热泵是热转换的关键技术，但在现有的多户型建筑中实施热泵是一个挑战。这些建筑对空间供暖和生活热水的输送系统以及环境热利用提出了特殊的要求。在建筑库存的联合项目LowEx中，分析、开发和演示了改造多户住宅中的热泵、传热和通风系统的解决方案。

在最终的项目报告中，弗劳恩霍夫太阳能系统研究所ISE、弗莱堡大学可持续系统工程研究所INATECH和卡尔斯鲁厄理工学院KIT介绍了最终的解决方案和一些示范性演示对象。

看看今天的建筑行业，就会清楚地发现，热转换的最大杠杆是现有建筑:62%的现有建筑是在1977年德国第一个Wärmeschutzverordnung(隔热法规)之前建造的，这些建筑目前占该行业最终能源消耗的三分之二左右。

如果在所谓的低火用系统中使用热泵，则可提供相当大的减少二氧化碳排放的潜力。由于加热介质和有用热之间的温差较低，热泵可以非常高效地运行。

虽然热泵越来越多地用于新建和现有建筑中的单户和两户住宅，但在多层住宅中仍不普遍。Fraunhofer ISE多年来一直致力于这一主题，最近由于能源价格上涨，该主题受到越来越多的关注。

“这里的挑战在于热量发生器需要更高的热量输出，以及建筑位置通常位于建筑密集的社区。此外，多户建筑中的散热器和家庭热水系统通常需要较高的流动温度，”Fraunhofer ISE的Jeannette Wapler解释道。因此，该项目的解决方案集中在挖掘建筑环境中的环境源和降低系统温度两个主题上。

供热与改造整体分析

为了进行分析，通过进行系统的调查和评估，将系统概念分配到不同类型的多户建筑中。这里考虑了用户舒适度、经济方面和可实现的二氧化碳排放减少。研究小组对从低温源到房间传热的热量供应进行了整体分析。

在分析中，除其他外，还考虑了在建筑围护结构上实施太阳能组件的潜力，环境热源的可能组合和混合系统的使用。

新的LowEx技术适用于多户住宅

研究团队与工业合作伙伴合作，在五个子项目中为多户住宅开发了新的LowEx组件和系统。例如，在HEAVEN项目中，与供暖制造商菲斯曼共同开发了多源热泵系统。

在城市中心，通常没有足够的空间为地热探测器钻孔。利用室外空气作为热源的效率相对较低，而且噪音排放较高。多源热泵系统结合了室外空气和地面两种热源的优点。通过这种组合，可以实现更小的钻井面积，但仍然可以实现盐水热泵的高效率。

“分散的室内通风在现有多户住宅的能源改造中也发挥着重要作用。这一地区还有相当大的节能潜力尚未开发。此外，后续的安装也明显更容易，更具成本效益，”KIT的Andreas Wagner教授解释道。在该项目中，分散通风系统的控制进行了优化，并开发了一种评估这些设备的方法。

为了做到这一点，Fraunhofer ISE开发了一种以居住者为中心的分散摆风扇自学习控制器，并在KIT能源智能家居实验室成功演示。

在其他项目中，开发了一种混合系统(与化石燃料热发生器相结合的热泵)，一种基于天然制冷剂丙烷的制冷剂回路的热泵，façade-integrated通风机组和高温热泵。

演示nstrator证明了热泵在现有建筑中的可行性

在三个示范翻新项目中展示了在单个子项目中开发的供应技术。详细的测量和评估伴随着多户住宅的安装。来自Fraunhofer ISE的小组负责人Constanze Bongs博士解释说:“与住宅行业、热泵行业和能源供应商的合作非常有价值，他们都为项目贡献了不同的观点。”

科学家们分析了安装的低火用系统的性能以及能源改造过程本身。

该团队与KES Karlsruher Energieservice GmbH合作，为Karlsruhe-Durlach的五栋现有公寓楼(160套公寓)实现了复杂的能源供应概念。新的能源供应概念是基于技术的智能组合:五个建筑屋顶上各安装了一个光伏系统。在其中两座建筑中，安装了热泵和一个高峰负荷燃气锅炉来提供热量。

为了在这些建筑中实现低二氧化碳热量的产生，热泵的设计具有最大的覆盖率，而燃气锅炉的运行也相应很少。在其中一座建筑中，安装了一个在HEAVEN项目中开发的具有组合热源(室外空气，地热)的热泵系统。另一种热泵系统采用混合PVT集热器作为唯一热源。

其他三座建筑连接到由天然气热电联产机组提供的当地供热网络。系统产生的电力用于经济地运行分散式热泵。热泵，热电联产机组和光伏系统都是相互连接的，并由能源管理系统控制，以便热泵使用当地产生的电力尽可能经济地运行。

在运行的前六个月，HEAVEN多源液压系统实现了平均8摄氏度的高源温度，这使得在运行的前半年(2022年2月至7月)进行评估时，年性能系数为3.2。峰值负荷燃气锅炉占供热的31%，这主要是由于对卫生生活热水的高温要求。

总体而言，与项目启动相比，该系统实现了42%的二氧化碳当量减排。如果与1963年的原始无隔热建筑结构相比，排放量减少了73%。优化运行，降低气体消耗，提高热泵效率或使用低二氧化碳强度的电力组合，可以在未来进一步减少二氧化碳排放。模型能源概念可以转移到其他现有多户建筑的社区。

“这个项目中的示范多户住宅已经证明了用热泵和低火用技术改造多户住宅的可行性。为了实现最佳的运行，重要的是要考虑给定的情况，包括热量分配系统和加热窖中的空间量。在改造过程中，还必须对加热系统进行水力平衡，并检查是否可以进一步降低流动温度，例如更换单个散热器，”Dr.-Ing说。Manuel Lämmle，他是INATECH的项目经理。

研究小组认为这一领域还需要进一步研究。特别是开发取代单层燃气供暖系统的解决方案，以及用热泵提供高温和家用热水供暖。在新项目LCR290中，正在开发使用环保型制冷剂丙烷的热泵，用于多户住宅。由Fraunhofer-Institut提供für Solare Energiesysteme ISE引用:现有多户住宅供暖的低火用概念(2023,3月8日)检索于2023年3月8日从https://techxplore.com/news/2023-03-exergy-concepts-multifamily-houses.html本文档受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。

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