Eisheizung im Eigenheim – Das intelligente Heizsystem im Überblick

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Die Bundesregierung diskutiert bereits über ein Verbot von Öl und Gas ab 2030. Für Bauherren und Immobilieneigentümer stellt sich daher zunehmend die Frage, welches Heizsystem zukunftssicher ist. Eine Möglichkeit ist das Heizen mit Eis. Die auf diesem Prinzip beruhende Heiztechnik nutzt zeitgleich drei regenerative Energiequellen. Hier erfahren Hauseigentümer wie eine Eisheizung funktioniert und welche Vorteile der Einsatz dieser Technik mit sich bringt.

Eisheizungen bestehen aus einem Komplettsystem, das sich aus einer Sole-Wasser-Wärmepumpe, Solar-Luft-Absorbern und einem Eisspeicher zusammensetzt. Wie das Zusammenspiel der Anlagenkomponenten erfolgt, zeigen die nachfolgenden Abschnitte:

Bauteile eines Eisspeichers in der Eisheizung

Eisspeicher sind große Betonzisternen, die sich ohne Baugenehmigung entweder im Garten oder auf Grundstückseinfahrten bis zu vier Meter tief im Erdreich platzieren lassen. Die Befüllung des Behälters erfolgt einmalig mit Leitungs- oder Grundwasser. Wichtig für die Funktionsweise ist jeweils ein Entzugs- und ein Regenerationswärmetauscher. Ersterer entzieht dem Wasser im Speicher Wärmeenergie und verläuft als spiralförmige und mit einer Kühlflüssigkeit gefüllte Verrohrung mittig im Inneren des Speichers. Der Regenerationswärmetauscher sorgt im Eisspeicher für die Zuführung von Erd- oder Solarwärme, um das mit der Zeit vollständig gefrorene Wasser wieder zu verflüssigen. Für die Wärmeversorgung eines Einfamilienhauses ist in der Regel ein Fassungsvolumen von 10 Kubikmetern Wasser ausreichend.

Arbeitsweise einer Wärmepumpe

Zunächst kurz zur Funktionsweise einer Wärmepumpe: Bereits ab niedrigen Temperaturen ist die Wärmepumpe in der Lage Heizenergie aus der Eisheizung einzusammeln. Dabei entzieht sie der der Erde, der Luft oder dem Grundwasser Wärmeenergie. Ein Frostschutzmittel-Wassergemisch gibt diese in der Wärmequellenanlage aufgenommene Energie an einen ersten Wärmetauscher, dem Verdampfer ab. Dieser Vorgang bringt das im Pumpenkreislauf zirkulierende Propan zum Sieden. Die gewünschte Vorlauftemperatur der Heizung ist dabei noch nicht erreicht. Für den Anstieg des Temperaturniveaus sorgt ein in der Wärmepumpe verbauter Motor. Es erhöht den Druck des mittlerweile siedenden Gases, sodass dessen Temperatur steigt. Dieser Prozess gleicht die Temperaturdifferenz zwischen der Wärmequelle und der notwendigen Vorlauftemperatur am Heizkörper im Wohnraum aus. Folgende Alltagssituation verdeutlicht die Funktionsweise des Wärmepumpenmotors.

Wird ein Fahrradreifen mithilfe einer Handpumpe mit Luft versorgt, drückt sich die Luft während des Pumpvorgangs zusammen und erwärmt sich. Dies spüren Fahrradbesitzer, wenn Sie Ihre Hand an das Ventil legen. Im nachgelagerten Wärmetauscher der Pumpe, dem Verflüssiger, überträgt das Kältemittel seine Wärme an das Wasser im Heizungskreislauf und kühlt dabei herunter, sodass es kondensiert. Vergleichbar ist dieser Vorgang mit der Verflüssigung von kochendem Wasserdampf, wenn dieser auf eine kühle Fensterscheibe trifft. Ein nachgeschaltetes Expansionsventil reduziert den Druck des Gases und senkt dessen Temperatur, damit es wieder Umweltwärme aufnehmen kann. Der Kreislauf beginnt von vorn.

Wärmepumpe und Eisspeicher in Kombination

Wichtig für die Funktionsweise eines Eisspeichers ist die Kombination mit einer Sole-Wasser-Wärmepumpe, die das Wasser im Speicher als Wärmequelle nutzt. Sobald die Pumpe dem Leitungswasser am Entzugswärmetauscher Wärmeenergie entzieht, sinkt dessen Temperatur immer weiter ab und es beginnt im Inneren des Speichers zu gefrieren. Es ändert seinen Zustand von flüssig auf fest. Die Veränderung des Aggregatzustandes setzt große Mengen an Wärmeenergie frei, die im Fachjargon als Kristallisationswärme bezeichnet wird. Klassische Taschenwärmer arbeiten nach dem gleichen Prinzip. Sobald die Flüssigkeit gefriert, ist eine angenehme Wärme zu spüren. Nach einer gewissen Zeit ist das Wasser im Speicher komplett gefroren und der Wärmeentzug nur noch erschwert möglich. Um den Eisspeicher als Energielieferant wieder nutzbar zu machen, muss das Wasser ab dem Zeitpunkt der vollständigen Gefrierung wieder verflüssigt werden. Dies gelingt über die Zuführung von Wärme.

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