Als vor 4 Jahren ein Mitarbeiter von mir ein neues Einfamilienhaus mit 130 m² Wohnfläche auf dem aufgelassen Bauernhof seiner Eltern errichtete überlegten wir , wie wir die ausgediente Güllegrube als Energiequelle nutzen könnten.
Die Entscheidung viel auf eine Sole Wasser Wärmepumpe.
Die Güllegrube wurde zur Zisterne umgerüstet, und 600 m PE-Rohr D 25 eingebaut ( nur die Bunde aufgeschnitten und in die Länge gezogen.
Die Sole Wasser Wärmepumpe mit Scroll Verdichter, Edelstahl-Plattenwärmetauscher und Kältemittel R 407C bauten wir selbst ( von diesem Typ haben wir seit 1999 81 Stk. in unteschiedlichen Leistungen gebaut.
Nach 3 Jahren Betriebszeit hat sich dieses Konzept bestens bewährt.
Technisch Daten :
Einfamilienhaus 130 m² Wohnfläche Fußbodenheizung und Kaminofen im Wohnzimmer
Heizlast 6 kW
Wärmepumpe : Metzler WKHZ-ZR40 S Leistung 8,9 kW
Güllegrube : 11 x 9 x 2,8 m Füllstand bei 2,5 m
Speicher und WW-Bereitung: Capito MA-PD 600 mit nachgeschaltetem elektronischem Durchlauferhitzer 23 kW
Nutzer : 2 Personen seit 1 Jahr 3 Personen
Verbrauch in 3 Jahren : 11000 kWh + 5 Ster Holz

Gruß
hansgeorg

Hallo hansgeorg,

sehr interessant. Herzlichen Glückwunsch dazu, billiger kann man eine Wärmepumpenheizung nicht machen.

Wenn ich das richtig verstehe habt ihr 6 Kreise DN25 zu je 100m.
Gib mir doch bitte mal die Solekonzentration, möchte den Kollektor gerne mal berechnen.
Wie seit ihr auf die 600m gekommen?
Habt ihr da jemals Vereisung festgestellt an den Soleleitungen?

MFG
Frank

PS: Für die Berechnung brauche ich noch die Spreizung zwischen Solevor- und Rücklauf.
Welche Solepumpe benutzt ihr da?

Hallo Frank

Ja wir haben 100 m Bunde verwendet sind aber noch 5 m bis zum Verteil im Erdreich verlegt.
Solekonzentration 30 % Antifrogen N
Pumpe Wilo-Star AC 20/5-I ( Klima-Kälte-Pumpe)
Spreizung ca 5 k
Vereisung wurde nicht festgestellt
Gruß
hansgeorg

Hallo hansgeorg,
das Thema interresiert mich brennend, denn ich habe auch eine ungenutzte Güllegrube mit 200qmb.
Schreib mal was näheres dazu.

Gruß Geradeausfahrer

Hallo Frank,

die Güllegrube hat doch eine "Nachheizfläche" von 100(Seiten) und 99 m²(Boden) und über 200 m³ Pufferspeicher.
Zieh mal am Tag 100 kWh raus, dann kühlt sich das Wasser um 0,5 K ab.

Die Temperaturen Ende Januar in der Güllegrube wären interessant?

Wolle

.. bei 2,8 m Tiefe ist es doch noch schön warm

Hallo

Wir speisen Regenwasser zu
Temperatur in der Grube ist fast immer über 10C

hansgeorg

Hallo hansgeorg,

gehe mal von einem COP 4,5 bei B0/W35 aus.
Dann hast du beo 30% Sole und 5° Spreizung einen Massenstrom von 1.258 Liter pro Stude.
Die Strömung ist weit im laminaren Bereich, auch bei höheren Temperaturen.
Ich gehe mal davon aus daß von den 100m je Kreis 90m im Wasser liegen.

Wärmeübergänge:
- innerer Wärmeübergang 2,22°
- Rohrwand 0,98°
- äußerer Wärmeübergang 0,6°
LMTD 3,80°
Tauscherverlust 1,84°, d.h. Soleeingang ist um diesen Wert kälter als Wasser

Der Druckverlust liegt bei nur 65 mBar

Folgende Verbesserungen sind noch möglich, wenn man den Tauscher in den turbulenten Bereich bringt.
Dazu müßte man z.B. die Solekonzentration auf 15% vermindern und den Soledurchfluß auf 2.330 Liter erhöhen, was einer Spreizung von 2,6° entspricht. Der Druckverlust steigt dadurch auf 133 mBar, was immer noch recht gering ist. Kenne den Druckverlust des Verdampfers nicht, deshalb kann ich nicht sagen wie hoch der Pumpenergieaufwand dadurch stiege. Vermute aber daß bei der hohen Spreizung von 5° der Verdampfer recht sparsam ausgelegt ist. Bei einer normalen Auslegung mit 100mBar Druckverlust bei 3° Spreizung hätte man mit einem Gesamt-Druckverlust von vielleicht 3,5 m mittels einer Hocheffizienzpumpe Wilo Stratos 25 / 1-6 eine Leistungsaufnahme der Solepumpe von nur etwa 45 Watt.

Also, bei dieser turbulenten Auslegung blieben äußerer Wärmeübergang und der durch die Rohrwand gleich. Der innere Wärmeübergang fiele von 2,22 auf 0,33°, der Tauscherverlust auf 0,9°.

Die für den Stromverbrauch entscheidende mittlere Soletemperatur ( Miitel VL/RL ), die bei der vorhandenen Auslegung 4,34° kälter ist als das Beckenwasser würde um 2,14° wärmer. Dies würde eine Stromeinsparung von etwa 5% bedeuten.

Die vorhandene Auslegung ist aber schon ziemlich gut. Kompliment!

Man hätte auch mit 4 Kreisen DN 32x3 arbeiten können. Bei Solekonzentration 15% und Spreizung ebenfalls 2,6° wäre die mittlere Soletemperatur um 0,6° kälter als im zuletzt genannten Beispiel, der Druckverlust wäre aber noch geringer.

MFG
Frank

Mir ist eingefallen daß ich schon mal einen interessanten Beitrag von dir gelesen habe, und zwar zum Thema Energieteich. Am 23.8.2006 hast du im Beitrag 458094 Folgendes geschrieben:

Ich habe bereits 1991 eine Anlage mit 3 Solewärmepumpen für ein Fachwerkhaus ( alte Scheune ) mit 2 Wohnungen zusammen ca 500m2 Wohnfläche gebaut. Auf dem Grundstück befand sich ein Weiher. Dort haben wir 900m PERohr 50cm unter Weihersohle eingebaut. Die 3 Wärmepumpen haben eine Heizleistung von zusammen 45 kW.
Die Anlage läuft ohne Probleme und auch der Fischbesatz nimmt keinen Schaden. Für die Reinigung des Weihers hat der Betreiber 2 Graskarpfen eingesetzt.

Könntest du darüber noch etwas mehr erzählen? Fläche und Tiefe des Weihers wäre interessant. Auch die Auslegung des Kollektors ( Anzahl und Länge der Kreise, Durchmesser der Leitungen, Solekonzentration, Verlegedichte usw ) wären interessant für viele. Wie sind die Soletemperaturen?

MFG
Frank

Hallo Frank

Danke für deine Koplimente
6 Kreise haben wir eingbaut, weil wir den Verteile auf Lager hatten.

zum Energieteich

Es ist schon so lage her, dass ich nicht mer alle Deteil im Kopf habe
aber ich bin heute Abend auf der Anlage und werde dir in den nächsten Tagen
mehr Details zukommen lassen.

Übrigen ich behize mein Betriebsgbäude seit 1990 mit 2 Sole Wasser Wärmepumpen und die Lagerhalle mit eine selbstgebauten Sole Luft Wärmepumpe.
4 Wohnungen 260 m²
1 Bürotrakt 140 m²
Werkstatt und Lager 375 m² höhe 5 m

Energieverbrauch 15000 kWh/a

Erkollektor mit 10 Kreisen DN 25 a 100 m liegt im Grundwasserbereich

3 PV Analgen mit 26 kWp

Mein Wohnhaus behieze ich seit 1976 mit einer Wasser Waser WP
mit Anbau meine Tochter 2005 beheize ich jetzt 3 Wohnung mit eine Fläche von 375 m²
Neubau 135 m² mit KWL
Solaranlage mit Heizungsuntestützung 8,5 m²
PV-Anlage 4,4 kWp
Im Somme kühlung über FBH bei Tochter auch in der Decke
Nutze 5 Personen
Energieverbrauch 11000 kWh/a

Gruß
hansgeorg

Hallo hansgeorg.

Du bist je recht experimentierfreudig, hat man selten.
Noch eine Frage zur Güllegrube: liegt die im überdachten Bereich?

@Gradeausfahrer
Erzähl mal was über dein Projekt.
Was willst du denn damit heizen? Wie hoch ist der Wärmeverbrauch?

MFG
Frank

Hallo Frank
Die Güllegrube ist jetzt mit ca 0,5 m Schotter überdeckt
war früher nur Betondeckel
MfG
hansgeorg

Hallo,

hätte man nicht generell einen Vorteil, wenn man als Quelle für eine Wärmepumpe eine alte (oder neue) Grube nutzt?

Ich habe mal in einem alten Posting geschaut. Da werden für ein EFH typischerweise 500 m PE-Rohr bei einem Flächenkollektor verlegt. Bei einem 32er Rohr wäre das eine Tauscherfläche von ca. 50 m². Nun könnte man doch das Wasser der Grube direkt in die WP pumpen, ohne zusätzlichen Wärmetauscher. Die Grube müsste dann eine erdberührte Fläche von 50 m² haben. Nun soll der Wasserstand ca. 1 m unter der Erdoberfläche sein, die Grube eine Gesamttiefe von 2 m haben, dann wäre die Grube also gute 5x5 m groß.
Bei gleicher erdberührter Fläche hätte man den Vorteil, dass man ein paar besonders kalte Tage wunderbar abpuffern könnte.

Jojo

@Jojo

Nein, das wird nicht reichen. Das PE-Rohr dient ja nur als Zwischenkreis. Da kann die Fläche kleiner sein, weil es im Wasser freie Konvektion gibt. Im Erdreich muß die Fläche größer sein.
Die Grube von hansgeorg hat eine Wärmetauscherfläche von 200m2 in Form der Beckenwände und des Bodens und einen Inhalt von 250m3. Dies ist für die Leistung der Anlage maßgeblich.

Man rechnet bei Erdkollektoren üblicherweise mit 25 Watt Entzugsleistung je m2. Das wären also bei den 200m2 5 kW Kälteleistung. Hansgeorg braucht für diese Anlage knapp 7 kW.
Die Fläche reicht hier aus weil die Tauscherfläche tief liegt. Sohle der Grube liegt 3,5m unter Oberfläche.
Da ist es 3-4 Grad wärmer als bei den üblichen Flachkollektortiefen.
Außerdem sind die Wärmeübergänge Wasser zu Beton und Beton zu Erdreich gut. Die Speicherfähigkeit von Wasser und Beton erledigen den Rest. Man könnte hier sogar noch mit Latentwärme arbeiten und die PE-Rohre bei Spitzenlast vereisen lassen. Dann muß der Tauscher aber anders ausgelegt werden.

Direkt eine WP mit Wasser aus der Grube zu beschicken würde ich nicht riskieren. Einerseits besteht die Gefahr von Verschmutzung und Ablagerungen. Hauptsächlich wäre mir aber die Vereisungsgefahr zu groß. Das Wasser in der Grube dürfte dann auf keinen Fall kälter als 5° werden. Mit einem Zwischenkreis über den PE-Tauscher ist die Gefahr gebannt.
Vom Energieverbrauch wäre ein Betrieb direkt mit Wasser auch nicht besser. Der PE-Tauscher führt zu einem Tauscherverlust. Dieser liegt bei den oben berechneten Beispielen bei 1-2°. Andererseits würde die Förderpumpe bei direktem Betrieb mehr Strom verbrauchen. Man hat zwar im Tauscher einen Druckverlust, aber das System ist geschlossen. Man kann den Pumpenstrom im o.g. Beispiel auf unter 50 Watt einstellen.
Bei Direktbetrieb hätte man ein offenes System, bei dem der Druckverlust größer wäre. Die entsprechenden Pumpen verbrauchen wesentlich mehr Strom. Das geschlossene System hat in der Gesamtbilanz die Nase vorn.
Bei dem geschlossenen System kann man mit wenig Aufwand den Tauscher noch großzügiger auslegen, PE-Rohr kostet nicht viel. Deshalb sind Tauscherverluste von deutlich unter 1° möglich bei gleichzeitig sehr geringem Pumpenstrombedarf. Außerdem hat man bei Berücksichtigung von Vereisungsprozessen große Leistungsreserven.

MFG
Frank

Wie würde das eigentlich in einer "echten Güllegrube" aussehen oder in einer Kleinkläranlage. Da entsteht doch auch noch "Biowärme"? Mein Grubendeckel ist eigentlich immer Schneefrei.

Sollte prinzipiell gehen. Klärgrube ist sicher zu klein.

Hallo,

ich muss gestehen, das ich nicht wirklich fit bin bei den Heizleistungen etc.

Wenn ich nun mein durchschnittliches Haus nehme mit 500 m Rohren auf 200 m² Grundfläche verteilt, wie groß müsste denn dann eine Zisterne sein, um die gleiche Energeimenge aus der Erde ziehen zu können?
Die Verlegung von den 500 m Rohr kostet auch einiges an Erdarbeiten. Ich könnte mir durchaus vorstellen, dass man preislich mit einer Betonzisterne anstatt eines Flächenkollektors genau so günstig oder teuer wegkommt und zusätzlich noch den Vorteil des Puffervolumen hätte.

Jojo

Billiger wird das sicher nicht. Bei einer Zisterne liegt man meist tiefer, und als Tauscherfläche dienen Boden und Wände. Ich kann dir das auch nicht genau sagen, aber ich würde mal annehmen daß man bei der Zisternenlösung vielleicht sogar die doppelte Leistung je m2 Tauscher entziehen kann. Da brauchst du dann aber immer noch 100m2 Betonflächen, also z.B. eine Zisterne von 6x6m und 3m Tiefe. Das wird mit Sicherheit teurer als reine Erdverlegung. Wenn man das Bauwerk gleichzeitig als Regenwasserzisterne nutzt wird die Wirtschaftlichkeit sicher besser.

Es kann ja übrigens auch ein Teich sein, oder wenn nicht soviel Platz für eine offene Wasserfläche da ist ein Feuchtbiotop. Bei wassergesättigten Körpern braucht man immer weniger Fläche.

...und dann die Zisterne über Sonnenkollektoren im Sommer schön aufheizen.......rechnet sich das?

Genau das sollte man nicht tun. Die ganze Wärme die du im Sommer da hineinsteckst ist im Winter gnadenlos weg. Das rechnet sich gar nicht.

Hallo,

warum sollte ich bei einer Zisterne denn die doppelte Leistung je m² Erdkontaktfläche entziehen können? Tendenziell würde ich genau vom Gegenteil ausgehen, da ich ja die Wärme aus der Umgegung der Kontaktfläche abziehe. Bei Erdkollektoren habe ich zwar 50 m² Erdkontakt, aber um die Sonden bildet sich eine Zone, aus der ich die Wärme abziehe, quasi ein dicker Mantel um die Rohre. Angenommen der Mantel um die Kollektor-Rohre hat einen Radius von 0,5 m (bei 1m Verlegeabstand), dann komme ich bei 500 m Erdleitung auf ein Volumen von etwa 400 m³, aus dem ich die Erdwärme ziehe.
Wenn ich im Gegensatz dazu eine Zisterne mit einer erdberührten Fläche von ebenfalls 50 m² habe, dann habe ich bei einem Wirkkreis von 50 cm nur 25 m³ Erde, aus der ich die Wärme abziehe. das funktioniert bestimmt nicht, oder?

Na ja, Hansgeorgs Zisterne funktioniert doch ausgezeichnet. Immerhin hat er da eine Entzugsleistung von 35 Watt je m2 ohne anscheinend an die Leistungsgrenze heranzukommen. Der genaue Wärmeentzug ist uns nicht bekannt, aber bei einem Neubau würde ich mal annehmen daß man mit FBH arbeitet und eine JAZ von 4 erreichen sollte. Das würde bei dem Verbrauch auf eine Entzugsleistung von 11.000 kWh pro Jahr hindeuten oder 55 kWh pro m2 Tauscherfläche, was auch über der normalen Leistung eines Erdkollektors liegt.
Im Prinzip hast du sicher Recht. Aber: um ein Solerohr im Erdreich bildet sich immer ein Temperaturtrichter. Unmittelbar an der Außenwand des Rohrs kann es mehrere Grad kälter sein als in einer Entfernung von 10-20cm. Das fällt hier weg, weil sich die Wärme im Wasser sofort verteilt. Die Speicherkapazität führt auch dazu, daß Spitzen abgepuffert werden. Die Tiefe von 3-4m ist wichtig, dort ist es wesentlich wärmer als in normaler Verlegetiefe. Außerdem ist die jährliche Temperaturamplitude bei tieferer Lage weiter verschoben, die tiefsten Temperaturen treten erst am Ende der Heizperiode auf, wenn der Bedarf schon wieder sinkt.
Ich hätte eigentlich auch erst mal nur die gleiche Wattzahl wie bei einem Erdkollektor genommen. Aber dann müßte es deutlich kälter werden. Wie gesagt kann man auch noch Latentwärme als Reserve einbeziehen. Bei 100m3 Volumen hat man da eine Menge Luft. Da muß aber der Tauscher darauf ausgelegt sein.
Allerdings sind die Baukosten bei so großen Zisternen so hoch daß man dafür auch schon wieder eine Erdsonde bekommt. Man braucht eine ganze Menge Beton, der Erdaushub muß auch irgendwo hin usw. Flächenkollektor wird in jedem Fall billiger sein. Deshalb glaube ich nicht daß diese Zisternenvariante sich verbreiten wird. Da wo schon so eine große Zisterne vorhanden ist kann man sie natürlich preiswert nutzen. Bei Neubau würde ich als Alternative zur Zisterne sicher einen Teich bevorzugen. Der ist preiswerter und der Zusatznutzen Freizeitwert ist größer.
Auslegung ist auch nicht so einfach. Man müßte eigentlich erst mal einige Anlagen im Betrieb beobachten um sagen zu können, was so eine Zisterne leisten kann.

MFG
Frank

@ fdl1409

beheizen würde ich mein Wohnhaus mit drei Ferienwohnungen.
Für mich habe ich eine Wohnfläche von 120m² mit FBH, und pro Fewo 50m² mit normalen Heizkörpern also gesamt 270m².
Derzeit heize ich mit Öl und einem Jahresverbrauch von ca.1800l- 1900l
Seit zwei Jahren habe ich noch eine heizungsunterstützende Solaranlage (für die FBH) mit 17m² und 1000l Pufferspeicher. WW über Frischwassermodul. Der 10 Jahresverbrauch vor Solar lag bei 2600l Heizöl.
Baujahr vom Haus 1995

Mein Ziel: weg vom Öl

und diese Idee find ich klasse!!

Gruß Geradeausfahrer

@Geradeausfahrer

Klingt gut. Wär übrigens keine schlechte Werbung für die Ferienwohnungen.
Etwas fraglich ist hier die Leistung einer Wärmepumpe. Die Ferienwohnungen werden sicher nur zeitweise beheizt. die Spitzenleistung muß aber so ausgelegt sein daß alle Wohnungen gleichzeitig warm werden.
Eine Heizlastberechnung wäre hier nicht übel.

Eine 200m3 Güllegrube sollte nach meinem Gefühl reichen. Der Kollektor muß nach der maximalen Heizlast ausgelegt werden. Kann ich gerne machen.

Beschreib mal die Grube. Wie weit ist die vom Haus entfernt? Länge mal Breite und Tiefe. Überdeckung mit Erde? Im Freien oder überdacht?

MFG
Frank

@ fdl 1409

Die Grube ist von zylindrischer Form Durchmesser 7m, ca.10 m tief. Der Betondeckel ist überfahrbar und schließt bündig mit dem gepflasterten Hof ab und ist nicht überdacht.
Die Länge der Leitung von der Grube bis zum Heizungskeller wären so um die 40m
Klar ist das etwas schwierig mit der Berechnung, denn die Belegung der Fewo´s ist unterschiedlich
Grobe Saison: von Ostern bis ende Oktober, mit ein paar Tagen um Neujahr.
Zur Not könnte ich aber auch noch meinen Kachelofen mit in die Heizung einbinden. Derzeit habe ich da nur einen nomalen Heizeinsatz ohne Wassertasche drin

Gruß Geradeausfahrer