Die Zeolith-Wärmepumpe

Innovativer Ansatz:

Moderne Zeolith-Heizungen nutzen eine seit langem bekannte physikalische Materialeigenschaft und schaffen in der Heizungstechnik eine innovative Lösung zur Beheizung. 

Zeolith ist ein extrem poröser Kristall, der auch als Siedestein bezeichnet wird. Seine Beschaffenheit verleiht ihm die Möglichkeit, Wasser anzusaugen und dabei gleichzeitig Wärme abzugeben. Ein Vorgang, der als Adsorption bezeichnet wird. Diese Eigenschaft hat das Unternehmen Vaillant mit seiner Zeolith-Gas-Wärmepumpe zeoTherm jetzt nutzbar gemacht. 

Kombiniert wird sie dabei mit einem Solarsystem, was zusammengenommen das weltweit effizienteste Gas-Heizsystem für Einfamilienhäuser entstehen lässt.

Was genau sind Zeolithe?

Zeolithe sind kristalline, keramikähnliche Mineralien, die aus Aluminiumoxid und Siliziumoxid bestehen. Sie sind weder giftig noch brennbar und als ökologisch unbedenklich eingestuft. Ihre nützlichen Eigenschaften sind schon länger bekannt, weswegen sie zum Beispiel in Waschmitteln, Katalysatoren und selbstkühlenden Bierfässern eingesetzt werden. 

Mit der Wärmepumpe zeoTherm ist es nun erstmals möglich, die natürliche Wärmeerzeugung von Zeolith in einer Systemkombination zu nutzen.

So funktioniert die Wärmeerzeugung per Adsorption und Desorption

Zeolith weist eine geradezu erstaunliche Eigenschaft auf. Es ist nämlich ein extrem poröses Material, dessen Poren so klein sind, dass die innere Oberfläche von nur einem Gramm Zeolith bis zu einen Quadratmeter betragen kann. Bedingt durch seine Molekülstruktur zieht es Wasser besonders gut an und saugt es bei Kontakt sofort auf. Dabei wird der Wasserdampf an den Zeolithen angelagert, was als Adsorption bezeichnet wird.

Durch die dabei auftretende Bewegungsenergie entsteht Wärme, die Adsorptionswärme, die jetzt auch zum Heizen verwendet werden kann. Wird der Zeolith nun erhitzt, verdampft das in ihm eingelagerte Wasser wieder und Wasserdampf wird freigesetzt. Dieser Vorgang wird als Desoption bezeichnet. 

Der Dampf kühlt anschließend wieder ab und kondensiert. Dabei entsteht Kondensationswärme, die sich ebenfalls nutzen lässt. Von diesem Punkt an beginnt der gesamte Prozess wieder von vorne. Bei diesem handelt es sich übrigens nicht um eine chemische, sondern um eine physikalische Reaktion, weswegen die Struktur des Zeoliths unverändert bleibt. Das wiederum führt dazu, dass seine Lebensdauer praktisch unbegrenzt ist.

Die Zeolith-Wärmepumpe

Die Funktionsweise von Zeolith-Heizungen

Beim der in Zeolith-Heizgeräten verbauten Zeolithmodulen handelt es sich um hermetisch verschlossenen Edelstahlbehälter, in deren Innenraum ein Vakuum herrscht. Darin befinden sich zwei Wärmetauscher. Oben liegt der Adsorber bzw. Desorber und in dessen Lamellen befinden sich die Zeolith-Kugeln. Im unteren Teil sind Verdampfer bzw. Kondensator und das Wasser untergebracht. An dieser Stelle sei noch erwähnt, dass weder Zeolith noch Wasser Treibhauspotenzial besitzen, die Ozonschicht nicht schädigen und damit zu 100 Prozent umweltverträglich sind. Der Prozess lässt sich nun wieder in zwei Phasen unterteilen.

Desorptionsphase: Mithilfe des Gasbrenners wird der Zeolith auf 110°C erwärmt. Das Wasser desorbiert und strömt dann in den unteren Teil des Moduls, wo sich der Kondensator befindet. Dort kondensiert der Wasserdampf wieder zu Wasser und lässt dabei Kondensationswärme entstehen, die direkt zur Heizung weitergeleitet wird. Die Phase ist beendet, sobald das gesamte Wasser in den unteren Teil gewandert und der Zeolith damit trocken ist. Dann schaltet sich der Gasbrenner ab und das gesamte Modul wird abgekühlt.

Adsorptionsphase: Jetzt kommen die Solarkollektoren ins Spiel. Denn sobald die Wassertemperatur unter die Umgebungstemperatur fällt, wird Wärme aus den Kollektoren zugefügt und eine kalte Verdampfung eingeleitet. Hierfür ist eine Temperatur von 3°C bereits ausreichend, da sich das Wasser in einem Vakuum befindet. 

Der Vorteil: Diese Temperatur lässt sich auch noch bei sehr geringen Außentemperaturen erzielen. Nun strömt der Dampf wieder in den oberen Teil des Moduls, wo er vom Zeolith absorbiert wird. Dabei wird Adsorptionswärme erzeugt, die ebenfalls gleich zur Heizung weitergeleitet werden kann. Jetzt kann der Prozess wieder von vorne beginnen.

Durch diese innovative wie einfache Technik lässt sich die Energie optimal nutzen. Es entsteht die effizienteste Gasheizung weltweit! Denn gerade in den Übergangsmonaten ist es auch bei geringer Sonneneinstrahlung möglich, günstig die Energie der Sonne zu nutzen. 

Wenn Sie sich für diese innovative Technik interessieren, sprechen Sie uns gerne an.