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Sole-Wasser Wärmepumpen

Die Sole-Wasser Wärmepumpe ist die sicherste Art eine Wärmepumpe zu betreiben.

Der Vorteil dieser Betriebsart zeichnet sich durch das geschlossene Primärsystem aus. In diesem Primärsystem muss eine Frostschutzflüssigkeit eingefüllt sein. Diese kann je nach Erlaubnis durch das Landratsamt (Untere Wasserbehörde) entweder aus 25% Wasser/Glykolgemisch, Antifrogen-N oder Antifrogen-L bestehen. Ferner ist es möglich auch Caliumcarbonat einzufüllen. Die CO²-Sonde ist die neueste Sondentechnik. Hierbei fungiert CO² als Wärmeträger bzw. Verdampfungsmedium.

Formen von Sole-Wasser Wärmepumpen:

  • Erdsonde
  • Erdkollektor
  • Eisspeicher
  • Erdkorb

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Sole-Wasser Wärmepumpe

Erdsonde

Eine Sole-Wasser Wärmepumpe wird frostfrei im Haus aufgestellt.

Bei der Sole-Wasser Wärmepumpe wird der Tiefe, der Sole (=Salz), die Wärme entzogen. Dazu wird eine Bohrung von bis zu 200 m Tiefe ins Erdreich benötigt. In dieses Bohrloch wird eine Doppel U-Rohrsonde eingeführt. Durch dieses Rohr wird eine Frostschutzflüssigkeit gepumpt. Dieses Frostschutzmittel nimmt die Wärme von der Erde auf und transportiert diese in die Wärmepumpe.


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Erdsonde

Die Funktionsweise einer Sole-Wasser Wärmepumpe erklärt an einem Beispiel:

Nehmen wir an die Sole-Eintrittstemperatur beträgt +7°C. Die Frostschutzflüssigkeit wird hier direkt als Wärmelieferant (Medium) genutzt. Die Wärmepumpe entzieht dem Medium 5 Kelvin . Das bedeutet die Sole wird um 5°C abgekühlt. Die Wärmepumpe nutzt nun die „entzogene“ Wärme der Sole um das Kältemittel (R 407C) zu verdampfen. Dieser Vorgang läuft im sogenannten Verdampfer der Wärmepumpe ab.

Dazu muss man wissen, dass die Siedetemperatur von R407 C bei ca. – 41 °C liegt, die von Wasser liegt bei + 100°C.

Ein Kompressor saugt das nun gasförmige Kältemittel an und verdichtet es auf einen hohen Druck. Bei diesem Prozess entsteht eine hohe Temperatur. Im Kondensator (oder Verflüssiger) gibt das Kältemittel diese Wärme an das Heizsystem ab und verflüssigt sich wieder nachdem es auch durch das Expansionsventil geströmt ist. Im Verdampfer steht nun das Kältemittel, in abgekühltem und somit flüssigem Zustand, wieder für den nächsten Zyklus bereit. Der Carnot Kreiskolben Prozess beginnt nun wieder von vorne.

Wichtig ist uns die Tatsache, dass wir generell eine monovalente Betriebsweise einsetzen. Dies bedeutet wir heizen nur mit der Wärmepumpe und verzichten zu 100% auf eine weitere Wärmequelle, den Elektro-Heizstab zum Beispiel. Diese monovalente Betriebsweise sorgt dafür, dass wir, gegenüber allen anderen Wärmepumpen die einen oder gar zwei Heizstäbe eingebaut haben, wesentlich günstigere Unterhaltskosten haben.

Erdkollektor

Erdkollektor

Der Erdkollektor ist nichts anderes als eine Art Fußbodenheizung im Vorgarten. Hier werden die Primärrohre ca. 1,20 Meter tief in das Erdreich gelegt und mit derselben Flüssigkeit befüllt wie das Primärsystem der Sole-Wasser Wärmepumpe.


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Erdkollektor
Erdkollektor
Erdkollektor
Erdkollektor
Eisspeicher

Eisspeicher

Der Eisspeicher ist eine weitere Form der Sole/Wasserwärmepumpe.

Der Vorteil des Eisspeichers gegenüber den anderen Sole/Wassersystemen ist, dass für den Einbau keine Genehmigung benötigt wird, da der Eisspeicher komplett mit Wasser (Leitungswasser oder Grundwasser) gefüllt ist und eine Leckage (Loch in einem technischen System) keine negativen Einflüsse auf die Umwelt bzw. das Grundwasser mit sich bringt.


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Das Thema "Heizen mit Eis" ist so interessant, dass der Fernsehsender Pro7 und das ZDF Beiträge darüber ausstrahlten. Hier finden Sie die Sendung zum Thema "Heizen mit Eis" auf Pro7.

Downloads
Vorträge zum Thema "Heizen mit Eis" finden Sie auf unserer Downloadseite unter "Vorträge".

Aufbau

Der Eisspeicher wird in ein ca. 4m tiefes Loch (z.B. im Garten) eingebracht. Da ab einem Meter Tiefe immer einen Bodentemperatur von 8-12 °C herrscht, besteht keine Gefahr durch Bodenfrost.

Im Eisspeicher befinden sich 2 Wärmetauscher:

  • der Entzugswärmetaucher (im Innern des Eisspeichers) und
  • der Regenerationswärmetauscher (an der Außenwand des Eisspeichers)

Der Eisspeicher wird mit herkömmlichen ca. 12.000 l Wasser befüllt.

Auf dem Dach des Hauses werden Solarkollektoren für die Erwärmung des Wassers im Eisspeicher montiert.

Des Weiteren wird eine Sole/Wasserwärmepumpe benötigt. Diese wandelt die im Eisspeicher entstehende Energie in Wärme um.

Funktionsweise

Der Eisspeicher nutzt die sogenannte Kristallisationswärme. Diese Kristallisationswärme wird freigesetzt, wenn ein Stoff seinen Aggregatzustand von flüssig nach fest ändert. Wasser mit einer Temperatur von 10°C hat eine Energie von 40 Kilo Joule (kJ). Wasser mit einer Temperatur von 0°C hat eine Energie von 339 kJ. 125 Liter gefrorenes Eis hat somit die gleiche Energie wie ein Liter Heizöl.

Die Sole/Wasserwärmepumpe entzieht dem Eisspeicher seine Energie und läßt dadurch das Wasser gefrieren. Sie wandelt die Energie im Eisspeicher in Wärmeenergie um. Dieser Vorgang erfolgt im Entzugswärmetauscher.

Die patentierte Vereisung, die von innen nach außen funktioniert, verhindert ein Sprengen des Behälters beim Vereisungsvorgang.

Das Einzigartige am Eisspeicher ist, dass er sich durch mehrere Umweltenergien immer wieder neu erwärmt:

  • Solarkollektoren auf dem Dach
  • Erdwärme (ab 1m Tiefe 8-12°C )
  • andere Umwelteinflüsse (wie z.B. warmer Regen usw.)

Dieser Vorgang erfolgt im Regenerationswärmetauscher.

Durch das Schmelzen des Eises wird dem Wasser wieder Energie zugeführt. Diese Energie kann dann wieder durch die Wärmepumpe aufgenommen werden und in Heizwärme umgewandelt werden. Das Kühlen im Sommer ist nun relativ einfach. Über das Heizungssystem (Heizkörper bzw. Fussbodenheizung) wird anstatt warmes einfach kaltes Wasser aus dem Eisspeicher gepumpt. Dadurch wird die Wohnung kühl. Man nennt dieses Prinzip „natural cooling“.

Je nach Größe und Anforderung ändert sich selbstverständlich das bevorratete Wasservolume. Für den Eisspeicher gibt es praktisch keine Einsatzgrenzen, solange das Wasservolumen ausreichend dimensioniert ist.

Eisspeicher
Eisspeicher
Eisspeicher
Eisspeicher
Eisspeicher
Eisspeicher
Eisspeicher
Eisspeicher
Eisspeicher
Eisspeicher
Eisspeicher
Eisspeicher
Erdkorb

Erdkorb

Beim Erdkorb werden die Soleleitungen in konzentrischen Wendeln mit Abstandshaltern gruppiert. So kann man auf engem Raum eine große Leitungslänge unterbringen. Der Vorteil ist, daß man nur einige Löcher ausheben und nicht das ganze Grundstück bearbeiten muß.


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Erdkorb
Erdkorb
Erdkorb
Erdkorb