greift diese auf, um sie auf gleiche Weise weiter anzuheben. Die einzelnen Stufen sind dabei für den jeweiligen Temperaturbereich optimiert (passender Verdichter und geeignetes Kältemittel) und bedarfsgerecht zuschaltbar. Mehrstufige Großwärmepumpen realisieren große Temperaturhübe. Sie kommen unter anderem infrage, wenn Umweltwärme aus der Luft auf hohe Temperaturniveaus zu bringen ist.
Spezielle Kältemittel	Im industriellen Bereich setzen Großwärmepumpen auch auf Hochtemperatur-Wärmequellen. Dabei handelt es sich in der Regel um Abwärme mit Temperaturen von 30 oder 40 Grad Celsius. Mit speziellen Kältemitteln ist es möglich, auch diese Temperaturniveaus deutlich anzuheben. Infrage kommt dabei zum Beispiel CO2.

Wichtig zu wissen ist, dass Temperaturhub und Effizienz auch bei Hochtemperatur Großwärmepumpen zusammenhängen. Sind hohe Endtemperaturen nötig, sollten daher auch Wärmequellen entsprechend gewählt werden. Die Umgebungsluft ist eher ungeeignet, da diese im Winter besonders kalt wird. Sole, Erdreich oder industrielle Abwärme weisen ganzjährig höhere Temperaturen auf und sind günstiger.

Verschiedene Wärmequellen kommen für Großwärmepumpen infrage

Grundsätzlich stehen Großwärmepumpen die gleichen Wärmequellen zur Verfügung, auf die auch Kleinwärmepumpen zugreifen können. Durch die teilweise sehr hohe Leistung sind jedoch einige Punkte zu beachten. Die folgende Tabelle gibt einen Überblick.

Wärmequellen für Großwärmepumpen	Beschreibung	Vorteile und Nachteile
Umgebungsluft	Die Umgebungsluft lässt sich mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe nutzen. Dazu saugen die Geräte Außenluft an, um die enthaltene Energie auf das Kältemittel zu übertragen. Während das im Sommer sowie in der Übergangszeit sehr gut funktioniert, sinkt der COP im Winter deutlich. Grund dafür ist, dass die Temperatur der Umgebungsluft dabei deutlich absinkt und ein entsprechend höherer Temperaturhub zu realisieren ist. Mit warmer Abluft aus einer Lüftungsanlage lässt sich die Temperatur etwas anheben, was zu einer höheren Energieeffizienz führt.	Von Vorteil ist die einfache und kostengünstige Erschließung der Wärmequelle. Nachteilig sind niedrige Temperaturniveaus im Winter, die zu einer sinkenden Effizienz führen. Außerdem kann es an den Ventilatoren von Luft-Wasser-Großwärmepumpen zu Schallproblemen und zur Lärmbelästigung kommen.
Erdreich	Das Erdreich lässt sich mit einer Sole-Wasser-Großwärmepumpe nutzen. Diese leitet ein Gemisch aus Frostschutz und Wasser (Sole) durch Leitungen im Erdreich, die entweder vertikal (Sondenbohrung) oder horizontal (Flachkollektoren oder Grabenkollektoren) verlegt sind. Sonderformen sind Wärmekörbe oder Energiepfähle. Da das Erdreich ganzjährig eine höhere Temperatur aufweist, lässt es sich vor allem im Winter effizienter nutzen. Die Betriebskosten fallen dadurch niedriger aus.	Von Vorteil ist die ganzjährig hohe Erdreichtemperatur, die eine höhere Effizienz ermöglicht. Nachteilig sind hingegen die hohen Erschließungskosten. Außerdem ist nicht immer ausreichend Platz vorhanden, um Sonden, Kollektoren oder Wärmekörbe zu installieren.
Oberflächen- und Grundwasser	Gewässer und Grundwasseradern lassen sich mit einer Wasser-Wasser-Großwärmepumpe als Energiequelle anzapfen. Dazu saugen die Anlagen Wasser an, übertragen thermische Energie auf das Kältemittel und führen das Medium anschließend wieder zurück. Vor allem das Grundwasser erweist sich dabei als besonders günstig, da es ganzjährig Temperaturen von 10 bis 15 Grad Celsius hat. Der Temperaturhub fällt dadurch kleiner aus und die Betriebskosten sinken. Voraussetzung ist, dass Wasser und Grundwasser in einer hohen Qualität und Menge verfügbar sind.	Von Vorteil ist die besonders hohe Effizienz, die sich durch die hohe Quelltemperatur ergibt. Nachteilig ist jedoch das teils aufwendige Genehmigungsverfahren. Die Erschließungskosten sind hoch und Grundwasser ist nicht immer in ausreichender Menge und Qualität verfügbar.
Abwasser	Abwasser lässt sich wie Oberflächen- oder Grundwasser mit einer wasserführenden Großwärmepumpe als Energiequelle nutzen. Voraussetzung dafür ist allerdings, dass kontinuierlich ausreichend viel Abwasser anfällt.	Von Vorteil ist auch hier die hohe Quelltemperatur, die zu niedrigen Betriebskosten führt. Das Angebot an Abwasser muss allerdings hoch sein, was als Nachteil zu werten ist.
Abwärme	Abwärme lässt sich mit Luft-, Sole- oder Wasser-Wasser-Wärmepumpen nutzen. Sie fällt in der Regel mit sehr hohen Temperaturen an und ermöglicht dadurch einen besonders effizienten Betrieb. Grund dafür ist der im Vergleich zur Nutzung anderer Wärmequellen niedrige Temperaturhub. Beispiele für Abwärme sind Büroabwärme, Abluft von Kälteanlagen, Duschwasser, Schwallwasser, Abwärme von Prozessen etc.	Die hohe Effizienz, die niedrige Heizkosten nach sich zieht, ist der größte Vorteil der Abwärmenutzung. Günstig sind zudem auch die meist geringen Erschließungskosten. Nachteilig ist, dass Abwärme nicht immer im benötigten Maß vorhanden ist.

Die Übersicht zeigt, dass auch Großwärmepumpen auf verschiedenste Energiequellen zugreifen können. Günstig sind die Anlagen dabei vor allem dann, wenn ihnen unvermeidbare Abwärme zur Verfügung steht.

Höhere Effizienz durch Kombination mit Solarthermie und Photovoltaik

Wer die Effizienz einer Großwärmepumpe steigern möchte, kann diese mit Solarthermie und/oder Photovoltaik kombinieren. Die Solarthermie senkt dabei den Wärmebedarf der Anlage. Sie ermöglicht es aber auch, überschüssige Sommerwärme im Erdreich zu speichern. Kommt Letzteres als Wärmequelle zum Einsatz, lässt es sich im Sommer mit Solarwärme aufheizen. Der nötige Temperaturhub in der kommenden Heizperiode sinkt und die Anlage arbeitet sparsamer.

Neben der Solarthermie kommt auch die Photovoltaik als Ergänzung für Großwärmepumpen infrage. Die Anlagen liefern dabei einen Teil des Stroms, um den Energiebedarf der Umweltheizung zu decken. Anlagenbetreiber benötigen dadurch weniger Strom aus dem öffentlichen Netz und sparen Kosten ein.

Vielseitige Einsatzgebiete im Wohnungsbau und Industriebereich

Geht es um den Einsatz von Großwärmepumpen, kommen verschiedenste Bereiche infrage. So lassen sich beispielsweise große Wohngebäude, Wohnanlagen und ganze Quartiere mit einer solchen Umweltheizung versorgen. Großwärmepumpen eignen sich darüber hinaus für den Einsatz in Nah- sowie Fernwärmenetzen und gewerblichen Anlagen. Selbst große Industrieanlagen lassen sich mit einer passenden Wärmepumpe effizient und energiesparend mit Wärme versorgen. Die folgende Übersicht zeigt die wichtigsten Einsatzgebiete der Technik:

Auch die Dampferstellung mit Wärmepumpe ist möglich, wenn die Technik auf Abwärme industrieller Prozesse zurückgreifen kann.

Sonderform: Wärmerückgewinnung aus industriellen Prozessen

Neben den aufgeführten Einsatzfeldern spielen Hochtemperatur Großwärmepumpen in der Industrie eine bedeutende Rolle. Denn hier sorgen sie durch die Nutzung unvermeidbarer Abwärme für hohe Energie-, Kosten- und CO2-Einsparungen. Möglich ist das beispielsweise in Anlagen mit hohem Dampfbedarf. Hier nutzen Wärmeübertrager Abwärme, um Wasser zu verdampfen. Leistungsstarke Gebläse verdichten den Dampf daraufhin mit vergleichsweise geringem Energieverbrauch. Die Wärme lässt sich anschließend in den Prozess integrieren, um den Bedarf an fossilen Energieträgern wesentlich zu verringern. Anlagenbetreiber profitieren auf diese Weise nicht nur von geringeren Kosten. Sie schonen auch die Umwelt und steigern ihre Unabhängigkeit, wenn sie Hochtemperatur Großwärmepumpen zur Dampferzeugung nutzen.

Hersteller für Großwärmepumpen in Deutschland und der Welt

Aktuell gibt es einige Großwärmepumpen-Hersteller am Markt. Im Folgenden geben wir einen ersten Überblick:

Die Übersicht zeigt einige Großwärmepumpen Hersteller und gibt einen ersten Markteinblick.

Übliche Preise und attraktive Fördermittel für Großwärmepumpen

Wie viel Großwärmepumpen Kosten lässt sich pauschal nicht angeben. Denn die Preise der Anlagen hängen sehr stark von der Leistung und dem gewünschten Temperaturbereich ab. Auch die Tatsache, ob es sich um Regelware oder Einzelanfertigungen handelt, wird sich deutlich auf den Preis aus. Eine verlässliche Auskunft geben daher nur Angebote von Fachhandwerkern oder Herstellern für Großwärmepumpen.

Bis zu 40 Prozent Zuschuss-Förderung für Großwärmepumpen nutzen

Der Staat fördert die Anschaffung von Wärmepumpen in Wohn- und Nichtwohngebäuden. So gibt es zum Beispiel attraktive Zuschüsse im Rahmen der Bundesförderung für effiziente Gebäude für Einzelmaßnahmen. Die Förderrate liegt bei 25 Prozent und lässt sich mit verschiedenen Boni auf bis zu 40 Prozent anheben. So gibt es attraktivere Zuschüsse, zum Beispiel für Sole-, Wasser- oder Abwasser-Wärmepumpen (5 Prozent extra). Auch den Austausch alter Öl-, Kohle- und Nachtspeicherheizungen sowie mindestens 20 Jahre alter Gasheizungen belohnt der Staat (10 Prozent extra). Wichtig ist, dass Interessenten die Förderung für Großwärmepumpen rechtzeitig vor der Vergabe von Liefer- und Leistungsverträgen beantragen!

FAQ: Häufige Fragen und Antworten zum Thema Großwärmepumpe

Was unterscheidet eine Großwärmepumpe von konventionellen Wärmepumpen?

Großwärmepumpen sind mit speziellen Komponenten ausgestattet, um höhere Leistungen zu erbringen. So gibt es Anlagen, die allein mehr als 600 kW oder als Kaskade (mehrere Wärmepumpen zusammen) über 1 MW Wärme liefern. Konventionelle Wärmepumpen erreichen hingegen Leistungswerte von weniger als 50 kW.

Wie funktioniert eine Großwärmepumpe für Industrie und andere große Verbraucher?

An einem Wärmeübertrager geht thermische Energie einer Energiequelle (Umweltwärme, Abwärme etc.) auf ein Kältemittel über. Das Medium verdampft und wird von einem Verdichter unter Druck gesetzt. Gleichzeitig steigt die Temperatur und das Kältemittel kann Wärme über einen zweiten Wärmeübertrager an das zu versorgende System abgeben. Das Medium kühlt sich daraufhin ab. Es wird entspannt, nimmt seinen Ausgangszustand (flüssig) wieder ein und der Kreislauf beginnt von vorn.

Was ist eine Hochtemperatur Wärmepumpe und wann benötige ich diese?

Hochtemperatur Großwärmepumpen sind für höhere Temperaturen ausgelegt. Sie können entweder hohe Quelltemperaturen ohne Störung verarbeiten oder große Temperaturhübe realisieren. Letzteres ist zum Beispiel dann nötig, wenn die Quelltemperatur bei unter 10 Grad Celsius, die Medientemperatur aber bei über 70 oder sogar 100 Grad Celsius liegt. Realisieren lässt sich das mit mehrstufigen Kältemittelkreisläufen, wobei einer immer das Temperaturniveau des vorhergehenden weiter anhebt.

Welche Energiequellen kommen für den Betrieb einer Wärmepumpe infrage?

Für den Betrieb einer Großwärmepumpe kommen Luft, Erde oder Wasser bzw. Grundwasser als Energiequelle infrage. Besser geeignet sind geothermale Quellen oder unvermeidbare Abwärme aus verschiedenen technischen Prozessen. Beide liefern höhere Temperaturen und sorgen dadurch für einen geringeren Energieverbrauch.

In welchen Bereichen kommen Großwärmepumpen sinnvoll zum Einsatz?

Einsetzbar sind die Anlagen in der Regel überall dort, wo nutzbare Energiequellen zur Verfügung stehen. Neben Wohnanlagen, Quartieren und Siedlungen versorgen die Anlagen dabei auch Nah- oder Fernwärmenetze. Großwärmepumpen eignen sich für gewerbliche Gebäude, Industrieanlagen und sogar für die Dampferzeugung. Auch in Krankenhäusern, Schwimmbädern und großen Bürogebäuden sind die Anlagen einsetzbar.

Wie lässt sich die Effizienz einer Wärmepumpe in der Industrie steigern?

Neben dem Einsatz von Abwärme mit hohen Temperaturniveaus lässt sich die Effizienz auch mit Solarthermie und Photovoltaik steigern. Während die PV einen Teil der Stromkosten deckt, senkt die Solarthermie den Wärmebedarf, der durch die Wärmepumpe zu erbringen ist. Letztere eignet sich aber auch dazu, die Energiequelle Erdreich aufzuheizen oder Wärme für den Winterbetrieb in einen großen Speicher einzulagern.

Wie hoch sind die Kosten und welche Fördermittel gibt es für Großwärmepumpen?

Die Kosten hängen von der Leistung und den Spezifikationen ab. Sie lassen sich daher nicht pauschal angeben. Hilfreich ist hier das Angebot eines Fachhandwerksbetriebs oder eines Großwärmepumpen Herstellers (zum Beispiel im Anlagenbau). Fördermittel gibt es vom Staat in Form von Zuschüssen. Erhältlich sind 25 bis 40 Prozent, wenn Interessenten die Förderung für Großwärmepumpen vor der Vergabe von Liefer- und Leistungsverträgen beantragen.