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Erdwärmsonden und saisonale Speicherung

Das Dörfl braucht erneuerbares Heizen im Winter mittels Erdwärme

 

Die Preisentwicklung von fossilen Energieträgern wie Erdgas und der Druck aus ökologischen und politischen Gründen vom Erdgas unabhängig zu werden unterstützen begünstigen die unten dargestellten Entwicklungen. Schließlich wird das Heizen mit Erdgas 2040 verboten. Spätestens dann muss also eine Umstellung auf erneuerbare Energie erfolgen. Wenn wir die Investition in die Umstellung schon heute vorzunehmen sparen wir 18 Jahre Ausgaben für Erdgas ein.

Daher soll das Dörfl in Zukunft mit Erdwärme heizen.

Dies geschieht mittels:

  • Erdwärmesonden,
  • Wärmepumpe und
  • Flächenheizungen in möglichst gut thermisch sanierten Wohnhäusern.



Die Wärmeleitfähigkeit der Erde im Dörfl beträgt 2W/m/K

Erdwärmesondenfeld

 


Für das Dörfl bräuchte man aber ein ganzes Erdwärmesondenfeld (z.B. unter dem Pfarrgarten), denn viele Häuser können mangels Garten keine Erdsonden installieren.




Hier wäre typisch

  • Abstand der Sonden mindestens 7 m
  • Pro 5 kW Heizleistung (1500 Vollaststunden) 1 Sonde mit 70-100m
  • Ca. 2 Sonden pro Einfamilienhaus
  • An der Oberfläche ist das Sondenfeld unsichtbar


Dabei gibt es ein gravierendes Problem - die Auskühlung der Erde

   

Die Erde wird bei einzelnen Erdwärmesonden und stärker noch im Erdwärmesondenfeld durch den stetigen Wärmentzug über die Jahre ausgekühlt

Der saisonale thermische Speicher kühlt im Sommer heizt im Winter

  • Die Wärmepumpe nimmt das kühle Wasser aus dem Erdsondenfeld über das Nahwärmenetz auf.
  • Das kühle Wasser durchströmt die Heizflächen, nimmt die Wärmeenergie der Räume auf und kühlt sie so.
  • Die Wärme wird über das Nahwärmenetz in die Erdwärmesonden gepumpt und an das Erdreich abgegeben.
  • Die Raumtemperatur wird so im Sommer um 3° gesenkt
  • der subjektive Effekt noch stärker ist
  • und der Erdwärmespeicher für effizientes Heizen im Winter aufgewärmt
  • [die Kühlung im Sommer braucht 3,8 mal weniger Strom als eine Klimaanlage]

  [Quelle]

Für die saisonale Erdspeicherung gibt es bereits Praxisbeispiele

  • Die Bohrtiefe wird durch Grundwasser begrenzt.
  • eine höhere Zahl von Sonden bedeutet eine bessere Relation von Volumen zu Oberfläche des Erdspeichers und steigert die Effizienz
  • Die Erde wird im Sommer z.B. auf bis zu 55°C erwärmt und im Winter bis auf bis zu 15°C mithilfe der Wärmepumpen entladen.
  • Praxisbeispiele
    • Crailsheim: 60 Sonden 55m tief 3 m Abstand in 30m Kreis
    • Braedstrup: 48 Sonden 45m tief für 1481 Einwohner 39,633 MWh

   

Wärmegewinnung und Kühlung im Sommer durch Verwendung der Heizflächen und Wärmepumpen

Durch die globale Erwärmung sinkt der Wärmebedarf im Winter durch Anhebung der Minimaltemperaturen und Verkürzung der Heizperiode. Gleichzeitig werden die Maximaltemperaturen steigen und die Zahl der Hitzetage steigen. Somit wird die Effektivität der saisonalen Speicherung von Wärme aus Kühlung im Sommer für die Heizung im Winter im Laufe der nächsten 25 Jahre verbessert.

Wärmegewinnung und Kühlung im Sommer durch künstliche Beregnung der Dachflächen

Geeignete Gebäude sind vor allem die denkmalgeschützten Gebäude

Wir haben im Dörfl 11 denkmalgeschützte Gebäude mit teils sehr großen Dachflächen. Der Denkmalschutz erlaubt i.d.R. keine PV-Panels oder Solarthermischen Kollektoren.

Text der Überschrift
Adresse Historie Dachfläche sehr gut m2 Dachfläche gut m2 PV kWh/a Solartherm kWh/a
Bloschg 1 Bürgerhaus mittelalt. 85 218 58290 254173
Bloschg 2 Pfarrhof 39 166 39469 172105
Bloschg 3 Bürgerhaus 0 134 23660 103169
Georgsplz 1 Mesnerhaus 6 103 20750 90478
Georgsplz 2 15.JH und 17. JH 12 92 20294 88492
Jungherrnsteig 2 ehem Volksschule 187 94 60691 264641
Wigand 41 Pfarrkirche 2 72 13606 59329
Wigand 24 / Zwillinggasse 1 Ansitz, Maria Theresia-Schlösschen 110 280 76035 331546
Wigand 25 ehem Feuerwache 0 87 15385 67088
Wigand 37 Ehem. Klosterneuburger Freihof des Stifts KN 63 192 49921 217679
Wigand 39 Bürgerhaus ehem Schule 9 49 11007 47996}

Damit wir die Wärme auf den Dächern dieser Gebäude dennoch für einen Beitrag zur Klimaneutralität nutzen können und gleichzeitig die Dachwohnungen vor der Sonnenhitze schützen können, haben wir ein innovatives, in dieser Form noch nicht veröffentlichtes Verfahren erdacht: wir wollen die sonnenbeschienen Dächer künstlich beregnen!

TECHNIK

  • In der hauseigenen Zisterne gesammelte Regenwasser wird auf das Dach gepumpt
  • Regenwasser ist kalkfrei und hinterlässt keine Flecken am Dach, die nicht nur unschön wären, sondern auch das Licht reflektieren würden
  • das Wasser wird über Tropfschläuche gezielt in die Dachziegelsenken geleitet oder bei Flachziegeln ca. alle 5cm ein Loch
  • dort kühlt es die Dachziegel und nimmt die Sonnenwärme auf
  • die Temperatur des Wassers in Regenrinne und Fallrohr wird über die Pumpleistung geregelt und optimal gehalten
  • so wird immer nur die im Tagesverlauf ausreichend sonnenbeschienenen Dachflächen künstlich beregnet
  • das gewärmte Wasser wird in den Fallrohren durch Fallrohrfilter abgezweigt und über Rohre zum Wärmetauscher geleitet
  • so wird die Wärme für das Haus zur Warmwasserbereitung zur Verfügung gestellt
  • und die meiste Wärme über das Nahwärmenetz abführt.
  • Nach dem Wärmetauscher fließt das Wasser zurück in die Zisterne.
  • Natürlicher Regen wird ebenfalls über die Rohre in die Zisterne geleitet, um Verluste durch Verdunstung auf dem Dach von bis zu 5 Litern pro Stunde auszugleichen. Der natürliche Regen wird aber über ein elektromagnetisches Ventil am Wärmetauscher vorbei in die Zisterne geleitet.


 

Links zur Dachkühlung:

Ganzjährige Wärmegewinnung mit Solarthermie Kollektoren oder PVT Hybriden mit Photovoltaik

Photovoltaik-Solarthermie Hybrid (PVT) eine Einführung auf Englisch

es gibt bereits gute kommerzielle PVT Panels

Datei:EUWID CO² neutrale Quartierloesung mit PV-ISIETherm.pdf

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