Propan-Wärmepumpen für Mehrfamilienhäuser

„LC R290 – Low Charge HP solutions“ heißt ein neues Projekt, das das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) initiiert hat. Zusammen mit Unternehmen der Heizungsbranche und Wohnungswirtschaft wollen die Forscher Wärmepumpen, die als Kältemittel Propan haben, für Mehrfamilienhäuser konstruieren.

Das Alkan Propan – technische Bezeichnung R290 – ist ein vergleichsweise klimafreundliches Kältemittel. „Propan hat sich zu einer anerkannten Kältemittellösung für die Wärmepumpenbranche entwickelt und ist bei außen aufgestellten Wärmepumpen inzwischen weit verbreitet. Was wir nun benötigen, sind gut umsetzbare Lösungen auch in Innenräumen“, erklärt Lena Schnabel, ISE-Expertin für Wärme und Kältetechnik. Sie und ihre Kollegen wollen standardisierte Wärmepumpenlösungen für den Austausch von Gas- und Ölheizungen „für alle Anwendungsfälle“ entwickeln. Ein Schwerpunkt soll auf Etagenheizungen liegen.

Für die praxisnahe und schnelle Umsetzung hat das ISE ein Projektkonsortium mit den Unternehmen gegründet. Das Projekt soll bis Sommer 2025 laufen, das Bundeswirtschaftsministerium fördert es mit sieben Millionen Euro.

Drei Anwendungsfelder im Fokus

Die Arbeiten zielen laut ISE auf drei Anwendungsfelder. Neben Etagenheizungen sollen innen aufgestellte Zentralheizungen sowie höhere Leistungsklassen für außen aufgestellte Wärmepumpen im Fokus stehen. Die Forscher bauen auf den Ergebnissen eines Vorläuferprojekts auf: Dabei erreichten sie mit Propan-Füllmengen von weniger als 150 Gramm – bei höheren Werten gelten besondere Sicherheitsauflagen – Heizleistungen von 7 bis 10 kW, Grundlage für die Anwendung als Etagenheizung. Im Zuge des neuen Projekts wollen sie „dafür passende Speicher- und Quellenkonzepte“ erarbeiten. Unter Begleitung der Wärmepumpenhersteller und der Wohnungswirtschaft will man Lösungen für den Anschluss an das Hydraulik- und Quellensystem sowie geeignete Regelungsansätze entwickelt und im Labor demonstrieren.

Als Ersatz von Zentralheizung im Keller schweben dem ISE-Projektteam Wärmepumpen mit größerer Leistung vor. Unter anderem will es Konzepte zur Verschaltung und Regelung mehrerer Wärmepumpen untersuchen und „breit umsetzbare Sicherheitskonzepte“ identifizieren.

Bei außen aufgestellten Wärmepumpen größerer Leistung geht es den Experten darum, die Kältemittelmenge möglichst gering zu halten und die Abtauung zu optimieren. Ziel sei es, „durch die Kältemittelreduktion und verbesserte Abtauung größere Leistungen mit der gleichen Aufstellfläche und Sicherheitszone umsetzen zu können und so deren Einsatz im urbanen Raum zu erleichtern“, erläutert das ISE.

Umgesetzt werden soll das Forschungsvorhaben als Plattformprojekt. Die Unternehmen im Forschungsverbund sollen Zugriff auf alle Projektergebnisse und Messergebnisse während der Laufzeit erhalten. Zudem soll „die indirekte Nutzung der Prüfeinrichtungen und der Erfahrung des Fraunhofer ISE im Umgang mit Propan“ möglich sein. Der Entwicklungsvorsprung für die beteiligten Hersteller werde „idealerweise durch Schutzrechte wie Patente oder Gebrauchsmuster zusätzlich abgesichert“, heißt es. „Durch die direkte Kommunikation zwischen mehreren Wärmepumpenherstellern und der Wohnbauwirtschaft können Lösungen praxisgerecht entwickelt und schneller in die Umsetzung gebracht und so der Hochlauf zu höheren Stückzahlen insgesamt beschleunigt werden“, so die Wissenschaftler.