Vorwort

Der Vergleich unterschiedlicher Heizsysteme setzt die genaue Beachtung dessen was verglichen wird voraus. Häufig wird ein besonders vorteilhafter Wert groß herausgestellt und dann mit einer Fußnote wieder relativiert. Ein Wirkungsgrad liegt stets unter 100%. Mit über 90% erreicht ein Brennwertkessel einen hohen Wert. Bei einer Wärmepumpe sagt die Leistungszahl aus, wieviel Wärme diese aus 1 kWh elektrischen Strom erzeugen kann. Bei einer Leistungszahl "3" sind das immerhin 3 kWh Wärme, ein Tauchsieder erzeugt damit nur 1 kWh Wärme! Eine Solaranlage mit einem Solarkollektor von 6 qm Fläche und einem Speicher mit 300 Litern Inhalt, kann 60% der notwendigen Energie für die Erwärmung vom Brauchwasser erzeugen. Da aber der Anteil zur Erwärmung des Heizwassers 85% ausmachen kann, sparen Sie die angegebenen 60% nur vom 15%-igen Anteil, also nur 9%. Wir haben uns um höchste Genauigkeit bemüht - trotzdem kann sich ungewollt ein Fehler eingeschlichen haben. Also bitte Vorsicht beim Umgang mit Zahlen! "Vertrauen ist gut, doch Kontrolle ist besser." besagt ein Sprichwort.

Position	Frage
1.	Mit Sonnenwärme heizen - geht das ?
2.	Wieviel Energie kann man mit einer Solaranlage einsparen ?
3.	Wieviel Eis erzeugt unsere Wärmepumpe ?
4.	Wie teuer ist solares Heizen ?
5.	"Rechnet" sich solares Heizen überhaupt ?
6.	Was besagt die neue Energie-Einspar-Verordnung ?
7.	Vergleich Gas und Wärmepumpe
8.	Was sind "Legionellen" ?
9.	Problem: "Elektrischer Strom"
10.	Was bedeutet "Geothermie" ?
11.	Was bedeutet das log p,h - Diagramm ?
12.	Zahlen / Umrechnungen / Diverses

1. Mit Sonnenwärme heizen:

Es ist ein weit verbreiteter Irrtum, dass sich solare Energie
zur Wärmeversorgung von Ein- und Zweifamilienhäusern nicht lohne !

Die Sonne liefert so viel Energie auf unsere Erdoberfläche, dass mit einigen Quadratmetern thermischer Solarkollektoren der Jahreswärmebedarf locker gedeckt werden kann. Das einzige Problem ist die zeitliche Verschiebung der Verfügbarkeit von Sonnenwärme (März bis Oktober) und hauptsächlicher Wärmebedarf (November bis Februar).

In Deutschland liefert die Sonne etwa 1.000 kWh/qm im Jahr. Bei 150 qm Wohnfläche mit 70 kWh/qm benötigen Sie im Jahr 10.500 kWh Heizwärme + 3.600 kWh für Warmwasser = 14.100 kWh. Also wäre eine Fläche von rund 14 qm erforderlich. Leider vergeht nun aber von der Verfügbarkeit bis zum Bedarf ein halbes Jahr. Deshalb muss die Wärme gespeichert und der zwischenzeitliche Wärmeverlust hinzu gerechnet werden. Berücksichtigt man noch den Wirkungsgrad von thermischen Solarkollektoren, so ist etwa die dreifache Fläche von 40 qm zur Deckung des Wärmebedarfs ausreichend. Aber allgemein werden bei uns dafür über 1.500 Liter Öl verbrannt und die Umwelt mit jährlich rund 4 Tonnen CO2 belastet - ganz abgesehen von der Tatsache, dass wir die persönlich benötigte Wärme der Umwelt zuführen.

Die effiziente Nutzung von Sonnenenergie ist lediglich ein Speicherproblem ! Die vielfach gepriesene und staatlich geförderte Fotovoltaik und Windkraft würde auch Speicher benötigen (z.B. Pumpspeicherkraftwerke), aber man verwendet unser elektrisches Netz als Speicher - doch das ist kein Speicher ! Das Kraftwerk wird trotzdem für die Zeit ohne Sonne oder Wind benötigt. Das ist aber nicht sinnvoll, weil das die Kraftwerke nicht ersetzt, sie werden immer zusätzlich benötigt und lediglich deren Verbrauch an Energie geht etwas zurück.

Die Einsparmöglichkeit ist stark von der klimatischen Lage des Objektes und natürlich vom Wetter abhängig. Deshalb können tatsächliche Werte von der Tabelle erheblich abweichen. Es geht hier aber darum die grundsätzliche Abhängigkeit von der Solarfläche, der Speichergröße und der Heizungseinbindung aufzuzeigen. Als Grundlage dient ein Haus mit 150 qm Wohnfläche und 4 Personen nach der heute gültigen Energie-Einspar-Verordnung von 2002.

	Verbrauch		Einsparung von Energie durch Solaranlagen in kWh
Heizwärme je 2 Monate	%	kWh	6 qm 400 Liter	12 qm 2.000 Liter	18 qm 4.000 Liter	24 qm 5.000 Liter
Nov. 14%, Dez. 16%	30	3.150	keine	keine	10% = 315	20% = 630
Jan. 19%, Feb. 16%	35	3.675	keine	5% = 184	15% = 551	25% = 919
März 12%, Apr. 6%	18	1.890	10% = 189	30% = 567	60% = 1.134	90% = 1.701
Mai 2%, Juni 2%	4	420	10% = 42	30% = 126	60% = 252	90% = 378
Juli 1%, Aug. 2%	3	315	10% = 32	30% = 95	60% = 189	90% = 284
Sept. 2%, Okt. 8%	10	1.050	10% = 105	30% = 315	60% = 630	90% = 945
gesamte Heizwärme	100	10.500	368 = 3,5%	1.287 = 12%	3.071 = 29%	4.857 = 46%
gesamtes Brauchwasser	100	3.600	50% = 1.800	60% = 2.160	70% = 2.520	80% = 2.880
Heiz- und Brauchwasser	100	14.100	2.168 = 15%	3.447 = 24%	5.591 = 40%	7.737 = 55%

Die Energieeinsparung beträgt bei 24 qm Solarkollektoren fast das 4-fache gegenüber nur einer Brauchwasseranlage mit 6 qm Solarfläche. Die Kosten dafür sind aber höchstens doppelt so hoch ! Eine noch höhere Einsparung an Energie setzt wesentlich größere Speicher voraus, die dann aber auch erheblich teurer sind. Bitte beachten Sie auch die sehr hohe Entlastung unserer Umwelt durch die entsprechende CO2-Reduktion, die ebenfalls der Höhe der Einsparung entspricht.

Die Menge des zu erzeugenden Eises richtet sich nach der benötigten Wärmemenge. Hierbei spielt aber auch die klimatische Lage eine ganz wesentliche Rolle. Aus diesem Grund können hier nur grobe Angaben gemacht werden. Bitte bedenken Sie: durch die Verbrennung von 10 Litern Öl werden fast 1 cbm Eis geschmolzen. Das macht die Befürchtungen bezüglich einer Veränderung des Klimas und die Tatsache des Schmelzens der Gletscher und Pole durch unseren Ölverbrauch leichter verständlich !

Werden in einem Haus im Jahr 2.000 Liter Öl verbraucht, dann erzeugt man 20.000 kWh Wärme und gibt diese nebst etwa 5,2 Tonnen CO2 (Kohlendioxyd) an die Umwelt ab. Durch den Wirkungsgrad der Anlage sind es 18.000 kWh Nutzwärme. Diese entsprechen nach der Energie-Einspar-Verordnung von 2002 dem maximal zulässigen Verbrauch eines 218 qm großen Hauses.

Wird die Wärme von 18.000 kWh zu einem Drittel durch Solarkollektoren und zu Zweidrittel durch unsere Wärmepumpe erzeugt, dann benötigt diese etwa 4.000 kWh elektrischen Strom und 8.000 kWh Umweltwärme. Das Kraftwerk benötigt bei der Stromerzeugung die 3-fache Energie und somit 12.000 kWh Primärenergie. Das bedeutet aber gegenüber der oben genannten Ölheizung eine Einsparung von 40% Energie und CO2 (33% durch die Solarkollektoren und 7% durch die Wärmepumpe).

Die 8.000 kWh Umweltwärme werden je nach klimatischer Lage durch Luft-, bzw. Erdwärme und der Rest durch das Wasser der Zisterne aufgebracht. Damit Sie die erforderliche Größe der Zisterne für ihr Haus leichter abschätzen können, haben wir eine tabellarische Übersicht erstellt.

Tabellarische Richtwerte für Zisternengrößen bei max. 50% Eis:

Heizwärme für 150 qm Wohnfläche und Warmwasser für 4 Personen mit 16 qm Solarflachkollektoren
Vergleich verschiedener Regionen	NEH 30 kWh/qm	NEH 50 kWh/qm	EnEV 2002 70 kWh/qm	WSchVo'95 100 kWh/qm
am Rhein und Nebenflüssen	12 cbm	18 cbm	24 cbm	30 cbm
im Mittelgebirge unter 400 m	18 cbm	24 cbm	30 cbm	36 cbm
Norddeutschland	24 cbm	30 cbm	36 cbm	42 cbm
Lagen über 400 m	30 cbm	36 cbm	42 cbm	48 cbm
Kontinentalklima in Ostdeutschland	36 cbm	42 cbm	48 cbm	54 cbm
Bayerischer Wald, Alpen	42 cbm	48 cbm	54 cbm	60 cbm

Wichtige Anmerkung:

Die Tabelle gilt nicht für Gebäude in denen das Eis bzw. Eiswasser zum Kühlen oder Klimatisieren verwendet wird.

Die exakten Preise nennen wir Ihnen gern auf Anfrage. Die Geräte werden nur nach ausführlichem Test ausgeliefert. Es handelt sich um ein besonderes Qualitätsprodukt, dass sich durch eine lange Funktionsdauer auszeichnet und durch jeden kältetechnischen Betrieb gewartet werden kann. Der Wasser- und Elektroanschluss erfolgt bei Ihnen durch Ihren Heizungsinstallateur. Der Bau des Wärmespeichers erfolgt nach einem Angebot durch unseren Montagetrupp nach örtlichem Zeit- und Materialaufwand. Hierbei können Sie selbst bestimmen, wer die Wärmedämmung für den Speicher liefert und erstellt. Nur mit einem größeren Speicher ist solares Heizen überhaupt möglich! Die Solaranlage und die Anschlüsse des Wärmespeichers an das häusliche Leitungsnetz erstellt im Normalfall ebenfalls Ihr Installateur. Wir liefern Ihnen den Hydraulikplan und verwenden hierfür eine sich bereits vielfach bewährte Regelung.

Wenn Sie ein Haus bauen, dann sehen Sie eine Heizung vor. Wollen Sie mit Öl heizen, sind ein Schornstein, ein Öllager und ein Heizungsraum erforderlich.

Wollen Sie eine bestehende Heizung durch solares Heizen ergänzen oder durch eine Solarheizung ersetzen, so benötigen Sie dafür einen thermischen Solarkollektor, einen Wärmespeicher und ggf. eine Zusatzheizung für den Fall, dass die Sonne nicht ausreichend scheint.

Bei einer Veränderung des Heizsystems fallen also zusätzliche Kosten für Umbauten an. Aus diesem Grund wird man eine Systemänderung nur dann vornehmen, wenn man sich von dem neuen System günstigere Betriebs- und Verbrauchskosten erhofft. In einer nicht zu langen Zeit sollten sich die Umbaukosten durch Einsparungen bezahlt machen - meistens geht man hierbei von 15 Jahren aus.

Weil bei einer Solarheizung die Gesamtbetriebskosten auf unter 50% sinken, gewinnt man im Laufe der Zeit einen erheblichen Vorteil. Dieser Vorteil wird noch größer, wenn die Preise für Energie in Zukunft ansteigen werden - und davon kann man mit ziemlicher Sicherheit ausgehen.

Ein weiterer Vorteil ist die lange Lebensdauer der verwendeten Materialien. Ein thermischer Kollektor und ein druckloser Wärmespeicher halten sehr lange. Das gilt auch für das Herz der Wärmepumpe, den "Verdichter", da dieser durch unser solares Heizen höchstens die halbe Zeit gegenüber anderen Konzepten eingeschaltet wird. Insgesamt werden nur wenige sich verschleißende mechanische Teile verwendet (Pumpen, Umschaltventile, etc.).

Bleiben die Energiepreise so wie heute, dann haben sich die Investitionen nach 15 Jahren bezahlt gemacht. Ab dann zahlt man für die benötigte Wärme tatsächlich nur noch den halben Betrag. Ganz abgesehen von der Tatsache, dass man ab sofort nur noch die Hälfte der Wärme und die Hälfte vom CO2 an die Umwelt abgibt !

Die neue Energie-Einspar-Verordnung berücksichtigt beim Wärmebedarf nur noch den Verbrauch von primärer Energie. Energie aus nachwachsenden Rohstoffen und von der Sonne werden nicht mitgerechnet. Im Fall einer Nutzung der Sonne für 50% der Wärme sinkt der Wärmebedarf pro Quadratmeter Wohnfläche auf die Hälfte.

Auf diese Weise können Sie die neue Energie-Einspar-Verordnung erfüllen ohne weitere bauliche Maßnahmen am Gebäude vornehmen zu müssen - sicherlich auch ein interessanter Aspekt !

Vergleich unterschiedlicher Heizsysteme nach der neuen
Energie-Einspar-Verordnung von 2002:

Für eine Wärmepumpe wurde eine Leistungszahl von 3 angenommen, d.h. 1/3 elektrischer Strom und 2/3 Umgebungswärme (die Leistungszahl ist jedoch meistens höher).

Unsere Solarheizung soll 50% Sonnenwärme einbinden und 50% Wärme durch eine andere Wärmequelle bereitstellen. Im Fall einer Wärmepumpe werden bei einer Leistungszahl von 3 wird dafür 1/6 = 16,7% elektrischer Strom verbraucht (wg. nur 33% Wirkungsgrad im Kraftwerk, bei der Herstellung von elektrischem Strom, sind das 50% Primärenergie).

Die Kombination unserer Solarheizung mit 50% Sonnenwärme und einem Gas-Brennwertkessel erfordert etwa 60% Primärenergie, und mit einem Öl-Niedertemperaturkessel etwa 70%. Ein alter Kessel, ohne Nutzung von Sonnenwärme, hat zum Vergleich hingegen nur einen Wirkungsgrad von etwa 65% und benötigt deshalb rund 154% Primärenergie.

Zu ähnlichen Ergebnissen kommt Alois Zimmermann in seiner Untersuchung. Er ist Mitglied beim Forum Ökologie in Traunstein und hat seine Daten in einer eigenen Homepage veröffentlicht: Heizungsvergleich

(A) Ein Brennwertgerät kostet mit etwa 5 qm Solarkollektoren und einem 300 Liter Speicher, nach Angaben vom „initiativkreis erdgas & umwelt“, 8.500 bis 10.200 Euro (incl. Demontage der Altanlage, Schornsteinsanierung und Montage). Allerdings kommen noch Kosten für den Gas-Hausanschluss und ggf. die Demontage der Öltankanlage dazu. Folglich kann man von rund 12.000 Euro ausgehen.

(B) Eine Wärmepumpe (WP) kostet nach Unterlagen der „Verbraucher-Zentrale Niedersachsen e.V.“ zwischen 12.000 und 14.000 Euro. Rechnet man noch 3.500 Euro für eine kleine Solaranlage dazu, ergeben sich 17.000 Euro, also Mehrkosten 5.000 Euro. Die Verbraucherzentrale beziffert die Mehrkosten der Wärmepumpe mit ~ 5.000 Euro und führt diese auf die Erschließung der Wärmequelle zurück. Der elektrische Strom hat im Kraftwerk 33% Wirkungsgrad, d.h. Primär-Energie = 3 x elektrischer Strom.

Eine „kleine Solaranlage“ erzeugt hauptsächlich nur Wärme für warmes Brauchwasser. Dieser Anteil beträgt aber nur ~ 15% vom gesamten Wärmebedarf des Hauses. Wenn die Sonne hiervon ~ 60% abdeckt, entsprechen diese nur ~ 9% (lt. Initiativkreis 8,1%) des Gesamtbedarfs. Bezieht man aber die Heizung mit ein, könnte man bis zu 50% des Wärmebedarfs solar decken.

(C) Ergänzt man eine Gasheizung um eine größere Solaranlage (insgesamt dann 15 qm nebst Speicher ~ 4.000 Liter), so erhält man wesentlich günstigere Werte. Mehrkosten: Solarfläche ~ 1.300 Euro und Speicher ~ 3.000 Euro gegenüber "A".

(D) Auch bei einer Wärmepumpe ist die größere Solaranlage erheblich vorteilhafter. Hier kommt noch zusätzlich hinzu, dass durch den größeren Speicher der günstigere Nacht-Strom-Tarif besser genutzt werden kann.

	Solare Warmwassereinbindung		Solare Heizungseinbindung
	A (Gas)	B (WP)	C (Gas)	D (WP)
Erstellungskosten	12.000 Euro	17.000 Euro	16.300 Euro	21.300 Euro
Verbrauch 15.000 kWh p.a.	1.533 cbm	4.600 kWh	833 cbm	2.500 kWh
Gas = 0,40 Euro/cbm Strom = 0,10 Euro/kWh	613 Euro	460 Euro	333 Euro	250 Euro
Nebenkosten lt. Verbr.-Zentrale	265 Euro	158 Euro	265 Euro	158 Euro
Gesamtkosten in 15 Jahren	25.170 Euro	26.270 Euro	25.270 Euro	27.420 Euro
Primär-Energie bzw. CO2 in 15 Jahren	229.950 kWh 43,7 t	207.000 kWh 55,2 t	124.950 kWh 23,7 t	112.500 kWh 30,0 t

Solaranteil bei A und B jeweils 8%, bei C und D jeweils 50%, Wirkungsgrad bei A und C jeweils 90%, Leistungszahl bei B und D jeweils 3,0. CO2-Belastung der Umwelt: Die Angaben in der Literatur schwanken erheblich. Hier wurden die Werte aus dem Buch "Große Solaranlagen" von Karl-Heinz Remmers verwendet: Gas = 0,190 kg/kWh, Öl = 0,260 kg/kWh und elektrischer Strom = 0,800 kg/kWh (elektrischer Strom x 15 Jahre x 3 = primäre Energie und elektrischer Strom x 15 Jahre x 0,800 kg/kWh für CO2).

Ergebnis: Über 15 Jahre betrachtet sind die Gesamtkosten in allen 4 Fällen fast gleich hoch - ganz abgesehen von einer zu erwartenden Energieverteuerung in diesem Zeitraum. Aber der primäre Energieverbrauch und der CO2-Ausstoß sind bei der solaren Heizungseinbindung über 45% niedriger. Aber noch etwas ist interessant: Finanziell lohnt es sich wesentlich eher die Sonnenwärme für die Heizung einzubinden, als das Haus mit einer besseren Wärmedämmung zu versehen. Die bessere Wärmedämmung erspart meistens etwa 20% Heizkosten, erfordert aber 20.000 bis 30.000 Euro an Investitionen, statt oben 4.300 Euro mehr für eine größere Solaranlage. Will man sich künftig aber nicht "armzahlen" und die Bestimmungen einhalten, sollte das Haus schon eine gute Wärmedämmung besitzen.

Zu ähnlichen Ergebnissen kommt Alois Zimmermann in seiner Untersuchung. Er ist Mitglied beim Forum Ökologie in Traunstein und hat seine Daten in einer eigenen Homepage veröffentlicht: Heizungsvergleich

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Als "Legionellen" bezeichnet man eine spezielle Art von Bakterien, die sich in geringer Anzahl als natürlicher Bestandteil im Wasser befinden. Sie vermehren sich besonders gut in einem Temperaturbereich von +25 °C bis +55 °C. Gefährlich werden diese besonders dann, wenn Wasser als Sprühnebel beim Duschen eingeatmet wird. Über unsere große Lungenoberfläche werden diese Keime in kurzer Zeit und hoher Zahl vom Körper aufgenommen. Die Folge ist eine Lungenentzündung, die sogar zum Tod führen kann.

Besondere Beachtung müssen Inhalatoren, Mundduschen, Raumluftbefeuchter, Klimaanlagen und Duschanlagen finden. Zum Duschen sollte man deshalb kein abgestandenes Wasser benutzen - doch gerade dieses wird bei uns ständig praktiziert. Zwar gibt es eine Vorschrift, dass ein Warmwasserspeicher mit mehr als 400 Litern Inhalt einmal täglich auf mindestens +60 °C aufzuheizen ist, doch wer hält sich daran ? Und bezüglich der Nützlichkeit von Vorschriften: Woher wissen die Legionellen eigentlich, dass sie sich in einem kleinen oder großen Speicher befinden ?

Um das energie- und kostenintensive Aufheizen des Warmwasserspeichers zu vermeiden, das meistens durch eine Heizpatrone mit elektrischem Strom erfolgt, darf das Wasser folglich erst bei Bedarf erwärmt werden. Genau dieses haben wir bei unserem Konzept so vorgesehen. Wir erwärmen unseren, übrigens wesentlich größeren Speicher, wenn uns Wärme zur Verfügung steht. Bei Warmwasserbedarf fließt das kalte Leitungswasser durch im Speicher eingehängte Rippenrohr-Wärmetauscher und erwärmt sich erst in diesem Moment. So besteht keine Gefahr. Oder wollen Sie Ihre Gesundheit oder die Ihrer Angehörigen auf's Spiel setzen ?

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Vielen Menschen ist unsere Abhängigkeit vom elektrischen Strom nicht bewusst. Ohne elektrischen Strom geht quasi nichts mehr: Kein Kühlschrank, keine Lüftung, keine Heizung. Da spielt es auch kaum eine Rolle, welches System Sie im Haus verwenden !

Notsituationen können Sie nur mit einem Gerät überbrücken, das Ihnen in diesem Fall elektrischen Strom erzeugt. Wollen Sie "nur" mit Wärme versorgt werden, hilft der alte Kanonenofen weiter. In ihm kann alles verbrannt werden, was Wärme erzeugt. Für den Rauchabzug müssen Sie allerdings ein Rohr durch die Außenwand oder eine Scheibe im Fenster verlegen - wie damals in den Nachkriegsjahren von 1945.

Verwenden Sie elektrischen Strom zum Betrieb einer Wärmepumpe für die Erzeugung von Warmwasser und Heizwärme, dann hat das Vorteile: Sie können mit einem Solarkollektor und entsprechendem Speicher die Gratiswärme der Sonne leichter nutzen und müssen die Wärmepumpe nur dann einschalten, wenn die Sonnenwärme wirklich nicht ausreicht. So werden bei uns bis zu 50% des Wärmebedarfs gratis durch die Sonne gedeckt und Ihre Kosten verringern sich ebenfalls auf die Hälfte. Außerdem ist - entgegen der landläufigen Meinung - der Verbrauch an Primärenergie im Vergleich zu einer Öl- oder Gasheizung eher niedriger als höher.

In letzter Zeit geistert das Schlagwort "Geothermie" durch die Politik und die Presse. Im Gegensatz zu Sonnenwärme wird hier Erdwärme genutzt. So neu ist aber das Thema nicht! Die Erde besteht in ihrem Inneren aus flüssigem Gestein mit sehr hoher Temperatur. Zur Erdoberfläche hin nimmt diese Temperatur ständig ab. Bohrt man ein entsprechend tiefes Loch, so kann man diese Erdwärme nutzen. Auf etwa 100 Meter steigt die Temperatur jeweils um 3 °C an. Doch solche Bohrungen sind teuer und stets durch die Behörden zu genehmigen.

In einigen Metern Tiefe beträgt die Temperatur etwa 10 bis 12 °C. Von da an steigt diese zur Tiefe hin kontinuierlich an. So erreicht man in 1.000 Metern etwa 40 °C. Durch dieses Bohrloch pumpt man Wasser, das mittels einer Wärmepumpe sehr effizient auf 60 °C erhöht werden kann. Aus etwa 2.000 Metern Tiefe könnte man auch ohne Wärmepumpe auf 60 °C erwärmtes Wasser gewinnen. Das wesentliche Problem sind die Kosten solcher Bohrungen und daran werden solche Projekte für ein Einfamilienhaus scheitern. Anders sieht das bei Großprojekten aus.

Grundsätzlich macht es keinen Sinn in einem dicht bewohnten Gebiet für jedes Gebäude eine geothermische Bohrung zu erstellen. Hierfür bietet sich dann eher eine größere zentrale Bohrung mit einer Versorgung durch Fernwärme an. Für Einfamilienhäuser werden heute oberflächennahe Bohrungen mit 50 m bis 100 m Tiefe erstellt. Dabei können pro Bohrung etwa 2 bis 3 kW erzielt werden. Für 10 kW Heizleistung sind folglich 3 bis 4 Bohrungen zu erstellen. Aber nicht immer ist eine dauerhafte Funktion gewährleistet, weil sich bei schlechter Wärmeleitung in der Tiefe ein sog. "kalter Pfropfen" bilden kann.

In der Thermodynamik verwendet man die logarithmische Darstellung des Drucks (log p) über der Enthalpie (h). Auf diese Art kann man die Energiewerte für die einzelnen Prozessschritte auf der Abszisse einfach ablesen. Der Prozess läuft entgegen dem Uhrzeigersinn herum und wird deshalb auch als "linksdrehend" bezeichnet. Hier ein Beispiel:

Aufgenommene Wärme = Verdampfung = h1 - h4 = 397 - 283 = 114 kJ / kg Abgegebene Wärme = Verflüssigung = h2 - h3 = 434 - 283 = 151 kJ / kg Benötigte Energie (elektrischer Strom) = Verdichtung = h2 - h1 = 434 - 397 = 37 kJ / kg Leistungszahl der Wärmepumpe = abgegebene Wärme : benötigte Energie = 151 : 37 = 4,1

Kurze Erklärung: Das Kältemittel befindet sich links vom "Kritischen Punkt" und oberhalb der "Siedelinie" im flüssigen Zustand. Unter der Kurve nimmt von links nach rechts der Dampfgehalt unter Energieaufnahme zu. Die rechte Seite der Kurve ist die "Taulinie". Von 4 nach 1 nimmt das Kältemittel, hier = -5° bei 2,5 bar, Wärme vom über den Verdampfer mit beispielsweise +2° rieselnden Wasser auf. Von 1 nach 2 wird das Kältemittels durch den Verdichter komprimiert, hier auf gut 70° bei etwa 18 bar. Von 2 nach 3 gibt das "Heißgas" Wärme bis zur Taulinie ab, danach wird das Kältemittel bis zur Siedelinie wieder vollständig flüssig. Die Wärmeabgabe erfolgt hier bei +55° über einen Plattenwärmetauscher an das Wasser des Speichers, das von etwa 40° auf 50° erwärmt wird. Von 3 nach 1 erfolgt eine Druckreduzierung für das Kältemittel durch ein Einspritzventil für den Verdampfer, hier von etwa 18 bar auf 2,5 bar.

Weil der Wärmeverbrauch in kWh angegeben wird, lauten unsere Angaben einheitlich in kW bzw. kWh. 3.600 Ws (Watt-Sekunden) = 1 Wh (Watt-Stunde) = 0,001 kWh. 1 Ws = 1 J (Joule). 1 kWh = 3,6 MJ (Mega Joule) = 3.600 kJ (Kilo Joule) 1 cal (Kalorie) = 4,187 J (Joule) 1 kW (Leistung von 1 Kilowatt) über 24 Stunden = 24 kWh. Um Wasser um 1° zu erwärmen benötigt man 1,16 kWh/cbm. Beim Einfrieren von 1 cbm Wasser werden 93 kWh Wärme frei. Weil Eis eine etwa 10% geringere Dichte als Wasser besitzt, werden zum Schmelzen von 1 cbm Eis nur 84 kWh Wärme benötigt. Die maximal mögliche Sonnenstrahlung beträgt gut 1.000 W/qm. Die jährliche Gesamtstrahlung beträgt ~ 1.000 kWh/qm. Für den Wirkungsgrad eines thermischen Solarkollektors kann man 50% bis 60% ansetzen. Statt teurer Vakuumkollektoren kann man vorteilhafter eine etwa 10% größere Fläche normaler Kollektoren vorsehen. Wärmebedarf pro qm Wohnfläche x qm Wohnfläche ergibt den Jahresheizwärmebedarf + Warmwasserbedarf (~ 3.600 kWh in einem Vier-Personen-Haushalt) ergibt den Jahreswärmebedarf x Wirkungsgrad (Öl ~ 80%, Gas ~ 90%. Aber Achtung: Es gibt keinen Wirkungsgrad über 100% !!!) ergibt den Jahreswärmeverbrauch. Nach der neuen Energie-Einspar-Verordnung von 2002 darf der Wärmeverbrauch pro qm Wohnfläche nicht über 70 kWh/qm (Heizwärme) + 12,5 kWh/qm für Warmwasser liegen. Die erforderliche Heizleistung in kW ergibt sich aus der Division des Jahreswärmebedarfs durch 1.600 Vollbetriebsstunden (Näherungswert). Die Leistungszahl der Wärmepumpe ist von der Temperatur des Zisternenwassers abhängig. Sie wird mit "epsilon" bezeichnet und liegt für +25° bei 6, für +12° bei 4,5 und für 0° bei 3,0. Durch das Ablösen des Eisansatzes wird Wärme benötigt und der Wert liegt dann etwas unter 3,0. Im Jahresdurchschnitt wird aber mindestens 3,0 erreicht. Je größer Ihr Wasservorrat, desto höher wird der Jahresdurchschnittswert. Unsere Wärmepumpe ist eine Alternative zur besseren Einbindung von Sonnenenergie. Sie ist wesentlich flexibler einsetzbar als Heizungen mit Holz, Pellets oder Öl. Ein tieferer Wasser-Eis-Speicher nutzt Erdwärme besser, deshalb sollte er möglichst tief sein. Frage zu Kiesspeichern: Kies hat nur etwa die halbe Wärmespeicherkapazität des Wassers und Latentwärme kann bei Kies auch nicht genutzt werden. Folglich ist Wasser, weil es flüssig ist, ein wesentlich besseres Medium - auch entfallen hierbei die sonst notwendigen „unendlichen“ Rohrleitungen zur Wärmeverteilung und zum Wärmeentzug.

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Patente: DE 44 05 991, DE 101 64 102, DE 195 16 837, DE 196 45 801