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Heizen mit Eis - wie geht das denn?

Es hört sich schon recht Paradox an. Ein Haus mit der Hilfe von Eis zu heizen. Doch es funktioniert tatsächlich und zu verdanken ist dies einem bestimmten physikalischen Vorgang, dem wiederum bestimmte Stoffe unterliegen, etwa Wasser. Unser wichtigstes Element auf Erden ist ein sogenanntes Phasenwechselmaterial. Es gefriert bei null Grad und schmilzt bei darüber liegenden Temperaturen wieder. Dieser Phasenwechsel beinhaltet die Speicherung und Freisetzung von Energie, die für die Heizung genutzt werden kann.

Der Wasserspeicher – das größte Teil der Eisheizung

Damit die im Wasser gespeicherte Energie auch tatsächlich sinnvoll genutzt werden kann, ist die Einrichtung einer Prozesskette notwendig, in dessen Zentrum ein recht großer Wasserspeicher steht. Dieser Umstand macht klar, dass eine Eisheizung nur dort geeignet ist, wo auch der notwendige Platz vorhanden ist. Etwa ein Einfamilienhaus mit einem entsprechenden Grundstück. Dort könnte der Wassertank zum Beispiel unauffällig unter dem Garagenboden verschwinden. Das wäre die Ideallösung bei Neubauten. Eine Eisheizung nachträglich einzubauen, benötigt etwa eine Fläche von zehn Quadratmeter im Garten, wobei diese Fläche nach dem Versenken des Tanks im Erdreich wieder einer anderen Nutzung zugeführt werden kann.

Eine Eisheizung besteht natürlich nicht allein aus einem Wassertank. Das zweite wichtige Element sind einfache Solarspeicher auf dem Dach des Hauses und als dritter Bestandteil kommt eine Wärmepumpe hinzu.

Wie funktioniert es genau?

Wasser enthält Energie, Wärmeenergie. Wenn sich Wasser abkühlt, wird diese Energie freigesetzt. Umgekehrt speichert Wasser Energie, wenn es sich erwärmt. Die Wärmepumpe entzieht zunächst dem Wasser im Tank die Energie. Dabei tritt beim Phasenübergang vom flüssigen in den festen Zustand ein Effekt auf, der als Phasenumwandlungsenthalpie bezeichnet wird. Dieser Effekt beinhaltet die Freisetzung von weit mehr Energie als die eigentliche Wärmekapazität des Wassers beträgt. So friert der im Erdreich befindliche Wassertank langsam ein, unterstützt von der natürlichen Umgebungskälte im Winter. Das macht es auch überflüssig, den Tank zu isolieren. Er kann sehr einfach und damit kostengünstig ausgeführt werden. Da sich nur Wasser darin befindet, ist zudem selbst in Wasserschutzgebieten keine Genehmigung für den Einbau notwendig, ganz im Gegensatz etwa zu Erdwärmesonden.

Der Übergang des Wassers zu Eis erfolgt fließend und da der Wassertank etwa 4 m in den Boden hinabreicht, ist während der kalten Jahreszeit der untere Teil des Tanks gefroren, während darüber noch Wasser schwimmt. Damit er nicht vollständig zufriert, kommen nun die einfachen Solarspeicher oder Solarpaneele auf dem Dach in den Einsatz. Selbst im Winter gibt es genügend Sonnentage, die ausreichend Wärme ergeben, die dem Tank mittels der Solarpaneele zugeführt wird.

Was bringt eine Eisheizung im Winter?

Im realen Einsatz hat sich gezeigt, dass eine Eisheizung im Winter pro Kubikmeter Wasser ausreichend ist für einen Tag Heizleistung. Bei einem Tankvolumen von 50 Kubikmeter entsprechend 50 Tage. Voraussetzung dafür ist natürlich ein gut gedämmtes Haus, das zumindest den aktuellen Vorgaben aus dem erneuerbare Energiengesetz entspricht. Da eine Eisheizung im Niedrigtemperaturbereich arbeitet, ist es zudem sinnvoll, wenn für die Energieabgabe im Haus Flächenheizkörper oder Fußbodenheizungen verwendet werden.

Bezüglich der Einbaukosten bewegt sich eine Eisheizung in einem Rahmen von 12.000 bis 20.000 Euro, wobei die laufenden Betriebskosten geringer ausfallen als etwa die einer ungefähr gleichteuren Pelletheizung. Der Staat bezuschusst den Einbau.

Eisheizung und zugleich Klimaanlage

Im Sommer kann bei einer entsprechend gewählten Wärmepumpe die Eisheizung zur Klimaanlage werden, indem den Räumen Wärme entzogen und im Wasser des Tanks gespeichert wird. Hierbei liegen die Betriebskosten zudem noch weit niedriger als bei einer herkömmlichen Klimaanlage, allerdings ist der Wirkungsgrad auch geringer.

Statt Wasser gibt es inzwischen Eisheizungen mit Paraffin, dessen Phasenumwandlungsenthalpie weit höher ist. Allerdings sind diese Heizungen noch rund viermal so teuer wie die Heizungen mit Wasser. Auf jeden Fall ist die Eisheizung eine gute Idee, die sich durch eine sehr hohe Nachhaltigkeit und wohl bestmögliche Umweltfreundlichkeit auszeichnet.

Dezember 2018

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