Heizen mit Eis – Neue Technologie kombiniert Solarthermie mit Wärmepumpe

14. April 2016 Jens Truog

Eis und Hitze – das schließt sich doch eigentlich aus, oder etwa doch nicht? Eine Kuriosität in der Wärmegewinnung ist das sogenannte Heizen mit Eis. Doch wie kann das funktionieren und welchen Nutzen hat es für Ihr Eigenheim? Diesen Fragen gehen wir im Folgenden für Sie nach.

Eiskristalle für wohlige Wärme – So funktioniert’s

Es klingt ein wenig suspekt aber mit dem Einfrieren von ganz normalem klarem Wasser kann man, im Winter, Häuser und sogar ganze Wohnkomplexe heizen. Dabei macht man sich ein einfaches physikalisches Prinzip zu nutze. Denn beim Phasenwechsel des Wassers vom flüssigen zum festen Aggregatzustand, wird Energie freigesetzt, welche für dieses Heizsystem genutzt wird.

Wie bei jeder physikalischen Reaktion, benötigt das Wasser hierbei einen Impuls, der den sprichwörtlichen Stein ins rollen bringt. In diesem Fall wird das Wasser bis auf dem Gefrierpunkt runter gekühlt sodass es gefrieren kann. Beim Gefrieren bilden sich daraufhin Eiskristalle, die sich stetig ausbreiten. Die dabei freigesetzte Energie wird als Kristallisationswärme bezeichnet. Auch wenn der Name ein wenig irreführend erscheinen mag, ändert sich bei diesem Prozess nicht die Temperatur des Wassers aber es wird genügend Energie freigesetzt, um Ihr Eigenheim mit Wärme zu versorgen. Dafür benötigt es allerdings noch ein ausgeklügeltes System um die Kristallisationsenergie nutzbar zu machen.

Die Eisheizung – Ein ausgeklügeltes Heizsystem!

Beim Heizen mit Eis wird also die Wärmenergie genutzt, die beim Gefrieren von Wasser entsteht. Aber wie kann diese effektiv genutzt werden? Für eine regenerative Anlage benötigen Sie 3 Komponenten: eine Photovoltaikanlage auf dem Dach, eine Wasserpumpe im Keller und im Boden des Gartens einen mit Wasser gefüllten Eisspeicher. Kernstück der Eisheizung ist der Eisspeicher. Dabei handelt es sich um einen unisolierten Wassertank aus Beton. Dieser wird mindestens 4 Meter tief, unterhalb der Frostgrenze, in Ihrem Garten vergraben. Dafür sollte genügend Platz eingeplant werden, da der Eisspeicher ein Fassungsvermögen von mindestens 10.000 Liter benötigt um ein durchschnittliches Einfamilienhaus zu versorgen.

Im Inneren der Zisterne befindet sich ein Leitungssystem, welches mit frostsicherer Sole gefüllt ist. Dieses meist Spiralförmige Leitungssystem besteht dabei aus einem Entzugswärmetauscher und einem Regenerationswärmetauscher. Der Entzugswärmetauscher zapft mit Hilfe der Wärmepumpe dem Wasser hierbei die Wärmeenergie ab, wodurch es nach und nach gefriert. Damit die Betonzisterne durch die Ausdehnung des Eises nicht implodiert, wird dem Wasser in der Mitte des Wassertanks die Wärme entzogen. So gefriert es von Innen heraus, anstatt sich von oben nach Unten auszudehnen. Dies hat den Vorteil, dass das überschüssige Wasser oben ablaufen kann anstatt am Boden des Eisspeichers Druck aufzubauen.

Über die Sole im Entzugswärmetauscher wird nun die gewonnene Energie in die Wärmepumpe geleitet, wo sie zur Warmwasserbereitung und für die Raumbeheizung genutzt werden kann. Um Ihre Räumlichkeiten mit der Eisheizung zu wärmen, eignen sich am besten Flächenheizungen, wie beispielsweise eine Fußbodenheizung. Es hat sich gezeigt, dass normale Heizkörper eher ungeeignet für dieses Heizsystem sind.

Um den Kreislauf neu zu starten, muss das Eis in der Zisterne wieder aufgetaut werden. Jetzt zeigt sich, warum der Wassertank unterhalb der Frostgrenze im Boden versenkt wurde. Denn durch die natürliche Erdwärme weist das Erdreich hier eine konstante Temperatur von 8 bis 12° C auf. Allerdings taut hierbei der Eisspeicher nicht schnell genug auf. Daher sind viele Eisheizungs-Systeme zusätzlich zum Beispiel mit einer Solarthermie Anlage auf dem Dach ausgestattet. Diese nimmt die Wärme der Sonne auf und leitet diese durch die Regenerationswärmetauscher direkt in den Eisspeicher. Durch diese 2 Wärmequellen, taut das Eis sowohl von Innen heraus als auch von außen gleichmäßig auf. Jetzt kann der gesamte Prozess von neuem beginnen.

Ein toller Nebeneffekt dieses Systems ist, dass das Abfallprodukt Eis im Umkehrpunkt als Kühlung an heißen Sommertagen genutzt werden kann. Allerdings sollten Sie nicht zu viel erwarten. Es kann Ihre Räumlichkeiten etwas abkühlen, dennoch ist es nicht in der Lage Ihr Haus im Hochsommer in einen Eispalast zu verwandeln.

Vor- und Nachteile: Wie rentabel ist die Idee?

Regenerative Energien wie Sonne, Wind und Wasser sind die Zukunft des Heizens und das Heizen mit Eis ist eine raffinierte Variante sich die Kraft der Natur zunutze zu machen – und das zu jeder Jahreszeit. Allerdings gibt es, wie bei jedem Heizsystem, neben den offensichtlichen Vorteilen auch einige Nachteile zu beachten. Daher sollten Sie sich mit einem Fachmann in Verbindung setzen und mit diesem Ihre persönliche Eisheizung von Vorn bis Hinten komplett durchplanen um böse Überraschungen zu vermeiden.

Vorteile einer Eisheizung

Der größte Vorteil dieser Heizung ist ohne Zweifel, dass sie besonders umweltschonend ist und Sie keinen teuren Brennstoff wie Öl oder Gas mehr benötigen, da sie sich der kostenfreien regenerativen Rohstoffe, der Umgebungs- sowie Erdwärme und der Kristallisationswärme bedient. Daher halten sich die Unterhaltungskosten in Grenzen, weil Sie sich den Brennstoff sparen und lediglich die Wärmepumpe mit Strom versorgen müssen. Und so können Sie bei einem Eisspeicher mit einem Fassungsvermögen von etwa 10m³ mit einem Energiegewinn rechnen, der 100 Litern Heizöl entspricht. Eine Eisheizung kann auf diese Weise bis zu 30% Ihrer Verbrauchskosten gegenüber herkömmlicher Heizsysteme sparen. Des Weiteren ist die Eisheizung an sich sehr Wartungsarm, da lediglich die Wärmepumpe ab und an gewartet werden muss. Meistens benötigen Sie bei der Installation der Betonzisterne noch nicht einmal eine Bohrgenehmigung, wie es bei einem Erdwärmesystem mit Sole-Wasser-Pumpe der Fall wäre. Die Eisheizung funktioniert dabei am besten mit Flächenheizungen, wie der Fußboden- oder Wandflächenheizung. Diese „Heizkörper“ nehmen Ihrem Wohnraum keinen Platz weg und zerstören zudem auch nicht das Ambiente. Clever an diesem System ist auch, dass Sie an warmen Sommertagen das tauende Eis zur Kühlung Ihrer Wohnräume nutzen können. Im Zuge der Klimapolitik der Bundesregierung kann die Eisheizung sogar durch BAFA oder Kfw Förderungsprogramme unterstützt werden, wobei Sie bis zu 40% (Stand 2020) Ihrer Kosten erstattet bekommen können.

Nachteile der Eisheizung

Auch wenn die Eisheizung geringe Unterhaltungskosten aufweist, ist sie in der Anschaffung sehr teuer. Denn nicht jeder Haushalt gibt ein oftmals fünfstelliges Budget für eine Eisheizung her. Des Weiteren benötigt der Wassertank im Erdreich Ihres Gartens sehr viel Platz. Und auch wenn er unsichtbar und unterirdisch platziert wird, können Sie maximal Gras über die Sache wachsen lassen, da die Muttererde um den Bereich der Zisterne kühler ist, als im Rest des Gartens. Somit bleibt der Wunsch vom exotischen Blumenbeet auch nur ein Traum. Ebenso hoch wie die Anschaffungskosten ist auch der Montageaufwand der Eisheizung, welche zudem auch keine Standardlösungen bietet und für jedes Haus geplant und angepasst werden muss. Auch ist die Eisheizung nicht für jedes Gebäude geeignet, empfiehlt sich aber für Neubauten und Energiesparhäuser. Für zugige Altbauten mit ihren klobigen Heizkörpern ist sie wiederum nicht geeignet, da sie hier nicht effektiv wirken kann. Wobei sie für den normalen Heizkörper prinzipiell nichts taugt und daher für Flächenheizungen vorgesehen ist.

Nichts desto trotz ist und bleibt die Eisheizung eine interessante sowie innovative und vor allem umweltschonende Heiz- und Kühlmethode für Gebäude. Und auch wenn es sich nach Zukunftsmusik anhört, kann man tatsächlich schon heute mit Eis Heizen!