Regelung Kühlung mit Brunnenwasser

[meti]

Hi!

Ich habe beim Hausbau in 4 Räumen eine Kühldecke installiert; genauer Rehau 10,1x1,1 Leitungen im VA 10 cm auf einer Ziegeleinhängdecke montiert und mit Lehmputz überputzt. Die Felder sind zwischen 3 und 4 m² groß und 3-5 jeweils mit 17x2 Leitungen zu Kreisen verbunden. Die Zuleitung verläuft auf der Rohdecke am Dachboden in den Technikraum wo ein HKV mit Elektrothermischen Ventilen sitzt.

Die Wärme möchte ich über einen Wärmetauscher abführen der primärseitig mit Brunnenwasser (14°C) durchspült wird.

Die Vorlauftemperatur soll etwa 1K über dem Taupunkt gehalten werden. Den Taupunkt der Räume soll über RTRs bestimmt werden. Die Vorlauftemperatur dann über Stellmotoren mit 0-10V Eingang auf Proportional bzw. Mischventile gehalten werden. Geregelt über einen KNX Temperaturregler und Analogaktor.


Würde es funktionieren die VL-Temperatur vom Kühlkreis über die Durchflussmenge Brunnenwasser in den WT über ein Proportionalventil zu regeln? Damit wäre die verbrauchte Wassermenge minimiert.

Oder wäre es besser die VL über einen Mischkreis zu regeln - würde dann ein kleiner Pufferspeicher Sinn machen? (Leider ist der Platz im Technikraum sehr beschränkt)

Denkt ihr es macht Sinn die Deckenflächen im Winter auch in die Heizung einzubinden? Die betroffenen Räume sind tatsächlich die mit der größten Außenwandfläche (Schlafzimmer, Wohnzimmer). Ich würde mir davon erhoffen mit der Vorlauftemperatur des restlichen Heizsystems (FBH) ein bisserl runter gehen zu können.


Hat hier jemand so etwas ähnliches in Betrieb bzw. Erfahrungen damit? Ich bin für jeden Input dankbar.

Mit freundlichen Grüßen Meti


Edit: Anbei noch ein kleines Schema davon wie ich mir das vorgestellt hab. Links der Brunnenwasserkreislauf mit 2-Wege Proportionalventil, Rechts der geschlossene Kühlkreislauf.

Ergänzungen:
- Die Brunnenwasserzuleitung besteht bereits als Teil eines Hauswasserwerks das in einem anderen Gebäude, vom neuen Haus in dem die Kühlung installiert wird etwa 150m Leitungslänge - 5/4" - entfernt. An dieser Leitung sind mehrere Abnahmestellen die weiter verwendet werden sollen (zB. Gartenbewässerung)
- Die Abwärme - also erwärmtes Brunnenwasser - soll in einem Sickerschacht versiegen.
- Der Brunnen hält nach bisherigen Erfahrungen (10+ Jahre) Entnahmemengen von 10 m³ pro Tag locker aus. Tatsächlich habe ich es noch nie geschafft ihn leer zu saugen.
- Die Pumpe ist eine Mehrstufige Kreiselpumpe die laut Datenblatt für Dauerbetrieb geeignet ist. Sie ist über einen Druckschalter der auf einem 300 l Windkessel (200 l war falsch) sitzt geschalten - bei < 3bar schaltet sie ein, bei > 4bar aus. Nach meinen heutigen Tests schaltet sie bei Entnahme von 0,6 m³/h für 13 sek. ein und bleibt dann 54 sek. aus. Bei 0,8 m³/h 14 sek ein und 40 sek. aus. Ich denke, dass es gut wäre ein zu häufiges Takten der Pumpe zu vermeiden.
- Da die Förderung des Brunnenwassers wahrscheinlich die meiste Energie in diesem System benötigt denke ich das ein geringer Brunnenwasserverbrauch sinnvoll ist.
- Die gesamte Kühlleistung ist auf 4kW ausgelegt - mehr dazu siehe #5


kühl prop.jpg

[RBender]

Die Frage, die sich mir stellt ist eher mit welchem "Ertrag" kannst du überhaupt rechnen. Ich könnte mir vorstellen, dass eine 1-Brunnenlösung nicht ausreichend regeneriert.

[meti]

Das "Abwasser" kommt in einen Sickerschacht.

[RBender]

Das klingt schon mal gut. Habt ihr mal gemessen und berechnet, wie die Heiz- bzw. Kühlleistung ist?
Wenn das gut läuft, was spricht gegen den Einsatz einer W/W-Pumpe?

Ich habe mir deine Umsetzung jetzt mal angesehen. Ich bin da jetzt nicht so der Fachmann, was mir aber auffällt, du wirst mit dem Ventil im Grundwasser letztlich die Pumpe abwürgen. Das kannst du auch einfacher durch eine regelbare Pumpe umsetzen. Alternativ was spricht gegen eine regelbare Pumpe auf der Grundwasserseite in Verbindung mit einem 3-Wegeventil auf der Kühlseite?

Aber wie gesagt, bin da kein Experte auf dem Gebiet!

[meti]

Der Preis, der Platz und der Stromverbrauch. Und das ich nicht glaube das es notwendig ist - die Vorlauftemperatur soll mindestens 18°C, wenn nicht eher so 20°C haben.

Laut Auslegung haben die Kühlfelder eine Leistung von 70W/m². Das macht bei mir etwa 4 kW Gesamtleistung. Allerdings ist das mit einer VL von 16°C, RL von 20°C, Raumtemperatur von 26°C und Kühlwasseruntertemperatur von 5,5°K angenommen. Das kommt mir schon etwas viel vor.

[RBender]

Wenn du glaubst, dass der Brunnen locker die Wassermenge dauerhaft bringt, dann würde ich nur mit ner Gartenpumpe und einem Mischer im Kühlkreislauf experimentieren.

[meti]

Den Brunnen gibt es schon sehr lange. Eine "Garten"Pumpe is da auch schon angeschlossen. Die liefert so ca. 3 m³/h (obwohl sie laut Datenblatt erheblich mehr können müsste - aber die Druckleitung ist sehr lange). Bisher war es nie ein Problem da 10 m³/Tag zu entnehmen - auch mehrmals die Woche.

[Marcov]

Ich habe es mit einer Regelung von TA (technische Alternative) mit PWM umgesetzt, die nur die Leistung der Kühlwasserpumpe (bei mir über Erdkollektoren) regelt, es funktioniert einwandfrei. Dahinter habe ich zwar noch einen Mischerkreis, der ist aber im Kühlbetrieb eigentlich "arbeitslos". Ich habe mit VL 1 Grad über Taupunkt selbst bei 15 Grad VL und 30 Grad Außentemperatur, bei ca. 60m² Fußbodenheizung, 50m² Wandheizung und 2 Heizkörpern mit Zwangskonvektion selten eine Gesamtkühlleistung von über 2KW. Momentan z.B. VL 14,8 Grad Rücklauf 16,9 Grad und einen Durchfluss von ca. 0,7m³/h.
Das reicht aber schon, um es immer angenehm zu halten.
Ich habe einen guten Kontakt von meiner eigenen Bauphase, sowohl für die Hardware von TA als auch für Umsetzung / Programmierung und den Support, wenn daran Interesse besteht (ich weiß nicht, ob ich es hier einstellen darf).

[meti]

Vielen Dank, das klingt verlockend. Ich wollte die Regelung allerdings gerne über KNX realisieren weil ich dann keine Drittperson brauche um mal was zu ändern oder anzupassen.
Heißt das bei dir ist der Kühlkreis direkt über die Erdkollektoren geführt oder gibt es da eine Übergabestelle (Wärmetauscher) und 2 Kreise?

[GLT]

Den Taupunkt der Räume soll über RTRs bestimmt werden.

Vlt. nur falsch ausgedrückt, aber RTR ohne Feuchtigkeitsmessung eignen sich nicht - Taupunkt ist kein Fixwert.

Ich kann Dir übrigens nur empfehlen Taupunktwächter zu implementieren - eine tropfende Decke ist echt kein Spaß!

Würde es funktionieren die VL-Temperatur vom Kühlkreis über die Durchflussmenge Brunnenwasser in den WT über ein Proportionalventil zu regeln?

Drosselschaltung zum Abwürgen der Pumpe ist keine gute Idee.
Moderne Pumpen lassen sich im Stellbetrieb volumenvariabel betreiben.
Anderer Ansatz wäre eine Beimischschaltung - dadurch würde der Rückkühler stets mit seinem Nennvolumenstrom durchströmt, die Abnahmemenge trotzdem variabel u. die Technik ist billig da nur Standardkomponenten im Einsatz sind.

Pufferspeicher brauchst Du nicht.

Denkt ihr es macht Sinn die Deckenflächen im Winter auch in die Heizung einzubinden?

Die Heizleistung des Systems ist aufgrund ihrer prinzipiell höheren mittleren Temperatur höher, als im Kühlbetrieb - bei geringen Vorlauftemperaturen.
Ich würd es machen, wenn ich schon den teueresten Teil der Technik gekauft hätte.

[meti]

ja da hst du natürlich Recht. Ich hab mich da falsch ausgedrückt. Gedacht habe ich an etwa diesen: https://www.gira.de/gebaeudetechnik/...co2sensor.html

Moderne Pumpen lassen sich im Stellbetrieb volumenvariabel betreiben.
Anderer Ansatz wäre eine Beimischschaltung - dadurch würde der Rückkühler stets mit seinem Nennvolumenstrom durchströmt, die Abnahmemenge trotzdem variabel u. die Technik ist billig da nur Standardkomponenten im Einsatz sind.

Jetzt steh ich etwas auf der Leitung
Der Brunnen und die Pumpe sind Bestand. Leider ist es nicht möglich eine 2. Leitung vom Brunnen zum Technikraum zu legen. Die Bestehende Leitung Pumpe -> Haus ist etwa 150m (ua. unter anderen Gebäuden durch) 5/4" oder 1,5" Schlauch und wird bisher für meine Arbeit (Landwirtschaft) und zur Gartenbewässerung genutzt. Nach der Pumpe hängt ein etwa 200 l Windkessel mit einem Drucksensor der die Pumpe ein- und ausschaltet. Ein klassisches Hauswasserwerk also.
Gibt es für diese "Universallösung" auch variable Pumpen? Ich habe jetzt auf die schnelle nichts gefunden.
Die Beimischschaltung, wenn ich es richtig verstanden habe, fällt bei mir aus weil das Mischventil ja zwischen Pumpe und Brunnen hängen müsste oder?

Ich würd es machen, wenn ich schon den teueresten Teil der Technik gekauft hätte.

Meinst du damit die Leitungen? Mehr hab ich bisher noch nicht - und die waren preislich echt ok. Montiert hab ich sie selbst - das wäre denk ich doch ganz schön ins Geld gegangen.

Laut meinen ersten Berechnungen bräuchte ich einen Durchfluss von max. 800 l/h Brunnenwasser.
Edit: das ist die Pumpe die bei mir werkelt: https://www.bergin.at/fileadmin/user...8_Superjet.pdf

[GLT]

Das Bestandszeug hättest aber auch gleich erwähnen können.

Vermutlich willst Du dein Hauswasserwerk auch künftig weiterverwenden - für die Kühlung muss aber das Wasser "ausgetauscht" werden, d.h. Du müsstest fallweise ein Ventil öffnen.
Könnte man den 200l-Kessel gegen einen grösseren tauschen?
Eine kleine Umwälzpumpe entnähme dann dem Druckkessel das Wasser zum Durchspülen des Kühlwassertauschers - wird das Brunnenwasser zu warm, Spülventil auf u. die Brunnenpumpe fördert nach; nach Absinken der Temperatur im Druckkessel Ventil schliessen u. Drucksensor schaltet Förderpumpe ab.

Ich meine die Deckeninstallation - Träger, Rohre, Verputz usw. - jetzt gehts ja nur noch drum, das an einen passenden HK anzuschliessen.

[Marcov]

Vielen Dank, das klingt verlockend. Ich wollte die Regelung allerdings gerne über KNX realisieren weil ich dann keine Drittperson brauche um mal was zu ändern oder anzupassen.
Heißt das bei dir ist der Kühlkreis direkt über die Erdkollektoren geführt oder gibt es da eine Übergabestelle (Wärmetauscher) und 2 Kreise?

Hallo, doch klar es ist ein Wärmetauscher zwischen dem Solekreislauf und dem Heiz/kühlkreislauf.
Die orignalkühlstation für meine Wärmepumpe regelt auch nur die Pumpe auf der Soleseite.
Bei der technischen Alternative kannst Du auch alles selber machen, es ist auch nicht sonderlich kompliziert, allerdings hatte ich für das günstige Angebot keine Lust mich einzulesen und es lief alles sofort perfekt. Einstellen kann ich es jetzt auch selbst (z.B. den Taupunktabstand).
Wenn Du eine Pumpe mit 0-10V Eingang, einen Analogausgang etc. kaufst, kommst Du ggf. mit einer für Heizungssysteme ausgelegten Lösung günstiger weg.
Ich habe auch einen KNX Schnittstelle an der Regelung, ich würde aber KNX nicht meine Heizung regeln lassen. Ich schalte damit aber z.B. die Kühlfunktion ein / aus.

[meti]

Vielen Dank erstmal für eure Mühen!

Könnte man den 200l-Kessel gegen einen grösseren tauschen?
Eine kleine Umwälzpumpe entnähme dann dem Druckkessel das Wasser zum Durchspülen des Kühlwassertauschers - wird das Brunnenwasser zu warm, Spülventil auf u. die Brunnenpumpe fördert nach; nach Absinken der Temperatur im Druckkessel Ventil schliessen u. Drucksensor schaltet Förderpumpe ab.

Der Druckkessel steht am Pumpenende der Leitung. Den kann ich austauschen oder einen 2. dazuschaltetn, das wäre kein Problem. Der ist ja nur dafür da dass die Pumpe nicht so oft ein-ausgeschaltet wird.
Im neuen Haus auf der anderen Seite der Leitung kann ich natürlich auch einen einbauen. Bleibt nur die Frage ob der Kessel dann nicht ständig neu gefüllt wird weil das Wasser zu schnell erwärmt wird. Die benötigte Durchflussmenge wird ja durch den Kessel nicht reduziert - das würde nur über eine Wärmepumpe gehen.
Hier das Ergebnis eines Online-Berechnungsprogramms für Wärmetauscher:
wt berechnung.png
Leider kann man hier nich alle Parameter beliebig vorgeben. Mich würde interessieren wie weit ich mit dem Volumenstrom kalte Seite runter kann wenn ich die Größe des Wärmetauschers erhöhe.

Ich habe auch einen KNX Schnittstelle an der Regelung, ich würde aber KNX nicht meine Heizung regeln lassen. Ich schalte damit aber z.B. die Kühlfunktion ein / aus.

Sehe ich für Heizung ähnlich, Kühlung ist für mich nicht so missionskritisch. Ich dachte wenn ich die Temp- bzw. Taupunktwerte schon mal in KNX vorliegen hab ist es kein weiter Wurf mehr das in ein Analogsignal umzuwandeln. Ansonsten müsste ich irgendwie den höchsten gemessenen Taupunkt (der verschiedenen Räume) von KNX an die Steuerung übergeben. Wie funktioniert das bei dir?

[GLT]

Das hat nichts mit einer Wärmepumpe oder nicht zu tun.
Klar muss das Wasser immer wieder ausgetauscht werden - wohin soll sonst die Wärme?
Das wäre aber auch der Fall, wenn es keine Hauswasserwerkfunktion gäbe.

BTW - deine Salamitaktik ist nicht gerade förderlich - dass dein Brunnenwasser gar nicht so gefördert wird, wie du im 1.Post gemalt hast, wäre durchaus eine sinnvolle Information gewesen. Auch die bislange (u. wohl auch zukünftige Nutzung) des Brunnenwassers, sowie die baulichen Gegebenheit, Abstände u. Lokalität der Komponenten zueinander sind nicht unerheblich, welchen Lösungsvorschlag man überdenkt u. unterbreitet.

So hätte man sich eine PWM-Leistungssteuerung einer Brunnenwasserpumpe, die eigentlich eine Hauswasserwerkpumpe ist, gleich sparen können.
Bunte Bildchen von Programmen bringen nicht viel, wenn die grundlegende Hydraulik nicht geklärt ist.