Mehrstufige Wärmepumpen lösen eine „Kettenreaktion“ umweltfreundlicherer Häuser aus
Die EU unternimmt bedeutende Schritte zur Bekämpfung des Klimawandels und zur Verringerung der Treibhausgasemissionen. Da ein erheblicher Teil des Energiebedarfs und der CO2-Emissionen auf Bestandsgebäude entfällt, zielt das EU-finanzierte Projekt HAPPENING darauf ab, die derzeitige Renovierungsquote von nur 1 % zu steigern. Im Mittelpunkt von HAPPENING steht der Einsatz dezentraler Wärmepumpen-Kaskadensysteme. In diesem hochmodernen Konzept wurden die besten Merkmale von Zentral- und Einzelsystemen vereint, um die technischen und nicht-technischen Herausforderungen zu bewältigen, die mit der Nachrüstung von Energiesystemen in Gebäuden verbunden sind. „Die Funktionsweise des dezentralen Wärmepumpensystems besteht darin, dass in jeder Wohnung eine eigene Wärmepumpe installiert wird, anstatt sich nur auf ein einziges zentrales Heizsystem zu verlassen. Dies ermöglicht eine bessere Kontrolle über das Energiemanagement und die Energieerzeugung sowie eine höhere Effizienz“, erklärt Projektkoordinatorin Irantzu Urkola Lekuona. Durch die Entkopplung von Energieerzeugung und -verbrauch kann das System die Gestehungskosten der zentralen Wärmepumpe optimieren und den lokal erzeugten Strom (Photovoltaik-Paneele) effektiver nutzen. Mit anderen Worten: „In Gebäuden mit HAPPENING-Technologie können die Vorteile sowohl von Zentral- als auch von Einzelsystemen genutzt werden“, ergänzt Urkola. „Zu diesen Vorteilen gehören die Erzeugung von temperiertem Wasser in Spitzenzeiten, die Minimierung von Wärmeverlusten durch Niedertemperaturverteilung und die Flexibilität, da in jeder Wohnung eine Konfiguration gewählt werden kann, die den Bedürfnissen und Interessen der Bewohnerschaft besser entspricht.“
Eine zweistufige thermische Umwandlung
Das dezentrale Wärmepumpen-Kaskadensystem arbeitet in zwei Stufen, um die Energieeffizienz zu optimieren und maßgeschneiderte Lösungen für jede Wohnung zu bieten. In der ersten Stufe erzeugen zentrale aerothermische Wärmepumpen Wasser mit „neutraler Temperatur“ (20-30 °C), wodurch es zu einem ersten Wärmeanstieg kommt. Ein Wärmeenergie-Speichersystem auf der zentralen Ebene speichert dieses temperierte Wasser und ermöglicht eine bessere Steuerung des Systems. Das temperierte Wasser wird dann an die einzelnen Wohneinheiten verteilt. In der zweiten Stufe erhöhen dezentrale Wärmepumpen in jeder Wohnung die Temperatur von der Kreislauftemperatur (20-30 °C) auf die Verbrauchstemperatur, wodurch es zum zweiten Wärmeanstieg kommt. Auf dieser individuellen Ebene kann die Bewohnerschaft aus einer Vielzahl von Konfigurationen die ihren spezifischen Bedürfnissen entsprechende Konfiguration auswählen. „Zu den Optionen gehört der Einsatz einer Wasser-Wasser-Mikrowärmepumpe für Warmwasser für den häuslichen Gebrauch in Kombination mit mehreren Wasser-Luft-Mikrowärmepumpen zum Heizen und Kühlen von Räumen“, erklärt Urkola. „Eine andere Möglichkeit ist der Einsatz einer Wasser-Wasser-Zusatzwärmepumpe für Warmwasser für den häuslichen Gebrauch und Heizung in Kombination mit Niedertemperatur-Wärmestrahlern.“ Dieses innovative zweistufige System wird in den drei Demonstrationsanlagen in Spanien, Italien und Österreich vorgestellt. Das auf Wärmepumpen beruhende System kann mit lokal erzeugter erneuerbarer Energie betrieben werden und sein Betrieb kann dank eines intelligenten Management- und Steuerungssystems optimiert werden. Im Laufe des Projekts wurden Mikrowärmepumpen mit dem Kältemittel R290 (Propan) für verschiedene Konfigurationen auf Wohnungsebene entwickelt, um den spezifischen Bedürfnissen gerecht zu werden. Diese innovative Wärmepumpentechnologie wird am italienischen Demonstrationsstandort vorgeführt.
Ein Dreifacherfolg: maßgeschneiderte Wärmepumpen, verbesserte Finanzierung, vereinfachte Nachrüstung
Das Team entwickelte neue Finanz- und Geschäftsmodelle und führte Finanzfachleute sowie innovative Finanzierungsmodelle in den Sektor der Wohnraumsanierung ein. Darüber hinaus wurden im Rahmen von HAPPENING Hindernisse in Bezug auf Wissen und Ausbildung beseitigt, indem Ressourcen und Werkzeuge zur Verfügung gestellt wurden, um den gesamten Nachrüstungsprozess von der Planung über die Umsetzung bis hin zum Betrieb zu rationalisieren. Ziel war es, das Risiko von Unterschieden der Gesamtenergieeffizienz zwischen konzipierten und installierten Wärmeanlagen zu beherrschen und gleichzeitig Komplexität, Aufwand und Investitionsrisiko zu reduzieren. HAPPENING steht kurz vor dem Abschluss und bietet eine flexible, skalierbare und replizierbare Lösung. Dies trägt zur Erreichung der EU-Klimaschutzziele und zur Schaffung einer nachhaltigeren baulichen Umwelt bei.
Schlüsselbegriffe
HAPPENING, Wärmepumpen, Nachrüstung, Heizung, temperiertes Wasser, Haus, Warmwasser für den häuslichen Gebrauch, erneuerbare Energie
