Wärmeverlust bei Erdleitungen

Es gilt der allgemeine physikalische Grundsatz, dass zwischen unterschiedlich warmen Medien stets ein Wärmeausgleich stattfindet - und zwar von warm zu kalt. In unserem Fall bedeutet das, dass das warme Heizungswasser Wärme an das kalte umgebende Erdreich abgibt.
Keine Form der Isolierung kann dies verhindern - nur verzögern. Somit spielt die Zeit eine entscheidende Rolle. Der Wärmeverlust kann immer nur als Leistung, d.h. als Wärmemenge pro Zeit, angegeben werden, nicht als Temperaturunterschied. Denn der Temperaturunterschied hängt auch davon ab, wie schnell das Wasser durch das Rohr fliesst.

Berechnung des Wärmeverlustes:

Der Wärmeverlust (als Leistung) lässt sich mit folgender Formel berechnen:

Q = U (T_m - T_E) L

Dabei ist T_E die Temperatur des Erdreichs, T_m die mittlere Betriebstemperatur, also der Mittelwert aus Vorlauftemp. und Rücklauftemp., und L die Leitungslänge.

Den Wert für U erhält man aus den beiden folgenden Tabellen:

Dabei wurden folgende Werte zugrunde gelegt:

Beispiel:

Vorlauftemperatur: 75 °C
Rücklaufemperatur: 50 °C
Rohrdimension: H-32+32
Rohrlänge: 50 m

Daraus ergibt sich:
T_m = (75 + 50) °C / 2 = 62,5 °C
U = 0,1829 W/mK (lt. obiger Tabelle)

Wärmeverlust nach obiger Formel:
Q = 0,1829 . (62,5 - 10) . 50 W = 480,11 W
 

Was heisst das nun praktisch?
Wenn in diesem Beispiel von der Heizungsanlage 20 kW Wärmeleistung produziert werden, dann kommen im Schnitt nur 19,52 kW am Ziel an. 0,48 kW gehen auf der Strecke verloren.

Wieviel Grad verliert das Wasser also, bis es am Ziel ankommt?
In obigem Szenario verlieren die ca. 27 Liter Wasser in dem 50m Rohr pro Sekunde 480,11 Joule Wärme, kühlen sich also um ca. 0,004 °C ab. Wieviel Grad das Wasser insgesamt verliert, hängt also davon ab, wie lange es braucht, um zum Ziel zu gelangen. Dies wiederum hängt von der Pumpenleistung und eventuellen Stillstandszeiten ab.