HEAVEN - Modulierende Sole-Wärmepumpe mit Mehrquellensystem und dezentrale Lüftungsanlagen

Laufzeit: 01/2018 - 12/2020
Auftraggeber / Zuwendungsgeber:
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Projektträger Jülich (PTJ)
Kooperationspartner: Viessmann Werke Allendorf GmbH
Website: LowEx-Bestand
Projektfokus:
Luft/Sole-Wärmeübertrager im Ansaugbereich mit Messtechnik
© Fraunhofer ISE / Foto: Tobias Helling
Luft/Sole-Wärmeübertrager im Ansaugbereich mit Messtechnik während der Teststandversuche zum Ver- und Enteisungsverhalten.

Im Projekt-Verbund »LowEx-Konzepte für die Wärmeversorgung von sanierten Mehrfamilien-Bestandsgebäuden (LowEx-Bestand)« werden Lösungen für den Einsatz von Elektro- und Gas-Wärmepumpen, Wärmeübergabe- und Lüftungssystemen in energetisch sanierten Mehrfamiliengebäuden analysiert, entwickelt und demonstriert. Eines der Technologieprojekte aus diesem Verbund ist das Vorhaben »HEAVEN« (HEAting and VENtilation) mit drei Entwicklungszielen: Eine leistungsmodulierende Sole-Wärmepumpe und die kombinierte Nutzung der Wärmequellen Erdreich und Außenluft (AP1), die Optimierung der wohnungs- und raumweisen Regelung von dezentralen Lüftungsgeräten und eine neuartige Bewertungsmethode (AP2) sowie die Entwicklung eines Funktionsmusters für ein energieeffizientes und geräuscharmes dezentrales Lüftungsgerät mit Koaxialwärmetauscher (AP3).

3D Konstruktion und Planung des Spülluftteststands
© Fraunhofer ISE
3D Konstruktion und Planung des Spülluftteststands zur Bewertung der Energieeffizienz von dezentralen Wohnungslüftungsgeräten am Fraunhofer ISE.
Erster Prototyp des 3D-gedruckten Koaxialwärmeübertragers
© Fraunhofer ISE
Erster Prototyp des 3D-gedruckten Koaxialwärmeübertragers.
Teilausschnitt des Koaxialwärmeübertragers
© Fraunhofer ISE
Teilausschnitt des Koaxialwärmeübertragers.

Arbeitspaket 1: Modulierende Sole-Wärmepumpe und kombinierte Wärmequellen

Auch infolge geringer nutzbarer Umgebungsfläche im innerstädtischen Bereich geht der Trend zur Wärmequelle Außenluft, die vergleichsweise ineffizient ist und den Auflagen der TA Lärm unterliegt. Im Projekt sollen daher die Vorteile beider Wärmequellen Außenluft und Erdreich kombiniert werden.

Mittels modellbasierter Analysen werden Auslegungs- und Betriebsstrategien entwickelt, wobei neben der Optimierung der Wärmequellentemperatur auch der Energieaustausch zwischen den Wärmequellen (Regeneration, Abtauung) berücksichtigt wird. Labormessungen zur neuen Wärmequellen-Hydraulik und -Regelung sowie zum Ver- und Enteisungsverhalten am Luft/Sole-Wärmeübertrager sollen dem Feldtest in einem bestehenden MFH vorausgehen.

 

Arbeitspaket 2: Optimierung und Bewertung von Wohnungslüftung

Dezentrale Wohnraumlüftung kann eine Schlüsselrolle in der MFH-Sanierung einnehmen (u.a. kein Kanalnetz). Derzeit fehlt es jedoch an geeigneten Methoden zur kombinierten Bewertung solcher Geräte.

In AP2 wird daher eine geeignete Methode zur Bewertung von dezentralen Wohnungslüftungsgeräten entwickelt. Dabei geht es um die Bewertung von Lüftungseffizienz, Energieeffizienz und Komfort, sowohl im Feld als im Labor.

Parallel werden auch innovative Regelungen für diese Geräte entwickelt, und simulativ sowie im Feld während Messkampagnen getestet.

 

Arbeitspaket 3: Dezentrales Lüftungsgerät mit Koaxialwärmetauscher und energieeffizienten Axiallüftern

Die Anforderungen an dezentrale Lüftungsgeräte wie Kompaktheit, Wärmerückgewinnung und Geräuschentwicklung, steigen stetig. Gleichzeitig nimmt der Bedarf an dezentraler energieeffizienter Wohnraumlüftung zu. Durch Nutzung eines Koaxial-Wärmeübertragers soll diesen Anforderungen begegnet werden.

Das Ziel der Arbeiten in AP3 ist daher die Entwicklung eines Funktionsmusters auf der Basis eines Koaxialwärmeübertragers. Ein kontinuierlicher Betrieb, welcher die Geräuschbelastung minimiert, ein verringerter Aufwand bei der Installation mit nur einer Kernbohrung sowie die Skalierbarkeit durch innovative Fertigungsprozesse stellen wesentliche Vorteile gegenüber bisherigen dezentralen Lüftungsgeräten dar.