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Grabenkollektor Planung

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  •  Scholar
21.6.2015 - 10.3.2016
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Ich beginne gerade Überlegungen wie ich einen Grabenkollektor umsetzen könnte. Der Energieausweis sagt mir Gebäude-Heizlast (P_tot) 3,247kW. Bei Haustechnikern war ich schon, da wurde mehrmals Drexel&Weiss x2 s3 oder s5 vorgeschlagen (genaue Angebote kommen erst). Nach dem was ich hier so lese wäre dann x3 besser (nicht überdimensionieren). Im D&W Katalog steht für B0W35, "Thermische Leistung der Wärmepumpe" 3,960kW und "Leistungsaufnahme der Wärmepumpe" 895W. Also COP 4,4 - steht auch da.

Soweit so gut. Jetzt überlege ich wie groß der Graben sein müsste. Kann ich jetzt den Graben auf 3247 - 895 = 2352 W auslegen (oder muss ich für Warmwasser auslegen - sollte für 4 Personen passen)?

Angenommen 1,5m Breite und 2m Tiefe entspricht das laut Grabentool bei
Ton/Schluff ca. 23m Länge + 2 Geradstücke. Nun will ich bei Grabungen bezüglich Sicherheit kein Riskio eingehen. Dazu habe ich folgendes gefunden: http://www.auva.at/portal27/portal/auvaportal/content/contentWindow?&contentid=10008.544648&action=b&cacheability=PAGE
Demnach müsste ich die Grabenwände auf 60 Grad abschrägen lassen und noch 0,5m beidseitig freilassen. Das entspricht dann einer Schneise von ca. 5m und einem Aushub Volumen von ~130m3. Ok, immer noch viel weniger als bei einem Flachkollektor. Soweit korrekt?

Im Drexel & Weiß Katalog steht 1 Kreis PLT40 (Innendurchmesser 32 mm); 150 m lang bei gut leitendem Erdreich (Verlegetiefe min. 1,5 m, Verlegeabstand 0,7 m). Da Frage ich mich ob ich das nicht als gerader Kollektor verlegen lassen kann?

http://grabenkollektor.waermepumpen-verbrauchsdatenbank.de/canvastest.html?id=RSHwTBjiRzQDoQYqzEp7
Man wär schon recht nahe an der Grundgrenze dabei - noch steht aber nirgends ein Zaun. Mit so einem "kleinen" Bagger müsste das aber gehen oder?
http://www.boels.at/mieten/erdbewegungsmaschinen/bagger/bagger-15-tonnen-konventionell-mit-ueberdruck-1
Man müsste dann den Graben auch nicht betreten zum Verlegen.

Bitte um Rat der Experten! emoji

  •  Richard3007
22.6.2015  (#1)

zitat..
Scholar schrieb: Soweit so gut. Jetzt überlege ich wie groß der Graben sein müsste. Kann ich jetzt den Graben auf 3247 - 895 = 2352 W auslegen (oder muss ich für Warmwasser auslegen - sollte für 4 Personen passen)?


Den Graben als Quelle selbst, würde ich überdimensionieren. Vielleicht Richtung 5.000W, dann ist es für den Bereich des Garten auch weit angenehmer und du hast noch etwas Spielraum, wenn man nicht doch einmal ein Gartenhäuschen oder ähnliches genau dorthin stellen will.
Ich habe etwa 8000W bei ca. 5000W Jahresbedarf.

zitat..
Scholar schrieb: Nun will ich bei Grabungen bezüglich Sicherheit kein Riskio eingehen.


Ja ein 2 Meter tiefer Graben ist ein großes Risiko, war bei mir nicht nötig. Daher bin ich auch im Mittel so tief. Jedoch konnte ich hier mein natürliches Gefälle nutzen.
Ich würde daher nicht so tief gehen, dafür mehr Meter machen. Aber hier ist Arne der Spezialist.

Wegen den Rohren, als bei 2 Rohren 32 außen und deiner Heizlast hast du eine zusätzliche Sicherheit. Wenn dir eines ausfällt heizt du dein Haus locker mit dem 1 Rohr und 300m.
Die Nibe/KNV F1155 od. F1255 ist keine alternative? Da diese moduliert, bist du für alle Eventualitäten gerüstet.

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  •  MinMax
  •   Gold-Award
22.6.2015  (#2)
ist ein Grabenkoli auch in einem (stark) geneigtem Gelände möglich?

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  •  Richard3007
22.6.2015  (#3)
Ich hatte ein Gefälle von ca. 1m Grabenkolli Anfang zum Ende.
An der tiefsten Stelle habe ich etwa 80cm abgraben müssen. Gesamtniveauunterschied meines Grundstückes ca. 2m. Auf die Grundstückslänge etwa 8%. Mein Grundstück war wirklich von Natur aus für den Kolli geeignet, ist ja auch selten der Fall.

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  •  MinMax
  •   Gold-Award
22.6.2015  (#4)

zitat..
Richard3007 schrieb: Gesamtniveauunterschied meines Grundstückes ca. 2m.

süß, das hab ich auf den ersten 6m! ... Grundstück ist 60m lang, 20m Höhenunterschied.

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  •  dyarne
  •   Gold-Award
22.6.2015  (#5)

zitat..
MinMax schrieb: ist ein Grabenkoli auch in einem (stark) geneigtem Gelände möglich?

ist, er.
wenn die neigung dann nahe 90° geht spricht man von sondenkollektor ... emoji

problem mit gefälle hat nur DV, weil das kompressoröl im kältemittel sich dann absetzen kann.
beim simplen solegefüllten erdkollektor gehts nur darum die luft einmal rauszubringen. dazu ist wichtig daß sich jeder kreis einzeln absperren läßt um ihn wie bei der fbh mit der vollen wucht der umwälzpumpe spülen zu können...


2015/20150417296886.JPG

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  •  dyarne
  •   Gold-Award
22.6.2015  (#6)
hallo thomas,

zitat..
Scholar schrieb: Kann ich jetzt den Graben auf 3247 - 895 = 2352 W auslegen (oder muss ich für Warmwasser auslegen - sollte für 4 Personen passen)?

du hast recht daß der graben die kälteleistung/-energie nach obiger formel mal vollaststunden liefern muß.

das grabenberechnungstool stellt aber auf die heizlast ab und rechnet diese in die entzugsenergie ('tankgröße') um.

wenn du mit p-tot rechnest würde ich gar keinen ww-aufschlag rechnen, weil da schon viele sicherheiten drinstecken (keine solaren und inneren gewinne), und die wp an 99% der tage die reserven hat ww imm vorrangmodus zu bereiten - am typischen wintertag läuft sie 12h und steht 12h.

bei so geringer heizlast wie bei dir würde ich eine phpp-berechnung empfehlen, die ist im passivnahen bereich wesentlich genauer und aussagekräftiger.

toll daß du dich mit der grabensicherheit so beschäftigst. das thema wird durch breite gräben (breiter als tief) und humusabzug entschärft.

hast du einen link zum d&w katalog?
gerade verlegung ist super, aber empfiehlt sich nur bei sehr großen grundstücken. bei dir würde ich eine mischform machen wie wir's bei bei mario ausgeführt haben.

mein vorschlag...


2015/20150622326961.JPG

http://grabenkollektor.waermepumpen-verbrauchsdatenbank.de/canvastest.html?id=FJzAO3uPcbNhqlceQhDJ

reicht für 4,5-7,5kw heizlast

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  •  Scholar
22.6.2015  (#7)
Danke erstmal für die Ratschläge.

Die Installateure ziehen in meinem Fall Drexel & Weiss vor, einfach weil es ein Kompaktgerät ist und die Lüftung gleich mit drinnen ist.

D&W Katalog 2015 findet man einfach auf der Hompepage unter Download, ganz, ganz unten:
http://www.drexel-weiss.at/HP/Upload/Dateien/900.8300_00_KA_EFH_DE_web.pdf

Nun zum Graben:
Spricht was dagegen 150m gerade zu verlegen?
Wo ist der Vorteil von 300m mit Slinkys? Beides wären PLT40 (32mm) Rohre oder?
Laut Grabentool liefert die gerade Verlegung sogar mehr Leistung. Die gerade Verlegung wirkt mir so sympatisch weil man den Graben nicht betreten muss und noch weniger Erde bewegt werden müsste. Auch die Verlegung ist noch einfacher, der Bagger kann nach dem Aufgraben sofort wieder mit dem Zuschütten beginnen. Stelle ich mir das falsch vor?
Humus abziehen hätte ich jetzt eigentlich nicht vorgehabt und Geländeveränderungen sind auch nur minimale geplant.

Für eine Tiefenbohrung habe ich schon ein Angebot. Mit Entsorgung und Anschlüsse ins Haus geht das aber wohl gegen 7T€!

PHPP würde mir sehr gut gefallen - die Frage ist ob es was bringt. Mein Planer hat es früher mal gemacht, mittlerweile aber nicht mehr, weil keiner dafür Geld ausgeben will und es doch einiges an Aufwand ist dabei immer auf dem neusten Stand zu sein. Der Energieausweis soll ja auch schon recht genau sein mittlerweile (bei mir mit ECOTECH 3.3 erstellt).
Und der Installateur muss (?) ja selber auch noch eine Heizlastberechnung machen. Was könnte der denn noch optimieren mit zusätzlichem PHPP Input? Man könnte dann wohl noch auf das KNV Gerät wechseln weil das weiter runter kann, aber dann bräuchte man eben das Lüftungsgerät extra.



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  •  dyarne
  •   Gold-Award
23.6.2015  (#8)
hier wird noch 200m oder bei schlechtem boden mehr empfohlen...

http://drexel-weiss.at/HP/Upload/Dateien/900.8257_04_KA_x2_x2plus_DE.pdf

ich empfehle die quelle mit maßvoller reserve zu dimensionieren (einmalkosten bringen dauerhaft höhere soletemps und reserven für extremes wetter), die wp dagegen eher knapp, überhaupt bei auslegung nach heizlast p-tot.

zitat..
Scholar schrieb: Spricht was dagegen 150m gerade zu verlegen?
...Die gerade Verlegung wirkt mir so sympatisch...

dein kleines grundstück.
ich seh da nicht ganz wie man da 150-200m gerade vernünftig unterbringt. die mäanderverlegung ist ja auch nicht einfach, da würde ich 2m abstand von graben zu graben halten.

zitat..
Scholar schrieb: Und der Installateur muss (?) ja selber auch noch eine Heizlastberechnung machen...

macht keiner - schon gar nicht wenn schon wer gerechnet hat ... emoji

zitat..
Scholar schrieb: Was könnte der denn noch optimieren mit zusätzlichem PHPP Input?

wär einfach eine absicherung in deinem passivnahen bereich - hat(te) nicht d&w selber die auslegung nach phpp vorgeschrieben?
wobei der ea mit p-tot wohl immer drüber liegen wird...

ich glaub einfach daß ein kolli mit nordeitigem slinky-graben einfacher zu verlegen ist als ein mehrfaches hin- u hermäandern mit schlitz an der grundgrenze...

wenn dein grundstück größer wäre würde ich dir völlig zustimmen...

ps: eventuell wäre doppelstock der goldene schnitt bei dir ... emoji

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  •  Scholar
23.6.2015  (#9)

zitat..
dyarne schrieb: hier wird noch 200m oder bei schlechtem boden mehr empfohlen...


Das zeigt hoffentlich dass das Gerät effizienter wurde.

zitat..
dyarne schrieb:
ich glaub einfach daß ein kolli mit nordeitigem slinky-graben einfacher zu verlegen ist als ein mehrfaches hin- u hermäandern mit schlitz an der grundgrenze...


Zur Info: Die Orientierung im Grabentool ist nicht genordet. Das Grundstück ist N-O nach S-W orientiert, die linke, obere Ecke im Grabentool entspricht Süden. Das Haus schaut also auch nach Süden.

Ich sehe jetzt mal 3 mögliche Lösungen, die relativ ähnlich sind. Gerade Kollektoren zur Grundstücksgrenze und dort entweder Slinky-Graben, Flächenkollektor oder Mäandern. Beim Slinky-Graben muss die Sicherheit bedacht werden, auch bei 1,8m tief und 2m breit hätte ich noch ein ungutes Gefühl ohne gut abzuschrägen. Mäandern stellt sich die Frage wie gut man dass Baggern kann. Der Boden sollte bei mir ähnlich fest wie bei Mario sein - es sollten also auch so schmale Gräben halten. Ich werde mal den Baggerfahrer im Ort fragen, was der meint, und natürlich den Installateur. Bis dahin können aber noch Wochen vergehen, aber ich werde weiter berichten emoji

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  •  dyarne
  •   Gold-Award
23.6.2015  (#10)

zitat..
Scholar schrieb: Das zeigt hoffentlich dass das Gerät effizienter wurde.

dann wärs umgekehrt.
besserer cop bedeutet anteilig mehr umweltenergie bzw kälteleistung und damit üppigere quelle.

das sicherheitsthema ließe sich bei dir doch sauber lösen:
breiter graben (breiter als tief) und den dann bei standfestem, bindigen boden 60° abböschen. wenn du nur an einer grundgrenze so baggerst ist der (mehr-)aushub sehr überschaubar ... emoji

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  •  Scholar
23.6.2015  (#11)

zitat..
dann wärs umgekehrt.
besserer cop bedeutet anteilig mehr umweltenergie bzw kälteleistung und damit üppigere quelle.


Hm, stimmt, da die Parameter gleich geblieben sind ist wohl jetzt einfach die Dimensionierung nicht mehr so großzügig.

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  •  dyarne
  •   Gold-Award
23.6.2015  (#12)
anscheinend.

eine beispielsrechnung wäre:

wp: 8 kw cop 4 -> dann müßte der kolli 6,0kw liefern
wp: 8 kw cop 6 -> dann müßte der kolli 6,7kw liefern

der elektrische bezug der wp würde bei gleicher thermischer leistung von 2kw auf 1,3kw zurück gehen...
der oberflächennahe kollektor ist ja extrem gutmütig gegenüber unterdimensionierung/überlastung, weil er ein netz namens eisspeicher hat, im gegensatz zur sonde.

hier ein beispiel eines radikal unterdimensionierten grabenkollektors...

240m2 kfw70 (~niedrigenergiestandard) mit gut 8kw heizlast, 8kw-sole-wp, graben bloß 60m

http://www.haustechnikdialog.de/Forum/t/145052/Grabenkollektor-auf-Mini-Grundstueck-Erfahrungen-und-Daten

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  •  Scholar
  •   Bronze-Award
13.9.2015  (#13)
Bei mir wirds nun auch eine KNV 1155.
Jetzt habe ich versuchte die Rechnungen von Mario (http://www.haustechnikdialog.de/Forum/t/175619/Planung-Grabenkollektor?page=2) nachzurechnen.

Angenommen habe ich allerdings den Punkt 0/35 und 20% Wasser/Ethylenglykol:
3,15 kW
COP 4,72

Laut PHPP liegt meine Gesamtheizlast unter 2,9 kW. Das passt also ganz gut. Mit einer Spreizung von 3K quellenseitig komme ich auf einen Fluss von 0,74 m3/h.
Solewerte für 0 Grad:
1037 kg / m3
3,6e-3 Ns / m2
3,9 kJ / kgK

Mit Innendurchmesser 26 und 300m komme ich auf turbulent (2876,1), 40kPa druckverlust. Da sollte die Pumpe bei ~65% Auslastung sein. Tauscherfläche 30 m2.
Innendurchmesser 32, 300m: turbulent (2336,8), 15kPa, ~35%, 37,7 m2.

Mit Spreizung 4 bzw. 5K komme ich aber nur mehr auf laminare Strömung.

Gerechnet mittels:
http://www.schweizer-fn.de/berechnung/stroemung/druckverlust_rohr_rech.php

Kann das jemand (dyarne, mario) bestätigen?
Da brink ja ziemliche Schwierigkeiten hat ein d40/300m zu bekommen, wäre die beste Option für mich wohl 1 Kreis d32/300m?
Denn bei 2 Kreisen halbiert sich ja der Fluss und ich bin weit im laminaren Bereich. Das heißt dann auch die Pumpe sollte nie unter 65% geregelt werden?

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  •  brink
13.9.2015  (#14)

zitat..
Scholar schrieb: Da brink ja ziemliche Schwierigkeiten hat ein d40/300m zu bekommen,


nein, ich habe eh 2 angebote für 300 m am stück. günstiger geht's, wenn's kürzer ist <= 200m. und ich überlege, ob 300 m rolle nicht zu schwer in der handhabung ist.

zitat..
Scholar schrieb: die beste Option für mich wohl 1 Kreis d32/300m?
Denn bei 2 Kreisen halbiert sich ja der Fluss und ich bin weit im laminaren Bereich.


dann wäre richards kollektor weit im laminaren bereich?

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  •  Richard3007
13.9.2015  (#15)
Ich benötige mehr Heizlast als Scholar, somit bin ich im Winter wieder turbulent.

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  •  Scholar
  •   Bronze-Award
13.9.2015  (#16)

zitat..
brink schrieb: dann wäre richards kollektor weit im laminaren bereich?


Wie Richard schon geschrieben bestimmt die Heizlast den Durchfluss. Zumindest wenn alles schön zusammenpassen soll. Natürlich kann man immer die Pumpe raufdrehen bis man turbulente Strömung hat.
(Es kann natürlich auch sein, dass ich mich bei der Rechnung vertan habe emoji )

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  •  brink
13.9.2015  (#17)
Ja, bei mir wird es mit der heizlast auch eher <50 hz sein. Ich denke auch, dass vielleicht dn40 zu viel ist und mir dn32 reichen würden und ich eher im turbulenten bereich bleibe.
So schön es mit der vollmodulation klingt, so böse ist es im unteren leistungsbereich für die turbulenz. :(
Ich komme da gerade auf keinen grünen zweig..

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  •  Richard3007
13.9.2015  (#18)
Du solltest keine Raketenwissenschaft daraus machen, wenn du bei 70% der Heizperiode laminar sein solltest, bedeutet das nur, das deine Pumpe unter halber last oder weniger fährst. Natürlich würde immer turbulent etwas mehr JAZ JAZ [Jahresarbeitszahl] bringen, nur wir reden hier dann von gar nix mehr.

Keep it simple as stupid.

Brink bist du Techniker oder Konstrukteur vom Beruf? Dein Perfektionismus sieht nämlich nach Berufskrankheit aus. Was du hier aber nicht erreichen kannst. 99% ist gut genug und in 99,9% besser als das, dass andere haben.

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  •  Scholar
  •   Bronze-Award
13.9.2015  (#19)

zitat..
brink schrieb: So schön es mit der vollmodulation klingt, so böse ist es im unteren leistungsbereich für die turbulenz. :(


Soweit ich gesehen habe kann man die minimale Pumpleistung für die automatische Regelung einstellen. Richard weiß es vielleicht auswendig.



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  •  brink
13.9.2015  (#20)

zitat..
Richard3007 schrieb: Brink bist du Techniker oder Konstrukteur vom Beruf?


informationstechnik. stimmt, ich habe einen leichten hang zum perfektionismus. ;)
jedoch würde ich gerne die hintergründe der technik im detail wissen.

also, man nehme eine sehr gute sole, bsp Tyfoxit F15 mit kinematischer viskosität bei 0° von 2,45 mm2/s und dichte 1230 kg/m3 und rechne 300m bei sole temp 0° für dn40 und dn32. alles im grünen bereich.

2015/20150913995722.PNG

2015/20150913918757.PNG

man nehme andere sole mit anderer/höherer viskosität, dann schaut's nicht mehr so gut aus. nun wäre nur die frage, was für viskosität die knv sole bei 0° hat..


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  •  Scholar
  •   Bronze-Award
14.9.2015  (#21)
Zum Rohr noch überlegt:

Aussenfläche zu Volumen:
32/26: 32 / 13^2 = 0,19
40/32: 40 / 16^2 = 0,15

Aussenfläche zu Wandstärke:
32/26: 32 * pi / 3 = 33,5
40/32: 40 * pi / 4 = 31,4

Da ist jeweils das 32er vorne.



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