Forum Geothermie & Wärmepumpen

Hallo,

bei unserem neuen Reihenhaus soll eine Wärmepumpe mit 6,1 kW zum Einsatz kommen. Die Kälteleistung der Wärmequelle wurde mit ca. 4,74 kW berechnet.
Die Bohrung soll 100m tief erfolgen. Die Ergiebigkeit des Bodens wird mit 62 W/m angegeben.

Kann die Anlage so auch mehr als 4,74 kW aufnehmen oder wird die Wärmeaufnahme über Solevor- und -rücklauf auf 4,74 kW geregelt?

Danke und viele Grüße,

Jan

Hallo Jan,
Die Leistung einer WP hängt hauptsächlich von der kältemittelseitigen Druckdifferenz im System ab. Diese Differenz resultiert aus dem Kondensationsdruck (abhängig von der Heizungsvorlauftemp.) und demSaugdruck(abhängig von der Soletemp.). Je geringer diese Diff. ist desto größer ist die Leistung und Effektivität der WP. Durch die "zu große" Erdsonde steigt die Soletemp an, was die Druckdiff. senkt. Es wird zwar eine minimal größere Pumpleistung nötig, die aber durch den geringeren Energieverbrauch des Kompressors mehr als aufgewogen wird.
Gruß Stefan

Wäre es dann nicht sinnvoll statt 2*80 Meter 4*80 Meter zu bohren, wenn sich die Mehrkosten gerade mal auf das Füllmaterial der Bohrlöcher und auf die Sole beziehen? Da die Bohrungen ja parallel mit Sole bedient werden kann die nötige Pumpleistung doch auch nicht steigen sondern eher sinken, oder? Wenn sich der nötige Wasserstrom dann von 2*1800 auf 4*900 Liter pro Stunde absenkt, dann sollte die gleiche Pumpe doch weniger Arbeit für aufbringen müssen. Die Zuleitungen zu Verteiler und Sammler sind doch identisch...

Hallo Unsterblich,
Du liegst leider falsch, was die Pumpenleistung betrifft.
Jeder Meter Rohrleitung, Verteiler, Ventile usw stellen hydraulische Widerstände da, die die Pumpe überwinden muß.
Wenn man wie in Jan´s Fall die Sonde überdimensioniert in dem man sie länger macht, ist die erforderliche Mehr-Pumpenleistung nur gering, und die Systemgesamteffizienz steigt.
Dein Vorschlag würde zwar die SoleTemp. weiter steigern, allerdings würde auch der Hydraulische Widerstand im Solekreislauf steigen. Es würde also dazu führen, dass die Pumpenleistung noch weiter steigen muß und das "Ganze" eventuell zu kippen beginnt. Soll heißen, das die Systemeffizienz sinkt.
Da ich kein gelernter Hydrauliker bin (mein Job wird aber massiv von der Hydraulik tangiert) kann ich nicht sagen, ab wann das Sinken der Effizienz einsetzt. Man müßte das ganze sehr genau rechnen lassen, um nicht eine böse Überraschung(höhere Betriebskosten) zu erleben.
Hier gilt leider : Viel hilft nicht immer Viel.
Gruß Stefan

Das mußt Du mir dann aber schon genauer erklären! Nimm doch einfach mal zwei statt erst einem und zum Schluß vier identische dünne Strohhalme und genehmige Dir damit ein Glaß Cola von mir aus auch gerne mit Wodka! Da steigt der Widerstand mit Sicherheit nicht! Die Arbeit die Du aufwenden mußt um die gleiche Menge Cola zu trinken wird um so geringer, je mehr dieser Strohhalme Du benutzt! Die Hauptzuleitung soll ja identisch bleiben! Genauso der Wasserdurchsatz.

Hallo Unsterblich!
Die Pumpenleistung muß steigen, da sich sonst in den Sonden laminare ("geschichtete") statt turbolenter ("verwirbelter") Stömung aufbaut, da ja die hydraulischen Widerstande gleich bleiben.
Bei laminarer Strömung würde der Wärmeaustausch nur mit den Soleschichten erfolgen, die an der Sondenaußenwand fließen. Weiter innen fließende Soleschichten hätten das Nachsehen. Gleichzeitig würde auch der nutzbare Wärmeentzug sinken (z.B. von 50W/m auf 40W/m [genaue Werte müßte man im Versuch ermitteln]).
Tritt in den Sonden nun aber turbolente Stömung auf kann die gesamte Sole in der Sonde Wärme aufnehmen, da sich keine Schichten im Solestrom bilden können.
Die Gefahr mit zu kleinen Pumpen liegt also darin, daß man trotz "mehr Sondenmetern" eine kleinere Wärmeentzugsleistung erzielt.
Bei bestehenden Erdsonden-WP kann dieser Effekt beobachtet werden. Wenn eine mehrstufige Soleumwälzpumpe ein- und die Pumpenleistung herab gesetzt wird, sinkt der Saugdruck im Kältekreis (das Kältemittel muß tiefer verdampfen um die Wärme aufzunehmen) und somit auch die WP-leistung, da die Druckdifferenz im Kältekeislauf steigt.
Ich bleibe also dabei : Viel hilft leider nicht immer viel.
Gruß Stefan

PS: melde mich erst jetzt, da ich aus Zeitmangel keine Möglichkeit hatte schneller genauere Infos zu diesem Problem zu sammeln. Und zu schreiben: "Du liegst falsch, weil es nunmal so ist", ist nicht mein Ding.

durch die Aufteilung auf mehr parallele Rohre sinkt der Durchflußwiderstand und dadurch erhöht sich die Durchflußmenge und dadurch erhöht sich der Stromverbrauch der UWP.

mfg
Quehl

Hallo Jan,

ich geb dir mal ne Auslegung.
Die Bohrung ist OK, etwas Reserve sollte man haben.
Bei einer Bohrung auf 100m als Doppelsonde 32x3mm muß der Mindestdurchfluß 700l/h pro Einzelsonde betragen, für die Doppelsonde also 1400l. Liegst du darunter dann kippt die Strömung in den laminaren Bereich. Dadurch fällt der Wärmeübergangskoeffizient von etwa 600 auf 80 W je m2 und Kelvin, die Soletemperatur fällt um 1,5°C, und zwar bei gleichem Wärmeentzug, die Wärmepumpe braucht dann 4% mehr Strom.
Ich rechne jetzt mit 1500l/h Soledurchsatz und einer Solekonzentration von 20% - mehr ist unnötig und verschlechtert die Hydraulik. Bei einer Sondenlänge von 100m + 5m Anbindung in den Heizungskeller hast du einen Druckverlust von 295 mbar. Dazu kommt der Druckverlust im Verdampfer, typisch 100 mbar, und einige Zusatzwiderstände, insgesamt rechne mit 420 mbar. Wenn deine WP nicht eine fest eingebaute Solepumpe hat dann kauf dir eine gute Hocheffizienzpumpe. Die typische Solepumpe für deine Leistungsklasse zieht 200 Watt oder mehr, und damit verschlechtert sich die Jahresarbeitszahl der WP um mehr als 10%.
Es geht mit viel weniger. Für deine Anlage ist eine optimale Pumpe die Wilo Stratos 30/1-6. Nennleistung 85 Watt, kannst du über die Programmierung etwas runterdrosseln. Bei Förderhöhe 4,2 m stellt sich o.g. Massenstrom ein, die Leistungsaufnahme liegt dann bei etwas über 50 Watt. Einsparung gegenüber der Standardpumpe etwa 300 kWh pro Jahr, also 30-40 Euro bei einem Mehrpreis von etwa 200 Euro. Auf der Heizungsseite kannst du übrigens noch mal so viel einsparen mit der richtigen Pumpe.


Herzliche Grüße
Frank

die Wilo Stratos 30/1-6 ist noch nicht auf meiner CD drauf. Nur die Stratos 25/1-8 . Diese kostet brutto 664,- Euro. Die Star RS 25/6 kostet 150,- Euro.

Bei 1,5 m³/std und 4m Druckhöhe verbraucht die RS 25/6 95W. Die Stratos verbraucht 30W, wenn man Delta P variabel einstellt. Bei Delta P = konstant werden 50W verbraucht. Alles lt. Wilo CD.

Auf der Messe gab es eine Vorführung. Stratos und Standard. Standard verbrauchte 85 W, Stratos 50W bei gleicher Druckdifferenz. Ob das Volumen dann auch gleich war, kann ich nicht sagen. Welche Pumpen das genau waren, weiß ich jetzt nicht.

mit freundl. Gruß
Quehl

Hallo Jan,
die Dimensionierung 100-m -Bohrung ist OK. 62 W/m Entzugsleistung ist jedoch schon am oberen Level angesiedelt. Heisst, dass du mehr als 6,2 KW Kälteleistung nicht enziehen kannst. Bei einem Wirkungsgrad von 5 (C02-Sonde von Heliotherm www.erdwaerme.de)... wirst du bei ca. 7 KW heizleistung liegen können. Würde dir empfehlen einmal klima-innovativ.de bzw. erdwaerme.de zu besuchen.

Schöne Grüße
Gast

Hallo,

bei unserem neuen Reihenhaus soll eine Wärmepumpe mit 6,1 kW zum Einsatz kommen. Die Kälteleistung der Wärmequelle wurde mit ca. 4,74 kW berechnet.
Die Bohrung soll 100m tief erfolgen. Die Ergiebigkeit des Bodens wird mit 62 W/m angegeben.

Kann die Anlage so auch mehr als 4,74 kW aufnehmen oder wird die Wärmeaufnahme über Solevor- und -rücklauf auf 4,74 kW geregelt?

Danke und viele Grüße,

Jan