Wärmepumpe mit Latentwärmespeichern für Raumheizung und Warmwasser. Teilprojekt: Anlagenkonzept und wärmetechnische Auslegung

Elektrische Wärmepumpen stellen ein zentrales Element der zukünftigen Wärmeversorgung dar, um im Rahmen der Sektorkopplung elektrische Energie effizient in Nutzenergie für die Heizung und Klimatisierung von Gebäuden zu verwandeln. Den Wärmepumpen kommt eine entscheidende Rolle zu im Hinblick auf das Lastmanagement im elektrischen Netz und für die Nutzung von Elektroenergie aus rägenerativen Quellen. Durch den Einsatz von Wärmespeichern kann eine Entkopplung von Wärmebereitstellung und Wärmenutzung erreicht werden, so dass die Wärmepumpe als Wärmeerzeuger zeitlich flexibel eingesetzt werden kann. Durch die Flexibilisierung kann einer Überlastung der Stromversorgung infolge von Bedarfsspitzen der Wärmeversorgung entgegengewirkt werden. Gleichzeitig ermöglicht ein Wärmespeicher auch die Nutzung günstiger Umgebungsbedingungen für einen besonders energieeffizienten Betrieb der Wärmepumpenheizung.

Ziel dieses Vorhabens ist der Einsatz von Latentwärmespeichern in einem Wärniepumpenheizgerätfür die Raumheizung und die Brauchwassererwärmung. Damit soll eine verbesserte Speicherwirkung und eine gesteigerte Energieeffizienz im Vergleich mit herkömmlichen Wärmepumpensystemen mit Wärmespeichern erzielt werden. Dazu wird eine spezielle Ausführung des Wärmepumpenkreislaufs gewählt. Für die Raumheizfunktion wird eine neuartige kaskadierte Einbindung des Latentwärmespeichers in den internen Kreislauf der Wärmepumpe gewählt, die die Nutzung der Speicherfunktion ohne zusätzlichen Druck- und Temperaturhub ermöglicht und somit negative Auswirkungen auf die Arbeitszahl ausschließt. lm Warmwasserbetrieb wird das zufließende Kaltwasser in zwei Schritten durch direkten Wärmeübertrag von den beiden Latentwärmespeichern auf die gewünschte Zapftemperatur enrvärmt. Die Latentwärmespeicher werden zu diesem Zweck in einer 3-Medien-Konfiguration ausgeführt: Neben dem Wärmeübertrager für Kältemittel werden die Speicher mit einem zusätzlichen Rohrzug für die Enivärmung des Warmwassers erüstet.