Solar-Eisspeicher-Heizung

Falls der Boden nicht als Energiequelle angezapft werden darf, kann ein Wasserkühltank weiterhelfen. Der Solareisspeicher ist eine neuartige Form zur erneuerbaren Wärmeversorgung.

Der Solareisspeicher enthält an sich nur Wasser und ist mit einem Geflecht aus Wärmetauschern durchsetzt.
Der Solareisspeicher enthält an sich nur Wasser und ist mit einem Geflecht aus Wärmetauschern durchsetzt.

(knü) Erdwärmepumpen sind seit ein paar Jahren erste Wahl, wenn es neue Wohnhäuser mit CO2-armer Energie zu versorgen gilt. Trotzdem ist das Bohren ins Erdreich aus Gewässerschutzgründen oft untersagt. Doch woher die Ausgleichsenergie nehmen, wenn keine Erdsonde in die Tiefe versenkt werden darf. Ein neuartiger unterirdischer Eiskasten bietet sich daher – unabhängig von der Qualität des Untergrunds – als alternative Energiequelle vor Ort an. Dieser sogenannte Solar-Eisspeicher leistet sogar eine Doppelfunktion: Er liefert die Wärme zum Beheizen und nimmt bei Kühlbedarf überschüssige Raumwärme respektive Sonnenenergie auf. Daher besteht ein auf Einfamilienhäuser abgestimmtes Solareis-Speicher-Heizsystem aus folgenden drei Komponenten: Neben dem unterirdischen Solareistank und der Wärmepumpe im Keller braucht es dazu robuste, unverglaste Sonnenkollektoren auf dem Dach.

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Energie aus der Kristallisation

Der Solareisspeicher enthält an sich nur Wasser und ist mit einem Rohrgeflecht aus Wärmetauschern durchsetzt. Sein Funktionsprinzip ähnelt demjenigen eines Gefrierschranks: Die erforderliche Wärme wird dem Wassertank entzogen und mithilfe einer Sorptions-Wärmepumpe auf Heiztemperatur gebracht. Dadurch sinkt die Wassertemperatur im Tank bis 0 ºC, respektive es bildet sich bisweilen Eis. Das ist ausdrücklich erlaubt, weil bei der Kristallisation zusätzliche, nutzbare Energie erzeugt werden kann: „Gefriert Wasser zu Eis, bilden sich Kristalle und setzen eine enorme Wärmeenergie frei. Der Wärmeinhalt entspricht derselben Energiemenge, die benötigt wird, um Wasser von null auf 80 Grad Celsius aufzuheizen“, erklärt Solareis-Erfinder Alexander von Rohr.

Eine vollständige Vereisung des Tanks wird jedoch verhindert, weil der Wärmeaustausch zwischen Haus und Sonne umkehrbar ist. Der Sonnenkollektor liefert ständig Solarenergie in den Speicher nach, was den Gefriervorgang bis zum Ende der Heizsaison verzögert. In der warmen Saison wird taut der unterirdische Wassertank wieder auf und erwärmt sich soweit möglich. Der kühle Tank lässt sich gleichzeitig zur sommerlichen Gebäudekühlung nutzen. Die solaren Luftkollektoren auf dem Dach dienen derweil nicht nur zur energetischen Aufladung des Solareis-Tanks, sondern lassen sich auch für die Erwärmung des Brauchwassers nutzen.

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Auf Einfamilienhäuser abgestimmt

Verbreitung fand die Solareistechnik anfänglich im gewerblichen Bereich. Von Vorteil ist sie überall dort, wo innert kurzen Zeitabständen von Kühlen auf Heizen umgestellt werden muss. Archive, Hotelresorts oder Hochhäuser sind entsprechend versorgte Einsatzorte mit stark schwankendem Energiebedarf. Inzwischen ist das System auch auf die Bedürfnisse im Einfamilienhaussegment abgestimmt: Der Solar-Eisspeicher, ein rund 12 m3 grosser Betontank, wird im Vorgarten eingegraben. Meteor- oder Regenwassersammler werden zum Befüllen des Tankinhalts genutzt. Allerdings sind erst wenige Standardsysteme mit den erforderlichen Komponenten am Markt erhältlich.

Im Betrieb der Anlage wird zudem automatisch entschieden, welche Wärmequelle – erwärmte Luft oder das Wasser im Tank – jeweils optimal abgezapft werden kann. Die Anschaffungs- und Installationskosten für das Solareis-Speichersystem sind vergleichbar einer Wärmepumpe mit Erdsonden. Der Strombedarf im Betrieb ist im Direktvergleich geringer, weil die Speicherfunktion einen energieeffizienteren Betrieb erlaubt.  

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