GeoCollect. GeoCollect-Erdwärme-Absorber-System. Anlagenbeschreibung. im Winter heizen im Sommer kühlen

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1 GeoCollect-Erdwärme-Absorber-System Anlagenbeschreibung im Winter heizen im Sommer kühlen

2 Inhaltsverzeichnis Teil 1 Allgemeine Informationen zum GeoCollect-System Die physikalischen Grundlagen Die Technik des Absorbers Die Dimensionierung (Auslegung) des GeoCollect-Systems Hinweise und Ideen zur kostengünstigen Montage Arbeitsschritte bei der Verlegung Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung Kombination mit anderen Energiequellen 15 2 Inhaltsverzeichnis

3 1. Die physikalischen Grundlagen Bitte Vorschriften nach DIN 4124 (10.02) beachten! GeoCollect-Erdwärme-Absorber-Module sammeln aus dem sie umschließenden Erdreich wertvolle Energie. Bei fachgerechter Dimensionierung wird eine zuverlässige Regenerierung des Erdreichs in der Absorptionsumgebung gewährleistet. GeoCollect-Erdwärme-Absorber-Module sind eine effektive und kostengünstige Alternative zu Erdsonden. Gegenüber herkömmlichen Flächenkollektoren benötigt dieses System deutlich weniger Fläche. Die physikalischen Grundlagen 3

4 1. Die physikalischen Grundlagen Funktion Entzugsleistung Durch die optimale Oberflächenkonzeption und die dünnschichtige & turbulente Durchströmung (low-flow-prinzip) erzielen die GeoCollect-Absorber ihre effiziente Entzugsleistung. Die senkrecht eingebauten GeoCollect-Absorber schöpfen die Energie aus einer großen Kubatur Erdreich (ca. 0,5 m horizontal und ca. 0,4 m vertikal). Diese Anordnung führt, bei einem Abstand von 0,7 m zwischen den Absorbern zum extrem geringen Flächenverbrauch bei einer Flächenentzugsleistung von 142,61 W/m². Die Berechnungsgrundlage 99,83 W pro Modul gilt grundsätzlich für alle Bodenverhältnisse! Ausnahme: Kies (nicht wasserführend) Die diskontinuierliche Arbeitsweise der in Verbindung mit einem Pufferspeicher gestattet dem Erdreich immer genügend Regenerationszeit, um über die gesamte Heizperiode ausreichend Energie bereitzustellen. Die Ermittlung der Leistungswerte erfolgt aufgrund der durchschnittlichen Erdreich-Beschaffenheit in Deutschland: m Mittlere Geothermische Ergiebigkeit [kwh / (ma)]* >= < 55 *) berechnet für 1800 Betriebsstunden GWL Grundwasserleitung GWGL Grundwassergeringleiter 4 Die physikalischen Grundlagen

5 1. Die physikalischen Grundlagen Typischer verlauf zu Beginn und zur Spitze der Heizperiode Zeitraum Sept. / Oktober vor Betrieb der nach einer halben Stunde Betrieb der nach einer Stunde Betrieb der nach einer Stunde Pause der nach zwei Stunden Pause der WQA (Ausgang aus der ) 12 C 8 C 7 C 10 C 11 C WQE (Eingang in die ) 12 C 11 C 10 C 10 C 11 C Zeitraum Jan. / Februar vor Betrieb der nach einer halben Stunde Betrieb der nach einer Stunde Betrieb der nach einer Stunde Pause der nach zwei Stunden Pause der WQA (Ausgang aus der ) 3 C - 2 C - 4 C 1,9 C 2,5 C WQE (Eingang in die ) 3 C 1 C - 1 C 2,1 C 2,6 C Dieses Beispiel zeigt, wie die im Erdreich gespeicherte Energie immer wieder zu einem energetisch wertvollen Phasenwechsel außen an den Absorberflächen führt, so dass sich das System auf dem Niveau Jan./Februar, selbst nach einem langen Winter (z.b. bis April), in den Abschaltzeiten der nahezu vollständig regeneriert. Die physikalischen Grundlagen 5

6 2. Die Technik des Absorbers Leistung Druckverlust Leistung P pro Modul Delta p pro Modul 99,83 W 96 Pa 960 Pa Geometrie Delta p pro Strang (10 Module) Flächenentzugsleistung (Grundstücksfläche) 142,61 W/m² (zwei Absorber pro 1,4 m²) Länge Breite Absorptionsfläche 0,89 m 0,35 m 2 x 0,31 m² 6 Die Technik des Absorbers

7 3. Die Dimensionierung (Auslegung) des GeoCollect-Systems Auslegung, bezogen auf die zu deckende Wärmeentzugsleistung aus dem Erdreich, bzw. Kälteleistung der zum Einsatz kommenden Sole/Wasser-. geforderte Heizleistung -> 4 kw 5 kw 6 kw 8 kw 9 kw 10 kw 12 kw 13 kw 14 kw 16 kw 17 kw 18 kw 20 kw Entzugsleistung B0/W35 -> 3 kw 4 kw 5 kw 6 kw 7 kw 8 kw 9 kw 10 kw 11 kw 12 kw 13 kw 14 kw 15 kw Berechnete Modulmenge [99,83 W Modul] Anzahl der Kreisläufe [10 Module pro Kreislauf] Länge eines Einzelgrabens [m] Anzahl der Gräben à 5 m Länge, 0,7 m Breite, 1,5 m Tiefe Benötigte Grundstücksfläche [m²] Strang - Durchflussmenge [l/min] Durchflussmenge gesamt [l/h] Füllmenge Absorber [ohne WP+Verteiler] [Liter] Anteil Frostschutz 29 % [Ethylenglykol] [Liter] ,4 23,2 29,0 34,8 40,6 46,4 52, ,8 69,6 75,4 81,2 87,0 Grabenabmessung bei stehender Einbringung (T x B): 1,5 m x 0,7 m Grabenlänge (für 10 Absorber; je 5 im Vor- & Rücklauf): 5 m Idealerweise zusätzlich: + 0,5 m anschlussseitig Die theoretisch fehlenden 0,17 W pro Absorber = 1,7 W pro Strang werden durch die vorhandenen und in der Auslegung nicht weiter berücksichtigten Leitungswege im Erdreich erbracht. Die Leistungsangaben basieren auf der Spreizung Vorlauf/Rücklauf Sole von 3 K bei 5 l/min Strangdurchflussmenge. Die Dimensionierung (Auslegung) des GeoCollect-Systems 7

8 3. Die Dimensionierung (Auslegung) des GeoCollect-Systems Flächenvergleich Blau: benötigte Fläche herkömmlicher oberflächennaher Erdwärmesysteme Rot: benötigte Fläche für GeoCollect Erdwärme-Absorber-System Das GeoCollect System benötigt oft nur 1/7 der Grundstücksfläche herkömmlicher Erdkollektor-Systeme. 8 Die Dimensionierung (Auslegung) des GeoCollect-Systems

9 4. Hinweise und Ideen zur kostengünstigen Montage Abb. 1 Abb. 2 Abb. 3 Abb. 4 Abbildungen > > > > Abb. 1: Baugruben parallel zu Hausmauern: Es werden Gräben, die parallel zu den Hausmauern verlaufen, genutzt. Dadurch wird nur eine geringe Oberfläche des Grundstücks aufgegraben. Abb. 2: Nutzbare Gräben: Bereits vorhandene Gräben und Zuleitungen rund um das Haus (wie z.b. Abwasser-, Strom-, Antennen- oder Stromleitungen) können genutzt werden. Abwasserwärme wird über Erdwärmetauscher aufgenommen. Abb. 3: Anböschungen: In Anböschungen wie Terrassen oder natürlichen Hängen können kleine Gräben gezogen und Erdwärme-Absorber- Module platziert werden. Abb. 4: Parkflächen: Parkflächen mit unversiegeltem Ökopflaster können unterirdisch durch eingelassene Absorber-Module nutzbar gemacht werden. Hinweise und Ideen zur kostengünstigen Montage 9

10 5. Arbeitsschritte bei der Verlegung 1. Aushub 0,7 m Grabenbreite und 1,5 m Tiefe 2. Vormontage der Absorber und Fittinge außerhalb des Grabens 10 Arbeitsschritte bei der Verlegung

11 8. 5. Arbeitsschritte bei der Verlegung 3. Verschweißen der vormontierten Absorber im Graben 4. Verbinden der Teilstränge mit 0,65 m PP-Rohr und 90 DN 32 PP-Muffen 5. Anschweißen der Vor- und Rückläufe an die Absorber-Stränge Arbeitsschritte bei der Verlegung 11

12 5. Arbeitsschritte bei der Verlegung 6. Anbringen des Verteiler-Schachtes im Lichtschacht (Hartschaumplatte als Isolierung zum Mauerwerk bauseits), dann Anschweißen der Vor- & Rückläufe der Stränge an die PP-Steckstutzen unten am Sole-Verteiler-Schacht und Abgleich der Volumenströme der einzelnen Stränge; die Sammler-Rohre sind aus PE. Die Weiterführung in den Haustechnikraum erfolgt mit PE-Schweißmuffen. 7. Druckprüfung Luft 1 h mit 6 bar 8. Füllen und Spülen der GeoCollect- Anlage 12 Arbeitsschritte bei der Verlegung

13 5. Arbeitsschritte bei der Verlegung 9. Druckprüfung Sole 12 h mit 3 bar 10. Verfüllen der Gräben bis 10 cm Überdeckung der Absorber mit bindigem Erdreich oder Einsanden 11. Einschlämmen der GeoCollect-Anlage 12. Verfüllen und Verdichten der Gräben Arbeitsschritte bei der Verlegung 13

14 6. Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung Regenwasser-Verrieselung über den Absorber-Strängen Abwärme-Nutzung von Abwasserleitungen Ein durchschnittliches EFH gibt täglich Energie durch das Abwassersystem an die Umwelt ab. Durch Platzierung der Absorber-Module beidseitig der Abwasserleitung kann ein Großteil dieser Energie zurückgewonnen werden. 14 Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung

15 7. Kombination mit anderen Energiequellen Das GeoCollect-Erdwärme-Absorber-System eignet sich ideal zur Ergänzung anderer Energiequellen für Sole/Wasser-n. Dabei kann das GeoCollect-System in Abhängigkeit von der Leistung und der Dauer der Verfügbarkeit anderer Energiequellen entsprechend kleiner und damit kosten- & platzsparender ausgelegt werden. Typische Kombinationen sind: Ergänzung von Solarthermischen Anlagen und Energiedächern, deren Erträge im Winter als Quelle für die verwendet werden können (Abb. 1+2) Abwärmenutzung (z.b. Kompressor-Abwärme; sonstige Prozessabwärme) oder Kellerentfeuchtung im Altbau durch Verwendung von Rückkühlern Abwärmenutzung von Photovoltaik-Anlagen oder hinterlüfteten Fassaden SL-Absorber (geräuschlose Luft-Wärmetauscher z.b. als Energiezäune), die bei Plusgraden die Luft als Energiequelle benutzen und die Erde nur bei tiefen Lufttemperaturen. Abb. 1 Abb. 2 Kombination mit anderen Energiequellen 15

16 Kontaktdaten GeoCollect GmbH Max-Brauer-Allee Hamburg Vertriebs- und Logistikzentrum Rudersberg Daimlerstraße Rudersberg Vertriebszentrum Chemnitz Borssenanger Chemnitz Tel Fax Mail: Geschäftsführer: Kai-Uwe Wohlers, Jörg Reichel Handelsregister: Amtsgericht Hamburg HRB: Nr USt.-ID: DE

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