Grundsatzfrage Erdwärmetauscher: woher stammt die Wärme, die ein Erdwärmetauscher nutzt
BAU-Forum: Nutzung alternativer Energieformen

falls Du das Ding nicht in 100 m Tiefe einbuddelst. Ansonsten geht die Sonne sehr tief, allerdings werden die jahreszeitlichen Schwankungen immer geringer, je tiefer man kommt.
Auch das Grundwasser wird meist von der Sonne erwärmt (es sei denn, es sind irgendwo geothermische Quellen vorhanden, gar nicht sooo selten).

bei einer größeren Tiefe als angegeben kann durch eine Kühlung im Sommer mit Hilfe des Erdwärmetauschers die Energie übrigens auch wieder zugeführt werden.
Aber das ist ja auch wieder Sonnenenergie ...

• http://www.wärmepumpe24.de/erdwarme.html

die wiederum Wärmeflüsse aus der Tiefe und von der Sonneneinstrahlung erhält. Ab einer Tiefe von ca. 1,5  -  2 m besteht der Vorteil, dass die Temperaturschwankungen sehr gering werden, weil die Tag-Nacht-Schwankungen und jahreszeitlichen Schwankungen der Sonneneinstrahlung ausgeglichen werden. Eine nennenswerte Zunahme der Erdwärme (aus der Tiefe) verzeichnet man erst in einer größeren Tiefe (geothermische Tiefenstufe). Der Aufwand, über 100 m tief zu bohren um an ein paar zusätzliche Grad Wärme zu kommen, lohnt sich bei Kleinprojekten nicht.
Umgekehrt sind oberhalb einer Tiefe von 1,5 m die Temperaturdifferenzen zur Außenluft relativ gering  -  und die Wärmepumpe bezieht die Wärmr ja aus der Temperaturdifferenz, nicht aus der Medientemperatur.

Hallo,
gilt das nicht auch im Sommer für die Warmwasserbereitung, wenn Sie mit der Wärmepumpe arbeiten?
Viele Grüße

dann kann der Kollektor etwas tiefer vergraben werden. Das hängt ja auch vom Platzangebot ab.
Bei mir ist Oberflächenwasser geplant (wenn ich irgendwann mal eine günstige WP finde ...), da muss ich nichts vergraben. Vielleicht gibt es bei Dir ja auch sowas?
PS: Keine eigene Erfahrung!

Hast Du schon eine günstige WP gefunden?
Die Kühlwirkung für den Luftwärmetauscher kannst Du mit PHLuft berechnen  -  keine Wunder erwarten ...
Mit Kühlung meinte ich eigentlich die WP-Leitungen.

aus Sonne, Regen und auch aus Schneeschmelze also immer solare Wärme welche im Erdreich gespeichert wird.
Um an echte nutzbare Erdwärme zu kommen müssen Sie in D schon einige 100 m bohren!
Bei einem Erdwärmetauscher (Luft) welcher im Sommer auch zur Kühlung benutzt wir kommt noch der zusätzliche Energieeintrag
im Sommer über die angesaugte Warmluft dazu.
Energetisch sinnvoll aber ob das dann noch Frischluft ist steht auf einem anderen Blatt.

• http://www.passiv.de

Doch überhaupt nix, oder? Das eine Loch, durch das das Regenwasser ins Haus geleitet wird, ist zum einen sowieso Luft und Wasserdicht herzustellen und so eine Wärmebrücke ist es auch nicht, dass das Haus damit kein PH mehr wäre. Will hier nur einer an einem schon reichlich (oder?) überlegten Konzept rütteln, nur weil er vielleicht auch Hauskläranlagen vertreibt?
Bei uns wollten wir ursprünglich auch mit einem kleinen Holzofen (Pellets) die notwendige Zusatzwärme erzeugen, haben dann aber wegen der Kosten (Lagerraum, Schornstein, Zuluft/Abluft) und für eine integrierte Luft-Wasser-WP-Lösung entschieden.

10-15 kWh/d kann man bei einem 4 Personenhaushalt aus dem Abwasser zurückgewinnen und das ist bei einem Passivhaus schon allerhand Energie, oder Daniel?
Aber das macht die Grauwasseranlage nicht automatisch mit.
Da gibt es wieder extra Abwasserwärmetauscher siehe Link

• http://www.lenz.ch

ist ein größerer Tank mit Überlauf in einem Kellerraum, in den normal verschmutzes Wasser eingeleitet wird. Dadurch kann die Wärme abgegeben werden und es ist keine aufwendige Technik (Wärmepumpe/Wärmetauscher mit Verschmutzungsanfälligkeit etc.) nötig. Habe mal ein Haus gesehen, wo in diesem Raum ein Trockenraum integriert war.
Eine richtige Wärmerückgewinnung aus dem Abwasser verbleibt ob der Kosten meist sehr schnell. Wie in einem anderen Thread bereits erwähnt, scheitern die meisten Kleinprojekte solcher Art meist an der Ökonomie. Das ist eher für Siedlungen interessant.

... was soll an einer ökonomischen Umsetzung ökologischer Konzepte unvernünftig sein  -  wir haben die Gratwanderung ja auch versucht. Und manchmal wird der Idealismus von den Finanzen schon arg gestresst.
Bretzfeld und Nufringen liegen ja nicht so weit auseinander, dass man auf eine Technik-Besichtigung verzichten müsste. Interesse?

Besser ist da schon wenigstens das Kaltwasser über einen Wärmetauscher (einfache Rohrschlange) im Tank von
8  -  auf ca. 25 Grad C mit der Abwasserwäre vorzuwärmen.
So funktioniert auch das System von Lenz. ch, da braucht es keine aufwändige Technik wie WP oä!
Feist hat mal Untersuchungen angestellt schon das normale Abwasserrohr bringt mit jeder Toi-Spülung "enorme" Verluste
im Passivhaus, also selbst das Abwasserohr müsste gedämmt werden!

• http://www.abwasserwärmetauscher.de

dass das Wasser sich beim Stehen im Spülkasten erwärmt und die Energie dann nachher im wahrsten Sinne des Wortes weggespült wird. Da bringt das Dämmen der Abflußleitung nicht viel (die Kaltwasserleitungen sind bei uns allerdings auch gedämmt).
Ulli, hast Du Erfahrung mit dem System von Lenz? Ich habe nur von Problemen mit Verseifung des Wärmetauschers gehört (jetzt nicht speziell Lenz), aber vielleicht gibt es da ja auch vernünftige Möglichkeiten, das in den Griff zu bekommen. Was soll denn das kosten?
Ach, jetzt sehe ich das erst. Dann muss man aber 2 Kaltwasserleitungen haben, denn immer nur 20+° warmes Wasser ist ja auch nicht so sinnvoll. Und eine Solaranlage wird bei einem einfachen Trinkwasserspeicher damit doch wieder ineffektiver?

Es wir an 1x die Kaltwasserseite angeschlossen und auf der vorgewärmten Seite (20 Grad) wird es natürlich an die Warmwasserleitung angeschlossen als die welche z.B. als "kalte"
Leitung zum Solarboiler geht!
Das einfache System kostet ca. 500 €.
Mit Grauwassernutzung ohne WRG habe ich mich lange beschäftigt und auch Versuche gemacht. Eine selbstgebaute Anlage Biologischer Stufe ( Belüftung) etc. lief mehrere Monate bis meine Frau die Schnauze voll hatte.
Mit dem ständigen "Gematsche" säubern usw.
Es fällt auch bei Badewasser rel. viel Schlamm an und wenn es
rel. warm ist sind Gerüche nicht zu vermeiden.
Die beste Lösung ist immer noch Grauwasseraufbereitung außerhalb des Hauses mit einfachen Kiesfilter und wenn man will auch noch ein kleines Pflanzenbeet, dann sammel und zurück pumpen zur Toi -Spülung.

Die Webseite ist ja leider ziemlich mager. Ist das der Hersteller?

Boiler im Boiler innen ist das Kaltwasser und das Abwasser fließt außen vorbei.

damit habe ich mich auch sehr lange beschäftigt. Das Problem ist meist die enorme Verschmutzung. In Hotelanlagen habe ich es gesehen, da machte es auch Sinn, trotz des Reinigungsaufwands. privat bin ich wieder davon abgekommen, funktionierte ganz gut, aber hoher Reinigungsaufwand.

Hier ein paar Links zu Anbietern ,
den WT nach Weiß kann man auch selbst bauen!

• http://www.fercher.at/zwtg.html
• Web-Link
• http://www.weiss-pv.de/

Hallo Herr Langbein und Diskussionsteilnehmer,
die gestellte Grundsatzfrage: "Stammt die Wärmeenergie von der Sonne [ ... ] oder stammt die Wärme aus der Tiefe? " hat mein Interesse geweckt und ich habe mich etwas damit befasst. * Erdwärme (Geothermie) *
Von den 6370 km Radius unserer Erde macht die Erdkruste nur durchschnittlich 20 km aus (0,3 %), vergleichbar einer Eierschale (0,4 mm) bei einer Kugel mit 25 cm Durchmesser. Wie es darunter aussieht, wird anschaulich, wenn ein Vulkan ausbricht. Würde die Temperatur kontinuierlich mit 3 °C pro 100 m zunehmen, wie es in der Erdkruste der Fall ist, müssten im Erdmittelpunkt 190000 °C herrschen. In Wirklichkeit vermutet man dort "nur" ca. 6000 °C, was etwa der Temperatur auf der Oberfläche der Sonne entspricht (!). Lesen Sie dazu den interessanten Beitrag "Zum Innern hin wird's immer wärmer" [1. Link unten]! Von dieser inneren Wärme der Erde fließen ständig über 40 Milliarden kW an die Erdoberfläche [2. Link]. Das klingt viel, es sind aber nur 0,078 W/m². Davon entfällt überdurchschnittlich viel auf besondere Gebiete mit Vulkanen, Geysiren ... und die Meeresböden, wo die Erdkruste dünner ist (z.B. 10 km). Für die übrigen Gebiete bleiben ca. 0,042 W/m² [vgl. 1. Link] * Sonnenenergie*
Unvergleichlich viel größer ist die Energiemenge (genauer gesagt: Leistung), die ständig von Sonne auf die Erdkugel trifft. Nach Abzug des reflektierten Anteils sind es 122000 Milliarden kW, oder auf einen m² Erdoberfläche umgerechnet immer noch knapp 240 W/m². Etwa die gleiche Leistung wird von der Erde in Form von Wärmestrahlung in den Weltraum abgestrahlt, wodurch die Temperatur auf der Erde etwa konstant bleibt. Rechnerisch wären es die 122000 Milliarden kW (Sonne) + 40 Milliarden kW (Erdwärme) + 12 Milliarden kW (Umsatz durch Menschheit) = 122052 Milliarden kW.
Nutzung der Erdwärme zum Heizen:
a) Grundwasser-Wärmepumpe
Deren Wirkungsgrad (Leistungszahl) steigt mit der Temperatur der Wärmequelle. Interessant ist dabei der Temperaturverlauf im Boden: Während die Temperatur an der Oberfläche direkt mit den Jahreszeiten schwankt, setzt sich diese Schwankung in einer abklingenden Welle nach unten fort. Dadurch gibt es eine Tiefe, in der im Sommer "gerade die Kälte des Winters angekommen ist" und im Winter "die Wärme des Sommers". Typischerweise ist das bei ca. 8 m Tiefe, es hängt aber vom Aufbau des Bodens und den Grundwasserströmungen ab. Siehe dazu [3. Link] unten und detaillierter im Bezug auf Grundwasser: [4. Link]. Für eine Grundwasserwärmepumpe bietet sich also die Entnahme aus dieser Tiefe an.
b) Wärmepumpe mit Erdsonde
Als Alternative, z.B. wenn kein Grundwasser genutzt werden kann, kommt die Erdsonde (Erdspieß) in Frage, also eine (oder mehrere) Bohrung (en) 30 bis 100 m tief [siehe dazu auch 5. Link]. Nachdem vor 10 Jahren so tiefe Bohrungen noch kaum bezahlbar waren, werden sie zunehmend Stand der Technik und damit bezahlbarer.
c) Wärmepumpe mit Erdregister
Im Boden flächig verlegte Schlangen in ca. 1,5 bis 2 m Tiefe (Erdregister) zum Bertirb einer Wärmepumpe. Das hat man früher mehr gemacht, geht aber zunehmend zur Erdsonden über. Ich würde es auch eher nicht machen. In dieser geringen Tiefe ist es (noch) im Winter am kältesten, also gerade dann, wenn man am meisten Heizwärme braucht und auch eine Solaranlage nur wenig beitragen kann. (Ungünstiger ist hier nur eine (Außen-) Luftwärmepumpe.) Außerdem entzieht man die Wärme in der Nähe des Hauses ... wo man sie eher haben will und wahrscheinlich bleibt so auch der Schnee im Garten länger liegen ... Eine große Fläche aufzugraben ist schließlich auch nicht ganz billig und man kommt eventuell (gleich oder später) mit Bäumen, anderen Gebäuden, verlegten Leitungen etc. in Konflikt. Ein Argument für Schlangen im Erdreich könnte sein, wenn es darunter nur Felsen gibt oder ... die U-Bahn .
d) Ausblick
Mit dem Fortschritt der Technik werden auch die Erdsonden immer tiefer angelegt und so kommt man zunehmend in den Genuss höherer Temperaturen. Bei uns bekommt man es jenseits von 100 m Tiefe mit dem Bergbaugesetz zu tun  -  das kommt aber zurzeit ohnehin nur für größere Anlagen in Frage. In der Schweiz ist man in Sachen Erdwärne-Nutzung besonders weit [siehe 2. Link]. Nach den geologisch begünstigten Ländern Island (5344 W/Einwohner) und Neuseeland (75,4 W/Einwohner) liegt die Schweiz mit 70 W genutzter thermischer Leistung je Einwohner an der dritten Stelle, weit vor anderen Ländern. Bei genügender Tiefe kann die Erdwärme ohne Wärmepumpe direkt zum Heizen verwendet werden oder sogar zur Stromerzeugung (Deep Heat Mining oder Hot-Dry-Rock-Technologie).
Nochmal zurück zur Ausgangsfrage, woher die Wärme kommt:
Daraus, dass die Temperatur um 2 bis 3 °C je 100 m Tiefe ansteigt, ist zu schließen, dass Wärme nach oben strömt. Nur in den ersten Metern unter der Erdoberfläche strömt sie zeitweise nach unten, im Mittel aber auch nach oben. Es ist vielleicht vergleichbar einem Fluss, der zum Meer hin fließt, aber in der Nähe der Mündung auch von den Gezeiten beeinflusst wird. So lange man weniger entnimmt, als von unten nachkommt, bleibt die Strömungsrichtung auch oberhalb der Entnahmestelle  -  es kommt sozusagen alles von unten. Es strömt ja nicht sehr viel Wärme nach oben. Die 0,042 W/m² bedeuten 368 Wh je m² im Jahr. Um z.B. 10000 kWh/Jahr für die Beheizung eines Wohnhauses (entspricht ca. 1000 Liter Heizöl pro Jahr) durch aufsteigende Erdwärme zu bekommen, wäre ein Einzugsbereich von gut 27000 m² nötig. Ein Erdregister wäre sicher wesentlich kleiner, sodass nur ein kleiner Teil als Erdwärme von unten käme und der Rest von oben. Eine Erdsonde müsste einen Einzugsbereich mit rechnerisch 93 m Radius haben, was bei einer 100 m tiefen Sonde schon eher vorstellbar ist. Daraus sieht man, dass zumindest bei dichterer Besiedlung (z.B. Stadt) eine flächendeckende Versorgung allein durch die aufsteigende Wärme nicht möglich ist. In den meisten Fällen wird wohl die Wärme von oben und unten kommen. Das macht aber nichts, denn selbst wenn sie nur von oben käme, würde damit nur das ausgeglichen, was die beheizten Häuser abgeben.
Habe ich alle Klarheiten beseitigt?
Ich wünsche allen noch einen schönen Sommer und Ihnen Herr Langbein eine gute Entscheidung für Ihre Heizung, Wolfram Zucker

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• http://www.energieconcept.de/erdsonde.htm
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und weiß aber gleichzeitig das Grundwasser und Erdspies besser sind als Flächenkollektoren.
Gruß von einem Bauherren der kurz vor der Entscheidung steht.