Haustechnikforum
  - Wärmepumpen

Sole-Wp mit Kurz-Sonden

Ich plane, meine WP auf SOlebetrieb unzustellen. Bisher GW-WP, aber eisenhaltiges Wasser und häufiges verockern.

Der Boden:

1 Meter Mutterboden
2 Meter feiner Sand
3-9 Meter grober Sand
10 Meter kies (Körnung 5-10mm)
11-18 Meter grober Sand
18-? Grober Kies

Ich habe die Möglichkeit, kostengünstig bis ca 18 Meter zu bohren, danach komme ich aufgrund des Groben Kies nicht mehr weiter

Wassserstand ab ca 2,5 Meter.

Ich habe probiert und bekomme problemlos Einfachsonden aus 25x2,3 PE in die Erde bis ca 18 meter. Da ichunterirdisch zum Sammelschacht gehe, rechne ich mit einer garantiert nutzbaren Sondenlänge von 15m.

Wärmepumpe ist eine Viessmann Vitocal BWC 106 Leistung ca 7,5kw
Wärmebedarf im Jahr ca 18-20MWh

Ich plane in 2 Reihen mit 5m Abstand je 6 Einfachsonden im Abstand von 4m zu versenken. Insgesamt 12 Stück. Die Reihen sind quer zur Grundwasserfliesrichtung. ich wollte immer 2 Sonden seriell verschalten und so insgesamt 6 Kreise bilden. Dazu kommen 30m Anbindung vom Sammelschacht zur Wärmepumpe.

Wer kann/will das Konstrukt mal durchrechnen bzgl vorraussichtlicher Soletemp, Druckverlust, Solepumpenleistung...

Bin für vorschläge offen.

Ich möchte keinen Grabenkollektor/ Slinkygraben/ Direktverdampfer.


Vielen Dank.

Nachtrag:

Die 30m Anbindung vom Sammelschacht zur WP ist PE 40x3,7 und schon vorhanden

Hallo Flachbohrer.

Also 12 x Einzel-U (richtig?) PE 25x2.3, je 18 Meter tief, alle Sondenrohre einzeln zum Sammler geführt. Stimmt das so?

Was wir noch genau wissen müssten ist die Entfernung der einzelnen Bohrungen vom Sammler. Ich gehe mal für eine Überschlagsrechnung von 5 Metern für die sammlernahen Bohrungen SN und 30 Metern für die sammlerfernen Bohrungen SF aus.

Das gibt dann Rohrlangen zwischen 46 (SN) (56, 66, 76, 86) und 96 (SF) Metern.

Wenn Du je 2 seriell am Sammler verschaltest (46+96, 56+86, 66+76), dann bekommst Du für alle 6 Kreise eine Rohrlänge von 142 Metern. Insgesamt also rund 850 Meter 25er Rohr , von denen aber eine großer Teil wahrscheinlich ziemlich dicht gedrängt in den Zuleitungsgräben liegt. Nicht üppig, aber aucht nicht übermäßig mager. Es würde sich lohnen, die Zuleitungsgräben etwas aufwändiger zu bauen: tief und breit genug, Vor- und Rückläufe nicht zu dicht beieinander.

Gehen wir von einer Kälteleistung von 6 kW, einer SoleSpreizung von 3.5 °C und einer Solekonzentration von 20% aus, dann hast Su einen Volumenstrom von etwa 1500 Litern/h, pro Kreis also knapp 270 L/h.
Das gäbe einen Druckverlust von 80 mbar, Strömung weit im laminaren Bereich, aber ansonsten hydraulisch ok.
Eine Alternativlösung wäre die serielle Verschaltung von 3 Kreisen, dann bekämest Du bei leicht geringerer Solekonzentration turbulente Strömung und damit ca. 1 °C höhere Soletemperatur für etwa 280 mbar Druckverlust. Hängt von Deiner Solepumpe ab ob sich das lohnt: bei Hocheffizienz sicher, sonst müsste man noch mal nachrechnen.
25er Rohr ist halt nicht ideal.

Gruß,
Bernd

...tschuldigung, sehe gerade die 30 Meter Anbindung mit 40er. Ist das Ein- oder Zweiweg, also 30 oder 60 Meter Rohr?
Das kostet dann jedenfalls noch mal 70 oder 140 mbar Druckverlust, damit scheidet die turbulente Lösung dann mit einiger Sicherheit aus, wenn Du nicht auf max. 15% Sole gehen willst.

Was ist der Standort?

...und das muss 1600 L/h heissen im vorigen Beitrag.

Hallo Flachbohrer,

man könnte schauen, ob sich diese Anlage vielleicht ohne Sole betreiben läßt. Das würde den Umbau erleichtern und schadet auch nicht der Effizienz.

Wie verläuft deine Wassertemperatur bisher übers Jahr?
Wie tief war bisher die minimale Eingangstemperatur?
Aus welcher Tiefe wird das Wasser gefördert?
Kannst du was über die Strömungsgeschwindigkeit des Grundwassers sagen?
In welcher Tiefe liegt die 40er Zuleitung?

Hast du mal darüber nachgedacht, die beiden Brunnen umzubauen, d.h. einen Tauscher einzubringen? Man könnte in den Schluckbrunnen einen Tauscher aus Edelstahlwellrohr einbauen und das Wasser dort mit einem perforierten Rohr gleichmäßig über die ganze verfügbare Tiefe einbringen. Nur mal so als grobe Idee.
Tritt die Verockerung in den Brunnen auf oder im Tauscher der WP?

Grüße
Frank

Es ist schön, das die beiden, auf die ich gehofft hatte, sich auch wirklich melden.
Also:

Verockerung trit im gesammten System auf, ein Weiterbetrieb als Wasser/Wasser-Anlage kommt definitiv nicht in Frage.

Ich hatte gehofft, mit ausreichend Sondenmetern das System komplet ohne Sole betreiben zu können, also reiner Wasserbetrieb als Medium.
Die Anbindung in den Keller hat 30m einfache Länge, als hin und zurück 60m.

benötigter Volumenstrom laut Viessman: 1600l/h
meine gelesen zu haben, das ich bei PE-Rohr 20mm innen ab ca 150l/h im turbulenten Bereicht bin bei Wasser, daher der Plan nach 6 Kreisen mit je ca 250l/h.


Einen (nicht masstabsgerechten) Plan findet ihr hier:
http://www.bilderhoster.net/img.php?id=mp3lx4nk.jpg

Die Sammelleitung ist ca 80cm tief vergraben.

Grundwassertemperatur immer über 10Grad, meistens über 11Grad.
Strömungsgeschwindigkeit keine Ahnung, soll aber laut Brunnenbauer, der mal zum schauen und schwatzen da war, recht kräftig sein.

Grösste Entfernung Sammler-Sonde ca 15m also Gesamtlänge des Rohres hin-runter-hoch-zurück ca 60m
Geringste Entfernung 4m also Gesamtlänge der Sonde 40m Rohr
Ich wollte immmmer 2 Sonden so zusammenschalten, das die Gesamtlänge eines Kreises ca 100m beträgt.

laut Online-Rechner:

Sammelleitung: 60m PE innen 32mm 1,6m³/h 81mbar
2 Sonden 100m PE innen 20mm 266l/h 55mbar Renolds-Zahl ca 4700, turbulente Strömung.

Selbst wenn ich noch 50mBar für Sammler/Bögen etc zurechne komme ich auf einen Druckverlust von 180 mBar im System. Ich kenne den internen Druckverlust der WP nicht, laut Handbuch würde die Serenmässige Wilo Top S 25/7 einen externen Druckverlust vom max 540mbar stemmen.

Solepumpe habe ich allerdings noch nicht, muss mal sehen, was nachher passt.

Wenn ich keinen Denk-oder Rechenfehler habe, sind diese doch recht komfortable Werte.
Die grosse Unbekannte ist, ob die ca 180 m Einfachsonde (12x 15 nutzbare Meter) ausreichen, um nicht in negative Temperaturen zu kommen und somit auf Frostschutz zu verzichten. immerhin im letzten Jahr ca 2300 Betriebsstunden.

Momentan sind 4 Sonden realisiert, der Rest ist noch variabel.
Ausführungszeitraum dieser Sommer. Brauche je Sonde mit einem Helfer einen knappen Tag mit aufräumen. Dauert also noch einige Zeit, bis ich fertig bin.

Bin immer für sinnvolle Änderungsvorschläge offen.

Flachbohrer

Grundwassertemperatur klingt gut. Sammelleitung könnte tiefer liegen. Die Verbindungen der Sonden leg bitte so tief wie möglich, sonst verlierst du da.
Mach die Abstände auch so groß wie möglich in beide Richtungen; bei 4m hat man schon eine gewisse gegenseitige Beeinflussung.

Denke ich kann das mal berechnen und schauen, obs ohne Sole geht. Brauche noch ein paar Infos:
Welchen Abstand haben die beiden Rohre in einer Bohrung? Werden die irgendwie auf Abstand gehalten?
Hast du die Laufzeit pro Monat registriert? Mich interessiert z.B. die Laufzeit im vergangenen Februar.

Die WP hat laut Datenblatt 7,96 kW Heizleistung und 6,73 kW Kälteleistung bei 10° Wassertemperatur. Wie kommst du auf 7,5 kW?
Bei B0 sinkt das auf 5,86 kW. So kalt wird es nicht werden, wenn man ohne Sole arbeiten will, aber die Leistung wird schon auf etwa 7 kW sinken. Reicht das?

Grüße
Frank

Moin Frank,

Sammelleitung ist vorhanden und nicht ohne Erhebliche Flurschäden zu verändern.
Die Zuleitungen vom Schacht zu den Sonden habe ich auf 100-110cm liegen.
Abstand mehr wie 4m ist mangels Platz nicht möglich.
Die Sondenrohre sind in den unteren 4m nebeneinander, darüber bis zur Oberfläche habe ich Abstandshalter mit 2-3cm zwischengesetzt.

Von 1. Dezember bis 1.Januar 367h Verdichterlaufzeit mit 2886kWh Wärmeabgabe.
Von 1. Januar bis 1.Februar 425h Verdichterlaufzeit mit 3353kWh Wärmeabgabe.

Der Februar ist leider nicht sinnvoll, da durch einen anderen Defekt ich ca 1 Woche elektrisch heizen mosste.

Bei ca -20Grad ist der Punkt erreicht, an dem die Heizung trotz 24h Dauerlauf nur noch ca 20Grad raumtemperatur erreicht.
Die ca 7kw leistung sollten knapp ausreichen. Wenn nicht, bin ich endlich gezwungen die Kellerdecke zu dämmen ;-)

Die 7,5kw ist das, was der Wärmemengenzähler meistens etwa angezeigt hat. Laut den oben stehenden Zahlen stimmt dies wohl nicht so ganz, da komme ich auf 7,8kw Leistung.

Wichtig ist mir hauptsächlich, endlich ein relativ wartungsarmes System zu bekommen. Von dem ständigen Spülen, reinigen usw habe ich die Nase voll. Es ist nicht schön, im Winter in den Brunnenschacht zu klettern und bei Frost die Brunnenpumpe zu ziehen und stundenlang den Ocker abzuschrubben :-(

Nur 2-3cm Abstand ist nicht so günstig.

Hab das mal berechnet mit folgenden Annahmen:
- Starttemperatur im Herbst 10° zwischen 3 und 18m unter Oberfläche
- aktive Sondenlänge damit 180m mit 360m Rohr
- Betrieb mit Wasser, turbulente Strömung
- wassergesättigter Sand und Kiesboden mit einer Wärmeleitfähigkeit von 2,4 W/mK und 600 Wh/m3K Wärmekapazität
- in der Kernheizzeit von Mitte November bis Mitte März 3.000 Stunden mit einer mittleren Leistung von 4,5 kW, Kälteleistung 3,6 kW
- zusätzlich Spitzenlast für 240 Stunden ( 10 Tage ), dann 7,5 kW Heizleistung, 6 kW Kälteleistung.

Unter diesen Voraussetzungen fällt die Quellentemperatur minimal auf -1/-4° ( wegen Vereisung tatsächlich nur ganz knapp unter 0° ). Also meilenweit entfernt von einem Betrieb ohne Frostschutz, der Tiefstwerte nicht wesentlich unter +6/+3° erlauben würde.

Noch nicht berücksichtigt ist hier der Einfluß von Grundwasserströmen, die man nicht bestimmen kann. Einen wesentlichen Gewinn würde man hier nur sehen, wenn der Grundwasserstrom eine Mächtigkeit von mehreren Metern hat. Eine schmale Schicht mit schnellem Strom bringt zwar was, aber nicht genug.

Diese Berechnung enthält zwar zahlreiche Unsicherheiten hinsichtlich aller eingesetzten Parameter, gibt aber doch schon einen guten Anhaltspunkt für die Frage ob Frostschutz oder nicht. Meine Bewertung: zu 90% nicht, nur viel und schnelles Grundwasser könnte das ändern, bei den anderen Faktoren kann die Abweichung von den Annahmen nicht so groß sein, daß sich das Gesamtergebnis ändert.

Grüße
Frank

Hallo Frank,
Danke für die realistische Prognose. Ist zwar nicht das, was ich erreichen wollte, jetzt weiss ich aber erstmal, wo ich etwa hinkomme.

Erstmal hypotetisch: Wie würde sich der Temperaturverläuf ändern, wenn ich die Seitlichen Abstände zwischen den Sonden von 4 auf 3m verringere und dafür die Gesamtzahl der Sonden von 12 auf 14 erhöhe?

Wenn ich es bei 12 Sonden belasse und mit Sole arbeite würde eine Konzentration bis -10 Grad ausreichen? Bleibe ich dann mit der Strömung im turbulenten Bereich?

Die Abstandshalter werde ich auf max 4cm vergrössern. Mehr geht nicht ohne grössere Anstrengungen, da ich momentan mit ca 100mm bohre. Wieviel würde zB ein Abstand von 8cm ausmachen? Mit einem Mehraufwand von ca 3-4h je sonde würde ich die Bohrungen auf 160mm vergrössert bekommen.

Was könnte man sonst noch modifizieren?

Alle Modifikationen bringen etwas, aber nicht genug. Lass es ruhig, wie es ist. Kannst dein Glück ja erst mal mit Wasser probieren. Vielleicht gibt es ja doch eine Strömung auf 10m Mächtigkeit mit 10cm pro Tag oder mehr, dann gehts auch ohne Frostschutz. Ansonsten merkt man rechtzeitig, daß Frostschutz notwendig wird. Je nach tatsächlichem Ergebnis könnte auch ein Frostschutz von nur 10% ausreichen. Zur Strömung kann ich auf die Schnelle nichts sagen, weil Tyfo nicht auf Windows 7 läuft - müßte da erst meine alte Kiste anwerfen.

Solepumpe würde ich eine Wilo Stratos 25/1-6 nehmen - nicht die Pico oder Eco! Kriegt man schon mal günstig bei ebay. Gerade steht eine bei 112 Euro 2 Stunden vor Ablauf. Kann aber auch eine der anderen Hocheffizienzpumpen sein wie Laing.

Grüße
Frank

Pumpe will ich erst schauen, wenn alle Sonden in der Erde sind. Wird sich noch einige Zeit hinziehen.
Ausserdem habe ich (glaube ich) noch irgendwo eine Aplha 2 25/60 rumzuliegen. Ist ja etwa die gleiche Leistungsklasse wie die Wilo, oder?

Die Abstandshalte auf 4cm werde ich auf jeden Fall machen. Den Rest muss ich mal drüber nachdenken.
Die Frage ist immernoch 12 oder 14 Sonden?
Die Entscheidung muss ich in den nächsten Tagen fällen.

Bis dahin erstmal:

Frohe Ostern !

Mehr Sonden sind natürlich besser. Bringen ein paar Zehntel.

Grüße
Frank

Hallo zusammen,

die Hydraulik bei Betrieb mit reinem Wasser habe ich mal nachgerechnet, das kommt so hin. Der Druckverlust ist dann auch jeden Fall akzeptabel.
Tyfo kommt für z.B. 5 °C Wassertemperatur aber auf deutlich andere Werte, R viel kleiner und Druckverlust auch, aber immer noch deutlich turbulent: Rohr 100m 25x2.3, V 0.23 m/s, T 5°C, R 3106, DV 58.4 mbar.

Entscheidende Frage ist, wie hoch die Wassersäule steht und wie schnell sie fließt. Aber selbst wenn die Sonden 15 Meter hoch im Wasser stehen braucht man eine beträchtliche Strömungsgeschwindigkeit um im Dauerbetrieb mit reinem Wasser durchzukommen. Soleausgang dürfte ja dann ca. 3 °C nicht unterschreiten.

Im Prinzip habe ich eine ähnliche Quelle: 100 Minibohrungen ("Erd-Schlitze") mit ca. 2.5 Metern Tiefe ab Grabenboden (ca. 1.8 Meter Tiefe), die fast komplett im Wasser stehen, wobei bei mir die ca. 13 Meter Rohr pro Sonde aber auf einer Fläche von ca. 0.6 x 2.5 m² verteilt sind. Und die Verbindungsrohre der Sonden liegen bei mir auf 1.6-1.8 m Tiefe. Das ganze im milden Emsland, und ich habe bei 2600 Betriebsstunden pro Jahr und jahresdurchschnittlich 9.5 kW Kälteleistung minimalen Soleausgang von ca. -1 °C, also ca. 4 °C zu niedrig für reinen Wasserbetrieb.

Klar, das ist schwer zu extrapolieren, aber ich würde sagen: wir sollten mal den Teufel an die Wand malen und peilen was passiert, wenn das mit Wasser nicht geht, und wir mit (sagen wir) 15% Sole arbeiten müssen.
Dann schlägt als erstes mal die Hydraulik auf laminar um. Das ist keine Katastrophe, kostet aber ca. 1 °C Soletemperatur. Wenn man dann in den Dauerbetriebsphasen im Kernwinter auf (sagen wir) 0/-3°C Sole landet, leistet die WP gut 25% weniger als mit 10/6 °C Grundwasser. Das wird dann auch mit Dämmung der Kellerdecke dann wohl eher kühl im Haus werden.

Das sollte man also (wenns geht) vermeiden. Einzige Möglichkeit, die ich sehe: mehr Sondenmeter. Bei strömendem Grundwasser ist die wechselseitige Beeinflussung benachbarter Sonden in der Reihe (quer zur Strömung) recht gering, denn das ist ja eher ein langfristiger Effekt, der durch den Wasseraustausch gedämpft wird.
Also warum nicht 2 Meter Sondenabstand in der Reihe? Dann entsprechend mehr Sonden seriell verschalten, und auch das Schaltmuster überdenken: am besten wäre es, die Sonden so zu verschalten, dass pro Kreis im Vorlauf zunächst die "kalte" (Strömungslee) Sondenreihe durchströmt wird, dann im Rücklauf die "warme". Klar: mehr Aufwand, man müsste evtl. (s. Frage 2) Luv- und Leereihe mit Gräben für die Verbindungsrohre verbinden. Wenn man diese Verbindungsgräben etwas tiefer macht, bekommt man aber auch wieder Entzugsvolumen...
Wir sollten noch ein wenig brainstormen ;-)

Noch ein paar Fragen:

1. Wo steht das Anwesen eigentlich?

2. Wie ist die Verschaltung der Sonden geplant: gehen alle Sondenrohre bis zum Sammler und werden dort verbunden, oder wird die Verbindung unterirdisch zwischen den Sonden liegen?


Gruß,
Bernd

Hab mal geschaut, was passiert, wenn man wie von Bernd vorgeschlagen die Sondenanzahl verdoppelt. Der Gewinn spielt sich hier v.a. im Kurzzeitbereich ab, in der näheren Umgebung der Sonden. Im weiteren Umkreis bleibt die Abkühlung des Erdreichs ja gleich, die Entzugstrichter überlappen sich hier.
Zu diesem Zweck hab ich einen Peak von 5 Tagen = 120 Stunden gerechnet, in dem die Anlage mit voller Leistung und 6 kW Kälteleistung läuft. Dies einmal mit 12, einmal mit 24 Sonden. Beides mit turbulenter Strömung. Der Gradient, der sich in dieser Zeit aufbaut, ist bei doppelter Sondenzahl nur halb so hoch wie in der Ausgangssituation. Gewinn durch die Verdopplung: knapp 5K. Da sind alle Übergänge drin, also auch Rohrwand etc.
Viel mehr wird es auch im Langzeitbetrieb nicht. Verlängere ich den Dauerbetrieb von 5 auf 10 Tage dann sind es noch mal 0,38° ohne gegenseitige Beeinflussung, die dann aber schon beginnt.

Für einen garantierten Betrieb ohne Frostschutz reicht das immer noch nicht ganz aus, auch wenn es nahe kommt.

Die Frage ist, wieviel Aufwand man betreiben möchte. Vorteil durch die Verdopplung der Sondenzahl ist neben der viel größeren Chance, ohne Frostschutz auszukommen, die höhere Leistung bei starker Kälte. Im Jahresmittel ist die Einsparung bescheiden. Ich schätze daß man bei doppelter Sondenzahl eine übers Jahr gemittelte Quellentemperatur von >8° bekommt. Bei 12 Sonden wären es 6°, vielleicht 5,5° mit Sole. Das sind gerade einmal 5-7% Stromeinsparung.

Ich persönlich würde mir die Möglichkeiten zur Verbesserung der Gebäudehülle genau anschauen. Das bringt auch eine höhere Soletemperatur, wenn auch nicht so viel wie die Verdopplung der Sonden. Wahrscheinlich ist der Gesamt-Stromverbrauch aber geringer.

Grüße
Frank

Hallo zusammen.

Gut 5 °C Gewinn durch doppelte Sondenanzahl auf gleicher Grundfläche bekomme ich auch raus. Und ob das dann für Betrieb mit reinem Wasser reicht kann man nur ausprobieren, denn nur wenn die Grundwasserströmung auf fast der ganzen Sondenlänge groß genug ist bekomme ich auch langfristig keine Überlappung der Entzugsfelder der einzelnen Sonden: das kalte Wasser muss großenteils weggeströmt sein, bevor die Überlappung relevant wird.

Aber auch wenn man eine geringe Menge Frostschutz einfüllen muss, bleiben die 5 °C Gewinn erhalten, und die brauchen wir dringend, damit die Leistung der WP ausreicht.

Nicht vergessen: man wird Korrosionsschutz in den "Sole"kreis einbringen müssen. Frank hatte das ja gute Bezugsquellen.

Gruß,
Bernd

Das Anwesen steht westlich von Berlin.
An der Geäudehülle ist mit vernünftigen Aufwand nichts mehr zu machen.
Das einzige, was tatsächlich noch nicht geschaft wurde ist die Kellerdecke. Ansonsten EG nachgedämmt. OG wegen Holzverkleidung nicht möglich, DG 180mm Glaswolle, Fenster 1,1.

Ich hatte geplant, alle Sonden in den Schacht zu führen und dort zu verschalten.
Die 4 Vorhandenen Sonden sind nicht mehr zu ändern.
Wie würden sich den die Temperaturen entwickeln, wenn ich die Einfachsonden gegen Doppel-U Sonden tausche?
24 Sonden ist ja schon mal eine Fleissaufgabe.

Hallo Flachbohrer,

hmm...also ne Gegend wo es auch schon mal längere Zeit richtig kalt werden kann. Wenn die WP aufgrund sehr niedriger Quellentemperaturen dann (sagen wir) ab dem 5. kalten Tag 25% weniger Leistung hat als bisher wäre zuschalten des Heizstabs u.U. ziemlich teuer.

Was kostet Dich denn eine Sonde so überschlagsmäßig?

Du hattest also bisher immer mindestens 10°C Quellentemperatur, richtig? Und welche QuellenSpreizung hattest Du?

Alle Sonden zum Sammler ist Klasse, ist sicherer als unterirdisch zusammenzuklemmen, und man kann ggfs. noch die Verschaltung korrigieren.
Ich würde empfehlen, die Rohre zum Sammler etwas tiefer zu verlegen, und Vor- und Rückläufe auseinander zu halten.

Klar, 24 Sonden sind richtig Arbeit. Aber auch nur 24 Tage, richtig? ;-)
Ich habe hier knapp 100 Meter Graben 1.80m tief und 60-80cm breit mit Schaufel und Schubkarre gebaut, und am Grabenboden mit Kupferrohr am Gartenschlauch 100 Schlitze gespült und selbstgeflochtene Rohrmatten reingedrückt. Hat 3 Monate im Feierabend- und Wochenendbetrieb gedauert, und ist richtig gut geworden. Würde ich jederzeit wieder machen.

Doppel-U gegen Einzel-U bringt etwa 12% mehr Leistung, aber auch nur wenn Du die 4 Rohre dann mit Abstand voneinander einbringst. Würde ich nicht machen, dann lieber 3 Sonden mehr.


Wenn ich es bei 12 Sonden belasse und mit Sole arbeite würde eine Konzentration bis -10 Grad ausreichen? Bleibe ich dann mit der Strömung im turbulenten Bereich?

...hatten wir noch nicht beantwortet.

Frostschutz bis -10°C wäre dann mit Sicherheit ausreichen.
Frostschutz bis -10°C würde 20% Sole bedeuten, da kämest Du bei 260 L/h pro Kreis auf Re=1400, DV=60 mbar bei 100 Meter Kreislänge, also weit im laminaren Bereich. Für turbulente Strömung bei 20% Sole brauchst Du rund 460 L/h pro Kreis, bei 100 Meter Kreislänge wären das um die 200 mbar DV.
Das geht aber gar nicht, weil dann der Gesamtvolumenstrom über 2700 L/h wäre, und dann bekommst Du in der 40er Sammelleitung einen DV von 270 mbar, insgesamt also so um die 470 mbar.
Da brauchst Du dann eine ziemlich mächtige Solepumpe ;-)
In diesem Fall würde man wohl eher die turbulente Strömung aufgeben, kostet etwas weniger als 1 °C Soletemperatur und 3% Leistung der WP.

Wenn wir von einer minimalen Soleausgangstemperatur von -4°C ausgehen, reichen aber 17% Sole auch aus. Nur um mal zu zeigen was das ausmacht:
Bei 17% Sole bekommst Du turbulente Strömung bei 420 L/h pro Kreis, DV dann 155 mbar. In der Sammelleitung wäre der DV bei 2520 L/h dann 220 mbar. Insgesamt also um die 375 mbar.
Das rückt dann schon wieder in den Bereich des machbaren, wobei man noch mal nachrechnen sollte, ob 3 Sonden seriell dann nicht besser wären.


Mach mal einen Plan, wie viele Sonden Du bauen willst, dann grübeln und rechnen wir hier, wie man die am besten verschaltet und mit welcher Solekonzentration (wenn überhaupt) man starten sollte.



Gruß,
Bernd

Ich würde ohne Sole starten. Mit einem Testlauf kann man die Wärmeleitfähigkeit des Bodens abschätzen. Liegt vielleicht noch höher als die angenommenen 2,4, wenn der Sand und Kies viel Quarz enthält.
Und nach einem etwas längeren Betrieb kann man auch abschätzen, ob und wieviel Grundwasser dort fließt bzw. welchen dämpfenden Einfluß das hat.

Grüße
Frank

So, einige Zeit ist vergangen und ich habe einiges getan.

Es sind dann doch 21 Sonden geworden, Tiefe zwischen 14,5 und knapp 20 (einmal 24) Meter geworden. Die Bodenverhältnisse sind doch recht durchwachsen. Bei den 14m Enden ging es einfach nicht tiefer.
Insgesamt sind es 378m Bohrung geworden. Die Sonden sind 25mm Einfach-U Sonden mit Abstandshalten, der die Rohre auf einen Abstand von ca 5cm hält.

Momentan bin ich noch beim Zuführungen eingraben.

Allerdings gibt es schon eine Übersicht über die Längen und eine Plan.




Jetzt suche ich Vorschläge für die verschaltung der einzelnen Sonden.
Die Angabe Gesamtlänge in der Tabelle ist die Gesamtlänge der Sonde inkl Zuführung zum Schacht

MFG
Flachbohrer

Tichelmann und abgleichen.

Hallo zusammen.

@ Jürgen
Ja, genau, Tichelmann und abgleichen!
Sehr witzig !!

-------------

@ Flachbohrer

Das sind also dann insgesamt 1250 Meter 25er Rohr plus 30 (oder 60?) Meter 40er Anbindung, richtig?

Ich würde 5 oder 6 Kreise draus machen. Mit 5 Kreisen hält man sich die Option offen, auch mit 15% Sole noch turbulente Strömung zu erzwingen, bei 6 geht das wohl nicht mehr.

Willst Du mit reinem Wasser starten und dann ggfs. Sole nachfüllen wenns eng wird?

Gruß,
Bernd

Hab das jetzt nicht nachgerechnet ob 5 oder 6 Kreise. Denke daß wir deutlich weniger als 15% Sole brauchen und dementsprechend auch noch mit 6 Kreisen in den turbulenten Bereich kommen können. Nur falls die Sole doch zu kalt würde und wir höheren Frostschutz brauchen ist es auch schon fast egal, ob wir durch laminare Strömung noch ein Grad verlieren.
Für 6 Sonden spricht, daß wir damit etwas höheren Volumenstrom und etwas kleinere Spreizung schaffen.

Such dir also jeweils mehrere Sonden zusammen, mit denen du zusammen jeweils etwa gleiche Länge hast. Gesamtlänge darf +/-10% abweichen ohne daß man abgleichen müßte. Die 627m Gesamtlänge teilst du also bei 5 / 6 Kreisen auf Stränge mit 125 / 104m. Ist etwas Puzzlearbeit, aber das sollte man hinkriegen.

Die schlechteren ( kälteren ) Sonden sollten an den Anfang, die besseren ans Ende eines Kreises. Kälter sind die stromabwärts gelegenen. Außerdem sollte man für jede Sonde das Verhältnis von Anbindungslänge zu Gesamtlänge anschauen. Je kleiner der Anteil der Anbindung desto wärmer die Sonde. Würde also versuchen, stromabwärts gelegene Sonde mit langer Anbindung an den Anfang zu setzen, stromaufwärts gelegene mit kurzer Anbindung ans Ende.

Starten würde ich mit reinem Wasser. Schade daß wir jetzt wohl keine Gelegenheit haben, mal einen 6stündigen Dauerlauf zu messen. Das würde uns eine Menge Erkenntnisse bringen über den Untergrund und die Prognosemöglichkeit verbessern.
Ob es frostfrei geht kann man derzeit nicht sagen, hängt ganz stark vom Grundwasserstrom ab. Ausschliessen kann man es nicht, und ansonsten wird man nicht viel Frostschutz brauchen.

Grüße
Frank

Ja es sind ca 1250m Rohr versenkt. Ich hatte insgesammt 14 Ringe a100m bestellt und ausser einigen Abschnitten ist nichts mehr da. Die Zuleitung ist ca 30m einfache Strecke, aber nach einiger Kritik eurerseits habe ich umgeplant und doch noch 50mm PE-Rohr organisiert und verlege es gerade. Dauert sicherlich noch einige Tage, bis ich fertig bin.
Ich denke, ich werde erstmal 6 Kreise planen und mit Wasser starten.
Da ja alle Sonden im Sammelschacht enden, kann ich bei Bedarf immernoch umbauen und/oder Sole nachfüllen.
Die Gräben von den Sonden zum Sammelschacht sind allerdings alle nur ca 1-1,2m tief, da wegen Baumbestand uä kein tieferes Schachten möglich ist. Ich möchte ungern in einem 2m tiefen Graben stehen, wenn ein Baum der Meinung ist, er kommt auch mal schaun ;-)

Hallo Flachbohrer,

aber Du hälst Vor- und Rücklaufrohr der Sammelleitung ein Stück auseinander?

Und da es jeweils nur 1 Rohr ist kannst Du im Graben ggfs. noch 1 Spaten tiefer buddeln, ohne das gleich was einkracht, denke ich. Wenn Du mit reinem Wasser fahren willst ist der Boden in 1 Meter tief im späten Kernwinter sicher schon unter erforderlichem Soleeingang.

Außerdem: wenn Dich da wirklich ein Baum im Graben besuchen kommt ist ein etwas tieferer Graben als Versteck schon sicherer.

Gruß,
Bernd

So, ich bin fertig.
Ich habe die Sonden jetzt auf 6 Kreise aufgeteilt mit Abweichungen in der Länge von unter 10%.
Als Solepumpe ist momentan eine Alpha 2 25/60 verbaut. Ich habe heute mal das Haus geheizt und habe erste Werte erhalten.
Bei Heizleistung von 8,5kW (Wärmemengenzähler) habe ich auf der Quellenseite Sole Eingang 11 und Sole Ausgang 6,6 Grad. bei einer Angenommenen Az von ca 4,5 habe ich eine Entzugsleistung von 6,7 kW und damit einen Volumenstrom von ca 1,3m³/h.
Laut Hersteller ist ein Volumenstrom von min. 1,6m³/h erforderlich.
Was könnte Passieren, wenn ich es so lasse?

Hallo Flachbohrer.

Gratuliere zum gelungenen Testlauf.

Aber ein paar Probleme habe ich mit den Zahlen.

Weiter oben steht:
Wärmepumpe ist eine Viessmann Vitocal BWC 106 Leistung ca 7,5kw

Die hat laut http://kwt.viessmann.com/etc/medialib/internet_kwt/dokumentation/planungsanleitungen.Par.68930.File.File.tmp/PASwisslineBWC_WWC.pdf
bei 35/30 und 0/-3 eine Heizleistung von 6.2 kW und COP von 4.5
...ist das Deine WP?

Wenn ja: ich nehme mal an, dass Heizkreis bei 30/25 und Sole 11/6.6 war. Dann hättest Du soleseitig gut 30% und heizkreisseitig 3% mehr Leistung als nominell. Macht dann 6.2 x 1.33 = 8.25 kW. Passt zwar ungefähr, aber die Diskrepanz kann man nicht komplett der UWP anlasten. Ich nehme mal an dass die Soletemperaturen gegen Ende des Heiztaktes abgegriffen wurden, der WMZ aber über das ganze Heizintervall?
Zur Berechnung des Volumenstroms müssen wir den COP verwenden: 4.5 x 1.26 = 5.67. Die Kälteleistung wäre dann (mindestens) 8.25 x 4.67/5.67 = 6.8 kW, der Volumenstrom bei reinem Wasser also 6800 / 4.4 / 1.16 = 1332 L/h, wahrscheinlich aber mehr.

In jedem Fall alles prima so weit, Nominalvolumenstrom musst Du nicht einhalten, der ist nur formal bei Nennleistung und "Nennspreizung" 3 °C angegeben.


Hast Du schon gecheckt ob die Sondenkreise halbwegs gleiche Rücklauftemperatur liefern?

Falls Du noch einen Test fährst: Nimm mal die Sole/Heizkreis-temperaturen jede Minute (ab kurz vor WP-Start und ca. 30 Minuten lang), und wenn Du kannst den WMZ alle 2 Minuten.
Dann kriegen wir auch raus ob die Solekreise halbwegs im Gleichtakt sind.

Gruß,
Bernd

...noch was vergessen:

Du willst ja mit reinem Wasser fahren, und dazu müsste die Spreizung noch einiges runter, sonst wird der Solevorlauf zu kalt. Hast Du die Alpha schon auf Stufe 3 stehen?
Hast Du für die WP in den technischen Daten so was wie "freie Pressung" oder "Restförderhöhe" für den Solekreis stehen?

Komme ungefähr zu den gleichen Werten.
Diese WP gibt es auch als WW-Ausführung, als Vitocal 300-G WWC 106. Die hat laut BAFA-Liste bei W10/W35 8,0 kW und COP 5,5.

Wir müßten jetzt noch wissen, welche Vorlauftemperatur während der Messung vorlag.

Die Spreizung müßte sehr viel tiefer, wenn es gelingen soll, die Anlage ohne Frostschutz zu betreiben. Momentan ist das so OK, aber in der kritischen Phase während langer Kältewellen muß die Spreizung so tief wie irgend möglich. Auf jeden Fall unter 3°, möglichst sogar unter 2,5°.

Schauen wir mal, was man dann für Volumenströme braucht und welche Druckverluste auftreten. Absolute Untergrenze wäre für mich etwa 4/1,5°. Die Heizleistung ginge dann runter auf 7 kW und die Kälteleistung auf 5,6 kW. Volumenstrom wäre 1.926 l/h, pro Kreis 321 l/h. Das gibt bei einer Kreislänge von 210m einen Druckverlust von 165 mBar und fett turbulente Strömung. Hab jetzt nicht die Werte für den Druckverlust der Sammelleitung und des Kondensators, aber eine Spreizung von <2,5° sollte machbar sein im Winter.

Lass mal die Pumpe mit voller Leistung laufen, damit wir den Volumenstrom herausfinden, den die schafft. Man will die Anlage ja nicht mitten im Winter plötzlich umbauen müssen.

Grüße
Frank

Auch eine Spreizung von <2° sollte noch gehen. Das wären gut 2.400 l/h und eine Strömungsgeschwindigkeit von 0,34 m/s. In den Kreisen hast du dann einen Druckverlust von 247 mBar, in 60m 50er Zuleitung 85 mBar.
Wie hoch ist der nominale Druckverlust des Kondensators bei 1.600 l/h?

Man könnte damit runter auf 3,5/1,5°.

Grüße
Frank

Hallo Frank.

Man könnte damit runter auf 3,5/1,5°.

Uhuhu, damit sollten wir vorsichtig sein. Ich hatte bei meiner Vaillant mit den 15% Sole durch abklemmen etlicher Solekreise mal knapp unter -3 °C Soleausgang getestet, lief sauber und problemlos, und ich hab dann aufgehört weil ich diese Temperatur mit Sicherheit nie sehen werde.

Bei einem anderen Kunden hier (ich glaube es war Schwotte, und ich glaube ne Viessman WP, weiss ich aber nicht mehr genau) hatte ich eine Verdünnung der Sole auf (glaube ich) 15% (oder 18% ??) angeregt, und da gab es bei relativ harmlosen Soleausgangstemperaturen (die meine VWS locker weggesteckt hätte) schon deutliche Anzeichen von Erfrierungserscheinungen im Tauscher, Solekonzentration wurde daraufhin wieder erhöht, dann lief wieder alles sauber.

Absenkung der Soletemperatur in kritische Bereiche sollte man also zu Friedenszeiten unter strenger Aufsicht der WP testen (Hand am AUS-Schalter und sofort abschalten wenn die Kältekreisparameter abdriften, Solepumpe bei abgeschaltetem Kompressor lange nachlaufen lassen), damit man nicht in Kälteperioden vor nem geplatzten Tauscher steht.

Gruß,
Bernd

So, die Primärseite war bei 11 Grad rein und 6,5 Grad raus. Ich habe heute nochmals versucht zu entlüften, aber ich bekomme den Volumestrom nicht höher. Da ich am Sondenverteiler Tacosetter (2-8 l/min) sehe ich das alle Kreise gleichmässig durchströmt sind.
Die Alpha läuft auf Stufe 3 ca 44W.
Ich denke, ich werd mich doch mal nach einer anderen Solepumpe umsehen.
Mit der Grundfos währe ja zu schön gewesen, da ich sie noch zu liegen hatte.

Zu den 8,5 kW, das war ein abgelesener Momentanwert am WMZ ebenso die Soletemperaturen.
Daten zu den Druckverlusten des Tauschers gibt es nicht im Handbuch.
Es ist eine BWC 106 CD 70 Bj. 2005. Genauere Daten gibt es später nochmals.
Ich werde morgen auch mal ein paar Bilder online stellen.

Hier die Kennlinie der Alpha 2 25/60:



Die schafft bei dem errechneten Förderstrom 4,4m Förderhöhe. Der Druckverlust ist höher als zu erwarten. Die Tacos könnten zumindest teilweise dafür verantwortlich sein. Die würde ich nach Möglichkeit rauswerfen.

Welcher Typ Tacos ist das genau? Hast du mal den Druckverlust recherchiert?

Die Alpha 2 wird eine Spreizung von 2,5K oder weniger nicht schaffen.
Bevor du eine andere kaufst frag hier nach.

Grüße
Frank

Auf die 4,4m bin ich auch schon gekommen. Ich weis nur nicht, wo der Flaschenhals ist.
Die Tacos sind von Taconova 223.1208.000
Ich wollte sie eigendlich als Kontrollorgan drin behalten.
http://www.taconova.de/pdf/TacoSetter%20Inline%20100.pdf

Da die Heizung seit 7 Jahren als Wasser-WP gelaufen ist vermute ich eventuell noch Beläge und Dreck im Tauscher. Ich habe sie zwar schon gespült, werde aber morgen nochmals mit Spülpumpe und Kompressor ran.

Ein Problem ist ja immernoch die Luft durch die unglückliche Leitungsführung.
http://www.haustechnikdialog.de/Forum/t/144848/Soleleitung-entlueften-

Aber ich gebe mich da nicht mehr allzugrossen Hoffnungen hin, mit der Alpha die Spreizung unter 3 Grad zu bekommen.

Welche Pumpe wäre den geeignet?

Muss mal sehen, das ich die Alpha bei e..y los werde.