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Grabenkollektor: Berechnung der Slinkies
Verfasser:
crink
Zeit: 19.06.2014 09:20:59
0
2088805
Moin moin,

nachdem in verschiedenen Fäden die Berechnungsvorschriften für die Slinky-Belegung des Grabenbodens Thema sind, denke ich, dass dafür ein eigener Thread notwendig ist. Als Ergebnis ist dabei entweder ein Excel-Sheet denkbar, mit dem jeder selbst die Berechnungen ausführen kann, oder das Grabentool bekommt eine entsprechende Erweiterung, denn die Teilstückberechnung ist ja schon enthalten und könnte relativ einfach erweitert werden.

Wäre ja schön, wenn Bernd_K nicht immer für jeden Graben die Slinkies ausrechnen muss. Das sollte jeder einigermaßen informierte Grabenbauer selbst hinbekommen können, wenn ein passendes Tool dafür zur Verfügung steht.

Kurze Zusammenfassung des bisherigen Standes: Im Thread von Sebado ist eine eher einfach gehaltene Excel-Tabelle zu finden, die das Nötigste abdeckt.

Daraufhin hat Andreas91126 in seinem Thread die Tabelle für seine Zwecke erweitert.

Nun die Stellungnahme von Bernd, damit daran angeknüpft werden kann:
Zitat von Bernd_K Beitrag anzeigen
So ähnlich wie bei Deinem Excel habe ich das auch.

Ich rechne zusätzlich noch den Aushub mit, damit man den "Aufwand" verschiedener Versionen schnell vergleichen kann.

Du hast Slinkydurchmesser = Grabenbreite. Das würde ich zumindest bei 3 oder mehr Rohren nicht so machen, da wird dann die Belegung am Rand zu dicht. Besser dann den Slinkydurchmesser gesondert parametrisieren und bei 3 oder mehr Rohren als z.B.
Grabenbreite - nint((Anzahl Rohre - 1.9)/2.) x Grabenbreite x 0.15
vorschlagen. Rohr 3 und folgende werden dann mit entsprechendem Abstand vom Rand verlegt.

Neuerdings ;-) lasse ich an den Ecken immer die slinkies des "auslaufenden" Grabens um Grabenbreite/2 in den "einlaufenden" Graben hereinragen. Gibt bessere Überdeckung in der Ecke. Die Länge des "auslaufenden" Graben vergrößert sich damit rechnerisch um (Grabenbreite des einlaufenden Grabens)/2.

Nützlich wäre es, dem user auch die sich ergebenden Abstände A der slinkies eines Rohrs und die "Vorschübe" V der slinkies von Rohr 2, 3, ... gegenüber Rohr 1 auszurechnen.
Das wäre dann bei Grabenlänge L (aus der Ecke "auslaufende" Gräben bekommen rechnerisch L = L + (Grabenbreite des "einlaufenden" Grabens)/2 ),
Slinkydurchmesser D, N slinkies pro Rohr, M Rohre :

V = (L - D)/(N x M -1)
A = V x N

Bernd, hast Du auch eine fertige Excel-Tabelle, in die das alles so schon eingearbeitet ist? Oder rechnest Du das per Hand? Im Excel- (oder vergleichbar) Fall stell die Tabelle hier bitte rein, dann können wir die als Basis nehmen. Ansonsten bohre ich die von Andreas weiter auf, dort ist ja schon der Slinky-Abstand und der Versatz mit berücksichtigt, danke Andreas.

Deine Überlappung in den Ecken klingt nach einer guten Idee, aber auch ein wenig tricky.

Viele Grüße,
crink

Verfasser:
Bernd_K
Zeit: 19.06.2014 16:57:15
0
2088952
Hallo Claas.

Ich mache das in einfachen Fällen im Kopf, bei komplexeren Sachen (oder wenn ich erst noch experimentieren muss) nehme ich scilab.

Die Überlappung an Ecken ist doch eigentlich einfach: ab dem zweiten Grabenabschnitt sind alle Abschnitte um Breite/2 (des vorherigen Abschnitts) länger.

Ich hatte noch vergessen: die laufenden (verbrauchten) Rohrmeter müsste man noch mitschleppen, ist wichtige Kontrolle beim verlegen. Sonst endet früher oder später noch mal ne WP im Garten.

Bin etwas knapp mit Zeit, wird in 2 Wochen besser.

Gruß
Bernd

Verfasser:
Andreas91126
Zeit: 20.06.2014 14:02:55
0
2089192
Hi crink,

die von mir erweiterte Tabelle ist leider so nicht ganz richtig, wenn ich mir Bernd's Anmerkungen hierzu genau anschaue - und wenn man mal drüber nachdenkt:

Beispiel: 5m Graben, 1,20m breit, 3 slinkies, 3 Solekreise

d.h. die 3 Scheitelpunkte hätten (rein rechnerisch) je 1,66m Abstand. Das mag beim 1. Solekreis verlegungstechnisch noch hinhauen, aber spätestens bei allen weiteren Kreisen würde man mit dem Versatz nicht mehr hinkommen, weil der Grabenabschnitt beim 3. Scheitelpunkt ja schon zu Ende wäre.

Ich war in Mathe zwar nie die grosse Leuchte, aber man müsste den Scheitelpunkt vom 1. Slinky also in jedem Fall bereits im Abstand des Radius' von Slinky 1 (also: Grabenbreite/2) setzen, dann würde die Rechnung wohl besser aufgehen:

Scheitelpunkt1 = Radius von Slinky1 (also: Grabenbreite/2)
Abstand aller weiteren Scheitelpunkte = Grabenlänge/Anzahl der slinkies in diesem Abschnitt
Versatz = Abstand der Scheitelpunkte/(Anzahl des Solekreise - 1)

mit den o.g. Beispielzahlen also:
Scheitelpunkt Slinky1(=Abstand zum Sammler): 1,20/2 = 60 cm
Abstand der weiteren Scheitelpunkte: 5/3 = je 1,66m
Versatz bei 3 Solekreisen: 1,66/(3-1) = 0,83cm

hmmmm...haut das dann beim 3. slinky des 3. Solekreises noch hin? dann wär ich bei 5,58m (0,60+1,66+1,66= 3,92m für den 3. Scheitelpunkt vom 1. Solekreis plus 2 x 0,83 cm Versatz = 5,58.

Das wär also die halbe Grabenbreite, die Bernd immer mit dem Nachbargraben überlappen lässt...

haut das so in etwa hin? ;-)
Andreas

Verfasser:
Bernd_K
Zeit: 20.06.2014 18:20:04
0
2089258
Hallo zusammen.

Nehmt mal die Formeln von oben:


Abstände A der slinkies eines Rohrs und die "Vorschübe" V der slinkies von Rohr 2, 3, ... gegenüber Rohr 1
Das wäre dann bei Grabenlänge L (aus der Ecke "auslaufende" Gräben bekommen rechnerisch L = L + (Grabenbreite des "einlaufenden" Grabens)/2 ),
Slinkydurchmesser D, N slinkies pro Rohr, M Rohre :

V = (L - D)/(N x M -1)
A = V x N


Graben 10m lang, Breite 1.40, 3 Rohre, also slinkydurchmesser 1.20, (sagen wir) 7 slinkies pro Rohr.

Dann ist V = (10-1.2)/(3x7 - 1) = 0.44m.

A = 3 x 0.44 = 1.32.

Probe: Rohr 1 braucht 1/2 slinky vorne, dann 6 Abstände Mitte-Mitte, plus 1/2 slinky hinten, macht 6 x 1.32 + 2 x 0.6 = 9.12m. Da müssen jetzt noch die beiden letzten slinkies von Rohr 2 und 3 mit Vorschub 0.44m ran, also liegt der letzte slinky mit seinem Ende bei 9.12 + 2x0.44 = 10.0m.
Passt ;-)

Gruß
Bernd

Verfasser:
Bernd_K
Zeit: 20.06.2014 23:54:28
0
2089305
...so, jetzt noch das Beispiel von Andreas:

Beispiel: 5m Graben, 1,20m breit, 3 slinkies, 3 Solekreise

also Auslagelänge L = 5m, Slinkydurchmesser D = 1.2m (wobei ich bei 3 Rohren und 1.2m Grabenbreite einen Slinkydurchmesser von ca. 1.0m bauen würde), Anzahl slinkies N = 3, Anzahl Rohre M = 3.

Das gibt dann

V = (L - D)/(N x M -1) = (5m - 1.2m)/(3 x 3 - 1) = 3.8m/8 = 0.475m .

A = V x N = 0.475m x 3 = 1.425m .

Die slinkies von Rohr 1 bekommen also einen Abstand von 1.425m, die slinkies von Rohr 2 (Rohr 3) werden in Arbeitsrichtung um 0.475m (2 x 0.475m = 0.95m) gegenüber denen von Rohr 1 versetzt.
Die slinkies von Rohr 2 haben dann natürlich auch einen Abstand von 1.425m, ebenso die von Rohr 3.

---

Die halbe Grabenbreite Zuschlag hat mit der Rechnung nichts zu tun.
Man überlegt sich halt vorher, von wo bis wo die slinkies für einen Grabenabschnitt liegen sollen. Ob mit oder ohne halbe Grabenbreite Zuschlag: der Abstand von Anfang bis Ende der Auslage für diesen Grabenabschnitt ist dann die "Länge" L für die Formel. "Vorschub" V und Abstand A kommen dann so raus, dass bei Slinkydurchmesser D die N slinkies der M Rohre genau in L passen.

Nacht zusammen.
Bernd

Verfasser:
crink
Zeit: 21.06.2014 08:29:08
0
2089325
Hallo Bernd,

danke für die ausführliche Erklärung. Falls sich in den nächsten Tagen Zeit findet werde ich versuchen, das in das Excel-Formular zu integrieren. Wobei dann da ja noch einiges an Erklärung drin stehen muss, damit das von jedem bedient werden kann.

Viele Grüße,
crink

Verfasser:
Bernd_K
Zeit: 21.06.2014 09:41:08
0
2089338
Hallo Claas.

Wobei dann da ja noch einiges an Erklärung drin stehen muss, damit das von jedem bedient werden kann.

Ja, das ist einer der Punkt warum ich solche tools bisher noch nicht weitergegeben habe.

Außerem sind bei fast jedem Projekt irgendwelche kleinen Besonderheiten, oder zur Verbesserung der Effizienz kleine Abweichungen von der "Norm"-verlegung sinvoll. Also hier ein Trick und dort ein Kniff, und die muss man dann sowieso gesondert ausbrüten, rechnen und erklären.

Und: solche tools verführen dazu, selbst gar nicht erst über die Sache und deren Optimierung nachzudenken.

Gruß
Bernd

Verfasser:
crink
Zeit: 21.06.2014 12:25:06
1
2089396
Naja Bernd, Du hast die Wahl: Entweder ist durch entsprechende Tools jeder, der ein wenig Bereitschaft hat sich in die Materie einzuarbeiten, in der Lage, selbst eine gute Auslegung hinzubekommen, die zumindest 80/20-Ansprüche erfüllt. Oder Du musst Deine rare Freizeit hier mit detaillierter Beratung opfern...

Kontraproduktiv wäre es natürlich, wenn die Bedienung der Tools mehr Fragen aufwirft als die eigentliche Grabenauslegung. Aber das sollte doch hinzubekommen sein.

Natürlich lässt sich durch individuelle Optimierung immer noch ein Quentchen Leistung herauskitzeln. Ich glaube jedoch, dass das bei vielen Grabenprojekten mit ausreichend Platz gar nicht nötig ist. Mein Ziel ist es, dem Bauherren möglichst viel an die Hand zu geben, damit er selber weit kommt und nur noch Spezialfragen hier abstimmen muss.

Viele Grüße,
crink

Verfasser:
Bernd_K
Zeit: 21.06.2014 17:44:53
1
2089457
Ja, da hast Du Recht.

Sag durch wenn ich bei der Entwicklung des Excel helfen kann.

Gruß
Bernd

Verfasser:
Andreas91126
Zeit: 30.06.2014 16:52:01
1
2092089
Hallo crink, hallo Bernd,

tolle Sache, die ihr beide hier leistet - und viele Andere mit ihren Beiträgen und Erklärungen natürlich auch!

Das Forum ist dadurch für jeden, der sich auf das Abenteuer "Bauen" einlässt, und gewisse Entscheidungen nicht einfach blind der Baufirma oder dem Heizungsbauer überlassen möchte, eine echte Unterstützung!!!

Vielen Dank hierfür.

Andreas

Verfasser:
Johann113
Zeit: 12.08.2014 12:02:27
0
2105321
Hallo Bernd_K,

Achje da gab es ja schon einen Thread.
Bezugnehmend von Beitrag
http://www.haustechnikdialog.de/Forum/p/2105305
können wir uns ja hier nun weiter austauschen.

Habe noch mal dran rum gebaut an der Tabelle auch mit den leeren Feldern bei Nichtbenutzung wie CBTB es schon geschrieben hat.
Gewichtung habe ich aber noch nicht mit eingebaut weil ich nicht weiß was es Aussagen soll. Gefällt mir auch nicht wirklich :-)



Gruß Johann

Verfasser:
Johann113
Zeit: 12.08.2014 15:06:10
0
2105353
Hallo crink,

ich würde dir gerne die Exceltabelle übergeben zur weiteren Verwndung.
Vlt kannst du damit ein Onlinetool bauen.
Ich habe meine Ideen nun eingebracht und muß mich nun auch um meinen Bau kümmern. Gerne gebe ich aber noch meine Vorschläge dazu.
Ich kann sie nicht online stellen. Schreibe mich mal an so das ich sie dir zuschicken kann.

Gruß Johann

Verfasser:
ArosaProsa
Zeit: 14.08.2014 11:23:16
0
2105874
@ Johann

ist in Deiner neuen Version die Optimierung der Belegdichten vorgesehen? Und wenn ja, welche Formel ist da angenommen? Wieviel Prozent dichter ist der Graben am warmen zum kalten Ende?

Einige Auslegungen waren fast doppelt so dicht ausgelegt.

Verfasser:
Johann113
Zeit: 14.08.2014 11:45:42
0
2105880
Hallo ArosaProsa,

die Belegungsdichte hängt natürlich davon ab was man bei "gerundet von Hand" einträgt (gesamter Rohranteil im Grabenabschnitt / Fläche des Grabenabschnitt x Solekreise). Der Durchschnittswert wird unten angegeben. Danach kann man sich orientieren. Man sollte nun sinvoll die Belegungsdichte seinen Graben anpassen. Kaltes Ende unter Durchschnitt, warmes Ende über dem Durchschnitt. -> aufsteigende Belegungsdichte.

Gruß Johann

Verfasser:
ArosaProsa
Zeit: 14.08.2014 11:58:47
0
2105885
Hallo Johann,
hab mich undeutlich ausgedrückt: wie hoch ist denn die Steigerung?
Also z.B. anfängliche Belegungsdichte ist 4 und die letzte 8?
Oder wäre besser anfangs 5 und am Ende 7 zu haben? Durchschnitt ist bei beiden 6.

Das sollte (ohne es zu kompliziert zu machen) außerdem auch von der Tiefe abhängen, die der Graben von kalt nach warm "fällt" (idealerweise)

Gruß
Tom

Verfasser:
Johann113
Zeit: 14.08.2014 12:06:29
0
2105888
Hallo ArosaProsa,

achso ist deine Frang gemeint. Was eine gute Steigungsrate ist kann ich dir nicht genau sagen. Da sollten sich vlt Bernd_K oder crink dazu äußern. Ich habe "nur" die Exceltabelle erweitert und die Formeln dazu zusammengetragen.
Die Info zu deiner Frage kann man aber sicher mit in die Berechnung einbauen.

Gruß Johann

Verfasser:
crink
Zeit: 14.08.2014 12:25:46
0
2105891
Steigerungsrate: Das hängt davon ab... Bei viel WW-Bedarf im Verhältnis zum Heizbedarf und milder Norm-Außentemperatur geringe Steigerungsrate und bei hohem Heizbedarf (im Verhältnis zum WW) und kaltem Klima eine hohe Steigerungsrate. Mal sehen, ob Bernd noch mehr dazu sagt, er ist der Simulant.

Viele Grüße,
crink

Verfasser:
crink
Zeit: 15.08.2014 09:02:02
0
2106119
Hängt auch noch davon ab, ob die WP im Sommer auch viel zur Kühlung verwendet werden soll... Ist also keine wirklich exakte Wissenschaft.

Viele Grüße,
crink

Verfasser:
Bernd_K
Zeit: 15.08.2014 14:46:42
2
2106238
Hallo zusammen.

Ich hatte mal in einem anderen thread geschrieben:

" Der Entzug im Graben ist (bei gegebenen Bodenparametern und Klima) proportional
- zur Temperaturdifferenz zwischen Rohr und umgebendem Erdreich
- zur Rohrdichte (wie bei der FBH, nur umgekehrter Wärmefluss)

Im Winter steigt die Bodentemperatur pro Tiefenmeter so um die 1-1.5°C an.

Wenn Du (im Winter) konstante Entzugsleistung über die komplette Grabenlänge haben willst (und das würde den Gesamtentzug maximieren), müsstest Du (ohne weitere Tricks) überall die gleiche Temperaturdifferenz zwischen Rohr und umgebendem Boden haben. Bei 3°C Spreizung also am warmen Ende rund 2-3m tiefer gehen als am kalten Anfang.
Das geht natürlich in den seltensten Fällen, daher legen wir am warmen Ende das Rohr dichter als am kalten Anfang, auch das erhöht den Entzug.

Im Sommer ist der Temperaturgradient im Boden natürlich andersrum. Man muss die Überlegung (und damit die Auslegung) also auch noch mit dem Verhältnis von in Winter und Sommer verbrauchter Energie gewichten. Daher kommt z.B. für Passivhäuser eine andere Verlegung raus als für mehr oder weniger gut sanierte Altbauten.
Klar: exakt lässt sich so was nicht berechnen, aber einen Schritt in die richtige Richtung zu machen hilft immer und kostet (in diesem Fall) nichts.


Also z.B.: Graben 1 hat überall gleiche Tiefe von 1.5m, Graben 2 hat am kalten Ende 1.25m Tiefe und am warmen Ende 1.75m Tiefe, dazwischen nimmt die Tiefe kontinuierlich zu.
In beiden Fällen gleicher Aufwand (Aushub), aber Graben 2 liefert übers Jahr (verbrauchsgewichtet gemittelt) die höheren Soletemperaturen.

Wie viel höher hängt von einer Menge Parameter ab: jährlicher Temperaturverlauf, Verbrauch Sommer/Winter, vertikale Variation der Bodenparameter, Tiefenverlauf des Grabens,...).


Die Fachleute hier können so was natürlich im Kopf rechnen, aber ich armseliger Hobbyexperte musste mir eine Finite Difference Lösung der Diffusionsgleichung als Simulation programmieren um das zu quantifizieren und ein "Gefühl" dafür zu kriegen."

Gruß
Bernd

Verfasser:
ArosaProsa
Zeit: 15.08.2014 14:50:00
0
2106240
Super! ich dachte nicht, dass es dann doch so einfach ist! :-)

Verfasser:
Bernd_K
Zeit: 15.08.2014 16:21:20
0
2106271
Super! ich dachte nicht, dass es dann doch so einfach ist! :-)

Doch, klar, beim Grabenkollektor ist es nicht anders als in anderen Bereichen der Physik:
Zu komplexen Problemen findet man oft einfache, leicht verständliche, dem Laien unmittelbar einleuchtende (aber leider völlig falsche) Lösungsansätze.

Gruß
Bernd

Verfasser:
Bernd_K
Zeit: 16.08.2014 09:29:43
0
2106440
Hallo zusammen.

Wir müssten dringend mal eine "offizielle" Version des excel-sheets erstellen. Es geistern inzwischen viele Varianten herum, keine so recht dokumentiert.
Ich würde das ja selbst machen, habe aber kein MS-Office.
Bin nicht sicher ob OpenOffice-calc sauber in MS abgebildet wird, umgekehrt funktionierts glaube ich immer.

---

Ich schlage vor, dass ein "Freiwilliger" die Erstellung des sheets übernimmt, die aktuelle Version postet, alle anderen meckern dann dran rum, der Freiwillige modifiziert, usw., ... bis alle keine Luste mehr haben oder zufrieden sind, was immer als erstes passiert.

---

Die Dokumentation/BedienungsAnleitung würde ich übernehmen. Ich schlage zunächst einen thread vor, in dem die Bedienungsanleitung zur aktuellen Version im neuesten Beitrag steht, ebenso der link zum aktuellen sheet.

Später kann crink das dann vielleicht ins Grabentool übernehmen.

---

Ich nehme mal als Startpunkt das sheet von sebk aus Beitrag 2105194.
Das von Johannes ist auch sehr schön, aber da fehlt die Gewichtung.

Meine Vorschläge:

1. Zunächst vielleicht mal die "nicht unbedingt erforderlichen" Spalten rausnehmen bzw. zusammenfassen (weniger Spalten gibt bessere Übersicht):

Brauchen wir "Fläche Grabenboden gewichtet" und "wirklicher Rohranteil slinkies", "slinkyumfang" ?

"VergleichsBelegedichte 7/10" könnte auch raus.

Die Spalten "slinky" und "stich" könnte man zu einer Spalte "Typ" zusammenfassen, in der die Werte "gerade", "slinky" und "stich" zulässig sind.

2. zusätzlich zum Vorschub könnte man noch "slinkyabstand Rohr 1" einfügen, also "Solekreise x Vorschub". Wird bei der Verlegung gebraucht.

3. Spalten- und Zeilennahmen müssten noch "optimiert" werden, z.B.
- "Haus raus" in "Sammler-Graben"

Gruß
Bernd

Verfasser:
crink
Zeit: 16.08.2014 11:49:38
0
2106469
Hallo Bernd,

leider ist bei mir die Freizeit für sowas momentan ein wenig knapp, so dass ich zwar die Zusammenführung und Koordination übernehmen könnte, das ganze dann allerdings ein bisschen dauern würde. Wenn sich sonst keiner meldet...

Die Aufnahme ins Grabentool wäre zwar schön, scheitert in der aktuellen Version daran, dass nicht gespeichert werden kann. Für die normale Grabenauslegung funktioniert das ganz gut bzw. gibt es ja die Möglichkeit, die Randdaten des Grabens per URL zu merken. Die Teilstücke werden dabei allerdings nicht einzeln verwaltet, sondern nur "aufsummiert". Wenn also eine Berechnung der Slinkies im Grabentool ausgeführt würde, dann müsste der Benutzer bei jeder kleinen Änderung des Grabenverlaufs alles noch mal neu eingeben. Deshalb müssen wir erstmal bei Excel oder OpenOffice/LibreOffice bleiben.

Vielleicht gibts ja später mal eine Version des Grabentools, die auch Projekte auf einem Server persistieren kann. Dann kommt die Slinky-Berechnung dort hinein.

Viele Grüße,
crink

Verfasser:
Bernd_K
Zeit: 16.08.2014 17:52:06
0
2106557
Hallo zusammen.

Tschuldigung, ich meinte natürlich

"Das von Johann ist auch sehr schön, aber da fehlt die Gewichtung."

---

Hab mal die Version von sebk ein bisschen modifiziert.

https://dl.dropboxusercontent.com/u/5417373/GrabenBelegung.ods

Das ist ein OpenOfficeCalc file (.ods).

Ist noch nicht fertig, aber könnt Ihr schon mal bitte probieren, ob der mit excel überhaupt zu verwenden ist?

Gruß
Bernd

Verfasser:
Bernd_K
Zeit: 17.08.2014 10:24:27
0
2106664
neue Version:

https://dl.dropboxusercontent.com/u/5417373/GrabenBelegung_1.ods

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manniw schrieb: Danke für den Hinweis. Ich kenne so ziemlich alle Arten von Motorschlössern. In der Regel werden die ins Türblatt eingebaut und erfordern eine Kabelzuführung für Stromversorgung und Öffnungsimpuls....
fdl1409 schrieb: Was die Bohrfirma schreibt ist überwiegend richtig, aber nicht alles. Die Bohrung muss bei einer modulierenden WP nicht auf die Nennleistung ausgelegt werden, wenn die Heizlast niedriger ist. Auch...
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Grabenkollektor: Berechnung der Slinkies
Verfasser:
Bernd_K
Zeit: 17.08.2014 10:24:27
0
2106664
neue Version:

https://dl.dropboxusercontent.com/u/5417373/GrabenBelegung_1.ods
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