DE102006062810A1 - Erdkollektormodul einer Wärmepumpe, dessen Verwendung und Verfahren zur Errichtung - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Erdkollektormodul einer Wärmepumpe, dessen Verwendung und ein Verfahren zur Errichtung.
- Eine Wärmepumpe ist eine Maschine, die Wärme von einem niedrigen Temperaturniveau unter Aufwand von Arbeit auf ein höheres Temperaturniveau transportiert. Eine Bauform einer Wärmepumpe ist beispielsweise eine Kompressions-Wärmepumpe, bei der der physikalische Effekt der Verdampfungswärme genutzt wird. Die Kompressions-Wärmepumpe weist daher einen Kondensator eine Drossel einen Verdampfer und einen Kompressor auf. In einem geschlossenen Strömungskreislauf zirkuliert ein Kältemittel, das angetrieben durch den Kompressor die Aggregatzustände flüssig und gasförmig abwechselnd annimmt. Weiterhin gibt es beispielsweise Absorptions- bzw. Adsorptions-Wärmepumpen.
- Als Wärmepumpenheizung kann eine Wärmepumpe beispielsweise zum Beheizen von Gebäuden verwendet werden. Als Wärmequellen können grundsätzlich die Luft, (Grund-)Wasser oder Erdreich dienen. Als Verdampfer dient daher beispielsweise ein Luftkollektor, ein Erdkollektor oder eine Solarabsorber. In der
AT 413 302 B - Um die Erdwärme für Wärmepumpen nutzen zu können, werden Kollektoren eingesetzt, die aus einer im Erdreich verlegten Kollektorleitung für einen Wärmeträger bestehen. Über den Wärmeträger, der durch das Kältemittel der Wärmepumpe selbst oder durch ein mit diesem Kältemittel im Wärmeaustausch stehendes Medium gebildet werden kann, wird dem Erdreich Wärme entzogen, das demnach abgekühlt wird.
- Erdkollektoren sind wiederum in verschiedenen Bauformen bekannt. Aus der
DE 31 14 262 A1 ist ein Erdkollektor mit sternstrahlenförmig verlegten Erdsonden bekannt, die eine Länge von 12 m bis 50 m aufweisen und entsprechend tief in das Erdreich eingebracht werden. Weiterhin sind brunnenartige Erdkollektoren beispielsweise aus derAT 379 892 AT 369 887 DE 39 13 429 A1 bekannt, wobei die brunnenartige Erdöffnung durch einen breiartig fließfähigen Schlamm verfüllt wird. - Weiterhin sind flächige Kollektoren bekannt, wobei eine Kollektorleitung innerhalb einer vorgegebenen Kollektorfläche verlegt ist. Dabei kann bezüglich der Erdoberfläche zwischen horizontal und vertikal verlegten Kollektoren unterschieden werden.
- Ein horizontal verlegter Horizontalkollektor ist beispielsweise aus der
AT 406 521 B DE 102 00 106 A1 ist ebenfalls eine Horizontalkollektor bekannt, der zusätzlich eine Versickerungsanlage für Regenwasser aufweist, da die Wärmeabgabe von nassem Erdreich gegenüber trockenem Erdreich 2:1 betragen soll. Die Rohre des Erdkollektors werden ausgehend von zwei tiefen Gräben mittels eines Horizontalbohrgerätes verlegt. Zur Ausbildung eines durchgehenden Rohrsystems werden die Enden der Rohre durch Verbindungsbögen verbunden. - Ein Vertikalkollektor ist beispielsweise aus der
US 4,106,555 bekannt. Dort ist eine gut wärmeleitende Platte aus Stahl vorgesehen, an die Metallrohre geschweißt sind. Für einen verbesserten Wärmeübergang und einen Rostschutz wird die Platte mit einem Fett versehen. Zusätzlich ist eine separate, automatisierte Bewässerungsanlage vorgesehen, die eine Befeuchtung der Stahlplatte ermöglicht. Aus derDE 29 13 333 C2 ist ebenfalls ein Vertikalkollektor mit einem aufrecht angeordneten länglichen plattenförmigen metallischen Wärmetauscherelement ebenfalls mit einem hohen Wärmeleitvermögen bekannt, an dem zur Zu- und Ableitung eines Wärmetauschermediums eine Rohrleitung angeschweißt ist. Das Wärmetauscherelement weist eine Schneide auf, um es in seiner Längsrichtung senkrecht nach unten ins Erdreich zu treiben. - Aufgrund des hohen Gewichtes und der schlechten Umweltverträglichkeit von Metallrohren werden in der
AT 378 260 - Die Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine Bauart eines Erdkollektors und ein Verfahren zur Errichtung eines Erdkollektors anzugeben, die die Aufwendungen möglichst reduzieren.
- Die Aufgabe wird durch eine Lösungsvariante mit dem Erdkollektormodul gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
- Demzufolge ist ein Erdkollektormodul für eine Wärmepumpe vorgesehen. Unter einem Modul ist dabei eine Baueinheit zu verstehen, die vorgefertigt und als Einheit angeliefert werden kann. Das Erdkollektormodul kann für eine bezüglich der Erdoberfläche horizontale Errichtung ausgebildet sein. Bevorzugt ist das Erdkollektormodul jedoch für eine bezüglich der Erdoberfläche vertikale Errichtung ausgebildet.
- Das Erdkollektormodul weist einen Träger auf, der als formstabile Gitterstruktur ausgebildet ist und eine ebene Form aufweist. Die Gitterstruktur weist in der Ebene angeordnete Verstrebungen auf, zwischen denen Gitteröffnungen der Gitterstruktur eine gute Wärmekopplung zwischen beiden Hauptseiten des ebenen Trägers ermöglichen. Dies ermöglicht eine gute Wärmekopplung zu dem Erdreich zu beiden Seiten des ebenen Trägers, wobei der Träger auch aus schlecht wärmeleitfähigen Material ausgebildet sein kann. Die ebene Form bewirkt eine im Vergleich zur Länge und Tiefe wesentlich kleiner Breite des Trägers. Eine Planarität des Trägers ist nicht erforderlich. So kann beispielsweise der Träger auch Ösen zum Durchfädeln eines Rohres aufweisen. Jedoch sollte die Breite des Trägers möglichst klein ausgebildet werden, um eine Breite eines zugehörigen Schlitzes im Erdreich entsprechend klein ausbilden zu können. Die Gitterstruktur kann in unterschiedlichen Formen ausgebildet sein. Beispielsweise können runde, quadratische, rechteckförmige und/oder sechseckförmige Gitteröffnungen vorgesehen sein. Verstrebungen des Gitters können beispielsweise vertikal, horizontal, diagonal, gerade und/oder bogenförmig ausgebildet sein.
- Weiterhin weist das Erdkollektormodul ein flexibles Kunststoffrohr auf, das für ein durchlaufendes Rohrsystem als durchgehende Schlaufe über die gesamte Ebene des Trägers verlegt und auf dem Träger befestigt ist. Unter einer durchgehenden Schlaufe wird dabei verstanden, dass diese keine Abzweigung, Verteiler oder dergleichen aufweist. Das als durchgehende Schlaufe positionierte Kunststoffrohr kann daher auch als Rohrschlange bezeichnet werden. Das flexible Kunststoffrohr kann dabei einseitig oder beidseitig des Trägers verlegt sein. Bevorzugt ist das flexible Kunststoffrohr an Kreuzungspunkten zwischen der Gitterstruktur und dem flexiblen Kunststoffrohr am Träger befestigt. Bevorzugt weist das flexible Kunststoffrohr zur Gitterstruktur lediglich Punktberührungen auf.
- Die Modularität ermöglicht es, je nach Umgebungsbedingungen, wie Bodenbeschaffenheit, Abmessungen etc. Durchmesser und Verlegungsformen des flexiblen Kunststoffrohres auf dem Träger anzupassen. Der Träger weist eine derartige Formstabilität auf, dass insbesondere während der Errichtung des Erdkollektors Abschnitte des flexiblen Kunststoffrohres zueinander auf Distanz gehalten werden. Die Befestigung des auf dem Träger verlegten flexiblen Kunststoffrohres bewirkt die Beibehaltung der geometrischen Form der Rohrverlegung, wie beispielsweise eine Spirale oder dergleichen, auf dem Träger. Unter Beibehaltung der Form der Rohrverlegung werden auch geringe Abweichungen innerhalb eines Toleranzbereichs verstanden, die jedoch eine Berührung von Abschnitten des flexiblen Kunststoffrohres aneinander nicht zulassen.
- Die Kombination von Träger mit Gitterstruktur und flexiblem Kunststoffrohr ermöglicht positionsflexible Befestigung des Kunststoffrohres in Abhängigkeit von weiteren Parametern, wie beispielsweise dem Rohrdurchmesser oder der Art der Wärmequelle (Grundwasser etc.). Das Kunststoffrohr ist vorzugsweise hochdruckvernetzt. Das Kunststoffrohr ist vorzugsweise auf dem Träger kreuzungsfrei verlegt. Beispielsweise ist das Kunststoffrohr auf dem Träger mäanderförmig oder spiralförmig verlegt.
- Zwar kann der Träger als Stahlgitterstruktur ausgebildet sein, diese weist jedoch ein für den Transport ungünstig hohes Eigengewicht auf. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Träger nicht mehr als fünfmal so schwer wie das verlegte Kunststoffrohr. Hierzu ist der Träger aus einen insbesondere Glasfaser verstärkten Kunststoff gebildet. Vorzugsweise weist der Träger ebenfalls ein geringes Eigenvolumen auf, so dass der Wärmetransport nur unwesentlich beeinträchtigt. Ebenfalls ist es vorteilhaft den Träger innen hohl auszubilden, so dass nach der Positionierung des Moduls in der gewünschten Betriebsstellung der Träger mit einer insbesondere gut wärmeleitfähigen Flüssigkeit, wie beispielsweise Wasser gefüllt werden kann.
- Der Träger weist zusätzlich zur Positionierung und Fixierung des Kunststoffrohres in Synergie zumindest eine weitere Funktion auf. Beispielsweise kann der Träger hohl ausgebildet sein und Öffnungen zur Befeuchtung des Erdreiches aufweisen. Hierzu ist der Träger vorteilhafterweise an ein Bewässerungssystem angeschlossen. Für eine weitere vorteilhafte, auch kombinierbare Funktion des Trägers weist der Träger an seinen Rändern einen Fortsatz insbesondere in Form eines Überstands auf, so dass das Kunststoffrohr bezüglich dieses Fortsatzes weiter innen innerhalb der Ebene des Trägers befestigt ist und durch den Fortsatz gegen Beschädigungen durch Steine im Erdreich geschützt ist.
- In einer anderen vorteilhaften Weiterbildungsvariante ist vorgesehen, dass ein Endbereich des flexiblen Kunststoffrohres in einer Vormontageposition an dem Träger lösbar befestigt ist. Zur Lösbaren Befestigung kann beispielsweise eine Clipsverbindung vorgesehen sein. Alternativ kann auch ein mittels einer Schneidzange durchtrennbarer Kabelbinder verwendet werden. Gemäß einer wiederum anderen Weiterbildungsvariante ist an dem Träger ein Bewässerungssystem befestigt.
- In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein separates Befestigungsmittel, insbesondere ein Kunststoffclip, zur Befestigung des flexiblen Kunststoffrohres am Träger vorgesehen ist. Vorzugsweise weist der Träger eine Struktur auf, die eine entlang von Verstrebungen der Gitterstruktur frei wählbare Positionierung des Befestigungsmittels auf dem Träger ermöglicht.
- Weiterhin wird die Aufgabe durch eine Lösungsvariante mit dem Erdkollektormodul gemäß den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
- Demzufolge ist ein Erdkollektormodul für eine Wärmepumpe vorgesehen. Das Erdkollektormodul weist einen Träger mit einer ebenen Form auf. Weiterhin weist das Erdkollektormodul ein flexibles Kunststoffrohr auf, das für ein durchlaufendes Rohrsystem als durchgehende Schlaufe über die gesamte Ebene des Trägers verlegt und auf dem Träger befestigt ist.
- Der Träger ist lediglich für die Errichtung des Erdkollektors notwendig. Der Träger weist daher in dieser Lösungsvariante ein im Erdreich auflösbares Material auf. Vorzugsweise wird der Träger im Erdreich größtenteils aufgelöst. Vorzugsweise ist das Material des Trägers bei Zufügung einer Flüssigkeit lösbar. Vorteilhafterweise ist das Material dabei wasserlöslich. Eine andere Weiterbildungsvariante sieht vor, dass das auslösbare Material im Erdreich verrottbares Material ist, das beispielsweise durch Mikroorganismen, Regenwürmer oder dergleichen zersetzt wird. Das verrottbare Material ist vorteilhafterweise Holz, kompostierbare Pappe oder mehrlagiges Papier.
- Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist der Träger vor dessen Auflösung zur Errichtung des Erdkollektors formstabil, so dass der Träger als Baueinheit gehandhabt werden kann.
- Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Kunststoffrohr zwischen zwei Schichten des Trägers angeordnet. Beispielsweise werden hierzu zwei Lagen Pappe jeweils in einem Zwischenraum zwischen Abschnitten des Kunststoffrohres aneinander befestigt. Vorteilhafterweise weist der Träger zudem Öffnungen zum Tragen und Transportieren des Erdkollektormoduls auf.
- Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Verwendung eines zuvor erläuterten Erdkollektors für eine Wärmepumpe eines Gebäudes.
- Weiterhin wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmale des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
- Demgemäß ist ein Verfahren zur Errichtung eines Erdkollektors vorgesehen. Dabei wird zur Errichtung ein Erdkollektormodul mit einem formstabilen Träger und mit einem flexiblen, als durchlaufendes Rohrsystem auf dem Träger angeordnetem Kunststoffrohr montiert. Die Montage des Erdkollektormoduls erfolgt vorzugsweise vor einem Transport des Erdkollektormoduls zur Baustelle.
- In der Baustelle wird zur Errichtung des Erdkollektors ein Schlitz in das Erdreich gefräst. Nachfolgend wird das vormontierte Erdkollektormodul in den Schlitz eingeführt. Vorzugsweise weist der Schlitz eine Tiefe auf, die mindestens der Summe der Frosttiefe des Bodens und der Höhe des Erdkollektormoduls entspricht.
- Lösbar am Erdkollektor befestigte Endbereiche des flexiblen Kunststoffrohres werden gelöst und aus dem Schlitz herausgeführt. Vorteilhafterweise werden auch die Endbereiche unterhalb der Frostgrenze und/oder in einem Schacht verlegt.
- Nachfolgend wird der Schlitz mit einem Füllmaterial verfüllt. Vorzugsweise ist das Füllmaterial das für den Schlitz aus dem Erdreich herausgefräste Material, das mit dem Fräsvorgang zudem zerkleinert wurde. Vorzugsweise wird das Füllmaterial mit Hilfe einer Flüssigkeit wie Wasser in den Schlitz eingeschwemmt.
- Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Breite des Schlitzes im Erdreich maximal das Dreifache der Breite des Erdkollektormoduls beträgt. Unter Breite wird sowohl beim Schlitz als auch beim Erdkollektormodul die kleinste Abmessung verstanden. Vorteilhafterweise beträgt die Breite des Kollektormoduls zwischen 3 und 10 cm, bevorzugt zwischen 5 und 8 cm.
- Im Folgenden wird die Erfindung in Ausführungsbeispielen anhand von zeichnerischen Darstellungen näher erläutert.
- Es zeigen
-
1 eine schematische Ansicht eines errichteten Erdkollektors für eine Wärmepumpe eines Hauses, -
2a und2b schematische Ansichten eines Erdkollektormoduls, -
3 eine schematische Draufsicht eines in einen Erdschlitz eingeführten Erdkollektormoduls, und -
4 eine schematische Ansicht eines Befestigungselements. - Die durch eine Wärmepumpe erzielbare Wärmeleistung ist abhängig von der Beschaffenheit des Bodens. Trockene, grobkörnige Böden sind für den Wärmetransport schlechter geeignet als feuchte Grundwasserböden. Feste Erdböden weisen zudem eine bessere Wärmeleitfähigkeit auf als lose aufgeschüttete Böden. Deshalb variiert die Leistung dieser Kollektoren von 10 W/m2 bei trockenen Böden bis zu 35 W/m2 bei Grundwasserböden. Bei 20 W/m2 Wärmeeintragsleistung bedeutet dies, dass man für eine Wärmepumpenheizung mit 6 kW Leistung etwa 300 m2 Bodenfläche benötigt. Das entspricht überschlägig etwa einer Fläche, die doppelt so groß ist wie die zu beheizende Wohnfläche.
- Bevorzugt wird daher – wie in
1 dargestellt – ein vertikaler Erdkollektor errichtet. Wie aus1 ersichtlich, gelangt ein dargestelltes Erdkollektormodul100 für eine Wärmepumpe zur Anwendung. Wobei ein Kompressor und Steuereinheiten in der Baueinheit2 ausgebildet sind. Die Baueinheit2 ist in einem Haus1 installiert. Die Wärmepumpe dient dazu die vom Erdkollektormodul100 aufgenommene, als Primärenergie dienende Erdwärme mittels Zufuhr von Sekundärenergie auf ein höheres Temperaturniveau zu bringen, um damit eine Heizungsanlage3 des Hauses1 zu beschicken. Auch ist der umgekehrte Betrieb mit der Wärmepumpe möglich, indem die Wärmepumpe in einem Kühlbetrieb arbeitet und Wärme dem Haus1 entzieht. In1 ist beispielhaft ein einziges Erdkollektormodul100 dargestellt. Je nach Größe der Wohnfläche und Größe des Erdkollektormoduls100 ist für eine ausreichende Heizleistung ggf. eine Mehrzahl von Erdkollektormodulen100 erforderlich. In diesem Fall werden Verteiler für das Kältemittel zwischen die Erdkollektormodule100 und die Baueinheit2 geschaltet (in1 nicht dargestellt). Die Zuleitung zu den einzelnen Erdkollektormodulen100 kann sternförmig angeordnet sein. Kleinere Erdkollektormodule können auch direkt miteinander gekoppelt werden. Beispielsweise bilden die gekoppelten Erdkollektormodule ein durchlaufendes Rohrsystem. -
2a zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Ebene eines Erdkollektormoduls100 . Das Erdkollektormodul100 weist einen Träger20 auf, der als formstabile Gitterstruktur mit den Rastermaßen RH und RL ausgebildet ist. Die Rastermaße betragen beispielsweise 150 mm. Die Gitterstruktur weist beispielsweise Längs- und Querstreben auf. Auf dem Träger20 ist ein flexibles Kunststoffrohr10 in einer durchgehenden Schlaufe verlegt. Die Schlaufe der2a weist keine Kreuzungen des flexiblen Kunststoffrohres10 auf. An Kreuzungspunkten zwischen dem Träger20 und dem flexiblen Kunststoffrohr10 sind Befestigungsmittel50 in Form von Kabelbindern, Kunststoffclipsen oder dergleichen vorgesehen, die das flexible Kunststoffrohr10 auf dem Träger20 in der verlegten Position fixieren. Vorteilhafterweise ist das flexible Kunststoffrohr10 mittels der Befestigungsmittel50 in einer Längsrichtung des flexiblen Kunststoffrohres10 verschiebbar gelagert, so dass Erdbewegungen und unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten zwischen flexiblem Kunststoffrohr10 und Träger20 ausgeglichen werden können und nicht zu einer Beschädigung des flexiblen Kunststoffrohres10 führen. - Das Erdkollektormodul
100 weist gemäß2a eine Höhe H und eine Länge L auf. Eine Breite B des Erdkollektormoduls100 ist in2b dargestellt. Die Höhe H beträgt beispielsweise 2200 mm und die Länge L beträgt beispielsweise 5000 mm. Um eine sehr geringe Breite B von kleine als 50 mm zu erhalten kann als Träger20 ein Gitter aus Stahldrähten mit einem Durchmesser von nur 8 mm verwendet werden. Ein Träger20 aus Metall führt jedoch zu einer zusätzlichen Umweltbelastung, so dass ein derartiger Träger20 aus Metall nicht in Wasserschutzgebieten und im Grundwasserbereich eingesetzt werden sollte. - Der Träger
20 ist nur ein Hilfsmittel um das flexible Kunststoffrohr10 in seiner benötigten Verlegungsform ins Erdreich einbringen zu können. Der Träger20 kann daher aus einem umweltneutralen Material – wie beispielsweise Kunststoff – ausgebildet sein. Wird ein Träger20 aus Kunststoff – beispielsweise aus Polypropylen – verwendet, so wird durch die Gitterstruktur erzielt, dass sich das Erdreich um das Kunststoffrohr10 anlegen kann. Dies bewirkt eine gute Wärmekopplung und daher einen guten Wärmeleitwert zwischen Erdreich und Kunststoffrohr10 zu beiden Seiten des Trägers20 . Das verwendete Kunststoffrohr10 hat dabei gegenüber Rohren aus Metall den großen Vorteil, dass sich die Verarbeitung schneller und somit kostengünstig realisieren lässt. Durch die Verwendung eines Kunststoffrohres10 wird zudem der Boden nicht belastet. Somit kann das Erdkollektormodul100 mit einem Träger20 aus Kunststoff und dem flexiblen Kunststoffrohr10 auch in Bereichen von Wasserschutzgebieten eingesetzt werden. Gitterstrukturen weisen zudem gegenüber einem vollflächigen Träger den Vorteil auf, dass ein besseres Verhältnis von Gewicht zu Stabilität erzielt werden kann. Dies ermöglicht die Herstellung leichterer Erdkollektormodule100 und damit eine durch die Gewichtsreduktion verbesserte Handhabbarkeit bei der Errichtung eines Erdkollektors. - Ein wesentlicher Vorteil bei der Verwendung eines flexiblen Kunststoffrohres
10 und einem Träger20 aus Kunststoff ist, dass ein Gewichtsvorteil des Erdkollektormoduls100 sowohl beim Einbau als auch beim Transport erzielt werden kann. Vorzugsweise ist daher auch der Träger20 in einer Art Kunststoffausführung herzustellen, damit der Gewichtsvorteil erhalten bleibt. Ein weiterer Vorteil des Einsatzes eines Kunststoffrohres10 ist, dass das Risiko von Rohrschäden bei eventuellen Erdbewegungen aufgrund der Flexibilität des Kunststoffrohres10 vernachlässigbar klein ist. Wird der Träger20 aus Kunststoff ausgebildet, können die Befestigungselemente50 mit dem Träger20 einstückig ausgeformt werden, so dass eine zusätzliche Montage der Befestigungselemente50 entfällt. Die Befestigungselemente50 sind dabei derart auszugestalten, dass diese das flexible Kunststoffrohr10 nur auf einer kleinen Rohraußenfläche halten. Dies kann beispielsweise durch eine Dreipunktberührung erfolgen. - Ein separates Befestigungselement
51 ist in der4 schematisch dargestellt. Das Befestigungselement51 ist vorzugsweise aus Kunststoff ausgebildet. Es weist eine Aufnahme53 zum Halten des Kunststoffrohres10 auf. Der Aufnahme53 gegenüber ist ein Einführungsöffnung52 zur clipsbaren Befestigung auf dem Träger20 vorgesehen. Der Träger20 kann zur Befestigung alternativ eine Polyethylen-Folie aufweisen. Eine dünne Polyethylen-Folie weist dabei eine vernachlässigbare Wärmeisolierung auf. - Ist das Erdkollektormodul
100 im Erdreich eingebracht, wird der Träger20 für die Positionierung und Fixierung des Kunststoffrohres10 eigentlich nicht mehr benötigt, da diese Funktion der Positionierung und Fixierung nach der Einbringung durch das umgebende Erdreich übernommen werden könnte. Daher ist der Träger im Idealfall aus einem Material herstellt, das sich nach einer bestimmten Zeit im Erdreich auflöst ohne die Umwelt zu belasten. - Eine erste Ausgestaltungsvariante sieht hierfür vor, dass der Träger
20 aus Holz ausgebildet ist. Im Lauf der Zeit löst sich das Holz im Erdreich durch Verrottungsprozesse auf und das flexible Kunststoffrohr10 wird letztendlich allseitig vom Erdreich berührt, so dass ein verbesserter Wärmeübergang nach der Auflösung des Trägers aus Holz erzielt wird. Die Auflösungsprodukte des Holzes sind ebenfalls umweltverträglich. - Eine zweite Ausgestaltungsvariante sieht einen Träger
20 aus Pappe vor. Im Lauf der Zeit löst sich die Pappe im Erdreich durch Verrottungsprozesse auf und das flexible Kunststoffrohr10 wird letztendlich allseitig vom Erdreich berührt, so dass ein verbesserter Wärmeübergang nach der Auflösung des Trägers aus Pappe erzielt wird. Die Auflösungsprodukte der Pappe sind ebenfalls umweltverträglich, sofern die Pappe frei von Schwermetallen ist. - Endbereiche
11 und12 des Kunststoffrohres10 sind in der2a in einer Transportposition oder Vormontageposition an dem Träger20 lösbar befestigt, sodass eine Beschädigung der Endbereiche während des Transportes des Erdkollektormoduls100 vermieden werden kann. Die Endbereich11 ,12 sind vorteilhafterweise der Vorlaufanschluss und der Rücklaufanschluss. Die Verbindung der Endbereiche11 ,12 beispielsweise mit einem Verteiler kann mittels Verschraubtechnik hergestellt werden. Weiterhin weist der Träger20 einen Fortsatz mit dem Maß HU auf, der das montierte flexible Kunststoffrohr10 vom Rand des Trägers20 beabstandet. Der Fortsatz bewirkt dabei eine Beabstandung des montierten flexiblen Kunststoffrohrs10 beispielsweise von scharfkantigen Steinen des Erdreichs. - Aufgrund der kompakten Bauform des Erdkollektormoduls
100 aus den2a und2b ist eine besonders schnelle Errichtung des Erdkollektors möglich ohne einen großen Aushub von Erdreich bewegen zu müssen. Hierzu wird vor einem Transport zur Baustelle das Erdkollektormodul100 mit dem formstabilen Träger20 und mit dem flexiblen, als durchlaufendes Rohrsystem auf dem Träger20 angeordnetem Kunststoffrohr10 montiert. Zur Errichtung wird ein Schlitz90 in das Erdreich mittels einer Grabenfräse gefräst und das Erdkollektormodul100 in den Schlitz90 eingeführt. Dieser Zustand ist in der3 als Draufsicht auf den Schlitz90 im Erdreich schematisch dargestellt. Die Breite BS des Schlitzes90 im Erdreich muss dabei nur unwesentlich größer als die Breite B des Erdkollektormoduls100 ausgebildet sein, da in den Schlitz90 keine Person zur Errichtung des Erdkollektors einsteigen muss. - Die lösbar am Träger
20 befestigten Endbereiche11 ,12 des flexiblen Kunststoffrohres10 werden gelöst und aus dem Schlitz90 herausgeführt. Dies ist in der1 schematisch dargestellt. Die Endbereiche11 ,12 werden in einem Schacht verlegt und an Entlüftungsrohre13 angeschlossen. Der Schlitz90 gemäß3 wird nachfolgend mit einem Füllmaterial verfüllt, das beim Fräsvorgang aus dem Erdreich entnommen wurde. Dieses Füllmaterial ist durch den Fräsvorgang fein ausgebildet und weist daher keine größeren Steine mehr auf, deren scharfe Kanten das flexible Kunststoffrohr10 ggf. beschädigen könnten. Auch werden größere Hohlräume (Lunker) aufgrund des feinen Füllmaterials vermieden. Zur Verfüllung mit dem Füllmaterial wird das Füllmaterial mit Wasser in Zwischenräume zwischen dem Erdkollektormodul100 und den Wandungen des Schlitzes90 im Erdreich eingeschwemmt. Auch ist eine Verdichtung des Füllmaterials innerhalb des Schlitzes90 möglich. - In
1 ist zusätzlich eine Bewässerungsanlage80 schematisch dargestellt, die Regenwasser in den Bereich des Erdkollektormoduls100 leitet. Vorteilhafterweise ist zumindest ein Bestandteil der Bewässerungsanlage80 am Träger20 des Erdkollektormoduls100 montiert oder vormontiert. Alternativ kann der Träger eine Funktion des Bewässerungssystems aufweisen, indem der Träger beispielsweise hohl ausgebildet ist und das Wasser der Bewässerungsanlage im Erdreich verteilt. Zusätzlich kann ein Regenwasserrückhaltebehälter der Bewässerungsanlage vorgeschaltet sein. Alternativ kann die Bewässerung auch durch Oberflächenwasser, Brunnenwasser oder durch Wasser einer Wasserzisterne erfolgen. -
- 1
- Haus
- 2
- Baueinheit der Wärmepumpe, Kompressor, Steuereinheit
- 3
- Heizungsanlage
- 10
- Kunststoffrohr
- 11, 12
- Endbereich des Kunststoffrohres
- 13
- Entlüftungsrohr
- 20
- Träger
- 50, 51
- Befestigungselement
- 52
- Befestigungsöffnung
- 53
- Aufnahme
- 80
- Bewässerungsanlage
- 90
- Schlitz im Erdreich
- 100
- Erdkollektormodul
- L
- Länge des Erdkollektormoduls
- H
- Höhe des Erdkollektormoduls
- B
- Breite des Erdkollektormoduls
- RL, RH
- Rastermaß einer Gitterstruktur
- HU
- Überstandsmaß
- BS
- Breite des Schlitzes im Erdreich
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- - AT 413302 B [0003]
- - DE 3114262 A1 [0005]
- - AT 379892 [0005]
- - AT 369887 [0005]
- - DE 3913429 A1 [0005]
- - AT 406521 B [0007]
- - DE 10200106 A1 [0007]
- - US 4106555 [0008]
- - DE 2913333 C2 [0008]
- - AT 378260 [0009]
Claims (15)
- Verfahren zur Errichtung eines Erdkollektors, indem – ein Schlitz (
90 ) in das Erdreich gefräst wird, – ein formstabiles Erdkollektormodul (100 ) in den Schlitz (90 ) eingeführt wird, – der Schlitz (90 ) mit einem Füllmaterial verfüllt wird. - Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Füllmaterial das aus dem Erdreich herausgefräste Material ist.
- Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das aus dem Erdreich herausgefräste Material durch den Fräsvorgang zerkleinert wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Füllmaterial mit Hilfe einer Flüssigkeit in den Schlitz, insbesondere in Zwischenräume zwischen dem Erdkollektormodul (
100 ) und Wandungen des Schlitzes (90 ), eingeschwemmt wird. - Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Flüssigkeit Wasser ist.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Füllmaterial innerhalb des Schlitzes verdichtet wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Erdkollektormodul (
100 ) mit einem formstabilen Träger (20 ) und mit einem flexiblen, als durchlaufendes Rohrsystem auf dem Träger (20 ) angeordnetem Kunststoffrohr (10 ) montiert wird. - Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Montage des Erdkollektormoduls (
100 ) vor einem Transport des Erdkollektormoduls (100 ) zur Baustelle erfolgt. - Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, bei dem Endbereiche (
11 ,12 ) des flexiblen Kunststoffrohres (10 ) aus dem Schlitz (90 ) herausgeführt werden. - Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Endbereiche (
11 ,12 ) vor der Herausführung aus dem Schlitz (90 ) von dem formstabilen Träger (20 ) gelöst werden. - Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem das Erdreich um das. Kunststoffrohr (
10 ) angelegt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei dem der Träger im Erdreich größtenteils aufgelöst wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei dem der Träger im Erdreich aufgelöst wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Breite (BS) des Schlitzes (
90 ) im Erdreich maximal das Dreifache der Breite (B) des Erdkollektormoduls (100 ) beträgt. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schlitz eine Tiefe aufweist die mindestens der Summe der Frosttiefe des Bodens und der Höhe des Erdkollektormoduls entspricht.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE202006020777U DE202006020777U1 (de) | 2006-12-22 | 2006-12-22 | Erdkollektormodul einer Wärmepumpe |
DE102006061065A DE102006061065B4 (de) | 2006-12-22 | 2006-12-22 | Erdkollektormodul einer Wärmepumpe, dessen Verwendung und Verfahren zur Errichtung |
Applications Claiming Priority (1)
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