Grundsätzliches zum Heizen mit Eis: Sobald sich um einen Wärmetauscher, auch Absorber genannt  ( Rohre, Platten oder Luftverdampfer ) einer Wärmepumpe Eis bildet, verliert eine Wärmepumpe durch die isolierende Wirkung des Eises ihre Leistung.  Der Wärmepumpe wird schlicht die Energiezufuhr entzogen. Die elektrische Leistung der Wärmepumpe nimmt mit fortschreitender Vereisung zu, die Wärmeproduktion ab. Der Wirkungsgrad auch Leistungszahl ( LZ oder COP Coeffizent Of Performance ) genannt sinkt mit zunehmender Vereisung der Wärmetauscher. Eine effektive Nutzung der Kristallisationswärme mittels Wärmepumpe, auch latente Wärme des Wassers genannt ( Latentwärme )  ist möglich, wenn der Absorber der Wärmepumpe eisfrei gehalten wird.

Wir wollen die Wärme der Sonne möglichst optimal für die Heizung und das Warmwasser nutzen. So sind der Solarkollektor und der Wärmespeicher im Haus ( Pufferspeicher ) größer als sonst üblich auszulegen. Dadurch kann es vorkommen, dass der Wärmespeicher nach mehreren Tagen Sonnenschein seine maximale Temperatur erreicht hat. Weitere Wärme vom Solarkollektor nutzen wir dadurch, dass wir diese der externen Zisterne zuführen, deren Wasser sich dadurch erwärmt.

Hauptsächlich im Sommer erfolgt also eine Speicherung von überschüssiger Sonnenwärme in der Zisterne, die mit Regenwasser gefüllt sein kann. Das schützt den Solarkollektor vor Überhitzung. Die Wärme des Wassers kann während einer längeren Schlechtwetterperiode (Eisheilige, Schafskälte, etc.) oder im Herbst durch eine Wärmepumpe zur Deckung des Wärmebedarfs genutzt werden. Die Leistungszahl der Wärmepumpe ist durch das vorgewärmte Zisternenwasser dann besonders hoch und somit der Verbrauch an elektrischem Strom nur gering.

Im Winter entzieht die Wärmepumpe dem Wasser viel Wärme, das sich dadurch etwa Ende Dezember auf 0° abkühlt. Bei weiterem Wärmeentzug gefriert das Wasser. Von da an nutzt das neue Verfahren (Patent DE 44 05 991) gezielt auch eben diese Latentwärme, die beim Übergang vom flüssigen zum festen Zustand frei wird. Die Latentwärme entspricht nämlich genau der Wärme von 80° warmen Wasser - sie ist also enorm hoch. So kann der Wärmebedarf des Winters mit einer relativ kleinen Wassermenge gedeckt werden. Bis zu einem Abstand von 2 m speichert auch das umgebende Erdreich im Sommer Wärme und gibt diese im Winter an das kältere Zisternenwasser zurück.

Entstandenes Eis fällt in die Zisterne und schwimmt, da es leichter als Wasser ist, an der Oberfläche. Dort bleibt das Eis bis zum Sommer und wird dann durch Sonnenwärme geschmolzen, wenn es nicht gratis (!) zur Kühlung oder Klimatisierung verwendet wird. Andere bekannte Latentspeicher ( Natriumazetat, Paraffin ) und thermochemische Verfahren ( Metallhydrid, Silikagel, Zeolith ) erfordern im Vergleich dazu einen technisch größeren Aufwand und so wesentlich höhere Erstellungskosten.

Vorschläge zum Bau der Zisterne sind viele möglich. Welche Lösung besonders günstig ist hängt sehr von den örtlichen Bedingungen ab. Mögliche Bauformen für eine Zisterne: Betonringe mit 2,5m Durchmesser und meistens mit 0,5m Höhe. Bei 3m Tiefe lassen sich etwa 14 cbm verwirklichen. Es gibt auch rechteckige Betonteile, diese sind aber teuerer. Ausheben einer Grube und diese anschließend mit Teichfolie auskleiden (Boden und Seitenwände). Über einer Abdeckung kann die Wärmepumpe in einem kleinen Gartenhäuschen stehen. Wenn ein Schwimmbecken existiert, dann kann dieses dafür ebenfalls genutzt werden. Allerdings muss es im Winter abgedeckt werden. Mögliche nachträgliche Anordnung einer Zisterne: Im Vorgarten lässt sich eine Grube leicht mit einem Bagger ausheben. Eine zusätzliche Garage kann über einem Betonbehälter stehen. Die Firma Zapf bietet einen Regenwasserspeicher unter Garagen an. Bei einem Grundstück mit Hanglage kann die Zisterne leicht in den Hang - mit einer Aufschüttung davor - eingebaut werden. Grundsätzlich kann die Zisterne auch "frei" stehen. Sie muss dann allerdings mit einer Dämmung gegen Frost von außen geschützt werden und größer ausgelegt werden, weil sie so Erdwärme nicht nutzen kann. Einbauten in die Zisterne / Niedertemperaturspeicher: Auf der Betonabdeckung steht die Wärmepumpe über einem Ausschnitt für das Rieselwasser bzw. das Eis (bei 6 und 9 kW Heizleistung 600 mm breit und 1000 mm lang, bei 12 kW 1200 mm lang). Die Tauchpumpe ist zweckmäßig in einem Kunststoffrohr separat in die Zisterne einzubringen. Diese kann dann leichter auch bei einer dickeren Eisschicht ausgetauscht werden (die Pumpen von Grundfos KP 150 M1 und KP 250 M1 haben einen Durchmesser von 149 mm). Bei einer Lösung mit separatem Wasserspeicher (Kaverne) befindet sich das Kunststoffrohr für die Tauchpumpe in diesem, um dort von unten das Wasser zu entnehmen. Die Wärmezufuhr durch die Solarflüssigkeit kann mittels Kunststoffrohren erfolgen, wie diese für Fußbodenheizungen üblich sind. Hier kann man auch Reste verwerten. Diese werden an einem Messingverteiler angeschlossen, durch einen kleinen Ausschnitt (250 mm x 100 mm) in die Zisterne geführt und dort am Boden befestigt. Bei einer Lösung mit Kaverne erfolgt die Wärmezufuhr zuerst durch Kunststoffrohre am Boden der Kaverne, anschließend erfolgt die Verlegung der Leitungen auf dem Boden des Eisspeichers, um das Eis zeitlich später zu schmelzen.