In Dresden wurden bislang zwei Großwärmepumpenprojekte gemeinsam durch die Sachsen-Energie mit der Gesa geplant und realisiert: eine Luft-Wärmepumpe am Kraftwerksstandort Dresden-Reick sowie eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe an der TU Dresden, die die Abwärme des nahe gelegenen Hochleistungsrechenzentrums nutzt. Beide Projekte sind in das Fernheiznetz (ZFHN) integriert, nutzen Ammoniak als Kältemittel, erfüllen u. a. die Anforderungen der DIN EN 378, TRGS und TA-Lärm und haben umfassende Sicherheitskonzepte mit Aufstellung in geschlossenen Maschinenräumen. Unterschiede ergeben sich im Wesentlichen aus dem jeweiligen Wärmequellenkonzept sowie aus standortspezifischen Sicherheitsanforderungen im urbanen Umfeld (Tafel 1).

Die erste in Betrieb befindliche Wärmepumpe wurde am Innova­tionskraftwerk Dresden-Reick in­stalliert. Bei dieser Luft-Wasser-Wärmepumpe war die Systemlogik der innovativen Kraft-Wärme-Kopplung (iKWK) maßgeblich. Die Anlage ist in ein hybrides Konzept mit Elektrodenheizkessel und Blockheizkraftwerk eingebunden. Die förderrechtliche Vorgabe, mindestens 30 % der Referenzwärme aus erneuerbaren Quellen zu erzeugen, bestimmte die erforderliche Wärmepumpenleistung. Dafür musste zunächst die Betriebszeit festgelegt werden, wobei die Außentemperatur als feste Planungsgröße diente. Da bei sehr niedrigen Außentemperaturen die Gefahr der Ver­eisung der Luftkühler besteht, wurde lediglich eine minimale Betriebstemperatur von 5 °C betrachtet. Für einen COP von mindestens 2,0 wurde für den Wärmepumpenbetrieb final jedoch eine Grenztemperatur von 10 °C festgelegt. Daraus ergab sich eine Heizleistung von rd. 1,1 MW und eine Jahresarbeitszahl von etwa 2,6 bei rd. 3 200 bis 4 000 Vollbenutzungsstunden jährlich. 

Die Wärmepumpe selbst ist als zweistufige Wärmepumpe ausgeführt, um den Temperaturhub auf 85 °C Vorlauftemperatur realisieren zu können. Durch das Kraftwerk kann eine Nacherhitzung auf Fernwärmeniveau realisiert werden. Die Luftkühler werden als Wärmequelle über einen Glykol-Zwischenkreis mit 35 % Glykolanteil hydraulisch eingebunden; fernwärmenetzseitig ist die Anlage auf PN 25 ausgelegt und speist ohne hydraulische Trennung in das Fernheiznetz ein. Die Rückkühler sind auf dem Dach der neuen Technikzentrale installiert und wurden aufgrund der Gefahr von Luftkurzschlüssen und Kaltluftseen mit CFD-Simulation optimiert. Strömungsleitbleche und eine angepasste Aufstellhöhe sorgen für eine stabile Luftführung. In Bild 2 sind eine Konstruktionsdarstellung einschließlich der Leitungsführungen sowie das errichtete Gebäude zu sehen.

Das Lehmann-Rechenzentrum der TU Dresden versorgt umliegende Gebäude über ein Nahwärmenetz mit Wärme für Trinkwarmwasser, Heizung und Klimatisierung. Jedoch kann nicht die gesamte Abwärme über das Nahwärmenetz verbraucht werden. Bei der Auslegung der Wasser-Wärmepumpe am Rechenzentrum der TU Dresden war daher die verfügbare Quellleistung aus der Serverabwärme von rd. 3 MW maßgeblich. Zudem bestand die strikte Vorgabe, dass die Temperatur des abgekühlten Nahwärmenetzwassers maximal 33 °C betragen darf, um den optimalen Betrieb der Serverkühlung nicht negativ zu beeinflussen. Zudem sollte eine möglichst geringe minimale Teillast ermöglicht werden. Aus diesen Bedingungen resultierte die Auslegung von drei baugleichen Wärmepumpenmodulen der Firma GEA mit jeweils etwa 1 MW Entzugsleistung, was bis zu 3,9 MW Heizleistung der Gesamtanlage entspricht. Je nach Wärmeangebot kann die Anlage 6 500 bis 8 000 Stunden im Jahr laufen und damit bis zu 24 000 MWh/a Wärme erzeugen. Die Wärmepumpenanlage wurde durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (vormals für Wirtschaft und Klimaschutz) im Rahmen der Nationalen Klimaschutzinitiative gemeinsam mit einer Solarthermieanlage gefördert und erhielt 2025 den Dena Efficiency Award in der Kategorie „Gemeinsam mehr erreichen“, womit die vorbildliche gemeinsame Arbeit aller Partner gewürdigt wurde.

Die hydraulische Anbindung wird kondensatorseitig direkt an das ZFHN der Sachsen-Energie und verdampferseitig an das Nahwärmenetz der TU Dresden vorgenommen. Die Anlage ist als einstufige Wärmepumpenanlage ausgeführt und hebt die Temperatur von 38 bis 55 °C im Nahwärmenetz auf 90 °C im Fernwärmenetz an. Die Einordnung der Wärmepumpenanlage in den Gesamtbetrieb ist in Bild 3 schematisch dargestellt.

Aufgrund der Raumgeometrie war zudem eine aktive Kühlung des Wärmepumpenmaschinenraums erforderlich, da die Abwärme nicht allein durch Lüftung abgeführt werden kann. Die Maschinenraumabwärme speist in den Vorlauf des Nahwärmenetzes ein und wird als zusätzliche Wärmequelle in den Wärmepumpen verwertet. Für den Schallschutz wurde die Anlage auf aktiven Druckluftfederelementen installiert, da die vorhandene Zwischendecke des unterkellerten Technikgebäudes keine ausreichende Masse zur Schwingungsdämpfung bietet. Bild 4 zeigt die Innenansicht der Wärmepumpenzentrale sowie die Konstruktionsdarstellung.