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Hybridquelle aus Tiefenbohrung und Baugrubenkollektor nachtraeglich

31 Beiträge | letzte Antwort 5.12.2018 | erstellt 26.11.2018
Hallo in die Runde,

um die vielen Optimierungsthreads nicht zu zerreden und damit es nicht untergeht, hier ein neuer Thread zu dem Gedanken, den wir an anderer Stelle schon andiskutiert hatten.

Wie schon mehrfach geschrieben, ist unsere TB ja von unbekannter Qualität, da das Verpressmaterial nicht korrekt angemischt wurde, sondern mit deutlich zu viel Wasser gemischt wurde, was zu unbekannten Eigenschaften im Bohrloch führt. Noch ist nicht viel damit geheizt worden, aber meine Hochrechnungen (siehe Sole-Temperaturthread) lassen vermuten, dass die versprochene Auslegung nach der (alten) VDI 4640 Blatt 2 eingehalten wird. Die sagt, dass Sole-aus im Dauerbetrieb 11K unter ungestörter Temperatur und bei Spitzenlast 17K darunter nicht unterschritten werden sollen. Das wäre bei mir im Dauerbetrieb im Mittel -1C und bei Spitzenlast -7C... also -4/-7 (oder weniger, wenn man statt 10C z.B. 9C als ungestörte Temperatur nimmt). Bei 6KW sollte letzteres nach meinen Abschätzungen auch dann einhaltbar sein, wenn die Sonde noch etwas abkühlt. Richtig toll finde ich es aber nicht, wenn es soweit ins Minus geht, zumal absolut unklar ist, ob die Verpressung angesichts der sehr falschen Zubereitung wirklich so frostfest ist, wie der Hersteller das eigentlich will. 

Da ich keine Lust habe, auf dieser Basis Ansprüche an die Bohrfirma anzumelden ("was haben Sie denn, wird doch warm und die VDI halten wir auch ein"), suche ich nach Abhilfe.

Eine solche liegt rund um unseren Keller, nämlich ein schöner Baugrubenkollektor von 110 Meter Länge. Slinkies hat er keine, weil er nie für die WP, sondern die KWL gedacht war, aber ob ich das je umsetze, steht in den Sternen - es lohnt vermutlich nicht, da Pumpe und Wärmetauscher viel mehr kosten als man je einspart (der Enthalpietauscher braucht den damit möglichen zusätzlichen Frostschutz vermutlich kaum). Zudem könnte man ja auch über eine Umschaltung nachdenken, wenn die TB gerade keine Entlastung braucht.

Die Frage ist also, ob und wie man das Ding zur Entlastung der TB sinnvoll einsetzen kann. Brink hatte im anderen Thread schon eine parallele Anbindung angeregt, wobei man wegen der unterschiedlichen Längen da sicher drosseln müssen. Seriell als Vor- oder Nachwärmstufe wäre bestimmt toll, aber da es nur einen Kreis gibt, ein hydraulisches Desaster.

Was denkt ihr dazu... wie und was könnte man daraus machen und was könnte es bringen? Wie regelt man das Zusammenspiel am besten?

Hier noch einige Daten... Bilder vom Kollektor folgen im nächsten Post.

TB: Doppel-U 32er Rohr, 99m lang, 4,5m Anbindung getrennt für beide Kreise, Verteiler im Keller vom HB gebaut (Bild im nächsten Post).

Baugrubenkollektor: Zweimal ums Haus, 32er Rohr, 110m, davon ca. 8m isoliert. Teilweise sehr nahe am Bauwerk, leider in Sand verlegt. Drunter und daneben aber Fels, innen und etwas tiefer ist ein Drainagerohr, das aber meist trocken ist. Der Keller besteht aus W9-Dämmziegeln in 36,5cm, drunter ist eine ungedämmte Bodenplatte aus 25cm Stahlbeton auf Magerbeton und etwas Schotter, darunter dann Fels. 

Viele Grüße,

Jan

 
26.11.2018 21:10
Hallo gleich noch einmal,

hier die Bilder dazu:

Südseite:

Hybridquelle aus Tiefenbohrung und Baugrubenkollektor nachtraeglich

Westseite:
Hybridquelle aus Tiefenbohrung und Baugrubenkollektor nachtraeglich

Nordseite
Hybridquelle aus Tiefenbohrung und Baugrubenkollektor nachtraeglich

Hauseinführung auf der Nordseite. Die Säule ist die Stütze des Garagenfundaments und die vier Rohr über der Kollektoreinführung sind für die vier Rohre der TB. Leider ist die kalte Seite rechts und die warme links, für den Kollektor ist es anders herum sinnvoller.
Hybridquelle aus Tiefenbohrung und Baugrubenkollektor nachtraeglich

Nochmal Nordseite zwischen den Garagenfundamenten, oben die Durchführungen für die KWL
Hybridquelle aus Tiefenbohrung und Baugrubenkollektor nachtraeglich

Ostseite:
Hybridquelle aus Tiefenbohrung und Baugrubenkollektor nachtraeglich

Nochmal Ostseite, vorbei am Fundament der Kelleraußentreppe, hinten ist die Ecke zu sehen, die auch auf dem ersten Bild zu sehen war.
Hybridquelle aus Tiefenbohrung und Baugrubenkollektor nachtraeglich

Verteiler der TB im Keller im noch unisolierten Zustand. Links kalte Seite, rechts warme Seite. Die Durchführung des Kollektors ist ca. 25cm über dem Boden genau unter den Rohren der Sonde.
Hybridquelle aus Tiefenbohrung und Baugrubenkollektor nachtraeglich

Der Kollektor liegt ansonsten etwa auf Höhe Oberkante Bodenplatte und damit ca. 270 bis 290 cm unter dem Gelände.

Bin gespannt auf eure Meinungen

Viele Grüße,

Jan

27.11.2018 6:33
Von der Tiefe könnte das sehr gut passen, Jan, da unten ist es ja vergleichsweise warm. Ums Haus herum wäre es vermutlich geschickt, dass da möglichst warme Sole drin läuft. Bei uns liegt nur das warme Ende in der Baugrube; das ist wohl immer zu empfehlen, da ein Baugrubenkollektor innerhalb der Abstandszone verläuft, die man normalerweise einhält.

Grundsätzlich finde ich: Wenn ein BGK hilft und sich kostenmäßig einigermaßen vernünftig realisieren lässt ... Allerdings würde das Ganze hydraulisch wohl wirklich sehr schwierig. Leider kann ich da überhaupt nicht weiterhelfen, aber glücklicherweise gibt es da ja einige Leute im Forum, die es wirklich draufhaben (und du hast dich ja auch sehr in die Materie vertieft ).
Hat nicht gsilly eine TB mit RGK oder einem anderen Flachkollektor? Nur ist sein System vermutlich von Anfang an so geplant gewesen, da ist es sicher leichter, das so hinzubekommen, dass es passt.

Ansonsten: Ich habe da schon noch die Hoffnung, dass deine TB sich besser bewährt, als du es zur Zeit zu befürchten scheinst.
27.11.2018 9:46
hallo Jan,

ich habe heuer einen RGK auf einem grundstück auf dem zu wenig platz war mit einer TB gekoppelt - direkt hydraulisch in serie.
werde diesen winter hoffentlich betriebsdaten sammeln können und dann berichten...


27.11.2018 10:04
Hi,


dyarne schrieb: ich habe heuer einen RGK auf einem grundstück auf dem zu wenig platz war mit einer TB gekoppelt - direkt hydraulisch in serie.


Kannst du dazu ein paar Daten sagen? Heizlast, Tiefe der TB, Aufbau des Kollektors?

Ich vermute mal, dass ihr das hydraulisch auch schön optimiert habt... also gleicher Querschnitt der Rohre.

In welcher Reihenfolge hast du sie in Serie? Hat der RGK das kalte Ende (Sondenschonung) oder das warme Ende (Schonung des Bodens z.B. in Baunähe)?


Vardi17 schrieb: Bei uns liegt nur das warme Ende in der Baugrube; das ist wohl immer zu empfehlen, da ein Baugrubenkollektor innerhalb der Abstandszone verläuft, die man normalerweise einhält.


Das ist halt die Frage... je nach Zustand der Sonde bringt der Kollektor dann wenig bis nichts, wenn der Boden ausgekühlt ist. Am kalten Ende liesse er sich weiter nach unten nutzen, was aber halt auch für die Bauwerke riskant wäre.

Kann das jemand anhand obiger Bilder bewerten?


Vardi17 schrieb: Ansonsten: Ich habe da schon noch die Hoffnung, dass deine TB sich besser bewährt, als du es zur Zeit zu befürchten scheinst.


Aktuell 3,8/0,4 bei 43 Hz und 0,9C Außentemperatur, 18,3C innen. Entspricht vermutlich etwa 21C, wenn die Türen drin wären.... und der Winter hat noch nicht einmal begonnen (siehe Rechnung im Soletemperaturenthread). Zudem ist damit vielleicht gerade einmal die halbe Entzugsleistung erreicht... über Vollgas wage ich da gar nicht nachzudenken.

Darum wäge ich Optionen ab... damit ich im Zweifelsfall schnell umbauen lassen kann und möglichst nicht oder nur wenig auf den Heizstab zurückgreifen muss. Wenn der Baugrubenkollektor mit 1 KW helfen würde, dürfte das die Situation schon deutlich entschärfen.

Die Frage ist halt, wie man das sinnvoll bauen könnte...

Viele Grüße,

Jan
27.11.2018 18:06
Hi, 

warum nicht seriell ans warme Ende? Hydraulisch mit modulierender WP kein Problem. Und keine Gefahr für den Keller, da nur bei wirklich kalten Temperaturen, die aus der Bohrung kommen, Wärme rund um den Keller entzogen wird.

Viele Grüße 
crink 
27.11.2018 22:12
Hallo,


crink schrieb: Hydraulisch mit modulierender WP kein Problem.


Hmmm... trotz der unterschiedlichen Querschnitte? Die TB besteht ja letztlich aus zwei parallel geschalteten 32er Rohren von je 210m Länge. Wenn ich da das eine 32er Rohr mit 110m Länge davorschalte... würde das nicht den Druckverlust drastisch erhöhen?

Wenn ich mal rechne (der Einfachheit halber mit Wasser, bei Sole ist der nötige Durchfluss ja noch höher): Bei Vollast von 6 KW und einem COP von 4 muss die Quelle 4,5 KW liefern. Wenn man das bei einem Delta T von 3K tun will, braucht man einen Durchfluss von 21,5l/min, sagen wir also 22l/min. In den beiden parallelen Sondenrohren haben wir dann je 11l/min. Bei Wasser und 26mm Innendurchmesser ist das ein Druckabfall von 152 mBar. Das eine Rohr von 110m und 26mm hätte bei 22l/min einen Druckabfall von 268 mBar, also deutlich mehr.

Wobei... wenn ich in das Diagramm der WQ-Pumpe schaue, dann schafft sie das irgendwo zwischen 60% und 70% Drehzahl und dürfte dabei um die 50W ziehen. Für die Sonde alleine würde sie es bei etwa 50% Drehzahl und ca. 38W schaffen. Nimmt sich also wirklich nicht so viel.

Scheint zu passen, auch wenn es erst einmal grausam klingt, die Soleseite der 1155 auf eine einzelne 32er Leitung loszulassen.

Zum Regeln könnte man dann vermutlich ein Mischerventil verwenden, mit dem man zwischen 0 und 100% "Bypass" am BGK einstellen kann.

Was haltet ihr davon?

Kann jemand abschätzen, was für eine Leistung der BGK unter solchen Umständen bringen könnte?


crink schrieb: Und keine Gefahr für den Keller, da nur bei wirklich kalten Temperaturen, die aus der Bohrung kommen, Wärme rund um den Keller entzogen wird.


Naja... nehmen wir mal an, dass das Erdreich um den Keller aktuell bei 9C liegt. Die Sonde läuft momentan bei 49Hz mit 3,5/-0,3 - da würde jetzt schon ordentlich was entzogen werden...

Viele Grüße,

Jan
28.11.2018 6:50
Vergleichs doch mal mit dem RGK.
Der hat 2x300m für den Sole Durchsatz

Mit Wasser+30%Frostschutz bei 0C:

11L/min auf 210m 26mm ID macht 16kPA

22L/min auf 110m, 26mm ID macht 42kPA

Zusammen also 58kPA.

Ein RGK mit 2x300m 32er macht bei 22L/min
(Also 22L/min auf je 150m)
58kPA....

Volltreffer, oder?
28.11.2018 7:50
Edit.... ich kann wohl nicht richtig denken in der Früh... 

Beim RGK teilt sich der Volumenstrom natürlich auf..  
Also:

Bei 2x32er Rohr
11L/min auf 300m: 26kPA

Oder bei 1x40er Rohr:
22L/min auf 300m: 47kPA

Also doch bissl weniger als bei dir 
28.11.2018 8:19
Hi,


Pedaaa schrieb: Edit.... ich kann wohl nicht richtig denken in der Früh... 


...und ich konnte das gestern abend nicht, denn ich habe bei der Pumpenbetrachtung vergessen, den Druckabfall beider Strecken zu addieren.

Gehen wir mal von deinen Werten aus:

22l/min mit 16 kPa (Sonde) schafft die Pumpe mit ca. 50% bei ca. 38W.

22l/min mit 58 kPa (Sonde + BGK) schafft die Pumpe gar nicht mehr... bei 0,366l/s (22l/min) ist der Anschlag bei etwa 45kPa erreicht - dabei würde sie dann etwa 80W ziehen.

Ignoriert haben wir dabei, dass die Wärmekapazität von Sole geringer ist als die von Wasser, wir bräuchten also sogar noch mehr Durchfluss. Man könnte auf 4K Spreizung gehen, womit man die Situation etwas entschärfen könnte, aber auch da würde man ohne jede Reserve bei Pumpenvollgas arbeiten müssen.

Seriell geht also nicht mit dieser Kombi aus TB und BKG.

Dann sollte man also doch ernsthaft über die Parallelschaltung nachdenken - oder, wenn es wirklich extrem wird (was ja noch keiner weiss), über den Bau eines passenden RGK, falls die Bohrfirma keine Nachbesserung anbietet. Laut Uplink (also mit +-0,5K) sind wir jetzt bei 3,5/0,2 bei 44 Hz, gestern abend waren wir bei 49Hz mit Soleaus im Minus. Mehr als 50 Hz hat die Maschine beim Heizen in den letzten 6 Wochen aber noch nicht gesehen...

Viele Grüße,

Jan
28.11.2018 8:23
Naja, ich würds noch bissl genauer durchdenken.
Wie oft werden 6kW gebraucht? Und ist eine so kleine Spreizung dann überhaupt notwendig?
28.11.2018 10:57
ganz kurz von unterwegs...
ethanol hat sogar eine bessere wärmekapazität als wasser.
on/off vs modulierend schafft ganz andere rahmenbedingungen...

@pedaaa, es war ja wirklich noch sehr früh ...
28.11.2018 12:04
Wenn ein Ethanol-Gemisch verwendet wird, entschärft sich das doppelt.
Die Viskosität ist dann ja auch geringer. Wäre also doppelt gut.

Also Jan:
Du bist ja eh einer ders eher genau nimmt  (was ich super finde)
Versuch mal das ganze am Besten noch mit Ethanol/Wasser (ca.20% Mischung?!) zu rechnen. 
Ganz abschreiben würd ich die serielle Anbindung noch nicht.

Bevor das aber wirklich in Angriff genommen wird, würd ich trotzdem noch beobachten, wie sich die Soletemperaturen tatsächlich entwickeln
28.11.2018 13:49
Hallo,

drin ist 28% Monoethylenglykol. Zumindest theoretisch, praktisch sind es eher 25-26%, weil wir nach dem Soleunfall mit Wasser aufgefüllt haben. Gibts dafür einen Onlinerechner? Ich nehme immer druckverlust.de, aber ich glaube, da geht nur Wasser oder eben genaue Kenntnis der Parameter.


Pedaaa schrieb: Du bist ja eh einer ders eher genau nimmt  (was ich super finde)





Pedaaa schrieb: Ganz abschreiben würd ich die serielle Anbindung noch nicht.


Ich finde sie auch schwer regelbar. Man müsste einen steuerbaren Bypass haben... parallel wäre das einfacher. Oder ich grabe ein tiefes Loch und lasse da einen 100m Bund PE-Rohr reinfallen... dann hätte ich auch zwei parallele Erdkollektoren


Pedaaa schrieb: Bevor das aber wirklich in Angriff genommen wird, würd ich trotzdem noch beobachten, wie sich die Soletemperaturen tatsächlich entwickeln


Das auf jeden Fall. Mir macht es nur Gedanken, dass es jetzt schon so tief gefallen ist, ohne dass ich ernsthaft geheizt habe. Die KWh, die seit Ende Oktober reingegangen sind, liegen unter denen, die für den Zeitraum für den "Normwinter" im Energieausweis angegeben sind, und das trotz erstem Heizwinter für den Bau und trotz einiger Lücken in der Dämmung. Trotzdem hatte ich schon negativen Soleausgang und mit dem Vorlauf runter auf 3,5 in der Nacht... da will ich den Plan B nicht erst aufstellen, wenn ich den Heizstab anwerfen muss.

Was spricht eigentlich gegen parallel mit Drossel?

Viele Grüße,

Jan
28.11.2018 16:57


JanRi schrieb: Was spricht eigentlich gegen parallel mit Drossel?


Das modulieren der WQ-Pumpe.
Das bekommst du mit einer Drossel nie ausgeglichen....
28.11.2018 21:00


Pedaaa schrieb: Wenn ein Ethanol-Gemisch verwendet wird, entschärft sich das doppelt.
Die Viskosität ist dann ja auch geringer. Wäre also doppelt gut.


ähm, nein
wie arne schreibt, das ethanol/wasser gemischt kann mehr wärme transportieren. bei / unter 0° ist es aber zähflüssiger.
wegen reinem erreichen eines turbulenten strömungsverhalten sind besser bis schlechter: kaliumformiat > ethylenglykol > ethanol. was den wärmetransport betrifft sind besser bis schlechter: ethanol > ethylenglykol > kaliumformiat.
speziell bei modulierenden wps und laminaren strömungsverhalten zählt wärmetransport mehr.
es macht in summe aber fast keinen unterschied, welches medium zum einsatz kommt.
vorteile von ethanol liegen aber auf der hand: ungiftig, keine korrosion, wärmekapazität.
das knv gemisch hat ca. 25-30% volumsprozent alk drin und bleibt bis -15° flüssig.
arnes mischung liegt bei ca 15% (??) und bis -7°.
28.11.2018 21:12


brink schrieb: unter 0° ist es aber zähflüssiger.


OK, das überrascht mich dann doch... muss ich mir echt noch genauer anschauen. Scheint bissl komplexer zu sein...


brink schrieb: das knv gemisch hat ca. 25-30% volumsprozent alk drin


Zur Info:
Hab ein Sicherheitsdatenblatt vom KNV-Gemisch für meine TB-Einreichung bekommen. Da steht:
Konzentration: >= 20,00 % - < 25,00 %
28.11.2018 21:41


Pedaaa schrieb: Konzentration: >= 20,00 % - < 25,00 %


ja eh

Hybridquelle aus Tiefenbohrung und Baugrubenkollektor nachtraeglich
28.11.2018 22:24
Hi,


Pedaaa schrieb: Das modulieren der WQ-Pumpe.
Das bekommst du mit einer Drossel nie ausgeglichen....


Hmm... da ist was dran. Eigentlich will man ja eine feste Aufteilung, aber genau das dürfte nicht klappen. Oder doch?

Nehmen wir mal den allereinfachsten Fall... unsere Drossel sind einfach 100m PE-Rohr mit 32mm Durchmesser. Dann hätten wir 210m BGK (110m Kollektor + 100m Drossel) parallel zu 2x210m TB. Bis auf Kleinigkeiten (Knicke und Biegungen) müsste also der Widerstand in allen drei parallelen Strängen identisch sein und folglich die gleiche Menge Flüssigkeit durchgehen, egal, welchen Durchfluss wir betrachten. Mit dieser "Drossel" wäre das also erreichbar - für den Fall, dass jeder Weg den gleichen Volumenstrom bekommt.

Müsste das nicht auch für unterschiedliche Aufteilungen funktionieren? Nehmen wir an, wir haben irgendein Gleichgewicht zwischen den Strängen, was sich ja bei genau gleichem Strömungswiderstand für den jeweiligen Weg einstellt. Wenn wir jetzt den Durchfluss verdoppeln, dann vervierfacht sich der Gesamtwiderstand, aber genau das gleiche gilt auch für jeden der Wege, wenn sich dort wiederum der Durchfluss genau verdoppelt. Damit bliebe das Verhältnis doch eigentlich gewahrt - oder habe ich da einen Denkfehler? Oder macht mir hier der unterschiedliche Wechsel von laminar zu turbulent einen Strich durch die Rechnung?

Kann jemand abschätzen, was passieren würde, wenn man z.B. unsere 22l/min per Drossel vor dem BGK so aufteilt, dass z.B. je 8 durch die beiden TB-Stränge gehen und 6 durch den BGK und danach dann den Gesamtdurchfluss halbiert auf 11l/min? Welches Gleichgewicht würde sich da einstellen?

Viele Grüße,

Jan
28.11.2018 22:35
Ah Ok, ob Vol% oder Gewichts% war im Datenblatt nicht ersichtlich.
Gut zu Wissen, Danke!

Nach etwas Suche, habe ich diese Grafiken gefunden:

Hybridquelle aus Tiefenbohrung und Baugrubenkollektor nachtraeglich

Hybridquelle aus Tiefenbohrung und Baugrubenkollektor nachtraeglich

Ist wohl wirklich  "ghupft wie ghascht" 
die Ethanolmischungen müssten dann wirklich Richtung Riskant ausgelegt werden um die Vorteile voll auszuspielen.
Bringt dem Jan jetzt aber auch nicht wirklich was

28.11.2018 22:54
Bzgl. Drossel:

Kommt wieder drauf an, was du unter Drossel verstehst. Drossel ist nicht gleich Blende. 
Einen konstanten Volumenstrom auf gewünschten Druckverlust einzublenden ist super leicht.
Aber ein Gleichgewicht bei unterschiedlichen Volumenströmen herzustellen ist was anderes...

Ich stell mir dazu sowas wie den Dynacon Eclipse Verteiler in Großausführung vor.

Vielleicht gibts hier aber Hydraulik-Experten, die Lösungsvorschläge haben, mir fällt da sonst auch keine simple Lösung ein
29.11.2018 7:55


JanRi schrieb: Nehmen wir mal den allereinfachsten Fall...


du hast alle 3 kreise an einem heizkreisverteiler? resp würdest das so machen?
dann wäre das ja die einfachste lösung. du betreibst 3 kreise parallel von einem verteiler weg, 2 gehen in die tb, einer geht ums haus. am hauskreisverteiler könntest den baugrubenkreis noch eindrosseln, falls nötig.
nachteil: der kalte vorlauf geht direkt in die baugrube.

andere möglichkeit: 2x vorlauf -> 2x rücklauf -> zusammenführen auf kurzes 1x stück, dann wieder aufteilung auf 2x leitungen: ein direkt ins haus und eine in die baugrube dann ins haus. im haus 2x verteiler, an dem du mischen kannst, wie viel direkt von tb reinkommt und wie viel von baugrube.
das zusammenführen nach der tb muss sein, damit ein gleicher durchfluss in beiden tb leitungen herrscht. nach der zusammenführung wird von der baugrube nur so viel dazugemischt, wie nötig.



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