Die Eisspeicher-Funktion einfach erklärt

Die Eisspeicher-Funktion und nötige Komponenten

Thermische Energie aus der Umwelt ist auch dann technisch nutzbar, wenn die Temperatur der Quelle sehr niedrig ist. So kann eine  Erdwärmepumpe  zum Beispiel mit Bodentemperaturen von fünf bis zehn Grad Celsius besonders effizient arbeiten. Möglich ist das durch einen immer wieder ablaufenden Prozess, der das Temperaturniveau der Umweltwärme anhebt. Auch die Eisspeicher-Funktion basiert im Kern auf dieser Technik. Dazu besteht sie neben einer im Boden eingelassenen Zisterne (der eigentlichen Eisspeicherheizung) auch aus einer Sole-Wasser-Wärmepumpe.  

Wärmepumpe entzieht dem Eisspeicher thermische Energie

Im laufenden Betrieb schickt die Wärmepumpe ein Gemisch aus Wasser und Glykol durch Leitungen im unterirdischen Speicher. Das Wärmeträgermedium hat dabei eine geringere Temperatur als das Wasser in der Zisterne, wodurch es dieser Wärme entziehen kann. Erreicht die Flüssigkeit die Wärmepumpe, überträgt sie die aufgenommene thermische Energie an ein  Kältemittel. Dieses verdampft und strömt im nächsten Schritt durch einen Verdichter. Das mit Strom oder Gas betriebene Bauteil erhöht mit dem Druck auch die Temperatur und leitet den Kältemitteldampf zu einem Wärmeübertrager weiter. Hier speist es Wärme in das Heizsystem, erkaltet und verflüssigt anschließend wieder vollständig.

Latente Wärme ist Grundlage der Eisspeicher-Funktion

Mit jedem Durchlauf des Prozesses sinkt die Temperatur im Speicher weiter und das Wasser beginnt, allmählich zu vereisen. Das ist jedoch nicht problematisch, sondern sogar gewünscht. Denn die  Eisspeicher-Funktion setzt auf sogenannte latente Wärme: Energie, die das Wasser bei dem Phasenübergang vom flüssigen zum festen Aggregatzustand freisetzt. Diese ist in etwa so hoch, als würde man Wasser von 80 auf null Grad Celsius abkühlen und sorgt für vergleichsweise kleine Speichervolumen.

Umweltenergiequellen für die Eisspeicher-Funktion

Ist das gesamte Wasser im Speicher vereist, fällt die Leistung der Wärmepumpe ab. Um die Eisspeicher-Funktion effizient am Laufen zu halten, muss der Behälter also immer wieder regeneriert bzw. das Eis aufgetaut werden. Möglich ist das zum einen durch die richtige  Eisspeicher-Größe, zum anderen durch den Einsatz kostenfreier Umweltenergie, die neben dem umliegenden Erdreich auch aus Solar-Luft-Absorbern kommen kann. Auch der Einsatz von Abwärme aus Lüftungsanlagen oder Produktionsprozessen ist hier denkbar.  

Einsatzgebiete und Voraussetzungen der Eisheizung

Da die Eisspeicher-Funktion mit einer Wärmepumpe abläuft, lohnt sich die Technik nicht in jedem Haus. Wichtig sind dabei niedrige Vorlauftemperaturen der Heizung und ein möglichst guter Dämmstandard des Gebäudes.

Niedrige Vorlauftemperaturen begünstigen die Eisspeicher-Funktion

Ist die  Vorlauftemperatur der Heizung  niedrig, muss der Verdichter der Wärmepumpe weniger leisten und die Effizienz der Technik steigt. Messbar ist das unter anderem an der  Jahresarbeitszahl, die das Verhältnis von zu- und abgeführter Energie beschreibt. Günstig für die Eisspeicher-Funktion sind also vor allem Flächenheizsysteme und groß ausgelegte Heizkörper. Beide übertragen Heizwärme großflächig an die Räume und kommen dabei mit geringeren Systemtemperaturen aus.  

Vor- und Nachteile für das Heizen mit Eisspeicher

Die Eisspeicher-Funktion ermöglicht einen effizienten und sparsamen Heizbetrieb. Sie setzt auf  erneuerbare Energien  und bedarf, anders als die Sondenbohrungen einer Erdwärmepumpe, keinerlei Genehmigungen. Ein weiterer Vorteil: Im Sommer ermöglicht das kalte Wasser der unterirdischen Zisterne eine günstige und effektive Kühlung des Gebäudes. Nachteilig sind hingegen die hohen Anschaffungskosten, die für Zisterne, Wärmepumpe und Solarkollektoren anfallen.

Die folgende Tabelle stellt die Vor- und Nachteile zusammenfassend gegenüber: