Nutzung von Abluft macht Luft-Wasser-Wärmepumpen effizienter

BINE-Projektinfo stellt neues Anlagenkonzept für Einfamilienhäuser vor

Luft-Wasser-Wärmepumpen nutzen die Außenluft als Wärmequelle. Ihr Anteil am gesamten Wärmepumpenabsatz beträgt in Deutschland siebzig Prozent, denn sie lassen sich unkomplizierter und kostengünstiger installieren als Erdreich- oder Grundwasserwärmepumpen. Die Geräte haben jedoch ein Manko: Bei sinkenden Außentemperaturen, wenn der Heizwärmebedarf am größten ist, arbeiten sie mit abnehmender Effizienz. Wissenschaftler des Fraunhofer Instituts für Solare Energiesysteme (ISE), des E.ON Research Centers an der RTWH Aachen und der Heizungshersteller Vaillant haben nun untersucht, wie zusätzliche Wärmequellen – zum Beispiel Solarwärme oder Abwärme – die Effizienz von Luft-Wasser-Wärmepumpen verbessern können. Ihre Ergebnisse haben sie im BINE-Projektinfo „Doppelt heizt besser“ des Fachinformationszentrums Karlsruhe veröffentlicht.

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Als optimal für neue oder energetisch sanierte Einfamilienhäuser stellte sich ein Anlagenkonzept heraus, dass die Gebäudeabluft als zweite Wärmequelle ins Heizsystem integriert. Anlagen zur kontrollierten Wohnraumbelüftung sind in modernen Häusern Standard. Ihre Abluft liefert Wärme auf einem vergleichsweise hohen Temperaturniveau und führt so zu günstigen Systemkosten. Die Wissenschaftler erprobten die Zusammenarbeit der Wärmepumpe mit dem Kreuzwärmetauscher eines Lüftungskompaktgerätes, um den optimalen Entnahmepunkt für die Abwärme zu finden. Die Ergebnisse sprechen für eine Entnahme nach dem Wärmetauscher. Ein zweiter Schwerpunkt der Forschungsarbeiten lag auf der Optimierung der Regelungsstrategie für das Wärmeverteilsystem.

Nachteilig war die Kombination der Wärmepumpe mit einer thermischen Solaranlage. Die Berechnungen zeigten ein ungünstiges Verhältnis der Investitionskosten zum Mehrertrag an Wärme. Zudem ist die Programmierung der Regelung sehr komplex. Sie muss je nach Betriebszustand entscheiden, ob die Solarwärme als weitere Wärmequelle für die Wärmepumpe dienen soll oder besser direkt in den Vorlauf der Heizwärmeverteilung eingespeist wird.

Die Forscher gingen in ihren Simulationsrechnungen und Laborversuchen von einem neuen oder energetisch sanierten zweigeschossigen Einfamilienhaus mit einer Fläche von 140 Quadratmetern und einem Energiebedarf von unter 120 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr aus.

Das BINE-Projektinfo „Doppelt heizt besser“ steht zum kostenlosen Download auf der Webseite des BINE-Informationsdienst zur Verfügung (siehe Surftipps).

Herausgeber: FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur, Eggenstein-Leopoldshafen

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