Kurzbeschreibung
Ausgangssituation, Problematik und Motivation - Die thermische Sanierung von Bestandsgebäuden bei gleichzeitigem Austausch von oft ineffizienten Wärmeerzeugern auf Basis fossiler Energieträger bietet ein enormes Energie-Einsparungspotential. Außenluft-Wasser-Wärmepumpen wären aufgrund der relativ niedrigen Investitionskosten und der einfachen Installation eine attraktive Möglichkeit für die Wärmeversorgung solcher Gebäude. Eine Umsetzung scheitert aber oft am vorhandenen Wärmeabgabesystem, das hohe Vorlauf-Temperaturen verlangt bzw. die Effizienz der Wärmepumpe limitiert. Bei Photovoltaik-Anlagen steigt, ausgelöst durch die Absenkung von Einspeisevergütungen, die Nachfrage nach Lösungen, welche einen hohen Eigenverbrauch garantieren können. Es werden deshalb neue Lösungsansätze für den Einsatz von Wärmepumpen und PV für sanierte Gebäude benötigt. Ziele und Innovationsgehalt - In HybridHeat4San werden über Simulationen und Untersuchungen im Labor innovative Kombinationen aus Außenluft-Wärmepumpe, Photovoltaikanlage und thermischer Speicherung untersucht, die die Erschließung von Sanierungsobjekten mit hoher Effizienz und hohem Anteil Solarenergie (PV und Umgebungswärme) erlauben sollen. Dies soll erreicht werden durch folgende Innovationen: • Wärmepumpentechnik auf Basis von natürlichen Kältemitteln (CO2, Propan) mit minimalem Treibhauspotential und sehr guter Effizienz bei höheren Temperaturen • Erhöhung der Speicherkapazität durch folgende Innovationen: o Einsatz von Phasenwechselmaterialien im Speicher in Kombination mit Propan-Wärmepumpe o Einsatz einer Wärmepumpe mit CO2 als Kältemittel, um wesentlich höhere Temperaturen im Speicher erreichen zu können • Erhöhung des solaren Deckungsgrades gegenüber heute üblichen solarthermischen oder Photovoltaik-Wärmepumpen-Konzepten durch intelligente Regelung der Wärmepumpe in Kombination mit dem thermischen Speicherkonzept • Erhöhung des Photovoltaik-Eigenverbrauchs bzw. Verringerung des Netzbezugs, Eröffnung von Möglichkeiten des Lastmanagements • Integrale, aufeinander abgestimmte System-Konzepte Als quantifizierbares Ziel soll eine Reduktion der aus dem Netz bezogenen elektr. Energie von 25% im Vergleich zu einem Wärmepumpen-Referenzsystem mit gleich großer PV-Anlage, bzw. von 50% im Vergleich zu einem WP-Referenzsystem ohne PV-Anlage erreicht werden. Angestrebte Ergebnisse und Erkenntnisse - Im Projekt werden neue Wärmepumpentechniken, Speicher und Systemkonzepte für PV-Wärmepumpensysteme für PV-Eigenverbrauch in sanierten Wohngebäuden erarbeitet und dokumentiert. Basierend auf diesen Analysen wird ein Funktionsmuster gebaut und im Labor die Machbarkeit Leistungsfähigkeit des Konzeptes getestet.