Erdsondenberechung

Erwärmung

die Wärmekapazität von Wasser beträgt

C = 4.1 kJ/kgK = 4100 J/kgK 1Joule = 1Watt*Sekunde

Erwärmung

bei einer Doppel U-Sonde mit 70m länge, bei einem Wärmestrom von 50 W/m und einer Durchströmung von 1 cbm/Std erhöht sich die Temperatur des Wassers wie folgt:

aus Q = m * c * dT folgt dT= Q/(m*c)

Q = P* dt [ Energie = Leistung * Zeit ]

P = 70m * 50W/m = 3500 Watt

dt = 3600 sec

m = Masse Wasser 1000 kg

umgewälztes Wasser pro 3600 sec

dT = Temperaturerhöhung in Grad

c = 4100 J/kgK

dT = Q / m*c = 3500 W * 3600 s / (1000 kg * 4100 Ws/kgK )

dT = 3.073 °K [Ws/(kg * Ws/kg/K] -> [ K]

d.h. bei einer Durchströmung von 1 cbm/Std wird die Soleflüssigkeit also um ca. 3° C erhöht wenn sich ein durchschnittlicher Wärmestrom von 50 W/m ergibt

Ein Haus mit einem Wärmebedarf von 7kW benötigt hier 2 * 70 m Doppel-U-sonden.

Die Umwälzleistung beträgt ca. 2 cbm/Std.

Anmerkung:

Ist der Wärmeübergang aufgrund der Bodenverhältnisse schlechter, so kann die Soletemperatur bis auf -5°C absinken. Stärker sollte die Sonde nicht belastet werden um Permaforst im Bodenbereich um die Sonde zu vermeiden und die Suspensionsabdichtung nicht durch zu tiefe Temperaturen zu gefährden.

Eine gleichmäßige Betriebsart (24 Std niedrige Last) ist einer reinen Nachtschaltung mit hoher Leistungsentnahme vorzuziehen.

Druckverlust an einer Erdsonde mit 70m

Berechnung des spezifischen Durchflusswiderstandes einer einzelnen 70 m U Sonde

bei einer Durchströmung mit Wasser-Glycerinsole mit 0.5 cbm/Std

Ergebnis Druckverlust = 0.23 bar

Gesamtdruckverlust: 0.23 bar

D.h. hier ist bei einer Umwälzleistung von 2cbm/Std bei einer Mindestdruckerhöhung von 0.23 bar zu rechnen.

Wird die Umwälzleistung verdoppelt ( 1cbm pro Einzelsonde) so ist mit einem Druckabfall von 0.76 bar zu rechnen

Achtung ! Niemals die Sonden in Reihe schalten - das führt zu einer erhöhten Pumpleistung und die erste Sonde wird thermisch zu stark unterkühlt. Alle Sonden müssen daher parallel betrieben werden.

Vor- und Rücklaufleitungen sollten im Zuleitungsgraben mit Abstand verlegt werden um einen thermischen Kurzschluss zu vermeiden.