HTWP – Bosch

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.

Bivalenztemperaturen und Anteile der Wärmeerzeuger Gaskessel und Wärmepumpe an der Deckung der Heizlast unter Variation der Anwendung (sanierter bzw. unsanierter Bestand) sowie der Optimierungsziele (Primärenergieverbrauch, CO2-Emissionen und Verbrauchskosten); Ergebnisse vereinfachter, statischer Berechnungen.

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

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