» Diskussionsforum » Energie- und Haustechnik-Forum

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

 
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.
29.11.2018 8:23
Schöne Ideen. Da kauf ich aber eher Nr.2
Die wäre auch sogar einfach nach Bedarf Regelbar. 
Nr. 1 mag ich nicht. komplett parallel ist das mit der modulierenden Pumpe schwer zu Regeln. Die Durchsatzaufteilung bleibt da eher ein Überraschungsei. Außerdem gehts direkt kalt in die Baugrube
29.11.2018 8:31
Andere Idee:
Bevor hier kompliziert hydraulisch verschalten wird... ist schon alles fertig zugeschüttet?!

Oder hättest noch die Möglichkeit in die Grube einfach stattdessen ein 40er Rohr reinzuwerfen?
Dann einfach seriell hinter die TB

Ob dieser einmal-Aufwand nicht sinniger ist, als eine komplexe Hydraulik ??


29.11.2018 20:38
Hallo in die Runde,

ich versuche mal, auf alles einzugehen.


Pedaaa schrieb: Aber ein Gleichgewicht bei unterschiedlichen Volumenströmen herzustellen ist was anderes...


Muss man ja vielleicht auch gar nicht. Letztlich ist das Ziel ja "nur", dass der BGK nicht überlastet wird. Der Charme der Parallelschaltung liegt ja darin, dass man "ungestraft" den Durchfluss drosseln kann. Die Bilder zeigen ja, dass der außen liegende Ring, den ich für "kalt" nehmen würde, einen deutlich größeren Abstand zum Gebäude hat als der innere. Man müsste also so regeln, dass die warme Seite des BGK in jedem Fall positiv bleibt. Der Gradient vom Rohr zum Erdreich liegt ja sicher auch so bei 1K, so dass man bei einer minimalen Soleaustemperatur von -3C eigentlich nur dafür sorgen müsste, dass die Sole mit minimal 1C vom BGK zurückkommt. Dann wäre nach etwa der Hälfte eine Soletemperatur von -1C und somit 0C im Erdreich erreicht und am warmen Ende dann halt 1C Sole und 2C Erdreich, also ungefährlich. Das liesse sich mit einer temperaturgesteuerten Drossel ja erreichen - wenn die Sole zu kalt wird, wird gedrosselt, sonst weiter freigegeben.

Damit hätte man dann bei -3C Soleaus einen Soleeingang aus dem Kollektor von 1C - dies als Sicherheitsgrenze für den Kollektor.

Steuern würde ich es aber anders herum, also so, dass der BGK nur dann wirklich in Anspruch genommen wird, wenn die TB in kritische Temperaturbereiche kommt. Sonst saugt man das Ding im Teillastbetrieb aus und hat nichts mehr, wenn es kritisch wird. Die Sonde ist im "wiederkommen" ja in jedem Fall besser, sie kann halt nur starke Spitzen nicht so gut abfedern. So sieht es aktuell zumindest aus.


brink schrieb: du hast alle 3 kreise an einem heizkreisverteiler? resp würdest das so machen?


Jein. Der bestehende Aufbau ist im letzten Bild im zweiten Post zu sehen. Die beiden Stränge der TB werden im Keller zu einem vereinigt, der geht dann zur WP. Hier könnte man dann abzweigen in Richtung BGK oder sich seriell reinhängen. Der Aufwand wäre vergleichbar, seriell etwas besser, weil man nur eine Seite auftrennen müsste.


brink schrieb: 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 könnte und müsste man so im Keller bauen... im Grunde wäre das ein normales Mischerventil hinter der TB (ist an der Stelle schon ein Rohr), das dann einen Teil (oder alles) der von der TB kommenden "warmen" Sole durch den BGK schickt. Vorteil wäre, dass man zwischen reinem TB-Betrieb und komplett seriell alle Zwischenzustände fahren könnte. Nachteil wäre, dass der Mischer auch bei reinem TB-Betrieb im Solekreis wäre mit entsprechendem hydraulischen Widerstand und sich dieser schlecht abschätzen lässt.


Pedaaa schrieb: Nr. 1 mag ich nicht. komplett parallel ist das mit der modulierenden Pumpe schwer zu Regeln.


Warum eigentlich? Obiger Vorschlag sollte gut funktionieren.

Nr2 geht auch nicht mit statischer Einstellung, sondern muss ebenso nachgeregelt werden. Bei Teillast mag es okay sein, den BGK rein seriell hinter der TB zu haben, bei Vollast wird das nicht klappen wegen der Hydraulik.

Energetisch dürfte seriell oder parallel keinen Unterschied machen bei gleichem Entzug, oder?


Pedaaa schrieb: Bevor hier kompliziert hydraulisch verschalten wird... ist schon alles fertig zugeschüttet?!


Die Bilder sind aus dem September 2017 kurz vor dem Zuschütten. Damals gab es noch keine TB und ich hatte noch keine Ahnung, was es damit für Ärger geben wird. Wenn ich das da schon gewusst hätte, hätte ich statt der geraden Rohre zwei schöne, 210m lange Slinky-Kreise an die fast senkrechten Wände der Baugrube gebaut. Das hier war ja "nur " für die KWL gedacht... da ist es fast schon überdimensioniert.

Geht also leider nicht... ich muss mit dem auskommen, was da ist oder richtig was neues bauen, wenn es gar nicht geht.

Mag noch jemand anhand der Bilder kommentieren, was man von dem Ding in etwa zu erwarten hätte?

Viele Grüße,

Jan
2.12.2018 17:47
hallo Jan,
ich würde den druckverlust nochmals mit realistischen werten für teillast rechnen.

wenn man TB und BGK koppelt muß bei dir der BGK hintennach ans warme ende geschalten werden. normalerweise macht man das natürlich umgekehrt...
2.12.2018 20:19
Hi,

aktuell sind die Temperaturen bei uns stark gestiegen... da läuft die Nibe momentan mit gemütlichen 20Hz und Soleein war vorhin wieder auf 5,9C. Bei 50Hz ging der Soleausgang leicht ins Negative, Soleein dann bei ca. 3,4C. Teillast kann die Sonde also in jedem Fall - könnte vermutlich ein bisschen besser sein, kritisch ist das aber keineswegs. Insbesondere kommt sie nach Tagen mit deutlich mehr Leistung auch wieder gut zurück (vor 6 oder 7 Tagen war schon einmal eine Phase mit 20Hz... da lag sie ähnlich bei Soleein).

Sorgen macht mir halt nur, was passieren wird, wenn man die Sonde wirklich mal fordert. Die 3,4/-0,3 Sole hatte sie bei einer Heizleistung von 3,4-3,5 KW. Das ist meilenweit von der Heizlast bei AT von 5,7KW entfernt. Natürlich zeigt uns das von dir schon öfter gepostete Diagramm, dass die Auslegungsleistung fast nie gebraucht wird, aber gerade bei dieser unsauber verpressten Sonde will ich eben nicht kurzzeitig extrem tief ins Minus gehen (ausgelegt nach VDI 4640 Blatt 2 - danach darf Soleaus bei Spitzenlast bis -7C runter, aber ob das die Sonde wohl überlebt?)


dyarne schrieb: wenn man TB und BGK koppelt muß bei dir der BGK hintennach ans warme ende geschalten werden. normalerweise macht man das natürlich umgekehrt...


Aktuell überlege ich, ob man den Baugrubenkollektor einzig und allein für die Spitzenlastabdeckung nutzen sollte. Teillast kann die TB ja anscheinend alleine recht gut, so dass man überlegen könnte, den Kollektor nur dazuzuschalten, wenn Soleaus unter eine bestimmte Grenze geht, z.B. -1C oder so. Wenn man den BGK dann wie "normal" ans kalte Ende hängt, würde das die Sonde effizient schützen, ohne dass man das Bauwerk wirklich gefährdet. 

Der BKG ist 2,7m tief... vermutlich wird er auch im tiefsten Winter noch deutlich in den Plusgraden sein, wenn man ihn nicht oder nur selten fordert. 

Regeln liesse sich das über eine serielle Einschleifung mit Bypass über Mischer. Normal geht es nur über den Bypass, wenn es zu kalt wird, dann öffnet man den Bypass und steuert ihn so, dass die Temperaturen nicht kritisch werden. Letztlich kann man ja auch mit Zwischenstellungen arbeiten und damit gut einstellen, welchen Beitrag der Kollektor liefert.

Frage ist dann natürlich, ob es dann überhaupt einen Unterschied macht, ob man an das warme oder das kalte Ende geht, denn eigentlich will man ja weder Sonde noch BGK mit weniger als -2C oder -3C anfahren - beide sind ja gewissermaßen "schutzbedürftig". Sonde am kalten Ende hätte vielleicht den Vorteil, dass sie bei einer nachfolgenden Teillastphase höhere Chancen hat, wieder mit der Temperatur hochzukommen, was der Kollektor vermutlich nicht in diesem Maße tun kann. Einschleifen ginge auf der warmen Seite übrigens auch leichter - siehe Kellerbild. Bei der Sonde ist kalt an der Wand und warm vorne, beim BKG leider genau anders herum.

Dyarne, kannst du anhand meiner Bilder eine Schätzung abgeben, wie kalt man den BGK betreiben kann (kalte Seite = außen), ohne Probleme zu bekommen? 

Viele Grüße,

Jan
2.12.2018 20:36
Jan, du willst dem "unausweichliche" ausweichen.
Erdwärme lebt von 0/-3. Da kommt die meiste energie her und das ist gleichzeitig der fallschirm (zitat arne).
Alles über 0 ist eine nette zugabe.

Bei 2,7m tiefe kannst von ca 5° ausgehen.
Wenn du am warmen ende den bgk dazuschaltest, wird es die last auf die tb senken, die tb dann auch deutlich höhere temps liefern.
Ich würde den bgk immer dazugeschaltet lassen, aber wenn es ginge nicht voll seriell.
2.12.2018 20:54
Hallo,


brink schrieb: Erdwärme lebt von 0/-3.


Gegen 0/-3 habe ich nichts ...und ich könnte mir vorstellen, dass auch der BGK bei 0/-3 kein Risiko darstellt. "Ausweichen" will ich nur -4/-7 bei der TB.


brink schrieb: Ich würde den bgk immer dazugeschaltet lassen, aber wenn es ginge nicht voll seriell.


"Voll seriell" finde ich auch nicht gut, weil die Aufteilung nicht zu beeinflussen ist und man immer den doch recht hohen Druckverlust hat. Es baut ja auch niemand einen RGK mit nur einem 32er Rohr oder eine TB mit nur einem 32er Rohr... das Minimum ist ja eigentlich immer 2x32 oder 1x40. Also dann seriell per Mischer und Bypass... oder hast du da eine bessere Idee?

Perfekt wäre natürlich das Vergraben weiterer 110m ...aber das geht nicht ohne weiteres.


brink schrieb: Bei 2,7m tiefe kannst von ca 5° ausgehen.


Bei sehr niedriger Teillast könnte in dem Fall die TB sogar helfen, den BGK etwas zu regenerieren, wenn man das denn will und zulässt. Aktuell z.B. ist Soleein bei 5,9... wenn das nach dem Winter auch noch schaffbar ist, dann würde das den BGK am warmen Ende etwas anwärmen, insbesondere, wenn er schon gut ausgelutscht ist.

Viele Grüße,

Jan
2.12.2018 21:10


JanRi schrieb: Gegen 0/-3 habe ich nichts ...und ich könnte mir vorstellen, dass auch der BGK bei 0/-3 kein Risiko darstellt. "Ausweichen" will ich nur -4/-7 bei der TB.


ja, aber deine argumentation hört sich danach an, als ob der temperaturabfall linear weiterginge unter 0/-3. das ist aber nicht der fall. bei 0/-3 bremst es sich vollständig ein. dass es unterhalb von 0/-3 rutschen sollte, wäre eine deutlich unterdimensionierung der quelle. bei passender dimensionierung kann mehr wärme nachfließen, als entzogen wird.


JanRi schrieb: Es baut ja auch niemand einen RGK mit nur einem 32er Rohr


doch, aber bis 3 kw leistung.


JanRi schrieb: Bei sehr niedriger Teillast könnte in dem Fall die TB sogar helfen, den BGK etwas zu regenerieren


das glaube ich nicht. um den bgk muss du dich nicht sorgen. oberflächennahe erdwärme geht automatisch. tatsächlich würde der bgk von der tb zu jeder zeit gekühlt. 
2.12.2018 22:14
Hi,


brink schrieb: dass es unterhalb von 0/-3 rutschen sollte, wäre eine deutlich unterdimensionierung der quelle


Das ist ja meine Sorge angesichts des Baupfuschs bei der Sonde. Falls das passiert, will ich vorbereitet sein und nicht dann erst mit alternativen Plänen anfangen und solange den Heizstab helfen lassen.


brink schrieb: um den bgk muss du dich nicht sorgen.


Um den Kollektor sorge ich mich auch nicht... eher zum unser Bauwerk. Das innere Rohr ist, wie man auf den Bildern sieht, nur ca. 30 cm von der Wand entfernt. Die Wand ist aber nicht das Problem, da Dämmziegel, aber unwesentlich tiefer liegt die ungedämmte Bodenplatte. Die bekommt zwar von unten (Fels mit Schotterschicht und Sauberkeitsschicht) einiges an Erdwärme nachgeschoben, aber wenn die Temperatur der Bodenplatte deutlich sinkt, kann das im Keller durchaus zu Problemen führen... wobei es natürlich fraglich ist, ob das dieser kleine Kollektor überhaupt schaffen kann. 


brink schrieb: tatsächlich würde der bgk von der tb zu jeder zeit gekühlt.


Auch ganz am Ende des Winters? Auch dann, wenn die Entugs-Aufteilung (die sich bei einer reinen Serienschaltung ja eher irgendwie ergeben würde) eher ungünstig ist für das Ding? 

Am liebsten würde ich es so einbinden, dass man zwischen seriell vor und hinter der TB und parallel nach Belieben umschalten kann. Das wäre dann aber vermutlich der ultimative Kugelhahnfriedhof und auch nicht besonders sinnvoll. Eigentlich gibt es für seriell vor ebenso wie für seriell hinter der TB einige gute Argumente - je nach Ziel und den jeweiligen Temperaturen. Vielleicht ist parallel gedrosselt dann ja gerade der Kompromiss aus beidem?

Viele Grüße,

Jan
5.12.2018 22:11
Hallo,

ich habe mal mit Wasser und dem Onlinerechner von druckverlust.de gerechnet:

210m Rohr mit Innendurchmesser 26mm haben einen Druckverlust von etwa 130 mBar bei 10l/min
110m identisches Rohr haben bei 5l/min ca. 20 mBar.
Eine Drossel durch eine Verengung von 26mm auf 7mm mit einer Länge von 80 cm hat einen Druckverlust von 110 mBar

Damit würden sich also 25 l/min so aufteilen, dass je 10 durch die beiden Stränge der TB gehen und 5 durch den BGK mit der Drossel davor (Annahme: Parallelschaltung von TB und BGK mit Drossel).

Wenn man den Volumenstrom nun halbiert und die gleiche Aufteilung annimmt, dann erhalten wir:

5 l/min auf 210m ergeben 39 mBar
2,5 l/min auf 110m ergeben 4 mBar
2,5 l/min in der Drossel von 80 cm auf 7mm ergeben 30 mBar

Hier stimmt es also nicht mehr ganz, der BGK würde bei halber Last also eine Spur mehr Durchfluss in Relation bekommen. Das finde ich aber nicht so schlimm, weil seine Belastbarkeit ohnehin begrenzt ist.

Von daher ist es vielleicht doch gar nicht so aussichtslos, eine Drossel so zu berechnen, dass sie bei sinnvollen Arbeitspunkten zu einer halbwegs sinnvollen Aufteilung führt oder zumindest eine Situation erzeugt, von der aus man die Sache sinnvoll regeln kann, ohne dass das Regelelement als Drossel herhalten muss und nur ein kleiner Teil des Stellwegs überhaupt verwendbar ist.

Was denkt ihr?

Oder man geht ganz anders heran, indem man die Aufteilung für eher hohe Volumenströme macht und den BKG dann automatisch ab einer bestimmten Soletemperatur zuschaltet. Wenn man diese hinreichend niedrig wählt, hat man automatisch auch einen ausreichend hohen Durchsatz, denn bei Teillast oder Minimallast erholte sich die Sonde bislang immer recht gut. Von daher könnte man die Temperatur (Ein oder Aus, müsste man überlegen) gut als einfach zu messenden Indikator für den aktuellen Durchfluss nehmen.

Viele Grüße,

Jan



Beitrag hinzufügen oder Werbung ausblenden?
Einloggen

 Kostenlos registrieren [Mehr Infos]

« Energie- und Haustechnik-Forum