Erdwärme

Aus 1 mach 4

Erdreich ist ein sehr guter Wärmespeicher, die Erdtemperatur hält auch an sehr kalten Wintertagen ein entsprechend hohes Niveau. Sie beträgt das ganze Jahr über etwa 8 - 12 °C. In der Erde gespeicherte Wärme können wir mit der Wärmepumpe nutzbar machen. Sie "pumpt" Wärme aus der Umwelt auf ein höheres Temperatur-Niveau, völlig ausreichend für Heizung bzw. Warmwasser. Dabei verwandelt sie eine Kilowattstunde Strom in vier Kilowattstunden Wärme, bei richtiger Auslegung auch noch mehr. Daraus ergeben sich sehr niedrige Betriebskosten von durchschnittlich 0,05 EUR/kWh Wärme.

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Das Funktionsprinzip

Die Wärmepumpe funktioniert so einfach wie ein Kühlschrank, jedoch mit umgekehrtem Nutzen. Im geschlossenen Kältekreis zirkuliert eine kleine Menge Arbeitsmittel, ungiftige & unbrennbar, modernstes Sicherheits-Kältemittel. Die eingesetzten Scroll-Kompressoren sind ideal für Niedertemperatur-Heizung, durch ihre Langlebigkeit haben sie sich in der Klimatechnik seit Jahrzehnten bewährt. Die Esther-Schmieröle sind biologisch abbaubar.

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Die Wärme-Quellen

Grundsätzlich ist für eine Wärmepumpe jede denkbare Wärmequelle nützbar - je höher ihre Temperatur, umso besser. Je geringer die erforderliche Temperaturanhebung, desto wirtschaftlicher arbeitet die Wärmepumpe.
Für Raumwärme hat sich die Nutzung der Erdwärme durchgesetzt. Je nach Wärmeträger-Medium im Wärme-Sammler unterscheidet man zwischen "Sole-Wärmepumpe" und "Direktverdampfer". Sole-Wärmepumpen können auch mit einer "Tiefenbohrung" betrieben werden.

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Flächen-Kollektor

Der Flächen-Kollektor wird etwa 50 cm unter der Frostgrenze verlegt (ähnlich einer Fußboden-Heizung), der Verlege-Abstand beträgt ca. 70 cm. Die Sonne soll das Erdreich im Frühling möglichst bald wieder aufwärmen, deshalb darf der Kollektor keinesfalls zu tief verlegt werden. Das Rohrmaterial ist von den Hauswasser-Zuleitungen bekannt und seit Jahrzehnten bewährt: hochwertiges Polythylen. Verhältnismäßig große Rohr-Durchmesser (Da = mind. 32 mm) garantiert einen guten Wärme-Übergang vom Erdreich auf das Rohr, dadurch ist die Medium-Temperatur (Sole ca. 0 °C) relativ hoch, Auffrierungen (wie bei den Direktverdampfern) kann es hier nicht geben, und die Vegetation im Garten wird nicht beeinflusst. Die benötigte Fläche beträgt etwa das Doppelte der beheizten Wohnfläche - je mehr, desto besser.

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Tiefenbohrung

Die Tiefenbohrung kommt insbesondere dann zum Einsatz, wenn zu wenig Gartenfläche zur Verfügung steht - den Flächen-Kollektor 2-lagig zu verlegen, ist jedenfalls keine akzeptable Alternative. Die Tiefenbohrung ist etwa 100 m tief, je nach Wärmebedarf eine oder mehrere nebeneinander. Je m2 beheizter Wohnfläche ist ca. 1 Tiefenmeter nötig, die Bohrung kostet ca. 50 EUR/tfm. Das Rohrmaterial ist ebenfalls aus Polyethylen, Tiefenbohrungen können nur in Sole-Variante ausgeführt werden (keine Direktverdampfer). Für den Bauherrn ist die freie Gartenfläche der entscheidende Vorteil, Sie können tun und lassen was Sie wollen (Gartenteich). Dieses System ist besonders für kleinereSiedlungs-Parzellen die bessere Wahl, zu achten ist nur auf eine Zufahrt-Möglichkeit für den Bohr-LKW.

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Sole-Wärmepumpen

Bei der kompakten Sole-Variante zirkuliert als Wärmeträger-Medium "Sole", also Frostschutz-Wasser wie in der Solaranlage, biologisch völlig unbedenklich und vorzugsweise lebensmittel-echtes Glykol. Es bestehen also zwei Kreisläufe, ein sehr kleiner Kältekreis in der Wärmepumpe und ein zusätzlicher Solekreis im Erdreich: Mit einem zusätzlichem Wärmetauscher und eigener Umwälzpumpe. Auf den Wirkungsgrad haben diese Einbauten (entgegen der landläufigen Meinung) allerdings keinen nennenswerten Einfluss, auf die Garten-Vegetation wirken sie vergleichsweise vorteilhaft. Zur Aufnahme der Wärme werden entweder Rohrschlangen waagrecht verlegt (Kollektor), die elegantere Lösung lautet allerdings "Erdsonde" (Tiefenbohrung).

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Direktverdampfer

Bei der Direktverdampfung zirkuliert das "Arbeitsmittel" der Wärmepumpe selbst als Wärmeträger-Medium im Erdkollektor: Der Zwischen-Wärmetauscher und die Sole-Umwälzpumpe entfallen. Der Kältekreis ist allerdings viel aufwendiger, und diese Split-Variante ist mit so vielen Unsicherheiten behaftet, dass sie sich (europaweit gesehen) niemals durchgesetzt hat. Mit sehr kleinen Kupferrohren versucht man, die riesige Menge an erforderlichem Arbeitsmittel in erträglichem Rahmen zu halten. Circa 30 kg Kältemittel machen den Direktverdampfer äußerst träge - alleine die Anlauf-Phase beträgt mindestens 10 Minuten, bevor die Wärmepumpe in einen optimalen Betriebszustand kommt. Aufgrund dieser kleinen Rohre sind allerdings äußerst tiefe Temperaturen nötig, um die gewünschte Leistung zu erreichen - die Folge ist allseits bekannt: Eispanzer im Erdreich, Auffrierungen, Auftau-Schwierigkeiten im Frühling, geschädigte Garten-Vegetation.

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Worte des Erfinders

Selbst der "Erfinder des Direktverdampfers" hat sich von diesem System wieder abgewandt, da Theorie & Praxis sich nicht vereinbaren lassen. Bemerkenswert ist auch, dass er sein eigenes Argument bezüglich eines höheren Wirkungsgrades als "... längst widerlegt" zurücknimmt, ein unglücklicher Denkfehler hat hier für Verwirrung gesorgt. 

Über die zahlreichen Nachteile der Split-Variante und die vielen Probleme während der letzten 30 Jahre lesen Sie in diesem Artikel

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Solar

Die Sonnenenergie

Unsere Sonne strahlt in einer halben Stunde so viel Energie auf die Erde, wie die gesamte Menschheit in einem Jahr verbraucht. Nicht alles davon ist für uns nutzbar. Aber das nutzbare Sonnenpotential ist tausendmal größer als der derzeitige Weltenergiebedarf.
Erfreulicherweise liegt Österreich bei der Verbreitung von thermischen Solaranlagen im Spitzenfeld. Die Errichtung einer Solaranlage wird von der öffentlichen Hand gefördert.

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Solarwärme nutzen

Gerade im Sommer haben Zentralheizungen einen sehr schlechten Wirkungsgrad: Für wenig Bedarf muss das gesamte System hochgefahren werden. Das bedeutet nicht nur schlechtere Verbrennung in der Startphase, sondern auch mehr Verschleiss.
Wenn der Boiler ersetzt wird, wenn eine Dachreparatur fällig ist, wenn die Heizung erneuert wird oder einfach der Umwelt zuliebe: Denken Sie an eine Investition für die Zukunft, eine Solaranlage!
Mit einer Solaranlage können Sie Ihren Warmwasserbedarf von April bis Oktober umweltfreundlich und wirtschaftlich decken. In der Übergangszeit können Solaranlagen zur Heizungs-Unterstützung eingesetzt werden. Einen gewissen Beitrag liefert sie aber auch im Winter.

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Die Funktionweise

Das Sonnenlicht trifft durch die Glasscheibe auf den Absorber und wird in Wärme umgewandelt. Als Transportmedium wird ein Wasser/Frostschutz-Gemisch eingesetzt, damit die Anlage auch im Winter betrieben werden kann. In einem Speicher wird die Solarwärme an das Brauchwasser bzw. an die Heizung übertragen. Im Winter wird der restliche Wärmeanteil durch die herkömmliche Zentralheizung ergänzt.

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Biomasse

Der natürliche Kreislauf

Pflanzen sind tatsächlich in der Lage, Sonnen-Energie latent zu speichern, d.h. die Wärme wird chemisch gebunden, der "Wärmespeicher" kühlt nicht aus. Biomasse ist demnach ein Saisonspeicher von Sommerwärme für den Winter, den uns die Natur zur Verfügung stellt.
Als "Arbeitsmittel" dienen den Pflanzen CO+ H2O, den Prozess nennen wir Photo-Synthese, das Ergebnis sind Kohlenhydrate ( = Biomase). Der Prozess ist umkehrbar durch die Verbrennung der Biomasse. Dabei zerfällt das Endprodukt in seine Ausgangsstoffe, die gebundene Wärme wird wieder frei.
Unsere Aufgabe ist es nun, den Verbrennungs-Prozess zu optimieren: möglichst umwelt-schonend, wenig Emissionen, Verluste minimieren.


Die modernste Heizung

Biomasse-Heizungen und Wärmepumpen haben die herkömmlichen Energieträger (Öl und Gas) weitgehend ersetzt. Im Gegensatz zur Wärmepumpe ist Biomasse auch für normale Heizkörper (Radiatoren) bestens geeignet. Eine Kombination mit Solar ist sehr einfach realisierbar und somit sehr rentabel.
Der älteste Wärmelieferant wurde somit zum modernsten: Holz gilt als umwelt-schonend (CO2-neutral), regional verfügbar, krisensicher und kostengünstig. Die aktuelle Technik ist ausgereift und macht die Holzheizung somit äusserst komfortabel.
Moderne Biomasse-Heizungen werden von der öffentlichen Hand gefördert (Stand 02/2014), soferne die Förderkriterien erfüllt sind.


Holz-Pellets

Pellets sind ein Nebenprodukt der holzverarbeitenden Industrie (Sägespäne). Sie werden im Silowagen angeliefert und staubfrei eingelagert. Im kleinen Einfamilienhaus sind Pellets die erste Wahl, auch wegen begrenzter Lagermöglichkeiten.
Mit unseren Systemen können Sie auch L-förmige Räume nutzen. Die Pelletsheizung arbeitet vollautomatisch (Brennstoff-Zufuhr, elektrische Zündung, Wärmetauscher-Reinigung, Asche-Austragung etc.) und benötigt nur ein Minimum an Wartung durch den Betreiber.
Sie ist serienmässig mit einer Lambda-Regelung ausgestattet, sodass auch ein modulierender Betrieb möglich ist. Das heisst, die Pelletszufuhr wird an den Wärmebedarf angepasst (Übergangszeit).


Spezial-Holzkessel

Scheitholz ist ein langflammiger Brennstoff, er benötigt ausreichend Zeit und eine heisse Umgebung für eine vollständige Verbrennung. Deshalb wurde in den 1980er-Jahren der Stückholz-Kessel neu erfunden, das Ergebnis nennen wir Holzvergaser-Kessel. Die alten "Allesbrenner" sind heute nahezu verschwunden.
Unterschiedliche Verbrennungs-Anforderungen ergeben sich aus der Holzart (weich, hart), der Feuchte, usw.. Dies führte zur Entwicklung der "Lambda"-Regelung, moderne Stückgut-Regelungen können aber noch mehr: Puffer-Management, Solar, Ölkessel starten, etc..
Einen wesentlichen Vorteil der Lambda-Regelung sehen wir auch darin, dass der Kessel nach dem Ausbrand luftdicht abgeschlossen wird. In der Praxis bedeutet dies: Der Glutstock und die Kessel-Temperatur bleiben lange erhalten (kein Zug durch den Kamin).
Der Heizbetrieb mit Scheitholz ist heute sehr komfortabel. Der Betreiber legt nach dem Anheizen nur 1x nach (Brenndauer bis zu 20 Stunden). Der Kessel wird dabei immer voll angefüllt, Überschuss-Wärme wird im Puffer- bzw. "Lastausgleich"-Speicher zwischengelagert. Das Management dafür übernimmt die Regelung.
Halbautomatische Wärmetauscher-Reinigung ist auch bei Stückgut bereits Standard, auf Wunsch ist sogar eine elektrische Zündung (Zeitprogramm) lieferbar.
Eine moderne Scheitholz-Heizung stellt sicher höhere Anforderungen an die Planung und Ausführung. Den Nutzen (für einen höheren Preis) spürt der Kunde dafür täglich.


Hackgut-Feuerung

Als Hackschnitzel bezeichnet man maschinell zerkleinertes Holz verschiedener Größenordnung (30 bis 100 mm). Hauptsächlich wird Restholz verarbeitet, das bei der Durchforstung anfällt, eher selten wird Scheitholz gehackt. Hackgut-Anlagen werden vorzugsweise in der Landwirtschaft und im Gewerbebetrieb eingesetzt, wo bestimmte Anforderungen gegeben sind.
Wenn mehrere Aspekte zusammentreffen, ist diese Heizung sehr kostengünstig:

  • größerer Wärmebedarf
  • vollautomatischer Betrieb
  • ausreichend Platz vorhanden
  • erforderliche Maschinen verfügbar
  • Waldbesitz, eigenes Holz nutzen

Hackgut unter 30% Feuchte gilt als lagerbeständig, vorausgesetzt der Lagerraum ist luftig und allseits trocken (Stadel). Zur Verbrennung sollte der Wassergehalt sinnvollerweise 20% nicht überschreiten.
Je nach Grösse der Gesamtanlage wird es erforderlich sein, den Entnahme-Bunker im Winter einmal nachzufüllen. Praktisch ist es für den Betreiber, wenn das Vorratslager nahe dem Bunker (unter dem selben Dach) situiert ist, der Entnahme-Bunker unmittelbar neben dem Hackgut-Kessel, und die Kesselanlage neben dem Kamin.
Die Hackgut-Heizung arbeitet vollautomatisch (Brennstoff-Zufuhr, elektrische Zündung, Wärmetauscher-Reinigung, Asche-Austragung etc.). Sie ist serienmässig mit einer Lambda-Regelung ausgestattet, sodass unterschiedliche Holzarten ausgeglichen werden können. Der Wartungs-Aufwand steht aber unmittelbar in Zusammenhang mit der Hackgut-Qualität (Rinde, Erde, etc.).