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Ein 1920Er Haus Geht Vom Netz


Ein 1920Er Haus Geht Vom Netz

Die Hauseigentümer David und Susanne Neiblum konnten ihr französisch-normannisches Haus aus dem Jahr 1922 vom Netz nehmen und gleichzeitig ihren historischen Charakter bewahren.

Die Hauseigentümer David und Susanne Neiblum konnten ihr französisch-normannisches Haus aus dem Jahr 1922 vom Netz nehmen und gleichzeitig ihren historischen Charakter bewahren.

Im August 2011 öffneten David und Susanne Neiblum ihre Stromrechnung, um eine angenehme Überraschung zu finden: Es war für 7 Dollar - die Gesamtkosten für einen Monat der Servicegebühr des Elektrizitätsunternehmens für ihr 6.700 Quadratmeter großes Haus in West Chester, Pennsylvania. Der Energie-Zahltag war das Ergebnis der dreieinhalb Monate, in denen die Neiblums ihr 1922-Haus sensibel von Ölwärme in ein geothermisches Heiz- und Kühlsystem umwandelten, das mit Strom aus einer Solaranlage betrieben wird.

Als David Neiblum das Haus im französischen Normannenstil zum ersten Mal entdeckte, dachte er: "Es ist zu groß, zu viel, aber wie kann ich von diesem Haus weggehen?" Eingebettet in lokalen Feldstein, mit einer zentralen Treppe und Kaminen aus Frankreich importiert, war das beeindruckende Haus perfekt für diese fünfköpfige Familie, aber es war teuer zu heizen und hatte keine Klimaanlage.

Die Familie kümmerte sich um die Installation von zentralen Luftkanälen und einen Standardkompressor, der für ein so großes Haus etwa 100.000 US-Dollar gekostet hätte - aber für ein bisschen mehr Geld wurde ihnen klar, dass sie sich stattdessen für geothermische Energie entscheiden könnten. "Wir hatten Geothermie für ein Haus in Betracht gezogen, das wir bauen wollten", sagt David, also waren sie mit den Kosten vertraut. "Aber wir waren nicht sicher, ob es für dieses Haus möglich war."

Die Küche und das Esszimmer waren in so schlechter Verfassung, dass sie komplett erneuert werden mussten, damit die Neiblums unter den Fußböden Rohrleitungen führen konnten.

Die Küche und das Esszimmer waren in so schlechter Verfassung, dass sie komplett erneuert werden mussten, damit die Neiblums unter den Fußböden Rohrleitungen führen konnten.

Geothermische Systeme können die Heiz- und Kühlkosten um 70 Prozent im Vergleich zu Öl senken, aber die Vorlaufkosten sind teuer. Für dieses Haus betrug die gesamte geothermische Anlage, einschließlich der Rohrleitungen, jedoch ohne die Solaranlage, etwa 160.000 US-Dollar. (Die Kosten variieren mit der Größe des Hauses.) Ein Bundessteuerguthaben für grüne Technologie - 30 Prozent des gesamten Projekts, einschließlich der Rohrleitungen - half, die Kosten auszugleichen.

Mit den Energieeinsparungen von Geothermie schätzt David, dass sie die Vorkosten in fünf bis sieben Jahren zurückerhalten werden. "Der Preis für Luftleitungen und reguläre Klimaanlagen mit Öl-Wärme-Heizkörpern war der gleiche wie bei Geothermie mit der Steuergutschrift", betont David. "Es hat auf lange Sicht Sinn ergeben."

Die Solartechnik des Systems befindet sich auf einem ansonsten unbenutzbaren Hügel im Hinterhof.

Die Solartechnik des Systems befindet sich auf einem ansonsten unbenutzbaren Hügel im Hinterhof.

Die Neiblums heuerten Bill Sinton von Sinton Air Conditioning and Heating an, um die Arbeit zu erledigen. "Der geothermische Installateur, den Sie wählen, ist von entscheidender Bedeutung, weil es eine wichtige Aufgabe für das Haus ist", sagt David. Die Geothermie-Installation war nur 7 bis 10 Prozent von Bills Geschäft im Jahr 2003, aber es umfasst jetzt 95 Prozent der Arbeit seines Unternehmens. Der Anstieg der Ölpreise hat das Interesse der Hausbesitzer an der Geothermie, die eine erneuerbare Ressource ist, verstärkt.

Geothermische Systeme erschließen die konstante Temperatur unter der Erde, die sich zwischen 11 'und 12' unterhalb der Oberfläche befindet. Die Bodentemperaturen variieren von Region zu Region. "Florida zum Beispiel kann 61 Grad haben", erklärt Bill. "Der Boden ist auf einem höheren Breitengrad etwas kälter, auf einem niedrigeren Breitengrad etwas wärmer." In Pennsylvania, wo die Neiblums leben, sind es 53 Grad. Diese Wärme wird dann durch eine Reihe von unterirdischen Rohren, die mit einer Frostschutzlösung gefüllt sind, vom Boden zum Haus übertragen und dann verschlossen. Wenn ein Haus keine Zugänglichkeit zu den umliegenden Grundstücken hat, sind weder die Größe des Hauses noch das Grundstück Beschränkungen, um diese Wärmequelle anzuzapfen.

Was darunter liegt

Bei der Installation des Erdwärmesystems wurden zunächst sechs Bohrlöcher in die Erde gebohrt, um die konstant warmen Temperaturen zu erreichen.

Bei der Installation des Erdwärmesystems wurden zunächst sechs Bohrlöcher in die Erde gebohrt, um die konstant warmen Temperaturen zu erreichen. (Foto: David Neiblum)

Das Haus von Neiblums liegt auf einem Hektar Land, das einen Hügel umfasst, der zum Standort des Bohrplatzes für das geothermische System wurde, sowie für die Solaranlage, die Elektrizität für den Betrieb des Systems und die Stromversorgung des gesamten Hauses liefern würde.

Für dieses Projekt wurden sechs vertikale Bohrungen mit 6 "Durchmesser, die so genannten Erdwärmetauscher, in einer Tiefe von etwa 350 'bis 400' gebohrt. (Obwohl konstante Bodentemperaturen in der flacheren Tiefe gefunden werden können, um die stabilsten zu finden bei gleichbleibender Temperatur ist es am besten, tiefer zu gehen.) Die Anzahl der Bohrlöcher und der Tiefe variiert je nach Größe des Hauses, da in Pennsylvania das Grundgestein unter der Erde verläuft, schuf Bill die Bohrlöcher mit einem Gesteinsbohrhammer, dessen Bit hämmert Nicht nur ist Gestein ein viel besserer Wärmeleiter - ein Vorteil für die Erdwärmetauscher - sondern auch Bohrlöcher, die in Gestein gebohrt werden, werden sich nicht verschieben oder ausfüllen, was in Küstengebieten mit Böden aus Sand, Schiefer und Lockergestein vorkommen kann Für diese sandigen Gebiete wird ein Schlammbohrer verwendet, der arbeitsintensiv und teuer ist.

Eine Schlaufe aus 11/4 "Polyethylen hoher Dichte (HDPE), einem langlebigen Thermoplast, der nicht korrodiert, wird in die Bohrlöcher eingeführt. Jede Schlaufe biegt sich U-förmig am Boden des Bohrlochs ab Jedes Loch enthält zwei Rohre, aber einen Kreislauf.

Die Rohre sind mit einer Frostschutzflüssigkeit gefüllt, die Wärme leitet. Es gibt drei Frostschutzoptionen für Wohngebäude: Propylenglykol, Methanol und Ethylenglykol. Die Neiblums wählten Methanol, das dichteste der drei, wegen seiner verbesserten Energieträgereigenschaften. (Je dichter die Flüssigkeit, desto besser ist ihre Wärmetragfähigkeit.)

Ein Graben zwischen dem Bohrfeld und dem Haus hält sowohl die Kältemittelleitungen für das geothermische System als auch die elektrischen Leitungen für das Solarfeld.

Ein Graben zwischen dem Bohrfeld und dem Haus hält sowohl die Kältemittelleitungen für das geothermische System als auch die elektrischen Leitungen für das Solarfeld.

Nachdem die Schleifen installiert sind, ist der Bereich um sie herum mit Bentonitmörtel gefüllt, der biegsam bleibt, so dass er sich saisonal ausdehnen und zusammenziehen kann. Die Funktion des Fugenmörtels ist dreifach: Erstens hält er die ununterbrochene Wärmeleitung zwischen den Rohren und der Erde aufrecht. Zweitens dient es als Siegel, um den Boden wieder ins Gleichgewicht zu bringen. Drittens wird verhindert, dass Aquifere kontaminiert werden.

Sobald der Mörtel an Ort und Stelle ist, bindet ein Rohr die Schleifen von jedem Bohrloch zusammen. Das Rohr ist mit einem 3 "Krümmer verbunden, der die Erdschleifen an die Wärmepumpen im Haus anschließt. Ein Graben, der vom Bohrfeld bis zum Fundament des Hauses den Hügel hinunterfließt, hält den Verteiler.

Angebot und Nachfrage

Drei Wärmepumpeneinheiten im Untergeschoss versorgen das gesamte Haus. Die erste, eine geothermische Einheit, die alle Heiz- und Kühlkomponenten enthält, heizt und kühlt den ersten Stock vollständig. Kanalarbeiten und die Bodenschleifen sind direkt daran gebunden. Die anderen beiden Einheiten - Split-Systeme mit Erdwärmepumpen im Keller und Lüftungsanlagen in zwei separaten Dachböden - heizen und kühlen den zweiten und dritten Stock des Hauses. Jede Einheit behandelt zwei Etagen, aber sie bedienen verschiedene Flügel des Hauses.

Zu- und Abluftkanäle führen von den Wärmepumpeneinheiten zu jedem Raum im Haus, so dass alle Bereiche eine gleichmäßige, angenehme Temperatur aufrechterhalten. Jeder Raum hat zwei Endpunkte: das Versorgungsregister, das für den Luftstrom eingestellt werden kann, und ein Luftrücklaufgitter, das immer offen bleibt.

Die Verlegung von Rohrleitungen in einem alten Haus ist eine knifflige Angelegenheit. Der Luftstrom in jedem Raum muss sorgfältig ausbalanciert und gemessen werden, damit die Temperatur konstant bleibt. Jedes Heim, das ein geothermisches System in Betracht zieht, sollte eine vollständige Wärmeverlust- und Strukturanalyse haben. Für das Haus der Neiblums führte Bill zusätzlich zu der Standardanalyse, die als Manual J bekannt ist, seine eigene proprietäre Analyse durch, die bestimmt, wie viel Energie ein Haus braucht, um im Sommer kühl und im Winter warm zu bleiben. "Wenn jemand nur ein Manual J macht, wird vieles weggelassen", sagt Bill. "Die Herausforderung besteht darin, in jedem Raum auf jeder Etage die richtige Luftmenge zu finden."

Die Platzierung der Endpunkte und der Leitungen in einem alten Haus muss "mehr wie ein Chirurg als ein Stierkämpfer" erfolgen, sagt Bill, so dass der Charakter des Hauses nicht beeinträchtigt wird. "Man kann nicht einfach Ingenieur sein, man muss auch Künstler sein", sagt er. "Man muss künstlerisch kreativ, aber wissenschaftlich fundiert sein."

"An jedem Ort, an dem wir die Gelegenheit hatten, legten wir die Leitungen in den Hausumschlag", fährt er fort. Wo Leitungen nicht hinter Wänden geführt werden konnten, wurden sie an ungewöhnlichen Orten versteckt. "In dem großen Raum gab es eine versteckte Bar in der Wand, die wahrscheinlich aus der Prohibition stammte, die wir herauszogen, um die Leitungen zu verstecken", sagt David. "Du kannst nichts sagen, was da ist."

Ted Trethewey, ein Bauunternehmer, der sich auf die Restaurierung alter Häuser spezialisiert hat, fertigte die Laibungen nach Maß, um die Kanäle zu verdecken. "Ted war wichtig, um es nicht wie ein neues Haus aussehen zu lassen", sagt David. In allen Schlafzimmern im dritten Stock wurden Logen angelegt; passend zum Dekor, fügen sie sich harmonisch in die Architektur des Hauses ein. "Wir haben Leute durch das Haus geführt, und sie bemerken die Untersichten nicht, bis wir sie darauf hinweisen", sagt David.

Solarstrahler

Luftrücklaufgitter sind in das Dekor des Hauses integriert.

Luftrücklaufgitter sind in das Dekor des Hauses integriert.

Um das geothermische System von Neiblums anzutreiben, wurde eine photovoltaische Solaranlage über dem Bohrfeld platziert. "Wir hatten einen unbrauchbaren Hügel in Richtung Süden", erklärt David. "Geothermie läuft mit Strom, also dachten wir, es wäre sinnvoll." Bodeninstallationen sind jedoch komplizierter als Sonnenkollektoren auf dem Dach. Die Neiblums heuerten Astrum Solar an, um einen Rahmen für die Paneele zu bauen und einen Graben zu graben, um die elektrischen Kabel von der Bodenbefestigung zur elektrischen Schalttafel des Hauses zu führen.

Obwohl Dachinstallationen nur ein paar Tage dauern können, können die zusätzlichen Schritte bei Bodeninstallationen länger dauern. Genehmigungen sind ein weiterer zu berücksichtigender Faktor. "Der längste Teil ist die Zonierung / Genehmigung, die Netzzusammenschaltung und die Incentive-Unterlagen, die Monate dauern können", sagt Michelle Walddeir, Vice President Marketing bei Astrum Solar. In diesem Fall hatte der historische Status des Neiblums-Hauses keinen Einfluss auf das Genehmigungsverfahren, da die Platten 100 Meter vom Haus entfernt und durch Landschaftsgestaltung abgeschirmt wurden.

Sonnenkollektoren, die aus kristallinem Silizium bestehen, wandeln Licht in Elektrizität um. Der Strom fließt von den Platten durch Drähte zu einem Wechselrichter. "Der Wechselrichter wandelt die Art der Elektrizität, die von den Paneelen erzeugt wird [Gleichstrom oder Gleichstrom], in die Art von Strom um, die Ihr Haus verwendet (Wechselstrom oder Wechselstrom)", erklärt Michelle. "Sobald der Strom durch den Wechselrichter fließt, wandert er durch Kabel in die Schalttafel Ihres Hauses."

Anstatt alle Module in Reihe zu einem Zentralwechselrichter zu verdrahten, sind unter jedem Solarpanel kompakte Wechselrichter (in diesem Fall Enphase Energy-Mikrowechselrichter) installiert, um die Effizienz zu maximieren. Dieser Ansatz ermöglicht es jedem Panel, unabhängig zu arbeiten und vermeidet die Gefahr, dass ein Panel das System herunterzieht. Die Micro-Wechselrichter können mit einem Online-Performance-Monitoring-System verbunden werden, wo die Neiblums ihren Energieverbrauch aus den Panels nachverfolgen können.

In einem der Kinderzimmer wurde eine falsche Wand gebaut, um die an der Wand befestigten Kanäle zu verdecken.

In einem der Kinderzimmer wurde eine falsche Wand gebaut, um die an der Wand befestigten Kanäle zu verdecken.

Dach- und bodenmontierte Anlagen, die identisch angeordnet sind, können ähnliche Mengen an Sonnenenergie erzeugen.Da Bodenbefestigungen jedoch überall platziert werden können und nicht durch ein Dach in der Größe eingeschränkt sind, produzieren sie oft mehr Energie. Die Region kann auch eine Rolle für das Leistungspotenzial des Systems spielen. "Der Nordosten ist ein großartiger Ort, um Solar zu installieren", sagt Michelle. "[Die Neiblums] bekommen fast 95 Prozent so viel Sonnenlicht wie Florida."

Die 10,36 kW starke Solaranlage von Neiblums kann 11.740 kWstunden pro Jahr erzeugen. Im Vergleich dazu verbraucht das durchschnittliche amerikanische Haus etwa 9.000 kWh pro Jahr. "Es kümmert sich um alle elektrischen Bedürfnisse für das Haus", sagt David, nicht nur das geothermische System.

Die Neiblums kauften ihr System für ungefähr $ 60.000 und erhielten einen 30-prozentigen Bundesrabatt auf den Installationspreis. Für staatliche Rabatte ist "Solar ist komplizierter", bemerkt David. "Jeder Staat ist anders. In Pennsylvania gibt es einen Rabatt, aber es gibt nur eine bestimmte Menge Geld, und es reduziert sich immer weiter."

Ein Solarsystem kann auch für eine monatliche Rate ohne Anzahlung geleast werden. (Viele Unternehmen bieten Mietverträge für Solaranlagen an.) "Die Gesamtkosten basieren auf der Größe", erklärt Michelle. "Wenn ein Kunde an Leasing interessiert ist, bestimmt die Qualität seines Standorts (Fähigkeit, Energie zu erzeugen), seine Nebenkosten und der Betrag, den er ausgeben möchte (im Voraus oder monatlich), seine Rate."

Die Neiblums sind mit der Effizienz der Solaranlage zufrieden und haben seit ihrer Einführung in Kombination mit ihrem geothermischen Heiz- und Kühlsystem enorme Einsparungen bei ihren Stromrechnungen festgestellt. "Solar zu fahren ist eines der besten Dinge, die man für sich, sein Zuhause, seinen Geldbeutel und den Planeten tun kann", sagt Michelle.

Die neue Wandmontage wird durch eine fröhliche, kontrastreiche Farbgebung hervorgehoben.

Die neue Wandmontage wird durch eine fröhliche, kontrastreiche Farbgebung hervorgehoben.

Keeping It Going

Geothermische Systeme sind in Bezug auf Langlebigkeit und Wartung im Vergleich zu herkömmlichen Systemen ansprechend, da sie nur sehr wenige bewegliche Teile haben. Im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen arbeiten Geothermie-Wärmepumpen ohne Verbrennung im Dauerbetrieb und haben eine Lebensdauer von 20 bis 30 Jahren. "Die Menge an Wärme in einem Ofen ist für Metalloberflächen eine große Belastung. Deshalb sterben Öfen", sagt Bill. "Das Gleiche gilt für Außengeräte - sie haben eine Lebensdauer von 8 bis 12 Jahren", sagt Bill. "Alles, was eine Maschine von außen beeinflusst, zerstört sie." Wenn eine Wärmepumpe ersetzt werden muss, ist es einfach, das Gerät auszutauschen. Die Masseschleifen müssen nicht geändert werden.

Das System benötigt auch wenig Wartung, um reibungslos zu funktionieren. Die Luftspulen sollten zweimal jährlich gereinigt werden, die Filter werden jährlich gewechselt und die Temperatur und der Druck werden jährlich überprüft. Es gibt keine Außeneinheit zum Reinigen.

Die Neiblums finden die geothermische Temperaturregelung sehr reaktionsschnell. "Sie können die Temperatur um ein Grad ändern, und innerhalb von fünfzehn Minuten können Sie spüren, wie sich die Temperatur im Raum ändert", sagt David. Sie betrachten auch das geothermische System, um mit dem zu sein, wie das Haus und die Nebengebäude ursprünglich gebaut wurden. "Wir glauben, dass viele Steine ​​aus alten Gebäuden gerettet wurden", bemerkt David. "Das passt zum grünen Thema."

Online-Bonus: Geothermische Ressourcen

DSIRE (Datenbank staatlicher Anreize für erneuerbare Energien und Effizienz)
Eine umfassende Quelle zu staatlichen und staatlichen Anreizen und Politiken für erneuerbare Energien

IGSHPA (Internationaler Erdwärmepumpenverband)
Eine gemeinnützige, von Mitgliedern geführte Organisation zur Förderung der geothermischen Wärmepumpentechnologie im In- und Ausland; enthält ein Geschäftsverzeichnis

Nordamerikanisches Board of Certified Energy Practitioners
Bietet professionelle Zertifizierung für PV-Solaranlagen und verfügt über eine Zertifizierungsstelle für Unternehmen bundesweit

Lieferanten für dieses Projekt:
  • Geothermie-System: Sinton Air Conditioning and Heating, Inc.
  • Sonnenkollektoren: Astrum Solar
  • Auftragnehmer: E. C. Trethewey Building Contractors
  • Pumpenspezialist und Bohrdienstleistungen: B. L. Myers Bros. von PA, Inc.

Autor Des Artikels: Alexander Schulz. Unabhängiger Konstrukteur und technischer Experte. Arbeitserfahrung in der Baubranche seit 1980. Fachkompetenz in den Richtungen: Bau, Architektur, Design, Hausbau.

Video-Anleitung: Servus TV am Morgen - 19.9.2014 - unser Leben - wie in den 1920er Jahren.


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