DE202005000341U1 - Wärmeerzeuger - Google Patents

Abstract

Wärmeerzeuger (1) zusammengefasst in einer außenliegenden Kompakt-Einheit, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmeübertrager – ausgebildet als Sondenmantelrohr (14) – zur Aufnahme der Primärenergie über das Erdreich (25), eine Kondensator/Verdampfereinheit (6), sowie ein Kältemittelverdichter (9) in unmittelbarer Zusammenwirkung stehen, ein externer Wärmeenergieeintrag über die Anschlüsse (2) und (2.2), sowie ein interner, selbstzirkulierender Wärmeenergieeintrag durch das Wärmeträgermedium/Kühlwasser (13) über das Bypassventil (2.1) auf das Kühlwasser/Kältemittelohr (23.1) zur optimalen Verdampfung des außen abfließenden Kältemittels.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeerzeuger nach der Gattung des Hauptanspruchs. Ein derartiger Wärmeerzeuger ist bekannt.
• Solche bekannten Wärmeerzeuger haben meist den Nachteil, dass ein überdurchschnittlich großer Aufwand zur Erschließung der Primärenergie mittels Sole-Pumpenkreislauf zu einem sehr unwirtschaftlichem, umweltgefährdetem und kostenintensivem System.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aufgezeigten Nachteile zu vermeiden und einen Wärmeerzeuger zu schaffen, der als kompakte Einheit zur direkten Primärenergiegewinnung und Kühlung, sowie deren Kondensation, Verdampfung und Verdichtung im Sondenkopfraum bei Einzelanwendung zusammengefasst ist, ohne jegliche Umweltgefährdung.
• Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches. Vorteilhafte Weiterbildung des Gegenstandes des Anspruches 1 ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche, sowie aus der Beschreibung und der Zeichnung.
• Zeichnung
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
• 1 einen Wärmeerzeuger im Schnitt durch die Erdsonde mit Sondenschutzrohr
• 2 einen Querschnitt durch die Erdsonde mit integriertem Kühlkreislauf im Sondenschutzrohr in der Schnittebene A–A von 1
• 3 eine schematische Vergrößerung des Ausschnitts "B" mit Bypass des internen Kühlkreislaufs mit Rückströmverhinderung bei aktivem, internem Wärmeenergieeintrag
• Beschreibung des Ausführungsbeispiels
• Ein Wärmeerzeuger 1 auch „Wärmepumpe" genannt, bestehend aus Erdsonde mit Sondenschutzrohr 16 als Wärmeübertrager mit integriertem Kühlkreislauf und aufgebauter Kondensator/Verdampfereinheit 6, sowie einem Kältemittelverdichter 9 zur Verdichtung und Erzeugung der Heißgase, hermetisch getrennt in Primär- und Sekundärkreis durch die Kondensator/Verdampfereinheit 6.
• Das verflüssigte Kältemittel auf der Primärkreisseite gelangt über die Kondensatleitung primär 4 in den Flüssigkeitsverteiler 17 und fließt über die Außenfläche des Kühlwasser/Kältemittelohrs 23.1 nach unten und verdampft über die zugeführte Wärmeenergie im Kühlwasser/Kältemittelrohr 23.1, sowie über die zugeführte Erdwärme und steigt gasförmig im Sondenrohrraum 15 nach oben zur Kondensator/Verdampfereinheit 6, kondensiert unter Einwirkung von verdampfendem Kältemittel im Sekundärkreis, bei anschließender Verdichtung durch den Kältemittelverdichter 9 zu Heißgas. Die Anschlüsse 2 und 2.2 ermöglichen den Betrieb eines externen Kühlkreislaufs durch zusätzlichen Wärmeenergieeintrag über das Kühlwasser/Kältemittelrohr 23.1.
• Bei nicht vorhandenem, externem Wärmeenergieeintrag über die Anschlüsse 2 und 2.2, findet eine Zirkulation nach dem Thermosiphonprinzip durch strömungsbedingtes Öffnen des Bypassventils 2.1, zum Wärmeenergieeintrag durch das Wärmeträgermedium/Kühlwasser 13 auf das Kühlwasser/Kältemittelrohr 23.1 statt.
• Wirkungsweise
• Das in der Kondensator/Verdampfereinheit 6 im Technikraum außen 1.1 kondensierte und verflüssigte Kältemittel gelangt über die Kondensatleitung primär 4 zum Flüssigkeitsverteiler 17 und fließt über die Außenfläche des Kühlwasser/Kältemittelrohrs 23.1 nach unten, bei gleichzeitiger Verdampfung durch den Wärmeenergieeintrag in das Kühlwasser/Kältemittelrohr 23.1 über die Anschlüsse 2 und 2.2 des externen Kühlkreislaufs, sowie über das intern zirkulierende Wärmeträgermedium/Kühlwasser 13 durch das strömungsbedingte Öffnen des Bypassventils 2.1, bei nicht aktivem, externem Kühlkreislauf.
• Unter permanenter Einwirkung der Erdwärme, sowie durch vorhandenes Grundwasser erfolgt über das Sondenschutzrohr 16 und Wärmeträgermedium/ Kühlwasser 13, ein sich einstellender Temperaturunterschied durch Verdampfen des flüssigen Kältemittels an der Sondenmantelrohrinnenfläche 14 im Sondenrohnaum 15, sowie an der Außenfläche des Kühlwasser/Kältemittelrohrs 23.1 und so zum gewünschten Primärenergieeintrag.
• Die so aufgenommene Wärmeenergie wird durch die Enthalphi – Differenz des Kältemitteldampfes bestimmt und gelangt nach vollzogener Aggregatszustandsänderung und Phasenwechsel über den Sondenrohnaum 15 nach oben, zur Kondensator/Verdampfereinheit 6.
• Der auf der Sekundärseite in der Kondensator/Verdampfereinheit 6 durch Kondensierung auf der Primärseite erzeugte Kältemitteldampf gelangt über das Dampfrohr sekundär 7 zum Kältemittelverdichter 9 und wird unter Zuhilfenahme elektrischer Antriebsenergie verdichtet, tritt über die Heißgasleitung sekundär 10 aus, zu einer nicht näher dargestellten wassergekühlten Kondensationseinheit, zur Erwärmung von Frischwasser und Heizungswasser im Technikraum innen 1.2 eines Gebäudes.
• Das dabei verflüssigte Kältemittel gelangt über die Flüssigkeitsleitung sekundär 8 wieder zurück zur Kondensator/Verdampfereinheit 6 und schließt damit den sekundären Kältekreislauf.
• Die 1, 2 und 3 lassen die wesentlichen Merkmale der Erfindung erkennen.

1

Wärmeerzeuger

1.1

Technikraum außen

1.2

Technikraum innen

2

Kühlwasseraustritt

2.1

Bypassventil

2.2

Kühlwassereintritt

3

Sondendampfrohr primär

4

Kondensatleitung primär

5

Abdeckung

6

Kondensator/Verdampfereinheit

7

Dampfrohr sekundär

8

Flüssigkeitsleitung sekundär

9

Kältemittelverdichter

10

Heißgasleitung sekundär

11

Schutzrohrverbindung

12

Erdreichverfüllung

13

Wärmeträgermedium/Kühlwasser

14

Sondenmantelrohr

15

Sondenrohrraum

16

Sondenschutzrohr

17

Flüssigkeitsverteiler

18

Kältemitteldampf

19

Bohrloch

20

Sondenfußteil

21

Sondenschutzrohr-Fußteil

22

Sondenauflager

23

Kühlwasserrücklaufrohr

23.1

Kühlwasser/Kältemittelohr

23.2

Kühlwasserrücklaufverteiler

24

Sondenkopfteil

25

Erdreich

26

Belüftungsrohr

26.1

Entlüftungsrohr

Claims (7)

1. Wärmeerzeuger (1) zusammengefasst in einer außenliegenden Kompakt-Einheit, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmeübertrager – ausgebildet als Sondenmantelrohr (14) – zur Aufnahme der Primärenergie über das Erdreich (25), eine Kondensator/Verdampfereinheit (6), sowie ein Kältemittelverdichter (9) in unmittelbarer Zusammenwirkung stehen, ein externer Wärmeenergieeintrag über die Anschlüsse (2) und (2.2), sowie ein interner, selbstzirkulierender Wärmeenergieeintrag durch das Wärmeträgermedium/Kühlwasser (13) über das Bypassventil (2.1) auf das Kühlwasser/Kältemittelohr (23.1) zur optimalen Verdampfung des außen abfließenden Kältemittels.
2. Wärmeerzeuger (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbaulage des Wärmeerzeugers beliebig sein kann.
3. Wärmeerzeuger (1) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Umwelt- und Sicherheitsaspekte gemäß Kyotoprotokoll, durch die Verwendung eines Sondenschutzrohres (16) mit dem Wärmeträgermedium/Kühlwasser (13), als Auslaufschutz von Kältemittel, erfüllt sind.
4. Wärmeerzeuger (1) nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sondenmantelrohr (14) des Wärmeerzeugers (1) immer demontierbar bleibt.
5. Wärmeerzeuger (1) nach Anspruch 1, 2, 3, und 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Vorhandensein des Sondenschutzrohres (16), auftretende Erdverwerfungen kompensiert werden können.
6. Wärmeerzeuger (1) nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelverdichter (9) im Technikraum außen (1.1) sich auch im Technikraum innen (1.2) oder separatem Raum befinden kann.
7. Wärmeerzeuger (1) nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Wärmeerzeuger (1) zu einem Verbund, mit einem oder mehreren Verdichtereinheiten, zusammenfassbar sind.