IEA HPT Annex 61: Wärmepumpensysteme in Plusenergiequartieren

Der Gebäudesektor spielt eine Schlüsselrolle bei der Reduzierung der CO2-Emissionen und damit der Erreichung der Klimaschutzziele. Quartiere bieten das Potenzial zur weiteren Effizienzsteigerung durch abgestimmte Lösungen für unterschiedliche Gebäudenutzungen und Lastmuster, die sowohl auf der elektrischen Seite als auch auf der thermischen Seite Synergien bieten können.
Das übergeordnete Ziel des Annex 61 besteht darin, die Rolle von Wärmepumpen (WP) in Plusenergiequartieren (PEQ) zu bewerten. Insbesondere sollen Effizienzpotenziale von Quartieren, die durch den Einsatz von WP mit dem Ziel eine positive Energiebilanz zu erreichen erschlossen werden können, aufgezeigt werden.

Der Annex 61 baut auf Arbeiten des Annex 49 zur Auslegung und Integration von WP in sog. nearly Zero Energy Buildings (nZEBs) auf. WP zeigen in Verbindung mit erneuerbarer Energieerzeugung vor Ort eine hohe Effizienz, aber für größere Gebäude- und Gebäudeverbünde ist es immer noch eine Herausforderung eine positive Energiebilanz zu erreichen. Potentiale können sich durch die Kombination von Alt- und Neubau ergeben, für die im Annex 61 Strategien entwickelt werden.

In PEQ werden die Gebäude zu Nettoenergieerzeugern und damit zu einem aktiven Teil des Energiesystems. WP sind auf Quartiersebene eine Schlüsseltechnologie zur Sektorenkopplung und damit zur Verknüpfung des Wärme- und Kältebedarfs mit der Stromerzeugung und zur Einbindung erneuerbarer Energien.

Mehrere Akteure sind an der Entwicklung neuer Konzepte für PEQ beteiligt. Hersteller müssen Komponenten und Systemlösungen für die Integration in Gebäuden bzw. Gebäudegruppen und auf Quartiersebene weiterentwickeln. Die Politik braucht Informationen, wie die Energiewende auf Quartiersebene erfolgen kann, sowohl für neu gebaute als auch für bestehende Quartiere. Planer/Designer sowie Ingenieur- und Bauunternehmen benötigen Informationen für ihre Gebäude, um auf Quartiersebene innovative Konzepte zur Erfüllung ambitionierter politischer Energie- und Emissionsziele zu etablieren.

Zur Erreichung der Ziele des Annex 61 sind die Aufgaben in fünf Tasks aufgeteilt.

Stand der Technik von Wärmepumpenanwendungen in Plusenergiequartieren: Durch Literaturrecherche wird der Stand der Technik von Plusenergiequartieren und Wärmepumpenanwendungen sowohl für neue und bestehende Projekte als auch auf Gebäude- und Quartiersebene untersucht.

Erstellung unterschiedlicher Wärmepumpenkonzepte auf Einzelgebäude- und Quartiersebene: Dies beinhaltete die simulationsbasierte Analyse und Bewertung.

Technische und wirtschaftliche Bewertung der Wärmepumpenkonzepte für einzelne Gebäude und Quartiere: Durch techno-ökonomische Analysen werden Wärmepumpenkonzepten für einzelne Gebäude und Quartiere untersucht. Der Schwerpunkt liegt hier auf der Bewertung von Wärmepumpen in Fernwärmesystemen.

Leistungsbewertung realer Wärmepumpen in Plusenergiequartieren und begleitende Simulationen: Für die technische Bewertung von Großwärmepumpen in Quartieren werden Kältekreissimulation durchgeführt. Die Ergebnisse werden durch reale Betriebsdaten (Monitoring-Ergebnisse) verifiziert.

Dissemination: Durch Konferenzbeitrag, Publikation in internationalen wissenschaftlichen Zeitschriften und durch die Organisation von und die Teilnahme an nationalen Workshops soll das in der internationalen und nationalen Kooperation erarbeitete Wissen verbreitet werden.

• Projektblatt (2-Seiter)
• Integration of Heat Pumps in Buildings and District Heating Systems—Evaluation on a Building and Energy System Level" (Energies 15, no. 11: 3889)
• Rückblick: WP_sim22 Workshop und Carnot Nutzertreffen

Deutschland, Österreich, Japan, Schweiz (Leitung), USA

Fabian Ochs
Universität Innsbruck
Institute für Konstruktion und Materialwissenschaften
Arbeitsbereich für Energieeffizientes Bauen
Technikerstraße 13, 5. Stock, A-6020 Innsbruck
E-Mail: fabian.ochs@uibk.ac.at

Christoph Reichl
AIT
Giefinggasse 2, 1210 Wien, Austria
E-Mail: christoph.reichl@ait.ac.at

Gerald Zotter
AEE INTEC
Feldgasse 19, A-8200 Gleisdorf
E-Mail: g.zotter@aee.at