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IEA HPT Annex 61: Wärmepumpensysteme in Plusenergiequartieren

IEA HPT Annex 61 bewertete die Rolle von Wärmepumpen (WP) in Plusenergiequartieren (PEQ). Effizienzpotenziale der elektrischen und thermischen Energie, die durch den Einsatz von WP erschlossen werden können, wurden in Bezug auf eine positive Energiebilanz bewertet. Dies bezog sich sowohl auf die Aufwertung von Abwärme als auch auf die gleichzeitige Erzeugung unterschiedlicher Energienutzungen (Raumheizung, Warmwasser, Raumkühlung/Entfeuchtung) und beinhaltete den Eigenverbrauch erneuerbarer Stromerzeugung.

Kurzbeschreibung

Der Gebäudesektor nimmt eine zentrale Rolle bei der Reduktion von CO₂-Emissionen und der Erreichung der Klimaschutzziele ein. Insbesondere Quartiere bieten erhebliche Potenziale zur Effizienzsteigerung, da durch abgestimmte Lösungen für unterschiedliche Gebäudenutzungen und Lastprofile sowohl auf thermischer als auch auf elektrischer Ebene Synergien genutzt werden können. Im IEA HPT Annex 61 wurden Konzepte für die Integration von Wärmepumpen (WP) in Plusenergiequartieren (PEQ) erarbeitet in Simulationsstudien optimiert und durch die Untersuchung von Demonstrationsprojekten überprüft.

Das übergeordnete Ziel des Projekts bestand darin, verschiedene Integrationsmöglichkeiten von WP in Plusenergiequartieren (PEQ) zu bewerten und deren Beitrag zur Erreichung einer positiven Energiebilanz aufzuzeigen. Aufbauend auf den Erkenntnissen des vorherigen IEA HPT Annex 49 zur Integration von WP in Nearly Zero Energy Buildings (nZEBs) wurden Strategien entwickelt, um Effizienzpotenziale auf Gebäude- und Quartiersebene zu erschließen.

Die Ergebnisse des Projekts unterstreichen, dass Plusenergiequartiere Gebäude von reinen Energieverbrauchern zu aktiven Bestandteilen des Energiesystems transformieren können, auch wenn die Erreichung der Plusenergiebilanz im urbanen Raum eine große Herausforderung bleibt, d.h. PEQ ist eher als Vision als technische Ziel zu verstehen. WP erweisen sich dabei als Schlüsseltechnologie zur Sektorenkopplung, da sie Wärme- und Kältebedarfe mit der Stromerzeugung verbinden und die Integration erneuerbarer Energien ermöglichen.

Unterschiedliche Akteure – von Herstellern über politische Entscheidungsträger bis hin zu Planungs- und Bauunternehmen – arbeiten gemeinsam an der Entwicklung innovativer Konzepte für PEQ. Die gewonnenen Erkenntnisse liefern wichtige Grundlagen für die Weiterentwicklung von Komponenten und Systemlösungen, für politische Strategien zur Energiewende auf Quartiersebene sowie für die praktische Umsetzung ambitionierter Energie- und Emissionsziele.

Zur Bearbeitung der Forschungsfragen wurde das Projekt in fünf Arbeitspakete gegliedert:

  • T1 – Stand der Technik: Dee aktuellen Entwicklungsstands von WP-Anwendungen in Plusenergiequartieren wurde auf Basis umfassender Literaturanalysen analysiert.
  • T2 – Entwicklung von WP-Konzepten: Durch simulationsgestützte Analysen wurden unterschiedlicher WP-Systemtopologien auf Gebäude- und Quartiersebene bewertet.
  • T3 – Technische und wirtschaftliche Bewertung: Die Durchführung techno-ökonomischer Analysen mit besonderem Fokus auf WP in Fernwärmesystemen zeigte Vorteile dezentraler und sog. semi-zentraler Systeme.
  • T4 – Leistungsbewertung realer WP-Systeme: Die technische Bewertung von Großwärmepumpen wurde anhand von Kältekreissimulationen durchgeführt. Zudem wurden die Ergebnisse des Monitorings verschiedener nationaler und internationaler realer Anlagen analysiert.
  • T5 – Dissemination: Die Projektergebnisse wurden durch wissenschaftliche Publikationen, Konferenzbeiträge sowie nationale und internationale Workshops in Zusammenarbeit mit weiteren IEA-Projekten wie IEA HPT Annex 62, IEA SHC Task 66 and IEA EBC Annex 83 einem breiten wissenschaftlichen und technischem Publikum zur Verfügung gestellt.

Insgesamt konnte das Projekt wesentliche Beiträge zum Verständnis und zur Weiterentwicklung von WP-Lösungen in PEQ leisten. Die Ergebnisse zeigen, dass WP einen entscheidenden Baustein für klimaneutrale Quartiere und zukünftige nachhaltige Energiesysteme darstellen. Planungstools für die integrale Planung müssen weiterentwickelt und weiteren PEQ sollten umgesetzt, gemonitort und dokumentiert werden.

Projekt-Bilder

Nutzungshinweis: Die unter Projekt-Bilder aufgelisteten Bilder stammen aus den Projekten, die im Rahmen der Programme Stadt der Zukunft, Haus der Zukunft und IEA Forschungskooperation entstanden sind. Sie dürfen unter der Creative Commons Lizenz zur nicht-kommerziellen Nutzung unter Namensnennung (CC BY-NC) verwendet werden.

Publikationen

IEA Wärmepumpentechnologien (HPT) Annex 61: Wärmepumpen in Plusenergiequartieren

IEA HPT Annex 61 bewertete die Rolle von Wärmepumpen (WP) in Plusenergiequartieren (PEQ). Effizienzpotenziale der elektrischen und thermischen Energie, die durch den Einsatz von WP erschlossen werden können, wurden in Bezug auf eine positive Energiebilanz bewertet. Dies bezog sich sowohl auf die Aufwertung von Abwärme als auch auf die gleichzeitige Erzeugung unterschiedlicher Energienutzungen (Raumheizung, Warmwasser, Raumkühlung/Entfeuchtung) und beinhaltete den Eigenverbrauch erneuerbarer Stromerzeugung. Schriftenreihe 31/2026
 Fabian Ochs, Christoph Rohringer, Christoph Reichl
Herausgeber: BMIMI
Deutsch, 73 Seiten

Kurzvortrag von Fabian Ochs, Uni Innsbruck, beim IEA Vernetzungstreffen 2023

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Artikel und Papers

Weitere Publikationen

Teilnehmende Staaten

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

Kontaktadresse

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

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

Christoph Rohringer
AEE INTEC
Feldgasse 19, 8200 Gleisdorf
E-Mail: c.rohringer@aee.at