Auf den ersten Blick sieht es nicht nur seltsam aus, sondern hört sich auch unwahrscheinlich an: Häuser lassen sich mit Hilfe von Eis beheizen. Aber wie? Wir erklärenn hier die Wirkweise der Eisheizung.
Das Prinzip der Kristallisationsenergie
Wie so oft ist für die Erklärung von etwas Unbekanntem ein passender Vergleich gut. Noch besser, wenn der Vergleich exakt auf dem gleichen technischen Prinzip (der Kristallisationsenergie) beruht. Der Knick-Taschenwärmer gibt die Wärmeenergie, die man durch Erhitzen des Kissens vorher dort „reingesteckt“ hat, beim Prozess der Kristallisation wieder ab. Dieser Prozess wird üblicherweise mit dem ruckartigen Knicken des Metallplättchens im Wärmekissen ausgelöst.
Der Grund für die Erwärmung: Beim Übergang vom flüssigen in den festen Aggregatzustand wird Energie frei, weil sich die Atome im kristallinen Zustand nicht mehr bewegen können. Diese überschüssige Energie wird nach dem Energieerhaltungsgesetzt, nach dem keine Energie verloren geht, nach außen abgegeben.
Abb. 1: Blick in die geöffnete Zisterne der Eisheizung mit den Wärmetauschern und ringförmig verlegten Rohren (Quelle: Viessmann)
Ein Betonfass als Wärmekissen
Was das Wärmekissen beim Taschenofen, ist ein riesiger mit Leitungswasser gefüllter Betonbehälter bei der Solar-Eisheizung, meist in Form eines überdimensionalen Fasses. Hier finden die Kristallisation, also die Wärmeabgabe, und der Umkehrprozess, d. h. das Verflüssigen statt.
Im Behälter eingebaute Rohre und zwei Wärmetauscher sorgen dafür, dass die überschüssige Energie „abgezapft“ wird bzw. Energie zum Auftauen zugeführt werden kann (Abb. 1). Darüber hinaus sind vor allem folgende Komponenten unerlässlich: Erstens benötigt man eine Wärmepumpe, die dem Wasser im Behälter Energie entzieht. Zweitens ist eine Solarthermie-Anlage notwendig, die die Energie zum Auftauen des Eises liefert (Abb. 2).
Abb. 2: Die Eisheizung im Schema: links der Wasser-/Eistank, in der Mitte die Wärmepumpe und auf dem Dach der Solar/Luft-Kollektor (Quelle: Viessmann)
Ein Arbeitsgang der Solar-Eisheizung
Aber wie gewinnt man mit einem solchen „Eisfass“ Energie für das Wohnhaus? Im Grundzustand wird dem kühlen Wasser im Behälter durch die Wärmepumpe weiter Energie entzogen. Sobald die magische Temperatur von 0 Grad Celsius erreicht wird, gibt das Wasser beim Übergang in den gefrorenen Zustand überproportional viel Energie ab. Diese Menge entspricht der Energie, die man braucht, um 0 Grad kaltes Wasser auf 80 Grad Celsius zu erhitzen.
Die Wärmepumpe heizt mit dieser Energie Brauch- oder Heizungswasser im Haus. Die auf dem Dach installierten Solarkollektoren sorgen dafür, dass der Aggregatzustand wieder von fest auf flüssig wechselt, sprich: das Eis wieder zu Wasser wird. Danach beginnt der Zyklus wieder von vorn.
Selbstverständlich sorgt die Eisheizung im Sommer für umgekehrte Verhältnisse: Denn dann entzieht die Wärmepumpe über die angeschlossenen Leitungsrohre dem Haus Wärmeenergie, die dem Brauchwasser zugeführt werden kann.
Mehr Energie erzeugen als verbrauchen
Idealerweise kombiniert der Häuslebauer die Solar-Eisheizung noch mit einer Solarstromanlage. Diese kann dann den von der Wärmepumpe benötigten Strom praktisch zum Nulltarif produzieren, wenn man die Investitionskosten hier außen vor lässt.
Im Vergleich mit herkömmlichen Heizungen schneidet die Solareisheizung nicht nur wegen ihrer klimaneutralen Technik ausgesprochen gut ab: Beispielsweise birgt die Tiefenbohrung, die man für den Betrieb einer Sole/Wasser-Wärmepumpe benötigt (wenn man nicht gerade über einen großen Garten verfügt) Risiken und ist in der Regel mit einem aufwändigen Genehmigungsverfahren verbunden.
Fazit
Bereits heute bietet die Solar-Eisheizung erstaunliche wirtschaftliche Einsparmöglichkeiten. Zwar bringen gerade die Wasserzisterne und das Einbringen derselben in das Erdreich eine nicht unbedeutende Investition mit sich. Aber schon nach ca. sechs Jahren hat sich Gesamtinvestition amortisiert.
Von diesem Zeitpunkt sparen Hausbesitzer mit der Eisheizung Jahr für Jahr etwa 50 Prozent an Energiekosten im Vergleich zu fossilen Energieträgern. Nicht berücksichtigt sind dabei noch nicht einmal die nicht vorhersehbare Steigerung der Energiekosten in den nächsten Jahren und die technische Weiterentwicklung der Eisheizungs-Technologie mit noch größeren Einspareffekten.
Interessante Links:
www.eisheizung.com
www.zuhause.de
www.deinbauguide.de
