EcoMagHSM | Ecological Magnesia Heat Storing Material | Ökologische Speicher | GEG 2024 Gebäude-Energie-Gesetz Heizungsgesetz Heizgesetz DIY Solarkollektor Photovoltaik Balkonkraftwerk Wärmepumpe Solarthermie EcoMag Speichermörtel Schamott Speckstein Magnesit Feolith Schamottmörtel Speicherstein Ersatzspeicher

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EcoMag Demonstrator ^][

Die konventionellen Kombi-Öfen mit Schamott-Speicher sind in Anbetracht der modernen Lebensumstände aufgrund extremer Trägheit (An-/Aufheizzeit bis zu 8 Stunden) nicht mehr zeitgemäß. Gewünscht werden heutzutage umweltschonende Öfen mit geringer Aufheizzeit von weniger als 2 Stunden und deutlich längerer Abkühlzeit (z.B. Wärmeabgabe durch EcoMagHSM um mind. 20-30% auf bis zu 22 Stunden verlängert).

Der hier dargestellte Kombi-Ofen beheizt in Realumgebung einen Wohnraum mit 90m² und wird dazu täglich nur 2 Stunden mit ca. 10kg Holz angeheizt. Seine Temperatur bleibt bis zum nächsten Anheizen - also 22 Stunden - mind. 10°C über der Raumtemperatur von 21°C.

Das neue Wärmespeichermaterial EcoMagHSM kann nicht nur die ökologischen und sozialen Aspekte befriedigen, sondern auch die ökonomischen Ansprüche erfüllen, da es 30% effizienter in der Wärmespeicherung und gleichzeitig mindestens 30% günstiger in der Herstellung ist. Darüber hinaus ist es bei vergleichbarer Druckfestigkeit auch ideal für Nachrüstungen, Renovierungen und Sanierungen von Altbauten.

Mit Unterstützung mehrerer Fachfirmen wurden für den EcoMagHSM Demonstrator ^][ ein Hypokaustensystem entworfen, eine handelsübliche Feuerstätte (BRUNNER HKD 6.1) mit Nachheizkasten (NHK) gewählt und detaillierte Konstruktionszeichnungen angefertigt, sodass eine Stahlbaufirma die Konstruktion effizient umsetzen konnte. Die Speichersteine wurden hier handwerklich mit der auch industriell verarbeitbaren Mischung im "Gießverfahren" hergestellt.

Der Brennraum dieses Kombi-Ofens erhält vorgewärmte Verbrennungsluft über einen Schlitz an der Rückwand des Ofens. Die Rauchgase werden durch eine EcoMagHSM-Prallplatte umgelenkt, was den Verbrennungsvorgang deutlich begünstigt, und passieren dann erst noch den Nachheizkasten, bevor sie in den Kamin gelangen. Dabei wird die von Brenner und Nachheizkasten erhitzte Konvektionsluft durch das Hypokausten-System aus EcoMagHSM Speichersteinen geführt und heizt auch dieses schnell auf.

Nach dem „T⁴ Gesetz“ von Boltzmann steigt die abgestrahlte Wärmeleistung überproportional zur vierten Potenz seiner absoluten Temperatur, d.h. dass sie bei Verdopplung der Temperatur (in K) bereits um das 16-fache steigt. Dies erklärt auch warum bereits eine 30%-ige Erhöhung von T als Verdopplung der abgestrahlten Wärme empfunden wird : 18°C + 5°C = 23°C → ergibt deutlich erhöhte Behaglichkeit durch Wärmestrahlung

Ein mit EcoMagHSM bestückter Kombi-Ofen vereint damit zwei Funktionen in nur einem Ofen : den schnell heizenden Konvektionsofen und den lange behagliche Wärmestrahlung abgebenden Strahlungsofen (ähnlich einem sog. Grundofen). EcoMagHSM verhindert auch ein Überheizen von z.B. Niedrigenergiehäusern und erzeugt ein angenehmes Raumklima, da das Material auch Raumfeuchtigkeit speichern kann.

Der Brutto-Gesamtpreis des mit EcoMagHSM bestückten Kombi-Ofens inkl. aller Nebenkosten, Stahlhülle, Heizeinsatz, Nachheizkasten und EcoMagHSM lag bei 6000.-€ und kann beim Nachbau bereits um mindestens ein Drittel gesenkt werden. Ersetzt man die 4mm-Stahlhülle z.B. durch erheblich günstigere "hybride" Kalzium-Silikat-Platten (z.B. SilcaHeat® 600C) sinkt der Preis nochmals...

Stand der Technik

In handelsüblichen Kaminöfen findet Schamott als Verkleidung der Brennkammer und auch als wärmespeichernde Ummantelung, vor allem auf Grund seiner langen Tradition und Mangel an sinnvollen Alternativen weiterhin breite Verwendung, obwohl damit gravierende Nachteile in Kauf genommen werden. Als Speicher wird auch gerne Speckstein angeboten, weil dieser Wärme sehr schnell aufnimmt und der Ofen beim Kunden auch schnell "Wohlfühlwärme" abgibt. Speckstein kann Wärme aus gleichem Grund leider aber auch nicht speichern. Daneben wird auch mit Schamott-Speckstein-Mischungen und Schamott-Graphit-Mischungen versucht die niedrige Wärmeleitzahl von Schamott zu erhöhen, was aber, wie bei Speckstein, aufgrund der unverändert niedrigen Wärmekapazität nur zu einer noch schnelleren Wärmeabgabe führt.

EcoMagHSM speichert mind. 30% mehr Wärme als alle vom Fraunhofer Institut für Bauphysik (IBP) untersuchten Schamotte, also normal- und hochverdichtete Schamott-Steine und Mörtel mit und ohne Zusätzen (Graphit, Speckstein, etc.)

Wegen der deutlich höheren Wärmekapazität nimmt EcoMagHSM Wärme erheblich effizienter auf als alle geprüften Schamott-Mischungen, d.h. die Vergleichstemperaturen in der Abkühlphase liegen bei EcoMagHSM mindestens 20-30% über denen von Schamott.

Die Oberflächen-Temperatur von EcoMagHSM steigt in der Anheizphase aufgrund der höheren Wärmekapazität langsamer, weil mehr Wärme nach innen in das deutlich grössere Wärmereservoir geleitet wird. Damit puffert EcoMagHSM die Überschusswärme während der gesamten Heizphase und strahlt sie zeitverzögert und deutlich länger ab, als alle untersuchten Schamotte.

*** Hier zeigten auch schwerere Materialien keine besseren Werte, weil sich die zugeführte Wärmemenge in der grösseren Masse auf niedrigem Temperatur-Niveau verteilt, so nur wenig zur Raumbeheizung beitragen kann und durch den Kamin abgeführt wird (die Brennraumzuluftschieber sind nie dicht). Damit ist der Gewichtsvorteil (bis zu 60% je nach Rezeptur) von EcoMagHSM auch gegenüber extrem schweren Schamotten erheblich.

EcoMagHSM besitzt anders als Speckstein und Schamott ein ideal ausgewogenes Verhältnis von Wärmekapazität und dazu passender Wärmeleitfähigkeit.

Eine Erhöhung von Rohdichte/Masse/Gewicht brachte in allen Versuchsreihen bei Schamott praktisch auch deshalb keinen Vorteil, weil Schamotte generell in der Wärmeaufnahme zu träge und unflexibel (Strömungsgeschwindigkeiten) sind. EcoMagHSM reagiert deutlich flexibler in Bezug auf die Änderung von Temperatur und Strömungsgeschwindigkeit, was speziell beim Einsatz als Speicherstein im Bereich von Holzfeuerungen als sehr positiv zu bewerten ist.

Bereits in der Anheizphase ist die in EcoMagHSM gespeicherte Wärmemenge um 53 % größer als bei Schamott, weil EcoMagHSM bereits ab 20°C Wärme puffert - anders als Schamott, das erst ab ca. 100°C nennenswert Wärme aufnimmt. Da das Material flexibel auf Temperaturwechsel und unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten reagiert, wird auch das Raumklima (Behaglichkeit) positiv beeinflusst, da Temperaturspitzen (z.B. in der Anheizphase), die sonst über den Kamin verloren gehen würden, ausgeglichen werden können.

	30%	günstiger aufgrund simpler Produktion ohne Brennen und Sintern oder zusätzlicher Nachverdichtung höhere Effizienz durch höhere Wärmekapazität und dazu passender Wärmeleitung verminderter Holzverbrauch (Effizienz) ergibt 30% weniger CO₂, Russ und Feinstaub
	70%	weniger CO₂ Emissionen bei der Produktion, weil Brennen und Sintern nicht erforderlich sind weniger Russ und Feinstaub mit zusätzlichen EcoMagHSM-Einbauten (Prallplatte, Zyklone) weniger verfrühte Todesfälle (100,000 ►30,000) aufgrund verringerter Feinstaubbelastung

EcoMagHSM - das neue innovative Speichermaterial

Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderte Forschungs- und Entwicklungs-Projekt wurde mittlerweile erfolgreich beendet. Damit können mit dem neuen Material ab sofort europaweit verbesserte, günstigere und energiesparende Heiz- und Speichersysteme errichtet werden. Der direkte Vergleich der Länge der Entladephase von EcoMagHSM und den Original-Speichermodulen aus Schamott und Speckstein, zeigt eine um i.M. 30% verlängerte Entladephase bei identischen Versuchsparametern. Das neue ökologische Speichermaterial hat gegenüber Schamott - und auch Speckstein - weitere Vorteile :

Anders als Schamotte besitzt EcoMagHSM ein ausgewogenes Verhältnis von Wärmekapazität und dazu passender Wärmeleitfähigkeit.

Deshalb nimmt EcoMagHSM Wärme auch effizienter auf als alle vom IBP geprüften Schamottmischungen. Die 30% höhere Wärmeleitfähigkeit ermöglicht ein schnelles Befüllen des Speichers. Zusammen mit der um 30% höheren Wärmekapazität wird durch den effizienten Wärmetransport in das Material dessen Oberflächen-Temperatur niedrig gehalten. Die geringere Oberflächen-Temperatur beschleunigt die Wärmeaufnahme und führt auch damit zur höheren EcoMagHSM Kerntemperatur. In der Abkühlphase verhindert das zur Raumtemperatur flachere Temperaturgefälle eine verfrühte bzw. zu schnelle Wärmeabgabe (s. Aufheizphase Schamott HBO+). EcoMagHSM unterschreitet die Grenztemperatur (hier 40°C = 20°C über Raumtemperatur) deshalb auch um 30% später.

*** Spez. Preis = Preis / (spez.Wkap x Dichte) : ist der auf die erzielbare Wärmekapazität bezogene Preis, d.h. man erhält die Aussage wieviel die einzelnen Materialien pro kJ/K Wärmespeicher tatsächlich kosten.

Der Vergleich mit Materialien der Wettbewerber zeigt, dass EcoMagHSM nicht nur überlegene physikalische Eigenschaften besitzt, sondern auch viel günstiger ist. Eine höhere spezifische Wärmekapazität ist besser UND sollte mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit übereinstimmen, da andernfalls die Effizienz des Wärmespeichers aufgrund der schnellen Wärmeableitung des Materials nur gering ist. In dem deutlich niedrigeren spezifischen Preis summieren sich alle Vorteile von EcoMagHSM. Zusammen mit dem CO₂-Fußabdruck hat EcoMagHSM immer die besseren Werte (Fraunhofer Gesellschaft IBP Zusammenfassung des ZIM-Projekts "MagnesiaHSM").

*** Aufgrund der aktuellen Energiekrise in Verbindung mit weltweiten Lieferengpässen und extremen Preissteigerungen bei Schamott und anderen Rohstoffen sollte die Tabelle auch um den zumindest derzeit noch verfügbaren Beton erweitert werden. Dieser hat mit einer spez. Wärmekapazität von 0,90 und einer Wärmeleitfähigkeit von 0,90-2,10 zwar nicht die überlegenen physikalische Eigenschaften von EcoMagHSM, ist aber beim reinen Speicher (ausserhalb der Feuerstätte) zumindest den billig importierten Schamotten vorzuziehen.

Checkliste für Verbraucher

es geht auch anders...

Der Kauf von handelsüblichen Kamin- und Kombi-Öfen will gut überlegt sein. Angeboten werden sowohl wartungsintensive HighTech-Öfen ohne Speichermasse, ebenso wie Öfen mit 300kg Speichermasse, die aber aufgrund geringerer spezifischer Wärmekapazität (0,7 J/gK) praktisch nur die halbe Wärmemenge von EcoMagHSM (1,3-1,5 J/gK) aufnehmen können. Ohne Speichermasse geht faktisch die Hälfte der Heizenergie über den Kamin verloren. Fragen Sie Ihren Fachhändler/Ofenbauer nach EcoMagHSM und überprüfen Sie selbst die folgende Checkliste :

√	Liegen spez. Wärmekapazität und Wärmeleitzahl deutlich über dem Wert 1,3 ? Vorsicht: hier werden gerne theoretische Werte für Temperaturen weit über 1000°C angegeben (bei der Speicherung relevant ist aber nur der Temperaturbereich von 20°C bis 350°C) und unrealistische Anheizzeiten von 8 Stunden angenommen (Datenblätter).
√	Enthält das Speichermaterial schädliche, giftige oder sogar als krebserregend in Verdacht stehende "Nebenbestandteile" wie z.B. asbestähnliche Chrysotil-Microfasern oder hochgiftige Chrom(VI)-oxide ? Recherchieren Sie auch selbst, z.B. beim BayStMUV, bei der DGUV und auch beim Bayrischen Landesamt für Umwelt
√	Ist das gewählte Ofen-Modell, so wie der EcoMagHSM Demonstrator, wartungsfrei und krisensicher auch ohne Stromanschluss betriebsbereit oder eher wartungsintensiv und womöglich auch noch mit reichlich Elektronik "smart" und "high-tech-optimiert" ?
√	Lässt sich die Konvektionsluft, die den Speicher umströmt, auch wirklich sicher abstellen/schliessen ? Andernfalls gibt der Speicher seine Wärme unnötigerweise bereits in der Anheizphase an den Raum ab und kühlt natürlich danach auch deutlich schneller aus.
√	Stimmen Preis und Leistung überein ? Viele günstige Kaminöfen können vom Ofenbauer mit einfachsten Mitteln (Nachheizkasten und EcoMagHSM Speicher) zu effizienten Kombi-Öfen mit behaglicher Wärmestrahlung nachgerüstet werden.

Hauptbestandteil von EcoMagHSM ist Magnesiumhydroxid (chemische Formel Mg(OH)2 - siehe auch: EcoMag Patent & Marke). Magnesiumhydroxid (Brucit) ist ein natürlich vorkommendes, kristallines Mineral.

Das im Magnesiumhydroxid enthaltene Kristallwasser (bis zu 33%) sorgt für eine hohe spezifische Wärmekapazität. Aufgrund des hohen Magnesia-Anteils ist die Wärmeleitfähigkeit bereits in der Anheizphase (20°C) deutlich höher als bei Schamott, dann stagniert sie bzw. fällt sogar unter das Ursprungsniveau. Dies bewirkt ein schnelles Aufheizen des Wärmespeichers und eine länger anhaltende Wärmeabgabe als bei Schamott und anderen Wärmespeichermaterialien.

Magnesiumhydroxid ist temperaturbeständig und wird häufig als Rohstoff in Brandschutzmaterialien verwendet, findet aber auch Einsatz in vielen Lebensmitteln und Medikamenten. Es ist EU-weit verfügbar und kann auch günstig mit Überlast-Windstrom aus Meerwasser gewonnen werden.

EcoMagHSM kann auch bei individueller Formgebung und Kleinserien zu einem sehr günstigen Preis von kleinen Industrie-, Ofen- und Heizungsbetrieben ohne grösseren Maschinenaufwand regional hergestellt und verarbeitet werden.

Da ein emissionsarm selbstproduzierter Wärme-Speicher aus EcoMagHSM-Mörtel, weder nachgepresst noch gebrannt werden muss, kann er auch mit Importen aus den bekannten Billiglohnländern konkurrieren.

Typische Kunden für das Endergebnis des Projektes, also für das wärmespeichernde, hitzeresistente Material sind Firmen, die wärmespeichernde Materialien herstellen, Produkte bauen und/oder deren Speichereigenschaften verwerten. Für diesen Markt sind preisgünstige, schadstofffreie und immissionsminimierte Produkte auf der Basis einer energiesparenden und CO2-emissionsarmen Technologie nahezu nicht vorhanden.

Um die Transportstrecken zum jeweiligen Einbau-/Verbrauchsort und damit auch die Frachtkosten zu minimieren, kann das Material auch EU-weit von bereits etablierten Herstellern mit Lizen z produziert und verarbeitet werden. Damit würde es dezentral ohne lange Transportwege mit durchgängig positiver Ökobilanz hergestellt. Das flexible Herstellungsverfahren ist gleichermaßen für industrielle Sektoren geeignet und steht für verschiedenste Typen von Heiz- und Speichersystemen zur Verfügung. Hierzu zählen auch elektrische Raumspeicherheizer und Solarthermiespeicher.

Unser Material mit der positiven Kombination von ökonomischen und ökologischen Vorteilen kann damit ab sofort im Portfolio der etablierten Hersteller als zusätzliche Alternative zu den erheblich teureren Schamott-Gießmörteln angeboten werden.

Bei Interesse können Sie sich gerne an uns wenden.

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Info@EcoMagHSM.eu

EcoMag
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Südring 2 - 85457 Wörth - Germany

Geschäftsführung:

Robert Fürst - Dipl.Ing.FH - Accounting, Material Science and Consulting Heat Storage

WebMaster@EcoMagHSM.eu

EcoMagHSM Mörtel ist ein ungeformtes wärmespeicherndes Erzeugnis und kein Fertig- oder Bau-Produkt. Die Masse enthält keine nach der AstVO kennzeichnungspflichtigen gefährlichen Arbeitsstoffe, d.h. EcoMagHSM Mörtel ist u.E. auch nicht zertifizierungspflichtig nach BauPVO/Bauproduktengesetz oder nach BauPG/Bauregelliste. Es gelten die AGB der EcoMag GmbH. Unsere Produkte sind ausschließlich zur Verwendung bei beruflichen, gewerblichen oder selbstständigen Tätigkeiten (§ 14 BGB) in Forschung, Industrie, Handel, Handwerk und Gewerbe und nicht für Verbraucher (§ 13 BGB) bestimmt.

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