Bereits seit Beginn der achtziger Jahre wird Zeolith als Ersatz für Polyphosphate in Waschmitteln eingesetzt. Die Fusion aus Gas-Brennwerttechnik, Solarthermie und Zeolith-Sorption in einem Komplettsystem ermöglicht es jetzt erstmals, die natürliche Wärmeerzeugung von Zeolith mit Wasser für die Heizung zu nutzen – und damit noch zukunftsicherer, sauberer und sparsamer Wärme zu erzeugen. Durch diese Kombination ensteht ein hocheffizientes Hybrid Heizsystem mit einem Normnutzungsgrad bezogen auf den Hs von 141%.
Die Zeolith-Sorption: ein unendlicher, umweltneutraler Prozess
Zeolith ist stark mit Mikroporen durchsetzt. Deshalb ist seine innere Oberfläche riesengroß: etwa 1.000 m2 je Gramm. Zeolithe sind zudem ungiftig, ökologisch unbedenklich und nicht brennbar. Noch wichtiger: Sie sind extrem hydrophil. Das heißt, der Zeolith saugt Wasserdampf förmlich in sich auf. Diesen Vorgang nennt man Adsorption, denn der Wasserdampf wird an den Zeolithen angelagert (adsorbiert). Dabei wird durch Bewegungsenergie Wärme frei, die zum Heizen genutzt werden kann. Wenn der Zeolith mit Wasser gesättigt ist und wieder erhitzt wird, verdampft das eingelagerte Wasser, und der Wasserdampf wird freigesetzt (Desorption). Daraufhin wird der Dampf abgekühlt und kondensiert. Kondensationswärme kann ebenfalls zum Heizen verwendet werden. Nach einer Abkühlungsphase beginnt der Kreislauf dann wieder von vorn. Da die Sorption keine chemische, sondern eine physikalische Reaktion ist, bleibt die Kristallstruktur des Zeoliths unverändert. So sind unendlich viele Zyklen der Adsorption und Desorption möglich – und damit die Erzeugung von unendlich viel kostenloser, umweltgerechter Wärme.
Der Sorptionsprozess in der Zeolith-Gas-Wärmepumpe:
Die zeoTHERM enthält ein Vakuum-Zeolith-Modul mit zwei Wärmetauschern. Der obere Wärmetauscher ist der Adsorber/Desorber. In den Zwischenräumen seiner Lamellen sind Zeolith-Kugeln einlagig lose eingefüllt. Der untere Wärmetauscher ist der Verdampfer/Kondensator. Das Zeolith-Modul ist ein Vakuum-Modul und hermetisch verschlossen. Auch eine spätere Entsorgung ist einfach, denn die verwendeten Materialien – Zeolith und Wasser – sind absolut umweltverträglich. Sie besitzen kein Treibhauspotenzial und können die Ozonschicht nicht schädigen. Der Behälter selber besteht aus Edelstahl.
Und so funktioniert der Sorptionsprozess imDetail:
1. Phase: Desorption
Der Zeolith wird durch die Gas-Brennwertzelle über den Adsorber/Desorber auf bis zu 120°C erwärmt. Dabei desorbiert das Wasser und strömt als Dampf in den unteren Teil des Moduls. Am kühleren Kondensator/Verdampfer kondensiert der Dampf und setzt dabei seine Kondensationswärme frei, die als Nutzwärme abgeführt wird. Wenn der Zeolith trocken ist und das gesamte Wasser sich im unteren Teil des Moduls befindet, ist diese Phase beendet. Der Gasbrenner wird abgeschaltet, und das Modul kühlt unter Umgebungstemperatur ab.
2. Phase: Adsorption
Sobald die Temperatur des Verdampfers/Kondensators unter Umgebungstemperatur gefallen ist, wird Energie aus den Solarkollektoren hinzugefügt, und das Wasser im unteren Teil des Moduls verdampft. Da im Zeolith-Modul Vakuum herrscht, erfolgt die Verdampfung bereits bei niedrigen Temperaturen: Schon geringste Solarerträge ab 3°C reichen dafür aus (und diese Kollektortemperatur kann durchaus schon bei Außentemperaturen deutlich unterhalb von 0°C erreicht werden). Der Dampf strömt in den oberen Teil des Moduls und wird dort vom Zeolith adsorbiert. Die dabei frei werdende – erhebliche – Adsorptionswärmemenge wird ebenfalls genutzt. Wenn das Wasser vollständig verdampft ist, beginnt der Prozess von vorn.
Zum Download VDZ Info19 Hybridsysteme
