Shengqing Xiao, Dimitri Nefodov, Markus Richter, Thorsten Urbaneck
Technische Universität Chemnitz, Deutschland
Hocheffiziente Wärmepumpen bieten durch die Nutzung von Strom und Wärme aus regenerativen Energiequellen die Möglichkeit, emissionsfreie Nutzwärme bereitzustellen. Auf diese Weise leistet die Wärmepumpentechnik einen Beitrag zur Energiewende. Im Rahmen der Förderinitiative des BMBF und des BMWi mit dem Titel „Solares Bauen/Energieeffiziente Stadt“ startete im November 2017 das Projekt „Zwickauer Energiewende Demonstrieren“ (ZED). In diesem Projekt wird der Einsatz eines Großwärmepumpen-Speicher-Systems zur Realisierung eines Null-Emissions-Quartiers in der Stadt Zwickau untersucht.
Die vorliegende Arbeit behandelt eine Recherche zu bestehenden Wärmepumpen-Anwendungen in Deutschland und liefert einen Überblick dazu. Der Einsatz von Wärmepumpen wird in drei Kategorien eingeteilt: Kategorie 1 – Raumheizung, Warmwasserbereitung, Nahwärme-Versorgung; Kategorie 2 – Versorgung der Industrie mit Prozesswärme; Kategorie 3 – Fernwärme-Versorgung. Als Wärmequelle für die Wärmepumpen kommt in überwiegender Anzahl die Umweltenergie zum Einsatz. Bei mehr als der Hälfte aller dieser Anwendungen spielt Geothermie eine entscheidende Rolle. Weiterhin werden in diesem Beitrag die Heizleistungen der Wärmepumpensysteme sowie die eingesetzten Verdichtertechnologien und Kältemittel ausgewertet. Die Betrachtung der Kältemittel ist von Interesse, da die Verwendung von vielen bisher handelsüblichen Kältemitteln mit hohem GWP (z. B. R410A) gemäß EU F-Gase-Verordnung Nr. 517/2014 in absehbarer Zukunft beschränkt wird. Darüber hinaus werden ein Systemkonzept zur Wärmeversorgung und die Wärmepumpenschaltungen für das ZED-Projekt präsentiert. Diese Untersuchungsvariante beschäftigt sich mit der Solarthermie als Wärmequelle. Ein großer Temperaturhub zwischen der Wärmequelle und der Wärmesenke sowie variable Quelltemperaturen seitens der Solarthermie stellen hohe Anforderungen an die Wärmepumpen und liefern eine grundlegende Motivation dieser Untersuchung.
Kurzer Lebenslauf der vortragenden Autorin / des vortragenden Autors:
09/2010 - 09/2014: Bachelorstudium Gebäudetechnik, Tongji-Universität, Shanghai,
10/2014 - 10/2017: Diplomstudium Maschinenbau, Fachrichtung Energietechnik, Technische Universität Dresden,
seit 11/2017: wissenschaftliche Mitarbeiterin, Professur Technische Thermodynamik, Technische Universität Chemnitz
