Eisspeicher und unser Kooperationsprodukt, der Energiequellenspeicher EQS®:
Eisspeicher und unser Kooperationsprodukt - der Energiequellenspeicher EQS
Funktion und Anwendung
Was erfahren Sie in diesem Blogbeitrag?
- Definition: Was ist ein Eisspeicher?
- Wie funktioniert ein Eisspeicher?
- Was versteht man unter einem Saisonalspeicher?
- Und was ist ein Pendelspeicher?
- Fakten über den neuen Pendelspeicher EQS
- Vorteile einer Eisspeicherheizung
Eisspeicher - Definition
Ein Eisspeicher ist ein zylindrischer, wassergefüllter Behälter mit spiralförmigen Leitungen, die von einer Sole durchströmt werden. Diese Leitungen fungieren als Wärmeübertrager und können in einen Entzugswärmetauscher und einen Regenerationswärmetauscher unterteilt werden. Die Sole hat einen deutlich niedrigeren Gefrierpunkt als das Wasser im Behälter. Wenn die Soletemperatur niedriger ist als die des Wassers im Eisspeicher, gibt das Wasser seine Wärme an die Sole ab. Wenn der Speicher vollständig gefroren ist, wird es ineffizienter weitere Wärme zu entziehen. In diesem Fall muss der Eisspeicher regeneriert werden. Dies kann mithilfe von kostenlosen Wärmequellen wie Solarthermie, Luftwärme oder Abwärme erfolgen, die dem Speicher zugeführt werden. Zusätzlich erfolgt die Regeneration des Speichers über die unisolierten Außenwände, da ein Wärmeaustausch mit der Umgebung stattfindet. Üblicherweise werden Eisspeicher in die Erde eingelassen und ähneln Zisternen.
Eisspeicher – Funktion
Wasser erreicht seine maximale Dichte nicht bei 0°C, wie man vielleicht annehmen könnte, sondern bei 4 °C. (Anomalie des Wassers – daher frieren Seen von oben nach unten zu und am Grund eines Sees wird es nie kälter als 4 °C). Das Besondere: Der Eisspeicher liefert auch dann Energie, wenn das Wasser zu Eis gefriert. Denn bei diesem sog. Phasenwechsel, wenn Wasser von flüssig zu fest gefriert oder andersherum auftaut, wird eine große Energiemenge freigesetzt: Auf einen Liter bezogen genauso viel Energie, wie benötigt wird, um diesen Liter Wasser von 0 °C auf 80 °C zu erwärmen.
Die Energie, die beim Wechsel des Aggregatszustands frei wird, nennt man Kristallisationsenergie.
Wärmespeicher, die diesen Phasenwechsel nutzen, nennt man Latentwärmespeicher.
Deren Speicherdichte liegt deutlich über der eines Speichers ohne Phasenwechsel: Bei gleicher Spreizung kann etwa 7–8-mal so viel Energie gespeichert werden.
Eisspeicherheizung – so funktioniert sie
Ein Heizsystem mit einem Eisspeicher als Quellensystem besteht aus dem Eisspeicher selbst sowie einer Wärmepumpe. Um der Wärmepumpe über den Speicherbehälter Quellenenergie bereitstellen zu können, wird die Eisspeicher-Zisterne mit Wasser gefüllt.
Der Wärmeübertrager entzieht dem Wasser Wärmeenergie. Dadurch sinkt die Temperatur bis auf ca. 0 °C. Im Phasenwechsel zwischen den Zuständen flüssig und fest wird besonders viel Energie freigesetzt. Um das entstandene Eis wieder zu verflüssigen, wird Regenerationsenergie zugeführt. Diese Wärme kann aus unterschiedlichen Quellen stammen, z.B. aus der Erde, aus der Luft oder der Sonne.
Die entzogene Wärme wird einer (Kompressions-)Wärmepumpe bereitgestellt, die über den internen Kreisprozess Wärmeleistung erzeugt und an das Heizsystem bzw. die Warmwasserbereitung abgibt.
Saisonalspeicher
Saisonal genutzte Eisspeicher sollen auch während längerer Kälteperioden als alleinige Wärmequelle dienen, auch wenn keine Regeneration von außen zu erwarten ist. Daher benötigen sie viel Speichervolumen. Da der Speicherbehälter unterirdisch vergraben wird, sind die Erdarbeiten erheblich: Ein Haus mit 120 m²-Wohnfläche benötigt einen Eisspeicher mit einem Volumen von ca. 10.000 Litern (10 m³), wenn er über längeren Zeitraum als Quelle nutzbar sein soll. Für den Transport und das Einsetzen des Eisspeichers sind zudem große Maschinen nötig. Leider ist auch bei dieser Größenordnung die Wärmespeicherfähigkeit begrenzt: Kombiniert mit einer 10 kW Wärmepumpe ist die Energie des 10m³ Speichers nach ca. 8-10 kalten Tagen aufgebraucht, bei geringerer Heizlast und kleinerer Wärmepumpenleistung dauert es ein paar Tage länger. Um alle kalten Wintertage in Deutschland zu überstehen, reicht das in der Regel nicht aus.
Daher ist eine Kombination mit einer leistungsfähigen Wärme- bzw. Regenerationsquelle sowie ein elektrischer Heizstab für den Winterbetrieb einzuplanen, der die Heizarbeit bei erschöpfter Wärmequelle übernimmt.
Pendelspeicher – der neue kleine Eisspeicher EQS
Eine gemeinsame Entwicklung mit unserem Partner qficiency GmbH ist der EQS®, der sich besonders für Einfamilienhäuser eignet und sich von bisherigen Modellen unterscheidet:
- Funktionsweise: Der qficiency EQS® ist kein Saisonal- sondern ein Pendelspeicher. Die Vereisung erfolgt je nach Jahreszeit und Außentemperaturen über Nacht und in den frühen Morgenstunden. Tagsüber wird der Eisspeicher wieder regeneriert.
Hierfür stehen viele Möglichkeiten zur Verfügung, z. B. Erdwärmekörbe, Speichersonden, Energiezäune, PVT-Absorber, Energie aus Regenwasser, Grauwasser-Wärmerückgewinnung usw. In der Jahreszeit mit besonders kalten
Außentemperaturen wird die Regenerationsquelle mit niedriger Last direkt betrieben und ein zweiter Wärmeerzeuger unterstützt bei Bedarf. - Klein, aber kraftvoll: Der EQS® ist ein kompakter Schacht, der nur 2,5 m³ groß ist (Höhe 2.400 mm, Durchmesser 1.225 mm, Grundplatte 1.400×1.400 mm). Er kann entweder im Boden eingebaut oder mit einer zusätzlichen Isolierung außen aufgestellt werden. Die Höhe des EQS® Schachts kann noch um 5-15 cm verstellt werden. Im Verhältnis betrachtet, bietet der EQS® eine deutlich höhere spezifische Wärmeübertragungsleistung (EQS® 3,13 kW/m³ gegenüber Wettbewerb 1,18 kW/m³). Dies macht ihn ideal für den Einsatz von regenerativen Energiequellen wie PVT.
- Zeit- und Kostenersparnis beim Einbau: Der EQS® wird in vormontiertem Zustand geliefert, was Zeit und Kosten beim Einbau spart. Mit einem Gewicht von etwa 220 kg kann der Eisspeicher mit einem kleinen LKW transportiert werden, was die Transportkosten reduziert. Beim Abladen wird kein Kran benötigt.
Soll der EQS® ganz oder teilweise in den Boden versenkt werden, können kostengünstige Mini-Bagger, beispielsweise von Landschaftsgärtnern, eingesetzt werden. Dies gilt auch für die Ausschachtung der Anbindeleitungen. Somit entstehen für den Kunden keine zusätzlichen Kosten für einen Tieflader oder einen Kran. Auch die Erdarbeiten sind aufgrund des geringeren Volumens kostengünstiger.
Plug& Play – Vorfertigung im Werk mit höchsten Qualitätsansprüchen: Die GRATEC GmbH produziert den EQS® selbst. In unserem Werk in Rödermark bei Frankfurt/Main verwenden wir hochwertige Materialien dafür: Der Behälter selbst ist aus PE, die Wärmeübertragerrohre sind aus Edelstahlwellrohr. Unsere erfahrene Fertigungsabteilung garantiert eine sorgfältige Verarbeitung und Prüfung der Produkte. Die standardisierte Wärmeübertrager-Einheit bauen wir bereits werkseitig ein, damit es keine lösbaren Verbindungen und damit keine möglichen Schwachstellen gibt. Sensible und sicherheitsrelevante Prozesse wie Druck- und Dichtprüfung oder der Einbau von Sensorik führen wir ebenfalls bereits im Werk durch. Dadurch kann bei Anlieferung beim Kunden sofort mit dem Einbau begonnen werden, ohne dass es zu Verzögerungen durch Montagearbeiten kommt (plug & play).
Individuelle Systemlösungen
Den qficiency EQS® können wir auch an die individuellen Kundenwünsche angepasst herstellen. Aufgrund flexibler Fertigungsprozesse sind nicht nur Standardgrößen, sondern auch Sonderlösungen einfach und schnell umsetzbar. Sollte beispielsweise die Aushubtiefe begrenzt sein, können wir mehrere kleinere EQS® miteinander kombinieren, um die nötige Leistung zu erhalten. Ebenso kann eine zweite Wärmeübertragerebene mitbestellt werden, die eine einfache Einbindung einer zweiten Regenerationsquelle direkt am Speicher ermöglicht.
Multiquellen zur effizienten Regeneration
Verschiedene Regenerationsquellen können zusammen mit dem EQS® genutzt werden, um den Eisspeicher schnell wieder aufzuladen. Möglichkeiten sind die Kombination von PVT- und EQS®-Anlagen, geothermische Erträge, Grauwasseranwendungen, Abwasserwärmerückgewinnung, Power-2-Heat und die Integration in kalte Nahwärmenetze. Diese Quellen stellen sicher, dass der EQS® kontinuierlich und zuverlässig mit Energie versorgt wird.
Vorteile einer Eisspeicherheizung:
- Verwendung kostenloser Wärmequellen
- Umweltfreundlicher Betrieb (vor allem in Verbindung mit einer regenerativen Stromquelle wir PV/T)
- Heizen und Kühlen aus natürlichen Quellen
- Regenerationsprozess unendlich wiederholbar
- Sichere und effiziente Wärmeerzeugung im Neubau und vielen Altbauten
- Montage genehmigungsfrei
- Anlagentechnik inkl. Absorber förderfähig!
Mehr Informationen zum kleinen Eisspeicher EQS erhalten Sie auf der Website von qficiency – Planung Für Effizientes Heizen, Kühlen
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