CDM Consult GmbH. Auslegung von Erdwärmesonden mit Tabellen und PC-Software

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1 CDM Consult GmbH Auslegung von Erdwärmesonden mit Tabellen und PC-Software Workshop "Oberflächennahe Geothermie" Sauerlandpyramiden - Galileo Park Lennestadt-Meggen 28. Januar 2010 Dr. Claus Heske

2 Funktionsprinzip EWS-Anlage Heizungskreislauf Wärmepumpenkreislauf Wärmequellenkreislauf 2

3 Auslegungsgrundsätze Wärmedämmung des Gebäudes so gut wie möglich. Vorlauftemperatur des Heizungskreislaufes so niedrig wie möglich. Wärmequelle(Wärmetauscher = Erdwärmesonden) so groß wie möglich. Wärmepumpe so klein wie möglich. Entsprechend den örtlichen Gegebenheiten lieber weniger und dafür tiefere Erdwärmesonden-Bohrungen. Hydraulische Auslegung, Ausführung und Abgleich beachten. 3

4 Auslegung EWS für Anlagen < 30 kw Ermittlung der Erdwärmesonden-Länge: 1. Erforderlichen Wärmebedarf ermitteln 2. Entsprechende Wärmepumpe auswählen 3. Verdampferleistung der Wärmepumpe ermitteln 4. Spezifische Entzugsleistung des Untergrundes ermitteln 5. Sondenlänge = Verdampferleistung / Entzugsleistung 4

5 5 Wärmepumpe - Datenblatt

6 VDI-Richtlinie 4640 Blatt 2 - Tabellenwerte Auslegung EWS für Anlagen < 30 kw! 6

7 VDI-Richtlinie 4640 Blatt 2 - Tabellenwerte Auslegung EWS für Anlagen < 30 kw Einschränkungen für die Anwendbarkeit: Nur Wärmeentzug Länge der einzelnen EWS zwischen 40 und 100 m Kleinster Abstand zwischen zwei EWS - Mindestens 5 m bei EWS-Längen m - Mindestens 6 m bei EWS-Längen >50 bis 100 m Als EWS kommen Doppel-U-Sondenmit DN 20, DN 25 oder DN32 oder Koaxialsonden mit mindestens 60 mm Durchmesser zum Einsatz Nicht anwendbar bei einer größeren Anzahl kleiner Anlagen auf einem begrenzten Areal 7

8 8 Zu erwartendes geologisches Profil

9 Auslegung EWS für Anlagen < 30 kw nach VDI-Richtlinie 4640 Blatt 2 Ermittlung der Sondenlänge / Variante 1 Wärmepumpe Heizleistung: 6,4 kw Vorlauftemperatur: 35 C el. Leistungsaufnahme: 1,4 kw Verdampferleistung: 5,0 kw Jahresbetriebsstunden: h/a (Heizung + Warmwasser) Untergrund: Kalkstein spezifische Entzugsleistung: 50 W/m erforderliche Sondenlänge: W / 50 W/m = 100 m 9

10 Auslegung EWS für Anlagen < 30 kw nach VDI-Richtlinie 4640 Blatt 2 Ermittlung der Sondenlänge / Variante 2 Wärmepumpe Heizleistung: 6,4 kw Vorlauftemperatur: 35 C el. Leistungsaufnahme: 1,4 kw Verdampferleistung: 5,0 kw Jahresbetriebsstunden: h/a (Heizung + Warmwasser) Untergrund: Ton / Lehm feucht spezifische Entzugsleistung: 35 W/m erforderliche Sondenlänge: W / 35 W/m = 143 m 10

11 Auslegung EWS für Anlagen < 30 kw nach VDI-Richtlinie 4640 Blatt 2 Ermittlung der Sondenlänge / Variante 3 Wärmepumpe Heizleistung: 6,4 kw Vorlauftemperatur: 35 C el. Leistungsaufnahme: 1,4 kw Verdampferleistung: 5,0 kw Jahresbetriebsstunden: h/a (Heizung) Untergrund: Kies, Sand, wasserführend spezifische Entzugsleistung: 70 W/m erforderliche Sondenlänge: W / 70 W/m = 72 m 11

12 Auslegung EWS für Anlagen < 30 kw nach VDI-Richtlinie 4640 Blatt 2 Ermittlung der Sondenlänge / Variante 4 Wärmepumpe Heizleistung: 6,4 kw Vorlauftemperatur: 35 C el. Leistungsaufnahme: 1,4 kw Verdampferleistung: 5,0 kw Jahresbetriebsstunden: h/a (Heizung + Warmwasser) Untergrund: Kies, Sand wasserführend spezifische Entzugsleistung: 60 W/m erforderliche Sondenlänge: W / 60 W/m = 84 m 12

13 Auslegung EWS für Anlagen < 30 kw nach VDI-Richtlinie 4640 Blatt 2 Erforderliche Erdwärmesonden-Länge Variante 1: 100 m Variante 2: 143 m Variante 3: Variante 4: 72 m 84 m 13

14 14 Geothermische Potenziale NRW

15 15 Geothermische Potenziale NRW

16 Spezifische Entzugsleistung - Berechnungsansätze nach Pannike/ Sanner 16

17 Spezifische Entzugsleistung - Berechnungsansätze nach Panteleit& Reichling 17

18 Spezifische Entzugsleistung - Berechnungsansätze nach Wenzel & Hübschmann 18

19 Spezifische Entzugsleistung - Berechnungsansätze Nach VDI-Richtlinie 4640 und PK OG 19

20 Spezifische Entzugsleistung - Berechnungsansätze nach SIA-Norm 384/6 (Entwurf) 20

21 Spezifische Entzugsleistung - Berechnungsansätze im Vergleich 60 W/m 37 W/m 21 nach Henning

22 Spezifische Entzugsleistungen für Erdwärmesonden? Eine Erdwärmesonde hat keine spezifische Entzugsleistung. Der Begriff ist eine Hilfskonstruktionum die Auslegung von kleineren Erdwärmesonden-Anlagen ohne den Einsatz von Software zu ermöglichen. Unter Einhaltung der vorgegebenen Randbedingungen ist die Auslegung von kleinen Erdwärmesonden-Anlagen anhand Tabellenwerten möglich. Eine Entzugsleistung lässt sich nur für eine bestimmte Erdwärmesonden- Anlage mit definierten Rand- und Betriebsbedingungen berechnen. 22

23 Auslegung von Erdwärmesonden-Anlagen mit Software EED oder EWS 23

24 24 Software Earth Energy Designer - EED

25 VDI-Richtlinie 4640 Blatt 1 - Tabellenwerte 25 aus VDI 4640

26 26 EGRT

27 Auslegung von Erdwärmesonden mit EED Anordnung der Erdwärmesonden Eingabemaske: Bohrung und Erdwärmesonde 27

28 28 Auslegung von Erdwärmesonden mit EED

29 Auslegung von Erdwärmesonden mit EED Beispiel: nur Wärmeentzug 29

30 Auslegung von Erdwärmesonden mit EED Beispiel: Wärmeentzug und Wärmeeinleitung 30

31 Auslegung von Erdwärmesonden mit Tabellen und Software Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 31

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