Fraunhofer ISE, Wessmann entwickelt Residential Multi-Source Heat Pump International PV Journal

8. März 2023Beatrice Santos

Das Fraunhofer ISE, die Universität Freiburg und das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben im Rahmen des Projekts „LowEx im Gebäudebestand“ Lösungen für die Nachrüstung von Wärmepumpen, Wärmeübertragungssystemen und Lüftungssystemen in Mehrfamilienhäusern entwickelt. Das Team entwickelte auch eine Mehrquellen-Wärmepumpe mit dem deutschen Heizungshersteller Viessmann. Als Wärmequellen nutzt das Gerät Luft und Erdwärme.

„In Innenstädten ist oft nicht genügend Platz für Bohrungen für geothermische Untersuchungen vorhanden und die Nutzung der Außenluft als Wärmequelle ist relativ ineffizient und hat eine höhere Lärmemission“, heißt es in einer Mitteilung des Fraunhofer ISE. Ein Mehrquellen-Wärmepumpensystem kombiniert die Vorteile zweier Wärmequellen: Außenluft und Erdreich. Durch diese Kombination wird eine kleinere Bohrfläche erreicht, aber dennoch die hohe Effizienz einer Sole-Wärmepumpe erreicht.“

Die Forscher installierten die Lösung in einem Mehrfamilienhaus mit 160 Wohneinheiten in Karlsruhe-Durlach, Deutschland. Gepaart ist die Anlage mit einer Spitzenlast-Gastherme und einer 60-kW-PV-Anlage auf dem Dach des Gebäudes.

weniger Kohlendioxid zu erreichen₂ Bei der Wärmeerzeugung in diesen Gebäuden werden die Wärmepumpen auf einen möglichst hohen Deckungsgrad ausgelegt, entsprechend selten läuft die Gastherme“, so Fraunhofer.

In den ersten sechs Monaten des Betriebs, zwischen Februar und Juli 2022, erreichte die Mehrquellen-Wärmepumpe laut Fraunhofer ISE Quellentemperaturen von durchschnittlich 8 Grad Celsius. Der Leistungskoeffizient (COP) über diesen Zeitraum betrug 3,2. Der Gaskessel machte 31 % der dem Gebäude zugeführten Wärme aus. Die Forschungsorganisation behauptete, dies sei „hauptsächlich auf die höheren Temperaturanforderungen für sanitäres Warmwasser zurückzuführen“. Insgesamt reduzierte das Nachrüstsystem die CO2-Emissionen um 42 %.

„Die Mehrfamilienhäuser in diesem Projekt beweisen die Machbarkeit der Nachrüstung von Mehrfamilienhäusern mit Wärmepumpen und Niedrigenergietechnologien“, sagt Manuel Lamle, Forscher der Universität Freiburg.

„Für einen optimalen Betrieb ist es wichtig, die spezifische Situation zu berücksichtigen, einschließlich der Wärmeverteilungssysteme und des Platzbedarfs im Heizgewölbe“, sagte er. „Außerdem ist bei der Nachrüstung ein hydraulischer Abgleich der Heizungsanlage durchzuführen und zu prüfen, ob sich die Vorlauftemperaturen weiter reduzieren lassen, beispielsweise durch den Austausch einzelner Heizkörper.“

Das Projekt umfasste weitere technologische Entwicklungen wie Hybrid-Wärmepumpen, Wärmepumpen mit Propan als Kühlmittel und Hochtemperatur-Wärmepumpen. Weitere Technologiepartner waren die deutschen Hersteller Bosch, Beck + Heun und Kermi.