Schema der Abwärmenutzung in einem fleischverarbeitenden Betrieb, hier eine Anordnung mit Hoch- und Niedertemperatur-Speicher. Die Abwärme wird im Niedertemperatur-Speicher (rechts) eingekoppelt. Die eXergiemaschine sorgt für einen kühlen Rücklauf zur Kältetechnik und eine ausreichend hohe Temperatur im Hochtemperatur-Speicher (linker Speicher).
Kälteanlagenbauer, die bei der Planung auch die Heizungstechnik mit im Blick haben, können ihren Kunden große Sparpotenziale eröffnen. Denn eine smarte Nutzung von Abwärme führt zu niedrigeren Betriebskosten bei der Wärme- und Kälteerzeugung – und möglicherweise sogar zu geringeren Investitionskosten.
Häufig werden Kälte- und Wärmeerzeugung separat geplant und ausgeführt. Doch immer öfter findet eine ganzheitliche Betrachtung der beiden Gewerke statt. Kälteanlagenbauer können sich zum Beispiel durch das Thema Abwärmenutzung profilieren: Lässt sich die Abwärme der Kältetechnik sinnvoll einsetzen, eröffnet dies große Energiesparpotenziale für den Betreiber.
„Interessant ist die Abwärmenutzung quasi überall, wo es um den gewerblichen Umgang mit Lebensmitteln geht“, sagt Walter Diebel, Mitglied der Geschäftsleitung bei der varmeco GmbH & Co. KG, und nennt als Beispiele die Gastronomie und Hotellerie, Brauereien, Tankstellen und Lebensmittelmärkte. Wo Lebensmittel gekühlt werden, sagt er, gebe es oft auch einen hohen Bedarf an Warmwasser für Reinigungszwecke. „Dann ergibt sich eine ideale Kombination für die ganzjährige Abwärmenutzung“, so Diebel.
Durch Abwärmenutzung können Kältetechniker deutlich effizientere Anlagen anbieten
Damit Abwärme möglichst effizient genutzt werden kann, haben die Firmen varmeco und BMS-Energietechnik die eXergiemaschine entwickelt. Sie bringt Wärme, die auf niedrigem Temperaturniveau anfällt, auf ein höheres Temperaturniveau. Das geschieht um ein Vielfaches effektiver als zum Beispiel bei einem Erdgasbrenner als Nacherhitzer, denn die eXergiemaschine ist eine spezielle Wärmepumpe, die für hohe Quell- und Zieltemperaturen und einen hohen Temperaturhub konzipiert ist.
So funktioniert die Abwärmenutzung mit der eXergiemaschine
Die eXergiemaschine stellt eine optimierte Temperaturschichtung in einem Wärmespeicher her. Dazu arbeitet im Inneren des Geräts eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe mit Nennwärmeleistungen Qth von 3 bis 100 kW, die für eine große Temperaturspreizung bis etwa 50 K im Pufferspeicher ausgelegt ist und auch bei Quelltemperaturen von 55 °C und mehr arbeitet.
Während des Betriebs entnimmt die eXergiemaschine über zwei Kreisläufe Wasser aus der Mitte des Speichersystems. Ein Kreislauf leitet Wasser zum Kondensator der Wärmepumpe, wo es erhitzt wird, bevor es in den heißen Teil des Speichers gelangt. Von dort aus werden Verbraucher, etwa eine Warmwasserbereitung, bedient. Der andere Kreislauf führt über den Verdampfer der eXergiemaschine und leitet das dort heruntergekühlte Wasser anschließend in den unteren, kalten Speicherbereich. Dies sorgt für einen kalten Rücklauf zur Kälteanlage oder anderen Wärmequellen.
Die eXergiemaschine ist in der 3- und 5-kW-Ausführung als kompaktes Wandgerät und in den Leistungsklassen 5 bis 100 kW Wärmeleistung als Standgerät (siehe Bild) erhältlich.
Bei der Abwärmenutzung mit der eXergiemaschine wird ein Pufferspeicher (Wärmespeicher) eingesetzt. Er entkoppelt das diskontinuierliche (Ab)Wärmeangebot vom Verbrauch, der ebenfalls diskontinuierlich sein kann. In der Lebensmittelverarbeitung wird Trinkwarmwasser zum Beispiel meistens für Reinigungszyklen, in der Gastronomie zum Spülen benötigt; daher ergeben sich Bedarfsspitzen beim Warmwasserverbrauch.
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