VN-Wissen: Raumheizung mit einfachsten Mitteln

Wissen / 11.07.2021 • 15:00 Uhr / 4 Minuten Lesezeit
VN-Wissen: Raumheizung mit einfachsten Mitteln
Wasser in zylindrischen Tanks als unübertroffenes Speichermedium von Wärme. AFP

Vom Nutzen großer Wassertanks.

schwarzach Alle Bestrebungen zur Einsparung von Kohlendioxid laufen darauf hinaus, Verbrennung fossiler Stoffe zu vermeiden; die Energie soll aus Windkraft und Sonne kommen. Leider lassen sich beide Quellen nicht so einfach speichern wie Öl in einem Fass. Tatsächlich? Vielleicht lohnt genaueres Hinschauen: Die einfachste Form alternativer Energie ist Sonnenwärme – man braucht keine Dünnschichtzellen, keine ausgefeilte Elektronik, nur schwarzes Blech, Glas und eine Umwälzpumpe. Für Wasser, das zugleich ein unübertroffenes Speichermedium für Wärme ist. Das liegt an der hohen Wärmekapazität des Wassers: die Wärmemenge, die man braucht, um ein Kilo einer Substanz um ein Grad zu erwärmen. Umgerechnet sind das beim Wasser 1.16 Kilowattstunden pro Kubikmeter; für 30 Grad ca. 35 Kilowattstunden.

Jeder einfache Sonnenkollektor liefert im Sommer weit höhere Übertemperaturen. Also: Heißes Wasser in den Winter aufheben? Das kühlt sich doch ab! Ja, das tut es, aber je nach Behälter und Isolierung unterschiedlich schnell. Wer das ausrechnet, kommt auf erstaunliche Ergebnisse. Nehmen wir als Behälter ein Fass, also einen Zylinder mit unterschiedlicher Geometrie. Für unsere Zwecke wäre einer am besten, der genau so breit wie hoch ist. Warum? Es gibt einen geometrischen Faktor, der ist in diesem Fall 6 geteilt durch den Durchmesser des Zylinders in Metern. Bei sechs Meter Durchmesser und gleicher Höhe ist das Ergebnis also 1. Auf jeden Kubikmeter Inhalt kommt ein Quadratmeter Außenfläche. In den Kubikmetern steckt die Wärme, durch die Quadratmeter geht sie verloren. Bauen wir den Tank doppelt so breit und hoch, sinkt das Verhältnis auf 3 – und so weiter. Auch ohne Rechnung sieht man leicht, wohin das führt: ab einer gewissen Größe hat das Wasser keine Chance mehr, sich in einem Vierteljahr – etwa vom Sommer zum Herbst – maßgeblich abzukühlen. Nun kann man aus konstruktiven Gründen keine hunderte Meter hohen Wassertranks bauen, beschränken wir uns auf „flachere“, die nur 20% so hoch sind wie breit. Ein 20 Meter dickes Exemplar, bescheidene 4 Meter hoch, hat den ungünstigeren Geometriefaktor 14, dieser Tank wird mit einer mäßigen Außenisolierung rein rechnerisch 48 Tage brauchen, bis er durch Abkühlung die Hälfte seiner Wärmeenergie verloren hat. Isoliert man ihn wie ein Wohnhaus, steigt die Halbwertszeit schon auf 159 Tage, da sind 22 Wochen, fast ein halbes Jahr. Aber fast genau so lang, nämlich 143 Tage oder 20 Wochen, hält er mit der schlechten Isolierung noch die halbe Wärme, wenn wir ihn drei Mal größer bauen: 60 Meter Durchmesser, 12 Meter hoch.

Der 20-Meter-Kamerad könnte nach der Abkühlung noch den Heizbedarf von dreizehn Einfamilienhäusern liefern, der dickere Bruder den von dreihundertsechzig! Die Sonnenkollektoren könnte man auf der flachen Oberseite anbringen. Natürlich ist das teuer – aber teuer sind Autobahnen auch.

Christian Mähr

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