Wärme durch gefrieren

Eine Sole-Wasser-Wärmepumpe, auch Erdwärmepumpe genannt, bezieht ihre Wärmeenergie aus dem Erdreich. Um diese Erdwärme zu nutzen, wird eine Sonde 50 bis 250 Meter tief in die Erde gebohrt. Alternativ kann ein Röhrensystem von Erdkollektoren in einer Tiefe von ungefähr 1,2 Metern unter der Erde verlegt werden. Die durch Sonde oder Kollektoren geförderte Erdwärme wird durch den elektrischen Antrieb der Pumpe temperaturmäßig angehoben und auf ein Kältemittel übertragen, das seine Wärme ans Heizsystem abgibt. Wird ein Wärmetauscher eingebaut, kann die Sole-Wasser-Wärmepumpe im Sommer auch zur Kühlung des Hauses dienen.

Durch Gefrieren Wärme erzeugen

gefrierenEine besondere Form der Sole-Wasser-Wärmepumpe ist die Wärmepumpe mit Eisspeicher. Durch das Gefrieren und Schmelzen des Wassers im Eisspeicher entsteht Wärmeenergie, die von der Sole-Wasser-Wärmepumpe dem Heizsystem des Hauses zur Verfügung gestellt wird. Sole-Wasser-Wärmepumpen mit Eisspeicher haben den Vorteil, keiner Einbaugenehmigung zu bedürfen. Der Eisspeicher wird komplett mit Wasser gefüllt – damit sind für den Fall einer Leckage keine Umweltschädigungen zu befürchten. Es ist nur eine etwa vier Meter tiefe Aushebung auf dem Grundstück erforderlich, um den Speicher aufzunehmen. Diese Versenkungstiefe schließt die Gefahr durch Bodenfrost aus, denn ab einem Meter Bodentiefe herrscht eine verlässliche Erdtemperatur von acht bis zwölf Grad.

Wärme und Kälte: Ein natürlicher Kreislauf

Der Eisspeicher der Wasser-Sole-Wärmepumpe ist mit zwei Wärmetauschern ausgestattet. An der Außenwand des Speichers wird ein Regenerationswärmetauscher angebracht. Im Innern befindet sich ein Entzugswärmetauscher. Verbunden ist der Eisspeicher einerseits mit der Wärmepumpe; andererseits besteht ein Anschluss an Solarkollektoren auf dem Dach des Hauses. Ein herkömmlicher Eisspeicher besitzt ein Fassungsvermögen von 12.000 Litern Wasser. Und nun kommt die Wasser-Sole-Wärmepumpe zum Einsatz. Sie entzieht dem gespeicherten Wasser seine Energie so lange, bis es gefroren ist. Die Energie wird dabei in Wärmeenergie umgewandelt, die dem Heizsystem des Hauses zur Verfügung steht. Durch die Platzierung des Entzugswärmetauschers im Zentrum des Eisspeichers gefriert das Wasser von innen nach außen, so dass es zu keinen Beschädigungen des Speicherbehälters kommen kann. Das gefrorene Wasser wird sodann durch die Kombination von Solarwärme und Erdwärme geschmolzen. Dieser Vorgang geschieht im Regenerationswärmetauscher. Damit ist der Kreislauf geschlossen, und die Wasser-Sole-Wärmepumpe kann wieder beginnen, dem gespeicherten Wasser seine Wärmeenergie bis zum Gefrierpunkt zu entziehen. Die Wasser-Sole-Wärmepumpe arbeitet also in einem natürlichen Kreislauf, der eine permanente physikalische Wärmegewinnung erzeugt. Der Energiewert von 125 Litern gefrorenem Wasser entspricht dem von einem Liter Heizöl.

Natural Cooling

Selbstverständlich kann das Haus im Sommer mit einem Eisspeicher auch gekühlt werden. Über die Heizkörper oder die Fußbodenheizung wird anstelle des warmen Wassers kaltes Wasser aus dem Speicher gepumpt und zur Klimatisierung genutzt. Dieses Prinzip wird auch “Natural Cooling” genannt.