DE102016002734A1 - Heat exchangers for cisterns and pits - Google Patents
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- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
Abstract
Problem Zunehmend werden Brauchwasseranlagen in Haushalten installiert, Wasserzisternen werden seit jeher verwendet, Wärmepumpen sind Stand der Technik. Energiepotentiale die effektiv und mit relativ geringem Aufwand mit der Kombination dieser beiden Komponenten gehoben werden können, bleiben jedoch noch ungenutzt. Lösung Um mit Wärmepumpen die Wärme in Zisternen/Gruben heben zu können, muss der dazugehörige Wärmetauscher in diese einfach eingebracht werden können und robust sein. Ein Wärmetauscher, der das leisten kann, ist in der Skizze dargestellt: Teil (1) ist der Wärmetauscher, hier in einer Zisterne (5) dargestellt. Der Wärmetauscher ist mit Wärmetauscherleitungen (1.1) ausgerüstet, die mittels der Anschlussleitungen (2) mit der Wärmepumpe (nicht dargestellt) verbunden sind. An den Zugstäben (1.6) können die Leitungen (1.1) befestigt werden, Anschließend wird alles mit einer Füllmasse (1.10), z. B. Beton, vergossen. Am oberen Ende des Wärmetauschers (1) ist eine Anhebevorrichtung (1.7) angebracht. Für den sicheren Stand kann der Wärmetauscher mit einem Fuß (1.20) ausgerüstet sein, der, damit er durch einen Schacht (5.3) passt, klappbar ausgeführt werden kann. Anwendungsgebiet: Der Grubenwärmetauscher eignet sich für alle Zisternen und sonstige Wasser- oder auch Gülle-Gruben. Dieser Wärmetauscher kann in bestehende Zisternen nachgerüstet werden.Problem Increasingly, domestic hot water systems are installed in households, water tanks have always been used, heat pumps are state of the art. Energy potentials that can be raised effectively and with relatively little effort with the combination of these two components, however, remain unused. Solution In order to be able to lift heat in cisterns / pits with heat pumps, the associated heat exchanger must be easy to install in them and be robust. A heat exchanger that can do that is shown in the sketch: Part (1) is the heat exchanger, shown here in a cistern (5). The heat exchanger is equipped with heat exchanger lines (1.1), which are connected by means of connecting lines (2) with the heat pump (not shown). At the tie rods (1.6), the lines (1.1) can be attached, then everything with a filling (1.10), z. As concrete, shed. At the upper end of the heat exchanger (1) a lifting device (1.7) is mounted. For safe standing, the heat exchanger can be equipped with a foot (1.20), which can be made to be foldable so that it fits through a shaft (5.3). Application: The pit heat exchanger is suitable for all cisterns and other water or manure pits. This heat exchanger can be retrofitted into existing cisterns.
Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für Wärmepumpen mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs.The invention relates to a heat exchanger for heat pumps having the features in the preamble of the claim.
Gängige Praxis bei Wärmepumpen zur Gebäudeheizung sind Luftwärmepumpen, Grundwasser Wärmepumpen, Wärmepumpen mit Erdsonden oder Erdkollektoren. Eine neuere Entwicklung sind Wärmepumpen mit Eisspeichern. Mit zunehmendem Umweltbewusstsein nimmt auch die Regenwassernutzung z. B. für Toilettenspülung und Waschmaschine zu. Für die Gartenbewässerung werden Regenwasserzisternen seit jeher, wo immer möglich, eingesetzt.Common practice with heat pumps for building heating are air heat pumps, groundwater heat pumps, heat pumps with geothermal probes or ground collectors. A recent development is heat pumps with ice storage. With increasing environmental awareness and the rainwater use z. B. for toilet flushing and washing machine. For garden irrigation rainwater cisterns have always been used wherever possible.
Insbesonderen Regenwasserzisternen sind in Verbindung mit Wärmepumpen ideale Energiequellen zur Gebäudeheizung. In den kälteren Jahreszeiten sind die Zisternen häufig voll und das Wasser wird kaum genutzt. Physikalische Vorteile: Wasser hat eine hohe spezifische Wärmespeicherkapazität: 4,18 kJ/kgK, Luft 1,009 Sandstein 0,71. Gegenüber Luft ist die Wärmespeicherkapazität von Wasser volumenbezogen um den Faktor 3203 besser. Die Durchschnittliche Temperatur von Regenwasser in der Zisterne ist ungefähr die des umgebenden Erdreichs ca. 10°C, nur eben mit der besseren Wärmespeicherkapazität und nahezu idealen Wärmetransporteigenschaften. 10°C ist auch die Temperatur, die im Schnitt von geothermischen Wärmetauschern (Erdsonden, Erdwärmetauscher) normaler Weise geliefert wird; bei Überlastung des Wärmetauschers oder des Erdreiches sinkt diese Temperatur. Eine zusätzliche Steigerung, um Faktor 80, ergibt sich aus der Nutzung von (Regen-)Wasser, beim Phasenübergang von Wasser zu Eis bei 0°C: 333 kJ/kg. Bei der Nutzung von Geothermie ist die Vereisung des Bodens unerwünscht, bzw. nicht erlaubt. Bei Wärmepumpen mit Eisspeichern wird diese latente Wärmeenergie (333 kJ/kg) genutzt. Diese Anlagen sind meist Inhaus-Anlagen mit kleinen Eisspeichern ca. 400 l in einem thermisch isolierten Behälter. Es sind andere Anlagen aus Veröffentlichungen bekannt, die Wärmetauscherwendeln als offene Rohrbündel in Wasserzisternen/Tanks einbringen. Diese Anlagen sind recht aufwendig bei der Montage. Die Wärmetauscherrohre müssen in einem Gerüst/Gerippe fixiert werden. Dabei muss auf die Verlegung der Rohre und die Durchflussrichtung achtgegeben werden, weil bei der Eisbildung Frostsprengung droht. Je nach Größe und Umfang muss das Gebilde (Streben-/Rohr-Gerüst) vor Fertigstellung in dem Behälter aufgebaut oder eingebracht werden. Weiter muss das Gebilde innerhalb des Tanks dann gegen Auftrieb, Absinken, Verschieben und vor Scheuern und Beschädigungen jeglicher Art geschützt werden. Alle verwendeten Materialien müssen einzeln und im Verbund gegenüber Rost (auch Kontakt-Korrosion), Frost, Luft und Wasser samt etwelchen Inhaltsstoffen beständig sein. Der offene Aufbau der Wärmetauscherrohre hat zunächst den Vorteil, dass der Wärmeübergang bei komplett umflossenen Rohrbündeln bis zur Eisbildung sehr gut ist. Allerdings kann Verschmutzung und womöglich Algenbildung diesen Vorteil auch ins Gegenteil umkehren. Etliche Patente befassen sich in ähnlichen Situationen (bei Abwasserwärmetauschern) damit, die Wärmetauscherrohre von wärmeübergangsmindernden Verschmutzungen zu befreien, z. B.
Es ist Aufgabe dieser Erfindung, einen effektiven und einfachen Wärmetauscher für Zisternen und Gruben zu beschreiben, der sowohl in neue Anlagen sinnvoll eingebaut werden, wie auch einfach in alte bestehende Zisternen und Gruben nachgerüstet werden kann. Der Wärmetauscher soll dabei wartungsarm bis wartungsfrei sein. Isolierungen der Zisternen und Gruben sind nicht notwendig: Beim Betrieb des Wärmetauschers mit einer Wärmepumpe entsteht eine Wärmesenke, die auch der Umwelt noch Wärme entziehen kann. Ein Abdecken von offenen Gruben kann im Winter hilfreich sein. Damit soll dieser Wärmetauscher die Vorteile von gängigen Wärmepumpen nutzen und die physikalischen, technischen, umwelttechnischen und geologischen sowie gestalterische und kommerzielle Nachteile anderer Luft-, Erd- und Grundwasser-Wärmetauscher umgehen. Gestalterische Nachteile sind z. B. hoher Flächenbedarf, Nutzungseinschränkungen von Flächen, Lärmemission, Mindestgrenzabstände. Zusätzlich kann dieser Wärmetauscher Synergien durch Funktionsintegration von Wasserzisternen und Wasser-/Gülle-Gruben erzeugen. Die Nachteile aufwendigerer Lösungen sollen vermieden und die Vorteile flächig nutzbar gemacht werden, auch als Nachrüstlösung.It is an object of this invention to describe an effective and simple heat exchanger for cisterns and pits, which are usefully installed both in new facilities, as well as can be retrofitted into old existing cisterns and pits. The heat exchanger should be low maintenance to maintenance free. Isolation of the cisterns and pits is not necessary: When operating the heat exchanger with a heat pump creates a heat sink, which can also extract heat from the environment. Covering open pits can be helpful in winter. This heat exchanger should use the advantages of conventional heat pumps and circumvent the physical, technical, environmental and geological as well as design and commercial disadvantages of other air, ground and groundwater heat exchangers. Design disadvantages are z. B. high space requirement, use restrictions of areas, noise emission, minimum margins. In addition, this heat exchanger can create synergies through functional integration of water cisterns and water / manure pits. The disadvantages of more complex solutions are to be avoided and the advantages made available over a wide area, even as a retrofit solution.
In der Zeichnung beispielhaft und schematisch dargestellt ist ein Zisternen-/Gruben-Wärmetauscher, der das leisten kann.Illustrated in the drawing by way of example and schematically is a cistern / pit heat exchanger that can afford that.
Hauptbestandteil des Wärmetauschers (
Die Anschlüsse (
Dass der Wärmetauscher dann gut und sicher steht kann er mit einem breiten Fuß (
Bei anderen Umgebungen, z. B. flacheren oder offenen Gruben oder größeren Öffnungen kann eine andere Gestalt für den Wärmetauscher sinnvoller sein. Gegebenenfalls kann der Fuß dann weggelassen werden.For other environments, such as B. shallower or open pits or larger openings, a different shape for the heat exchanger may be useful. If necessary, the foot can then be omitted.
Mittels der Anhebevorrichtung/Kranöse (
Vorteilhaft an dieser Anordnung und Bauweise ist, dass Frostsprengung des Wärmetauschers durch die Füllmasse (
Beispielsweise ist der Wärmetauscher (
Der Betrieb vieler Wärmetauscher ist umkehrbar, so dass über diese Gebäude und Anlagen gekühlt werden können. Das ist auch mit diesem Wärmetauscher möglich.The operation of many heat exchangers is reversible so that they can be cooled through these buildings and facilities. This is also possible with this heat exchanger.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Wärmetauscher für Gruben und ZisternenHeat exchangers for pits and cisterns
- 1.11.1
- Wärmetauscherleitungen für das WärmetauschermediumHeat exchanger pipes for the heat exchanger medium
- 1.21.2
- Anschlüsse der WärmetauscherleitungenConnections of the heat exchanger lines
- 1.31.3
- Schutzplatteprotection plate
- 1.61.6
- ZugstäbeTension rods
- 1.71.7
- Anhebevorrichtunglifting device
- 1.101.10
- Füllmasse, z. B. BetonFilling material, z. Concrete
- 1.201.20
- Fuß mit Stützstrebe und SchuhFoot with support strut and shoe
- 22
- Anschlussleitungen zur Wärmepumpe mit flexiblen und festen Anschlussleitungen zur WärmepumpeConnecting pipes to the heat pump with flexible and fixed connecting pipes to the heat pump
- 55
- UmgebungSurroundings
- 5.15.1
- RegenwasserzisterneRainwater cistern
- 5.25.2
- Betonkonusconcrete cone
- 5.35.3
- Schachtring mit SchachtdeckelChess ring with manhole cover
- 5.45.4
- RegenwasserzulaufRainwater inlet
- 66
- Wasserliniewaterline
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102008001518 A1 [0003] DE 102008001518 A1 [0003]
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Priority Applications (1)
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DE102016002734.7A DE102016002734A1 (en) | 2016-03-05 | 2016-03-05 | Heat exchangers for cisterns and pits |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE102016002734.7A DE102016002734A1 (en) | 2016-03-05 | 2016-03-05 | Heat exchangers for cisterns and pits |
Publications (1)
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DE102016002734A1 true DE102016002734A1 (en) | 2017-09-07 |
Family
ID=59650750
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DE102016002734.7A Withdrawn DE102016002734A1 (en) | 2016-03-05 | 2016-03-05 | Heat exchangers for cisterns and pits |
Country Status (1)
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DE (1) | DE102016002734A1 (en) |
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2016
- 2016-03-05 DE DE102016002734.7A patent/DE102016002734A1/en not_active Withdrawn
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