Erdwärme mit Flächenkollektoren auf Sandboden sinnvoll?

Diskutiere Erdwärme mit Flächenkollektoren auf Sandboden sinnvoll? im Heizung 1 Forum im Bereich Haustechnik; Guten Morgen Forum :-). Ein weiterer Fehler ist in der Berechnung. Die Lüftungsanteil ist deutlich zu hoch. Unter...

  1. #61 vincentspread, 17.02.2013
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    Guten Morgen Forum :-).

    Ein weiterer Fehler ist in der Berechnung. Die Lüftungsanteil ist deutlich zu hoch.

    Unter http://www.u-wert.net/berechnung/lueftungs-rechner/ nochmal nachgerechnet. Komme auf einen Volumenstrom von 540 cbm/h bei einen Luftwechsel von 0,75 pro Stunde. Das ergibt 195 W je Grad Celsius. Bei 36 Grad Temperaturdifferenz sind das 7020 W. Mit WRG von 80% liege ich bei 1,4 kW. Die maximale Heizleistung ist dann 6,1 kW.
     
  2. R.B.

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    Schön wenn wir jetzt weiter Zahlen würfeln. Es war eingangs schon bekannt, dass die Heizlast eher um 6-8kW liegen wird, aber wissen tun wir das nicht. Also Heizlastermittlung nach EN12831 erstellen lassen, sonst raten wir an Weihnachten noch.

    Gruß
    Ralf
     
  3. #63 vincentspread, 20.02.2013
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    So, habe heute die Heizlastberechnung nach EN12831 bekommen und muss sagen unsere Überschlagsrechnungen waren verdammt gut.

    Transmissionswärmeverluste Φ'T,Geb 3640 W
    Lüftungswärmeverluste Φ'V,Geb 1200 W
    -------------------------------------------------------
    Auslegungsheizlast Φ'ausl. Geb 4840 W

    Wenn man noch für Brauchwasser 0,5 kW dazu nimmt ist man bei ca. 5,3 kW.

    Sind die Zahlen ausreichend um die benötigte Fläche auf den Sandboden zu ermitteln? Ich hätte noch 13 Seiten Zahlen zur Auswahl ;-) .
     
  4. R.B.

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    Na also, langsam kommen wir voran. Bei 15W/m2 lässt sich schon mal was anfangen. Ein Graben mit 60m Länge wäre auch ausreichend. Wie man das jetzt auf dem Grundstück verteilt, dazu sollte man sich das Grundstück mal genauer anschauen. Was wird wo und wie bebaut? Wo sind welche Flächen frei? Evtl. auch kleine freie Streifen nutzen?

    Dem Kollektor ist es egal wie er aufgebaut wird, Hauptsache er erschließt möglichst viel Erdreich. Dann 600m Rohr rein, aufgeteilt auf 2 Kreise, und die Sache hat sich. Ich würde den Wärmetauscher, sprich das Rohr bzw. dessen Oberfläche, immer möglichst groß wählen. Natürlich muss man die Druckverluste beachten, das ist klar.


    Die kommen später, das sind wohl die Raumheizlasten, die braucht man für die Dimensionierung der Heizflächen.

    Gruß
    Ralf
     
  5. #65 vincentspread, 20.02.2013
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    Wäre es nicht besser statt einen Graben zu verwenden in die Fläche zu gehen. Da würde man doch mehr Erdreich erschließen .Der Bagger wäre eh da, also kein Problem. Tiefe ca. 1,2 m soll gut sein. Als Rohr würde ich ein 32x3mm PE 100 RC nehmen. Verlegeabstand 50 cm um die maximale Entzugsleistung zu erreichen. Um die 400m2 zu nutzen also 800m2 Rohr rein. Was meint ihr zur Planung, wie lange sollte ein Rohrstrang sein?
     
  6. R.B.

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    Bei 32x3 PE würde ich auf max. 300m Länge pro Rohr gehen. Man müsste jetzt einfach mal die Druckverluste und Strömungsverhältnisse rechnen. Die Druckverluste sind ein wichtiger Punkt, auch wenn es heutzutage schon sehr effiziente Pumpen gibt. Das handling ist natürlich auch ein Thema.

    Geht man in die Fläche, dann hat man halt mehr Baggerarbeiten und somit Kosten. Vergrößert man die WT Fläche, also mehr Rohrmeter, dann ist das von Vorteil, doch irgendwann macht sich das kaum noch bemerkbar. Wir diskutieren dann über Nachkommastellen.

    Bei 600 Rohrmetern bist Du bei etwa 8W/m. Den Abstand zwischen den Rohren kannst Du dann etwas größer wählen, das reduziert die gegenseitige Beeinflussung (Eisradien um´s Rohr beachten).

    Die Tiefe wäre mir etwas zu knapp. Jetzt kommt es darauf an, ob der Boden bis in x Meter Tiefe nur aus Sand besteht oder aus was auch immer. Eine Verlegetiefe von 1,5m würde ich daher vorziehen.

    Gruß
    Ralf
     
  7. #67 vincentspread, 21.02.2013
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    Der Boden ist bis 3m Sand, weiter sind wir bisher nicht runter. Grundsätzlich sind die Kosten für die Erdbewegung zu vernachlässigen, da den Aushub ein Verwandter übernimmt.

    Laut deiner Planung mit 8 W/m komme ich auf 3,2 kW-Entzugsleistung auf 400m, das wäre definitiv zu wenig.

    Ich bin davon ausgegangen, dass bei 400m2, Verlegeabstand von 50cm, 32x3PE die maximale Entzugsleistung von 15W/m2 erreicht wird, also in Summe 6kW Entzugsleistung erreicht wird.

    Oder liege ich da falsch?
     
  8. R.B.

    R.B.

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    Die 8W/m beziehen sich natürlich auf die Rohrmeter um die Belastung am "Wärmetauscher" betrachten zu können. Sonst hätte ich m2 geschrieben. ;)

    Gruß
    Ralf
     
  9. #69 vincentspread, 21.02.2013
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    Ok, hast Recht. Dann sinds 4,8 kW Wärmeentzugsleistung.

    Bei einer Jahresarbeitszahl von 4 kommen wir wieder auf etwa 6kW incl. 1,2kW elektrischer Zusatzleistung. Mein Heizungsbauer meint, dass 6kW Heizleistung zu wenig ist.

    Nochmal zu Erinnerung, die max. Heizlast-Berechnung nach EN12831 ergab 4,8kW. Bleiben für Warmwasser noch 1,2kW übrig.

    Szenario: 4 Personenhaushalt mit 50 Liter Warmwasserverbrauch pro Person pro Tag. Also täglich 200 Liter von 8 auf 56 Grad aufheizen.

    Grundlage: 1,16 Wh um 1 Liter Wasser um 1 Grad zu erwärmen.

    1,16 Wh * 200 L * 48 K = 11.136 Wh
    = ca. 11 kWh

    Bei 1,2 kWh Leistung würde es ca. 9 Stunden dauern bis 200 L wieder von 8 auf 56 Grad aufgeheizt sind. Eigentlich doch ok.

    Habe ich falsch gerechnet bzw. sind 6kW wirklich nicht ausreichend?
     
  10. R.B.

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    Womit begründet Dein Heizungsbauer seine Aussage?

    Bei 4 Personen je 50 Liter WW, da kannst DU mit einem dT von sagen wir mal 35K rechnen, das reicht völlig. Bei WW mit 56°C könntest Du ja eine deutlich höhere Zapfmenge durch Mischung erzielen.

    Also 200 * 1,16 * 35 = 8,12kWh. Das macht die WP bei 6kW innerhalb von nicht einmal 1,5 Stunden.

    Die Leistung der Anlage hängt zudem von der Quellentemperatur ab. Bei einer 6kW WP stehen die meiste Zeit mehr als 6kW zur Verfügung. Die max. Heizlast wird sowieso nur an wenigen Tagen im Jahr wirklich benötigt. d.h. selbst wenn die Kiste tatsächlich für 1,5 Stunden am Stück in die WW-Erzeugung gehen würde, was in der Praxis nicht der Fall sein wird, dann wirst Du das an der Raumtemperatur nicht bemerken.

    Bei so einer Dimensionierung werden lange Laufzeiten des Wärmeerzeuger angepeilt.

    Man könnte natürlich wegen dem WW die Leistung der WP verdoppeln, dann würde sie aber im Heizbetrieb ständig an und aus gehen. Das will doch kein Mensch.

    Viele Heizungsbauer haben mit so einer Planung ihre Probleme, vor allen Dingen die älteren Semester, die noch vor Jahren 20-30 kW in ein EFH eingebaut haben, und auch vor 40kW Ölern nicht zurückschreckten. Da war das Motto, die Heizkörper müssen glühen, nur das ist gute Wärme.

    Aber die Zeiten haben sich geändert.

    Gruß
    Ralf
     
  11. #71 vincentspread, 21.02.2013
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    Sehe ich genauso. Ich frag den Heizungsbauer mal.

    Hmm, bin noch am überlegen, ob ich einen Teil der Fläche unter Rohren durch Lehm ersetzte. Das würde mich kaum was kosten, weil mein Verwandter das erledigen könnte. Würde mir vorstellen 20-30 cm. Dann wäre in diesem Bereich die max. Wärmeentzugsleistung erhöht und ich hätte einen zusätzlichen Puffer. Ich weiß, rein rechnerisch ist das eigentlich nicht nötig, aber man weiß ja nie.

    Würde durch so eine Lehmschicht die max. Wärmeentzugsleistung erhöht werden?
     
  12. R.B.

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    Hinsichtlich der Entzugsleistung wird sich da nicht viel ändern. Der Versickerungsgrad des Bodens wird aber beeinflusst, d.h. Niederschläge versickern langsamer.

    Gruß
    Ralf
     
  13. #73 vincentspread, 22.02.2013
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    Ich denk, dass mit dem Lehm wird schon a bisserl was bringen, wenn das Wasser dann langsamer versickert. Werde das wohl machen.

    Würden dann zu folgenden Bodenaufbau kommen:

    Bodentiefe
    x - 180 Sand
    180 - 155 Lehm
    155 - 150 gesiebter Sand
    -- Einlegen der Rohrleitung 32x3 PE --
    150 - 145 gesiebter Sand
    145 - 30 Sand
    30 - 0 Erdreich

    Geht der Aufbau so in Ordnung?
     
  14. R.B.

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    Bei Rohren als RC brauchst Du keinen "gesiebten" Sand.

    Gruß
    Ralf
     
  15. #75 vincentspread, 22.02.2013
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    Hätte noch eine Frage zur turbolenten Strömung. Dieser "verwirbelte" Fluss der Flüssigkeit hat ja beim Wärmeentzug deutliche Vorteile.

    Abhängig ist die Turbolenz vom Durchmesser des Rohres (m), der Strömungsgeschwindigkeit (kg / m². S) und der Viskosität des Solemittels (kg / ms).

    Der Durchmesser vom Rohrs (32mm) und die Viskosität der Sole (? kg/m2 S) stehen vermutlich fest. Also bleibt nur die Strömungsgeschwindigkeit.

    Wie hoch muss diese sein, das mit Sicherheit eine turbolente Strömung (Re-Zahl > 2300) auftritt?
     
  16. #76 vincentspread, 22.02.2013
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    Nochmal eine Zusammenfassung zum aktuellen Stand:

    - 400m2 horizontale Fläche nutzen
    - in einer Tiefe von 1,5-1,8m eine Lehmschicht einziehen
    - Verlegetiefe 1,5m (sehr gute Leistungszahl übers Jahr)
    - Rohrdurchmesser 32x3mm zwecks guter Entzugsleistung
    - Rohrabstand 0,53 m zwecks guter Entzugsleistung

    Berechnung der Rohrlänge

    400m2 / 0,53m = ca. 750m

    3 Stränge a 250m bringen max. 10W/Rohrmeter. Also max. Gesamtentzugsleistung ca. 7,5 kW vom verlegten Rohr. Falls der Sandboden doch etwas mehr hergibt als 16W, dann kann das ausgenutzt werden.

    Ich benötige für das Haus etwa 6kW max. Heizleistung. Wenn ich von einem COP von 3,5 ausgehe, dann sollte die Wärmepumpe eine elektrische Heizungsaufnahme von 1,7 kW besitzen.

    Das wäre dann zum Beispiel die Vaillant geoTHERM Plus VWS 84/3.

    Bitte um Feedback. ob das so nachvollziehbar und ok ist. Gerne auch Verbesserungsvorschläge :-) .

    Gruß
    Vincent
     
  17. R.B.

    R.B.

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    Sieht gut aus. COP wird sicherlich eher in Richtung 4 und höher liegen.
    Bei grob 6kW belastest Du die Rohre mit 8W/m.

    Wenn die Heizlast um die 6kW liegt, dann sehe ich keinen Grund warum man eine 8kW WP einsetzen sollte. Hier wäre das 6kW Modell, das im Schnitt ja mehr als 6kW liefert, ausreichend.

    Gruß
    Ralf
     
  18. #78 planfix, 25.02.2013
    planfix

    planfix Gast

    und hier scheiden schon wieder die geister von theorie und praxis!
    die heizleistung ist 6 KW, ohne WW bereitung! ohne sperrzeiten! ohne zeiten, in denen sich der kollektor mal erholen kann!
    wenn die meiste energie benötigt wird, dann braucht der kollektor auch mal pausen bevor die totale vereisung eintritt und nur noch das heizschwert heizt. so einfach isses!
     
  19. R.B.

    R.B.

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    Ach Isa, hättest Du nur den thread gelesen.

    Transmissionswärmeverluste Φ'T,Geb 3640 W
    Lüftungswärmeverluste Φ'V,Geb 1200 W
    -------------------------------------------------------
    Auslegungsheizlast Φ'ausl. Geb 4840 W

    Da braucht´s keine 8kW, auch nicht wegen WW oder wegen Pausen damit sich der Kollektor erholen kann. Die 6kW WP liefert im Schnitt 6,2-6,5kW, das sind fast 1,5-2kW mehr als die Auslegungsheizlast.
    Er belastet den Kollektor mit grob 15W/m2, so schlecht kann der Boden gar nicht sein, dass er hier während der Heizperiode länger Ruhepausen zur Regeneration einplanen müsste. Die meiste Zeit des Jahres läuft die Kiste sowieso nur wenige Stunden am Tag.

    Gruß
    Ralf
     
  20. R.B.

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    Genau betrachtet ist Dein Boden auch nichts anderes als ein großer Eisspeicher.

    Gruß
    Ralf
     
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