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28.09.2016 | Energienutzung | Im Fokus | Onlineartikel

Wie das Heizen mit Eis funktioniert

Autor:
Frank Urbansky

Heizen mit Eis nutzt die Kristallisationsenergie der Eisbereitung. Dafür bedarf es eines Wärmetauschers und einer Wärmepumpe. Was kompliziert klingt, ist in der technischen Umsetzung denkbar simpel.

Heizen mit Eis scheint ein Oxymoron zu sein, ein schwarzer Schimmel. Und dennoch wurden bereits über 360 Anlagen mit dieser äußerst effizienten Form der Wärmegewinnung verbaut. In erster Linie ist dieses Verfahren eine Alternative zu Erdwärmesonden. Aber auch fossile oder erneuerbare Brennstoffe lassen sich mit dem Verfahren ersetzen. Voraussetzung ist, dass die Gebäude einen Kühlbedarf haben. "Die sich mit einem solchen System ergebenden Freiheitsgrade erlauben, Energieströme mit geringsten Temperaturdifferenzen einzukoppeln und, sei es zum Heizen oder zum Kühlen, sinnvoll und wirtschaftlich zu verwenden. Dies ist für die Nutzung von Abwärmepotenzialen oder von Kälte aus der Umgebung von essenzieller Bedeutung", schreiben die Springer Autoren Stefan Beretitsch und Stefanie Wonner-Beretitsch in ihrem Beitrag "Energieeffizienz im industriellen Immobilienportfolio" auf Seite 592.

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Der Eisspeicher für diese Form der Wärme- und Kältegewinnung ist ein mit Leitungswasser gefüllter, sehr großer Betonbehälter. In ihm wird Wärme aus der Außenluft oder solare Einstrahlung gespeichert. In den Behälter ist ein sehr großer, spiralförmiger Wärmetauscher eingebracht. Diesem wird mittels Wärmepumpe Wärme entzogen, die der Gebäudebeheizung oder der Warmwasserbereitung dient.

Kristallisationsenergie nutzen

Bei diesem Prozess sinkt die Temperatur im Eisspeicher durch den ständigen Wärmeentzug auf den Gefrierpunkt. Das wiederum setzt Kristallisationsenergie frei. Den Effekt kennt jeder, der schon mal einen knickbaren Handwärmer benutzt hat, auch wenn hier die frei werdende Energie auf einer Salzlösung beruht. Sinkt dabei die Temperatur innerhalb des Speichers auf den Gefrierpunkt, so wird die frei werdende Kristallisationsenergie  ebenfalls genutzt. Pro Kilogramm Wasser sind das bis 93 Wattstunden. Ein Eisspeicher mit 10 Kubikmetern Volumen kann also die gleiche Energiemenge liefern, die bei der Verbrennung von 100 Litern Heizöl entsteht. Das Heizöl jedoch wird vollständig verbraucht, während der Inhalt des Eisspeichers wieder regeneriert wird. Diese bei der Regeneration freiwerdende Kälte wird dann im Sommer zur Kühlung des Gebäudes eingesetzt.

Marktführend beim Heizen mit Eis ist die Firma Viessmann. Der hierzulande drittgrößte Hersteller von Heizungsanlagen kaufte vor Jahren das Friedrichshafener Unternehmen isocal auf, welches vom Erfinder der Heizen-mit-Eis-Technologie, Alexander von Rohr, gegründet wurde. Viessmann optimierte das System insbesondere in der Wärmeübertragung. So kann es effizient mit einer Sole/Wasser-Wärmepumpe zusammenarbeiten. Zudem wurden neue Algorithmen für die Wärmepumpenregelung und Solar-Luftabsorber entwickelt, mit denen das nordhessische Unternehmen in aller Regel seine Eisspeicher kombiniert.

Diese Absorber unterscheiden sich deutlich von herkömmlichen Solarthermieanlagen. Sie bestehen aus einer Schicht von schwarzen Schläuchen mit einer Inhaltsflüssigkeit aus 80 Prozent Wasser und 20 Prozent Glykol. Dieses Gemisch wird nur durch die Umgebungstemperatur der Luft erwärmt oder gekühlt und dem Eisspeicher zugeführt. "Ein in der Kälte- und Klimatechnik eingesetzter Latentwärmespeicher ist der Eisspeicher. Er dient meist zur Nutzung günstiger Stromtarife oder überschüssiger Prozessabwärme in Verbindung mit elektrisch betriebenen oder Adsorptionskältemaschinen", fasst Springer Autor Dieter Striebel weitere mögliche Kombinationen im Buchkapitel "Speichersysteme" auf Seite 101 zusammen.


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Die Hintergründe zu diesem Inhalt

2016 | OriginalPaper | Buchkapitel

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Quelle:
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Quelle:
Bau und Berechnung von Erdwärmeanlagen

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