Eine Zisterne z.B. als Niedertemperaturspeicher

Wir wollen die Sonnewärme möglichst optimal für die Heizung und das Warmwasser nutzen. So ist der Wärmespeicher im Haus ( Pufferspeicher ) größer als sonst üblich auszulegen. Dadurch kann es aber vorkommen, dass der Wärmespeicher nach mehreren Tagen Sonnenschein seine maximale Temperatur erreicht hat. Weitere Wärme vom Solarkollektor nutzen wir dadurch, dass wir diese der 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 vom Wärmebedarf genutzt werden.

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.

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.

Der Jahreslauf der Temperatur im Niedertemperaturspeicher wurde über mehrere Jahre in einem Beispielhaus dokumentiert. Das Ergebnis ist rechts dargestellt. Der Winter 2006 / 2007 war recht mild und es entstand weniger Eis als sonst. Hieraus wird ersichtlich, dass es sinnvoll ist Wasser und Eis getrennt zu speichern. Solange sich Eis im Wasser befindet bleibt dessen Temperatur bei 0°C. Ist das Wasser vom Eis getrennt, kann der Solarkollektor wesentlich eher im Frühjahr das Wasser erwärmen und so entsteht viel früher im Jahr gar kein Eis mehr (Effizienzsteigerung der WP).

Vorschläge für den Bau einer Zisterne gibt es viele. Welche Lösung besonders günstig ist hängt sehr von den örtlichen Bedingungen ab. Günstig sind Hanglagen oder Möglichkeiten zu einer seitlichen Geländeaufschüttung. Mögliche Bauform 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 überdacht sein oder 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 außen mit einer Dämmung gegen Frost geschützt und wg. fehlende Erdwärme etwas größer ausgelegt werden.

Eine weitere preisgünstige Lösung bietet die in der folgenden Zeichnung dargestellte Kombination einer Zisterne (zur Eisaufnahme) und einer unterirdischen Kaverne für die erforderliche Wassermenge (zusammengesteckte hohle Kunststoffbehälter mit Teichfolie umhüllt).