IEFE unterstützt die Entwicklung einer mit natürlichem Kältemittel betriebenen Wärmepumpe
Im Rahmen eines Innosuisse-Projektes hat die HEIM AG mit Unterstützung des ZHAW-Instituts für Energiesysteme und Fluid-Engineering IEFE eine besonders nachhaltige Sole-Wasser-Wärmepumpe entwickelt. Der von der HEIM AG erstellte Prototyp wurde auf dem Prüfstand durch das IEFE auf Herz und Nieren getestet und zusätzlich optimiert. Ausserdem hat das Institut Simulationsmodelle erstellt, damit die Wärmepumpe und alle anderen Komponenten im Gebäude passend aufeinander abgestimmt werden können.
Die neue Wärmepumpenbaureihe der HEIM AG ist seit Ende Juni 2022 auf dem Markt. Entworfen und produziert in der Schweiz kann sie nun für den Ein- und Mehrfamilienhausbereich sowie Gewerbe- und Industriebauten genutzt werden. Das eingesetzte Kältemittel R-290 ist aufgrund der hervorragenden thermodynamischen Eigenschaften und dem geringen Treibhauspotential besonders nachhaltig und zukunftsweisend. Die Forschungsgruppe für Kältetechnik hatte unter der Leitung von Prof. Frank Tillenkamp die Möglichkeit, die HEIM AG bei der Entwicklung ihrer neuen Wärmepumpengeneration zu unterstützen. Am Projekt seitens ZHAW beteiligt waren der Projektleiter Christian Stahel, Shehu Besetar, Silvan Steiger und Cyril Allenspach.
In einem ersten Schritt wurde unter der Leitung der HEIM AG der Prototyp der künftigen Wärmepumpe hergestellt. Dabei galt es eine geeignete Kombination von Komponenten zu finden, die eine möglichst hohe saisonale Effizienz aufweist. Dabei konnte das IEFE mittels Kreislaufsimulationen unterschiedliche Konzepte vergleichen. Dies war insbesondere aufgrund der schlechten Verfügbarkeit von Verdichtern eine grosse Herausforderung.
Im nächsten Schritt untersuchte das IEFE den Prototyp der Wärmepumpe auf dem Prüfstand der HEIM AG. Unter der Leitung der ZHAW wurde ein Versuchsablauf festgelegt, um die saisonale Effizienz der Wärmepumpe zu ermitteln und weitere Schwachstellen aufzuzeigen. Dabei konnte zum einen gezeigt werden, dass die Wärmepumpe die ambitionierten Ziele bezüglich ihrer Effizienz erreichen kann, gleichzeitig wurden auch wichtige Erkenntnisse zur Regelung der künftigen Anlage gewonnen.
Zum Schluss untersuchte das IEFE mithilfe von energetischen Gesamtsystemsimulationen das saisonale Verhalten der Wärmepumpe in Gebäuden. Diese Simulationen berücksichtigen sowohl standortabhängige Wetterdaten als auch typische Verbrauchsprofile von den Anwender:innen. Anhand der Simulationen können verfügbare Wärmequellen einfach energetisch verglichen werden. Zudem können die Speicher- und Batteriegrössen sowie die Anzahl installierter PV-Module angemessen aufeinander abgestimmt werden. Dabei kann, je nach Bedürfnis der Kund:innen, der Eigenverbrauch der Anlage oder deren Lebenszykluskosten optimiert werden.
«Für uns als Fachhochschule ist es unglaublich spannend, Schweizer KMUs dabei zu unterstützen, die benötigte Technologie für die Energiewende zu entwickeln.»
Christian Stahel, Projektleiter
Das ZHAW-Institut für Energiesysteme und Fluid-Engineering bedankt sich herzlich für die Zusammenarbeit mit der HEIM AG.
Wir danken der Schweizerischen Agentur für Innovationsförderung Innosuisse für die Unterstützung dieses Projektes.