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Entwicklung von Wärmepumpenlösungen mit Propan für den Austausch von Gas- und Ölgeräten

Das Projekt "Entwicklung von Wärmepumpenlösungen mit Propan für den Austausch von Gas- und Ölgeräten" wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme.In dem hier skizzierten Projekt sollen einfach anwendbare und multiplizierbare Lösungen für den Austausch von Gas- und Ölheizungen durch Wärmepumpen in Bestandsgebäuden unter Verwendung des natürlichen Kältemittels R290 (Propan) erarbeitet werden. Die Kombination aus dem für die Energiewende erforderlichen Anstieg installierter Wärmepumpensysteme (6 Mio. Geräte bis 2030) und der angestrebten Verschärfung der F-Gas-Verordnung stellt für die Wärmepumpenhersteller und die umsetzenden Gewerke eine große Herausforderung dar. Dabei stellen sich je nach Bestandsanlagentechnik und Gebäudeklasse (E/ZFH vs. MFH, Baualtersklasse) verschiedene Anforderungen und Schwierigkeitsgrade des Heizungsaustauschs durch Wärmepumpen. Besondere Herausforderungen werden im Wohnungsbestand der Mehrfamilienhäuser gesehen. In dem hier skizzierten Projekt sollen für die drei Anwendungsfelder 'Ersatz Gas-Etagenheizung', 'Ersatz Zentralheizung im Keller' und 'Leistungssteigerung außen aufgestellter Wärmepumpen' technische Wärmepumpensystemlösungen entwickelt und in unterschiedlicher Ausprägung durch Funktionsmuster demonstriert werden. Die Lösungen sollen derart gestaltet sein, dass im Anschluss an das Projekt eine breite und akzeptierte Umsetzung in Gebäuden stattfinden kann. Die wissenschaftlichen Herausforderungen liegen in zahlreichen Einzelthemen, wie z.B. der Kältemittelreduktion für neue Wärmepumpensysteme, der Entwicklung von Lösungen für den Ersatz von Gasetagenheizungen, der systematischen Quellenanalyse hierfür und der integrierenden Regelung zwischen Gerät und System und soll Grundstein für Entwicklungsfragen der nächsten und übernächsten Produktgenerationen sein. Die zentralen Marktakteure dieses Prozesses, die Wohnungswirtschaft und die Wärmepumpenhersteller, sind über einen Beirat in das Projekt eingebunden und können die Anforderungen und Randbedingungen der zu entwickelnden Lösungen mitbestimmen und jeweils in ihre dann folgenden Produktentwicklungen übernehmen.

Entwicklung von Wärmepumpenlösungen mit Propan für den Austausch von Gas- und Ölgeräten, Entwicklung von Wärmepumpenlösungen mit Propan für den Austausch von Gas- und Ölgeräten

Das Projekt "Entwicklung von Wärmepumpenlösungen mit Propan für den Austausch von Gas- und Ölgeräten, Entwicklung von Wärmepumpenlösungen mit Propan für den Austausch von Gas- und Ölgeräten" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme.In dem hier skizzierten Projekt sollen einfach anwendbare und multiplizierbare Lösungen für den Austausch von Gas- und Ölheizungen durch Wärmepumpen in Bestandsgebäuden unter Verwendung des natürlichen Kältemittels R290 (Propan) erarbeitet werden. Die Kombination aus dem für die Energiewende erforderlichen Anstieg installierter Wärmepumpensysteme (6 Mio. Geräte bis 2030) und der angestrebten Verschärfung der F-Gas-Verordnung stellt für die Wärmepumpenhersteller und die umsetzenden Gewerke eine große Herausforderung dar. Dabei stellen sich je nach Bestandsanlagentechnik und Gebäudeklasse (E/ZFH vs. MFH, Baualtersklasse) verschiedene Anforderungen und Schwierigkeitsgrade des Heizungsaustauschs durch Wärmepumpen. Besondere Herausforderungen werden im Wohnungsbestand der Mehrfamilienhäuser gesehen. In dem hier skizzierten Projekt sollen für die drei Anwendungsfelder 'Ersatz Gas-Etagenheizung', 'Ersatz Zentralheizung im Keller' und 'Leistungssteigerung außen aufgestellter Wärmepumpen' technische Wärmepumpensystemlösungen entwickelt und in unterschiedlicher Ausprägung durch Funktionsmuster demonstriert werden. Die Lösungen sollen derart gestaltet sein, dass im Anschluss an das Projekt eine breite und akzeptierte Umsetzung in Gebäuden stattfinden kann. Die wissenschaftlichen Herausforderungen liegen in zahlreichen Einzelthemen, wie z.B. der Kältemittelreduktion für neue Wärmepumpensysteme, der Entwicklung von Lösungen für den Ersatz von Gasetagenheizungen, der systematischen Quellenanalyse hierfür und der integrierenden Regelung zwischen Gerät und System und soll Grundstein für Entwicklungsfragen der nächsten und übernächsten Produktgenerationen sein. Die zentralen Marktakteure dieses Prozesses, die Wohnungswirtschaft und die Wärmepumpenhersteller, sind über einen Beirat in das Projekt eingebunden und können die Anforderungen und Randbedingungen der zu entwickelnden Lösungen mitbestimmen und jeweils in ihre dann folgenden Produktentwicklungen übernehmen.

Schallreduzierte effiziente elektrische Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln - Frequenzumrichter mit APFVF für Wärmepumpen mit Kältemittel R290 (TP 3), Teilvorhaben: Design und Messung

Das Projekt "Schallreduzierte effiziente elektrische Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln - Frequenzumrichter mit APFVF für Wärmepumpen mit Kältemittel R290 (TP 3), Teilvorhaben: Design und Messung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme.Wärmepumpen sind eine der zentralen Lösungen für die klimaneutrale Gebäudeheizung- und Klimatisierung der Zukunft. Im Jahr 2021 waren 1,2 Mio. Wärmepumpen in Deutschland im Betrieb. Die überwiegende Zahl dieser Wärmepumpen (70%) nutzen als Quelle die Luft. Steigt ihre Zahl weiter so stark an, wird eine Herausforderung immer zentraler: Die Geräuschentwicklung der Wärmepumpen auf ein Minimum bringen. Diese Herausforderung geht der Projektverbund für Luft/Wasser-Wärmepumpen mit Wärmepumpenherstellern, Komponentenlieferanten und Forschungsinstituten an. Der Projektverbund verbindet Methodenentwicklung zur akustischen Analyse und Bewertung von Wärmepumpen und deren Komponenten mit Lösungsentwicklungen in Technologieprojekten mit neuen Komponenten in Wärmepumpen, neuen Formen der Schalldämpfung und innovativen Gerätemodifikationen. Das Technologieprojekt 3 - Frequenzumrichter mit Aktiver Power Factor Correction (APFC) für Wärmepumpen mit Kältemittel R290 - Inverter4R290 befasst sich mit dem Einsatz von umweltfreundlichem Kältemittel R290 in Wärmepumpen. Dabei ist der Fokus auf der Leistungselektronik. Diese soll so gestaltet werden, dass sie für unterschiedliche Leistungsklassen von Wärmepumpen eingesetzt werden kann. Die Leistungselektronik besteht aus der APFC und einer Wechselrichterstufe. Die Leistungselektronik ist für den einphasigen und dreiphasigen Netzanschluss dimensioniert. Die APFC ist ausgelegt, um zukünftige Netzanforderungen bezüglich der Oberschwingungen im verbrauchten Strom über den kompletten Lastbereich und der Blindleistungsbereitstellung zu erfüllen. Die Wechselrichterstufe soll für einen hohen Wirkungsgrad und die Absenkung der Schallemissionen der Wärmepumpe optimiert werden. Je nach Taktfrequenz und ggf. aktiver Kühlung kann die gesamte Leistungselektronik auch zu Schallemissionen beitragen. Außerdem werden Bauraum und Kühlungsbedarf der Leistungselektronik für den Wärmepumpeneinsatz optimiert.

Schallreduzierte effiziente elektrische Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln - Frequenzumrichter mit APFVF für Wärmepumpen mit Kältemittel R290 (TP 3)

Das Projekt "Schallreduzierte effiziente elektrische Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln - Frequenzumrichter mit APFVF für Wärmepumpen mit Kältemittel R290 (TP 3)" wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme.Wärmepumpen sind eine der zentralen Lösungen für die klimaneutrale Gebäudeheizung- und Klimatisierung der Zukunft. Im Jahr 2021 waren 1,2 Mio. Wärmepumpen in Deutschland im Betrieb. Die überwiegende Zahl dieser Wärmepumpen (70%) nutzen als Quelle die Luft. Steigt ihre Zahl weiter so stark an, wird eine Herausforderung immer zentraler: Die Geräuschentwicklung der Wärmepumpen auf ein Minimum bringen. Diese Herausforderung geht der Projektverbund für Luft/Wasser-Wärmepumpen mit Wärmepumpenherstellern, Komponentenlieferanten und Forschungsinstituten an. Der Projektverbund verbindet Methodenentwicklung zur akustischen Analyse und Bewertung von Wärmepumpen und deren Komponenten mit Lösungsentwicklungen in Technologieprojekten mit neuen Komponenten in Wärmepumpen, neuen Formen der Schalldämpfung und innovativen Gerätemodifikationen. Das Technologieprojekt 3 - Frequenzumrichter mit Aktiver Power Factor Correction (APFC) für Wärmepumpen mit Kältemittel R290 - Inverter4R290 befasst sich mit dem Einsatz von umweltfreundlichem Kältemittel R290 in Wärmepumpen. Dabei ist der Fokus auf der Leistungselektronik. Diese soll so gestaltet werden, dass sie für unterschiedliche Leistungsklassen von Wärmepumpen eingesetzt werden kann. Die Leistungselektronik besteht aus der APFC und einer Wechselrichterstufe. Die Leistungselektronik ist für den einphasigen und dreiphasigen Netzanschluss dimensioniert. Die APFC ist ausgelegt, um zukünftige Netzanforderungen bezüglich der Oberschwingungen im verbrauchten Strom über den kompletten Lastbereich und der Blindleistungsbereitstellung zu erfüllen. Die Wechselrichterstufe soll für einen hohen Wirkungsgrad und die Absenkung der Schallemissionen der Wärmepumpe optimiert werden. Je nach Taktfrequenz und ggf. aktiver Kühlung kann die gesamte Leistungselektronik auch zu Schallemissionen beitragen. Außerdem werden Bauraum und Kühlungsbedarf der Leistungselektronik für den Wärmepumpeneinsatz optimiert.

Nachhaltige Kälte- und Wärmeversorgung urbaner Räume mittels Fernkälte- bzw. Fernwärmenetzen unter dem Einsatz energieeffizienter und HFKW-freier Techniken

Das Projekt "Nachhaltige Kälte- und Wärmeversorgung urbaner Räume mittels Fernkälte- bzw. Fernwärmenetzen unter dem Einsatz energieeffizienter und HFKW-freier Techniken" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Umwelt, Klimaschutz, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMUKN) / Umweltbundesamt (UBA). Es wird/wurde ausgeführt durch: IREES GmbH - Institut für Ressourceneffizienz und Energiestrategien.Durch den Klimawandel steigt der Bedarf an Komfortklimakälte auch in Deutschland stetig an. Viele Bestandsgebäude werden mit Klimatechnik auf- oder nachgerüstet, Neubauten im Nichtwohngebäudebereich werden selten ohne maschinelle Klimatisierung errichtet. Der Bedarf wird meist gebäudeindividuell ermittelt und die entsprechende Technik installiert. Durch den Anschluss an ein Fernkältenetz entfallen wesentliche Komponenten wie Kältemaschine(n) und Rückkühlwerk, was nicht nur den Raum zur Aufstellung dieser einspart, sondern die Kunden auch von der Einhaltung der damit verbundenen Verordnungen (z.B. 42. BImSchV, F-Gas-V) befreit. Ähnliches gilt analog für Fernwärmenetze. Durch die zentrale Bereitstellung von Kaltwasser ergeben sich mehrere positive Umwelt- und Wirtschaftlichkeitseffekte: Der aggregierte Energiebedarf ist abzüglich der Leitungsverluste ca. 40-50% niedriger gegenüber der gebäudeindividuellen Lösung. Die Spitzenlast eines Fernkältenetzes ist niedriger als die der Gebäude mit eigenem System aufsummiert, dementsprechend fällt die installierte Leistung niedriger aus (Ressourcen- und Investitionskostenersparnis). Lastverschiebungen durch Eisspeicher sind in zentralen Einrichtungen mit dem nötigen Fachpersonal einfacher und effizienter zu betreiben als in den einzelnen Gebäuden. Weiterhin sind in Fernkältezentralen oftmals verschiedene Techniken zur Deckung des Kältebedarfs (Kompressionskälte, Absorptionskälte, Nutzung von natürlicher Kälte (Flüsse, Stadtbäche, Seen, Brunnenkühlung)) installiert, die je nach Situation nahe am optimalen Betriebspunkt eingesetzt werden können. Die Hürden, Kältemaschinen mit umweltfreundlichen natürlichen Kältemitteln wie z.B. Ammoniak und Kohlenwasserstoffe einzusetzen, sind in Fernkältezentralen deutlich niedriger als in den Einzelgebäuden (insbesondere im Bestand).

MixChange - Wärmeübertrager für zeotrope Kältemittelgemische

Das Projekt "MixChange - Wärmeübertrager für zeotrope Kältemittelgemische" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Institut für Luft- und Kältetechnik gemeinnützige Gesellschaft mbH.

Schallreduzierte effiziente elektrische Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln - Mikrokanal-Verdampfer mit geometrischen Adaptionen (TP 1A), Teilvorhaben: Design und Fertigung

Das Projekt "Schallreduzierte effiziente elektrische Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln - Mikrokanal-Verdampfer mit geometrischen Adaptionen (TP 1A), Teilvorhaben: Design und Fertigung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: MAHLE Behr GmbH & Co. KG.Wärmepumpen sind eine der zentralen Lösungen für die klimaneutrale Gebäudeheizung und Klimatisierung der Zukunft. Die Absatzzahlen im Heizungsbereich stiegen in den letzten Jahren in Deutschland stark an, auf 154.000 installierte Geräte im Jahr 2021. Im Neubau wurde jede zweite Heizung mit der Wärmepumpentechnologie umgesetzt. Im Jahr 2021 waren 1,2 Mio. Wärmepumpen in Deutschland im Betrieb. Die überwiegende Zahl dieser Wärmepumpen (70%) nutzen als Wärmequelle die Luft. Steigt ihre Zahl weiter so stark an, wird eine Herausforderung immer zentraler: Die Geräuschentwicklung der Wärmepumpen auf ein Minimum bringen. Diese Herausforderung geht der Projektverbund für Luft/Wasser-Wärmepumpen mit Wärmepumpenherstellern, Komponentenlieferanten und Forschungsinstituten an. Der Projektverbund QUEEN-HP verbindet Methodenentwicklung zur akustischen Analyse und Bewertung von Wärmepumpen und deren Komponenten mit Lösungsentwicklungen in Technologieprojekten mit neuen Komponenten in Wärmepumpen, neuen Formen der Schalldämpfung und innovativen Gerätemodifikationen. Das Technologieprojekt 1A 'Mikrokanal-Verdampfer mit Geometrischen Adaptionen' befasst sich mit Geometrieänderungen an Microchannel Wärmeübertragern für deren Einsatz als Verdampfer mit Kältemittel R290 (Propan) für Luft-Wasser-Wärmepumpen im Heizleistungsbereich von 10kW. Die geometrischen Änderungen am Verteiler und den Lamellen zielen auf eine bessere Verteilung des Kältemittels und langsameres Vereisen des Verdampfers ab. Die Performance mehrerer iterativ optimierter Microchannel-Verdampfer wird experimentell bestimmt. Bei der Vermessung wird eine kombinierte Methode aus u.a. Infrarotaufnahmen, Makrodetailaufnahmen und Messungen des Dampfgehalts eingesetzt, um gezielt geometrische Anpassungen am Verdampfer vornehmen zu können.

Solare kalte Nahwärme der zweiten Generation, Teilvorhaben: Rahmenbedingungen und Implementierung

Das Projekt "Solare kalte Nahwärme der zweiten Generation, Teilvorhaben: Rahmenbedingungen und Implementierung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Viessmann Holding International GmbH.

Untersuchung der Einsatzmöglichkeit des natürlichen Kältemittels Kohlenstoffdioxid (CO2) in Temperaturprüfkammern Phase 2

Das Projekt "Untersuchung der Einsatzmöglichkeit des natürlichen Kältemittels Kohlenstoffdioxid (CO2) in Temperaturprüfkammern Phase 2" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Bundesstiftung Umwelt. Es wird/wurde ausgeführt durch: Feutron Klimasimulation GmbH.

Schallreduzierte effiziente elektrische Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln - Modellbasierte Entwicklung der Verdampfer-Peripherie, Teilvorhaben: Auslegung und Regelung

Das Projekt "Schallreduzierte effiziente elektrische Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln - Modellbasierte Entwicklung der Verdampfer-Peripherie, Teilvorhaben: Auslegung und Regelung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Robert Bosch GmbH.Wärmepumpen sind eine der zentralen Lösungen für die klimaneutrale Gebäudeheizung und -klimatisierung der Zukunft. Die Absatzzahlen im Heizungsbereich stiegen in den letzten Jahren in Deutschland stark an, auf 154.000 installierte Geräte im Jahr 2021. Im Neubau wurde jede zweite Heizung mit der Wärmepumpentechnologie umgesetzt. Im Jahr 2021 waren 1,2 Mio. Wärmepumpen in Deutschland im Betrieb. Die überwiegende Zahl dieser Wärmepumpen (70%) nutzen als Quelle die Luft. Steigt ihre Zahl weiter so stark an, wird eine Herausforderung immer zentraler: Die Geräuschentwicklung der Wärmepumpen auf ein Minimum bringen. Diese Herausforderung geht der Projektverbund für Luft/Wasser-Wärmepumpen mit Wärmepumpenherstellern, Komponentenlieferanten und Forschungsinstituten an. Der Projektverbund QUEEN-HP verbindet Methodenentwicklung zur akustischen Analyse und Bewertung von Wärmepumpen und deren Komponenten mit Lösungsentwicklungen in Technologieprojekten mit neuen Komponenten in Wärmepumpen, neuen Formen der Schalldämpfung und innovativen Gerätemodifikationen. Das Technologieprojekt 'Modellbasierte Entwicklung der Verdampfer-Peripherie' befasst sich mit Microchannel-Verdampfern und der Funktionsintegration an Bauteilen in der Verdampfer-Umgebung. Dabei werden thermische, optische und akustische Vermessungen miteinander kombiniert um ein umfassendes Bild des Verdampfers mit neuen Bauteilen und neuen Funktionsintegrationen bewerten und optimieren zu können. Fokus der Funktionsintegration liegt auf der Bodenwanne und dem Expansionsventil.

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