Aus TGA 7-8: Wärmepumpen

Schlüsseltechnologie für die Dekarbonisierung

Wärmepumpen in der Sanierung von Mehrfamilienhäusern? Dabei gibt es einige Hürden zu nehmen. Das Center for Energy des AIT Austrian Institute of Technologie zeigt Lösungen und das große Potenzial dieser Technologie auf.

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Über 90 % der Wärmepumpen in Österreich werden im Ein- und Zweifamilienhausbereich abgesetzt.

Während in Österreich mittlerweile bei jedem zweiten neu errichteten Ein- und Zweifamilienhaus eine Wärmepumpe installiert wird, ist die Integration in Mehrfamilienhäusern erst am Anfang. Dafür gibt es eine Vielzahl an Ursachen. Erstens fallen bei der Investitionsentscheidung durch Objektentwickler die höheren Anschaffungskosten bei Wärmepumpen von Mehrfamilienhäusern schwerer ins Gewicht als beispielsweise für private Bauherren von Einfamilienhäusern. Zweitens ist die Haustechnik in Mehrfamilienhäusern generell komplexer und bedarf daher immer einer professionellen Haustechnikplanung. Da jedoch Planungsbüros u.a. aus Haftungsgründen eher zur Planung konventioneller Systeme tendieren, ist die Wärmepumpe hier bisher ebenfalls im Nachteil.

Als technische Hürden für den Einsatz von Wärmepumpen in sanierten Mehrfamilienhäusern sind Herausforderungen bei der Erschließung von Erdwärme, beim Schallschutz sowie Erschwernisse bei der energetisch hochwertigen Gebäudesanierung aufgrund regulatorischer Rahmenbedingungen, wie der geforderten Einstimmigkeit bei Änderungen am Gebäude oder des Denkmalschutzes, zu nennen.

Internationale Forschungsaktivitäten für die verbesserte Integration von Wärmepumpen

Das Center for Energy am AIT Austrian Institute of Technology setzte bereits vor Jahren den Fokus in seinen Forschungsprojekten auf die verbesserte Integration von Wärmepumpen in Mehrfamilienhäusern. Seit 2017 werden im „IEA HPT Annex 50“-Projekt der International Energy Agency (IEA) Konzepte und innovative Technologieoptionen für Wärmepumpen in Mehrfamilienhäusern untersucht. Im österreichischen Beitrag konnte das aktuelle technische Potenzial für Mehrfamilienhäuser mit Wärmepumpen abgeschätzt werden. Dabei wurden für die Einsetzbarkeit von Wärmepumpen die Kriterien herangezogen, ob im Gebäude bereits eine Zentralheizung vorhanden ist und ob der spezifische Jahresheizwärmebedarf unter 140 kWh pro Quadratmeter Bruttogebäudefläche und Jahr liegt.

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Von den insgesamt etwa 260.000 Mehrfamilienhäusern in Österreich erfüllen bis zu 70.000 Gebäude beide Kriterien. Das bedeutet, dass die Grundvoraussetzungen für den vollständigen Ersatz konventioneller Wärmeerzeuger gegeben sind. Zudem wurde davon ausgegangen, dass zumindest die Wärmequelle Außenluft ohne größere Schwierigkeiten erschließbar ist. Die Erschließung von Erdwärme stellt zwar in der Sanierung, insbesondere im dicht verbauten urbanen Bereich, eine gewisse Herausforderung dar, wird jedoch dank innovativer Konzepte immer häufiger möglich sein. Für eine vollständige Dekarbonisierung des Gebäudesektors wird von den meisten Expert*innen eine Sanierungsrate von 3 % als erforderlich angesehen. Bei Erreichen dieses Zielwertes könnten jedes Jahr weitere 8.000 Mehrfamilienhäuser hinzukommen.

Forschung und Wissenschaft

Um den Hürden im Bereich der Haustechnikplanung zu begegnen, wurde ein einfaches Vorauswahltool entwickelt, das nach Eingabe weniger Vorauswahlparameter eine System-Vorauswahl ermöglicht. Die Grundlage des Tools bildet eine Best-Practice-Untersuchung von bisher umgesetzten Wärmepumpenanwendungen in Mehrfamilienhäusern und eine im Projekt ausgearbeitete Systemmatrix.

© IAT

Das Tool zur Vorauswahl von Wärmepumpensystemen in Mehrfamilienhäusern liefert hilfreiche Systemvorschläge und stellt diese in übersichtlicher Weise grafisch dar.

Konfiguration des Kältekreises entscheidend

Im Projekt wurde zudem die optimale Konfiguration des Kältekreises und das geeignete Kältemittel von Wärmepumpen für den Einsatz in sanierten Mehrfamilienhäusern untersucht. Basierend auf Berechnungen der jahreszeitlichen Leistungszahl (SCOP) wurden die effizientesten Kältemittelkreislaufvarianten zusammen mit dem am besten geeigneten Kältemitteln ausgewählt. Es stellte sich heraus, dass für alle Anwendungen das Kältemittel R290 die höchste SCOP hatte. Neben der Effizienz bietet R290 aufgrund seiner thermodynamischen Eigenschaften die Möglichkeit, die Kältemittelmenge zu reduzieren.

Ausbildung und Weiterbildung: Für den korrekten Einsatz und Einbau von Wärmepumpen bietet das AIT Center for Energy gemeinsam mit dem Fachverband Wärmepumpe Austria und der Österreichischen Gesellschaft der Kältetechnik – ÖGKT Weiterbildungen im Bereich Planung, Installation und Wartung von Wärmepumpen an.