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Was sind und wozu dienen Latentwärme-/ Eisspeicher ?

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Eingestellt 3, Nov 2014 in Solare Wärme, Heizen von Michael Stöhr (1,180 Punkte)
Bearbeitet 3, Nov 2014 von Michael Stöhr
Dieser Beitrag greift einen Kommentar zu meiner Antwort auf die Frage auf "Wie kann man mit Wasser als Speicher die Hitze des Sommers in den Winter retten?". In einem Kommentar dazu wird irrtürmlich gesagt, Eisspeicher seien eine Möglichkeit dies zu tun. Hier erläutere ich die Hintergründe.

Eisspeicher sind eine besondere Variante von Latentwärmespeichern. Sie nutzen die große Latentwärmekapazität von Eis-/Wassergemischen bei 0°C, um größere Mengen an Kälte mit geringen Verlusten speichern zu können. Sie eignen sich im Zusammenhang mit Kühlungsanwendungen, bei denen eine Temperatur von etwa 0°C gehalten werden soll.

Physikalischer Hintergrund: Wärme kann im Zusammenhang mit Energieversorgung in drei Formen auftreten und genutzt werden: sensible, latente und Strahlungswärme. Hier interessieren die beiden ersten Formen.

1. Sensible Wärme: Wird einem Medium, zum Beispiel Wasser, Raumluft oder Gebäudewänden, Energie in Form von Wärme zugeführt, erhöht sich die Temperatur dieses Mediums. Bei Energieentzug gilt das Umgekehrte. Vereinfacht verbildlicht wackeln die Atome etwas stärker, wenn das Medium mehr Wärme aufgenommen hat und das drückt sich in einer höheren Temperatur aus. Der Quotient aus zugeführter/ entnommener Wärme und Temperaturerhöhung/-absenkung wird als spezifische Wärmekapazität des Mediums bezeichnet. Flüssiges Wasser hat eine besonders hohe Wärmekapazität, sie beträgt 4,2 Joule (Wattsekunden) pro Grad Temperaturerhöhung. Dafür gibt es auch den älteren Begriff der Kalorie, sie entspricht 4,2 Joule.

2. Latente Wärme: Bestimmte Medien haben bei genau festgelegten Temperaturen einen Zustand, in dem sie größere Mengen an Wärme aufnehmen oder abgeben können ohne dabei ihre Temperatur zu ändern. Vereinfacht verbildlicht ordnen sich die Atome dabei ein wenig anders an, wackeln aber unverändert stark weiter. Drum ändert sich die Temperatur nicht.

Charakteristisch für Latentwärmeanwendungen ist die Temperatur, bei der ein Medium Latentwärme aufnehmen oder abgeben kann. Bei Eis-/Wassergemischen ist dies 0°C. Sie eignen sich für Kühlungsanwendungen. Bei Paraffinen, der Stoff aus dem die meisten Kerzen sind, sind dies je nach Gemisch 40-70°C. Paraffine eignen sich also als Speichermedium für Raumwärmeanwendungen. Sie können, jeweils in feste Formen eingebracht, als kleine Kügelchen im Wandputz oder in größeren Kugeln oder Stangen in Warmwasserspeichern eingesetzt werden.
   

2 Antworten

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Beantwortet 3, Nov 2014 von Martin Werner (2,069 Punkte)
ausgewählt 20, Nov 2014 von Michael Stöhr
 
Beste Antwort
Eisspeicher sind Latentwärmespeicher, die sehr wohl zu Heizzwecken eingesetzt werden. Natürlich nicht auf dem Temperaturniveau des Gefrierpunkts von Wasser (oder der Temperatur von Eis-Wasser). Man nutzt die Energiedifferenz zwischen flüssigen und festen Zustand durch den Einsatz von Wärmepumpen, mit denen man die Temperatur des Wärmeträgers auf Niedertemperaturheizungsniveau anheben kann. Im Sommer wird dann mit Sonnenenergie der Speicher wieder "aufgeheizt". Dabei kann das Medium auch noch zur Kühlung verwendet werden.

siehe auch frühere Beiträge: http://experts.top50-solar.de/4837/solarthermie-mit-eisspeicher-wie-funktioniert-das?show=4837#q4837
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Beantwortet 3, Nov 2014 von Geckler, Heinz (2,530 Punkte)
Hallo Michael Stöhr,

ich habe einen Architekten, der mit einem "Eisspeicher" für die Heizung arbeitet. Dabei entzieht er dem Erdreich über mehrere "Flächenkollektoren" im Winter die Energie zum Heizen. Allerdings sind die Kollektoren auf bis zu 3m Tiefe verlegt, da die Fläche auf dem Grundstück begrenzt ist. Zur Regeneration ist eine kleinere Solarthermische Anlage installiert, die natürlich auch im Winter regenerieren kann, da der Erdkollektor niedrige Temperaturen hat.

Natürlich haben Sie recht, dass der Eisspeicher eigentlich kein Latentwärmespeicher ist. Interessant finde ich bei den Latentwärmespeichern die Ausführungen mit Natriumacetat, da hier bei 59°C der Aggregatzustand wechselt. Also grundsätzlich einmal ideal um z.B. mit einer Wärmepumpe den Speicher zu beladen und dann direkt daraus das Heizsystem zu betreiben. Leider sind die Speicher so teuer, dass es sich ( wenn überhaupt ) nur im Passivhaus rechnen wird.

Hier der Link zu einem interessanten Hersteller:

http://www.ecotec-energiespartechnik.de/latente-waermespeicher/speicher-mit-natriumacetat.html
Kommentiert 4, Nov 2014 von Michael Stöhr (1,180 Punkte)
Hallo Herr Geckler, doch Eisspeicher sind schon Latentwärmespeicher. Ihre Anwendung zu Heizzwecken weckt bei mir jedoch Zweifel, ganz im Gegenteil zu denen von Ihnen erwähnten Natriumacetat-Latenwärmespeichern. Mit sonnigen Grüßen, M. Stöhr

S. auch mein Kommentar unter http://experts.top50-solar.de/5614/wie-kann-man-mit-wasser-als-speicher-die-hitze-des-sommers-in-den-winter-retten
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