Development of a plug-and-play control strategy for energy-flexible buildings with a focus on heat pumps

Neubauten und umfassende Sanierungen werden zunehmend mit den Komponenten Wärmepumpe und thermisch aktivierter Bauteile ausgeführt. Beide Bestandteile sind kosteneffiziente Lösungen zur Wärmeversorgung und bieten große Potentiale für Lastverschiebung zur verstärkten Nutzung von erneuerbaren Energiequellen. Im großen Maßstab können so bei einem Überangebot von erneuerbarer Strom in Form der Sektorkopplung langfristig in Bauteilen gespeichert werden, um somit bei geringem Angebot keine Nachfrage zu stellen. Derzeit sind Wärmepumpen und gebäudezentrale Regeleinheiten maßgeschneidert auf die Anforderungen des Gebäudes sowie des Stromanbieters einzustellen. Im Rahmen der Inbetriebnahme stellt der Hersteller die individuellen Parameter des Gebäudes und des Energieversorgers ein. Diese individuellen Anpassungen verhindern oder verlangsamen eine großflächige Verbreitung dieses Konzeptes.

Das Projekt entwickelt standardisierte Plug-and-Play Regelstrategien für Wärmepumpen und gebäudezentrale Regeleinheiten. Diese Regelung kann die Kommunikation mit Gebäude internen oder -externen erneuerbaren Energieressourcen aufnehmen und lässt optimierte Programme fahren. Die Anforderungen des Innenraumklimas sollen dabei eingehalten werden, sodass die Nutzer keine Unterschiede bei verschiedenen Regelstrategien merken. Gleichzeitig wird durch die Berücksichtigung der Wetterbedingungen ein “vorausschauendes Fahren” der Regelung ermöglicht. So können verstärkt Erneuerbare, auch bei zeitlichen Überangeboten, genutzt werden.

Die entwickelten Regelungen werden bei mindestens 5 Demonstrationsobjekten eingesetzt, validiert und evaluiert. Hier werden verschiedene Regelungsszenarien unter Berücksichtigung der klimatischen Bedingungen im Winter, im Sommer und in der Übergangszeit getestet. Ergebnisse sind ein Pflichtenheft für eine Plug-and-Play Regelung für Wärmepumpen und gebäudezentrale Regeleinheiten und eine realisierte, in mehreren Demonstrations- objekten geprüfte Regelung. Gleichzeitig wird eine Plattform entwickelt, sodass externe Unternehmen diese Regelung für ihre Zwecke verwenden können. Um diese Regelung in Ausschreibung bei Bauprojekten verstärkt umsetzen zu können, werden spezifische Ausschreibungstexte für Integratoren erstellt. Die Verwertungsstrategie umfasst einerseits wissenschaftliche Veröffentlichungen und Konferenz-Workshops als auch die Verbreitung durch Universitäts-Vorlesungen und nationalen Experten-Gremien. Ziel der Verbreitung ist ebenso die Erweiterung des Know-hows auf dem Gebiet der Regelungstechnik in der Bauindustrie.