Erdwarmekollektoren

Erdwarmekollektoren bestehen aus Kunststoffrohren (meist Polyethylen), die in einer Tiefe von 1,2 bis 1,5 m flachig oder in Graben verlegt werden (Bilder 3-11a und 3-11b). Die Fla – chen uber den Kollektorrohren durfen nicht uberbaut oder versiegelt werden. In den Rohren stromt ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel (Sole), das im Verdampfer der ange – schlossenen Warmepumpe abgekuhlt wird (Heizfall im Winter) oder das in einem Gebaude – kuhlsystem erwarmt wird (Kuhlfall im Sommer).

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a) b)

Bild 3-11 Erdwarmekollektoren bei Verlegung im Graben a) und in der Flache b) (Werkbild Vaillant)

Aufgrund des groBen Flachenbedarfs beschrankt sich die Anwendung der Erdkollektoren auf Kleinanlagen. Fur die Dimensionierung kann uach VDI 4640, Bl.2 abhangig von der Beschaf – fenheit des Untergrunds mit spezifischen Entzugsleistungen von 8 W/m2 bis 32 W/m2 bei 2400 Jahresbetriebsstunden gerechnet werden. Tabelle 3-2 zeigt auszugsweise spezifische Entzugsleistungen und die zugehorigen notwendigen Kollektorflachen bei einer Heizleistung von 5 kW und einer angenommenen Leistungszahl der Warmepumpe von 4,0.

Tabelle 3-2 Spezifische Entzugsleistungen und erforderliche Kollektorflachen bei verschiedenen Un- tergrunden, einem Verlegeabstand von 0,8 m und 2400 Jahresbetriebsstunden

Untergrund

spezifische Entzugsleistung in W/m2

Kollektorflache bei 5 kW Heiz­leistung und є = 4,0 in m2

Trockener, nicht bindiger Boden

8

470

Bindiger Boden, feucht

16 – 24

235 – 125

Wassergesattigter Sand, Kies

32

115

Auch bei richtiger Dimensionierung stellt sich im Winter im Bereich der Rohre eine Vereisung ein, die aber im Fruhjahr durch den Warmeeintrag von Sonne und Niederschlag wieder voll – standig auftaut.

Der erforderliche Solevolumenstrom kann aus der Gesamtentzugsleistung Q0 und der Differenz zwischen Eintritts – und Austrittstemperatur der Sole berechnet werden:

’ Sole

PSole ■ cSole ■ А в

Dabei ist zu beachten, dass Dichte und Warmekapazitat von Sole andere Werte haben als bei Wasser. Die Temperaturdifferenz kann mit 4 K angesetzt werden. Um die Leistungen der So – lepumpen klein zu halten, ist eine Aufteilung auf mehrere parallele Kreise vorzunehmen, die dann uber entsprechende Ventile hydraulisch abzugleichen sind. Selbstverstandlich sind Ein – richtungen zur Druckabsicherung und zum Fullen und Entluften entsprechend dem Stand der Technik vorzusehen. Wichtig ist dabei auch, dass Wasser und Frostschutzmittel vor dem Be – fullen fertig gemischt werden, da sich beide Komponenten in den Rohren nur sehr langsam mischen (Einfriergefahr bei der Inbetriebnahme).

Updated: August 3, 2015 — 6:24 am