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Ich schiebe das mal mit einer konkreten Frage: Hat jemand Erfahrungen mit stellmotorbetriebenen Drosseln und deren Auslegung? |
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Ich denke, ein "normaler" Mischer (B-Seite verschlossen) und ein ESBE-Regelantrieb dürften hier kostengünstig den Zweck erfüllen. Damit regle ich mein Lüftungsheizregister auf 0,5K genau... |
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Das klingt gut. Wie hast du den Mischer dimensioniert bzw. wie würdest du sowas im Soleweg dimensionieren? Problem ist insbesondere, dass ich es hier mit stark wechselnden Volumenströmen zu tun habe. Bei 100% WQ sind je nach Strömungswiderstand bis zu 33 l/min möglich, während es bei 1% vermutlich ein Bruchteil davon ist. Von den Grundbedingungen her würde ich vermuten, dass die TB (2x210m 32er PE mit je einer 180-Grad-Wende und 2 90-Grad-Winkelstücken in Parallelschaltung) etwa den gleichen Strömungswiderstand erzeugt wie der BGK (110 m 32er PE, 10 recht weiche Bögen an den Hausecken und der Einführung, Radius vielleicht 30-50 cm). Damit bekommt der BGK ungedrosselt vermutlich deutlich zu viel, was aber auch zugleich klarstellt, dass man den Weg durch die TB nicht drosseln muss. Die Drossel muss dann je nach Betriebsbedingungen etwa 1/5 bis 1/2 der Sole durch den BGK lassen (1/2 wäre vermutlich nur im Übergang im Niedriglastbetrieb sinnvoll, wenn der BGK recht warm ist). |
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Oder du setzt z.B. einfach vor WP WP [Wärmepumpe] Sole-Einlass einen Esbe VRG 330 Mischer. Die haben in gerader Durchflussrichtung sehr wenig Druckverlust. Am Abgang ist der Druckverlust größer, da wird dann das warme Ende vom BGK angeschlossen. Am WP WP [Wärmepumpe] Auslass ein T-Stück setzen, einmal zur TB, einmal zum BGK. Einfache Installation, wenig Druckverlust für den "normalen" Weg über die TB, und stufenlos beimischbarer BGK. Auch bei Mischer "voll offen" sollte der größere Teil über die TB laufen. oder du kannst dir auch einen Endschalter am Mischer setzen damit der nie voll aufmacht z.B. |
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Was mir an der Variante "Mischer als Drossel im Bypass" gefällt, ist, dass der normale Weg komplett ungestört ist und auch nicht gestört werden kann, wenn die Steuerung spinnt. Das größte Problem sind IMO die sehr unterschiedlichen Durchsätze und gleichzeitig der Anspruch, dass man im Regelbereich keine zu spitze Charakteristik bekommt. Damit der Regler weiss, was der BGK gerade leisten könnte, müsste man eine kleine Menge Sole darüber laufen lassen, aber ein Endschalter würde da nicht helfen, denn die Aufteilung wird bei 100% WQ sehr verschieden von 1% WQ sein. Zudem will ich den BGK automatisch abstellen können, denn z.B. im Kühlbetrieb ist er vermutlich nur wenig hilfreich. |
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Das Problem "Endschalter" hast du bei einem 0-10V-Antrieb nicht, der folgt ja der Stellungsvorgabe 1:1. Ob das aber eine vernünftige Regelcharakteristik gibt mit entsprechendem Regelbereich? Wird ein ähnliches Problem werden wie bei meiner Beimischung. Da rührt sich auch erst ab 75% Öffnung etwas, da der direkte Weg zur WP WP [Wärmepumpe] natürlich viel weniger Widerstand bietet als der Weg über Rücklaufsperre und Puffer. Und ab 90% ändert sich dann eh schon nichts mehr am Durchfluss. Trotzdem ist auch da die Regelgenauigkeit sehr gut (+/- 0,5K). Der Regler muss halt ein wenig träge sein; dagegen sind die Temperaturmessungen aber relativ flott, da mit Tauschhülsen IN die Leitungen eingebaut, keine Anlegefühler. Das ist halt der Vorteil der 0-10V-Antriebe, die kann man einfach sehr gut positionieren... Zumischung:  Lüftung:  |
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Wenn das so ist, dann funktioniert eine "einfache" Drossel. Wenn nicht, dann muss es ein Mischer mit 2 Ausgängen sein, damit die Bohrung angedrosselt wird, wenn Menge über den BGK gehen soll... Die Mischervariante hat aber den Vorteil, dass BEIDE Wege kontrolliert und beinflusst werden. Bei der Drossel bist du darauf angewiesen, das der Widerstand der Bohrung wirklich höher ist. Dimensioniert sind die Mischer bei mir "einfach" passend zur daran hängenden Leitung, beim Heizregister 1/2", bei der Zumischung dagegen 1-1/4", da 1000l/h Durchfluss |
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0-10V klingt von den Möglichkeiten her natürlich genial, macht die Ansteuerung aber komplizierter, wenn man das mit einem Mikrocontroller tun will. Da ist an/aus für einen Stellmotor mit z.B. 180s Laufzeit einfacher. Trägheit ist bei meinem Problem ja gewissermaßen Programm. Wenn ich den Durchfluss ändere, merke ich das Resultat erst deutlich später. Es sind etwa 58 Liter Wasser in den 110 Meter Rohr des Kollektors. Selbst wenn ich da die vollen 33 l/min der Solepumpe durchballere, sind das um die 2 Minuten, ehe eine Runde durch ist, dazu kommt noch die Trägheit der Erde drum herum. Bei niedrigerem Durchsatz und dem Anteil, den ich hier anstrebe, dürfte eine Runde eher so 10-20 Minuten dauern. Wahrscheinlich sollte man das was selbstlernendes programmieren. Über Modbus weiss ich, wie die WQ-Pumpe gerade läuft. Da kann das Programm dann Erfahrungswerte speichern und von da aus dann feintunen. Das spricht natürlich auch wieder sehr für die 0-10V-Lösung oder einen PWM-angesteuerten Servo, um zielgenau eine Position anzufahren. Rein von der Logik her muss das so sein. Letztlich sind ja 3 Kreise parallel, wobei die beiden TB-Kreise fast doppelt so lang sind. Die beiden Kreise sind per Tichelmann verschaltet und um das nicht kaputt zu machen, muss das T-Stück zum BGK davor (28er Cu-Rohr). Ungedrosselt sollte der BGK dann deutlich mehr bekommen. Siehst du da die Gefahr, dass das nicht so ist? Die Bohrung hat je Weg zudem noch 2 90-Grad-Ecken und unten die 180-Grad-Wende. Der BGK hat nur weiche Kurven. Das Rohr ist 28er Cu, der vermutete Durchfluss in Richtung BGK dürfte vermutlich so bei 1-7 l/min liegen, wenn wir davon ausgehen, dass etwa 1/5 der Menge den Weg durch den BGK nehmen soll. Insgesamt sind es maximal jene 33 l/min, also vergleichbar mit deinen 1000 l/h. |
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28er CU wäre ja 1", das 1-1/4 ist bei mir in einer 32er Leitung... |
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Als UVR-Nutzer würde ich so eine Wertematrix in einem Polygon mit z.B. 10 Stützstellen und Interpolation dazwischen ablegen; das geht sicher auch mit einem Microcontroller.... Selbstlernend, oh Gott 🤪 wenn das auch so gut funktioniert wie die NIBE-Automatiken 🙄 Na, des wär mit viel zu viel Aufwand... |
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Würdest du da irgendeinen 1"-Mischer (als Drossel missbraucht) nehmen oder sollte man da was beachten? Ich muss zugeben, dass ich mich mit den Spezifika von Mischern noch nicht befasst habe... Problemlos, aber ich bin mir noch nicht sicher, ob das in der Form sinnvoll ist. Vielleicht geht es auch viel simpler: Letztlich soll das Ziel ja darin liegen, dass der Soleeingang von TB und BGK in etwa identisch sind, damit keine Exergie vernichtet wird. Natürlich würde ein deutlich wärmerer BGK die Gesamttemperatur anheben, aber ich will ungern etwas wärmeres mit etwas kälterem vermischen. Ob das eine sinnvolle Strategie ist, wird sich zeigen, aber sie wird zumindest durch die Hydraulik Grenzen haben, denn im Teillastbetrieb im Herbst wird der BGK vermutlich deutlich wärmer sein als die TB. Das drückt ihn dann rasch runter, was aber insgesamt auch die TB entlastet. Von daher VERMUTE ich, dass es die schlaueste Strategie ist, den BGK so zu regeln, dass seine Eingangstemperatur in etwa der der TB entspricht (oder ihn ungedrosselt betreiben, falls er selbst dann noch wärmer ist, was im Teillastbetrieb im Herbst sicher passieren wird). Für eine Regelung nach irgendwelchen Werten gibt es vermutlich zu viele Variablen, die das beeinflussen, nämlich: - Erdreichtemperatur BGK - Felstemperatur TB - WQ-Pumpe - Sole_aus der WP WP [Wärmepumpe] - aktuelle Entzugsleistung Man könnte natürlich auch überlegen, ob man eine Art Voranalyse vor Taktstart durchführt. Über einen AUX-Kontakt kann man die WQ-Pumpe zwangsstarten (über Modbus weiss ich recht genau, wann ein Start stattfinden wird) und dann ein paar Minuten laufen lassen. Das braucht keine komplette Umwälzung, da reicht ein Teil davon und schon hat man die Ruhetemperatur und kann daraus seine Schlüsse ziehen. Vermutlich ist es aber viel einfacher, den Mischer nach Taktstart einfach auf einen Anschlag zu stellen (zu oder auf) und dann schrittweise zu verstellen (oder alternativ irgendwo in der Mitte an einer definierten Stelle starten). Damit wird die Sole dann wärmer oder kälter, bis man das Gleichgewicht erreicht hat, was man dann nachregeln kann. Durch die große umlaufende Solemenge werden Änderungen eher langsam passieren, so dass man da auch in langsamen, vorsichtigen Schritten vorgehen muss. |
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Blöde Frage, in Serie geht sich nicht sinnvoll aus? Wäre doch bezüglich Hydraulik noch im Rahmen oder nicht? |
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Ich würde das ganze nach "Sole aus " regeln. Es geht doch im Prinzip darum den BGK möglichst effektiv zu nutzen. Die minimal Temperatur an "Sole aus" darf den BGK nicht zum einfrieren bringen. Also einfach ein Ventil das den BGK im Falle dass das "Sole aus" eine bestimmte Temperatur unterschreitet einfach wegschaltet. Wäre regeltechnisch am einfachsten und würde das meiste an Energie aus dem BGK ziehen. Wie weit die Sole Temperaturen fallen würde ja durch einen ähnlichen Effekt wie dem Selbstregeleffekt bei der FBH FBH [Fußbodenheizung] zustande kommen. Oder bin ich da auf dem Holzweg? MfG Peter |
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Im Rahmen schon, aber ich fürchte, dass das den Verbrauch der Solepumpe deutlich nach oben treiben würde, was den Sinn der ganzen Übung in Frage stellen würde. Grob geschätzt dürfte die Serienschaltung den Strömungswiderstand gegenüber der TB alleine verdoppeln. Zudem habe ich Bedenken, ob das bei plötzlichen Lastwechseln wirklich hilfreich ist. Nach einer längeren Hochlastphase kommt die TB sehr viel schneller wieder hoch als der BGK das vermutlich kann - in dem Fall würde er die Sole dann nach unten ziehen. Von daher bräuchte man einen Bypass, was dann auch wieder geregelt werden muss. Die Parallelschaltung hat da in jedem Fall den deutlich niedrigeren Widerstand. Naja... der BGK bringt vermutlich etwa 1000W, die TB in der Größenordnung 4000-4500. Wenn man das mit einer fest eingestellten Drossel tun würde, dann würde vermutlich bei niedrigem Solefluss ein höherer Anteil durch den BGK gehen als bei hohem Solefluss. Das wiederum würde den BGK dann im Teillastbetrieb "auslutschen", so dass er bei hoher Heizlast dann wenig bis gar nichts mehr bringen würde. Mein Ziel ist ja, insgesamt die Soletemperaturen etwas anzuheben. Man kann das ganze natürlich auch über die reine Energiemenge betrachten... dann entlastet jede Wh, die man aus dem BGK nimmt, die TB. Ich fürchte aber, dass es so einfach nicht ist, denn die TB kommt ziemlich schnell wieder hoch, wenn man sie stark gefordert hat. Der BGK wird das im Winter wohl eher nicht tun. Außerdem frage ich mich, ob es energetisch sinnvoll ist, wärmere Sole durch Runtermischen abzukühlen. Alles nicht so einfach, aber spannend... darum die Diskussion |
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ich kann dir mal zeigen, wie die Sole-Pumpe reagiert, wenn etwas wärmere Sole zugemischt wird. Sowas kommt bei mir nämlich hin und wieder vor:  Wenn bei mir die Raumtemp. bei sonnigen Wintertagen zu warm wird, leite ich einen Teil meiner Sole über mein KWL KWL [Kontrollierte Wohnraumlüftung]-Kühlregister (sitzt in der Zuluft nach dem KWL KWL [Kontrollierte Wohnraumlüftung]-Gerät) und blase so gekühlte Luft in die Räume, und erwärme die Sole im nebenbei auch noch. PS: meine Sole-Pumpe ist auf dT 5K eingestellt. |
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Das Gasgeben verstehe ich nicht so ganz... aber vermutlich liegt das an dem festen dT. WQ läuft bei mir auf Auto. 5K wären bei Niedriglast auch gar nicht erreichbar. Aktuell beispielsweise läuft die Anlage mit 35 Hz und 2575W Heizleistung. Die WQ-Pumpe läuft mit 1% und die Spreizung liegt bei 3,7-3,8K. Das mag aber auch daran liegen, dass die S eine andere Solepumpe als die F hat. Bei der F stehen 10-87W im Datenblatt, bei der S sind es 3-140W. Von daher kommt die S deutlich weiter runter, so dass meine 1% vermutlich mehr Volumenstrom sein werden als deine 14%. |
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KNV empfiehlt ja zB 300-400m Kreislänge...deshalb dachte ich... Bei uns wäre das momentan auch der Plan, in Serie erst TB und dann quasi als Boost noch ein Stück RGK RGK [Ringgrabenkollektor]... |
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wolltest du nicht 1x40mm Rohr RGK RGK [Ringgrabenkollektor] und dann TB danach in Serie mit insgesamt 400m? Das ist eine andere Vorraussetzung als bei Jan. Aber rechnen wir mal ein wenig: nur TB: Vollgas mit 32L/min Sole-Durchsatz durch Jans aktuelle Duplex-TB (Durchsatz 16L/min je Kreis, L=210m, ID=26mm) = 46,9kPA Druckverlust Typisch wohl eher mit 20L/min Sole-Durchsatz (Durchsatz 10L/min, L=210m, ID=26mm) = 14,4kPA Druckverlust Dann rechnen wir nun mit parallel angeschlossenem BGK: mit 32L/min -> mit Aufteilung 65% durch TB und 35% durch BGK: Druckverlust TB: 14,9kPa (10,4 L/min je 210m Kreis) Druckverlust BGK: 8,4kPA (11,2 L/min auf 110m) Viel mehr wird anteilig nicht über den BGK laufen, weil wir dann schon an die Grenze zur turbulenten Strömung kommen. Insgesamt wird der Druckverlust durchs parallel-fahren nun natürlich viel geringer. mit 20L/min -> mit Aufteilung 50% durch TB und 50% durch BGK: Druckverlust TB: 7,2Pa (5,0 L/min je 210m Kreis) Druckverlust BGK: 7,5kPA (10,0 L/min auf 110m) Bei serieller Anbindung: TB+BGK mit 32L/min: 127,2kPa TB+BGK mit 20L/min: ~50-60kPa (schwer zu rechnen, da turbulente und laminare Strömung gemischt) im Gegensatz bei dir: (soweit ich das Projekt jetzt noch richtig einschätze...) 160m RGK RGK [Ringgrabenkollektor] + 120m simplex TB (=240m Rohrlänge) mit 40er Rohr, richtig?! Also 400m mit ID 31mm Rohr mit 32L/min Sole-Durchsatz -> 127,2kPA mit 20L/min Sole-Durchsatz -> 57,0kPA das ist die max. empfohlene Länge bzw. Druckverlust von Nibe/KNV. Jan könnte also auch noch Seriell fahren. Parallele Beimischung ist in dem Fall aber vermutlich effektiver und flexibler nutzbar. Aber auch komplizierter... |
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Du meinst, dass sich das dann von selbst einreguliert, weil turbulent deutlich mehr Druckverlust erzeugt? Da der Druckverlust jeweils fast gleich ist (vermutlich sogar gleich, weil die TB ja noch die 90-Grad-Stücke und das 180-Grad-Wendestück hat), wäre das vermutlich der Zustand, der sich von alleine einstellen würde, wenn man nichts drosselt (was zudem für jeden Durchsatz bis zur Grenze zur turbulenten Strömung gilt). Damit geht aber deutlich zu viel durch den BGK, so dass man wohl wirklich keine Drossel im Weg zur TB braucht. Die TB hat im Vergleich zum BGK aber die vierfache Tauscherfläche (nicht ganz, weil sich die Rohre in der engen Bohrung gegenseitig beeinflussen, aber dafür hat der BGK auch ein paar gedämmte Abschnitte), so dass man das entsprechend einregulieren müsste. Ob man wohl eine simple Drossel (Engstelle oder so) hinbekommt, die unabhängig vom Volumenstrom eine 4:1-Teilung der Solemenge schafft? Mit hinreichend viel 32er Rohr in Serie zum BGK sollte das gehen, aber praktikabel ist das natürlich nicht. Engpässe dürften sich quadratisch zum Durchfluss verhalten, so dass nicht das gewünschte Verhalten resultiert. Das Problem ist halt die Kombi aus Duplexsonde und einem Rohr im BGK. Wenn ich das Ding von vornherein dafür gebaut hätte, dann bestände auch der BGK aus zwei parallelen Rohren. Dann wäre die Reihenschaltung kein Thema und man hätte 320m Kreislänge. Alternativ könnte man auch eine 110m-Rolle 32er Rohr parallel zum BGK gedämmt in den Keller stellen (und das dann beides seriell zur TB). Damit würde dann quasi von alleine 1/5 des Entzugs beim BGK landen, aber natürlich mit all den schon genannten Nachteilen, insbesondere, dass es nach längeren Vollastnutzungen im Teillastbetrieb dazu kommen würde, dass die TB den BGK auf Kosten der Soletemperatur "heizt". |
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passend dimensionierter Tacosetter???😉 |
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ja, so wars gemeint. so sollte sich das in beiden Beispiel-Fällen ungedrosselt in etwa einstellen. Real wirds sicher ein wenig anders sein wegen Anbindeleitung, Fittings, T-Stück, Mischer usw. Aber grob die Richtung sollte stimmen. Das mit dem Tacosetter ist kein schlechter Vorschlag. Das wäre die einfachste Umsetzung überhaupt. Gibt sogar passende Teile aus Kunststoff für Sole-Leitungen siehe "Tacosetter Hyline" Allerdings finde ich die Variante mit der Mischer-Drossel eigentlich besser, weil diese, wenn gewünscht, auch mit Mischermotor versehen und geregelt werden kann. Fürn Anfang reicht wahrscheinlich einfacher Handbetrieb, bis man weiß wie sich das System tatsächlich verhält. Und vielleicht kommt auch die Erkenntnis, dass gar kein geregelter Motor notwendig ist 😉 |
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