Tabelle el. Leistung P [W] = f (η, DN, l) Seite 1

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1 Tabelle el. Leistung P [W] = f (η, DN, l) Seite 1 Dokumentation Tabelle el. Leistung P [W] = f (η, DN, l) I) Spalten 1) Druckverlust Erdwärmesonde {B} {C} {D} Sondenfluid Konz: Konzentration in [Vol.-%] 0, 12, 20 % Vorgabe Auswahl der Pumpe {Z} Sonde : Länge der Sonde in [m] m Annahme Berechnung Rohrlänge {D} Rohrlänge : Länge der Rohre in der Sonde in [m] 80 1'400 m Berechnung {E} {F} {G} {H} Berechnung Volumenstrom {F} Temperaturdifferenz : Temperaturerhöhung in der Sonde in [K] 3 5 K Annahme in {I4, I5, I6} ((Erfahrungswerte)) Berechnung Volumenstrom U-Rohr {F} Volumenstrom U-Rohr : Volumenstrom in [m3/s] aufgrund der Wärmeaufnahme pro Laufmeter U-Rohr, Annahme: q UR = 10 [W/m], {F7} Berechnung Geschwindigkeit U-Rohr {G} Volumenstrom Zuleitung {R} ( ) ( ) Geschwindigkeit U-Rohr : Geschwindigkeit im U-Rohr in [m/s] Reynoldszahl Re: Berechnung Reynoldszahl Re {H} Rohrreibungszahl, dimensionslos Berechnung Druckverlustkoeffizient {I} Re < 2'300 (=laminar): Zellenfarbe dunkelgrau Re > 2'300 (turbulent): Farbe hellgrau

2 Tabelle el. Leistung P [W] = f (η, DN, l) Seite 2 {I} {J} {K} {L} Druckverlustkoeffizient : Druckverlustkoeffizient aus Moody-Diagramm, dimensionslos Re < 2'300 (=laminar): Re > 2'300 (turbulent): [ ( ) ] = Ansatz von Petukhov, siehe Schlussbericht zu EwsDruck V2.0, Seite 8 Berechnung Druckverlust {J, K} Druckverlust Sonde : Druckverlust in [kpa]. Quotient 1'000: [Pa] > [kpa] Berechnung hydraulische Leistung {L} Empfehlung Hetag: Werte > 60 kpa sollten nicht überschritten werden > rot eingefärbt Druckverlust Sonde > Umrechnung : Druckverlust in [m] Umrechnung [kpa] > [m] [ ] [ ] Druckverlust total {Y} Empfehlung Hetag: Werte > 6 m sollten nicht überschritten werden > rot eingefärbt Hydraulische Leistung : Hydraulische Leistung in [W]. Faktor 1'000: [kpa] > [Pa] <keine Verwendung> 2) Druckverlust Zuleitung {M, N} {O} {Y, Z} Druckverlust Rohr : Druckverlust Rohrleitung Vorlauf + Rücklauf in [kpa] bzw. [m], Annahme: l RohrZL = 2 * 20 m (VL + RL) Druckverlust Zuleitung {V, W} Berechnung geht von Annahme aus, dass di Zuleitung = di Sonde Dagegen spricht Empfehlung Hetag: di Zuleitung > di Sonde Geschwindigkeit Rohr Zuleitung : Geschwindigkeit in Rohr Zuleitung in [m/s] Berechnung Druckverlust Formstücke {P, Q} Volumenstrom Rohr Zuleitung = 2 * Volumenstrom U-Rohr

3 Tabelle el. Leistung P [W] = f (η, DN, l) Seite 3 {P, Q} {R} {S} {T} {U} Druckverlust Formstücke : Druckverlust aus Rohr-Widerstandsbeiwerten (dimensionslos) in Vorlauf + Rücklauf in [kpa] bzw. [m] Annahme: projekt-spezifisch, aufgrund tatsächlicher Wegführung Druckverlust Zuleitung {V, W} Ausgangslage für Annahme von -Werten: Schema in SIA 384/6, Seite 69 Zeta-Werte gegenüber Schema erhöht aufgrund Empfehlung Hetag Volumenstrom Zuleitung Volumenstrom in Rohr Zuleitung in [m3/h] Umrechnung Sekunden in Stunden: Faktor 3'600 Umrechnung 1 U-Rohr > 2 U-Rohre: Faktor 2 Bestimmung Druckverlust Verdampfer {S, T} Eff. Leistung Verdampfer : Leistung des spezifischen Verdampfers in [kw] Faktor 2, da V ZL = 2 * V UR, Umrechnung [W] in [kw]: Faktor 1'000 ( ) Festlegung des COP {T} Leistungszahl Wärmepumpe COP (Coefficient of performance) COP: Leistungszahl der Wärmepumpe, dimensionslos Katalogwert, Annahme: Fabrikat Hoval Thermalia Berechnung der eff. Heizleistung der Wärmepumpe {U} Eff. Heizleistung der Wärmepumpe P WP : eff. Heizleistung der Wärmepumpe in [kw] {V} {W, X} {Y, Z} {AA, AB} Typ Wärmepumpe Typ: ( ) Typenauswahl der Wärmepumpe aus Katalog (Hoval Thermalia) {V} Typenauswahl der Wärmepumpe aus Katalog (Hoval Thermalia) Annahme:. Diagramm für Ethylenglykol 25 % ausgelegt. Auswahl erfolgt ohne Korrektur aufgrund unterschiedlicher Sondenfluide Druckverlust Verdampfer Wärmepumpe Druckverlust Verdampfer Wärmepumpe [kpa] bzw. [m] aus Diagramm herausgelesen Berechnung Druckverlust Zuleitung {Y, Z} Druckverlust Zuleitung Druckverlust total {Y} in [kpa] bzw. [m] Druckverlust total : Summe aller Druckverluste Sonde + Zuleitung in [kpa] bzw. [m] Pumpenauswahl {Z, AA}

4 Tabelle el. Leistung P [W] = f (η, DN, l) Seite 4 {AC, AD} II) El. Leistung Pumpe : elektrische Leistung der Pumpe in [W] manuell aus Diagrammen herausgelesen Diagramme Folgende Annahmen werden getroffen:. Annahme a: Fabrikatauswahl EMB. Annahme b: Typenauswahl nach Gutdünken Zellen a) Spalte B {B21} {B22} {B23} {B24} {B25} b) Spalte C {C4} {C5} {C6} {C7} Rohr-Aussendurchmesser da: Rohr-Innendurchmesser {B23} Rohr-Wandstärke Ws: Rohr-Innendurchmesser {B23} Rohr-Innendurchmesser di: berechnet Verhältnis Rohrrauhigkeit/Innendurchmesser {B25} Rohrrauhigkeit ks: Verhältnis Rohrrauhigkeit/Innendurchmesser{B25} Verhältnis Rohrrauhigkeit/Innendurchmesser ks/di: dimensionslos berechnet manuelle Bestimmung von Lambda im Moody-Diagramm {L} Umrechnungsfaktor [kpa] > [m] 1 [kpa]: [m] Quelle: Umrechnung von [kpa] > [m] {K, Q, T} Fluid Name: {A20, A26, A38} Dynamische Viskosität : in [kg/s.m] Quelle: Reynoldszahl Re {H} Kinematische Viskosität (nur für Tabelle mit H20/Ethanol) Ny: in [mm2/s] el. Leistung aus Online-Katalog EMB {Z} Ethanol steht im Katalog in Medienauswahl nicht zur Verfügung Dichte und kin. Viskosität des Mediums lassen sich manuell eingeben.

5 Tabelle el. Leistung P [W] = f (η, DN, l) Seite 5 c) Spalte F {F4} {F5} {F6} {F7} d) Spalte H {H4, H5, H6} {H7} e) Spalte N {N4} {N5, N6} Temperatur t: Bezugstemperatur in [ C.] für H2O: 4 C., für Kältemittel: H2O: 0 C. Bestimmung der Stoffwerte {C6, F5, F6} Dichte Rho: Dichte in [kg/m 3 ] Werte Berechnung Volumenstrom {F}, Reynoldszahl {H}, Druckverlusten {J, P} Spez. Wärmekapazität c: spez. Wärmekapazität in [J/kg.K] Werte Berechnung Volumenstrom {F} Wärmeaufnahme pro Laufmeter q UR : Wärmeaufnahme pro Laufmeter U-Rohr in [W] Annahme: 10 W/m Berechnung Volumenstrom {F} Temperaturerhöhung in Sonde : Temperaturerhöhung in der Sonde in [K] Annahme: je tiefer die Sonde, desto grösser der Wert {E} Anzahl Rohre pro Sonde # Rohre: Anzahl Rohre im Sondenquerschnitt: 2 U-Rohre = 4 Rohre Berechnung der Rohrlänge {D} Länge Zuleitung Vorlauf + Rücklauf l RohrZL : Länge Zuleitung Vorlauf + Rücklauf in [m] Annahme: projektspezifisch Druckverlustberechnung für Zuleitung {M, N} Widerstandsbeiwerte für Formstücke Vorlauf und Rücklauf : Widerstandsbeiwerte für Formstücke, dimensionslos Quelle: Ausgangslage für Annahme von -Werten: Schema in SIA 384/6, Seite 69 Zeta-Werte gegenüber Schema erhöht aufgrund Empfehlung Hetag