Eisspeicher: Wärmequelle für die Eisspeicherheizung

Wie ist der Speicher aufgebaut?

Der Eisspeicher ist eine mit normalem Trinkwasser gefüllte Zisterne, die unter der Erdoberfläche installiert wird. Sie ist aus Beton und somit frostsicher. Da Brauch- oder Brunnenwasser Schmutzpartikel enthält und zur Algenbildung neigt, dürfen sie nicht für den Speicher verwendet werden. Im Innern des Eisspeichers befinden sich große Spiralen mit zirkulierender frostsicherer Sole. Der Eisspeicher bevorratet nutzbare Energie für eine Eisspeicherheizung. Damit das funktioniert, sind beide Geräte über ein System aus Rohrleitungen und zwei Wärmetauschern, dem Entzugswärmetauscher und dem Regenerationswärmetauscher, miteinander verbunden.    

Mithilfe des Entzugswärmetauschers wird dem Wasser Wärme entzogen, bis es gefriert. Der Regenerationswärmetauscher hat die Aufgabe, dem Wasser Wärme aus verschiedenen Quellen zuzuführen und das Eis wieder zum Schmelzen zu bringen.  

Keine Dämmung erforderlich

Des Weiteren besitzt der Eisspeicher einen Überlauf, über den überschüssiges Wasser entweichen kann. Der gesamte Speicher wird – oft nur vier Meter tief – im Erdboden vergraben. Eine solch geringe Tiefe hat den Vorteil, dass tiefe, aufwendige Bohrungen oder das Einholen von Genehmigungen entfallen. Der Energiespeicher besitzt keine Dämmung, denn diese ist nicht erforderlich. Der Grund hierfür ist einfach: Bei einem Eisspeicher wird Wärme mithilfe von Wasser gespeichert, dessen Temperaturen unterhalb der Umgebungstemperatur liegen. Deshalb geht die Wärme auch ohne die Dämmung nicht verloren.

Was ist eine Eisspeicherheizung?

Oft wird der Eisspeicher mit der Eisspeicherheizung verwechselt, dabei lässt sich der Unterschied schnell verdeutlichen: Der Eisspeicher ist lediglich die Energiequelle für die eigentliche Eisspeicherheizung, ähnlich wie der Öltank bei einer Heizung oder das Pelletlager bei einem Pelletkessel. Die Eisspeicherheizung selbst besteht unter anderem aus dem Eisspeicher und einer Sole-Wasser-Wärmepumpe. 

So funktioniert das Heizgerät

Während des Betriebs strömt die Sole (ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel) durch den Eisspeicher. Sie entzieht (mit dem Entzugswärmetauscher) dem Wasser Energie und überträgt diese auf ein Kältemittel innerhalb der Wärmepumpe. Das Kältemittel selbst wechselt daraufhin vom flüssigen in den  dampfförmigen Aggregatzustand. Der so entstandene Kältemitteldampf strömt anschließend durch einen Verdichter, der mit dem Druck auch die Temperatur des Mediums anhebt. Liegt diese über der Vorlauftemperatur der Heizung, gibt das Kältemittel die mitgeführte Wärme an das Heizungswasser ab. Die Kältemitteltemperatur sinkt und das Medium verflüssigt sich wieder. Nachdem es seinen Ausgangszustand erreicht hat, beginnt der Kreislauf erneut.

Der Eisspeicher nutzt die Kristallisationswärme

Neben der Wärme im flüssigen Wasser nutzt der Eisspeicher auch die sogenannte Kristallisationwärme bzw. die Kristallisationsenergie. Diese wird dann freigesetzt, wenn sich der Aggregatzustand eines Stoffes von flüssig nach fest ändert. Diese freigegebene Energie entspricht derselben Menge, die man verbraucht, wenn man Wasser von null auf 80 Grad Celsius erhitzt. Das bedeutet:  Fließt die Sole durch den unterirdischen Energiespeicher, nimmt sie die thermische Energie des Wassers auf und erwärmt sich dabei. Während die Temperatur des Wassers dabei sinkt, setzt allmählich dessen Vereisung ein. Der Prozess der Vereisung wird von innen nach außen durchgeführt. Hierdurch wird verhindert, dass während des Vereisungsvorganges der Behälter implodiert.

Umweltenergien sorgen für Regeneration

Eine hohe Effizienz des Eisspeichers lässt sich nur beibehalten, wenn das Wasser in dem unterirdischen Tank immer wieder auftaut. Eisspeicher besitzen in der Hinsicht die einzigartige Fähigkeit, sich anhand verschiedener Umweltenergien immer wieder zu erwärmen. Zusätzlich zur vorhandenen Erdwärme wird eine Eisspeicherheizung daher mit einer einfachen Solaranlage, sogenannte Luft- oder Solarabsorber, kombiniert. Die Sonnenwärme taut den Speicher immer wieder auf und belädt ihn so mit kostbarer Energie.  Auch andere Umweltenergien wie beispielsweise warmer Regen oder Sonnenstrahlen tragen zur Regeneration des Eisspeichers bei.    

Installation in drei Schritten

Möchten Hausbesitzer einen Eisspeicher installieren, funktioniert das ganz einfach in drei Schritten:

• eine Baugrube ausheben
• den Speicher einbringen und anschließen
• Wasser einfüllen und die Anlage in Betrieb nehmen

Bevor ein Experte den Eisspeicher installieren kann, müssen Hausbesitzer eine Grube ausheben lassen. Diese sollte so groß sein, dass der Behälter und alle Anschlüsse ausreichend Platz finden. Um Frostschäden zu vermeiden, kommt es darüber hinaus auch auf einen ausreichenden Abstand zwischen Speicher und Gebäude sowie Leitungen im Erdreich oder anderen Speichern an. Für einen sicheren und geraden Stand sorgen eine 20 Zentimeter starke und verdichtete Kiesschicht sowie ein zehn Zentimeter starkes Sandbett am Boden der Grube.  

Im Anschluss verbindet ein Installateur die integrierten Wärmeübertrager mit den Solarkollektoren und der Wärmepumpe.  Für einen störungsfreien Betrieb der Heizung sind alle Leitungen, die in das Gebäude führen, dabei mit einer geringen Steigung zu verlegen. Ein zusätzlicher Notüberlauf lässt überflüssiges Wasser ab und schützt vor Schäden durch Korrosion oder ein zu großes Eisvolumen.  

Im letzten Schritt sind beide Wärmeübertrager und die angebundenen Rohrsysteme zu spülen und zu befüllen. Die Sole sollte den Frostschutz bis zu einer Temperatur von mindestens Minus 15 Grad Celsius gewährleisten. Daraufhin bedecken Experten den Behälter mit Erde und füllen ihn mit Wasser auf.  

Wie Sie die passende Eisspeichergröße für Ihren Zweck finden, erfahren Sie im Beitrag: "Die richtige Eisspeichergröße berechnen".

Auch für Gebäudekühlung geeignet

Indem das Eis schmilzt, wird dem Wasser erneut Energie zugeführt, welche sich anschließend wieder durch die Wärmepumpe aufnehmen lässt, um dann in Heizwärme umgewandelt zu werden. Dieses Prinzip kann sich auch zunutze gemacht werden, um die Wohnräume im Sommer zu kühlen. Die spezielle  Funktionsweise des Eisspeichers  ermöglicht dies. Diese Art der  Kühlung mit der Wärmepumpe  wird übrigens als natural cooling (natürliches Kühlen) bezeichnet.  

Kosten und Fördermittel für eine Eisspeicherheizung

Die Anschaffungskosten für eine Eisspeicherheizung können sich je nach Modell, Hersteller und Dienstleister sehr stark unterscheiden. Der Eisspeicher selbst kostet etwa 7.000 bis 12.000 Euro. Für die zusätzlich nötige Wärmepumpe fallen außerdem Kosten von 8.000 bis 18.000 Euro an. Noch einmal 3.000 bis 6.000 Euro für die Solartechnik zum Auftauen des Speichers müssen eingeplant werden. Genaue Angaben kann nur ein Fachmann bei einem Beratungsgespräch vor Ort machen.  

Staat fördert Wärmepumpen und Solaranlagen

Die Eisspeicherheizung wird als solche nicht staatlich gefördert, ihre einzelnen Komponenten aber schon. Das bedeutet, für die dazugehörige Sole-Wasser-Wärmepumpe gibt es im Rahmen der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) einen Zuschuss in Höhe von bis zu 35 Prozent der Investitionskosten. Für die Solaranlage können Anlagenbetreiber ebenfalls Fördergelder beantragen. Der maximale Förderzuschuss beträgt hier 30 Prozent. Daneben können Sie eine Austauschprämie bekommen von bis zu zehn Prozent zusätzlich, wenn Sie eine alte Ölheizung austauschen. Sollten die Maßnahmen außerdem im Zuge eines individuellen Sanierungsfahrplans erfolgen (innerhalb eines Zeitraums von 15 Jahren), gibt es schließlich fünf Prozent extra auf die förderfähigen Kosten. Ausführliche Informationen dazu finden Sie in unserem Beitrag "Heizungsförderung 2021".    

Lohnt sich der Betrieb mit einem Eisspeicher?

Eine Eisspeicherheizung ist zwar innovativ, aber kein absoluter Alleskönner. In der Praxis kommt die Eisspeicherheizung daher nur in energieeffizienten Gebäuden zum Einsatz. Günstig ist dabei vor allem die Kombination mit einer Flächenheizung. Denn diese versorgt das Haus über große Heizflächen mit Wärme. Die Systeme kommen mit geringen Vorlauftemperaturen aus und senken somit den Stromverbrauch der Wärmepumpe.

Nicht pauschal für jede Immobilie empfehlenswert

In weniger effizienten Gebäuden oder dann, wenn das Haus durch kleine Heizflächen nur mit hohen Heizwassertemperaturen wohlig warm wird, ist die Eisspeicherheizung nicht geeignet. Denn durch die große Differenz zwischen Speicher- und Vorlauftemperatur müsste die Wärmepumpe mehr leisten. Sie würde mehr Strom verbrauchen und die Heizkosten stiegen schnell an.