Hi MaJen,

der Sandboden hier ist nicht besonders stabil, selbst bei 2 m Grabentiefe gab es mehrere Bereiche mit einstürzenden Grabenwänden. Tiefer hat die untere Wasserbehörde nicht erlaubt. Für Slinky senkrecht wären meiner Meinung nach durchgängig minimal 2,3 m Tiefe notwendig gewesen, damit die Slinkies nicht zu klein werden - mit 32er Rohr. 40er Rohr braucht noch einen größeren Slinky-Durchmesser.

Die verlegten 40er Rohre liegen nun an einer Stelle auf nur 1,6 m Grabentiefe, da so viel eingebrochen ist. Graben betreten ist ja bei so einem schmalen Ding mit teilweise eingebrochenen Wänden nicht so prickelnd. Deshalb bin ich froh, dass wir hier wegen der geraden Verlegung flexibler waren. Die gerade Verlegung hatte natürlich auch den Vorteil, dass zwei Personen die Rohrverlegung gut machen konnten. Wir waren insgesamt drei Personen im Alter von 17 bis 77 Jahren, wobei oft einer von uns noch anderes zu tun (oder keine Lust mehr ;-) hatte - das passte ganz gut.

Mit durchgängig senkrechten Slinkies mit 1,4 m Durchmesser bis in 2,3 m Tiefe und 2 x 300 m 32er Rohr würden wahrscheinlich ein wenig bessere Soletemperaturen erreicht, der Realisierungsaufwand wäre aber auch merklich größer gewesen.

Viele Grüße
crink

Ps @Randberliner: Dein Bagger war eher klein, oder? Interessant, dass das Gewicht zum Verdichten von Sand schon ausreicht.

Bei Wind verringert sich auch der Wärmeübergangswiderstand der Grenzluftschicht,
je nach Windgeschwindigkeit und schon daher steigt die Heizlast.

Grüsse

winni

Ich hatte nur einen 2,5-Tonner, die ersten Überfahrten ist er noch jeweils 10cm eingesackt, nach der zehnten Überfahrt dann nicht mehr. :)
Bei Freddy hatten wir puren Lehm, da sind wir alle 30 cm und stundenlang mit dem Rüttler drüber. Mal schauen ob da noch etwas nachsackt....

Gruß
Kristian

Moin Frank,

guter Vorschlag, ich simulier das mal durch wenn ich ein wenig Zeit hab.

Viele Grüße
crink

Bin mir sicher dass das sehr gut passt und nur geringe Abweichungen haben wird von einer detaillierteren Simulation speziell für diese Geometrie.

Grüße
Frank

Guten Morgen Crink,
interessantes Projekt - ich bleib hier mal mitleser, irgendwann wird auch die beste Geisha mal den Geist aufgeben und Gartenbuddel arbeiten werden hier später auch noch durchgeführt ;-)

Moin,

ich konnte es nicht lassen und habe das für meinen (sehr ähnlichen) Graben mal in Crinks Tool eingegeben.

Hier mit meiner damals ersten Zeichnung und "Senkrechtkollektor":
Heizleistung 4022 Watt bei -3,6/-6,6 Grad

https://grabenkollektor.waermepumpen-verbrauchsdatenbank.de/trenchplanner.html?id=4wSARUk4VeKhnRmt5YMC

Hier mit dem Vorschlag zur Simulation von fdl:
Heizleistung 4588 Watt bei -2/-5 Grad

https://grabenkollektor.waermepumpen-verbrauchsdatenbank.de/trenchplanner.html?id=TDNNU2yptYwxogZLGqIR

Crinks Simulation hat damals ergeben:
-2,6 Grad minimale Soletemp.

Das scheint ja doch ganz gut hinzukommen. :)
Aktuell liege ich bei 1,8/-1,5 Grad Sole.

Gruß
Kristian

Guten Morgen,

das klingt logisch.
Hast du ev. einen Link o.ä. wo es mehr Infos darüber gibt?

Danke

Grüße

Bin ein Freund von quick and dirty Lösungen, wenn es passt ;-)

Sieht so aus als ob wir jetzt einen schönen Belastungstest kriegen. Aktuell -6,6° hier. Für die nächsten 16 Tage ist Dauerfrost angekündigt. Nur 2cm Schnee und nicht mehr in Sicht. Der Frost kann also gut in die Erde eindringen. Der Schnee ärgert mich gerade. Endlich scheint mal wieder die Sonne und meine PV liefert 0 Watt. Hoffe die Sonne reicht um die Module abzutauen.

PS: PV ist gerade angelaufen, 52W. Ein paar Photonen quälen sich durch den Schnee.

Grüße
Frank

Hier wird das Thema kurz angerissen:
https://www.ibp.fraunhofer.de/content/dam/ibp/de/documents/Publikationen/IBP-Mitteilungen-optimiert/109.pdf

Und hier findet sich eine Tabelle Wärmeübergangswiderstand/Windgeschwindigkeit,
wo man sieht, das der Widerstand um den Faktor 4 sinken kann:
https://books.google.de/books?id=GtpOliXpclUC&pg=PA244&dq=W%C3%A4rme%C3%BCbergangswiderstand+und+windgeschwindigkeit&hl=de&sa=X&ved=0ahUKEwixm8zamfffAhVKjqQKHVRtB9QQ6AEIKDAA#v=onepage&q=W%C3%A4rme%C3%BCbergangswiderstand%20und%20windgeschwindigkeit&f=false

Grüsse

winni

Danke für die Links!

Grüße

wir hatten in der aktuell langandauernden starkwindperiode viele heizkurven die angepasst werden mussten.
sehr außergewöhnlich...
ein haus ist ein heizkörper im freien.
der wind führt die wärme verstärkt ab...

siehe heizkörperboost mit lüftern...

Ja,
Die letzten Tage waren echt schräg.
Heizkurve etwas erhöht (um 0,1 0,2) wg. Wind bei +2 bis 5°C.
So , dann hört der Wind auf, und schon schaltet sich die WP ab.
Und kommt so richtig ins Takten, so 2-4 x pro Tag :-)

Beste Grüße

In einem sehr gut gedämmten Gebäude macht der Windeinfluss bei der Transmissionsheizlast gar nicht so viel aus.

Beispiel:
angenommen eine Außenwand mit einem U-Wert von 0,20.
In diesem U-Wert ist der Wärmeübergang von der Wand auf die Luft mit einem Wert von 0,04 enthalten. 25 Watt je Kelvin Temperaturdifferenz zwischen Wandoberfläche und Luft. Das ist ein Durchschnittswert für mittlere Bedingungen, leichten Wind.
Bei völliger Windstille ist der Wärmeübergang geringer, etwa wie bei einer Innenwand mit einem Wert von 0,13, also knapp 8 W/K. Bei Sturm ist der Wärmeübergang sehr hoch, sagen wir 100 W/K. Nehme aber mal an der Übergang ist unendlich hoch, dann würde man einen Übergang von 0,00 ansetzen.

Damit ergeben sich folgende U-Werte für die Wand:
- Auslegungsbedingungen: 0,20
- Windstille: 0,196
- Sturm 0,202
Das sind gerade einmal 3% bei der Transmission dieser Wand.

Bei Bauteilen mit schlechterer Wärmedämmung ist der Einfluss größer.

Fenster U 0,9:
- Auslegung 0,90
- Windstille 0,833
- Sturm 0,934
Differenz Windstille / Sturm 12%

Isofenster Altbau 3,0 W/m²K
- Auslegung 3,0
- Windstille 2,36
- Sturm 3,41
Differenz Windstille / Sturm 44%

Wie man sieht liegt die Differenz in einem Neubau immer weit unterhalb 10% wenn man alle Bauteile betrachtet. In einem Altbau macht der konvektive Einfluss des Windes sehr viel mehr aus und wirkt sich spürbar auf die Energiebilanz aus.

Wenn in einem Neubau mehr als 10% Änderung spürbar sind durch Wind sind dafür andere Faktoren verantwortlich wie Einstrahlung und Leckagen.

In den letzten, windigen Tagen hatte ich Heizkurve 5+2. Jetzt ist der Wind eingeschlafen, und bei aktuell Außentemperatur -9,2° ( um 20:00 waren es schon mal -9,8° ) habe ich die Kurve wieder abgesenkt auf 5+1.

Der Außenfühler hinkt bei tiefen Temperaturen immer stark hinterher, zeigt gerade -6,4°. Das passt aber recht gut, denn die Heizkurve wird bekanntlich viel flacher bei starkem Frost.

Grüße
Frank

Hatte bei windig trübem Wetter und Temperatur um den Gefrierpunkt eine Heizlast von 5,5 kW.

Aktuell hier -12,2° AT, bisher kälteste Nacht des Winters.
Zwischen 21:56 und 07:24, also 9,5 Stunden, 59,6 kWh Wärme produziert.
Mittlere Temperatur in dieser Zeit -10,7°.
Heizlast 6,27 kW ! Dabei war die RT sogar geringfügig höher als bei dem windigen Wetter.

Wenn ich die 5,5 kW bei AT 0° und RT 21,5° hochrechne hätte die Heizlast bei -10,7° bei 8,16 kW liegen sollen. Real ist sie um 23% niedriger. Es war windstill letzte Nacht.

Die AZ über die Nacht bei jetzt 4,7° Soleeingang und 37,7° VL lag bei 4,97.
Erstmals AZ unter 5. Die TAZ von gestern bis heute liegt noch etwas höher bei 5,13.
Habe Solepumpe wieder auf dT 5° gestellt bei der höheren Leistung jetzt.
Der Verdichter läuft mit 49 Hz, bisher höchste Drehzahl. Und momentan 1,35 kW für 250 m² Altbau.

Grüße
Frank

Guten Morgen!
Hab mich verschrieben. Heizkurve gespielt mit 0,01-0,02. D.h. ich spiele in dem Bereich 0,42 - 0,44.
Jetzt in der Früh hat es bei uns -6,1°C.
Verdichter läuft mit dzt. 43HZ, und pumpt 5,28 kW ins Haus. VL 33,7 , RL 29,4.
Bei Starkwind und Sturmböen wird bei mir ein Teil der Wärme durch die dezentrale Lüftung hinausgesaugt.
Ich müßte die Klappen schließen, was ich noch nie gemacht habe. Ist für uns der einzige Nachteil den wir gerne in Kauf nehmen für immer frische Luft.
Jetzt kein Wind.

Beste Grüße

Moin Frank,

hab grad auf Deine Anlage geschaut, inzwischen ist der Verdichter bei 58 Hz angekommen. Kein Wunder bei den Temperaturen. Hier ist es nicht ganz so kalt, die WP zeigt -3.2 und der Verdichter darf inzwischen bis 45 Hz rauf. Was auch dem Wärmemengenzähler hilft, den ich beim WW-Bereiten öfter unter der magischen 5 erwischt hab. Wirklich lästig.

Zur Heizlastberechnung bei Sturm: Ich kann Deine Beobachtungen genau so bestätigen - wobei das Haus hier mit hinterlüftetem Klinker ausgestattet ist. Da könnte ich mir vorstellen, dass bei Windstille die Luftbewegung in der Hinterlüftungsebene sehr ruhig ist und bei Sturm es dort turbulent wird mit wesentlich direkterem Wärmeübergang.

Naja, Mal sehen, was die solaren Gewinne heute bringen werden.

Viele Grüße
crink

Hallo crink,

ja, die WP ist jetzt bei der Aufholjagd nach der WW-Bereitung.
Habe ja sehr wenig Speichermasse. Die Lufttemperatur in meinem Wohnzimmer ist vorhin in 30 Minuten WW-Takt um ein ganzes Grad gefallen. Dann muss die WP erst mal das Heizwasser wieder auf Temperatur bringen und zwischenzeitig fällt das Energieintegral unter den Sollwert. Deshalb sehe ich die höchsten Leistungen immer nach der WW-Bereitung.

Würde das WW in den dunklen Wintermonaten gerne mitten in der Nacht machen, z.B. um 04:00, um das Netz zu entlasten und damit dieser Abfall der RT in eine Zeit fällt, in der ich im Bett liege.

Leider ist es mir noch nicht gelungen, die WP dazu zu bringen, meine Wünsche zu respektieren. Habe sie mal nur für ein paar Stunden in der Nacht frei geschaltet. Die Kiste ignoriert das einfach und macht WW sobald die Temperatur im Speicher unter den Sollwert gefallen ist. Hast du da eine Idee?

Grüße
Frank

Ich kann Deine Beobachtungen genau so bestätigen - wobei das Haus hier mit hinterlüftetem Klinker ausgestattet ist.

So ist das, der Wind zieht durch die Hinterlüftung und macht damit die äußerste Schale und den dämmenden Luftspalt teilweise wirkungslos.
Das meinte ich neulich damit, dass der Windeinfluss nur zum kleineren Teil durch den verschlechterten äußeren Wärmeübergang wirksam wird. Bei mir pfeift er mit Sicherheit unter den Dachziegeln durch in die Dämmebene. Das ist etwas das ich nachträglich nicht ändern kann. Im Neubau würde ich sehr auf eine sorgfältige, winddichte Ausführung des Daches achten.

Grüße
Frank

Moin Frank,

wegen WW schau mal auf meine Anlage. Dort ist der Sparmodus so eingestellt, dass das WW nur auf 15 Grad erwärmt wird. Dann sind inzwischen zwei Zeitfenster definiert (5-6 und 12-20), während der auf Normalmodus mit 42 Grad umgeschaltet wird. Funktioniert, allerdings arbeite ich noch an der Feineinstellung, damit die Erwärmung morgens zuverlässig angestoßen wird, damit das Frischwasser warm genug ist.

Viele Grüße
crink

Moin,

nun hab ich einige Simulationen durchgeführt, ob das oben von Frank vorgeschlagene Berechnungsmodell für Doppelstock-Kollektoren hinkommt.

Annahmen für die ersten beiden Versuche:
- Sandboden
- Modulierende WP Nibe/KNV/Novelan/AIT der 6er Klasse, freigeschaltet bis 7,5 kW
- Heizlast 7,1 kW + 0,4 kW für Warmwasser = 7,5 kW bei -10 Grad
- Winter 95/96
- Links und rechts vom Kollektor stehen 3 m ungestörtes Erdreich zur Verfügung
- 32er Rohr (für die Vergleichbarkeit)

Doppelstock:
- Alle Rohre werden in gleicher Richtung durchströmt (nur das kann die Simulation)
- Länge 150 m, Breite 0,6 m, Tiefe 1 m und 2 m
- 4 Rohre mit je 150 m Länge = 600 m Rohr

Slinky:
- Länge 150 m, Breite 1,6 m, Tiefe 1,5 m
- 2 Rohre mit je 300 m Länge = 600 m Rohr

Versuch 1: Groß Lüsewitz (der kälteste Ort für die -10 Grad Norm-AT-Klimazone)
Doppelstock: Mininum -2,3 Grad, JAZ 4,77
Slinky: Minimun -1,8 Grad, JAZ 4,77

Versuch 2: Braunlage (der kälteste Ort für -14 Grad)
Doppelstock: Minimum -2,7 Grad, JAZ 4,77
Slinky: Minimum -2,4 Grad, JAZ 4,77


Nächster Test:
- Lehmboden
- Grabenlänge 100 m
- Heizlast 8 kW bei -10 Grad
- Doppelstock mit drei Rohren in jeder Lage, damit wieder 600 m Rohr rauskommen

Versuch 3: Groß Lüsewitz
Doppelstock: Minimum -0,3 Grad, JAZ 4,89
Slinky: Minimum -0,27 Grad, JAZ 4,89

Versuch 4: Braunlage
Doppelstock: Minimum -0,04 Grad, JAZ 4,95
Slinky: Minimum +0,16 Grad, JAZ 4,95

Die minimale Soletemp liegt ein bisschen tiefer, der Stromverbrauch bzw. die JAZ bleibt gleich - das ist der Preis der flachen Verlegung der oberen Ebene eines Doppelstockkollektors.

Wobei in der Simulation des Doppelstockkollektors drei Faktoren nicht berücksichtigt sind: Der thermische Kurzschluss, der Temperaturunterschied von oberer und unterer Ebene und der Rohrdurchmesser.

Normalerweise kann ein thermischer Kurzschluss zwischen warm und kalt beim Doppelstock-Kollektor auftreten. Allerdings ist die hydraulische Auslegung meistens laminar, also ergibt sich ein etwas größerer Temperaturverlust durch die Rohrwand. Das macht einen thermischen Kurzschluss unkritisch.

Außerdem liegt der Temperaturunterschied zwischen 1 m Tiefe und 2 m Tiefe von Nov-März bei 2,5 Grad, so dass in der Praxis kein thermischer Kurzschluss auftreten kann. Im Gegenteil sorgt der Temperaturunterschied zwischen oberer und unterer Ebene für eine relativ gleichmäßige Wärmeaufnahme über die gesamte Rohrlänge.

Beim Doppelstockkollektor mit gerader Verlegung können einfach 40er Rohre verwendet werden: Selbst bei 150 m Grabenlänge und Verlegung ohne Schweißen reichen Ringbunde mit 300 m Länge, die noch relativ einfach handhabbar sind, insbesondere, weil bei dieser Verlegung die Ringbunde sowieso geteilt werden müssen und maximal 60 kg am Graben entlang gerollt werden müssen. Und mit 40er Rohr steigt die Rohroberfläche an bzw. pro m² Rohroberfläche muss weniger Wärme transportiert werden und der Temperaturverlust durch die Rohrwand sinkt.

Deshalb sind die obigen simulierten Ergebnisse für den Doppelstock-Kollektor pessimistisch, in der Praxis dürften die niedrigsten Soletemperaturn etwas höher liegen und der Wendegrabenkollektor dem Ringgrabenkollektor nach Franks Berechnungsformel zumindest ebenbürtig sein.

Viele Grüße
crink

Stimme dir zu dass der thermische Kurzschluss unbedeutend ist.
Die Temperaturdifferenz ist am Ende des Grabens / Mitte des Rohrs minimal. Nur am Grabenanfang ist sie maximal. In einem 400m langen 40er Rohr bei 6 kW hat man für den ersten und letzten Rohrmeter jeweils 1K Temperaturgefälle allein in der Rohrwand. Plus innerer Wärmeübergang, plus Trichter im Erdreich. Ich behaupte dass man den Kurzschluss vollkommen ignorieren kann. Jedenfalls wird das weniger als 0,1K ausmachen. Bei Slinky-Verlegung würde der erste Rohrmeter deutlich mehr Wärme aufnehmen als der letzte. Das ist hier deutlich ausgeglichener, weil auf der unteren Etage die Temperatur höher ist.

Deine Simulation führt zu eher pessimistischen Ergebnissen für den Doppelstock. Gerade der Verlauf mit der kalten Seite oben und der warmen Seite unten begünstigt eine gleichmäßigere Wärmeaufnahme.

Die flachere Verlegung der oberen Ebene begünstigt zudem die Regeneration von der Oberfläche. Solange die oberste Bodenschicht nicht gefroren ist fließt von da Wärme nach, mehr als bei einer Slinky-Verlegung auf 1,50m. Das gleicht den schmaleren Graben wieder in etwa aus.

Grüße
Frank

Moin,

der 20.1. ist ein guter Tag für den Vergleich mit dem Vorjahr: In Hamburg lag die Durchschnittstemperatur vom Januar 2018 bei +3,6 Grad. Vom 1.1.19 bis zum 20.1.19 wurde exakt die gleiche Durchschnittstemperatur erreicht.
- Für die 31 Tage des Jan 2018 wurden hier 690 kWh Strom verbraucht - all inkl.
- Jan 2018 gab es nur einen Stromzähler für alles
- Für die ersten 20 Tage des Jan 2019 wurden 360 kWh Strom verbraucht - all inkl.
- Die neue Sole-WP hat die ersten 20 Tage 2019 240 kWh Strom verbraucht.
- Stromverbrauch sollte 2019 leicht gestiegen sein wegen 4 statt 3 Personen
- KWL ist nun ohne Wärmerückgewinnung

Hochrechnung für einen kompletten Jan 2019 bei +3,6 Grad mit Nibe F1255-6:
- 558 kWh Stromverbrauch gesamt
- 372 kWh Heizstrom
- 186 kWh Haushaltsstrom
- ca 1800 kWh Heizwärme (das 5.0 l/m Problem...)
-> AZ 4,8

Schätzung Jan 2018 mit Nibe F600 und Mitsubishi SRK 20 ZIX-S:
- 690 kWh Stromverbrauch gesamt
- 510 kWh Heizstrom
- 180 kWh Haushaltsstrom
- Wahrscheinlich auch 1800 kWh Heizwärme
-> AZ 3,5

Die neue Sole-WP funktioniert noch nicht perfekt (immer noch massig Luft ungleichmäßig in den Solerohren verteilt), trotzdem ist jetzt schon erkennbar, dass die Arbeitszahlen trotz bis zum 20.1. mildem Klima viel besser sind als beim bisherigen Setup mit zwei kleinen Luft-WP.

Viele Grüße
crink

Ps: Soletemperaturen liegen momentan bei +2,5/-1,5 Grad

Moin,

nach den letzten warmen Tagen steigen die Soletemperaturen wieder an. Da der Heizi nun die Solerohre vernünftig entlüftet hat (20 l Luft konnten durch Wasser ersetzt werden) läuft die Anlage endlich wie gedacht. Tiefste Sole-Temp lag bei +2 Grad, inzwischen sind es wieder +3 Grad.

Die täglichen Arbeitszahlen liegen bei ca. 4,8, nur gestern und heute weniger "dank" des hohen Standby-Verbrauchs - die solaren Gewinne sind so hoch, dass die WP sich tagsüber langweilt und in der Nacht auch nur mit 20 Hz läuft. Dafür lässt sich das gute Wetter nutzen, um den Garten wieder herzustellen.

Das BAFA hat gezahlt, ca. 1,5 Monate nach Einreichen der Rechnungen. Alles in allem war der Ersatz der WP ein spannendes Projekt, nun sehe ich es als sehr erfolgreich abgeschlossen an. Nächstes Projekt wird dann das E-Auto, das fette Kabel zum Carport liegt jetzt in der Erde.

Viele Grüße
crink

Hallo zusammen,

da ich auch einen doppelstöckigen Wendegraben nach crinks Vorbild plane, interessiere ich mich natürlich auch dafür, diesen im Trenchplanner genau berechnen zu lassen. Ich habe mal die Angaben von Frank genommen und auf meinen Graben übertragen. Die Heizlast die dort ausgegeben wird, stimmt aber hoffentlich nicht mit der Realität überein. Mache ich was falsch, passt mein Graben tatsächlich nicht zur benötigten Leistung oder kann der Trenchplanner diese Art von Graben doch (noch) nicht umsetzten?

Hier der Plan mit variierter Breite und Tiefe gemäß Input Frank

Hier mal mein letzter Entwurf
@crink, dürfte ich dich bitten noch einen finalen Blick darauf zu werfen und Anmerkungen zu machen? Bin jetzt auf Abstände von 2m Graben zu Graben gegangen da sonst zu kurz.

Da ich den Graben in Form einer sich verjüngenden Spirale plane, drängt sich die Frage auf, ob am Ende des Verlegens nicht unterschiedlich lange Stränge A und B vorliegen werden? Einer von beiden (z.B. A) würde ja immer die Innenbahn nehmen und somit einige Meter Grabenstrecke einsparen. Ist das später von Bedeutung? Falls ja, wäre es denkbar/machbar/sinnvoll am Wendepunkt die Stränge A und B einmal zu kreuzen und somit auf dem Rückweg dem anderen Strang (hier dann B) die Innenbahn zu überlassen?

Besten Dank und schöne Grüße
Dominik