Abbildung von Sorptions-Gaswärmepumpen innerhalb der Systemnormung

Die im Zusammenhang mit der aktuellen EnEV 2009 anzuwendenden Systemnormen DIN V 4701-10 und DIN V 18599 enthalten kein Verfahren für eine praxisgerechte energetische Bewertung von inzwischen marktverfügbaren Sorptions-Gaswärmepumpen. Es gibt daher einen dringenden Bedarf an einem qualifizierten Bewertungsverfahren, um einen sachgerechten Vergleich mit anderen Technologien zu ermöglichen und gleichzeitig die Voraussetzung für die Planung eines energieeffizienten Wärmpumpeneinsatzes zu schaffen.

„Erarbeitung eines Verfahrens zur energetischen Bewertung von Sorptions-Gaswärmepumpen innerhalb der Systemnormung“


Projekthintergrund:

Erdgas ist der mit Abstand am häufigsten zur Beheizung im Gebäudebestand eingesetzte Energieträger. In aller Regel kommen Heizkessel als Wärmeerzeuger zum Einsatz. Politisch und gesellschaftlich wird eine deutliche Verringerung des Energieverbrauchs angestrebt. Das technische Potenzial der Brennwerttechnik (auch in Verbindung mit Solarthermie) ist dabei auf der Geräteseite weitgehend ausgeschöpft. Für eine weitere Effizienzsteigerung im Bereich der Gasgeräte für die zukünftige Beheizung von Gebäuden stellt die Gaswärmepumpe eine der wenigen erfolgversprechenden Technologien dar.

Am Markt sind aktuell Sorptions-Gaswärmepumpen verfügbar, die sich aufgrund der Nennwärmeleistung für den Einsatz im Neubau bzw. energetisch sanierten Gebäudebestand (Ein-und Zweifamilienhausbereich) oder für mittelgroße Mehrfamilienhäuser eignen.

Zeolith-Gaswärmepumpe

Bild 1: Zeolith-Gaswärmepumpe, Bildquelle: Vaillant GmbH

Die Zeolith-Gaswärmepumpe zeoTHERM der Firma Vaillant GmbH mit Solarkollektoren als Wärmequelle ist seit Frühjahr 2010 marktverfügbar.

Im höheren Leistungsbereich bis ca. 40 kW sind seit 2009 auch modulierende Absorptions-Gaswärmepumpen (s. Bild 2) mit Wärmequelle Erdreich, Luft und Wasser der italienischen Firma Robur GmbH in Deutschland erhältlich.

Diese Geräte werden auch durch andere Heiztechnikanbieter wie z.B. Bosch Thermotechnik GmbH und De Dietrich Remeha GmbH mit geringfügigen Anpassungen vertrieben.


1 Verdampfer
2 Absorber
3 Lösungsmittelpumpe
4 Austreiber
5 Kondensator
6 Drosselventil
Funktionsprinzip einer Absorptions-Gaswärmepumpe

Bild 2: Funktionsprinzip einer Absorptions-Gaswärmepumpe


Im kleineren Leistungsbereich bis 15 kW befindet sich kurz vor der Markteinführung die Zeolith-Gaswärmepumpe VITOSORP 200-F der Firma Viessmann Werke GmbH & Co. KG.

Die inzwischen marktverfügbaren Sorptions-Gaswärmepumpen können nicht ohne Weiteres oder gar nicht im Rahmen der Energieeinsparverordnung (EnEV) bewertet werden.

Die im Zusammenhang mit der aktuellen EnEV 2009 anzuwendenden Systemnormen DIN V 4701-10 und DIN V 18599 enthalten kein Verfahren für eine praxisgerechte energetische Bewertung von Gaswärmepumpen. Die Neufassung der DIN V 18599 vom Dezember 2011 enthält ein sehr stark vereinfachtes Verfahren zur energetischen Bewertung von Gaswärmepumpen. Eine Berücksichtigung der konkreten Betriebsbedingungen der Sorptionswärmepumpe erfolgt nicht. So werden z.B. differierende Deckungsanteile der energetisch völlig unterschiedlich effizienten Wärmepumpenmodule und Spitzenlastbrenner nicht erfasst. Es gibt daher einen dringenden Bedarf an einem qualifizierten Verfahren für die energetische Bewertung von Gaswärmepumpen innerhalb der Systemnormung, um einen sachgerechten Vergleich mit anderen Technologien zu ermöglichen.

Ein qualifiziertes Bewertungsverfahren ist gleichzeitig Voraussetzung für die Planung eines energieeffizienten Wärmpumpeneinsatzes, da erst dadurch die Effekte wesentlicher Einflussparameter sichtbar werden.

Ziele des Forschungsvorhabens

Im Rahmen des Forschungsvorhabens werden Prüfstandsmessungen von Gaswärmepumpen ausgewertet und ein Simulationsmodell zur Beschreibung des Verhaltens von Gaswärmepumpen bei unterschiedlichen Betriebszuständen mit Simulationsprogram TRNSYS erstellt. Die Ergebnisse umfangreicher Simulationsrechnungen werden mit den Ergebnissen von Feldtests verglichen und ein geeignetes Bewertungsverfahren für Gaswärmepumpen für die Systemnormung wird abgeleitet. Dabei wird darauf geachtet, dass der Detaillierungsgrad analog zur Bewertung anderer Technologien ist, wesentliche energetische Einflussfaktoren berücksichtigt werden und eine ausreichende Übereinstimmung mit realen Energieverbräuchen vorhanden ist.

Abschließend wird ein Bewertungsvorschlag für die nationale Normung (Fortschreibung der DIN V 18599 und ggf. der DIN V 4701-10, sofern diese Norm weiterentwickelt wird) aufbereitet und in die zuständigen Normenausschüsse eingebracht.

Zusätzlich werden die Ergebnisse des Forschungsprojektes für die europäische Normung aufbereitet und auf europäischer Ebene im Rahmen des Mandats 480 zur EPBD eingebracht.

Begleitend zu o.g. Arbeiten werden Öffentlichkeitsaktivitäten zur Verbreitung des Bewertungsverfahrens für Gaswärmepumpen durchgeführt. Die Reihenfolge der im Rahmen des Forschungsvorhabens durchzuführenden Arbeiten stellt vereinfachend Bild 3 dar.

Von den Ergebnissen der Forschungsarbeit wird folgender Nutzen erwartet:

  • Sachgerechte normative Bewertung von Sorptions-Gaswärmepumpen im Rahmen von EnEV, Förderprogrammen etc.
  • Verminderung des Aufwandes bei der Nachweiserstellung
  • Verbesserung der Rahmenbedingungen für den Einsatz energieeffizienter Sorptions-Gaswärmepumpen

Projektablauf

Bild 3: Projektablauf, Übersicht


Forschungsinstitution:

iTG

Institut für Technische Gebäudeausrüstung Dresden Forschung und Anwendung GmbH

Projektbearbeitung: M.Eng. Bernadetta Winiewska / Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!
Projektleitung: Prof. Dr. Ing. B. Oschatz / Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!

Laufzeit des Projektes:

06/2012 – 06/2014

Projektfinanzierung:

Das Projekt wird mit Mitteln der Forschungsinitiative Zukunft Bau des Bundesinstitutes für Bau-, Stadt- und Raumforschung gefördert.

(Aktenzeichen: SWD-10.08.18.7-12.10)

Ko-Finanzierung:

  • Verein zur Förderung der Normung des Normenausschusses Heiz- und Raumlufttechnik (NHRS)
  • Initiative Gaswärmepumpe (IGWP)