DE102008021321A1

DE102008021321A1 - Erdkollektor für eine Wärmepumpe

Info

Publication number: DE102008021321A1
Application number: DE102008021321A
Authority: DE
Inventors: Erich Aumann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-04-29
Filing date: 2008-04-29
Publication date: 2009-11-05

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Erdkollektor für eine Wärmepumpe. Bei herkömmlichen Erdkollektoren ist es nachteilig, dass die Ausbeute noch nicht zufriedenstellend ist. Erfindungsgemäß wird ein Erdkollektor für eine Wärmepumpe vorgeschlagen, der neben einem mit einer Wärmepumpe verbindbaren Solekreislauf (3), um Erdwärme aufzunehmen, auch eine benachbart zum Solekreislauf (3) angeordnete Drainage (1) für Niederschlagswasser aufweist. Durch die gezielte Zuführung von Niederschlagswasser in das Erdreich im Bereich des Erdkollektors wird zum einen die Feuchtigkeit des den Erdkollektor umgebenden Erdreichs und damit dessen Wärmespeicherkapazität erhöht. Weiter wird über das Niederschlagswasser selbst zusätzliche Wärme in das Erdreich eingebraucht, die vom Erdkollektor genutzt werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Erdkollektor für eine Wärmepumpe.
Bei herkömmlichen Erdkollektoren ist es nachteilig, dass die Ausbeute noch nicht zufriedenstellend ist.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Ausbeute eines Erdkollektors für eine Wärmepumpe zu erhöhen. Der erhaltene Erdkollektors soll zudem einen einfachen und zuverlässigen Aufbau aufweisen.
Die vorstehende Aufgabe wird durch die Kombination der Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß wird ein Erdkollektor für eine Wärmepumpe vorgeschlagen, der neben einem mit einer Wärmepumpe verbindbaren Solekreislauf, um Erdwärme aufzunehmen, auch eine benachbart zum Solekreislauf angeordnete Drainage für Niederschlagswasser aufweist.
Selbstverständlich können sowohl der Sohlekreislauf als auch die Drainage mehrere insbesondere parallele Leitungen aufweisen.
Durch die gezielte Zuführung von Niederschlagswasser in das Erdreich im Bereich des Erdkollektors wird zum einen die Feuchtigkeit des den Erdkollektor umgebenden Erdreichs und damit dessen Wärmespeicherkapazität erhöht. Weiter wird über das Niederschlagswasser selbst zusätzliche Wärme in das Erdreich eingebraucht, die vom Erdkollektor genutzt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Drainage im wesentlichen parallel zum Solekreislauf angeordnet ist. Hierdurch kann eine benachbarte Anordnung auf einfache Weise sichergestellt werden. Dabei bedeutet ”im wesentlichen parallel”, dass die Drainage mit der Erstreckungsrichtung des Solekreislaufs einen Winkel von unter 30° und insbesondere unter 20° und weiter insbesondere unter 10° einschließt.
Weiter soll gemäß einer Ausführungsform unter ”benachbart” verstanden werden, dass der kleinste Abstand der Drainage vom Solekreislauf weniger als 2,0 Meter und insbesondere weniger als 1,5 Meter und weiter insbesondere weniger als 1,0 Meter beträgt. Weist der Solekreislauf mehrere insbesondere parallele Leitungen in Erstreckungsrichtung auf, so ist die der Drainage am nächsten liegende Leitung für die Bestimmung des Abstandes heranzuziehen.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Drainage und der Solekreislauf jeweils mindestens 0,5 Meter und insbesondere mindestens 0,75 Meter und weiter insbesondere mindestens 1 Meter unter der Erdoberfläche angeordnet und von Erdreich umgeben. Weist der Solekreislauf oder die Drainage mehrere insbesondere parallele Leitungen in Erstreckungsrichtung auf, so ist die der Erdoberfläche am nächsten liegende Leitung für die Bestimmung des Abstandes heranzuziehen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Drainage oberhalb des Solekreislaufs im Erdreich angeordnet. Weist der Solekreislauf mehrere insbesondere parallele Leitungen in Erstreckungsrichtung auf, so ist die der Erdoberfläche am nächsten liegende Leitung für die Anordnung der Drainage heranzuziehen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Drainage mit wenigstens einer Zuleitung für Niederschlagswasser, insbesondere mit wenigstens einer Regenrinne oder einer Sammelstelle für Niederschlagswasser, verbunden. Hierdurch kann die Menge des in das Erdreich einzubringenden Niederschlagswassers auf einfache Weise erhöht werden, da Regenrinnen und/oder Sammelstellen für Niederschlagswasser bei Gebäuden häufig bereits vorhanden sind.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Erdkollektor weiter ein benachbart zum Solekreislauf angeordnetes Heizrohr auf, das mit einer thermischen Solaranlage verbindbar ist. Hierdurch kann von der thermischen Solaranlage erzeugte Wärme, die gerade nicht anderweitig benötigt wird, in dem den Erdkollektor umgebenden Erdreich zwischengespeichert werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Heizrohr in der unteren Hälfte und insbesondere im unteren Drittel des Solekreislaufs im Erdreich angeordnet. Dabei ist die Anordnung auf die vertikale Erstreckung des Solekreislaufs im Erdreich zu beziehen.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Heizrohr unterhalb des Solekreislaufs im Erdreich angeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt der kleinste Abstand des Heizrohrs vom Solekreislauf weniger als 1,5 Meter und insbesondere weniger als 1,0 Meter und weiter insbesondere weniger als 0,5 Meter. Weist der Solekreislauf mehrere insbesondere parallele Leitungen in Erstreckungsrichtung auf, so ist die dem Heizrohr am nächsten liegende Leitung für die Bestimmung des Abstandes heranzuziehen.
Gemäß einer Ausführungsform bildet der Solekreislauf einen Grabenkollektor oder eine Erdsonde oder einen Energiekorb.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt
1 schematisch eine Querschnittsansicht durch einen erfindungsgemäßen Erdkollektor;
2 schematisch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Erdkollektors;
3 schematisch eine Gegenüberstellung eines herkömmlichen Erdkollektors mit dem erfindungsgemäßen Erdkollektor;
Die vorliegende Erfindung betrifft die Einleitung und Versickerung des Niederschlagwassers eines Gebäudes und Grundstückes in das Erdreich im Bereich der Kollektorleitungen zur Erhöhung der Wärmespeicher- und Wärmeleitfähigkeit des Erdreichs. Dazu die Ausnützung des Wärmeinhaltes des Niederschlagwassers mit dem Erfolg, dass dadurch hohe Soletemperaturen erreicht und damit die Leistungszahl der mit dem erfindungsgemäßen Erdkollektor verbundenen Wärmepumpe erhöht wird.
Dies wird erreicht durch Energie- und Wärmegewinnung aus Geothermie.
Durch eine zusätzliche Anwendung der Solarthermie im unteren Bereich des Grabenkollektors, kann durch Umwandlung von Sonnenenergie in Wärme mit Solarkollektoren zur weiteren wirtschaftlichen Erwärmung des Wärmespeichers Erdreich beigetragen werden.
Offenbart wird somit ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einleitung und Versickerung des Niederschlagwassers eines Gebäudes und Grundstücks (siehe 2) in das Erdreich, zur Erhöhung der Wärmepumpenleistung bei einer Wärmepumpenheizung mit Wärmeentzug aus dem Erdreich mittels eines Kollektors durch Energie- und Wärmegewinnung aus Geothermie.
Die Wärmequelle Erdreich und deren Wärmespeicherfähigkeit ist abhängig von der Bodenbeschaffenheit, der Erdreichtemperatur und der Wassersättigung des Erdreichs. Um diese durch den jeweiligen Standort vorgegebenen Werte wirkungsvoll zu verbessern, wird Niederschlagwasser über den Bereich der Kollektorleitungen ins Erdreich eingeleitet.
Nach beiliegender 1 für einen Grabenkollektor, wird das Niederschlagswasser über eine Drainageleitung 1, die gleichlang ist wie der Grabenkollektor, ca. 1 m unter der Erdoberfläche und ca. 0,5 m über den oberen Kollektorleitungen 3 ins Erdreich eingeleitet. Dadurch wird das Erdreich um den Kollektor befeuchtet.
Vereinfacht kann man sagen, dass die Speichereigenschaften des Wärmeträgers Erdreich und die Wärmeleitfähigkeit des Erdreichs um so größer sind, je mehr der Boden mit Wasser angereichert ist.
Daneben besitzt das Niederschlagwasser einen hohen Wärmeinhalt, der über das feuchte Erdreich im Bereich der Kollektorleistungen zu hohen Soletemperaturen führt, damit die Leistungszahl der Wärmepumpe erhöht und die Stromkosten der Heizung senkt.
Somit wird Sonnenwärme ohne CO2-Emission als „Erneuerbare Energie” im Erdreich gespeichert und wirtschaftlich verwertet.
Zudem wird das Niederschlagwasser dem Erdreich zurückgeführt und nicht über einen Kanal und Kläranlage in ein Gewässer eingeleitet.
Dadurch wird die Natur entlastet, den Tieren ihren Lebensraum erhalten, das Klima verbessert, die Hochwassergefahr vermindert und das Grundwasser erhöht.
Durch eine Einbringung von mittels Solarthermie gewonnener Wärme über ein mit einer thermischen Solaranlage verbundenes Heizrohr 2 im unteren Bereich des Grabenkollektors, kann durch Umwandlung von Sonnenenergie in Wärme mit Solarkollektoren, zur weiteren Erwärmung des Erdreichs und Speicherung von Wärme beigetragen werden.
Die Angaben beziehen sich wie beschrieben auf einen Grabenkollektor. Für einen Flächenkollektor, Erdsonde oder Energiekorb, muss wegen der schwierigeren Einleitungssituation des Niederschlagwassers, mit Abstrichen im Wirkungsgrad gerechnet werden.
Die in der 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Ausführungsform insbesondere dadurch, dass kein Heizrohr zum einbringen von Wärme in das Erdreich vorgesehen ist. Dafür ist aus 2 ersichtlich, wie das Niederschlagswasser beispielsweise der Drainage 1 zugeführt werden kann.
In 3 ist schematisch eine Gegenüberstellung eines herkömmlichen Erdkollektors mit dem erfindungsgemäßen Erdkollektor gezeigt.

Claims

Erdkollektor für eine Wärmepumpe, aufweisend: einen mit einer Wärmepumpe verbindbaren Solekreislauf (3), um Erdwärme aufzunehmen; gekennzeichnet durch eine benachbart zum Solekreislauf (3) angeordnete Drainage (1) für Niederschlagswasser.
Erdkollektor nach Anspruch 1, wobei die Drainage (1) im wesentlichen parallel zum Solekreislauf (3) angeordnet ist.
Erdkollektor nach Anspruch 1 oder 2, wobei der kleinste Abstand der Drainage (1) vom Solekreislauf (3) weniger als 2,0 Meter und insbesondere weniger als 1,5 Meter und weiter insbesondere weniger als 1,0 Meter beträgt.
Erdkollektor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Drainage (1) und der Solekreislauf (3) jeweils mindestens 0,5 Meter und insbesondere mindestens 0,75 Meter und weiter insbesondere mindestens 1 Meter unter der Erdoberfläche angeordnet und von Erdreich umgeben sind.
Erdkollektor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Drainage (1) oberhalb des Solekreislaufs (3) im Erdreich angeordnet ist.
Erdkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Drainage (1) oberhalb des Solekreislaufs (3) außerhalb des Erdreichs angeordnet ist.
Erdkollektor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Drainage (1) mit wenigstens einer Zuleitung für Niederschlagswasser, insbesondere mit wenigstens einer Regenrinne oder einer Sammelstelle für Niederschlagswasser, verbunden ist.
Erdkollektor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, weiter aufweisend ein benachbart zum Solekreislauf (3) angeordnetes Heizrohr (2), das mit einer thermischen Solaranlage verbindbar ist.
Erdkollektor nach Anspruch 8, wobei das Heizrohr (2) in der unteren Hälfte und insbesondere im unteren Drittel des Solekreislaufs (3) im Erdreich angeordnet ist.
Erdkollektor nach Anspruch 8, wobei das Heizrohr (2) unterhalb des Solekreislaufs (3) im Erdreich angeordnet ist.
Erdkollektor nach einem der Ansprüche 8, 9 oder 10, wobei der kleinste Abstand des Heizrohrs (2) vom Solekreislauf (3) weniger als 1,5 Meter und insbesondere weniger als 1,0 Meter und weiter insbesondere weniger als 0,5 Meter beträgt.
Erdkollektor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Solekreislauf (2) einen Grabenkollektor oder eine Erdsonde oder einen Energiekorb bildet.