Optimization strategies for the use of heat pumps in existing buildings as part of potential analyses of sector coupling

In der Transformation des noch überwiegend durch fossile Energieträger beheizten Gebäudebestands in Deutschland verspricht der umfangreiche Einsatz von Wärmepumpen erhebliche Potenziale, erneuerbare Energien durch Sektorenkopplung zur integrieren. Inhalt eines Forschungsverbunds ist es daher unter anderem, technische Lösungen und notwendige Planungsgrundlagen für einen Verbreitung der Sektorkopplung zur erarbeiten, um ein Maximum an Emissionsreduktion ohne einen kostspieligen Netzausbau zu realisieren.

Um Szenarien der Sektorkopplung im bayerischen Wohngebäudebestand abbilden zu können, untersucht die vorliegende Forschungsarbeit anhand von typischen Ein- und Mehrfamiliengebäuden verschiedener Baualtersklassen, unter welchen Systemkonfigurationen Wärmepumpen in Bestandsgebäuden effizient eingesetzt werden können. Mithilfe von thermisch-dynamischen Simulationen werden dazu, ausgehend vom Einbau der Wärmepumpe und der Absenkung der Vorlauftemperaturen in der Beheizung der Gebäude, Optimierungsstrategien erarbeitet, die sich ergebende Behaglichkeits- und Effizienzdefizite ausgleichen. Verbunden mit dem Ziel möglichst gering invasive Maßnahmen zum Ausgleich von Behaglichkeitsdefiziten identifizieren zu können, wurden die Auswirkungen durch Anpassung der Regelung, durch die Ergänzung zusätzlicher Heizflächen sowie durch den Austausch von Heizkörpern auf die Untertemperaturgradstunden quantifiziert. Die Ergebnisse zeigen, dass bei Wohngebäuden der Baualtersklasse nach Einführung der zweiten Wärmeschutzverordnung allein regelungstechnische Anpassungen eine deutliche Absenkung der Vorlauftemperaturen mit nur geringen Einbußen in der Behaglichkeit erlauben, während bei älteren Gebäuden dazu erhebliche Zusatzmaßnahmen erforderlich sind.