Die Eisheizung im Überblick – Funktionsweise & Vor- und Nachteile

eisheizung

Der Anteil erneuerbarer Energien am Energieverbrauch für Wärme und Kälte ist in Deutschland in den letzten Jahren weiter gestiegen: Im Jahre 1990 lag dieser bei 2,1 Prozent und erreicht zum Ende des Jahres 2015 einen Wert von 13,2 Prozent. Zu diesem Ergebnis kommt das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie in seinem Bericht zur Entwicklung erneuerbarer Energien in Deutschland (Stand Februar 2016).

Auch gefrorenes Wasser ist ein regenerativer Energieträger mit dem sich ökologisch und CO2 neutral heizen lässt. Eisheizungen waren anfänglich eher für größere Gebäude geeignet. Mittlerweile gibt es jedoch immer mehr Anbieter, die diese Technologie auch für Einfamilienhäuser möglich machen. Warum Bauherren beim Einsatz dieser Anlagentechnik profitieren, erfahren Sie in unserem kompakten Überblick.

Warum Wasser Wärmelieferant sein kann

Eisheizungen bestehen grundsätzlich aus einem Eisspeicher, einer Sole/Wasserwärmepumpe, einem Luft-/Solarkollektor und einem Energiequellenmanagement.

Der Eisspeicher ist eine mit Wasser befüllte Zisterne, die bis zu 4 Metern in das Erdreich eingelassen wird. Die Tiefe spielt dabei eine nicht unerhebliche Rolle, da der Eisspeicher unterhalb der Bodenfrostgrenze von einem Meter verbaut werden sollte, um ein vorzeitiges Gefrieren des Wasser zu verhindern. Wichtig für die Energiefreisetzung im Speicher ist der Entzugswärmetauscher. Mit seiner Hilfe entzieht die Wärmepumpe dem Wasser im Speicher zu Beginn der kalten Jahreszeit Wärme, die zum Beispiel für den Betrieb einer Fußbodenheizung genutzt werden kann. Zusätzlich kühlt das im Speicher enthaltende Wasser während des Wärementzugs immer weiter ab, es beginnt zu frieren und ändert demnach seinen Zustand von flüssig auf fest. Dieser Vorgang setzt eine große Energiemenge frei, die auch als Kristallisationswärme bezeichnet wird. Dabei wird ca. so viel Heizenergie freigesetzt, die benötigt wird um null Grad kaltes Wasser bis auf 80 Grad aufzuheizen. Diese zusätzlich erzeugte Wärme nutzt die Wärmepumpe ebenfalls zur Beheizung des Hauses.

Was passiert wenn der Eisspeicher komplett zugefroren ist?

Am Ende der Heizperiode ist das Wasser im Eisspeicher nahezu vollständig gefroren und das meiste der Energie entzogen. Die Wassertemperatur im Speicher sinkt dabei bis auf Minusgrade weiter ab. Wärmepumpen sind allerdings erst bei Temperaturen von 0 Grad Celsius in der Lage effizient Wärme aus dem Wasser zu beziehen. Damit der Eisspeicher weiterhin als Energielieferant bzw. Wärmequelle genutzt werden kann, muss das Wasser also wieder schmelzen, um höhere Temperaturniveaus für die Wärmepumpe zur Verfügung stellen zu können. Dies kann auf zweierlei Wegen erfolgen:

  1. Insbesondere im Sommer verfügt das Erdreich über eine gewisse Wärme, die das im Speicher enthaltende Wasser zum Schmelzen bringt
  2. Auf dem Dach installierte Kollektoren einer Solarthermie fangen über den Absorber Energie aus dem Sonnenlicht ein. Sie geben die erzeugte Wärme an ein Sole Wassergemisch ab, das hinunter bis zum Wärmetauscher fließt und seine Wärme an das Heizwasser abgibt. Alternativ lässt sich die Energie aber auch direkt in den Eisspeicher einspeisen. Das Energiemanagementsystem der Eisheizungsanlage entscheidet welche der Varianten ausgeführt wird. Insbesondere in den Sommermonaten sind Solarkollektoren bei südlicher Dachausrichtung in der Lage große Mengen Wärmeenergie freizusetzen. In diesem Fall wird der überschüssig produzierte Teil dem Eisspeicher zugeführt.

3 Vorteile einer Eisheizung

Keine Genehmigung für Bohrarbeiten erforderlich

Eisspeicher werden lediglich wenige Meter im Erdreich versenkt, sodass sie nicht mit dem Grundwasser in Kontakt treten. Dies führt zu Erleichterungen für Besitzer einer Eisspeicherheizung, da der Einbau des Speichers nicht genehmigungspflichtig ist. Die Betonzisterne besitzt einen Durchmesser von ca. 2,7 Metern. Sie ist daher auch für kleine Gebäude geeignet und lässt sich damit beispielsweise im Einfahrtsbereich des Grundstücks platzieren.

Eisspeicher werden bezuschusst

Wärmepumpen in Kombination mit einem Eisspeicher gewähren eine höhere Anlageneffizienz. Diese wird über das Marktanreizprogramm bezuschusst. So erhalten Bauherren für eine förderfähige Wärmepumpe und einem Eisspeicher mit einem Mindestwasservolumen von 0,95 Kubikmetern je kw thermischer Wärmepumpenleistung eine Innovationsförderung des BAFA. Voraussetzung ist, dass die Wärmepumpe eine Jahresarbeitszahl von mindestens 4,5 erreicht. Demzufolge wird nicht nur die Basisförderung von 4.500 Euro für elektrisch betriebene Sole-Wasser oder Wasser-Wasser Wärmepumpen gewährt, sondern auch eine Innovationsförderung. In dieser sind Anlagen im Gebäudebestand förderfähig. Um die Voraussetzung für einen Zuschuss im Gebäudebestand zu erfüllen, muss zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme der beantragen Anlage, seit mehr als zwei Jahren ein anderes Heizsystem installiert gewesen sein. Ist dies gegeben, erhöht sich der Basisfördersatz um 50 Prozent. Dies entspricht im vorliegenden Fall 2.250 Euro. Daraus resultiert eine Förderhöhe von insgesamt 6.750 Euro für Ihre Wärmepumpe. Da Wärmepumpen in Eisspeichersysstemen hohe Jahresarbeitzahlen aufweisen, sind sie auch für Neubauten förderfähig. Allerdings beschränkt sich die Förderhöhe in diesem Fall auf die Basisförderung von 4.500 Euro.

Der Eisspeicher kühlt die Solarzellen

Viele Solarzellen weisen in den Sommermonaten aufgrund von Überhitzung schlechtere Leistungen auf. Aufgrund der hohen Sonneneinstrahlung erhöht sich der elektrische Widerstand in den Zellen, der zu einer verringerten Stromproduktion führt. Mit einem Eisspeicher werden die Solarzellen in einem Hybridkollektor gekühlt. Dadurch sind sie in der Lage bis zu 30 % mehr Energie zu erzeugen.

Kostenlose Kühlung

Am Ende der Heizperiode hat sich im Speicher eine große Menge Eis gebildet. Dieses kann an heißen Sommertagen zur Kühlung Ihres Hauses genutzt werden. Hier besteht die Möglichkeit die Wärme aus dem Haus zu entnehmen und dem Eisspeicher zuzuführen, um dort eine Schmelzung des Eises zu erzeugen. Die Wärmepumpe kommt dabei nicht zum Einsatz, weshalb dieser Vorgang passive Kühlung genannt wird. Ein Nachteil dieser Variante stellt jedoch die Tatsache dar, dass die Zeit der Kühlung durch die Eismenge begrenzt ist, die sich im Speicher befindet. In der Regel reicht die so erzielte Kälteleistung aus, um ein bis zwei Räume im Gebäude zu kühlen. Um einen solchen Kühlprozess der Wohnräume über den Eisspeicher gewährleisten zu können wird Betriebsstrom benötigt, der nicht durch das Eisspeichersystem selber, sondern von außen bezogen werden muss.

Weiterhin ist es jedoch auch möglich die Wärmepumpe mit in den Kühlungsprozess der Wohnräume einzubeziehen und damit ihre gesamte Leistung auszunutzen. Dabei wird die Wärmepumpenfunktion umgedreht. Diese verbraucht dabei mehr Strom als bei einer passiven Kühlung. Dieser Umstand lässt sich aber mit dem Einsatz von Photothermie-Kollektoren lösen. Sie decken bei ihrem Einsatz den notwendigen Strombedarf der Wärmepumpe ab, da sie Ökostrom kostenfrei zur Verfügung stellen. Im Endeffekt gewährleistet ein Eisspeicher mit dieser Konstellation eine zu 100 Prozent kostenlose Kühlung.

Ein Anbieter dieser innovativen Anlagentechnik ist der Heizungs- und Installationsbetrieb Schackert. Viele weitere Informationen erhalten Sie auch auf dessen Internetseite.

Einsparungen bei den Betriebskosten

Nach Herstellerangaben lassen sich mit einem Eisspeicher bis zu 50 % der Energiekosten einsparen. Beachtet werden sollte jedoch, dass die Wärmepumpe Strom verbraucht. Daher können Bauherren erst dann von einer vollkommenen Autarkie in Stromversorgung profitieren, wenn der Eisspeicher mit einer effektiven Solaranage und einem Batteriespeichersystem kombiniert wird. Mithilfe dieser Anlagetechnik werden Bauherren unabhängig von den schwankenden Preisniveaus für Gas- oder Erdöl.

Nachteile einer Eisheizung

Damit der Eisspeicher langfristig als Wärmequelle dient, ist die Solaranlage zur Aufheizung des Eisspeichers notwendig. Dies erhöht die Anschaffungskosten bei der eigenen Heizung.

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