Projekt "KALAMARI"

𝗞ombination hybrider 𝗔nlagentechnik zur 𝗟𝗔ngfristigen 𝗠aximierung der 𝗔rbeitszahl von Wärmepumpen zur 𝗥aumheizung mit Hilfe von 𝗜nfrarotheizungen

Kurzbeschreibung
Die Projektidee ist der Einsatz eines Hybridsystems aus wassergeführtem Heizungssystem mit Wärmepumpe zur Grundlastabdeckung in Kombination mit Infrarotheizungssystemen zur Spitzenlastabdeckung im Gebäudebestand.

Ausgangslage / Herausforderungen
Die Wärmewende erfordert den schrittweisen Ersatz fossiler Heizungssysteme durch nachhaltige Wärmeerzeuger, hierbei sollen oft Wärmepumpen eingebaut werden. Eine zentrale Herausforderung besteht darin, dass ein großer Teil der Bestandsgebäude mit Heizkörpern ausgestattet ist, die für den effizienten Betrieb von Wärmepumpen mit niedrigen Systemtemperaturen häufig nicht ausreichend geeignet sind.

Dabei besteht ein Zielkonflikt: Entweder wird eine geringere Effizienz der Wärmepumpe und damit ein höherer Energieverbrauch in Kauf genommen, oder die vorhandenen Heizkörper müssen teilweise durch geeignete Wärmeübergabesysteme, z.B. Fußbodenheizungen oder spezielle Wärmepumpen-Heizkörper, ersetzt werden. Dies verursacht jedoch zusätzlichen Investitions- und Montageaufwand.

Ziel und Ansatz
Das KALAMARI-Konzept verfolgt einen hybriden Ansatz, bei dem bestehende Heizkörper trotz abgesenkter Vorlauftemperaturen weiter genutzt werden. Sie übernehmen die Grundtemperierung der Räume, während anwesenheitsgesteuerte Infrarotheizungen reaktionsschnell die notwendige Heizleistung für den gewünschten Komfort bereitstellen. Dadurch kann die Wärmepumpe in einem energieeffizienten Temperaturbereich betrieben werden, ohne dass umfangreiche bauliche Maßnahmen wie der Einbau einer Fußbodenheizung erforderlich sind.

Im Rahmen des Projekts erfolgt eine energetische und wirtschaftliche Bewertung des Hybridsystem. Dies erfolgt durch umfangreiche Simulationsrechnungen mit der gekoppelte Gebäude- und Anlagensimulationen (TRNSYS-TUD), Vergleichsmessungen an den Zwillingshäusern des Fraunhofer IBP sowie umfangreiche Feldtests. Weiterhin werden detaillierte thermische Komfortuntersuchungen mittels CFD-Simulationen und probandengestützten Messungen im Combined Energy Lab der Professur durchgeführt, um die optimale Auslegung und Positionierung der Infrarotheizungen zu bestimmen.

Für eine schnelle und wirtschaftliche Markteinführung wird zudem ein KI-gestütztes Tool zur automatisierten Angebotserstellung entwickelt. Begleitende Workshops und E-Learning-Angebote sollen Planer, Handwerker und Nutzer mit dem Konzept vertraut machen und Hemmnisse bei der Einführung reduzieren. Abschließend wird geprüft, wie das Hybridsystem nach GEG und DIN V/TS 18599 bewertet werden kann. Auf dieser Grundlage sollen Anpassungsvorschläge und ein entsprechender Leitfaden für die Norm erarbeitet werden.