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RGK – Planung !!auf 270qm (Sanierung)!!

69 Beiträge |
letzte Antwort 29.8.2017 |
erstellt 29.3.2017
Werte RGK-Pioniere und EnergieGenies!
Es geht wieder einmal um die Planung eines RGK’s mit besonderen Umständen.

Vorgeschichte: LWP zu teuer?
http://www.energiesparhaus.at/denkwerkstatt/allgemein_a.asp?Thread=43599

Situation
Bestehendes EFH wird saniert und auf 2FH erweitert.
Beheizte Wohnfläche ~240m²
Heizlast lt. EA ~7,6kW (davon ca. 150m² mit KWL berücksichtigt)
Heizlastabschätzung lt. EnEV-Berechnung
6943W bei Zentrale KWL mit WRG
8899W bei Fensterlüftung oder KWL ohne WRG
Norm-Außentemp: -14,4°C; mittlerer U-Wert: 0,23W/m²K; Hüllfläche: 719m²; Beheiztes Bruttovolumen: 1069m³; Maximale Anzahl Bewohner: 6;
verfügbare Fläche für RGK ca. 270m² (L-förmig, siehe RGK-Plan)
Das Erstgespräch mit dem Erdbauer unseres Vertrauens und seine Einschätzung hat mich immer noch nicht abgeschreckt. Vorsichtige Schätzung war 2-3t€. Wegen der Platzverhältnisse evtl. mit 2 Bagger arbeiten, muss im Detail noch durchdacht werden.

Ursprünglich war mein Plan, den Kollektor senkrecht zu verstecken. Nach viel überlegen, habe ich die Planung nun doch auf waagrecht geändert.
Bewegründe für die Änderung sind, dass die Umsetzung eines senkrechten Graben bis 3m Tiefe schlecht einzuschätzen ist (Standfestigkeit des Boden? = Aushubmenge?, Risiko das etwas nachgeht - Zaunfundament, evtl. Probleme beim Verfüllen,…).
Auch wurde mir im vorangegangenen Beitrag geraten, wo Platz ist, horizontal zu verlegen.
Dazu kommt noch, dass der Boden möglicherweise vor Urzeiten für eine horizontale Verlegung optimiert wurde. Das bedeutet, unter dem Lehm ab ca. 1,6m Tiefe beginnt eine Schicht blauer Schlier. Meiner laienhaften Einschätzung nach, ein noch besseres Material (sehr gut modellierbar – ähnlich wie Ton, siehe Bilder < leider schlechte Qualität).
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29.3.2017 18:29
Bilder Boden……
http://www.energiesparhaus.at/bilderupload_aktuell/20170329978043.jpg

http://www.energiesparhaus.at/bilderupload_aktuell/20170329567249.jpg


http://www.energiesparhaus.at/bilderupload_aktuell/20170329977295.png

http://grabenkollektor.waermepumpen-verbrauchsdatenbank.de/trenchplanner8
Rechts ist der Kanal. Im Süden eher oben drüber, da auf 1,9m Tiefe. Im Norden unten durch ca. 1,1m tief.
Links ist die Wasserleitung. Hab jetzt den direkten Weg von Absperrhahn zu Hauseinführung eingezeichnet. Wir vermuten aber dass die Wasserleitung in einem leichten Bogen weiter links liegt. Hab sicherheitshalber 1,5m Abstand zum schlechteren Fall vorgesehen.

Was halten die Experten davon?
1. allgemein zum RGK Plan
2. zur gewällten Bodenart
3. zur Richtungsführung
4. ….

Vorab vielen Dank und Lg
Georg

Zitat

29.3.2017 21:04
alles super!
2 bagger, sehr cool. das wird eine neue geschichte. mach unbedingt bilder/videos.
jetzt ist noch die frage welches rohr..
shelby hat da bei ähnlicher heizlast beschlossen 2x400m dn40 zu nehmen. wäre bei dir auch möglich, um ggü "standard" 2x300m dn32 mehr rohrtauscherfläche zu haben.
boden bestens geeignet.

Zitat

30.3.2017 18:47
Danke brink für die Rückmeldung - freut mich sehr, dass der Plan soweit passt!

Wegen dn40 hatte ich auch schon nachgedacht. Befürchte aber dass der Graben damit schon sehr voll wird (ca. 390m Rohr auf etwa 55lfm Slinkygraben) und ein halbwegs vernünftiger Rohrvorschub bzw. Gewichtung schwierig wird.

Shelby bekommt glaub ich das 12kW Gerät und hat einen längeren Graben.
Ich tendiere jetzt eher zur kleineren 6kW (entsperrt bis 7,5kW) als Hosenträger hätten wir noch einen Kachelofen.

Du hast mal einen super Vergleich der unterschiedlichen Kollektorrohrvarianten gemacht.
http://www.energiesparhaus.at/denkwerkstatt/allgemein_a.asp?Thread=391428
Du schreibst, 2x Dn32 geht bis 6,9kW (nicht turbulent, weil Druckverlust zu groß)
Bremst der Kollektor dann die WP etwas?
Oder würde die Spreizung größer werden und die WP wieder die „volle“ Leistung liefern (vermutlich mit weniger Effizienz)?
Hab es ehrlich gesagt nicht 100% verstanden. Bei der runtergemischten Sole bin ich ausgestiegen.
Wäre es möglich die Sole so zumischen, dass die Sole bei 100% Wq-Pumpe (1155-6) mit 2x Dn32 turbulent läuft und mehr Leistung rauskommt?

Zitat

30.3.2017 21:22
Ja, die tabelle meinte ich für die auslegung mit zielbedingungen - winter, sole ein bei 0° und zähe, aber noch turbulent und was wäre die abrufbare leistung.
Die turbulenz an sich verursacht einen ordentlichen gegendruck, den die umwälzpumpe überwinden muss. Irgendwann steht die umwälzpumpe bei 100% an. Die wärmepumpe, also der verdichter und kältemittelkreis, zapfen sich erbarmungslos die leistung von der quelle/sole ab. D.h. wenn die umwälzpumpe nicht mehr kann, geht die spreizung auseinander, weil die umwälzpumpe die kalte sole nicht schnell genug wegtransportieren kann - wie du sehr richtig erkannt hast. Kostet ein paar prozent effizienz. Sonst nicht weiter schlimm, solange sole-aus nicht minus 7, minus 8 ... grad erreicht.
Hier ein bsp von einer anlage auf meinem radar: ocker - verdichter, violett - sole-umwälzpumpe, rosa - sole-ein, grün - sole-aus.
http://www.energiesparhaus.at/bilderupload_aktuell/20170330257582.png

http://www.energiesparhaus.at/bilderupload_aktuell/2017033026943.png

Die runtergemischte sole würde zwar früher zufrieren, aber bei 0° ist sie weniger zähe und beim turbulenten strömungsverhalten verursacht sie weniger gegendruck, d.h. die umwälzpumpe muss weniger arbeiten resp kann die sole schneller umwälzen.
Optimal wäre reines wasser. Blöderweise gefriert es bei 0°.
---


Tschortsch schrieb: Befürchte aber dass der Graben damit schon sehr voll wird (ca. 390m Rohr auf etwa 55lfm Slinkygraben)


da brauchst nichts befürchten!
eigentlich je mehr rohrmaterial, desto besser.
vorteile: mehr tauscherfläche, bessere erschließung des erdreichs, mehr sole/rohrmaterial welches in wärmeaustausch mit der erde stehen kann, ..
nachteile: höherer preis (für rohr da mehr meter resp mehr kilos, mehr sole liter)

Zitat

31.3.2017 16:39
Interessante Aufzeichung. hast du dazu mehr Daten?
Heizlast lt. EA, Norm temp., tatsächliche AT.
Hab bisher hier noch keinen Schrieb bzw. Anlage gesehen welche vollgas lief.

Hab mich vielleicht unglücklich ausgedrückt. Wieviel Rohr im graben liegt ist mir grundsätzlich egal. Aber ob da tatsächlich noch mehr Energie rüberkommt bei einer so engen Belegung? Befürchte eher das dann Hohlräume rund ums Rohr beim verfüllen bleiben.

Hab mir die Rohrverteilung vom trenchplaner mal auf auf das 400m umgemünzt.
Abstand Slinkymitten Rohr 1
300m = 0.9m
400m = 0.6m
http://www.energiesparhaus.at/bilderupload_aktuell/20170331369230.png

Oben 400m unten 300m
bezogen auf die dichteste Belegung.

Sind eigentlich schon Preise für das dn40 rohr bekannt? Auf der HP vom mgghm ist noch keines gelistet.

Zitat

31.3.2017 17:31


Tschortsch schrieb: Interessante Aufzeichung. hast du dazu mehr Daten?


Klar, den ganzen uplink.


Tschortsch schrieb: Aber ob da tatsächlich noch mehr Energie rüberkommt bei einer so engen Belegung?


Mehr energie aus dem gleichen stück boden kann man eh nicht rausholen. Aber je mehr material, desto konstanter kann der entzug erfolgen. Ist ja nicht anderes als ein wärmetauscher. Mehr rohr und sole ist gleich wärmetauscher fläche ist größer.


Tschortsch schrieb: Befürchte eher das dann Hohlräume rund ums Rohr beim verfüllen bleiben.


Du glaubst, 2m unter der erde verbleibt luft?
Die erde wird sich setzen und die hohlräume ausfüllen.
Ggf kann man einschlämmen.


Tschortsch schrieb: Hab mir die Rohrverteilung vom trenchplaner mal auf auf das 400m umgemünzt.


Wie das bild ausschaut würde ich zu kleinerem slinkydurchmesser bei 400m tendieren, damit sich die kreuzungspunkte der rohre nicht 1:1 überlagern

Zitat

31.3.2017 21:39
servus tschortsch!

hats den probeschurf etwa schon gegeben?


Tschortsch schrieb: optimiert wurde. Das bedeutet, unter dem Lehm ab ca. 1,6m Tiefe beginnt eine Schicht blauer Schlier...

wow, schön daß es auch richtig gute zeichen gibt ...

was für mich bei euch für senkrecht spricht ist halt auch die aushubmenge in der sanierung. aber vielleicht ist eine kombination aus beidem das richtige...? hmmm

den schlier würdest auch mit senkrecht gut anstechen...

ist sicher auch entscheidend was mit eurer betonterasse passieren soll. irgendwie klingt die punktuelle unterfangung für die og-tragsäulen sehr schlüssig...

Zitat

1.4.2017 11:07
Servus Arne!


hats den probeschurf etwa schon gegeben?


Ja, vor zwei Jahren als der Kanal verlegt wurde.
War damals nicht dabei und wusste ich nicht dass es davon Bilder gibt.


dyarne schrieb: was für senkrecht spricht ist halt auch die aushubmenge


Wenn das Material gut stehen bleibt. Wobei der unterschied nicht groß ist.
Angenommen der senkrechte graben wird mit einem 60er löffel erstellt und mit 75° nach oben gezogen, das man die slinkies anlehnen und besser verfüllt kann. Das ergibt theoretisch bei 2.8m Tiefe 3.78m3/lfm RG. Bei waagrecht 2m Breite und 1.8m Tiefe + abböschen komm ich auch wieder ungefähr dort hin.

Wegen betonterasse kann ich dir jetzt nicht ganz folgen. Weiß leider nicht mehr alles was wir gesprochen hatten. Das Thema war glaub ich das, falls wir das Fundament nachbessern, einen Probeschurf machen.

Zitat

3.4.2017 12:26
Hab mir die Kollektorvergleiche nochmal näher angesehen.
Demnach wären 2x400m DN40x3,7 sozusagen das Optimum für die 1x55-6 für max. Leistungsentzug.
Bei dieser Kombi wäre auch turbulente Strömung möglich, oder?

Vorsicht, der nächste Absatz ist möglicherweise absoluter Mist!!!
Aber ich glaube mich erinnern zu können, dass zur Auslegung einer TB, teilweise der Cop oder die JAZ berücksichtigt.
Begründung: P_ges (@JAZ 5) = 1/5 P_elektr. + 4/5 P_Boden
Demnach müsste der Kollektor bei 7,5kW „nur“ 6kW hergeben, der Rest wird elektrisch zugeführt.
Dann wäre der 2x DN32, selbst bei max. P wieder im grünen Bereich???

Zitat

3.4.2017 12:45


Tschortsch schrieb: Vorsicht, der nächste Absatz ist möglicherweise absoluter Mist!!!


ja, cop heißt: was stecke ich als elektrische energie rein und bekomme als wärmeenergie raus. bei cop 5 und 7,5 kw wärmeenergie muss 1,5 kw elek.energie zugeführt werden.


Tschortsch schrieb: Demnach müsste der Kollektor bei 7,5kW „nur“ 6kW hergeben, der Rest wird elektrisch zugeführt.
Dann wäre der 2x DN32, selbst bei max. P wieder im grünen Bereich???


diese rechnung stimmt nicht


Tschortsch schrieb: Bei dieser Kombi wäre auch turbulente Strömung möglich, oder?


ja.
wobei eine turbulenz für 2x400 dn40 du wahrscheinlich nie erreichen wirst "müssen", da der kollektor auch ohne turbulentes strömungsverhalten genug energie leifert.
so ist auch die realität mit den meisten rgks. sie laufen 99% der zeit laminar, weil es ausreicht. das ist ja gut so, weil die stromaufnahme der umwälzpumpe dann niedrig bleibt.
aber ausgelegt sind die rgks so, dass sie "im worst-case" turbulentes strömungsverhalten entwickeln. genauso, wie es bei der TB die pflicht ist.
(ausser, dass bei TB berechnungen dann mit den sole-daten geschummelt wird. )

Zitat

5.4.2017 16:56
Hr. Professor,
ich hätte eine Frage zur Leistungsberechnung der Kollektor Gegenüberstellung.
Obwohl ich es schon mehrfach gelesen hab. Hat‘s a bissl dauert, bis ichs gecheckt hab. Glaub ich zumindest...
Bei konstanter Spreizung (3K) ist eigentlich nur der der Volumenstrom ausschlaggeben für die Leistung (unabhängig vom Kollektor).

Wenn ich das Sole-Pumpendiagramm der kleinen Niebe richtig lese, dann kann beim 100% PQ und minimalem Druckverlust „nur“ max. ~0,51l/s (~1,8m³/h) Volumenstrom erzeugt werden.
http://www.energiesparhaus.at/bilderupload_aktuell/20170405783864.png

Das bedeutet aber, dass mit den worstcase Werten deiner Berechnung ohnehin nur max. 6433W transportiert werden können.
Bzw. für mehr Leistung sowieso die Spreizung erhöht werden muss. In dem Fall 3,5K für 7500W.

Sind meine Überlegungen richtig?
Unabhängig davon gilt natürlich: mehr Kollektor = höhere Sole Temp. = weniger Hub = WP effizienter!


404618 schrieb:
diese rechnung stimmt nicht

wäre zu einfach

Zitat

5.4.2017 17:21


Tschortsch schrieb: Bei konstanter Spreizung (3K) ist eigentlich nur der der Volumenstrom ausschlaggeben für die Leistung (unabhängig vom Kollektor).


Klar
Wobei das mit der spreizung ja nicht so einfach ist, da die transportierbare energie resp aufnahme/abgabefähigkeit vom wärmequellenmedium ("sole") abhängt und auch diese fähigkeiten ändern sich mit der temperatur.


Tschortsch schrieb: Wenn ich das Sole-Pumpendiagramm der kleinen Niebe richtig lese, dann kann beim 100% PQ und minimalem Druckverlust „nur“ max. ~0,51l/s (~1,8m³/h) Volumenstrom erzeugt werden.


Das diagramm ist nicht vollständig. Am besten man schaut sich die grundfos spec zur pumpe an. Da ist ein wenig mehr dargestellt, aber auch nicht vollständig.
Aber prinzipiell hast recht. Wenn volumenstrom mit 3K am wärmetauscher-quelle für leistungsforderung des kältemittelkreises nicht ausreicht, holt sich die wp trotzdem die energie und die spreizung wird größer, wärmequellenmedium wird mehr abgekühlt.


Tschortsch schrieb: Unabhängig davon gilt natürlich: mehr Kollektor = höhere Sole Temp. = weniger Hub = WP effizienter!


Höhere temp heißt auch höhere ströme, da das medium weniger zähflüssig ist. Die wp moduliert die umwälzpumpe bei höheren temperaturen auch anders. Ab 3° wird 3,5K spreizung gefahren, ab 5° fast 4K. Ab 10° habe ich fast 5K spreizung und 1% umwälzpumpleistung bei 20hz verdichter.
---
Die kleine nibe wurde ja mit pumpen ausgestattet, um den bereich 1,5-6 abzudecken. 7,5 kw kann der verdichter. Wenns die quelle auch leichter hergibt, tut sich die wp einfacher.

Zitat

5.4.2017 17:39
den COP darfst dir noch abziehen ..

Zitat

5.4.2017 18:06
Stimmt meine Rechnung doch?

Zitat

5.4.2017 21:18
ja, aber du rechnest kälteseitig.
die heizleistung ist um den faktor cop/(cop-1) größer, also um fast 25%...


Tschortsch schrieb: Bei konstanter Spreizung (3K) ist eigentlich nur der der Volumenstrom ausschlaggeben für die Leistung...

die konstante ist die (kälte-)leistung der maschine. volumenstrom und spreizung reagieren verkehrt proportional, weil ihr produkt eben die leistung ergibt...

und wie brink schreibt ist die leistung auch noch von der absoluten sole-temp abhängig und ändert sich um rund 3% pro 1k höherer temperatur...
daher ist die leistung ein und derselben wp als ww-wp rund 30% höher gegenüber dem einsatz an sole mit 0°

Zitat

5.4.2017 22:57
Danke für die Erklärung!
Das war weiter oben meine Frage, ob es ausreicht wenn kälteseitig vom Kollektor 6kw geliefert werden, damit die WP daraus unterm Strich 7.5kW Heizleistung zaubern kann.
Oder ob vom Kollektor die gesamte Heizleistung kommen muss und die elektrische zugeführte, einfach nur als verlorene Antriebsleistung zusehen ist.


Tschortsch schrieb: Aber ich glaube mich erinnern zu können, dass zur Auslegung einer TB, teilweise der Cop oder die JAZ berücksichtigt.
Begründung: P_ges (@JAZ 5) = 1/5 P_elektr. + 4/5 P_Boden
Demnach müsste der Kollektor bei 7,5kW „nur“ 6kW hergeben, der Rest wird elektrisch zugeführt.
Dann wäre der 2x DN32, selbst bei max. P wieder im grünen Bereich???

Zitat

5.4.2017 23:08


Tschortsch schrieb: Das war weiter oben meine Frage, ob es ausreicht wenn kälteseitig vom Kollektor 6kw geliefert werden, damit die WP daraus unterm Strich 7.5kW Heizleistung zaubern kann.


nein, da wird nichts gezaubert. die quelle muss die leistung hergeben, die auf der senke abgegeben wird. und strom ist nötig um quelle->senke wärmetransport zu bewerkstelligen.
bei 7,5kw wärmeleistung für die heizung, liefert 7,5kw die quelle / der kollektor.
der verdichter, "ein paar umwälzpumpenpumpen", elektronik verbrauchen ca. 1,5kw.

Zitat

6.4.2017 8:29
Stell dir deine Wärmepumpe als Rechteck auf einem Blatt Papier vor. Da zeichnest du jetzt gedanklich (oder wirklich auf Papier ) die Energieflüsse die in die WP hinein und hinaus gehen ein.

In die Wärmepumpe gehen die Antriebsleistung (Pel) und die Wärmeleistung der Erde (oder Luft, nennen wir das Qzu, zugeführt. Aus der Wärmepumpe geht die Heizleistung heraus (Qab, abgeführt).

Da Energie nicht "erzeugt", sondern immer nur umgewandelt werden kann, muss die Summe der eingehenden Energieflüsse gleich der Summe der ausgehenden Flüsse sein.
In die Wärmepumpe hinein: Pel und Qzu
Aus der Wärmepumpe heraus: Qab

Das wird in einer Gleichung dargestellt: Pel + Qzu = Qab

Der COP einer Wärmepumpe wird ja bekanntlich über Nutzen/Aufwand berechnet. Also Qab/Pel. Bei einer geforderten Heizlast von beispielsweise 10 kW und einem COP von 5 bedeutet das einen elektrischen Energieeinsatz von 2 kW (Pel = Qab/COP = 10kW/5 = 2 kW).
Jetzt setzt du diese Werte in die Gleichung von oben ein:
Pel + Qzu = Qab

auf Qzu umformen: Qzu = Qab - Pel = 10 kW - 2 kW = 8 kW

Das heißt deiner Wärmequelle müssen 8 kW entnommen werden (bei einer Heizlast von 10 kW und einem COP von 5).

Das lässt sich auch so berechnen: in die Grundgleichung von oben, Pel durch Qab/COP ersetzen, COP Formel umformen). Dann steht da: Qab/COP + Qzu = Qab
Auf Qzu umformen: Qzu= Qab - Qab/COP ..... Qab herausheben: Qzu = Qab * (1-1/COP)

Jetzt den COP (5) einsetzen: Qzu = Qab * (1 - 1/5) ... statt 1 5/5 einsetzen. Qzu = Qab * (5/5 - 1/5) = Qab * 4/5 = 10 kW * 4/5 = 8 kW die deine Wärmequelle leisten muss. Das gleiche kannst du auch für die elektr. Leistung machen. Pel = Qab * 1/5 = 10 kW * 1/5 = 2 kW

Lange Rede kurzer Sinn: bei einem COP von 5 musst du 1/5 elektrische Leistung und 4/5 Wärmequellenleistung zuführen. Bei COP=6 1/6 elektrisch und 5/6 Wärmequelle usw.

Zitat

6.4.2017 12:44


16ers schrieb: Lange Rede kurzer Sinn: bei einem COP von 5 musst du 1/5 elektrische Leistung und 4/5 Wärmequellenleistung zuführen. Bei COP=6 1/6 elektrisch und 5/6 Wärmequelle usw.


hmm, dann habe ich den cop falsch verstanden.
für mich war cop das verhältnis kälte/wärmeleistung zu elektrischer leistung.
habe ich 1 kwh strom eingesetzt und 6 kwh wärme (aus dem erdreich entzogen und der heizung zugeführt) erzeugt, dann ist das cop = 6.
so hast du 7 kwh arbeit zusammenaddiert. 1/7 davon macht strom, 6/7 davon macht quelle->heizung.

Zitat

6.4.2017 13:10
@16ers Besten Dank auch dir für die ausführliche Erklärung!

Hintergrund war ja ob 2x Dn32 oder 2x Dn40.
Aus heutiger Sicht werde ich den „standard“ RGK (2x300m dn32) nehmen, da nach meinem Verständnis auch damit keine wirklichen Probleme zu erwarten sind und es den schon als komplett Paket gibt und ich mir keine Gedanken wegen Schweißen etc. machen muss und die Zeit schon bissl drängt.
Außerdem hätte ich noch genug andere Themen, leider finde ich die nicht so interessant

Zitat

6.4.2017 13:39


brink schrieb: hmm, dann habe ich den cop falsch verstanden.
für mich war cop das verhältnis kälte/wärmeleistung zu elektrischer leistung.
habe ich 1 kwh strom eingesetzt und 6 kwh wärme (aus dem erdreich entzogen und der heizung zugeführt) erzeugt, dann ist das cop = 6.
so hast du 7 kwh arbeit zusammenaddiert. 1/7 davon macht strom, 6/7 davon macht quelle->heizung


In der COP-Formel steht im Zähler nicht die Wärmeleistung des Erdreichs (Qzu) sondern die Wärmeleistung die die WP tatsächlich bringt (Qab)
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2b/WP-Schaltbild-.g

Zitat

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