Entwicklung von Wärmepumpenlösungen für Mehrfamilienhäuser
Förderkennzeichen: 03ET1377 A/B/C
Laufzeit: 01.01.2016 bis 31.12.2021
Projektpartner: Fraunhofer ISE, Bosch Thermotechnik, Robert Bosch GmbH
Ziele
Entwicklung von zwei Wärmepumpenlösungen für Mehrfamilienhäuser:
- Ein bivalentes System, bestehend aus einer elektrischen Wärmepumpe und einem fossilen Generator, für Raumheizung und Warmwasserbereitung mit optimiertem Betrieb für unterschiedliche Optimierungsziele (Primärenergie, CO2-Emissionen, Investitionskosten, …)
- Eine elektrische Wärmepumpe mit einem Kältemittelkreislauf mit reduzierter Füllung auf Basis eines natürlichen Kältemittels
Technologie
Bivalentes System
Die größten Herausforderungen bei der Installation von Wärmepumpen in bestehenden Mehrfamilienhäusern sind die geforderten hohen Vorlauftemperaturen – insbesondere zur Einhaltung der gesundheitlichen Vorschriften für die Warmwasserbereitung – und die begrenzte Verfügbarkeit von geeigneten Wärmequellen in der Umgebung.
Eine vielversprechende Lösung für die Sanierung besteht in der Installation so genannter bivalenter (hybrider) Systeme, bei denen eine elektrische Wärmepumpe und ein fossiler Wärmeerzeuger durch ein übergeordnetes Regelungssystem parallel betrieben werden.
Bei dieser Lösung muss die Wärmepumpe (inkl. Quelle) nicht auf maximale Leistung dimensioniert werden und die Wärmeerzeuger können effizienter betrieben werden (z.B. in Bezug auf die Betriebskosten oder den Primärenergieverbrauch).
Wärmepumpe mit natürlichem Kältemittel
Um die in der F-Gas-Verordnung (Verordnung (EU) Nr. 517/2014) vorgesehene Reduktion der Emissionen von fluorierten Treibhausgasen (F-Gase) zu erfüllen, wird in einem zweiten Teil des Projekts parallel eine Wärmepumpe auf Basis natürlicher, brennbarer Kältemittel entwickelt, die für bestehende MFH geeignet ist. Um das Gefährdungspotenzial zu minimieren, wird der Kältekreislauf unter anderem mit neuen Verdampferkonzepten auf eine minimale Füllung ausgelegt. Ein entsprechendes Sicherheitskonzept wird ebenfalls entwickelt. Um den hohen Anforderungen an die Schallemissionen in dicht bebauten Stadtgebieten gerecht zu werden, fließen aktuelle Entwicklungen der Psychoakustik in die gesamte Entwicklung ein.
Arbeitsplan
Bivalente (hybride) Wärmepumpen-Heizsysteme im Bereich der Renovierung von Mehrfamilienhäusern
- Grundlagen und Stand der Technik
- Simulationsgestützte Bewertung verschiedener Dimensionierungs- und Betriebsstrategien für unterschiedliche Anlagenkonzepte
- Reglerentwicklung und -implementierung
- Demonstrationsprojekte
Wärmepumpe mit natürlichem Kältemittel für den Einsatz in Mehrfamilienhäusern
- Entwicklung von kältemittelreduzierten Verdampfern und Optimierung der Gefrier- und Abtaustrategie
- Auslegung des Kühlkreislaufs
- Technische Nachweise
- Simulationsbasierte Bewertung der Geräteleistung im Anwendungskontext
Kontaktpersonen
Björn Nienborg, Projektmanager 
Thermische Systeme und Gebäude
Fraunhofer ISE
Heidenhofstraße 2, 79110 Freiburg
+49 761 4588-5883
bjoern.nienborg@ise.fraunhofer.de
Dr. Bernd Bierling
Bosch Thermotechnik GmbH
Postfach 13 09, 73243 Wernau
Tel.: +49 7153 306-1673
Bernd.Bierling@de.bosch.com
Dr. Christian Glueck
Bosch Thermotechnik GmbH
Postfach 11 61, 35453 Lollar
+49 (0)6441 418-2340
Christian.Glueck2@de.bosch.com
Dr. Fabian Schmid
Robert Bosch GmbH
Renningen, 70465 Stuttgart
Tel.: +49 711 811-24215
Fabian.Schmid4@de.bosch.com