Es scheint so logisch, die Nutzung des Regenwassertanks für thermische Anwendungen. Und doch ist es neu. „Heat well“ heißt das Wassersystem, für das wir kürzlich ein Patent erhalten haben. Der Regenwassertank übernimmt die Funktion des Tiefbohrbrunnens und sorgt für eine optimale Vorlauftemperatur der Wärmepumpe.
Wir nennen Wasserbatterien die neue Generation von Regenwasserzisternen. Der Regenwasserziterne wird mehrere Funktionen haben, wir kombinieren Wasserspeicherung, Regenwassernutzung und nachhaltiges Heizen und Kühlen.“ Wie machen wir das? Wir nutzen unterirdische Wasserbatterie, allerdings mit wenigen technischen Einrichtungen.
Unsere Regenwassertanks bewähren sich seit vielen Jahren als Regenwasser-Zwischenspeicher. So wird der öffentliche Kanal bei extremen Regenfällen entlastet und Überschwemmungen verhindert. Regenwasser aus dem Regenwassertank kann auch zur Gartenbewässerung, Toilettenspülung oder zur Wasserversorgung der Waschmaschine verwendet werden, das ist nicht mehr neu. Aber natürlich ist das Regenwasser im Regenwassertank auch ein tolles Medium, um als Wärmespeicher zu fungieren, in dem Wärme und Kälte gespeichert werden können. Damit erhält der Regenwasserspeicher eine dritte Funktion, nämlich eine Energiequelle, aus der die Wärmepumpe ihre Energie zum Heizen und Kühlen eines Hauses beziehen kann.
Regenwasser speichern und als Wasserbatterie nutzen
Es ist ein willkommenes Extra-Feature. Regenwasserzisternen spielen eine immer wichtigere Rolle im Wassersystem. Als Folge des Klimawandels werden wir zunehmend mit extremen Niederschlägen und daraus resultierenden Überschwemmungen konfrontiert. Die Lösung ist die dezentrale Speicherung von Regenwasser. Obwohl es für Neubauten zunehmend gesetzlich vorgeschrieben wird. Auch der Wasserpreis ist relativ niedrig, sodass wirtschaftliche Motive für den Bau von Regenwassertanks nicht immer ein ausschlaggebendes Argument für den Hausbesitzer sind. Aber das ist bei Heizung und warmem Leitungswasser anders, denn das braucht jedes Haus. Darüber hinaus gewinnt die Kühlung moderner Wohnungen zunehmend an Bedeutung. Die neuen NZEB-Anforderungen beinhalten daher bereits TOJuly, wo es eine Bewertung gibt, die auf das Risiko einer Überschreitung der Gebäudetemperatur hinweist. Moderne Neubauwohnungen müssen daher kühl gehalten werden. Eine Klimaanlage überall aufzustellen ist keine Lösung.
Dies erfordert nicht nur viel Energie, sondern unser Stromnetz kann solche Verbrauchsspitzen überhaupt nicht bewältigen. Dafür gibt es ab sofort eine sehr nachhaltige Lösung, das beste Kühlmittel, das uns die Natur bietet, nämlich 12 Grad warmes Regenwasser. Die Wasserbatterie!
Mit unseren neuen Regenwassertank können Sie Regenwasser daher nicht nur zur Reduzierung von Überschwemmungen und Trinkwasserverbrauch nutzen, sondern es ist jetzt auch Teil des Wärmepumpensystems, um Ihr Zuhause mit der Wasserbatterie zu heizen oder zu kühlen.
Wasserbatterie
Aber warum ist ein Wasserbatterie in diesem Energiesystem eine so gute Batterie? Das liegt zum einen an der konstanten Bodentemperatur. Der Wasserbatterie ist unterirdisch platziert wodurch das Wasser im Tank immer eine Temparatur etwa 12 0 C hat. Es ist also nicht nur eine Batterie, sondern tatsächlich eine Batterie, die ständig an ein kleines Batterieladegerät angeschlossen ist. Und 12 Grad sind eine sehr gute Temperatur, damit eine Wärmepumpe effizient läuft. Im Sommer sind diese 12 Grad eine perfekte Temperatur, um das Haus passiv zu kühlen.
Systemstruktur
Damit der Wasserbatterie seine zusätzlichen Funktionen erfüllen kann, wurden umfangreiche Recherchen durchgeführt und eine Reihe von Testsystemen installiert. Studien und praktische Erfahrungen zeigen, dass an dunklen kalten Wintertagen dem Kühlkörper so viel Energie entzogen werden kann, dass dieser gefrieren könnte, das mussten wir verhindern. Es stellte sich also heraus, dass nur die Erwärmung durch den Boden nicht ausreichte, wir brauchten eine zusätzliche (erneuerbare) Energiequelle und fanden sie in Form der Sonne.
Wir fangen die Sonnenenergie mit PVT-Paneelen ein, die nicht nur Strom erzeugen, sondern auch Wärme aus der Außenluft gewinnen. Bei diesem neuen System wird diese thermische Energie zunächst der Wärmepumpe zugeführt. Der Überschuss an thermischer Energie wird für den Kühlkörper genutzt. Wenn die Temperatur im Kühlkörper zu niedrig ist, wird sie erhöht, indem Wärme von den PVT-Paneelen zugeführt wird. „Wir überwachen ständig die Temperatur in den Wasserbatterie und können so die Temperatur jederzeit kontrollieren. Wenn die Steuerung erkennt, dass das Wasser zu kalt wird, wird die Wärme vom PVT-Kollektor auf den Kühlkörper übertragen. So verhindern wir eine übermäßige Eisbildung im Wasserbatterie.“
WASSER FAKT: DIE MAGIE DES WASSERS
Wasser enthält Energie, beim Abkühlen wird sie freigesetzt, beim Heizen muss Energie zugeführt werden. Denken Sie an einen Topf mit Wasser, um Eier zu kochen, eine große Gasflamme muss für ein paar Minuten darunter gestellt werden, um das Wasser zum Kochen zu bringen. Dieses Prinzip nutzen wir für den Kühlkörper. Aber der Kühlkörper hat immer noch etwas „Magisches“. Denn sobald Wasser in eine andere Form übergeht, also fest zu flüssig zu gasförmig oder Eis zu Wasser zu Dampf, macht diese Energie plötzlich einen gewaltigen Sprung. Die Physiker sprechen von Phasenübergängen und latenter Energie.
Wenn wir einen Blick in unser „altmodisches“ Gymnasium Binas Heft werfen, sehen wir in diesen Zahlen, dass die Energie, die man Wasser entziehen muss, um es in Eis zu verwandeln, (Phasenübergang flüssig zu fest, Temperaturwechsel von +0 auf -0 ) ist plötzlich viel höher, fast 80 mal höher. Das heißt, die Energie, die benötigt wird, um von -0 auf +0 zu gehen, ist genauso viel, um das Wasser von 10 auf 90 Grad Celsius zu bewegen. Das scheint pure Magie zu sein, denn es bedeutet, dass man aus wenig Wasser wahnsinnig viel Energie gewinnen kann, wenn man das bei genau 0 Grad macht. Stellen Sie sich vor, Sie haben eine riesige Menge Wasser (ein Regenwassertank mit nicht weniger als 10.000 Litern), wobei die Wärmepumpe um diesen „magischen“ Punkt schwingt. Dann haben Sie eine unglaublich große Wasserbatterie mit der besten umweltfreundlichen Flüssigkeit geschaffen, die es gibt; Regenwasser!
Der Wasserbatterie ist auch eine supereffiziente Batterie. Um Ihnen eine Vorstellung zu geben: Für eine Niedertemperaturheizung im Haus – Vorlauftemperatur um die 40 Grad – muss die Grundtemperatur (12°C) nur auf 28 Grad aufgeheizt werden. Dabei reichen nur acht PVT-Paneele aus, um eine 6-kW-Wärmepumpe mit der benötigten Energie zu versorgen, im Sommer kommt noch der Vorteil des kühlen Wassers hinzu. Dann gibt es keine Frost- oder Gerinnungsenergie, es gibt einen Tank mit Regenwasser von 12 Grad Celsius, mit dem die Wärmepumpe das Haus ganz einfach und passiv kühlen kann. Also ohne den hohen Energieverbrauch, den wir von Klimaanlagen gewohnt sind.
Schließlich hat dieses System noch eine letzte interessante Zusatzfunktion. Wenn die PV-Module im Sommer zu heiß werden, können wir sie über den relativ kalten Kühlkörper kühlen. Auf diese Weise steigern wir den Ertrag der Solarmodule um 20 bis 25 %. Das ist ein netter Nebeneffekt dieses Systems.
Struktur
Der Kühlkörper ist überraschend einfach; eine Betonzisterne mit eingebautem Plattenwärmetauscher mit schwimmendem Rückhalteschlauch. Dieses „Ein-Tank-System“ ist ein kombiniertes System für Heizung, Kühlung, Regenwassernutzung im Garten und Retentionsvolumen. Die unterste Schicht bildet den Wasserbatterie. Die mittlere Wasserschicht nutzen Sie für die Bewässerung des Gartens und ganz oben befindet sich der Zwischenspeicher zum Zurückhalten von Regenwasser. Bei starken Regenfällen verhindert diese zusätzliche Kapazität eine Überlastung des Kanals. Ist der Tank voll, wird das überschüssige Wasser kontrollierbar in die kommunale Kanalisation eingeleitet. Auf diese Weise wird eine Überlastung des Systems verhindert. Ein großer Vorteil dabei ist, dass dieses System der Regenwasserverordnung entspricht, die Kommunen zunehmend für Neubauten fordern. Hier schlagen wir also sozusagen zwei Fliegen mit einer Klappe.
Zwei Regenwasserzisternen
GEP hat auch ein System, das aus zwei Regenwasserzisternen besteht: Ein Regenwasserzisterne dient als Wasserbatterie und im anderen Zisterne wird das gefilterte Regenwasser gespeichert, das auch für Toilettenspülung und Waschmaschine verwendet werden kann. Der Vorteil von zwei getrennten Regenwasserzisternen ist, dass dadurch noch mehr Nutzungsmöglichkeiten entstehen. Wenn Sie sich für den Wasserbatterie bestehend aus einem Zisterne – entscheiden, können Sie das Wasser nur im Garten nutzen oder gelegentlich das Auto waschen. Die Temperatur in der Thermalzisterne kann bis knapp über den Gefrierpunkt absinken. Das ist zu kalt, um es drinnen für die Toilettenspülung oder Waschmaschine zu verwenden. Es besteht dann die Gefahr der Bildung von Kondenswasser. Dem wird mit zwei Zisternen vorgebeugt – für die Regenwassernutzung und die Wärmepumpe.
Anwendung in Heimen
In den meisten Fällen reicht es für ein Haus aus, zwei Zisternen von 10 bis 15 m3 zu installieren. Wir können sogar einen einteiligen Tank mit einem maximalen Fassungsvermögen von 20.000 Litern (20 m³) installieren. Der Vorteil der Funktionskombination liegt darin, dass das gesamte System kaum mehr kostet. Beton ist kein teures Material, was es sehr attraktiv macht, einen größeren Puffer zu platzieren.
Wir überwachen ständig die Temperatur des Wassers. Wenn das Wasser im Thermaltank zu niedrig wird, können wir dies korrigieren, indem wir Wasser aus dem heimischen Regenwassertank verwenden. Die Temperatur dort beträgt etwa 12 Grad. Da beide Tanks mit einer Pumpe ausgestattet sind, damit sie Wasser austauschen können, ist es auch besser, das Wetter vorherzusehen. Es ist sogar möglich, eine Wetterstation mit dem Dashboard zu verbinden. Wenn starke Regenschauer vorhergesagt sind, können Sie einen Teil des gespeicherten Wassers in die Kanalisation einleiten, bevor der Schauer eintrifft.
Jetzt und in der Zukunft
Aber es gibt noch mehr Anwendungen. Wie sieht es mit Löschwasseranlagen aus? Große Wassermengen werden jetzt nur fuer den Notfall gelagert, in der Hoffnung, dass sie nie verwendet werden. Schließlich kommt es nicht oft vor, dass das Gebäude brennt. Wer Regenwasser für Sprinkleranlagen, Toiletten und als Wärmequelle nutzen kann, kann viele wichtige Aspekte in einem System vereinen: Sicherheit, Energieeffizienz und Wasserspeicherung. Das gilt aber auch für Wasserspeicher auf dem Dach, die zunehmend zur Speicherung des Wassers genutzt werden.
Sowohl die Notwendigkeit als auch die technischen Möglichkeiten, Regenwasser zu kühlen und zu erwärmen und gleichzeitig Regenwasser zu nutzen und zu speichern, sind unendlich.
Diese Idee wurde nun in die Tat umgesetzt. Hier haben sich vier spezialisierten Unternehmen eine Firma gegründet, die dieses einzigartige System sowohl für den Wohnungs- als auch für den Nichtwohnungsbau gemeinsam vermarkten.
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