DE102009005976A1 - Erdverlegte fluidführende Leitungen mit Wärmetauscheinrichtung und Verfahren zu deren Verlegung - Google Patents

Erdverlegte fluidführende Leitungen mit Wärmetauscheinrichtung und Verfahren zu deren Verlegung Download PDF

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Abstract

Erdverlegte fluidführende Leitung (13) weist eine Wärmetauscheinrichtung (20) auf. Die Wärmetauscheinrichtung (20) besitzt eine Vielzahl an Spiralwindungen (21). Die Wärmetauscheinrichtung (20) ist außerhalb der Wandung der fluidführenden Leitung (13) angeordnet. Die Spiralwindungen (21) laufen um die Wandung der fluidführenden Leitung (13) herum. Dadurch wird es möglich, in einem Verfahren fluidführende Leitung mit einer Wärmetauscheinrichtung auszurüsten.

Description

  • Die Erfindung betrifft erdverlegte fluidführende Leitung mit Wärmetauscheinrichtung. Sie betrifft außerdem ein Verfahren, mit dem derartige Leitungen mit einer Wärmetauscheinrichtung verlegt werden können.
  • Versorgungs- und Entsorgungsleitungen in Form von fluidführenden Leitungen werden üblicherweise in der Erde verlegt. Diese fluidführenden Leitungen sind insbesondere Trinkwasser- oder Schmutzwasserleitungen. Dabei wird darauf geachtet, dass diese fluidführenden Leitungen im frostfreien Raum verlegt werden, üblicherweise also in Tiefen von mehr als 1 m, häufig auch 2 m je nach Region und Bodenzusammensetzung.
  • Für die Zufuhr von Trinkwasser ist dabei die Trinkwasserverordnung zu beachten. Diese legt fest, dass Trinkwasser aus hygienischen Gründen eine Temperatur von 10°C oder weniger aufweisen sollte. Der Grund hierfür liegt darin, dass mit steigender Temperatur eine Vermehrung von Keimen, Mikrobakterien und anderen unerwünschten Verunreinigungen im Trinkwasser nicht nur stattfindet, sondern auch mit der Temperatur exponentiell zunimmt.
  • Schmutzwasser- beziehungsweise Abwasserleitungen unterliegen anderen Vorschriften. Auch hier wird jedoch eine Einleitung von Schmutzwasser höherer Temperatur nur in Sonderfällen gestattet und niedrige Temperaturen sind ebenfalls aus hygienischen Gründen bevorzugt.
  • Zunehmend kann allerdings festgestellt werden, dass die Temperatur des Erdbodens zumindest im städtischen Raum höher liegt, als dies in diesem Zusammenhang gewünscht ist. Dies liegt an den heutzutage häufig wärmeren Kellerräumen, deren Wärme in den umgebenden Erdbodenbereich abgegeben wird, ebenso aber auch an der Versiegelung von Flächen, die ein Eindringen von Regenwasser und dadurch eine Abführung von Wärme durch Wärmeübergang in die Regenwassermoleküle und Wärmeleitung durch Absinken dieser Regenwassermoleküle erschweren. Auch die übliche Abfuhr von Wärme durch andere Witterungsbedingen, etwa durch Wind, findet gerade im städtischen Raum immer weniger statt.
  • Dies führt dazu, dass der Erdboden im Bereich der fluidführenden Leitungen höhere Temperaturen als gewünscht und in außerstädtischen Bereichen möglich und üblich aufweist, die zu der Gefahr führen, dass diese höhere Bodentemperatur auch an die Wandungen der fluidführenden Leitungen und damit an die darin fließenden Fluide abgegeben wird, sodass das Trinkwasser eine Wassertemperatur von mehr als 10°C und auch das Abwasser eine zu hohe Temperatur aufweist.
  • Um dem entgegenzuwirken, muss das Trinkwasser vor der Einspeisung in die Versorgungsleitungen deutlich niedriger gekühlt werden als an sich erforderlich oder es müssen entsprechende Zwischenstationen mit Abkühlmechanismen eingesetzt werden.
  • Auch die Temperaturen in den Schmutzwasserleitungen werden durch die hohen Temperaturen der umgebenden Erdböden nicht in dem Maße abgeführt, wie dies wünschenswert wäre.
  • Um die Temperaturen in Trinkwasser- und insbesondere auch Abwasserleitungen zu reduzieren, sind bereits verschiedene Möglichkeiten vorgeschlagen worden. So werden etwa in der DE 20 2005 013 590 U1 und der DE 10 2006 039 250 A1 Wärmetauscher in Form von Wellrohren in Abwasserleitungen eingesetzt und auf diese Weise durch Wärmeleitung aus dem Abwasser in das von Abwasser umflossene Wellrohr die überschüssige Wärme in die Wärmetauscher überführt. Von besonderem Vorteil ist es dabei, dass nicht nur die unerwünschte Wärme abgeführt werden kann, sondern dass auch eine Wärmerückgewinnung möglich wird.
  • Auch aus der DE 11 2005 000 262 T5 ist eine Abwasserrohrleitung mit integrierten Wärmetauschern für sanitäre Einrichtungen bekannt. Hier ist der Wärmetauscher nicht für erdverlegte Abwasserleitungen vorgesehen, sondern hausintern unmittelbar in der Sanitäranlage.
  • Die DE 10 2006 008 379 A1 schlägt ein Rohrsystem zur Abwasserentsorgung und Wärmerückgewinnung vor, bei dem in dem Bereich des Mantels des Rohrs entsprechende Wärmetauscheinrichtungen in Form von Rohranordnungen vorgesehen sind, die zugleich bei der Neuverlegung des Rohres mit ins Erdreich eingebracht werden können.
  • Alle vorgenannten Konzepte haben den Nachteil, dass sie entweder hydraulisch problematisch sind, weil ihre Integration im Inneren der Trinkwasser- oder Abwasserrohrleitungen den Fluidfluss hemmt oder jedenfalls behindert, oder dass es erforderlich ist, die Trinkwasser- und Abwasserleitungen bereits bei ihrer Verlegung entsprechend auszustatten und dabei unter Umständen auch die Wandungen zu schwächen, indem dort die Rohrleitungen eingelegt werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Möglichkeit vorzuschlagen, mit weniger aufwändigen Mitteln eine Abkühlung der Wassertemperaturen in den fluidführenden Leitungen herbeizuführen.
  • Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen fluidführenden Leitung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Wärmetauscheinrichtung eine Vielzahl an Spiralwindungen aufweist, dass die Wärmetauscheinrichtung außerhalb der Wandung der fluidführenden Leitung angeordnet ist, und dass die Spiralwindungen um die Wandung der fluidführenden Leitung herumlaufen.
  • Diese Aufgabe wird außerdem durch ein Verfahren gelöst, mit dem sehr einfach nachträglich erdverlegte Trinkwasser- und Abwasserleitungen mit Wärmetauscheinrichtungen ausgestattet werden können. Dieses Verfahren zeichnet sich durch Ausheben einer Vertiefung im Erdboden im Bereich einer fluidführenden Leitung, Absperren des strömenden Fluids in der fluidführenden Leitung, Aufschneiden der fluidführenden Leitung an zwei voneinander beabstandeten Schnittstellen, Anheben des Rohrstückes der fluidführenden Leitung zwischen den beiden Schnittstellen, achsparalleles Aufschieben von Spiralwindungen einer Wärmetauscheinrichtung außen auf die Wandung des Rohrstückes der fluidführenden Leitung, Herablassen und Verbinden des Rohrstückes der fluidführenden Leitung an den Schnittstellen mit den nicht bewegten Abschnitten der fluidführenden Leitung, Ausdehnen und/oder Verschieben der Spiralwindungen der Wärmetauscheinrichtung auf der Wandung der fluidführenden Leitung auch über die Schnittstellen hinaus, Anschließen der Wärmetauscheinrichtung an einer Verwertungseinrichtung, Entfernung der Absperrung des Fluids in der fluidführenden Leitung und Auffüllen der Vertiefung mit Erdboden bis zur Bodenoberfläche aus.
  • Eine derartige Konzeption ermöglicht nicht nur sehr effektiv eine gewünschte Abkühlung der fluidführenden Leitung, und zwar auf eine sehr kostengünstige Form. Gleichwohl tritt keine Behinderung des Fluidstroms im Inneren der Leitungen ein. Darüberhinaus entstehen jedoch noch weitere Vorteile verglichen mit dem Stand der Technik.
  • Durch die Konstruktion wird es möglich, diese Wärmetauscheinrichtungen nachträglich mit vertretbarem Aufwand zu installieren. Dies ist ein sehr wichtiger Gesichtspunkt, da kostenaufwändige und arbeitsintensive Maßnahmen nicht vertretbar sind.
  • Die erfindungsgemäßen Wärmetauscheinrichtungen können jedoch eingebaut werden, wenn beispielsweise ohnehin Wartungsarbeiten an existierenden Trinkwasserleitungen vorgenommen werden sollen, wenn ein neuer Hausanschluss in einem Neubaugebiet gelegt werden soll oder wenn Straßenbaumaßnahmen durchgeführt werden.
  • Bei einem derartigen Vorgang kann dann vor Ort das ohnehin entsprechend freiliegende oder mit vergleichsweise geringem Aufwand freilegbare Rohr nach entsprechender Sperrung des Fluidstromes in der Leitung auseinandergetrennt werden. Über das so freiliegende Ende des Rohres kann dann eine gewünschte Anzahl oder gewünschte Länge der erfindungsgemäßen Wärmetauscheinrichtung geschoben werden.
  • Da die erfindungsgemäßen Wärmetauscheinrichtungen spiralförmig und in gewissem Rahmen dadurch elastisch sind, kann ein erhebliches Stück dieser Wärmetauscheinrichtung relativ einfach über das Rohrende geschoben werden.
  • Wird dann die Trinkwasserleitung wieder geschlossen und die beiden freien Enden wieder verschweißt und abgedrückt, so kann nun die flexible Wärmetauscheinrichtung in eine oder in beiden Richtungen über die Trinkwasserleitung hinweggeschoben und freigegeben oder auseinandergezogen werden.
  • Die Wärmetauscheinrichtung ist nun sehr einfach und frei parallel zur Trinkwasserleitung in Rohrrichtung beweglich und kann so angeordnet werden, wie dies gewünscht wird.
  • Ist die gewünschte Position erreicht, werden die Wärmetauscheinrichtungen dann im gleichmäßigen Abstand zur innenliegenden fluidführenden Leitung fixiert.
  • Es entstehen ganz erhebliche Vorteile. Bereits eine geringfügige Reduzierung der Temperaturen der strömenden Fluide in den entsprechend behandelten Leitungen ist sehr wertvoll, da sich wie erwähnt die Keime exponentiell mit der Temperatur vermehren. Bereits eine Absenkung um 1 oder wenige Temperaturgrade ist daher von Nutzen.
  • Darüber hinaus kann mit der durch die Wärmetauscheinrichtung gewonnenen Energie außerordentlich kostengünstig eine Wärmepumpenanlage betrieben werden. Da die Wärmetauscheinrichtungen spiralförmige Leitungen sind, können sie die so aus den Wasser- und Abwasserleitungen partiell entnommene Wärmeenergie auch ihrerseits in einem entsprechenden Fluid transportieren und einer solchen Wärmepumpenanlage gezielt zuführen.
  • Insbesondere im unmittelbaren lokalen Bereich kann die so gewonnene Wärmeenergie gleich mit erheblichem Nutzen wieder eingesetzt werden, etwa zur Beheizung eines Wohngebäudes, eines kommunalen Gebäudes, einer Schule oder dergleichen.
  • Die gewonnenen Energiemengen sind auch keineswegs vernachlässigbar, da es sich um kontinuierlich aus strömenden Fluiden gewinnbare Energiemengen handelt, die gewissermaßen stetig gewonnen werden können.
  • So ist das Teilstück der fluidführenden Leitung, das ausgebaut oder getrennt werden muss, sehr kurz. Das Auseinanderschneiden und Wiederzusammensetzen der Leitung und das Anbringen der Wärmetauscheinrichtung ist unproblematisch. Betrachtet man beispielsweise eine übliche Trinkwasserleitung mit einem Durchmesser von 200 mm und Rohrstücken in handelsüblicher Länge von 12 m, so kann ein Auftrennen des Rohres einfach durch ein Absperren der Leitung auf beiden Seiten eines Rohrstückes und ein Auswechseln dieses Rohrstückes von 12 m Länge erfolgen.
  • Bevor das neue Rohrstück eingebaut wird, schiebt man eine entsprechende Länge einer Wärmetauscheinrichtung mit einer Anzahl komprimierter Spiralwindungen über das Rohr. Diese Wärmetauscheinrichtung kann beispielsweise einen Durchmesser von 300 mm besitzen und dadurch ohne größeren Aufwand und ohne Komplikationen über das Rohr geschoben werden.
  • Nachdem die Trinkwasserleitung (oder die Abwasserleitung oder andere fluidführende Leitung) wieder verschweißt und abgedrückt wurde, kann man die Wärmetauscheinrichtung mit ihren zahlreichen Spiralwindungen in die eine oder auch in beide Richtungen über die Trinkwasserleitung hinwegschieben und die Spiralwindungen auseinanderziehen.
  • Die Wärmetauscheinrichtung wird dann mit ihren Windungen in gleichmäßigem Abstand zur innerhalb liegenden Rohrleitung fixiert.
  • Danach wird diese Konstruktion dann in einem gewissen Abstand rechts und links im Erdreich bevorzugt verschalt und weiter bevorzugt mit einer entsprechenden Suspension bis oberhalb der Wärmetauscheinrichtung vergossen. Auf diese Weise kann dann sehr vorteilhaft zwischen der innenliegenden Leitung und der Wärmetauscheinrichtung ein sehr guter Wärmeübertrag stattfinden.
  • Die Ausfallzeiten der Rohrleitung sind extrem kurz. Es müssen keine mühsamen Umbauten erfolgen, sondern einfach ein vielleicht ohnehin erforderliches Auswechseln oder kurzfristiges einseitiges Anheben eines kleinen Abschnittes der Rohrleitung erfolgen, beispielsweise wie erwähnt ein Austausch eines Rohrstückes von 12 m Länge.
  • Besonders bevorzugt werden auseinanderziehbare Spiralwärmetauscher eingesetzt. Diese rohrartigen Leitungen bestehen aus einem plastisch verformbaren Material, welches eine variable und manuell einstellbare Verstellung des Abstandes der spiralförmigen Windungen in Achsrichtung voneinander erlaubt.
  • Auf einer Länge von 12 m, also beispielsweise bei einem Austausch eines einzigen Rohrstücks, kann eine Wärmetauscheinrichtung mit einer Anzahl von Spiralwindungen angeordnet werden, die bis zum 15-fachen der Leitungslänge der Rohrleitung auseinandergezogen werden kann. Das bedeutet, dass die Rohrleitung von 12 m Länge ihre Wärmeenergie an eine Wärmetauscheinrichtung abgibt, die auf diesem Rohrstück durch die spiralförmige Anordnung eine Länge von 180 m besitzt.
  • Besonders vorteilhaft ist, dass keine Einbauten in die Rohrleitung selbst erfolgen müssen. Die Rohrleitung bleibt unberührt. Es findet kein Eingriff in das vorhandene Rohrnetz statt. Weder in hydraulischer noch in hygienischer Hinsicht ändert sich in der fluidführenden Leitung etwas. Die gesamte Wärmetauscheinrichtung befindet sich nur außerhalb der Rohrleitung und windet sich um diese herum.
  • Die erfindungsgemäße Konzeption ist für Stadtwerke, Wasserverbände und Kommunen geeignet.
  • Eine bevorzugt vorgesehene Verschalung der fluidführenden Leitung samt der spiralförmig um diese herum gewundenen Wärmetauscheinrichtung dient auch zur Isolierung gegenüber dem umgebenden Erdreich. Dadurch kann eine Wärmeleitung aus dem Erdreich in das Fluid ebenso unterbunden werden, wie eine nicht gewünschte Wärmeleitung aus der Wärmetauscheinrichtung in das umgebende Erdreich außerhalb der Verschalung. Dadurch kann eine relativ konstante, vorhersehbare Temperatur in und um sowohl die Trinkwasser- und Abwasserleitung als auch in der Wärmetauscheinrichtung sichergestellt werden.
  • Als Material für die Verschalung bieten sich Werkstoffe an, wie sie beispielsweise unter der Marke Styrodur angeboten werden. Unter Styrodur werden insbesondere Dämmstoffplatten aus Polystyrol angeboten, wobei es sich um ein meist geschlossenzelliges, relativ feinporiges extrudiertes Polystyrol in Form eines Hartschaums handelt.
  • Eine weitere Verbesserung der Wärmeleitung von der fluidführenden Leitung zur Wärmetauscheinrichtung kann bevorzugt dadurch erreicht werden, dass der gesamte Bereich insbesondere innerhalb einer Verschalung mit einer Suspension ausgefüllt werden kann, die den Kontakt zwischen der Trinkwasser- und Abwasserleitung und der Wärmetauscheinrichtung verbessert. Als Material für diese Suspension kommen beispielsweise Bentonit, Beton oder Quarzsand in Betracht.
  • Der Einsatz der äußeren Dämmung mit den bevorzugt vorgesehenen Dämmstoffplatten und das zusätzliche Verfüllmaterial innerhalb der Platten, also zwischen der Dämmung und der Rohrleitung, hat ganz erhebliche zusätzliche Vorteile. Dabei ist nämlich zu berücksichtigen, dass eine Rohrleitung etwa für Trinkwasser oder Schmutzwasser über 24 h täglichen Betrieb gesehen nie eine gleichmäßige Auslastung hat. Die Durchströmung schwankt ständig im Tagesablauf. Das bedeutet aber auch, dass die in den strömenden Fluiden mitgeführte Energiemenge nicht gleichmäßig ist und dass aufgrund der unterschiedlichen Kontaktflächen auf der Innenseite der Rohre auch der Energieentzug über die Zeit gesehen nicht gleichmäßig sein kann. So weisen Schmutzwasserleitungen im Allgemeinen ständig nur eine Teilfüllung auf. Bei Trinkwasserleitungen besteht üblicherweise nachts nur eine vergleichsweise geringe Strömungsgeschwindigkeit, da nur geringe Abnahmen erfolgen.
  • Soll nun die erfindungsgemäße Konzeption insbesondere auch zur Wärmerückgewinnung und damit etwa zur Energieversorgung von umliegenden Gebäuden dienen, so ist es sinnvoll, wenn man einen Puffer schafft, um die zur Verfügung stehende Entzugsenergie zwischen zu Puffern. Genau das wird mit einer Verfüllmasse in dem Bereich zwischen der Dämmung und der Rohrleitung erreicht. Durch diesen Bereich verläuft wie erörtert die Wärmetauscheinrichtung.
  • Die konkret eingesetzte Menge an Verfüllmasse und auch die konkrete Anordnung der Wärmetauscheinrichtung innerhalb dieses Zwischenraumes zwischen Rohrleitung und Dämmung kann etwas variieren, je nach den üblichen Betriebs bedingungen des zur Energielieferung herangezogenen Rohres der erdverlegten fluidführenden Leitung.
  • Aufgrund der Wärmeaufnahmekapazität des Zwischenraumes zwischen Rohrleitung und Dämmung kann man als Ergebnis festhalten, dass die benötigte Rohrleitungslänge und damit auch die zur Verfügung zu stellende Grabenlänge geringer ist, als wenn ein System ohne einen solchen Puffer eingesetzt wird.
  • Insgesamt wird es mit den verschiedenen alternativen Ausführungsformen der Erfindung möglich, besonders günstig und ohne eine Beeinträchtigung des Fluidstromes eine Energiegewinnung zum kostengünstigen Betreiben einer Wärmepumpenanlage bereitzustellen.
  • Die Erfindung ist insbesondere im Zusammenhang mit Trinkwasser- und Schmutzwasserleitungen beschrieben worden. Es ist jedoch auch möglich, sie im Zusammenhang mit Leitungen einzusetzen, bei denen etwa in chemischen Großanlagen Reaktionsströme geführt werden, die Prozesswärme enthalten. Es können dort ähnliche Probleme auftreten, insbesondere kann diese Prozesswärme noch energetisch genutzt werden und zugleich die häufig auch unerwünschte hohe Temperatur durch die Erfindung herunter gekühlt werden.
  • Im Folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 einen schematischen Schnitt durch eine Situation im Erdboden mit einer Versorgungsleitung und einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung während der Anbringung; und
  • 3 eine schematische Darstellung der Erfindung im Anwendungsfall.
  • In der 1 ist schematisch eine Situation dargestellt, in der in einem Erdboden 10 eine Vertiefung 11 ausgehoben ist. Die Vertiefung 11 ragt damit von einer Bodenoberfläche 12 aus in die Tiefe. Benachbart zum untersten Punkt der ausgehobenen Vertiefung 11 im Erdboden 10 ist schematisch im Schnitt eine fluidführende Leitung 13 dargestellt, etwa eine Versorgungsleitung für Trinkwasser. Es kann sich auch um eine Entsorgungsleitung handeln. Die fluidführende Leitung 13 verläuft senkrecht zur Blattebene in der ausgehobenen Vertiefung 11 im Erdboden 10 weitgehend horizontal und somit etwa parallel zum Erdboden 10, beispielsweise in einer Tiefe zwischen 1 m oder 2 m.
  • Üblicherweise ist die Vertiefung 11 angefüllt bis zur Bodenoberfläche 12 mit Erdboden 10 und verdeckt mithin die fluidführende Leitung 13, sodass auf der Bodenoberfläche 12 der Verkehr fließen und Fußgänger gehen können. Dargestellt ist also eine Situation, bei der etwa aus Wartungsgründen oder zu Reparaturzwecken oder auch zum Anschließen einer Abzweigleitung für ein Neubaugebiet die Vertiefung 11 ausgehoben ist, um an die fluidführende Leitung 13 oder aber auch an andere Leitungen im Erdboden zu gelangen, beispielsweise an Kabel für die Stromversorgung oder Telekommunikationsleitungen.
  • Die fluidführende Leitung 13 ist rohrförmig, was sich durch den kreisförmigen Querschnitt in der 1 bestätigt. Innerhalb der fluidführenden Leitung 13 fließt ein Fluid, üblicherweise also Trinkwasser beziehungsweise im Falle einer Entsorgungsleitung Abwasser.
  • Dargestellt ist nun im Schnitt, dass um die fluidführende Leitung 13 herum eine Wärmetauscheinrichtung 20 angeordnet ist, die eine Vielzahl von Spiralwindungen 21 (in 1 nicht zu erkennen) aufweist. Die Anbringung dieser Wärmetauscheinrichtung 20 mit den Spiralwindungen 21 um die fluidführende Leitung 13 herum ist in der 2 näher dargestellt.
  • Man sieht auch hier die Bodenoberfläche 12 des Erdbodens 10, und zwar schematisch etwa im rechten Winkel auf die Situation in der 1.
  • Ein schematisch im Erdboden 10 dargestelltes Rohr der fluidführenden Leitung 13 verläuft dementsprechend in der 2 von links nach rechts und könnte als im Schnitt oder in einer Ansicht dargestellt vorgestellt werden.
  • Diese fluidführende Leitung 13 wird nun im Bereich einer Vertiefung 11 (nicht dargestellt) angeschnitten. Hierzu wird natürlich zuvor außerhalb der Darstellung dafür gesorgt, dass das in der Versorgungsleitung strömende Fluid unterbrochen wird und während der nun folgenden Maßnahmen keine strömenden Fluide in der sonst fluidführenden Leitung 13 sind.
  • Dieses Stück der fluidführenden Leitung 13 wird nun in zwei Schnittstellen 16 vom Rest des Stranges der fluidführenden Leitung 13 getrennt und aufgeschnitten und nach oben angehoben. Ein Rohrstück von beispielsweise 10 m Länge befindet sich jetzt also außerhalb des Rohrstranges der fluidführenden Leitung 13. Dieses Rohrstück ist nun von beiden Seiten frei zugänglich.
  • Nun wird wie schon angedeutet eine Wärmetauscheinrichtung 20 mit einer Vielzahl an Spiralwindungen 21 von einem dieser beiden freistehenden Enden über das Rohrstück fluidführender Leitung 13 geschoben. Dabei sind diese Spiralwindungen 21 der Wärmetauscheinrichtung 20 eng zueinander benachbart; die Spirale ist gewissermaßen zusammengedrückt. Die Spiralwindungen besitzen einen Durchmesser, der geringfügig größer als der Außendurchmesser des Rohrstückes der fluidführenden Leitung 13 ist und legen sich somit eng um die fluidführende Leitung 13.
  • Nachdem die komplette Wärmetauscheinrichtung 20 mit den Spiralwindungen 21 sich auf dem herausgehobenen Rohrstück der fluidführenden Leitung 13 befindet, kann diese wieder in die Vertiefung 11 herabgelassen und zwischen die beiden Schnittstellen 16 der fluidführenden Leitung 13 eingefügt werden. Hier wird sie wieder mit einschlägigen Mitteln, beispielsweise durch Verschweißen, mit dem Rest des Rohrstranges der fluidführenden Leitung 13 verbunden.
  • Der folgende Schritt kann am besten in der 3 erkannt werden. Die 3 zeigt die Landschaft aus der 2 in einem späteren Verfahrensschritt. Man sieht wiederum unter der Bodenoberfläche 12 des Erdbodens 10 die fluidführende Leitung 13, um die jetzt bereits die Wärmetauscheinrichtung 20 mit den Spiralwindungen 21 herum gelegt ist.
  • Allerdings wird jetzt nicht mehr die Spiralanordnung der Wärmetauscheinrichtung 20 zusammengedrückt, sondern die Spiralwindungen 21 können sich frei in Richtung seitwärts ausdehnen, was durch den geänderten Verlauf in der 3 angedeutet ist. Die Spiralwindungen 21 können dabei durch manuelle Maßnahmen genau so angeordnet werden, wie die von äußeren Umständen vorgegeben oder vom Benutzer gewünscht ist. Er kann also die einzelnen Spiralwindungen 21 gleichmäßig auseinanderziehen oder – insbesondere dann, wenn Hindernisse im Weg sind – auch bestimmte Bereiche der Wärmetauscheinrichtung 20 mit den jeweiligen Spiralwindungen 21 steiler und enger zusammengedrängt oder aber auseinandergezogen zur Umgehung eines Hindernisses platzieren.
  • Damit dies geschehen kann, muss die Vertiefung 11 natürlich entsprechend weit ausgedehnt werden, so dass der Erdboden 10 in dem entsprechenden Bereich entfernt worden ist.
  • Nach dem die Spiralwindungen 21 sich wie in der 3 schematisch angedeutet ausgedehnt haben oder ausgedehnt worden sind, können sie (nicht dargestellt) entsprechend mit einer Verwertungsstation verbunden werden, die auch dafür sorgt, dass entsprechend ein Fluid durch die Spiralwindungen 21 der Wärmetauscheinrichtung 20 strömt und Wärme aufnehmen kann. Diese Ver wertungseinrichtung kann dann etwa zur Wärmeversorgung eines benachbarten Gebäudes (nicht dargestellt) dienen.
  • Betrachtet man nun wiederum die Situation in der 1, in der die fluidführende Leitung 13 senkrecht zur Blattebene und zu der Situation in den 2 und 3 dargestellt ist, so sieht man, dass die fluidführende Leitung 13 mitsamt der diese umgebenden Wärmetauscheinrichtung 20 von einer Suspension 30 umgeben ist. Diese Suspension 30 füllt die Räume um die Spiralwindungen 21 und die Außenwandung der fluidführenden Leitung 13 herum aus und verbessert somit den Wärmeübergang von dem Fluid in der fluidführenden Leitung 13 auf die Spiralwindungen 21 der Wärmetauscheinrichtung 20.
  • Um den Bereich der Suspension 30 zur besseren Wärmeleitung herum befindet sich dann wiederum eine Wärmedämmung 32. Diese unterbindet die weitere Wärmeleitung aus dem Bereich der Suspension 30 in die Umgebung. Dies verhindert zum Einen, dass die Umgebung unbeabsichtigt zusätzlich durch das strömende Fluid in der fluidführenden Leitung 13 erwärmt wird, und sorgt außerdem dafür, dass die nun zur Energieversorgung nutzbare Wärme in der Wärmetauscheinrichtung 20 auch in dieser verbleibt und nicht etwa an die Umgebung ungenutzt abgegeben wird.
  • 10
    Erdboden
    11
    ausgehobene Vertiefung im Erdboden
    12
    Bodenoberfläche
    13
    fluidführende Leitung
    16
    Schnittstellen zur Entnahme eines Rohres der fluidführenden Leitung 13
    20
    Wärmetauscheinrichtung
    21
    Spiralwindung
    30
    Suspension zur besseren Wärmeleitung
    32
    Wärmedämmung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 202005013590 U1 [0009]
    • - DE 102006039250 A1 [0009]
    • - DE 112005000262 T5 [0010]
    • - DE 102006008379 A1 [0011]

Claims (15)

  1. Erdverlegte fluidführende Leitung (13), mit einer Wärmetauscheinrichtung (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscheinrichtung (20) eine Vielzahl an Spiralwindungen (21) aufweist, dass die Wärmetauscheinrichtung (20) außerhalb der Wandung der fluidführenden Leitung (13) angeordnet ist, und dass die Spiralwindungen (21) um die Wandung der fluidführenden Leitung (13) herumlaufen.
  2. Fluidführende Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralwindungen (21) der Wärmetauscheinrichtung (20) unmittelbar auf der Wandung der fluidführenden Leitung (13) aufliegen.
  3. Fluidführende Leitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Wärmeleitung fördernde Suspension um die fluidführende Leitung (13) und die Spiralwindungen (21) der Wärmetauscheinrichtung (20) angeordnet ist.
  4. Fluidführende Leitung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension (30) Bentonit, Beton oder Quarzsand aufweist.
  5. Fluidführende Leitung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass um den Bereich der fluidführenden Leitung (13) und der Spiralwindungen (21) der Wärmetauscheinrichtung (20) herum außen eine Verschalung mit einer Wärmedämmung (32) vorgesehen ist.
  6. Fluidführende Leitung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschalung mit der Wärmedämmung (32) mit einem Werkstoff ausgestattet ist, der Dämmstoffplatten einsetzt, die vorzugsweise aus Polystyrol, insbesondere aus geschlossenzelligem, extrudiertem Polystyrol aufweist.
  7. Fluidführende Leitung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralwindungen (21) der Wärmetauscheinrichtung (20) manuell auseinanderziehbar und zusammenschiebbar sind.
  8. Fluidführende Leitung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralwindungen (21) der Wärmetauscheinrichtung (20) aus einem plastisch verformbaren Material bestehen.
  9. Fluidführende Leitung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscheinrichtung (20) mit ihren Spiralwindungen (21) aus einem plastisch verformbaren Material besteht, das eine variable und manuell einstellbare Verstellung des Abstandes der spiralförmigen Windungen in Achsrichtung der Spirale voneinander erlaubt.
  10. Fluidführende Leitung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscheinrichtung (20) im Bereich der Spiralwindungen (21) aus einem Mehrschicht-Verbundrohr oder aus einem Kupferrohr mit Schutzmantel aufgebaut ist.
  11. Fluidführende Leitung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscheinrichtung (20) im Bereich der Spiralwindungen (21) aus einem Fünf-Schicht-Verbundrohr aufgebaut ist, dass die mittlere der fünf Schichten aus Aluminium besteht, dass die jeweils außen liegenden beiden Schichten aus einem korrosionsfesten Kunststoff bestehen, und dass die zwischen der äußeren und der mittleren Schicht liegenden beiden Schichten Verbindungsschichten sind.
  12. Fluidführende Leitung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die fluidführende Leitung (13) eine Trinkwasser- oder Schmutzwasserleitung ist.
  13. Verfahren zum nachträglichen Ausrüsten einer fluidführenden Leitung mit einer Wärmetauscheinrichtung mit folgenden Schritten: – Ausheben einer Vertiefung (11) im Erdboden (10) im Bereich einer fluidführenden Leitung (13), – Absperren des strömenden Fluids in der fluidführenden Leitung (13), – Aufschneiden der fluidführenden Leitung (13) an zwei voneinander beabstandeten Schnittstellen (16), – Anheben des Rohrstückes der fluidführenden Leitung (13) zwischen den beiden Schnittstellen (16), – achsparalleles Aufschieben von Spiralwindungen (21) einer Wärmetauscheinrichtung (20) außen auf die Wandung des Rohrstückes der fluidführenden Leitung (13), – Herablassen und Verbinden des Rohrstückes der fluidführenden Leitung (13) an den Schnittstellen (16) mit den nicht bewegten Abschnitten der fluidführenden Leitung (13), – Ausdehnen und/oder Verschieben der Spiralwindungen (21) der Wärmetauscheinrichtung (20) auf der Wandung der fluidführenden Leitung (13) auch über die Schnittstellen (16) hinaus, – Anschließen der Wärmetauscheinrichtung (20) an einer Verwertungseinrichtung, – Entfernung der Absperrung des Fluids in der fluidführenden Leitung (13) und – Auffüllen der Vertiefung (11) mit Erdboden (10) bis zur Bodenoberfläche (12).
  14. Verfahren zum nachträglichen Ausrüsten einer fluidführenden Leitung mit einer Wärmetauscheinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass um die verlegte Wärmetauscheinrichtung (20) und die Spiralwindungen (21) und in Kontakt mit der fluidführenden Leitung (13) eine Suspension (30) zur Verbesserung der Wärmeleitung aufgebracht wird.
  15. Verfahren zum nachträglichen Ausrüsten einer fluidführenden Leitung mit einer Wärmetauscheinrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass um die fluidführende Leitung (13) mit der Wärmetauscheinrichtung (20) mit den Spiralwindungen (21) eine Verschalung mit einer Wärmedämmung (32) angebracht wird.
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