TriSolar®-Erdwärmetauscher
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Aufgabe Zur Beheizung und für die Warmwasserbereitung eines TriSolar® - Sonnenhauses ist eine Primär-Energiequelle erforderlich, die sich durch Umweltfreundlichkeit und hohe Ergiebigkeit auszeichnet. Sie sollte außerdem - falls die Bauphysik der Gebäudekonstruktion es erfordert - für heiße Sommermonate Kälte zur Verfügung stellen können, um ein TriSolar® - Sonnenhaus naturverträglich und behaglich kühlen zu können. Die Primärenergiequelle muss ausreichende Leistungsreserven haben um auch mehrere Tage extremer Kälte im Winter und Hitzeperioden im Sommer standzuhalten. Sie muss jederzeit verfügbar sein. |
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Lösung
Während die Erdoberfläche, auf der das TriSolar® - Sonnenhaus steht, dem Wettergeschehen direkt ausgesetzt ist, herrschen im Erdreich sehr moderate Bedingungen: schon ab 10-15 Meter Tiefe hat die Dynamik des Wetters keinen Einfluss mehr auf die Erdreichtemperatur von etwa 9°C. Diese Temperatur entspricht der jährlichen Mitteltemperatur der Außenluft an der Erdoberfläche. Im Winter stellt das Erdreich eine hervorragende primäre Energiequelle für den Betrieb von Wärmepumpen und im Sommer ein Kältereservoir zur freien Kühlung des TriSolar® - Sonnenhauses dar. Da in dieser Tiefe Grundwasser und Oberflächenwasser einen Einfluss auf den Wärmehaushalt haben, spricht man bei dieser Art der Naturwärmenutzung von „Aquathermie“. Es handelt sich hierbei um gespeicherte Solarenergie, die aus der Außenluft, deren Temperatur die Folge solarer Einstrahlung auf die Erdoberfläche ist, in das Erdreich eindringt. Erst ab einer Tiefe von etwa 150 Metern wird Erdwärme aus thermonuklearen Prozessen des Erdinneren bemerkbar, die Temperatur nimmt ab dort mit der Tiefe kontinuierlich zu. In diesem Fall spricht man von „Geothermie".
Realisierung
Der TriSolar® - Erdwärmetauscher nutzt die Aquathermie. Für Heiz- und Kühlzwecke wird eine Erdsonde bestehend aus 2 Polyethylen-U-Rohren in ein Bohrloch im Erdreich eingelassen, um oberflächennahe, in 20 bis 80 Meter Tiefe gespeicherte Wärme und Kälte dem Boden entziehen zu können. Alternativ kann bei Gebäuden, die auf einem ausreichend großen Grundstück stehen,
statt der Erdsonde auch ein Erdkollektor horizontal in 1,20 Meter Tiefe verlegt werden. Er benötigt die 2- bis 3-fache unbebaute und unbepflanzte Gartenfläche wie das Wohnhaus zu beheizende oder zu kühlende Wohnfläche hat. Das Wärme- bzw. Kältereservoir ist in dieser Tiefe geringer als in der Arbeitstiefe einer Erdsonde. Deshalb und wegen der Flächenintensität von Erdkollektoren wird der TriSolar® - Erdwärmetauscher vorzugsweise als Erdsonde ausgeführt.
Die Erdsonde wird mit einem sehr gut Wärme leitenden Verfüllmaterial fixiert. Das Verfüllmaterial ist gegenüber Standard-Produkten eine nach Vorgaben von TriSolar® thermisch optimierte Bentonit-Suspension, die gewährleistet, dass die Naturwärme bzw. -kälte des Erdreiches nahezu verlustfrei auf die Erdsondenrohre übertragen wird. Auf die Verfüllung wird bei TriSolar® besonderes Augenmerk gelegt: Obwohl sie den größten Teil der Kosten des TriSolar® - Erdwärmetauschers verursacht, wird auf eine homogene Qualität der Verfüllung und des Füllmaterials geachtet, da diese hauptverantwortlich für die Effizienz und Sicherheit des späteren Betriebes sind. Wird an dieser Stelle gespart, was gern zur „Kostensenkung“ praktiziert wird, riskiert man wegen schlechter Wärmeübertragung im Erdreich und damit sinkender Effizienz der Wärmepumpe hohe Betriebskosten, geringe Kälteleistung im Sommer und das Einfrieren und damit den Ausfall der Wärmepumpe im Winter. Für den Wärmetransport zwischen Erdreich und Haustechnik wird mit Hilfe einer Solepumpe die Erdsonde von einem frostsicheren Wärmeträgermedium durchströmt.
MERKMALE
Werden projektspezifisch optimiert
Während die Erdoberfläche, auf der das TriSolar® - Sonnenhaus steht, dem Wettergeschehen direkt ausgesetzt ist, herrschen im Erdreich sehr moderate Bedingungen: schon ab 10-15 Meter Tiefe hat die Dynamik des Wetters keinen Einfluss mehr auf die Erdreichtemperatur von etwa 9°C. Diese Temperatur entspricht der jährlichen Mitteltemperatur der Außenluft an der Erdoberfläche. Im Winter stellt das Erdreich eine hervorragende primäre Energiequelle für den Betrieb von Wärmepumpen und im Sommer ein Kältereservoir zur freien Kühlung des TriSolar® - Sonnenhauses dar. Da in dieser Tiefe Grundwasser und Oberflächenwasser einen Einfluss auf den Wärmehaushalt haben, spricht man bei dieser Art der Naturwärmenutzung von „Aquathermie“. Es handelt sich hierbei um gespeicherte Solarenergie, die aus der Außenluft, deren Temperatur die Folge solarer Einstrahlung auf die Erdoberfläche ist, in das Erdreich eindringt. Erst ab einer Tiefe von etwa 150 Metern wird Erdwärme aus thermonuklearen Prozessen des Erdinneren bemerkbar, die Temperatur nimmt ab dort mit der Tiefe kontinuierlich zu. In diesem Fall spricht man von „Geothermie".
Realisierung
Der TriSolar® - Erdwärmetauscher nutzt die Aquathermie. Für Heiz- und Kühlzwecke wird eine Erdsonde bestehend aus 2 Polyethylen-U-Rohren in ein Bohrloch im Erdreich eingelassen, um oberflächennahe, in 20 bis 80 Meter Tiefe gespeicherte Wärme und Kälte dem Boden entziehen zu können. Alternativ kann bei Gebäuden, die auf einem ausreichend großen Grundstück stehen,
statt der Erdsonde auch ein Erdkollektor horizontal in 1,20 Meter Tiefe verlegt werden. Er benötigt die 2- bis 3-fache unbebaute und unbepflanzte Gartenfläche wie das Wohnhaus zu beheizende oder zu kühlende Wohnfläche hat. Das Wärme- bzw. Kältereservoir ist in dieser Tiefe geringer als in der Arbeitstiefe einer Erdsonde. Deshalb und wegen der Flächenintensität von Erdkollektoren wird der TriSolar® - Erdwärmetauscher vorzugsweise als Erdsonde ausgeführt.
Die Erdsonde wird mit einem sehr gut Wärme leitenden Verfüllmaterial fixiert. Das Verfüllmaterial ist gegenüber Standard-Produkten eine nach Vorgaben von TriSolar® thermisch optimierte Bentonit-Suspension, die gewährleistet, dass die Naturwärme bzw. -kälte des Erdreiches nahezu verlustfrei auf die Erdsondenrohre übertragen wird. Auf die Verfüllung wird bei TriSolar® besonderes Augenmerk gelegt: Obwohl sie den größten Teil der Kosten des TriSolar® - Erdwärmetauschers verursacht, wird auf eine homogene Qualität der Verfüllung und des Füllmaterials geachtet, da diese hauptverantwortlich für die Effizienz und Sicherheit des späteren Betriebes sind. Wird an dieser Stelle gespart, was gern zur „Kostensenkung“ praktiziert wird, riskiert man wegen schlechter Wärmeübertragung im Erdreich und damit sinkender Effizienz der Wärmepumpe hohe Betriebskosten, geringe Kälteleistung im Sommer und das Einfrieren und damit den Ausfall der Wärmepumpe im Winter. Für den Wärmetransport zwischen Erdreich und Haustechnik wird mit Hilfe einer Solepumpe die Erdsonde von einem frostsicheren Wärmeträgermedium durchströmt.
MERKMALE
Werden projektspezifisch optimiert