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Mit Solareis heizen

13.09.2012

 Das neue Musterhaus "Traubeneiche" von Stommel Haus in der Fertighauswelt Köln-Frechen.Jeder zweite Bauherr der ökologisch ausgerichteten Massivholzhaus-Firma Stommel Haus entscheidet sich für eine Luft- oder Erdwärmepumpe. Das Familienunternehmen setzt im Kölner Musterhaus „Traubeneiche“ ebenfalls auf das Prinzip Wärmepumpe – allerdings ist diese hier nur eine Komponente im neuartigen Solareis-Heizsystem. Zugeschnitten ist der beispielhafte Hausentwurf mit rund 200 Quadratmetern auf eine vierköpfige Familie. Die offene, transparente Architektur und Grundrissgestaltung sorgen für lichtes Wohnen in dem Eigenheim, das gleichwohl für gemütliche Geborgenheit steht.

 

Der Solareis-Kollektor auf dem Carport nimmt die Wärme der Sonne und der erwärmten Umgebungsluft auf.

Heizen und kühlen
Die hochwärmedämmende Gebäudehülle mit gedämmter Bodenplatte, mehrschaligen Außenwänden und lückenloser Aufdachdämmung sind die Basis für den vom Staat finanziell geförderten KfW-Effizienzhaus-Standard. Dazu passt auch das Energiekonzept. Ein wichtiger Baustein bildet die Solareis-Heizung. Sie nutzt die fünf natürlichen Energiequellen Sonne, Luft, Erdwärme, Wasser und Eis – und passt als CO2-neutrale Heizung bestens zu einem nachhaltigen Massivholzhaus. Ein Solarkollektor auf dem Carport, der Beton-Eisspeicher im Garten und eine Wärmepumpe mit Warmwasserspeicher im Haus: Das sind, neben einem kleinen intelligenten Regler, die wesentlichen Bausteine der Heizanlage.

Das energetische Prinzip der Eisheizung ist eigentlich einfach: wenn Wasser gefriert, wird Energie frei. Physikalisch gesprochen handelt es sich dabei um Kristallisationswärme, die bei der Änderung des Aggregatzustands (Wasser/Eis) frei wird. Doch um welche Energiemengen geht es nun konkret? Um einen Liter Eis zu schmelzen ist etwa die gleiche Wärmemenge erforderlich, die man benötigt, um einen Liter Wasser von 0 auf 80 Grad Celsius zu erhitzen. 

Übrigens: Im Sommer lassen sich die Rohre der Fußbodenheizung zur passiven Abkühlung des Hauses verwenden. „Effizienter und umweltschonender können Wärmeversorgung und Kühlung nicht sein“, ist Frank Euteneuer, Geschäftsführer der Installationsfirma Metternich Haustechnik sicher.

Der Solareis-Speicher wird als Beton-Fertigteil mit einem LKW angeliefert und per Kran in einem vorbereiteten Erdlochabgesetzt.<br />
www.metternich-haustechnik.deEisspeicher ins Erdreich
Etwa zwei Tage dauern die Tiefbauarbeiten mit dem Abladen, Versetzen und Anschließen des Eisspeichers im Erdreich – hier im Musterhaus in Form einer Zehn-Kubikmeter-Betonzisterne. Der weitere Installationsaufwand ist mit dem anderer Öko-Heizsysteme vergleichbar. Allerdings spart man sich die Kosten und Risiken einer Sondenbohrung zur Nutzung der oberflächennahen Geothermie in Verbindung mittels einer Erdwärmepumpe. Hinzu kommt, dass solche Bohrungen genehmigungspflichtig sind und sich, aufgrund der Beschaffenheit des Erdreichs, nicht überall durchführen lassen.

Die gesamte Heiztechnik in Form einer Kompaktwärmepumpe mit Wasserspeicher lässt sich im Haus sehr platzsparend auf etwa einem Quadratmeter Fläche unterbringen. Aufgrund des niedrigen jährlichen Heizwärmebedarfs von 38 Kilowattstunden pro Quadratmeter beträgt die Wärmepumpen-Heizleistung nur 7,5 Kilowatt. Die Systemkosten (inklusive Fußbodenheizung für Heiz- und Kühlbetrieb) werden mit rund 30 000 Euro beziffert.

Demgegenüber sollen die jährlichen Stromkosten für das Wärmepumpensystem bei lediglich etwa 800 Euro (oder niedriger) liegen. Kein Wunder, denn das Solareis-Heizsystem kann eine sehr hohe Jahresarbeitszahl von über fünf erreichen. Standard-Luft-Wärmepumpen erreichen in der Praxis Arbeitszahlen von etwa drei.

Zur hohen Energieeffizienz leistet auch ein mit Funksensoren ausgestattetes Gebäudemanagement-System in BUS-Technik seinen Beitrag. Die Hausbewohner können so bequem per Schalter, Touchscreen (iPad) oder Smartphone bedarfsgerecht schalten und walten: zum Beispiel den Systemstatus abrufen und sich die aktuellen Verbrauchswerte anzeigen lassen. Falls eine Störung auftreten sollte, meldet sich das System automatisch bei Heizungsspezialist Frank Euteneuer, der von seinem Büro aus per elektronischer Fernwartung eingreifen kann.

Ökostrom für Wärmepumpe
Den Wintertest in der Praxis hat das Eis-Heizsystem übrigens auch schon bestanden: So ließen Michaela und Alexander Müller in ihrem Stommel-Massivholzhaus eine Solareis-Heizung einbauen. Denn Ökologie und Wohngesundheit standen ganz oben auf der Prioritätenliste der Bauherrschaft. Und was so eine Eisheizung zu leisten im Stande ist, konnten die Hauseigentümer bereits vor ihrem Einzug im letzten Winter erleben.

Denn zum sogenannten Trockenheizen des Estrichs wurde die Fußbodenheizung hochgefahren. „Obwohl es draußen ziemlich kalt war, hatten wir drinnen 35 Grad Wärme“, erinnert sich Bauherr Müller. Inzwischen wohnt die vierköpfige Familie im Haus und konnte sich auch von der einwandfreien Funktion der Warmwasserbereitung überzeugen.

Stellt sich die Frage nach der Kühlung im Sommer
Bei 30 Grad Außentemperatur seien die durchweg mit Fußbodenheizung ausgestatteten Böden merklich kühl, was die Hausbewohner als „sehr angenehm“ empfanden. Und damit sie mit 
ökologisch gutem Gewissen mit Strom heizen und kühlen, fließt bei Müllers garantiert reiner „Naturstrom“ aus 100 Prozent regenerativen Energiequellen.

 

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Quelle und Grafik: www.isocal.deSo funktioniert das Solareis-Heizssystem

 

1. Solareis-Kollektor
Er nimmt die Wärme der Sonne und der erwärmten Umgebungsluft auf und dies auch bei Bewölkung oder diffuser Strahlung. Überschüsse im Sommer werden im Solareis-Speicher (3) eingelagert.

 

2, Warmwasserspeicher

Er speichert die Wärme, die für Heizung und Warmwasser benötigt wird. Bei Sonnenschein bezieht er seine Energie vom Solareis-Kollektor (1), in der übrigen Zeit vom Solareis-Speicher (3) und der Wärmepumpe (4).

3.Solareis-Speicher
In der warmen Jahreszeit wird hier überschüssige Sonnenenergie in großvolumigen Wassermengen auf niedrigem Temperaturniveau gespeichert. Die umgebende Erdwärme ermöglicht die Speicherung über längere Zeit und ohne aufwendige Isolierung. Mit Beginn der kalten Jahreszeit wird die Wärme dem unterirdischen Speicher entzogen und über die Wärmepumpe (4) dem Warmwasserspeicher (2) und dem Heizsystem zugeführt. Beim kontrollierten Phasen-übergang von Wasser zu Eis werden dabei große Mengen an Kristallisationsenergie freigesetzt. Das Eis kann im folgenden Sommer zur kostenlosen Kühlung verwendet werden.

4.Wärmepumpe
Sie entzieht dem unterirdischen Solareis-Speicher (3) Wärme und führt sie dem Warmwasserspeicher (2) und dem Heizsystem zu. Gleichzeitig versorgt sie die Räume mit Wärme.

5.Solareis-Steuerung
Sie dirigiert das Gesamtsystem und entscheidet insbesondere, ob die Wärme des Solareis-Kollektors (1) für Warmwasser verwendet wird oder in den Solareis-Speicher (3) eingespeist wird.