LowEx-Bestand Analyse

LowEx-Konzepte für die Wärmeversorgung von Mehrfamilien-Bestandsgebäuden

Laufzeit: Juni 2016 - Mai 2020
Auftraggeber / Zuwendungsgeber:
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Kooperationspartner: Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Webseite: www.lowex-bestand.de
Projektfokus:
Konzept zur Integration raumweiser Lüftung mit Wärmerückgewinnung in die Fassadendämmung. Ziel ist es, bei der Sanierung Kosten zu sparen und die Beeinträchtigung der Bewohner zu minimieren.
© Fraunhofer ISE
Konzept zur Integration raumweiser Lüftung mit Wärmerückgewinnung in die Fassadendämmung. Ziel ist es, bei der Sanierung Kosten zu sparen und die Beeinträchtigung der Bewohner zu minimieren.
Beispielhaftes LowEx-Energieversorgungskonzept für ein Bestands-Mehrfamiliengebäude bestehend aus einer el. Wärmepumpe, einem Trennspeicher für Trink-/ Heizwasser, dezentralen Frischwasserstationen und el. Zusatzheizung für Trinkwassererwärmung.
© Fraunhofer ISE
Beispielhaftes LowEx-Energieversorgungskonzept für ein Bestands-Mehrfamiliengebäude bestehend aus einer el. Wärmepumpe, einem Trennspeicher für Trink-/ Heizwasser, dezentralen Frischwasserstationen und el. Zusatzheizung für Trinkwassererwärmung.
Anteil der Mehrfamiliengebäude mit Baujahr vor 1978 am gesamten Wohngebäudebestand (13%) und der Gesamtwohnfläche (28%) Deutschlands im Jahr 2011 (EZFH: Ein- & Zweifamiliengebäude, MFH: Mehrfamiliengebäude); eigene Darstellung auf Basis des Zensus 2011.
© Fraunhofer ISE
Anteil der Mehrfamiliengebäude mit Baujahr vor 1978 am gesamten Wohngebäudebestand (13%) und der Gesamtwohnfläche (28%) Deutschlands im Jahr 2011 (EZFH: Ein- & Zweifamiliengebäude, MFH: Mehrfamiliengebäude); eigene Darstellung auf Basis des Zensus 2011.

Die massive Senkung der spezifischen CO2-Emissionen (Dekarbonisierung) der Wärmebereitstellungstechniken ist ein zentraler Hebel, um die langfristigen klimapolitischen Ziele Deutschlands inklusive eines nahezu klimaneutralen Gebäudebestands zu erreichen. Wärmepumpen - sowohl solche, die mit elektrischer Energie angetrieben werden, als auch solche, die Brennstoffe zum Antrieb nutzen – haben ein erhebliches Potenzial zur Absenkung der spezifischen CO2-Emissionen für die Wärmebereitstellung. Zugleich haben sie ein großes Potenzial für den Einsatz in energetisch sanierten Gebäuden. Allerdings sind damit spezielle Anforderungen sowohl an die Übergabesysteme für Raumwärme bzw. die Warmwasserbereitung (Wärmesenken) als auch die Nutzbarmachung von Umweltwärme (Wärmequellen) verbunden. Im Verbundprojekt LowEx-Bestand werden LowEx-Systemkonzepte für Mehrfamilien-Bestandsgebäude umfassend analysiert, weiterentwickelt und demonstriert.

Es werden Aktivitäten auf mehreren Ebenen durchgeführt – von Analysen des Mehrfamilienhaus(MFH)-Bestands, des Sanierungsprozesses und der Typisierung von LowEx-Konzepten, über Arbeiten zur Witterungsbelastung von Fassadenkomponenten bis hin zur marktnahen Demonstration von technischen Lösungen und wirtschaftlichen Betrachtung der Technologien. Im Analyse-Teil des Vorhabens wird die Zuordnung von Systemkonzepten zu MFH-Gebäudetypen und Typen von Sanierungsprozessen unter Einbeziehung des erreichbaren Nutzerkomforts, wirtschaftlicher Aspekte und der erreichbaren Emissions-Senkung systematisch untersucht und bewertet. Ziel dabei ist es, LowEx-Konzepte und -Systeme für Bestandsgebäude umfassend (weiter) zu entwickeln, ihre Wirtschaftlichkeit zu erhöhen, die Qualität ihres Betriebs zu sichern und somit zu einer beschleunigten Markteinführung beizutragen.

Im Demonstrations-Teil des Vorhabens werden die in den Technologieprojekten des übergreifenden Projekt-Verbundes »LowEx-Bestand« entwickelte Wärmepumpensysteme und Komponenten in beispielhaften Sanierungsvorhaben in Verbindung mit ausgewählten Wärmequellen, Speichern und Raumübergabesystemen als »LowEx-Bestand-Konzepte« demonstriert. Über ein Monitoring der Demonstrationsobjekte hinaus sollen die Ergebnisse wissenschaftlich ausgewertet und mit Ergebnissen aus Simulationsrechnungen verglichen werden, um eine fundierte vergleichende Bewertung verschiedener Systemkonzepte zu ermöglichen.

Für das Projekt sind folgende zentrale Ziele gesetzt:

  1. Analyse des Bestandes an Mehrfamilienhäusern im Hinblick auf den Einsatz von LowEx-Systemen: Beleuchtung der in eine Sanierung involvierten Akteure und sämtlicher Prozesse, Identifikation technischer Anforderungen an die Energieversorgung von MFH und Beschreibung nicht-technischer Rahmenbedingungen und Einflussfaktoren des Sanierungsprozesses.
  2. Identifikation, Systematisierung und Bewertung von Systemkonzepten für den Einsatz der Technologieentwicklungen auf Geräteebene in Bestandsgebäuden: ganzheitliche Analyse der Wärmeversorgung von der Niedertemperaturquelle bis zur Wärmeübergabe unter Einbeziehung der Potenziale einer Solarisierung der Gebäudehülle; Beantwortung von Fragestellungen bezüglich Quellenkombinationen, Bedarf an Wärmespeichern, Erschließungspotentialen von Quellen, Kaskadierung von Wärmeerzeugern und Evaluation bivalenter Systeme in Hinsicht auf neue technologische Entwicklungen; Identifikation von Komfort-Randbedingungen dieser Systeme durch experimentelle Analysen.
  3. Vergleichende Simulation der Technologieentwicklungen und ihrer Einbindung in das Wärmeversorgungssystem von Mehrfamiliengebäuden sowie der Komfortparameter in Abhängigkeit der gewählten Übergabesysteme. Eine breite Simulationsstudie liefert Erwartungswerte der energetischen Kennzahlen als Grundlage für die weiterführende technisch-wirtschaftliche Bewertung der LowEx-Technologien in der MFH-Anwendung.
  4. Marktnahe Demonstratoren der in den LowEx-Bestand Technologieprojekten entwickelten Versorgungstechnologien werden in einer realen Anwendung in MFH eingesetzt, messtechnisch detailliert begleitet und bewertet. Es erfolgt eine Queranalyse der Performance der demonstrierten LowEx-Systeme und des Sanierungsprozesses.

Die Wirtschaftlichkeit der entwickelten Systeme wird evaluiert und bewertet unter Berücksichtigung der Perspektiven der beteiligten Akteure.