Konzepte für den Einsatz von Propan-Wärmepumpen in Mehrfamilienhäusern

(15.10.2026) Wärmepumpen können Gas- und Ölheizungen in Bestandsgebäuden insbesondere in Mehrfamilienhäusern ersetzen, wenn das System auf das Gebäude abgestimmt ist. Das Fraunhofer ISE entwickelte in einem Forschungsprojekt mit 20 Partnern Lösungskonzepte für einen entsprechenden Heizungstausch.

Damit die Anforderungen an die Wärmepumpenlösung abgeleitet werden konnte, wurden mehrere Beispielgebäude aus dem Portfolio der beteiligten Wohnungsbaugesellschaften untersucht. Dabei wurde klar, dass es grundlegende Unterschiede bei den potenziell verfügbaren Wärmequellen gibt und die Heizlasten der Gebäude stark zwischen 23 kW und 93 kW variiert, was eine große Bandbreite an Wärmepumpenleistungen erfordert. 

Visualisierung eines Beispielgebäudes mit zentraler Luft-Wasser-Wärmepumpe und dezentraler Brauchwarmwasser-Nacherwärmung. (Bild: Fraunhofer ISE) 

Demonstratoren für zentrale und dezentrale Lösungen mit Propan

Viele Mehrfamilienhäuser im Bestand werden bereits über eine Zentralheizung versorgt, wodurch sich für die Modernisierung zentrale Wärmepumpensysteme anbieten. Für den Austausch zentraler Heizsysteme im Außenbereich entwickelte das Forschungsteam einen Demonstrator, bei dem die Füllmenge des Kältemittels Propan R290 gegenüber vergleichbaren Wärmepumpen-Geräten um 20 % gesenkt und gleichzeitig die Effizienz um 15 % gesteigert wurde.

Daneben wurde ein kompaktes Baumuster einer innenaufgestellten Sole-Wasser-Wärmepumpe mit Propan und einer 28 kW Heizleistung (B0/W55) erarbeitet, mit einem besonderen Augenmerk auf Füllmengenreduktion und Anforderungen an das Sicherheitskonzept. Unter bestimmten Bedingungen können auch wohnungsweise Lösungen sinnvoll sein. Für eine dezentrale Lösung mit hydraulisch erschlossener Wärmequelle (z.B. Geothermie, Grundwasser oder Niedertemperatur-Wärmenetz) haben die Forscher im Projekt einen Demonstrator (4,9 kW Heizleistung bei B0/W55) gebaut und im Labor vermessen. Dabei wurde eine Füllmenge von 150 g Propan verwendet.

Sicherheitskonzepte

Aufgrund der Brennbarkeit von Propan wurden bei allen Lösungsvarianten auch Sicherheitsfragen analysiert. Mögliche Leckagefälle bei Innenaufstellung der Wärmepumpen wurden mit Ausströmungsversuchen experimentell nachgestellt und über 100 Testdurchläufe mit fünf unterschiedlichen Sicherheitskonzepten durchgeführt. Die Messergebnisse bestätigten das in den Sicherheitsnormen beschriebene Sicherheitskonzept des „belüfteten Gehäuses” vollumfänglich.

Mit „Schornstein-„ und „Drainagekonzept” untersuchte das Projektteam zwei weitere Sicherheitskonzepte, die in folgenden Forschungsarbeiten weiterentwickelt werden.

Von der Forschung in die Praxis

Um die Dekarbonisierung von bestehenden MFH zu beschleunigen und Planungsprozesse zu vereinfachen, wird das Fraunhofer ISE die im Projekt erarbeiteten Lösungsansätze in das neue Projekt MAMMUT (Laufzeit bis 12/2027) einbringen. Dieses hat zum Ziel, ein Software-Tool zur Entscheidungsfindung sowie Auslegung von Wärmepumpensystemen im Mehrfamilienhaus mit direkt angebundener Angebotserstellung zu entwickeln.