Klinkt als magie, maar het werkt: ijs wordt warmte. Niet een klein beetje, maar zo veel dat de ijsaccumulator een heel huis kan verwarmen. Een watertank wordt in de grond begraven, een pekel-water-warmtepomp haalt zoveel energie uit het water dat het bevriest. Dit is hoe thermische energie wordt gecreëerd. Lees meer over de functie van de ijsverwarmer, of hij de moeite waard is en wat hij kost.
Energie opwekken uit vrieskou? Het werkt met een ijsaccumulator!
Hoe werkt een ijsopslagverwarmer?
Een ijsopslagverwarmer bestaat uit twee hoofdcomponenten: een ijsopslag en een pekel-water-warmtepomp. De pekel-water-warmtepomp is meestal bekend in verband met grondboringen of oppervlaktecollectoren. Bij het boren in de grond neemt de pekel de energie uit de grond op en draagt deze over aan het energiebronwater in de warmtepomp. Een soortgelijk principe wordt gebruikt in combinatie met een ijsbank. Dit is gebaseerd op het kristallisatie- of stollingswarmteprincipe: wanneer water bevriest, komt energie vrij.
In de tuin bevindt zich - geheel onopgemerkt - de ijsbank voor de ijsbankverwarming en wekt energie op voor Your-Best-Home.net.
De belangrijkste voorwaarde voor het verwarmen van ijsopslag is de naamgevende ijsopslag. Dit is een niet-geïsoleerde betonnen stortbak die in de grond is begraven - onder de vorstgrens. Binnenin het reservoir bevinden zich twee spiraalvormige leidingen waardoor de vorstbestendige vloeibare pekel wordt gevoerd. Een van de spoelen is de extractiewarmtewisselaar, de andere de regeneratiewarmtewisselaar. Daarnaast is de gehele ijsbank gevuld met water in vloeibare toestand.
Energieopwekking
Via de extractiewarmtewisselaar wordt energie aan het vloeibare water onttrokken tot het daardoor bevriest (kristallisatieprincipe). Omdat water uitzet als het vriest (bekendste voorbeeld: exploderende waterflessen in de vriezer), worden de spiralen zo gelegd dat het water van binnen naar buiten bevriest en de stortbak niet wordt beschadigd. Tijdens de zogenaamde faseverandering, dat wil zeggen de verandering in de fysische toestand van het water van vloeistof naar ijs, komt evenveel energie vrij als nodig is om water van 0 naar 80 graden te verwarmen. Zodat u het zich beter kunt voorstellen: een ijsopslagtank met een inhoud van 10 kubieke meter wekt evenveel energie op als ongeveer 110 liter stookolie.
Efficiënte verwarming
De energie die nu uit het water wordt gehaald, wordt via de brijn naar de warmtepomp geleid en daar gebruikt voor de warmwaterbereiding en ruimteverwarming. De brine-water-warmtepompen zijn zeer efficiënt met een jaarlijkse prestatiecoëfficiënt van ongeveer 4,5. Je wekt 4,5 kilowattuur energie in huis op uit 1 kilowattuur energie uit de brijn.
Het ijs ontdooien
Buiten ontdooit het bevroren water in de stortbak weer en is het klaar om weer energie af te geven. Het ontdooien gebeurt ofwel volledig zelf, waarbij de omringende grond warmte afgeeft aan het ijs via de wand van het reservoir, of met behulp van de regeneratiewarmtewisselaar. Met behulp hiervan kan bijvoorbeeld energie uit de warme omgevingslucht naar het ijsopslagsysteem worden geleid, wat het ontdooien van het ijs versnelt. Zonneluchtabsorbeerders zijn een alternatief voor warme omgevingslucht. Dit zijn zonnecollectoren die naast de omgevingslucht ook zonne-energie opnemen en aan de regeneratiewarmtewisselaar toevoeren. Hoe sneller het ijs ontdooit, hoe sneller het proces van energieopwekking opnieuw kan beginnen.
1 = pekel-water-warmtepomp, 2 = ijsopslag, 3 = zonneluchtabsorber. Samen zorgen de drie componenten voor een efficiënt systeem voor het verwarmen van een huis.
IJsopslagverwarmer: de verschillende varianten
Zoals hierboven beschreven, wordt de meeste energie overgedragen aan de pekel en dus de warmtepomp wanneer het water in de opslagtank van fase verandert. Dit veronderstelt dat de inhoud van het geheugen gevuld is met iets dat zijn geaggregeerde toestand kan veranderen. Water is hier het meest voorkomende medium, maar er zijn ook andere "fase veranderende materialen", namelijk fase veranderende materialen. Het voordeel van het gebruik van een ander materiaal is dat het mogelijk een kleiner volume heeft in vergelijking met water en de bijbehorende kleinere opslagcapaciteit met dezelfde energieopbrengst.
Afhankelijk van het type warmteopslag en het opslagmedium wordt onderscheid gemaakt tussen drie verschillende soorten opslag: gevoelig, latent en thermochemisch.
- Gevoelig: Als er warmte wordt toegevoerd, stijgt de temperatuur van het opslagmedium.
- latent: Het medium wordt gewoonlijk vloeibaar of vast wanneer warmte wordt toegevoerd.
- thermochemisch: water wordt toegevoegd aan of onttrokken aan het opslagmateriaal.
| Opslag type | Benodigde ruimte | Opslagmedium | Werken temperatuur | Energiedichtheid |
|
Gevoelig: | hoog |
water beton |
onder 100 ° C 0 - 500 ° C |
ongeveer 60 kWh / m³ ongeveer 30 kWh / m³ |
|
Latent: | hoog |
Water ijs Zout hydrateren paraffine |
0 - 20 ° C 30 - 80 ° C 10 - 60 ° C |
Water: circa 20 kWh / m³ tot ca. 120 kWh / m³ tot ca. 120 kWh / m³ |
|
Thermo-chemisch: | laag |
Metaalhydride Silicagel Zeoliet |
280-500 ° C 40-100 ° C 100-300 ° C |
tot ca. 500 kWh / m³ tot ca. 300 kWh / m³ tot ca. 500 kWh / m³ |
Voordelen van ijsopslagverwarming
- Gebruik van gratis energie: omgevingswarmte, aardwarmte en kristallisatie-energie
- constante temperatuur in de grond - dit maakt een permanent en kosteneffectief warmteopwekkingsproces mogelijk
- milieuvriendelijke technologie met regeneratieve grondstoffen (ideaal voor duurzaam bouwen)
- weinig onderhoud (alleen de warmtepomp heeft onderhoud nodig)
- passieve koeling mogelijk in de zomer
- Geen boorvergunning nodig (vergeleken met een pekelwater-warmtepomp met een geothermische sonde)
Nadelen van de ijsaccumulator
- hoge ruimtevereisten in de buitenruimte voor opslag
- Hoge acquisitiekosten
Zo ziet het eruit in een ijsbank: de pekel, die warmte aan het water onttrekt, stroomt door de leidingen.
Wat zijn de kosten van een ijsaccumulator?
De bedrijfskosten voor een ijsaccumulator zijn zeer beheersbaar - ze zijn alleen van toepassing op de brine-water-warmtepomp. Hier kunt u op basis van het verlaagde warmtepomptarief ongeveer 22 cent per kilowattuur verwachten. De acquisitiekosten zijn echter veel hoger. Een brine-water-warmtepomp is beschikbaar vanaf ongeveer 8.000 euro inclusief installatie. De ijswinkel kost ongeveer 10.000 euro. Afhankelijk van de grootte van het volume, zal het navenant duurder zijn. Een derde belangrijke factor zijn de externe grondwerken voor de opslag. Afhankelijk van de aard van de bodem begint het bij ongeveer 5.000 euro, maar de kosten kunnen ook in de vijf cijfers liggen.
Vergelijk het rendement en de kosten van ijsopslagverwarming met andere verwarmingsmethoden in ons compacte verwarmingsoverzicht.
Deze ijsaccumulator voorzag de State Garden Show 2018 in Lahr van energie.
Speciale kenmerken bij het installeren van de ijsverwarmer
IJsopslagverwarmer voor een huis
De belangrijkste voorwaarde voor ijsopslagverwarming: voldoende buitenruimte voor de opslag. Er moet ook voor worden gezorgd dat het gebied boven de ijsbank niet wordt bebouwd. Je moet er ook rekening mee houden dat wanneer het ijs ontdooit, de grond rond de opslagtank kouder wordt omdat deze zijn warmte afgeeft aan de opslagtank. Hierdoor kunnen verschillende planten beter of slechter groeien.
De normale warmtepompruimte is vereist in de technische ruimte voor de brine-water-warmtepomp. Systemen met alle componenten in een hydraulische toren hebben net iets meer ruimte nodig dan een koelkast. Daarnaast hebben ze kernboringen naar buiten nodig, zodat de pekelleidingen naar de ijsopslag kunnen worden geleid. Omdat de ijsbank alleen wordt aanbevolen in combinatie met een lage verwarmingsaanvoertemperatuur, is deze verwarmingsmethode niet geschikt voor radiatoren. Oppervlakteverwarming, zoals vloerverwarming, is daarom noodzakelijk.
Een brijnwarmtepomp met hydraulische toren, een belangrijk onderdeel van de ijsaccumulator, is extreem ruimtebesparend.
IJsopslagverwarming voor een nederzetting of een nieuwbouwgebied
IJsbanken zijn ook geschikt voor nieuwbouwgebieden of een woongebouw. Net als bij lokale of stadsverwarming gaat de bouw van een nieuw gebouw gepaard met de verplichting om het ijsopslagsysteem als energiebron te gebruiken. Er wordt een enorm ijsopslagsysteem gecreëerd voor alle gebouwen samen en alle aangesloten huizen worden voorzien van de energie die wordt opgewekt door de respectievelijke pekel-water-warmtepomp.
