Schema des Systems mit Latentwärmepumpe

Quelle: Permasolar GmbH

SuperSolarWärmepumpe

Quelle: Permasolar GmbH
Das Besondere an der Wärmepumpe sind die Wärmetauscherplatten, die die sonst benötigten Erdkollektoren ersetzen. Diese Edelstahlplatten werden mit dem Wasser aus der einfachen Regenwasser-Zisterne (Niedertemperaturspeicher) berieselt und entziehen ihm Wärme bis zur Vereisung. Dies entspricht dem Direktverdampferprinzip und ist besonders Energieeffizient.
Sobald eine bestimmte Eisdicke erreicht ist werden die Platten mit Heißgas aus dem Verdichterteil der Wärmepumpe ganz kurz erwärmt und das Eis fällt in die Zisterne. Der Vorgang beginnt von neuem und erlaubt so die Latentwärme des Wassers konsequent zu nutzen.
Der Energiebetrag, der so gewonnen wird, beträgt 93.000 Watt pro m3. Das entspricht dem Betrag den man erhält, wenn man einen m3 Wasser von 80 auf 0 Grad abkühlt. Diese Energie wird zusätzlich zur Energie aus der Bodenwärme und der solaren Erwärmung gewonnen.

Das ist das Besondere an der Latent-Wärmepumpe und der Grund warum mit relativ kleinen, unisolierten Wasserspeichern und Solarkollektoren ganze Häuser so günstig beheizt werden können. Deshalb klappt das auch im Altbau - wo man sonst vom solaren Heizen abrät.

Vorteile der Wärmepumpe
Wärmepumpen sind heutzutage ausgereifte Systeme. Es wird kaum noch passieren das ein Hersteller auf einmal eine Wärmepumpe präsentiert die viel besser ist als die anderer Hersteller. Die Vorteile der Latent-Wärmepumpe ergeben sich aus den patentierten Modulen und der Kombination mit den anderen Systemteilen.
  •   die Wärmepumpe arbeitet stets im idealen Modus
  •  im Gegensatz zu erdgestützten Wärmepumpen gibt es in unserem System keine Rücklauftemperaturen unter 0 Grad - auch nicht im tiefsten Winter
  •  wann immer die Sonne scheint erhält die Latent-Wärmepumpe solar vorerwärmtes Wasser - gerade im Winter
  •  die Wärmepumpe arbeitet auf den Pufferspeicher und taktet deshalb kaum (es entfällt der Hauptalterungsfaktor für eine - gegenüber herkömmlichen Systemen erreicht die Latent-Wärmepumpe i.d.R. nicht einmal 50% der Betriebs-stunden - sie wird sehr lange halten
Da die Wärmepumpe in der Regel außerhalb des Hauses steht (über der Eiszisterne) braucht sie einen kleinen „Schutzraum“ in Form eines kleinen Garten-häuschens oder etwas ähnlichem, das den Zweck erfüllt (es reichen wetterfeste Styropurplatten). Es muß isoliert sein.
Der Niedertemperaturspeicher, die Eis-Zisterne
Alle Speicher sind drucklose Wasserspeicher. Nur der Heißwasserspeicher ist gedämmt, das heißt die technischen Anforderungen sind gering, es gibt keine gefährlichen Chemikalien. Dies lässt eine Vielzahl von (günstigen) Bauformen zu.
Einige alte Häuser haben noch Jauchegruben, alte Zisternen, große alte Stahltanks usw... nutzen Sie die ! Sie können oftmals sinnvoll in das System integrieren, um damit Ihr Haus zu beheizen.
Die einfachsten Lösungen waren bislang auch die besten und kostengünstigsten. Betonzisternen oder gebrauchten Tanks aus der Lebensmittelindustrie, neuen Tanks, Betonwannen mit GFK, isolierten Containern usw. Im Verhältnis zu den Kosten einer Teifenbohrung konnte so sehr viel gespart werden.
Bei Neubauten werden die Speicher gleich von vorneherein mit dem Haus geplant und teilweise integriert.
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Der Hochleistungskollektor wurde speziell für die direkte Heizungsunterstützung und zur Niedertemperatur-nutzung konzipiert. Der Vakuumröhrenkollektor mit beeindruckendem Wirkungsgrad arbeitet nach dem „Heat-Pipe“-Prinzip. Er erntet von morgens bis abends und bei diffusem Licht.

Heißwasserspeicher des Systems mit Latentwärmepumpe

Quelle: Permasolar GmbH
TS-Kollektor des Systems mit Latentwärmepumpe
Quelle: Permasolar GmbH
Der Kollektor ist besonders effektiv in der Übergangszeit und im Winter durch die exzellente Verwertung von Niedertemperatur-Erträgen. Immer dann wenn der Wärmebedarf am höchsten ist. So kann auch der Betrieb der patentierte Solar-Wärmepumpe aktiv unterstützt werden.
Durch den runden Absorber werden selbst schräg einfallende Sonnenstrahlen in Wärme umgewandelt. Bei problematischer Ausrichtung der Dachfläche kann selbst diffuses Licht ein Maximum des Sonnenlichts in Wärme umwandeln.
Es geht bei dem System um Solarkollektorflächen (> 10 m2). Um der statistischen Verteilung der Sonneneinstrahlung ein "Schnippchen" zu schlagen, wurden die "Akku"-Schichtenspeicher entwickelt. So sind Speicherhöhen von 160 cm möglich.
Akku`s passen in jeden Keller/Technikraum und erlauben es bis zu 7 Tage ohne Sonne zu überbrücken. Das die Sonne länger als 5 Tage nicht scheint ist schon relativ selten. Wenn Sie dann scheint ernten die Kollektorflächen auf Vorrat und müssen nicht abschalten weil etwa der Puffer zu klein ist.
Im Sommer erzeugen die Kollektoren Überschüsse. Im System werden die Kollektoren im Sommer automatisch gekühlt und deshalb weniger beansprucht. Überhitzung, Überdruck, Denaturierung der Solarflüssigkeit - all das gibt es bei diesem System nicht. Die Kollektoren werden nie übermäßig belastet. Sie halten viel länger.
Heizen mit Eis
Kristallisationswärme

Wenn Wasser seinen Aggregatzustand von flüssig nach fest (Eis) ändert, wird Kristallisationswärme (Erstarrungswärme) freigesetzt. Dabei ist aufgrund des Energieerhaltungssatzes die freiwerdende Energie gleich groß wie die für das Schmelzen des Wassers aufzuwendende Energie (Schmelzwärme). Um einen Liter Eis zu schmelzen, ist etwa die gleiche Wärmemenge erforderlich, wie z. B. einen Liter Wasser von 0 auf 80° C zu erhitzen. So entsprechen z. B. die Umwandlung von 126 Liter (0,126 m³) Eis von 0 °C in Wasser von 0 °C ca. der Heizkraft eines Liters Heizöls.

Anlage mit EisSpeicher
Quelle: isocal HeizKühlsysteme GmbH
SolarEis-System
Die physikalische Grundlage der Kristallisationswärme wird bei dem "Heizen mit Eis" (SolarEis-System) zugrunde gelegt. Das Wärme- und Kälteversorgungssystem nützt zur Regenaration die verschiedenen frei verfügbare Energien, wie z. B. die Wärme aus thermischen Solaranlagen (und/oder SolarLuft-Kollektor) und der Erdwärme.
Das patentiertes SolarEis-System (Fa. isocal GmbH) besteht aus einem unterirdisch eingebrachten EisSpeicher mit einer speziellen Wärmetauscheranordnung, einer Wärmequelle zur Regeneration, einem Regler und einer Wärmepumpe.
Mit diesem System kann das Heizen und Kühlen kombiniert werden.
EisSpeicher mit Wärmetauscher
Quelle: isocal HeizKühlsysteme GmbH

Der Speicher wird bei Inbetriebnahme einmalig mit Wasser befüllt. Er speichert die zugeführten Energie in Form von latenter Wärme ein und nutzt die hohe Kristallisationsenergie des Wassers beim Gefrieren zu Eis. Beim Entzug von latenter Energie aus dem Speicher wird Eis gebildet und der Speicher energetisch wieder entleert. Bei dem Regenerieren des Speichers wird dem Speicher latente Wärmeenergie wieder zugeführt und das vorhandene Eis schmilzt dabei ab.

vereister EisSpeicher
Quelle: isocal HeizKühlsysteme GmbH
Zu dem Entladen des Speichers werden Kompressions- oder Absorptionswärmepumpen eingesetzt. Sie entnehmen dem Speicher die benötigte latente Heizenergie bei konstant ca. 0° C. Das den Speicher umgebende "warme" Erdreich wird als externe Speichermasse genutzt und vergrößert zeitweilig die Speicherkapazität.
Das System kann auch zum aktiven Kühlen im Sommer verwenden werden. Zur Nutzung als Kühlquelle muss eine kleine Umwälzpumpe eingebaut werden, die den Kaltwasserkreislauf zwischen Gebäude und Eisspeicher aufrecht erhält. Die Kühlung kann über Flächen oder eine Lüftungsanlage erfolgen.
 
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