In Neubauten mit einem fortschrittlichen Energiekonzept kann neben der
Wärmedämmung und der Wärmerückgewinnung aus der Abluft, die Nutzung der
Erdwärme (Sonnenenergie) einen Beitrag zur Energieeinsparung leisten.
Aufgrund der thermischen Trägheit des Erdbodens nutzt eine EWT-Anlage, durch
Reduktion des Heizwärmebedarfs im Winter und Kühlung der Aussenluft im
Sommer, die thermische Sonnenenergie die im Erdreich gespeichert ist. In
beiden Fällen führt die Nutzung der Erdwärme und der Erdkälte zu einer
erheblichen Reduktion des Primär- und Endenergiebedarfs der
Gebäudetemperierung. Im Vergleich zu anderen regenerativen Energiequellen
zeichnet sich die oberflächennahe Geothermie durch eine gute
Vorhersagbarkeit und Konstanz des zeitlichen Energieangebots aus.
Die EWT-Anlage besteht aus Rohren (in der Regel Kunststoffrohre), die nahezu
horizontal im frostfreiem Erdreich verlegt werden. Dies kann in der Baugrube
rund um das Gebäude, oder als Rohrregister unter Freiflächen (z.B. Garten)
erfolgen. Die Länge beträgt maximal 30 – 40 m, darüber ändert sich die
erzielbare Temperatur kaum. In Kombination mit einer kontrollierten
Wohnraumlüftung (Wärmerückgewinnungsgerät) kann die EWT-Anlage ohne großen
Aufwand betrieben werden. Zudem kann man auf ein Vorheizregister für das
Wärmerückgewinnungsgerät verzichten da die Zuluft mit einer
Mindesttemperatur von 0°C bereitgestellt wird.
Die oberflächennahe Erdtemperatur ist in unseren Breiten auch in der Winterperiode im positiven Bereich (je nach Jahreszeit in einer Tiefe von 2 m zwischen circa +5°C und +15°C). Die für die kontrollierte Wohnraumlüftung benötigte Außenluft wird über die EWT-Anlage geführt. Dabei nutzt die EWT-Anlage die Temperaturdifferenzen zwischen Erdreich und Außenluft zur Energiegewinnung.
Damit erreicht man im:
Sommerbetrieb:
Die aufgeheizte Sommerluft wird gekühlt und entfeuchtet
Winterbetrieb:
Erwärmung der Außenluft
Temperaturanhebung bei der Austrittsstelle der EWT-Anlage über den Nullpunkt
Optional kann bei einer Außenlufttemperatur von zwischen +5°C und +20°C die
Zuluft direkt über eine automatisch gesteuerte Dreiwegeklappe angesaugt
werden.
Einfluss der Temperaturdifferenz zwischen
Erdreich und Außenluft
Je größer die Temperaturdifferenz zwischen Erdreich und Außenluft ist,
desto ausgeprägter ist die Wirkung der EWT-Anlage. Die Erdtemperatur in 2 m
Tiefe ist nahezu konstant (siehe Grafik “Temperaturverläufe über ein Jahr”).
Vor allem bei Temperaturspitzen im Sommer und Winter kann die EWT-Anlage
wertvolle Energie zur Kühlung oder zur Erwärmung der Zuluft liefern.
Temperaturverläufe über ein Jahr
Die ersten 20 m der EWT-Anlage erbringen den größten Energieaustausch
zwischen Außenlufttemperatur und Erdtemperatur. Nach circa 40 m Luftführung
im Rohr hat sich die Temperatur der Außenluft ungefähr der Temperatur im
Erdreich angepasst. Rohrlängen über 40 m erbringen keine nennenswerte
Temperaturangleichung der Außenluft zum Erdreich.
Planungshinweise für die EWT-Anlage
Die Planung der EWT-Anlage sollte bereits vor Ausführung der Kellerschalung abgeschlossen sein, da die Durchführung ins Haus berücksichtigt werden sollte!
Der Standort des Luftansaugung muss so gewählt werden, dass sich keine Schadstoffe (Autoabgase) oder störende Gerüche in der Nähe der Außenluftfassung befinden. Zudem muss mittels Schutzgitter sichergestellt werden, dass keine Kleintiere (z.B. Mäuse und Vögel) in das Erdregister eindringen können. Es sollte mindestens 1 m über Terrain angesaugt werden (max. Schneehöhe beachten). Diese Höhe ist erforderlich um das Ansaugen von Radon zu vermeiden. Verzichten Sie wegen der möglichen Radonbelastung auf eine zum Erdreich offene Luftfassung ( kein offenes Kiesbett).
Radon (Rn) ist ein natürliches radioaktives Edelgas, das überall in Gesteinen und Böden, Wasser und Luft vorkommt. Es entsteht in den Zerfallsreihen der noch aus der Zeit der Erdenstehung stammenden primordialen Radionuklide Uran (U) und Thorium (Th) durch a-Zerfall von Radium (Ra). Alle Radon-Isotope sind a-Strahler mit relativ kurzen Halbwertszeiten: Rn-222 aus der U-238-Reihe: 3,8 Tage; Rn-220 aus der Th-Reihe: 55 Sekunden und Rn-219 aus der U-235-Reihe: 4 Sekunden. Sie zerfallen ihrerseits in kurzlebige, hochaktive Folgeprodukte wie Polonium (po), die ebenfalls a-Strahler sind.
Es sollten wasserdichte Kunststoffrohre (PE kein PVC) eingesetzt werden. Die Rohre sind mit einem konstanten Gefälle von 1 – 2 % zur Hauseinführung zu verlegen und der tiefste Punkt des Rohrs sollt an der Durchführung ins Haus liegen. Damit kann das Kondensat abfließen.
Kunststoffrohre werden neuerdings für Abwasserleitungen häufiger verwendet. Rohre aus PVC-U und PE-HD werden in DN von 100 bis 1200mm geliefert. Die Rohrverbindung wird bei PVC-U-Rohren meist durch Steckmuffen mit Gummidichtring und bei PE-HD-Rohren geschweißt hergestellt.
Der Vorteil des Kunststoffes für die Abwassertechnik liegt in seiner chemischen Beständigkeit gegen die meisten hier möglichen Verunreinigungen, in der ausreichenden mechanischen Festigkeit, der leichten Verwendbarkeit, geringem Gewicht und ausreichender Wärme- und Kältebeständigkeit. Das Rohr hat eine besonders glatte Wand, die auch nach längerem Gebrauch glatt bleibt.
Polyvinylchlorid (PVC) ist ein preiswerter
Kunststoff, der zur Gruppe der Thermoplaste gehört. Ihm können leicht
Weichmacher und Farbstoffe zugesetzt werden, so dass PVC in unterschiedlichen
Härtegraden und Farben hergestellt werden kann. Beim Gebrauch können
gesundheitsschädliche Weichmacher ausgasen, bei der Verbrennung von
PVC können u.a. giftige Dioxine entstehen. PVC findet Verwendung in vielen
Gebrauchsgegenständen (z.B. Möbel, Bodenbeläge, Spielzeug, Kabel) und in
Verpackungsmaterialien (Folien, Hohlkörper).
Tipps Luftstromoptimierung:
- Die Dimensionierung der Rohre ergibt sich aus der optimalen
Strömungsgeschwindigkeit des Luftstromes (0.8 – 2.0 m/s).
- Alle Einzelwiderstände sind möglichst gering zu halten. Anstatt einem
90°-Bogen sollten Segmentbögen eingesetzt werden. Bis O 200 mm braucht man
keine 90°-Bögen oder Segmentbögen da die KNV KSR-Rohre flexibel sind.
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