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Planung einer Quellenerweiterung mit Grabenkollektor
Verfasser:
michi_rosenbuehl
Zeit: 13.12.2018 21:57:10
0
2719326
Hallo Zusammen,

ich mache mir momentan prinzipielle Gedanken meine Erdwärmequelle (Erdwärmekörbe Fabrikat Betatherm) mit einem Ringgrabenkollektor zu erweitern, da die aktuelle Quellenkapazität zu knapp bemessen ist.

Die Problematik kommt daher, dass wir neben einem KFW55-Wohnhaus noch eine Gewerbehalle mitheizen und diese nun komplett beheizt wird.

Die Heizlast nach der Heizlastabschätzung auf Grundlage der EnEV-Berechnung beträgt

Haus: 6,2 kW - 210m² Nutzfläche - 774m³ Bruttovolumen - Senke FBH (21° Durchschnittstemp.)
Halle (IST): 18kW - 1389m² Nutzfläche - 2551m³ Bruttovolumen - Senke Betonkernaktivierung (16° Durchschnittstemperatur)
Halle (geplant): 10kW - 765m² Nutzfläche - 1276m³ Bruttovolumen

Eine professionelle Auslegung gibt es nicht. Da hab ich mich an der falschen Stelle auf den Fachhandwerker (mein Heizi...) verlassen.

Es fehlen also mal locker 8kW bei der Auslegung.
Die Quellenauslegung durch Betatherm liegt mit den acht Maxi-Körben bei etwa 13-15kW
Hätte prinzipiell wohl ganz gut hingehauen.
Die Halle wurde nicht auf einmal größer gebaut, sondern es wurde beschlossen doch die gesamte Fläche zu nutzen und damit auch zu heizen, anstatt die Hälfte abzutrennen.

Bei der Wärmepumpe handelt es sich um eine Ecoforest ecogeo B3 5-22kW

Hier habe ich mal den Trenchplanner bemüht und einen ersten Entwurf gemacht.

Entwurf

Die wichtigste Frage, unabhängig von den Dimensionen:

Ist es überhaupt sinnvoll/möglich einen Ringgrabenkollektor im Bereich
-über die Erdwärmekörbe zu verlegen?
-oder zwischen den Körben zu verlegen? Siehe Planner.
Die Erdwärmekörbe haben momentan eine Überdeckung von ca. 1,8m und gehen nochmals 3m in die Tiefe.

Ich würde 40mm PE-Rohr als Kollektorrohr verwenden und auf den vorhanden Verteiler der Erdwärmekörbe legen.
Hierzu würde ich dann jeweils zwei Erdwärmekörbe (ca. 200lfm 32er PE-Rohr) in Reihe schalten. Parallel wäre zwar von den Druckverlusten wesentlich besser, aber wie soll man sowas dann abgleichen?

Als weitere Alternative möchte ich noch ergänzen, dass in der Bauphase bereits ein Fundament für ein Außenluftmodul und die entsprechene Verrohrung (Leerrohre) vorgesehen wurde. Das Außenluftmodul kann von der Wärmepumpe im Hybridmodus betrieben werden.


Viele Grüße

Michael

Verfasser:
michi_rosenbuehl
Zeit: 18.12.2018 06:05:51
0
2721478
Guten Morgen,

möchte nach einiger Zeit nochmals kurz nachfragen.
Gibt es keine Meinungen oder Vorschläge zu meinen Vorhaben? :)

Wenn Infos fehlen, liefere ich die natürlich schnellstmöglich nach.

Gruß

Michael

Verfasser:
winni 2
Zeit: 18.12.2018 12:39:58
0
2721637
Hallo Michael,

ich würde mich von den Körben freihalten und die Sache mit
weniger Aushub vereinfachen:
https://grabenkollektor.waermepumpen-verbrauchsdatenbank.de/trenchplanner.html?id=FPjnD4CDrXFN2nNMD4Ke

Ich würde 2 mal 300 Meter 40er Rohr legen.
Mit Deiner modulierenden Wärmepumpe sollte das reichen.

Die Körbe würde ich nicht zusammenfassen, sondern die neuen
Rohre absperrbar und spülbar in die Hauptleitung einschleifen.
Wenn nötig, könnte man mit einem Ventil in der Zuleitung den ganzen Körbebereich drosseln, damit die 40er Rohre genug Durchfluss bekommen.
Könnte man aber sicher auch rechnen, nur ich nicht. :-)

Zu prüfen wäre noch, ob die Leitungen zur Wärmepumpe genug
Querschnitt für die volle Leistung der Wärmepumpe haben?

Grüsse

winni

Verfasser:
michi_rosenbuehl
Zeit: 04.01.2019 10:28:42
0
2729690
Hallo,

vielen Dank Winnie für deinen Beitrag!

hier meine Daten abgelesen von der WP

Monat - abgeführte Wärmeenergie - elektrische Energie
Oktober - 549kWh - 90kWh
November - 3443kWh - 575kWh
Dezember - 4636kWh - 864kWh

Summe - 8628kWh - 1529kWh

--> Energie aus dem Erdreich: 7099kWh

Die Sole-Eintrittstemperatur ist mit dem Jahreswechsel auf -0.6°C gefallen und fällt weiter.

Kann ich mit diesen Daten (ggf. am Ende der Heizperiode) eine solide Auslegung des Ringgrabenkollektors durchführen? Und wie geh ich da idealerweise ran?

Gruß

Michael

Verfasser:
winni 2
Zeit: 04.01.2019 17:11:16
0
2729877
Hmm,
wenn ich Deinen Heizwärmeverbrauch mal nach Gradtagen
https://www.iv-mieterschutz.de/mietrecht/heizkosten/gradtagszahlentabelle/
auf eine Heizperiode hochrechne, kommen da rund 24000 kWh bei raus.

Das passt aber überhaupt nicht zu den genannten Heizlasten von Haus
und Halle, weil da müsste ein deutlich höherer Verbrauch endstehen und
der gegebene Verbrauch müsste eigentlich von den Körben locker bedient
werden können, wenn die Leistungsangabe Betatherm stimmt?

Werden alle Körbe durchströmt?

Grüsse

winni

Verfasser:
michi_rosenbuehl
Zeit: 04.01.2019 20:05:56
0
2729968
Hallo Winni,

laut nicijan ist die Leistungsangabe von Betatherm anzuzweifeln.
siehe hier

Die Körbe werden alle gleichmäßig durchströmt, wenn ich nach den Taccosettern gehe welche am Soleverteiler verbaut sind.

Der niedrigere Verbrauch ist wohl auf die geringere Raumtemperatur in der Halle zurück zu führen.

Wie kann ich denn mein Kollektorfeld qualifizieren?
Bin gerade etwas verzweifelt? :(

Gruß

Michael

Verfasser:
winni 2
Zeit: 05.01.2019 13:16:25
0
2730246
Zu Verzweifelung besteht kein Grund. :-)
Letzten Endes muss der bestehende Kollektor ja nicht so genau
eingeordnet werden, wenn eine zweite leistungsfähige Quelle
geschaffen würde.

So wäre es vielleicht einfacher zu realisieren:
https://grabenkollektor.waermepumpen-verbrauchsdatenbank.de/trenchplanner.html?id=Cw9xiUSe2EzKiS8oUcA6

So völlig verkehrt wird Deine jetzige Quelle auch nicht sein, denke ich.
Mit - 0,6 Soleeingang hat die Vereisung ja nicht oder kaum begonnen
und da ist viel Latentwärme aus dem Vereisungsvorgang zu holen.

Grüsse

winni

Verfasser:
michi_rosenbuehl
Zeit: 07.01.2019 09:19:21
0
2731218
Der Kollektor muss im hinteren Bereich des Grundstücks realisiert werden.
In dem von dir eingezeichneten Bereich befindet sich ein Carport und eine Zisterne mit entsprechender Verrohrung.

Bist du also der Meinung, dass ein zusätzlicher Ringgrabenkollektor mit 11kW Heizleistung ausreichen würde?

Muss man eigentlich einen Soleverteiler für die zusäztlichen RGK-Kreise vorsehen, wenn diese gleich lang sind? Nach Tichelmann wäre ein Abgleich unter den RGK-Kreisen nicht nötige.

Der Druckverlust wäre ja bei 300m Leitungslänge größer als bei den Körben (200m) und könnte somit über die Taccosetter im Korbverteiler eingeregelt werden. Inline-Taccosetter wären für den RGK sicherlich trotzdem sinnvoll.

Gruß

Michael

Verfasser:
JoRy
Zeit: 07.01.2019 09:52:20
0
2731232
"" Eine professionelle Auslegung gibt es nicht. Da hab ich mich an der falschen Stelle auf den Fachhandwerker (mein Heizi...) verlassen.""

Man kann es relativ genau abschätzen.
Die "Körbe" mit einem RInggraben zu erweitern wird die bisherige Sole-Minus-T
so verschieben, dass man latent in den Plusbereich und damit
um eine ca. 10% ig bessere Effizienz (je nach Graben) auskommen könnte.

Wieso die bisherige Auslegung und Dimensionierung KfW 55 genannt wird ist
schier lächerlich und beweist wieder einmal , dass HB weder Thermodydnamik-
Fachleute sind , sondern überwiegend Handwerker mit Haupt-oder maximal
Realschule, die durch die Fehlinformation der Kammern noch mehr verblödet
werden.

Gruß JoRy

Verfasser:
winni 2
Zeit: 07.01.2019 11:31:16
0
2731263
Ich würde es mal so sagen, ich bin davon überzeugt, das die Körbe +
ein 11 kW Ringrabenkollektor für eine 22 kW Wärmepumpe ausreichen
sollten.

Es gäbe aber noch eine andere, einfacher umzusetzende Möglichkeit.
Du könntest vielleicht über die Wärmepumpe nur eine niedrigere
Grundtemperierung der Halle fahren und die fehlende Leistung mit
ein, zwei hochwertigen Klima-Splits, Also Luft/Luft-Wärmepumpen,
einbringen.
Es gibt da Geräte, die mit ihrem SCOP auf Augenhöhe mit Erdwärme-
pumpen fahren.
Z.B.:
https://www.breeze24.com/klimaanlage-sets/monosplit-und-multisplit-set/monosplit-set-mit-1-innengeraet/set-srk-50-zs-w-wandgeraet-src-50-zs-w-r32

Den Graben könnte man so noch etwas "aufbohren":
https://grabenkollektor.waermepumpen-verbrauchsdatenbank.de/trenchplanner.html?id=U4zdhDqam3KA5Fjmb8dS

Zum Spülen der Rohre brauchst Du Absperrmöglichkeiten der einzelnen
Kreise und auch für den thermischen Abgleich mit den Körben.
300 Meter 40er Rohr sollten weniger Druckverlust haben, als jeweils
die Korbkreise, sage ich mal als Laie.

Grüsse

winni

Verfasser:
Oeko2020
Zeit: 07.01.2019 18:15:18
0
2731492
Mit der vorhandenen Basisausstattung würde ich den Umstieg auf eine Hybridanlage empfehlen. Dies ist mit der Einbindung von zwei Aussenluftmodulen möglich.
Bei einer Grenzeinsatztemperatur von ca + 3°C sollten bis 40% des Energieentzuges über die Luftmodule erfolgen können. Eine zusätzliche Betriebskostenoptimierung wäre mit einen direkt versorgten Heizkreis und einen gemischten Heizkreis für die Hallenheizung möglich. Damit könnte im Betriebsfall der Hybridaußeneinheit die Vorlauftemperatur unter Tags auf die niedrigere erforderliche Vorlauftemperatur der Hallenheizung abgesenkt werden. Dadurch ergibt sich ein kleinerer Temperaturhub mit einen höheren COP- Wert. Bei kühleren Nachtbetrieb und Erdwärmenutzung könnte die
Vorlauftemperatur im Hallenbereich abgesenkt und der Leistungsbedarf für die Halle minimiert werden. Durch die gute Pufferwirkung der Betonkernaktivierung können auch kürzere Kälteperioden ohne Spitzenlastbedarf abgedeckt werden.
Die obigen Maßnahmen werden mit den geringsten Investkosten umsetzbar sein.

Verfasser:
winni 2
Zeit: 07.01.2019 18:33:55
0
2731505
Was für ein Aussenluftmodul konkret und was kostet das, würde mich interessieren?

Grüsse

winni

Verfasser:
Oeko2020
Zeit: 07.01.2019 19:16:26
0
2731528
Die Ecoforest Wärmepumpen können auch im Luftwärmepumpenbetrieb wie auch die Vaillant Flexotherm betrieben werde. Dazu gibt es Luftaußenmodule die ca. € 1800,- exkl. je Stk kosten. Die Stückanzahl hängt von der Entzugsleistung ab. In diesen Fall wären sicher zwei Stück angebracht.
Für einen reinen Luftbetrieb in unseren Breitegraden halte ich aber diese Ausführung genauso wie bei Vaillant als nicht zielführend. Wobei die Ecoforest auf Grund der Modulierung und des Abtauvorganges noch Vorteile hätte.

Verfasser:
winni 2
Zeit: 07.01.2019 19:53:34
1
2731548
Okay, hätte gedacht, das ist wesentlich teurer.
Könnte die Wärmepumpe das auch wahlweise mit dem Erdkollektor
ansteuern und was bräuchte man da für Umschaltventile im Solekreis?

Wenn da eine Sole durch alles läuft, müsste der Frostschutz der Sole
viel tiefer eingestellt werden, was die Sole wärmetechnisch verschlechtert
und zäher macht?

Grüsse

winni

Verfasser:
Oeko2020
Zeit: 08.01.2019 06:59:46
0
2731677
Für den Hybridbetrieb hat die Ecoforest WP einen werksmäßigen der auch das Umschaltventil und die Luftaußeneinheit ansteuert. Die Frostschutzkonzentration ist natürlich an die Aufstellungssituation der Luftaußeneinheit anzupassen. Durch die modulierende Betriebsweise und den Einsatz von Hocheffizienzpumpen ist der zusätzliche Energieaufwand minimal.

Verfasser:
michi_rosenbuehl
Zeit: 08.01.2019 07:17:54
0
2731680
Hallo,

vielen Dank für die Beiträge!

Die Wärmepumpe kann Luftmodule und Erdreich im Hybridbetrieb fahren und entscheidet auch selbstständig welche Quelle im aktuellen Betriebspunkt effizienter ist.

Ich habe schon ein Angebot für zwei Luftmodule.
Die Kosten für die zwei Luftmodule + Zubehör belaufen sich auf 5000€ zzgl. Sole, 25m PE50-Rohr und Fittinge.

Also geschätzt 5500€ bei Eigenmontage.
Der Graben wäre da nicht günstiger?

@Oeko: Welchen COP habe ich denn bei dem Luftmodul bei 3°C?
Ich habe zwar dieses Datenblatt. Ich werde jedoch nicht daraus schlau bzw. kann mir nicht vorstellen, dass mein COP wesentlich verbessert wird. Ich vermisse entsprechende Kennlinien.

Die Vorlauftemperatur bei 3°C beträgt für das Haus übrigens 25°C.

Natürlich würde eine direkte Versorgung der Halle einen noch besseren COP ergeben.
Aber ist es zielführend das Haus taktend zu versorgen?
Nur als Hinweis: Bei einer Taktung kühlt mir die Fernwärmeleitung auf Erdreichtemperatur herunter und das kalte Wasser wird bei Taktbeginn erst mal durchs Haus geschoben.

Gruß

Michael

Verfasser:
michi_rosenbuehl
Zeit: 08.01.2019 07:32:01
0
2731684
Der Frostschutz wurde von Betatherm damals gleich auf -14°C eingestellt.
Reicht das?

Verfasser:
crink
Zeit: 08.01.2019 08:01:34
1
2731695
Hi Michi,

in Ingolstadt treten sicherlich mal kältere Temperaturen auf als -14 Grad, oder? Auch wenn die Luftwärmetauscher bei kältesten Temperaturen nicht aktiv sein sollten müssen sie trotzdem davor geschützt werden, dass sie auffrieren -> Wahrscheinlich wäre ein Frostschutz von -25 Grad erforderlich. Das wären dann über 40% Ethylenglykol, die im gesamten System vorhanden sein müssten, wenn kein Zwischenkreis verwendet werden soll. Bisher hast Du eher 25% Ethylenglykol in den Solerohren.

Viele Grüße
crink

Verfasser:
michi_rosenbuehl
Zeit: 08.01.2019 08:08:18
0
2731700
Zitat von michi_rosenbuehl Beitrag anzeigen
Hallo Zusammen,

ich mache mir momentan prinzipielle Gedanken meine Erdwärmequelle (Erdwärmekörbe Fabrikat Betatherm) mit einem Ringgrabenkollektor zu erweitern, da die aktuelle Quellenkapazität zu knapp bemessen ist.

Die Problematik kommt daher, dass wir neben einem[...]


Mir ist gerade aufgefallen, dass ich im ersten Post die Hüllfächen der Halle als Nutzflächen angegeben habe!

Die Nutzfläche jetzt ist 430m²

Verfasser:
Oeko2020
Zeit: 08.01.2019 09:11:08
0
2731731
Hallo Michael,
Für diese Auslegung habe ich keine exakten COP Werte. Erfahrungsgemäß sollte jedoch bei den niedrigen Temperaturhub und einer Leistung von ca 12- 14 kW ein COP- Wert von 4,3 - 4,5 möglich sein.
Das Haus würde ich permanent mit der Halle mitversorgen und daher unter Tags zumindest mit 23- 24°C Sockeltemperatur mitlaufen lassen.
Erfahrungsgemäß gibt es bei Ethylenglykol- Frostschutzkonzentrationen von 30- 33% keine Sprengwirkung in den Wärmetauscherrohren.

Verfasser:
michi_rosenbuehl
Zeit: 08.01.2019 11:22:15
0
2731808
Wenn ich jetzt nach meinem Bauchgefühl gehe, wäre eine Erweiterung des Erdreichs sinnvoller, denn

- höherer COP
- geringere Materialkosten

Einfacher und schneller geht es wohl mit dem Luftmodul(en).

Gruß

Michael

Verfasser:
winni 2
Zeit: 08.01.2019 11:45:35
0
2731829
Ich würde noch zwei Punkte hinzufügen:

- wesentlich längere Lebensdauer der Wärmequelle.

- potenziell problemloserer Betrieb.

Grüsse

winni

Verfasser:
michi_rosenbuehl
Zeit: 13.04.2019 06:39:03
0
2772908
Hallo Zusammen,

in einer Woche (Ostersamstag :)) wird der RGK bei mir umgesetzt.
Material und Planungsunterstützung habe ich bei www.ringgrabenkollektor.com geordert.

Es wird ein RGK mit zwei Rohren 40mm à 300m.
Aller Wahrscheinlichkeit nach wird auch eine Versickerung installiert, da ein Sickerschacht vorhanden ist, der noch keinen Überlauf hat aber zwingend braucht.

Meine Erdwärmekörbe sind zur Zeit mit einer auf -14°C eingestellten Sole betrieben.
Ich habe mittlerweile schon öfters gelesen, dass -10°C ausreichend ist und Vorteile für den Betrieb hat (weniger Druckverlust/Pumpenstrom).

Da die EWK und der RGK parallel angeschlossen werden, frage ich mich nun wie ich die vorhandene Sole mit der neuen Sole auf -10°C eingestellt bekomme.
Hier wäre ich für Praxis-Tipps sehr dankbar.

viele Grüße

Michael

Verfasser:
michi_rosenbuehl
Zeit: 14.04.2019 21:04:18
0
2773408
Hallo nochmal,

habe jetzt zwei finale Varianten zur Auswahl:

Variante 1

Variante 2

Variante 1 hat knapp 1500 Watt mehr Leistungsreserve.
Jedoch bin ich mir nicht im klaren, ob das mit den Erdwärmekörben funktioniert.

Die Körbe wären definitiv min. 0,5m unter dem kalten Ende des RGK.
Warum komm ich auf so eine Idee?
So wie ich es jetzt verstanden habe, entzieht ein Kollektor dem umliegenden Erdreich die Energie, allerdings nicht die Energie welche oberhalb des Kollektors zur Verfügung steht.

Meinungen?

Gruß

Michael

Verfasser:
winni 2
Zeit: 15.04.2019 12:53:27
0
2773576
Hallo Michael,

sorry, diese lebensgefährlichen Tiefen und der wilde Verlauf mit
Kreuzung gefällt mir nicht. Zu viele Fehlermeldungen. :-)

Die Bodenart hast Du geändert?
Die Bäume willst Du erhalten und zwischen den Erdwärmekörben
könnte man Graben, ohne deren Anbindungsleitungen zu ge-
fährden?

Vielleicht so:
https://grabenkollektor.waermepumpen-verbrauchsdatenbank.de/trenchplanner.html?id=7dZ3qhPV1rlSXy1jd1Tg

Diese auf den anderen Boden und Schachtpostition abgewandelte
Variante finde ich aber, unter Verlust der Bäume, die man aber
wieder pflanzen könnte, besser, weil ich fürchte für die Anbindungen
der Erdwärmekörbe:
https://grabenkollektor.waermepumpen-verbrauchsdatenbank.de/trenchplanner.html?id=Bi4GjT6dJXChy9m3BKTX

Grüsse

winni

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Planung einer Quellenerweiterung mit Grabenkollektor
Verfasser:
winni 2
Zeit: 15.04.2019 12:53:27
0
2773576
Hallo Michael,

sorry, diese lebensgefährlichen Tiefen und der wilde Verlauf mit
Kreuzung gefällt mir nicht. Zu viele Fehlermeldungen. :-)

Die Bodenart hast Du geändert?
Die Bäume willst Du erhalten und zwischen den Erdwärmekörben
könnte man Graben, ohne deren Anbindungsleitungen zu ge-
fährden?

Vielleicht so:
https://grabenkollektor.waermepumpen-verbrauchsdatenbank.de/trenchplanner.html?id=7dZ3qhPV1rlSXy1jd1Tg

Diese auf den anderen Boden und Schachtpostition abgewandelte
Variante finde ich aber, unter Verlust der Bäume, die man aber
wieder pflanzen könnte, besser, weil ich fürchte für die Anbindungen
der Erdwärmekörbe:
https://grabenkollektor.waermepumpen-verbrauchsdatenbank.de/trenchplanner.html?id=Bi4GjT6dJXChy9m3BKTX

Grüsse

winni
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