Duisburger Forscher setzen auf Wärmepumpen-Technik

Anfang November 2008 weihte die Fraunhofer-Gesellschaft in Duisburg das "inHaus2" ein. Hier werden u.a. der effiziente Einsatz von Erdwärme in Kombination mit einer Wärmepumpe über thermoaktive Bauteile wie Kühldecken, Fußbodenheizung, Bauteilaktivierung oder Fassadensysteme in Nutzimmobilien erforscht.

Ein herausragendes Merkmal im Energiekonzept des neuen Zentrums ist der Einsatz effizienter und innovativer Technologien zur Kühlung, Heizung und Lüftung des Gebäudes. Unterschiedliche Nutzungsbereiche wie Büro- und Seminarräume, Konferenzbereiche sowie Labor- und Forschungsflächen werden bei der Integration innovativer und effizienter Heizungs-, Kühlungs- und Lüftungstechnologien berücksichtigt.

Eine optimierte Betriebsweise und Regelstrategien stimmen die einzelnen Technologien der Gebäudeversorgungstechnik aufeinander ab. Zentraler Bestandteil des Heiz- und Kühlkonzepts ist die Nutzung des Erdreichs als natürliche Umweltenergiequelle und -senke. Zwölf 120 Meter tiefe Erdwärmesonden erschließen diese Energie aus dem Erdreich, die Fachsprache nennt das Verfahren oberflächennahe Geothermie.

Im Winter sorgt eine Wärmepumpe dafür, dass die Erdwärme dem Gebäude auf einem nutzbaren Temperaturniveau zugeführt wird. Ergänzend wird der Heizwärmebedarf durch Umweltenergie mit primärenergetisch günstiger Fernwärme abgedeckt. Im Sommer kann das Erdreich dann zur direkten Kühlung des Gebäudes genutzt werden - gegebenenfalls in Kombination mit der Wärmepumpe, die dem Gebäude überschüssige Wärme entzieht und dem Untergrund über Erdwärmesonden zuführt. Ergänzt wird die Gebäudekühlung durch eine sorptionsgestützte Klimatisierung zur Kühlung und Entfeuchtung der Frischluft.

Bei diesem Sorptionsprozess wird Luft an der Oberfläche eines Rieselfilms aus konzentrierter Salzlösung getrocknet. Die Regeneration der Salzlösung erfolgt durch Austreiben des Wassers über Erwärmung. Die wesentliche Antriebsenergie hierfür ist ebenfalls Fernwärme.

Das "inHaus2" Gebäude besteht aus drei Gebäudesegmenten, in denen innovative Wärme- und Kälteübergabesysteme zum Einsatz kommen. Dazu zählen thermoaktive Bauteilsysteme in Form von Betonkern- und Fußbodentemperierung und abgehängte Kühlpaneele. Entscheidend für das Funktionieren der Gesamtsysteme - Gebäudehülle, Versorgungstechnik und Nutzer - ist die Betriebsführung. Diese wird unter Anwendung neuer Konzepte und mit Hilfe technischer Innovationen permanent überwacht, evaluiert und optimiert, um die Leistungsfähigkeit des Gebäudes nachhaltig zu steigern.

Forschung und Entwicklung im Bereich Gebäudebetrieb und Facility Management des "inHaus2" zielen darauf ab, innovative Technologien der technischen Gebäudeausrüstung und der Gebäudehülle hinsichtlich des Betriebs, der Energieeffizienz und des thermischen Komforts zu untersuchen. Darüber hinaus soll die Energieperformance und der Betrieb des Gesamtsystems von der Energieerzeugung bis hin zur Wärme- und Kälteübergabe im Raum analysiert und bewertet werden.