Fraunhofer ISE, w ramach zakończonego projektu LC R290, opracował demonstrator pompy ciepła na propan (R290) o mocy 4,9 kW, przeznaczony do montażu w pojedynczym mieszkaniu, zawierający zaledwie 150 gramów czynnika. Rozwiązanie to ma stanowić alternatywę dla modernizacji budynków wielorodzinnych z indywidualnymi kotłami gazowymi, choć na obecnym etapie pozostaje demonstratorem badawczym, a nie produktem rynkowym.
Pompy ciepła na propan dla budynków wielorodzinnych
Projekt LC R290, realizowany przez Fraunhofer ISE we współpracy z konsorcjum 20 firm z branży grzewczej i mieszkaniowej, koncentrował się na modernizacji budynków wielorodzinnych. Analizowane obiekty charakteryzowały się zapotrzebowaniem na moc grzewczą od 23 do 93 kW oraz różnorodnością w zakresie systemów ogrzewania, dostępnego miejsca i potencjalnych dolnych źródeł ciepła. Badacze doszli do wniosku, że nie istnieje jedno uniwersalne rozwiązanie technologiczne dla wszystkich scenariuszy modernizacyjnych.
Jak wskazuje koordynator projektu Björn Nienborg, wybór pompy ciepła musi iść w parze z odpowiednim doborem magazynowania ciepła, hydrauliki, sterowania oraz sposobu dystrybucji energii. W zależności od specyfiki budynku, efektywne może być zarówno centralne urządzenie dużej mocy, jak i szereg mniejszych jednostek przypisanych do poszczególnych lokali.
Mała pompa ciepła na propan do mieszkań
Szczególnie interesującym rezultatem projektu jest koncepcja urządzenia przeznaczonego dla pojedynczego mieszkania. Demonstrator ten osiągnął moc 4,9 kW przy warunkach B0/W55 (temperatura dolnego źródła 0°C, woda na zasilaniu 55°C) i wykorzystywał jedynie 150 gramów propanu (R290). Jego źródłem ciepła miałby być wspólny obieg hydrauliczny zasilany na przykład geotermią, wodą gruntową lub niskotemperaturową siecią ciepłowniczą.
Ograniczenie ilości czynnika chłodniczego do 150 g ma kluczowe znaczenie ze względu na palność propanu, mimo jego niskiego potencjału tworzenia efektu cieplarnianego. Celem jest zmniejszenie potencjalnego zagrożenia i umożliwienie instalacji urządzeń nawet w pomieszczeniach takich jak kuchnie czy pomieszczenia gospodarcze. Obecnie jest to jednak wynik prac badawczo-rozwojowych, wskazujący na możliwy kierunek dla przyszłych konstrukcji.
Bezpieczeństwo i inne rozwiązania
Kwestia bezpieczeństwa stanowiła odrębny obszar badań. Naukowcy przeprowadzili ponad 100 prób kontrolowanego uwalniania propanu i przetestowali pięć różnych koncepcji zabezpieczeń dla urządzeń montowanych wewnątrz budynków. Wyniki potwierdziły skuteczność rozwiązania z wentylowaną obudową, opisanego w normach EN 378 i IEC 60335-2-40. Dodatkowo analizowano koncepcje odprowadzania czynnika, określane jako „kominowa” i „drenażowa”.
W ramach projektu powstał również demonstrator centralnej pompy ciepła do montażu zewnętrznego, w której udało się zmniejszyć napełnienie propanem o 20% w porównaniu do podobnych urządzeń, jednocześnie zwiększając efektywność o 15%. Zaprezentowano także kompaktowy demonstrator pompy solanka–woda do montażu wewnętrznego, osiągający 28 kW mocy grzewczej (B0/W55).
Dalsze plany badawcze
Kolejnym etapem jest projekt MAMMUT, który ma być realizowany do końca 2027 roku. Fraunhofer planuje stworzyć konfigurator, który po wprowadzeniu danych budynku będzie wskazywał możliwe warianty modernizacji i wspierał instalatorów w przygotowywaniu ofert. Jest to istotne, ponieważ ponad 40% powierzchni mieszkalnej w Niemczech znajduje się w budynkach wielorodzinnych, z których większość nadal jest ogrzewana paliwami kopalnymi. Projekt LC R290 pokazuje, że modernizacja tych obiektów może opierać się na różnorodnych rozwiązaniach pomp ciepła, w tym na małych jednostkach z minimalną ilością propanu.
Opracowano na podstawie informacji rynkowych: Testo. Inspiracja źródłowa: GLOBEnergia.
