Natürliche Flüssigkeiten für Heizung und Kühlung
Elektrische Wärmepumpen (WP) auf Basis eines Dampfkompressionskreises haben sich in den letzten Jahrzehnten in Bezug auf Effizienz, Flexibilität und Zuverlässigkeit verbessert und stellen heute eine der Säulen mit dem größten Potenzial für die Senkung des Primärenergieverbrauchs nicht nur für Heiz- und Kühlanwendungen in Gebäuden dar, sondern auch für industrielle Prozesse. Trotzdem gibt es noch einen großen Spielraum für Verbesserungen. Um der wichtigste Anwärter für Heiz- und Kühlanwendungen zu werden, müssen Wärmepumpen effizienter, umweltfreundlicher und wirtschaftlicher werden. In Bezug auf ihre Umweltleistung muss ein sehr wichtiges Thema noch gelöst werden: die Verwendung eines Kältemittel ohne Ozonabbaupotential und sehr niedrigemTreibhauspotential. Das EU-finanzierte Projekt "'Next generation of heat pumps working with natural fluids" (NXTHPG) macht einen großen Schritt nach vorn, um die Hindernisse für den weit verbreiteten Einsatz natürlicher Kältemittel zu überwinden. Es läutet eine neue Generation von Wärmepumpen auf Basis von Kohlenwasserstoffen und CO2 ein, die durchaus machbar und kommerziell wettbewerbsfähig sind. NXTHPG will eine höhere Effizienz mit einer Steigerung der Jahresarbeitszahl um 10%-20% erreichen, während gleichzeitig der Kohlenstoff-Fußabdruck verringert wird. Ziel ist eine Verringerung des Gesamt- um 20% im Vergleich zu modernen Wärmepumpentechnologien mit Fluorkohlenwasserstoffen und Hydrofluoroolefins oder Sorptionspumpen. Man bemüht sich, die Kosten auf dem gleichen Niveau oder nur etwas höher (10%) zu halten und so eine sichere, effiziente und kostengünstige neue Technologie auf den Markt zu bringen. Hierfür wurden fünf Fälle oder Prototypen identifiziert (3 für Kohlenwasserstoffe und 2 für CO2), hergestellt und von den Projektmitgliedern geprüft: Fall 1 ist eine 40-kW-Luft-Wasser-Wärmepumpe (WP) für die Produktion von Warmwasser für die Heizung und einen kleinen Teil des Brauchwarmwassers durch den Einsatz eines de-Überhitzers. Die Einheit ist am Kältemittelkreislauf reversibel, sodass sie zum Heizen und zum Kühlen genutzt werden kann. Fall 2 ist eine 60-kW-Erdwärme-WP für die Produktion von Warmwasser für die Heizung und auch hier einen kleinen Teil des Brauchwarmwassers durch die Verwendung eines de-Überhitzers. Auch sie ist reversibel am Kältemittelkreislauf und liefert so Heizung und Kühlung. Fall 3 besteht aus einem 50-kW-WP-Booster von einem neutralen Wasserkreislauf (10-30 ºC) (Rückgewinnung von Abwärme aus der Kondensation (25-30 ºC) oder Abwasser (10-15 ºC)) mit bis zu 60 °C für die Brauchwassererwärmung. Fall 4 ist ein 30-kW-Luft-Wasser-WP für die Warmwasserbereitung bei 60 °C oder bis zu 80 °C für Hochtemperaturanwendungen. Fall 5 ist ein 50-kW-Luft-Wasser-WP für Heizungsanwendungen. Es zielt auf den Renovierungsmarkt für den Austausch von alten Gaskessel-Heizungsanlagen (5-6 Familienhäuser) mit Hochtemperatur-Heizkörpern als Anschlusseinheiten. Die Ergebnisse der ersten Versuchskampagne sind vielversprechend. Im Falle der Prototypen für die Brauchwasserproduktion wurden sehr hohe WP-COP gemessen, deren Werte in den meisten Arbeitsbedingungen bei über 5 für Fall 3 (Wasser-Wasser-WP-Booster mit Propan) und bei über 4 für Fall 4 (Luft-Wasser-WP mit CO2) lagen.
Schlüsselbegriffe
Natürliche Flüssigkeiten, Heizung und Kühlung, natürliche Kältemittel, Wärmepumpen, Klimabilanz
