Selbstversorger Forum e.V.

Kann mir jemand was aussagekräftiges zu Wärmepumpen erzählen, die nicht aufs Grundwasser zurückgreifen, sondern wo die Wasserrohre in ca. 1,80m Tiefe auf dem Grundstück verlegt werden? (letzteres ist nach meinem Kenntnisstand genehmigungsfrei).
Ich hab anderthalb Hektar Platz draußen, und würde gern etwas Heizung und Warmwasser daraus "ernten". Bagger vorhanden.
Das Internet ist da nicht wirklich ergiebig, und das Beste, was ich gefunden habe, war eine maximale Ausbeute von 30Watt per Stunde per qm.
Das sagt mir aber nichts darüber, was das im Winter wirklich bringt.
Und ich hab keine Ahnung.
Rein theoretisch müßte ich damit ja dann aus einem Hektar verrohrter Fläche richtig viel kW abziehen können?
Evt. sogar so viel, daß man die 1200qm Halle damit frostfrei halten könnte?
(wir hatten schon Winter mit -18°C - unlustig, wenn die Kanalisation einfriert.*seufz*)

Also: wer kann mich in diesem Bereich mal ernsthaft aufklären?
Sowohl über die Physik als auch über die Kosten?
Tausend Dank im voraus!

Die Kosten der Rohre und das Verlegen dürften das Problem sein, auch bei eigenem Bagger.

In 1,80 m hast du auch im Winter Plusgrade, aber um die theoretischen 30 Watt rauszuziehen, muss du auch entsprechend engmaschig Rohre durchziehen.

Nehmen wir mal einfach einen qm als Rechenbeispiel. Wenn du da ein Rohr in der Mitte durchlegst, kannst du nur Wärme aus der unmittelbaren Umgebung des Rohres entnehmen, da die Wärme aus weiter entferntem Boden bis an die Grenze in 50 cm Entfernung nur sehr zögerlich "wandert". Besser wäre es, alle 20 cm nebeneinander Rohre zu verlegen, wobei ich mich zu erinnern glaube, das 10 cm eher angebracht wären.

Betrachtet für deinen Hektar, nein besser nur mal für 1000 qm hieße das dann, die ganze Fläche auf 1,80 wegbaggern und die Rohre verlegen, dann wieder zuschütten. Das hört sich nach Großbaustelle an.

Es ist gemacht worden. In abgewandelter Form sogar so, dass im Sommer warmes Wasser von Sonnenkollektoren durch die Erdrohre geleitet wurde, wodurch ab Beginn der kalten Jahreszeit der Boden natürlich wesentlich wärmer ist. Wäre theoretisch gut.

In der Praxis sieht es schlecht aus. Wer da irgendwelche Wasseradern oder vielleicht doch ein bisschen Grundwasser hat, dem wird die im Sommer zugeführte Wärme postwendend von der unterirdischen Wasserströmung wieder weggesaugt.

Schlaue Leute haben das erkannt und (ebenso wie ich ) schlussgefolgert, dass der wärmeaufnehmende Boden ähnlich wie eine riesige Wanne aufgebaut werden müsste, wo fließendes Grundwasser nichts abführen kann. Daraus wurden dann Kies-Wasser-Speicher, wie im Internet beschrieben.

Die haben wohl gut funktioniert, besonders, wenn die Seitenwände der "Wanne" auch noch isoliert waren. Da es sich nicht erkennbar durchgesetzt hat, war es aber wahrscheinlich auch nicht der Bringer.

Zum Schluss aber noch ein Hinweis auf eine Technik, die funktioniert, besonders, wenn du Platz und einen Bagger hast: Solarteiche.

Auch diese sind (auch als Solar pond) im Internet beschrieben und haben sich in zahlreichen Ländern bewährt. Ich versuche mal, es in drei Sätzen zu erklären:

Du hast einen Teich, 10 x 10 Meter und drei Meter tief. Auf dem Grund liegen schwarze Steine.

Diesen Teich füllst du nun einen Meter hoch mit Wasser und kippst dann Salz rein bis zur Sättigungsgrenze, immer schön rühren

Dann füllst du einen weiteren Meter Wasser rein, was vorher schon halb mit Salz gesättigt ist. Vorsichtig reinlaufen lassen oder vorher vorübergehend eine Plastikfolie draufgelegt, dann vermischen sich die beiden Schichten nicht. Das gleiche für die dritte Schicht, Wasser vollkommen ohne Salz.

Nun hast du drei Schichten mit unterschiedlichen Flüssigkeiten, die sich aufgrund ihrer unterschiedlichen Schwere nicht vermischen. Die Sonne scheint ins Wasser und unten auf die schwarzen Steine und erhitzt die untere Schicht Salzwasser. Das heiße 'Wasser will zwar aufsteigen, aber die drüber liegende Schicht ist immer noch leichter und verhindert das.

Im Endeffekt hast du durch die Sonneneinstrahlung unten eine Schicht heißes Wasser, sehr heiß kann es werden, während ganz oben kaltes Wasser ist. Es kann sogar Eis drauf sein und es funktioniert immer noch.

Wer noch nie davon gehört hat, wird sagen: Das gibt doch gar nicht, aber bitte mal unter den obigen Stichworten im Internet nachlesen. Forschungsinstitute, Unis usw. haben das alles gebaut. Warum hat nicht jeder so einen Teich im Garten? Nicht jeder hat den Platz und noch dazu ausreichend Sonneneinstrahlung.

Je nach Örtlichkeit deiner Halle gibt es noch weitere Möglichkeiten für Leute, die sich von unkonventionellen Lösungen nicht erschrecken lassen. Bei weiterem Infobedarf bitte PM.

hi renysol,

hast du so nen solarpond schonmal in natura und aktion gesehen?

ich hab mir das prizinp dieser solartechnischen wärmeerzeugung mal angesehen und fand das genial. ich hab das aber wieder verworfen, weil man das ja vermutlich (???) vollkommen abdecken müsste wegen all dem viecherzeugs das sonst in den teich einziehen will und die schichten durcheinanderbringt bzw. verendet wenn es auf salzwasser trifft?

Nein, aber die Videos darüber haben mir ausgereicht.
Beispiel: https://www.youtube.com/watch?v=SqWjhkXVRzM
Ich konnte es nicht in die Praxis umsetzen, weil ich zu oft umgezogen bin.

kraut_ruebe hat geschrieben:hi renysol,

hast du so nen solarpond schonmal in natura und aktion gesehen?

ich hab mir das prizinp dieser solartechnischen wärmeerzeugung mal angesehen und fand das genial. ich hab das aber wieder verworfen, weil man das ja vermutlich (???) vollkommen abdecken müsste wegen all dem viecherzeugs das sonst in den teich einziehen will und die schichten durcheinanderbringt bzw. verendet wenn es auf salzwasser trifft?

das viedo hat mit tieren/wasserbewohnern überhaupt nix zu tun, das ist ein simpler trailer für welche die sich noch nie damit befasst haben.

schreib doch einfach dass dich diese randerscheinung nicht interessiert, dann sparen wir beide zeit

Sabi(e)ne hat geschrieben: Rein theoretisch müßte ich damit ja dann aus einem Hektar verrohrter Fläche richtig viel kW abziehen können?
Evt. sogar so viel, daß man die 1200qm Halle damit frostfrei halten könnte?
(wir hatten schon Winter mit -18°C - unlustig, wenn die Kanalisation einfriert.*seufz*)

Ja richtig, da könnte man viele KW abziehen – müsste aber auch viele KW Strom für den Betrieb der Pumpen zahlen.
Die Energieversorger bieten derzeit Sondertarife dafür. Also nach meiner Meinung werden die Kunden geködert wie einst mit den Sondertarifen für Nachtspeicherheizungen. Wenn genügend im Netz sind, werden die Preise angezogen.
Zudem ist das Ganze nur geeignet für niedrige Vorlauftemperaturen - z.B. mit Fußbodenheizung. Für „normale“ Heizkörper und Hallenheizungen langt das nicht.

Ich hatte mal auf einer Messe mit einem netten Herren gesprochen, der ehrlicherweise sagte, für einen Altbau würde die Wärmepumpe nicht reichen.
Da müßte man dann komplett umstellen auf Vollwärmedämmung, Wärmerückgewinnung, große Fenster zum Wintersonnenlicht fangen usw.
Wenn ich sehe, wie unsere 7 kW Heizleistung vom Ofen bei -21 Grad weggefressen werden, klingt das plausibel.

Für die Praxis des WP-Einsatzes wichtig ist dieses:

wikipedia hat geschrieben:Die benötigte Energie zum Antrieb der Wärmepumpe verringert sich – d. h. der Betrieb wird umso sparsamer – je geringer die Temperaturdifferenz zwischen Erdtemperatur und Vorlauftemperatur der Heizungsanlage ist. Diese Bedingung erfüllen Niedertemperaturheizungen am besten, deshalb wird die Wärme im Wohnraum häufig durch eine Fußbodenheizung abgegeben.

Je nach Auslegung des Systems kann der Heizenergieaufwand um zirka 30 bis 50 % reduziert werden. Durch Kopplung mit Solarstrom, Haushaltsstrom oder Erdgas zum Antrieb der Wärmepumpe kann die Kohlendioxidemission im Vergleich zum Heizöl erheblich gesenkt werden.

Der Auswahl der richtigen Wärmequelle kommt eine besondere Bedeutung zu, denn von ihr hängt die Effizienz einer Wärmepumpe ab. Da die Wärmequelle oft eine Standzeit von mehr als 50 Jahren hat, ist ihr Bau eine Investition für Generationen.

Kurz, man braucht eine möglichst warme Quelle zum Anzapfen und eine möglichst niedrige Vorlauftemperatur der Heizung, damit die Temperaturdifferenz, welche mit der Wärmepumpe überwunden werden muss, klein wird.
Deshalb sollte man nicht einfach eine WP in ein bestehendes Haus einbauen, sondern noch zwingender als bei anderen Heizungssystemen die Gebäudehülle und das Wärmeverteilungssystem im Inneren in die Betrachtung mit einbeziehen, denn sinnvolle Wirkungsgrade erhält man nur mit Niedertemperaturheizungen, und die erfordern ein gut gedämmtes Haus.

Für die Wärmequelle Boden sollte der Wärmeentzug tief, mindestens unter Frosttiefe, erfolgen. Der Grund dafür ist einfach: Je tiefer man geht, desto mehr gleicht sich die Bodentemperatur der Jahresmitteltemperatur an. Diese ist in der norddeutschen Tiefebene irgendwo zwischen 8 und 9 Grad und damit deutlich höher als die oberflächennahe Bodentemperatur, die im Winter auch mal unter Null gehen kann. Diese zehn Grad, die man gewinnt, wenn man einige Meter tief geht, sind aber für den Wirkungsgrad der WP und damit für die Effizienz der Sache entscheidend.
Bohrt man noch tiefer, so gewinnt man etwa 3 Grad pro hundert Meter Tiefe.

WPs werden oft als Alleinheizung in neue Gebäude eingebaut, weil sie sauber und bequem sind (der Strom kommt ja aus der Steckdose) und kein Tank und kein Schornstein erforderlich ist; man spart also Gebäudekosten. Deshalb werden sie oft in schlüsselfertig angebotenen Eigenheimen durch Generalunternehmen angeboten, denn sowas verkauft sich besser durch das geräumige Edelbad als durch eine effiziente Heizung. Die Betriebskosten können dem Anbieter ja egal sein.

Ich betrachte eine WP nicht als robuste Heizung. Wenn es nämlich kalt ist, steigt der Wärmebedarf des Gebäudes, gleichzeitig sinkt der Wirkungsgrad der WP. Wenn die Wärmequelle bodenoberflächennah oder gar nur die Aussenluft ist (die billigste Lösung), muss bei strengem Dauerfrost praktisch die ganze und dann sehr hohe Heizleistung aus der Steckdose bezogen werden. Das bringt die Stromversorgung an die Grenze der Leistungsfähigkeit, wenn im Gebiet viele WPs installiert sind, weil nämlich dann alle das gleiche Problem haben. All der reichlich vorhandene Solarstrom fliesst leider nur im Sommer.

Ein Grundofen oder wenigstens Schwedenofen, der zum Betrieb keinen Strom braucht, sollte deshalb vorhanden sein. Man kann dann mit der WP das Haus sicher frostfrei halten und einheizen, wenn man es wohlig warm haben will.
Aus rein finanziellen Gründen wird oft diskutiert, die WP mit Photovoltaik zu kombinieren und das Warmwasser über die WP zu erzeugen. Das kann man im Sommer gut machen, im Winter ist es noch ineffizienter, wenn die WP mit Wärme aus dem gefrorenene Boden 60 Grad warmes Wasser machen soll.

Ob sich die neuerdings dikutierten Modelle in der Praxis bewähren, welche im Sommer mit einer thermischen Solaranlage den Boden unter dem Haus erwärmen sollen und man dann diesen Speicher im Winter mit einer WP anzapft, muss sich noch zeigen. Auch hier dürfte die hohen Investitonen so manchen Bauherrn davon abhalten, auch wenn sich die Sache über die Jahre rechnen sollte. Wegen der hohen Bereitstellungskosten, die nur wenig von der Grösse der Anlage abhängen, und weil grosse Speicher prinzipiell besser sind als kleine, dürfte sich das aber vor allem für Grossbauten eignen.