Entwicklung einer Gas- und einer Elektrowärmepumpe für Mehrfamiliengebäude Bosch/ISE
Förderkennzeichen: 03ET1377 A/B/C
Laufzeit: 01/2018 bis 12/2020
Projektpartner: Fraunhofer ISE, Bosch Thermotechnik, Robert Bosch GmbH
Bivalente (Hybride) Wärmepumpenheizungsanlagen im Bereich der MFH-Sanierung
Ziele
Entwicklung und Implementierung von Dimensionierungs- und Betriebsstrategien für bivalente Systeme im Bereich der MFH-Sanierung, unter Berücksichtigung
- unterschiedlicher hydraulischer Einbindungen für Raumheizung und Trinkwassererwärmung
- unterschiedlicher Optimierungsziele (Primärenergie, CO2, Investkosten, …)
- von Netzdienlichkeit
- von Gebäude und Wärmeübergabesystem
Technologie
Für den Einsatz von Wärmepumpen in bestehenden Mehrfamilienhäusern (MFH) stellen sowohl die erforderlichen hohen Vorlauftemperaturen – insbesondere zur Einhaltung der Hygienevorschriften bei der Trinkwarmwasserbereitung – als auch die begrenzte Verfügbarkeit von geeigneten Umgebungswärmequellen beträchtliche Herausforderungen dar.
Eine vielversprechende Lösung für den Sanierungsfall besteht im Einsatz sogenannter bivalenter (hybrider) Systeme, in denen eine elektrisch angetriebene Wärmepumpe und ein fossil betriebener Wärmeerzeuger durch eine übergeordnete Regelung abgestimmt betrieben werden.
Durch diese Lösung muss die Wärmepumpe (inkl. Quelle) nicht auf die Maximalleistung dimensioniert werden und die Wärmeerzeuger können optimiert (beispielsweise in Bezug auf Betriebskosten oder auch Primärenergieeinsatz betrieben werden.
Arbeitsplan
Grundlagen, Bewertung Stand der Technik
- Bestandsaufnahme verfügbarer Technologien, Analyse der Einflussfaktoren auf die Betriebsstrategie bivalenter Systeme
- Recherche und Bewertung wesentlicher gesetzlicher und normativer Anforderungen
Vorstudie zu relevanten Einsatzbereichen im MFH-Bestand
- Definition von Referenzgebäuden
- Untersuchungen zur Flexibilität von Lastreihen in Abhängigkeit von Gebäudestandard und Wärmeübergabesystem
Simulationsbasierte Bewertung unterschiedlicher Dimensionierungs- und Betriebsstrategien für unterschiedliche Systemkonzepte
- Definition der relevanten Use Cases, sowie Umsetzung relevanter Systemschemata in Analysetool
- Durchführung der Szenariorechnungen mit verschiedenen Optimierungszielen
- Ableitung von optimierten Regelungs- und Betriebsstrategien
Reglerentwicklung und Implementierung
- Simulationsgestütze Regelungsentwicklung
- Implementierung in Systemregler und Tests
Demonstrationsvorhaben
- Auswahl eines Demonstrationsgebäudes und Erstellung des Messkonzepts
- Anlagenmonitoring inkl. Optimierung und Fehlerüberwachung
Ansprechpartner
Björn Nienborg, Projektleiter
Bereich Thermische Systeme und Gebäude
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE
Heidenhofstraße 2, 79110 Freiburg
Telefon +49 761 4588-5883
bjoern.nienborg@ise.fraunhofer.de
Dr. Christian Glueck
Bosch Thermotechnik GmbH
Postfach 11 61, 35453 Lollar
Tel.: +49 (0)6441 418-2340
Christian.Glueck2@de.bosch.com
Uwe Clement
Bosch Thermotechnik GmbH
Postfach 13 09, 73243 Wernau
Tel.: +49 (0)7153 306-1947
Uwe.Clement@de.bosch.com