title: Optimization strategies for the use of heat pumps in existing buildings as part of potential analyses of sector coupling
Creators: name: He, Miaomiao
name: Hüdepohl, Niklas
name: Nemeth, Isabell
Publisher: name: Bauhaus-Universität Weimar
Year: 2024
Subjects: subject: Heat Pumps
subject: Existing Buildings
subject: Sector-coupling
subject: Sektorkopplung
subject: Building Stock Modelling
subject: 600

description: 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.
description: In the transformation of the building stock in Germany, which is still predominantly heated by fossil fuels, the extensive use of heat pumps promises considerable potential for integrating renewable energies through sector coupling. The content of a research network is therefore, among other things, to develop technical solutions and the necessary planning bases for a spread of sector coupling in order to realize a maximum of emission reduction without a costly grid expansion. For the purpose of mapping scenarios of sector coupling in the Bavarian residential building stock, the present research work investigates, on the basis of typical single-family and multi-family buildings of different construction age classes, under which system configurations heat pumps can be used efficiently in existing buildings. With the help of thermal-dynamic simulations, implementation strategies are developed, starting from the installation of the heat pump and the reduction of the supply temperatures in the heating circit of the buildings, which compensate for the resulting comfort and efficiency deficits. Combined with the goal of being able to identify the least invasive measures possible to compensate for thermal deficit, the effects of adjusting the control system, adding additional heating surfaces and replacing radiators on the under-temperature hours were quantified. The results show that in residential buildings of the construction age class after the introduction of the Second Thermal Insulation Ordinance, control adjustments alone allow a significant reduction in the supply temperatures with only minor losses in comfort, while in older buildings this requires considerable additional measures.
description: Proceedings Bauphysiktage in Weimar 2024: Bauphysik in Forschung und Praxis