Mikroprojekt: Wärmepumpe mit zwei regenerativen Wärmequellen

Description: Im Rahmen des Projektes soll eine Wärmepumpe entwickelt werden, die zwei regenerative Wärmequellen nutzt (WP2Q). Dabei soll Luft als Direktverdampfung mit einem kompakten Eisspeicher als Solekreislauf kombiniert werden. Durch Verschaltung der Kreisläufe der beiden Wärmequellen soll ein aktives Regenerieren des Eisspeichers während des Heizbetriebs ermöglicht werden, damit er zu Spitzenlastzeiten mit sehr niedriger Außentemperatur als Wärmequelle zur Verfügung steht. In einem vorherigen Projekt (Hybridwärmepumpe+) wurde erkannt, dass es bei verschalteten Kreisläufen zu Kältemittel- und Ölablagerungen kommen kann, und infolgedessen zu Effizienzeinbußen und erhöhtem Havarierisiko. Diese Problematik soll mit der neu entwickelten Verschaltung behoben werden. Gleichzeitig sollen gegenüber anderen Hybridwärmepumpen trotz geringerer Komplexität durch Reduktion der Betriebsmodi (bspw. Verzicht auf Parallelbetrieb der Wärmequellen) keine signifikanten Effizienzeinbußen entstehen. Dies kann durch optimierte Nutzung der Wärmequellen erreicht werden. Zuletzt soll der Flächenbedarf gegenüber konventionellen Solewärmepumpen erheblich reduziert werden. Anhand des Kältekreislaufs der Hybridwärmepumpe+ soll die Kältemittel- und Ölverschiebung analysiert werden. Darauf aufbauend sollen für die WP2Q Gegenstrategien entwickelt werden. Ergänzend wird mittels Jahressimulationen eine Potenzialanalyse durchgeführt, die Rückschlüsse auf die Effizienz sowie die Dimensionierung der Spitzenlastwärmequelle und des Kältekreislaufs zur aktiven Regeneration des Eispeichers erlaubt. Das Ziel des Vorhabens ist es, dass die entwickelte WP2Q eine höhere Effizienz gegenüber reinen Luftwärmepumpen und bei signifikant geringerem Flächenbedarf eine vergleichbare Effizienz zu Solewärmepumpen (JAZ größer als 4,5 bei Fußbodenheizung) aufweist. Ein Eisspeichervolumen unter 5 m³ wird angestrebt. Damit soll der urbane Raum als Markt aktiviert werden (bspw. Reihenhäuser, Doppelhaushälften).

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Einfamilienhaus ? Eisspeicher ? Luftwärmepumpe ? Wärmepumpe ? Flächennutzung ? Flächenheizung ? Urbaner Raum ?

Region: Bavaria

Bounding boxes: 11.5° .. 11.5° x 49° .. 49°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Finanzielle Förderung)
• Ratiotherm GmbH & Co. KG (Projektverantwortung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)

Time ranges: 2023-07-01 - 2024-06-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Microproject: Heat pump with two regenerative heat sources
  Description: Within the scope of the project, a heat pump is to be developed that uses two regenerative heat sources (WP2Q). Air as direct evaporation is to be combined with a compact ice storage as brine circuit. By interconnecting the circuits of the two heat sources, an active regeneration of the ice storage during heating operation shall be enabled, so that it is available as a heat source at peak load times with very low outdoor temperatures. In a previous project (hybrid heat pump+), it was recognized that interconnected circuits can lead to refrigerant and oil deposits, and consequently to a loss of efficiency and an increased risk of breakdown. This problem is to be solved with the newly developed circuit. At the same time, there should be no significant loss of efficiency compared with other hybrid heat pumps, despite their lower complexity, by reducing the operating modes (e.g. by not operating the heat sources in parallel). This can be achieved by optimized use of the heat sources. Finally, the space requirement should be significantly reduced compared to conventional brine heat pumps. Based on the refrigeration cycle of the hybrid heat pump+, the refrigerant and oil displacement shall be analyzed. Based on this, counter strategies will be developed for the WP2Q. In addition, a potential analysis will be carried out by means of annual simulations, which will allow conclusions to be drawn about the efficiency and the dimensioning of the peak load heat source and the refrigeration circuit for active regeneration of the ice storage tank. The goal of the project is that the developed WP2Q has a higher efficiency compared to pure air-source heat pumps and a comparable efficiency to brine heat pumps (JAZ > 4.5 for underfloor heating) with significantly lower space requirements. An ice storage volume below 5'm³ is targeted. This is intended to activate the urban area as a market (e.g. terraced houses, semi-detached houses). https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1125316

Status

Aktiv

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