Wärmepumpen sind für ihre Heiz- und Kühlanwendungen im Wohnbereich weit verbreitet, aber sie werden in industriellen Anwendungen noch zu wenig genutzt. Tatsächlich können viele Industriezweige wirtschaftlich von der Installation dieser Technologie profitieren. Wärmepumpen liefern sowohl Wärme als auch Kälte, indem sie Abwärme aus Prozessen nutzen. Die Steigerung der Energieeffizienz eines industriellen Prozesses durch den Einsatz einer Wärmepumpe führt sowohl zu Kosteneinsparungen für die Industrie als auch zu positiven Umweltauswirkungen für die gesamte Gesellschaft.
Heute werden Wärmepumpen bereits in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, insbesondere in Branchen wie Lebensmittel & Getränke, Holz & Papier oder Chemie sowie in der Fernwärme. Die Forschung an leistungsfähigeren Lösungen wird kontinuierlich weiter vorangetrieben.
WIE FUNKTIONIERT ES?
Industrielle Wärmepumpen gewinnen aktiv Abwärme zurück. Das System ist relativ einfach: Wärmepumpen erhöhen die Temperatur von Abwärmeströmen auf ein höheres Niveau und machen diese Dämpfe somit wieder nutzbar.
Die Wärmepumpe arbeitet mit einem Arbeitsmedium (Kältemittel), das seinen Aggregatzustand (Flüssigkeit/Gas) in einem kontinuierlichen Zyklus ändert und dabei Wärme aufnimmt und abgibt (Carnot-Zyklus):
- Verdampfung: Im Verdampfer wird das Kältemittel der Wärmequelle (z. B. industrieller Abwärme) ausgesetzt. Dabei verdampft das Kältemittel bei niedrigem Druck und niedriger Temperatur.
- Verdichtung: Der Kompressor erhöht den Druck des Kältemittels auf ein höheres Druckniveau.
- Kondensation: Im Kondensator wird die Energie des Arbeitsmediums (Kältemittel) an ein Verteilmedium (z. B. Luft) oder einen Wärmeverbraucher abgegeben. Das Kältemittel wird abgekühlt und verflüssigt sich wieder.
- Expansion: Um den Wärmepumpenkreislauf zu schließen, wird das Arbeitsmedium in ein Expansionsventil geleitet. Die flüssige Phase mit niedrigem Druck und niedriger Temperatur ist nun bereit, erneut in den Verdampfer einzutreten.
Wärmepumpen können in zahlreichen industriellen Prozessen eingesetzt werden und sind besonders effizient, wenn ein direkter Wärmeaustausch nicht möglich ist. Sie können über einen geschlossenen Kreislauf hinausgehen und integrierte Systeme mit verschiedenen Prozessen oder Nutzern schaffen.
ABWÄRME-QUELLEN, DIE MIT WÄRMEPUMPEN GENUTZT WERDEN KÖNNEN
- Abwasser
- Feuchte Abluft aus Trocknungsprozessen
- Wasserströme, die vor der Weiterverarbeitung gekühlt werden müssen
- Abwärme aus Kältemaschinen (Kältetechnik)
- Prozesse, die Kühlung benötigen
TYPISCHE PROZESSE
Industrielle Anlagen bieten eine Vielzahl von Wärmequellen und potenziellen Nutzern, wodurch es zahlreiche Anwendungen für industrielle Wärmepumpen gibt. Einige Beispiele sind:
- Trocknung und Dehydration
- Verdampfung
- Waschen, Reinigen
- Kochen
- Sterilisation, Pasteurisation
- Raumheizung
- Fernwärme
