FiTNeS - Fassadenintegrierte modulare Split-Wärmepumpe für Neubau und Sanierung

Ausgangssituation

Für die Gebäude der Zukunft - sogenannte nZEBs nach EU-Gebäuderichtlinie (EPBD) - sowohl für Neubau als auch für die Sanierung, werden effiziente und kostengünstige Heizungstechnologien benötigt, welche flexibel mit hohem Anteil erneuerbarer Energien (v.a. Photovoltaik (PV)/Building Integrated Photovoltaik (BIPV)) betrieben werden können.

Die Erwartungen an komfortables Innenklima im Sommer steigen, gleichzeitig muss die Effizienz im Gebäudebereich erheblich gesteigert werden. Wärmepumpen werden von den meisten Experten als eine der Schlüsseltechnologie im Gebäudebereich gesehen, jedoch ist vor allem im verdichtenden Wohnungsbau die Erschließung von Wärmequellen stark limitiert. Am Markt sind entsprechend derzeit keine echten Alternativen zum Gasetagengerät bzw. zum E-Boiler verfügbar.

Eine vielversprechende Lösung sind sogenannte Mini-Split-Wärmepumpen, weil diese aufgrund der extrem hohen Stückzahl zu geringen Preisen verfügbar sind. Wärmepumpen mit kleinen Leistungen (im Bereich unter 2,5 kW) können kompakt und kostengünstig ausgeführt werden und bieten damit neue Möglichkeiten. Eine tatsächliche Alternative stellen diese Systeme aber nur dar, wenn die Akzeptanz dafür durch Modularisierung, verbessertes Design, architektonisch attraktive Integration in die Gebäudehülle und deutlich reduzierte Schallemissionen erhöht werden kann.

Inhalte und Zielsetzungen

Das Ziel von FitNeS ist die Entwicklung von modularen Split-Wärmepumpen mit sehr kompakten und leisen fassadenintegrierten Außeneinheiten für Heizung und Trinkwarmwasserversorgung (und optional Kühlung in Verbindung mit PV). Das Konzept zeichnet sich dadurch aus, dass es eine modulare Bauweise mit einem hohen Grad an Vorfertigung ermöglicht und damit eine optisch attraktive, ökonomische und ökologische Lösung sowohl für Neubau als auch für die Sanierung darstellt.

Methodische Vorgehensweise

Im Projekt FitNeS werden auf Basis der technischen und nichttechnischen Randbedingungen verschiedene Konzepte für fassadenintegrierten Außeneinheiten entwickelt und bezüglich Design, Fassadenkonstruktion, Zugänglichkeit (für Wartung), Bauphysik, Effizienz, etc. bewertet.Es werden dabei diverse Konzepte für verschiedenen Verdampfer-Leistungen (0,5 kW bis 2,5 kW) und entsprechend optimierten Ventilator- und Verdampfer-Bauarten ausgesucht.

Aus dieser Vorauswahl werden die besten Konzepte computergestützt (CAE, CFD) im Detail entwickelt und optimiert und Funktionsmuster werden im Labor hinsichtlich Effizienz und Schallemissionen getestet. Eines der wesentlichen Entwicklungsziele ist die Minimierung der Schallemissionen durch eine optimierte Strömungsführung. Es wird ein Funktionsmuster für eine modulare Split-WP mit einer fassadenintegrierten Außeneinheit gebaut, und diese dann im Labor vermessen.

Erwartete Ergebnisse

Es werden mit einem ganzheitlichen und systematischen Ansatz die Aspekte der Bauphysik, die Effizienz und die Primärenergieeinsparung untersucht und optimiert, wobei die architektonische Gestaltung und ein ansprechendes Design im Vordergrund stehen.

Die Überprüfung der Einhaltung der Effizienz sowie der Behaglichkeitskriterien und der Raumluftqualität erfolgt durch umfangreiche dynamische Gebäude- und Anlagensimulationen mit durch die Labor-Experimente validierten Modellen.

Schließlich wird ein Funktionsmuster in einer Wohnung in einem Demogebäude bezüglich Effizienz und Praxistauglichkeit (z.B. Wartung) untersucht.

Projektleitung

Universität Innsbruck, Institut für Konstruktion und Materialwissenschaften

Projekt- bzw. KooperationspartnerInnen

• Drexel Solarlufttechnik und Lüftungsbau GmbH
• Innsbrucker Immobilien GmbH & CoKG
• element design - Stephan Breier e.U.
• wInterface GmbH
• Drexel und Weiss Energieeffiziente
• Haustechniksysteme GmbH
• Ingenieurbüro Rothbacher GmbH

Fabian Ochs
Technikerstr. 13
A-6020 Innsbruck
Tel.: +43 (512) 507 63603
E-Mail: fabian.ochs@uibk.ac.at
Web: https://www.uibk.ac.at/bauphysik/