Spezielle Wärmepumpen senken Rücklauftemperaturen im Netz

30.10.2026

Quelle: E & M powernews
 
Durch spezielle Wärmepupen konnte der Wärmeverbrauch am Bildungscampus Freiham im Münchner Westen nahezu halbiert werden. Das erhöht die Anzahl der Anschlüsse an das Geothermienetz.
  
Der Bildungscampus Freiham im Münchner Westen benötigt weniger Wärme als ursprünglich geplant. „Gegenüber den Plandaten haben wir den Wärmeverbrauch etwa halbiert“, sagte Markus Falke, Mitarbeiter der Abteilung Hochbau/Energiemanagement im Baureferat der Landeshauptstadt München. Die Stadt führt die Einsparungen auf eine kontinuierliche Überwachung und Optimierung der Wärmeanlagen zurück. Beheizt werden die Objekte mit Fernwärme aus dem Geothermie-Heizwerk Freiham.

Nach Angaben des städtischen Baureferats liegt der spezifische Wärmeverbrauch der Schulgebäude und des benachbarten Sportparks inzwischen bei rund 25 bis 30 kWh pro Quadratmeter und damit erheblich unter dem Planwert von 55 kWh pro Quadratmeter. Eine zusätzliche Nachrüstung mit speziellen Wärmepumpen soll nun die Rücklauftemperaturen im Fernwärmenetz dauerhaft niedrig halten. Dazu wurden spezielle Wärmepumpen − „eXergiemaschinen“ − die Varmeco und der Schweizer Partner BMS-Energietechnik entwickelt haben, installiert. Das teilten die Unternehmen am 29. Oktober mit. Das senkt zum einen die Wärmekosten und entlastet zudem das Geothermie-Fernwärmenetz.

Der Bildungscampus Freiham nahm im Herbst 2019 seinen Betrieb auf. Das Schulzentrum umfasst eine Grundschule, eine Förderschule, ein Gymnasium und eine Realschule und bietet Platz für bis zu 3.000 Schülerinnen und Schüler. Der benachbarte Sportpark mit Schwimmbad folgte 2020. Beide Einrichtungen beziehen ihre Wärme aus dem Geothermie-Heizwerk Freiham der Stadtwerke München (SWM). Die Anlage fördert rund 90 Grad Celsius heißes Thermalwasser aus etwa 2.500 Metern Tiefe.

Das Fernwärmenetz in Freiham arbeitet mit einer variablen Vorlauftemperatur von maximal 70 Grad Celsius. Im Sommer sinkt sie häufig auf 60 Grad Celsius. Um die vorhandene Wärme möglichst weitgehend auszunutzen, streben die Betreiber Rücklauftemperaturen von weniger als 35 Grad Celsius an. Je größer die Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf ausfällt, desto mehr Wärme kann das Netz bei gleichem Volumenstrom transportieren. Niedrige Rücklauftemperaturen schaffen damit Spielraum für zusätzliche Anschlüsse. Hier setzen die „eXergiemaschinen“, also spezielle Wärmepumpen, an. 

Wärmepumpe stellt die ideale Temperaturschichtung her

„Die Exergiemaschine ist eine spezielle elektrische Wärmepumpe, mit der wir die Temperaturschichtung im Wärmesystem optimieren können“, erklärt Robert Müller. Er ist ein Planer und Bauleiter aus Schwindegg, den die Stadt für das Projekt einbezogen hat. In dem Schulcampus und im Sportpark sind die Maschinen zusammen mit je einem Niedertemperatur-Speicher und einem Hochtemperatur-Speicher bereits installiert.

Die Exergiemaschine erfüllt dabei eine Doppelfunktion: Einerseits ist sie ein Temperatur-Booster und lädt den Hochtemperatur-Speicher beziehungsweise den Vorlauf zu den Verbrauchern auf. Dadurch ist ein Nachladen mit Fernwärme seltener nötig und bei geringen Fernwärmetemperaturen dient die Exergiemaschine als Nacherhitzer. Dabei nutzt sie bevorzugt selbsterzeugten PV-Strom. Andererseits kühlt sie den Rücklauf zur Fernwärme-Übergabestation, der unten am Niedertemperatur-Speicher angeschlossen ist. Aufgrund getrennt regelbarer Pumpen lassen sich die Heiz- und Kühlwirkung dieser speziellen Wärmepumpen gradgenau vorgeben. „Bei dieser Geothermie-Anwendung ist das Unterschreiten von 35 Grad beim Rücklauf ein wichtiges Kriterium“, so Planer Müller. „Ist der Rücklauf zu warm, springt die Exergiemaschine an.“

Zugunsten bestmöglicher Energieflüsse haben die Planer jeweils vor und nach den Heizspeichern Drei-Wege-Ventile vorgesehen. Beim Rücklauf von den Verbrauchern sorgen Drei-Wege-Ventile für ein optimales, von der Temperatur abhängiges Einspeisen in das Speichersystem. Am Vorlauf zu dem Warmwassernetz dient das Drei-Wege-Ventil als Mischer, um die Einspeisetemperatur konstant zu halten. So kann die Exergiemaschine den HT-Speicher bei hoher Leistung der lokalen PV-Anlage zum Beispiel auf über 70 Grad Celius laden und den Überschussstrom sinnvoll nutzen; das Drei-Wege-Ventil mischt die Temperatur passend für das Trinkwarmwassernetz herunter.

Insgesamt acht solcher Exergiemaschinen mit einer thermischen Leistung von jeweils 20 kW werden nach Abschluss der Nachrüstung in Freihamer Schulen und im Sportpark arbeiten: eine im Bildungscampus, zwei weitere an anderen Schulen und fünf im Sportcampus. 

Mit der Nachrüstung verfolgt die Stadt mehrere Ziele. Die Anlagen sollen die Rücklauftemperaturen unter unterschiedlichen Verbrauchsbedingungen begrenzen, den Fernwärmebezug reduzieren und die erforderlichen Temperaturen für die Trinkwarmwasserbereitung sicherstellen. Gleichzeitig soll der Einsatz von lokal erzeugtem Photovoltaikstrom den Strombezug der Wärmepumpen verringern.

Autorin: Heidi Roider