Solar-Innovationen 2014 / Werbung

Solare Wärmepumpen-Heizung mit Eisspeicher für die Energiewende im Eigenheim

„Die Energiewende wird nur gelingen, wenn wir die Wärmewende in den Griff bekommen", betonte Bundesumweltministerin Barbara Hendricks auf der Deutschen Wärmekonferenz 2014 in Berlin. Es sei leider festzustellen, dass die Änderungen auf dem Wärmemarkt zu langsam vorankämen. Nur eine von fünf Heizungen entspreche heute dem Stand der Technik. Noch immer entfallen 40 Prozent des Gesamtenergieverbrauchs in Deutschland auf das Heizen oder Kühlen - und das verursacht 20 Prozent des CO2- Ausstoßes.

Dabei gibt es längst Solar-Heizungssysteme, mit denen ein Haus ausschließlich mit Sonne und Luft beheizt werden kann.

Wärme aus Eis: In dem Eis-Wasserspeicher wird durch die Umwandlung zwischen den beiden Zuständen achtmal mehr Energie gespeichert als bei einem konventionellen Wasserspeicher gleicher Größe
Wärme aus Eis: In dem Eis-Wasserspeicher wird durch die Umwandlung zwischen den beiden Zuständen achtmal mehr Energie gespeichert als bei einem konventionellen Wasserspeicher gleicher Größe

Möglich wird dies durch eine intelligente Kombination aus Hybridkollektoren, einem Kombipufferspeicher, einer Wärmepumpe sowie einem innovativen Eisspeicher.

Mit diesem Speicher kann die im Wasser beim Übergang zu Eis frei werdende enorme Energiemenge genutzt werden. Das garantiert sichere Heizwärme zu jeder Tages- und Jahreszeit, sowohl im Neubau als auch im Zuge der energetischen Modernisierung. Und bis zu 85 % Energieeinsparung gegenüber einer Gas- oder Ölheizung!

Solare, wirtschaftliche und umweltfreundliche Alternative für Bauherren und Hausbesitzer

Die Hybridkollektoren im SOLAERA-System arbeiten im Sommer wie bei konventionellen Solarwärmeanlagen. Ihre Vorteile spielen sie vor allem im Winter aus: Dank integriertem Lüfter und Luft-Wärmetauscher können sie zusätzlich zur Solarstrahlung Energie aus Außenluft gewinnen, die dann von der Wärmepumpe als Wärmequelle genutzt wird. Dies garantiert einen geringen Strombedarf, der deutlich unter dem herkömmlicher Luft-Wärmepumpen liegt.

So funktioniert die Solare Wärmepumpe:

Bei Sonnenschein wird die im Kollektor gewonnene Wärme genutzt, um den Speicher direkt zu erwärmen. Dieser stellt Warmwasser und Heizwärme bei nutzbaren Temperaturen für das Haus direkt zur Verfügung.

Bei geringer Sonneneinstrahlung wird die Niedertemperaturenergie in den Wasser- /Eisspeicher umgeleitet. Wird keine Wärme benötigt, wird diese in dem Wasser-/Eisspeicher gespeichert, das Eis taut dabei auf.

Wird mehr Energie benötigt als im Wärmespeicher zur Verfügung steht, schaltet sich die Wärmepumpe ein. Sie entzieht dem Wasser-Eisspeicher Niedertemperaturenergie und wandelt diese in nutzbare Wärme für Heizung und Warmwasser. Durch den Entzug der Wärme wird das Wasser im Wasser-/Eisspeicher eingefroren. Damit ist das Haus 24 Stunden mit Wärme versorgt – egal ob Sommer oder Winter.

 

Hightech Heizsystemkonzept für innovative Planer und Architekten: Wärme aus Sonne, Luft und Eis

SOLAERA überzeugt auch den Experten: Unter Referenzbedingungen der Stiftung Warentest erreicht die Solar-Heizung eine System-Jahresarbeitszahl (SJAZ) von ca. 5 (inkl. Stromverbrauch Lüfter, Pumpen etc. und einschließlich direkt genutzter Solarwärme).

Selbst wenn die Hybridkollektoren von Schnee bedeckt sind, funktioniert der Luftbetrieb und damit die Wärmeversorgung des Hauses durch die Wärmepumpe, da die Luft unter den Kollektoren angesaugt wird
Selbst wenn die Hybridkollektoren von Schnee bedeckt sind, funktioniert der Luftbetrieb und damit die Wärmeversorgung des Hauses durch die Wärmepumpe, da die Luft unter den Kollektoren angesaugt wird

Neben dem Eisspeicher umfasst das System Hybridkollektoren, die sowohl aus Solarstrahlung als auch aus der Umgebungsluft Wärme gewinnen können.

Die Kombi-Kollektoren sind die einzige Wärmequelle für die im System integrierte Wärmepumpe. Im Sommerhalbjahr erzeugen sie direkt nutzbare Wärme, so dass die Wärmepumpe in dieser Zeit aus bleibt.

Für Gebiete mit viel Schnee hat Consolar eine spezielle Schneeabrutschfunktion entwickelt, und zudem ist auch die Fassadenmontage möglich.

Durch den besonderen Aufbau mit Luftwärmetauscher erntet der Hybridkollektor die 4-fache Wärmemenge im Winter gegenüber einem Standard-Sonnenkollektor. Er gewinnt tagsüber bei jedem Wetter Energie und lädt dabei je nach Kollektortemperatur den Eis- bzw. Kombispeicher auf.

 

Eisspeicher sichert Heizleistung in der Nacht und optimiert den Ertrag der Solarkollektoren

Der Eisspeicher ist so ausgelegt, dass bei Nachtabsenkung während einer ganzen Nacht die volle Heizleistung über den Eisspeicher erbracht werden kann. Der Wärmetauscher des Wasser-Eisspeichers weist einen sehr hohen thermischen Wirkungsgrad auf. Die Temperatur des Wärmeträgers (Verdampfer-Eintrittstemperatur) sinkt, solange das Wasser im Speicher gefriert, nicht unter -0.5°C. D.h., die Temperaturdifferenz (Delta-T) zwischen Eisspeicher und Wärmeträger beträgt nur 0.5 K. Damit ist Leistungszahl der SOLAERA-Wärmepumpe mit einer Erdsonden-Wärmepumpe vergleichbar, und gleichzeitig wird auch den Ertrag der Solarkollektoren optimiert.

Das Verhältnis von Wasser (= Speichermedium) zu Wärmeträger ist sehr groß im Vergleich zu üblichen Eisspeichern mit Rohrbündeltauschern, wie sie in der Kältetechnik angewendet werden. Durch den Wärmetauscher mit Wärmeträger wird die Speicherkapazität des eigentlichen Wasser-Eis-Speichers deshalb nur wenig reduziert.
Das Verhältnis von Wasser (= Speichermedium) zu Wärmeträger ist sehr groß im Vergleich zu üblichen Eisspeichern mit Rohrbündeltauschern, wie sie in der Kältetechnik angewendet werden. Durch den Wärmetauscher mit Wärmeträger wird die Speicherkapazität des eigentlichen Wasser-Eis-Speichers deshalb nur wenig reduziert.

Der Eisspeicher hat nur einen Wärmetauscher, der zur Be- und Entladung genutzt wird. Er ist hydraulisch so eingebunden, dass der Wärmeträger den Eisspeicher immer durchströmt, bevor er in den Verdampfer der Wärmepumpe eintritt.

Auf diese Weise muss nicht die gesamte in den Hybridkollektoren aufgenommene Leistung zuerst mit Temperaturdifferenz in den Eisspeicher übertragen werden und anschließend mit einem weiteren Delta-T entzogen werden, sondern es wird – je nach Temperaturverhältnissen – nur ein Teil der in den Hybridkollektoren aufgenommenen Leistung in den Speicher abgegeben, oder Leistung von dem Speicher aufgenommen.

Entsprechend sind bei dem Consolar-Speicher die Temperaturdifferenzen bei der Wärmeübertragung nochmals reduziert.

Mit der internetfähigen Steuerung kann das Wasser des Eisspeichers vollständig gefroren werden, bei weiterem Wärmeentzug wird das Eis weiter abgekühlt, so dass die Möglichkeiten zur Wärmegewinnung aus Strahlung oder Luft immer weiter zunehmen.

 

Sonnenheizung macht unabhängig von Öl und Gas – und wird staatlich gefördert

Der Anwendungsschwerpunkt von SOLAERA liegt auf kleinen Anlagen mit ca. 13.000 kWh/a Nutzenergiebedarf (10.000 kWh Heizung + 3.000 kWh WW). Ist der Energiebedarf für Raumwärme größer, kann eine zusätzliche Wärmequelle eingebunden werden. Funktionsweise und Effizienz wurden von der Universität Stuttgart und vom Fraunhofer ISE wissenschaftlich bestätigt.

Mit einer zusätzlichen Photovoltaikanlage auf dem Dach kann die SOLAERA-Sonnenheizung über das Jahr ohne zusätzlichen Strombedarf betrieben werden. Außerdem lässt sich damit der wirtschaftlich interessante Solarstrom-Eigenverbrauchsanteil deutlich steigern
Mit einer zusätzlichen Photovoltaikanlage auf dem Dach kann die SOLAERA-Sonnenheizung über das Jahr ohne zusätzlichen Strombedarf betrieben werden. Außerdem lässt sich damit der wirtschaftlich interessante Solarstrom-Eigenverbrauchsanteil deutlich steigern

Im Vergleich zu Anfang 2012 können Endkunden mittlerweile bis zur doppelten Förderung für SOLAERA erhalten.

Für eine SOLAERA mit 5 Kollektoren im Altbau gibt es z.B. nach Angaben des BAFA im Rahmen des Marktanreizprogramms in Deutschland 5.400 EUR Zuschuss, da sowohl die Wärmepumpe als auch die Solarthermie-Anlage und deren Kombination gefördert werden.

Weitere Informationen: www.consolar.de