IEA HPT Annex 50: Webinar-Vorträge zu Anwendung und Design von Wärmepumpen in Mehrfamilienhäusern (2020)
Bibliographische Daten
Thomas Natiesta, Michael Lauermann und Andreas ZottlHerausgeber: AIT Austrian Institute of Technology, 2020
Deutsch, 36 bzw. 30 Seiten
Inhaltsbeschreibung
Wärmepumpen-Anwendungen in MFH - Status Quo und Ausblick
Im Vortrag wird auf die im Rahmen des Projektes IEA HPT Annex 50 durchgeführten Untersuchungen und Ergebnisse hinsichtlich Marktstruktur, Marktbarrieren und Rahmenbedingungen für den Einsatz von Wärmepumpen in Mehrfamilienwohnhäusern (MFH) sowie daraus abgeleitete Potenziale für die Integration von Wärmepumpen in MFH eingegangen.
Eröffnet wurde mit der Ausgangslage hinsichtlich der rechtlichen und politischen Rahmenbedingungen für die erneuerbare Energieversorgung im Gebäudebereich und die sektorale Verteilung des Endenergiebedarfs. Wohngebäude verbrauchen in Österreich etwa 24 % des Endenergiebedarfs. Dies stellt ein signifikantes theoretisches Potenzial für Energieeinsparungen und damit verbundene Emissionseinsparungen durch innovative Wärmebereitstellungstechnologien, wie der Wärmepumpen, dar.
Der erste Teil des Vortrags geht auf die Ermittlung des technischen Potenzials des Wärmepumpeneinsatzes in MFH ein, wobei der bestehende Gebäudebestand und dessen erwartete zukünftige Entwicklung – Stichwort Sanierungsrate - eine wichtige Rolle spielen.
Die Abschätzung der Potentiale der Wärmepumpenintegration in MFH gelang wie folgt: Als Einschränkungen für den Einsatz von Wärmepumpen in MFHs konnte die Beschränkung der Heizungsvorlauftemperatur auf 60 bis 70 °C festgestellt werden, was dazu führt, dass nur Gebäude mit einem Heizwärmebedarf HWB von maximal 140 kWh/m²a in Frage kommen Als mittelfristiges technisches Potenzial für den Einsatz von Wärmepumpen in Mehrfamilienwohngebäuden (ohne erforderlicher umfassender Sanierung) wurde daher die Größenordnung 60.000 MFHs identifiziert. Bei Annahme einer Sanierungsrate von 3 % ergab die Abschätzung eine jährliche Vergrößerung dieses Potenzials um etwa 8.000 MFHs.
Im zweiten Teil des Vortrags werden die im IEA HPT Annex 50 erarbeiteten möglichen Haustechnikkonstellationen mit Wärmepumpenintegration und ein sich derzeit noch in Entwicklung befindliche web-basierte Planungstool zur raschen System-Konfiguration vorgestellt. Eine detaillierte Einführung und Erklärung des Planungstools wird für den letzten Termin der Online-Seminarreihe angekündigt.
Im dritten und letzten Teil werden die Fallbeispiele MFH Simmering, MFH Praterstraße, MFH Villach und MFH Weiz jeweils mit ihren wichtigsten technischen Eckdaten und der grundsätzlichen Systemkonfiguration vorgestellt.
Der Vortrag schließt mit einem Ausblick auf die noch verbleibenden Termine der Online-Seminarreihe und mit einer Danksagung in Richtung der Fördergeber der nationalen Aktivitäten im IEA HPT Annex 50.
Mit Simulationsstudien zum optimalen konstruktiven Design von Wärmepumpen für den Einsatz in MFH
Im Vortrag wird auf die im Rahmen des Projektes IEA HPT Annex 50 durchgeführten Untersuchungen und Ergebnisse des Task 3.1 eingegangen. Im Task 3.1 werden optimierte Kältekreislaufkonfiguration für Luft-Wasser-Wärmepumpen für neue, sanierte und unsanierte MFH-Gebäude ermittelt und die effizienteste Konfiguration für die jeweilige Gebäudekategorie mittels dynamischer Kreislaufberechnungen in Dymola/Modelica und SCOP-Berechnungen bestimmt.
Eröffnet wurde mit einer kurzen Darstellung des internationalen und nationalen Projektes und einer Darstellung des Potentials von Wärmepumpen in MFH basierend auf den Arbeiten in Task 1. Als mittelfristiges technisches Potenzial für den Einsatz von Wärmepumpen in Mehrfamilienwohngebäuden (ohne erforderlicher umfassender Sanierung) wurde die Größenordnung 60.000 MFHs identifiziert. Bei Annahme einer Sanierungsrate von 3 % ergab die Abschätzung eine jährliche Vergrößerung dieses Potenzials um etwa 8.000 MFHs.
Weiters wurden die Inhalte und Ergebnisse des Task 3.1 beschrieben, die auch als „Country Report Austria - Task 3.1: Optimized refrigeration cycle configuration for Air-Water Heat Pumps for renovated, unrenovated and new MFH" veröffentlicht wurden.
Basierend auf den in IEA HPT Annex 50 Task 1 ermittelten Anforderungen an die Systeme für den Einsatz in den verschiedenen Mehrfamilienhauskategorien (neu, renoviert, unsaniert) wurden mögliche Kältekreislaufvarianten und geeignete Kältemittel für den Einsatz von Luft-Wasser-Wärmepumpen auf numerischer Basis untersucht.
Für die Modellierung wurden die verschiedenen Kältekreislaufvarianten unter Berücksichtigung verschiedener Kältekreislaufkonfigurationen spezifiziert und die Kältemittel R290, R410A, R134a und R1234zee für die numerischen Vergleiche ausgewählt. Die Kältemittelkreislaufvarianten wurden in der Simulationsumgebung Dymola/Modelica modelliert und mit Ergebnissen aus experimentellen Untersuchungen validiert.
Basierend auf Berechnungen der jahreszeitlichen Leistungszahl (SCOP) wurden die effizientesten Kältemittelkreislaufvarianten zusammen mit dem am besten geeigneten Kältemittel ausgewählt. Es stellte sich heraus, dass für alle Anwendungen (neue, unrenovierte bestehende, renovierte bestehende MFH) die Kältemittelkreisläufe mit dem Kältemittel R290 die höchsten SCOP hatten. Insbesondere für die Anwendungen mit höheren Temperaturen führen die Kältekreislaufvarianten mit EVI zu den höchsten SCOP. Neben der Effizienz bietet R290 aufgrund seiner thermodynamischen Eigenschaften die Möglichkeit, die Menge der Kältemittelmenge zu reduzieren.