DE202005007664U1

DE202005007664U1 - Wärmeerzeuger

Info

Publication number: DE202005007664U1
Application number: DE200520007664
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-05-14
Filing date: 2005-05-14
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2015-05-15

Abstract

Wärmeerzeuger (1) zusammengefasst in einer außenliegenden Kompakt-Einheit, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmeübertrager –in Selbstzirkulation eines Kältemittels mit einer in Kaskadenanordnung ausgebildeten Kältemittel-Flüssigkeitsverteilung mit zwangsgeführter Kältemittelflüssigkeitsunterkühlung, sowie einer druckspezifischen Kältemitteleinspritzung (14.3) im Sondenrohrraum (15) durch Energieeintrag über das Trägermedium (13) Kältemittel verdampft, in Zusammenhang einer im Technikraum außen (1.1) untergebrachten Kondensator/Verdampfereinheit (6) und Kältemittelverdichter (9), sowie ein externer Energieaustausch, über das Trägermedium (13) der Anschlüsse (2) und (2.1) möglich ist.

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 eine unzureichende Kältemittelverteilung, zu einem unwirtschaftlichen Betriebsverhalten und somit zu einem kostenintensiven System führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aufgezeigten Nachteile zu vermeiden und einen Wärmeerzeuger zu schaffen, der als kompakte Einheit zur direkten Primärenergiegewinnung mit reversiblem, externen Kühlkreislauf, einer durch statischen Druck spezifisch geführten Kältemitteleinspritzung, sowie Unterkühlung ohne negative Begleiterscheinung, sowie deren Kondensation, Verdampfung und Verdichtung im Sondenkopfteil 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, Kältemittelverteil- und Einspritzkaskade, Technikraum außen, integrierter Wasserkreislauf über die Rohranschlüsse 1 und 2
2 einen Querschnitt durch die Erdsonde mit Sondenschutzrohr, Kältemitteleinspritzung, integrierter Wasserkreislauf und Verfüllrohr in der Schnittebene A-A von 1
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Ein Wärmeerzeuger 1 auch „Wärmepumpe" genannt, bestehend aus Erdsonde mit Sondenschutzrohr 16, integriertem Wasserkreislauf 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 zum Kältemittel-Flüssigkeitseintritt 17 und tritt in den Kältemittelrohr-Ringraum 17.2 ein. Nach Befüllung des Kältemittelrohr- Ringraum 17.2 gelangt das flüssige Kältemittel am Kältemittelüberlauf 17.1 in das Sondenrohr innen 14.1 nach unten, wobei sich dieser Vorgang beliebig oft nach Sondenlänge und Anzahl der Kaskaden wiederholt.
Durch diese Kaskadenanordnung ist eine gleichmäßig Flüssigkeitsverteilung mit Unterkühlung von mehr als 100 Metern zu erreichen und bildet die optimale Voraussetzung hoher Verdampfungstemperaturen über die zugeführte Wärmeenergie des Erdreichs 24, sowie über das Trägermedium 13, unter idealen Voraussetzungen.
Der über die Kältemitteleinspritzung 14.3 erzeugte Kältemitteldampf 18 steigt nach oben und gelangt über das Sondendampfrohr 3 zur Kondensator/Verdampfereinheit 6, kondensiert unter Einwirkung von verdampfendem Kältemittel im Sekundärkreis, bei anschließender Verdichtung durch den Kältemittelverdichter 9 zu Heißgas. Die Rohranschlüsse 2 und 2.1 ermöglichen den Betrieb eines reversiblen, externen Kreislaufs in multivalenter Betriebsweise.
Wirkungsweise
Das in der Kondensator/Verdampfereinheit 6 im Technikraum außen 1.1 durch verdampfendes Kältemittel auf der Sekundärseite kondensierte Kältemittel auf der Primärseite gelangt in flüssiger Form über den Kältemittel-Flüssigkeitseintritt 17 zum Kältemittelrohr-Ringraum 17.2 nach gegebenem Wärmeenergieeintrag, verdampft ein Teil des Kältemittels und trägt damit zu einer adiabatische Kühlung des flüssigen Kältemittels, als Voraussetzung einer ausreichenden Unterkühlung, zur Vermeidung einer zweiphasigen Betriebsweise, bei. Der dabei erzeugte Kältemitteldampf-Nebenstrom 18.1 vermischt sich mit dem Kältemitteldampf-Hauptstrom 18 nach dem Thermosiphonprinzip.
Nach gegebenem Kältemittelmassenstrom tritt das Kältemittel über den Kältemittelüberlauf 17.1 in das Sondenrohr innen 14.1 ein und wiederholt sich beliebig nach Anzahl der Kaskaden.
Über das konstante Druckverhältnis je Kaskade, gelangt das Kältemittel über die Kältemitteleinspritzung 14.3 in den Sondenrohrraum 15 und verdampft unter permanenter Einwirkung der Erdwärme, sowie durch externen Energieeintrag über das Sondenschutzrohr 16 und Wärmeträgermedium 13 und führt so zu einer optimalen, nahezu isobaren Enthalphiedifferenz.
Nach vollzogenem Phasenwechsel durch die Aggregatszustandsänderung gelangt der Kältemitteldampf nach dem Thermosiphonprinzip 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, in einem nicht dargestellten Technikraum innen 1.2 eines Gebäudes.
Der dabei verflüssigte Kältemitteldampf gelangt über die Flüssigkeitsleitung sekundär 8 wieder zurück zur Kondensator/Verdampfereinheit 6 und verdampft von neuem.
Die 1 und 2 lassen die wesentlichen Merkmale der Erfindung erkennen.

1: Wärmeerzeuger
1.1: Technikraum außen
1.2: Technikraum innen (nicht dargestellt}
2: Rohranschluss extern
2.1: Rohranschluss extern
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: Verfüllung
13: Trägermedium
14: Sondenrohr außen
14.1: Sondenrohr innen
14.2: Kältemittelverteilerrohr
14.3: Kältemitteleinspritzung
15: Sondenrohrraum
16: Sondenschutzrohr
16.1: Sondenverfüllrohr
17: Kältemittel-Flüssigkeitseintritt
17.1: Kältemittelüberlauf
17.2: Kältemittelrohr-Ringraum
18: Kältemitteldampf-Hauptstrom
18.1: Kältemitteldampf-Nebenstrom
19: Bohrloch
20: Sondenfußteil
21: Sondenschutzrohr-Fußteil
22: Trägermediumrohr
22.1: Trägermediumrohr
23: Sondenkopfteil
24: Erdreich
25: Belüftungsrohr
25.1: Entlüftungsrohr

Claims

Wärmeerzeuger (1) zusammengefasst in einer außenliegenden Kompakt-Einheit, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmeübertrager –in Selbstzirkulation eines Kältemittels mit einer in Kaskadenanordnung ausgebildeten Kältemittel-Flüssigkeitsverteilung mit zwangsgeführter Kältemittelflüssigkeitsunterkühlung, sowie einer druckspezifischen Kältemitteleinspritzung (14.3) im Sondenrohrraum (15) durch Energieeintrag über das Trägermedium (13) Kältemittel verdampft, in Zusammenhang einer im Technikraum außen (1.1) untergebrachten Kondensator/Verdampfereinheit (6) und Kältemittelverdichter (9), sowie ein externer Energieaustausch, über das Trägermedium (13) der Anschlüsse (2) und (2.1) möglich ist.
Wärmeerzeuger (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionalität, ohne externen Energieaustausch über das Trägermedium (13) der Rohranschlüsse extern (2) und (2.1) und ohne Sondenschutzrohr (16), bei direkter Einbindung des Sondenrohrs außen (14), mit der Verfüllung (12), möglich ist
Wärmeerzeuger (1) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbaulage des Wärmeerzeugers beliebig sein kann.
Wärmeerzeuger (1) nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass alle Umwelt- und Sicherheitsaspekte gemäß Kyotoprotokoll, durch die Verwendung eines Sondenschutzrohres (16) mit dem Trägermedium (13), als Auslaufschutz von Kältemittel, erfüllt sind.
Wärmeerzeuger (1) nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sondenrohre (14), (14.1) und (14.2) des Wärmeerzeugers (1) demontierbar sind.
Wärmeerzeuger (1) nach Anspruch 1, 3, 4, und 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Vorhandensein des Sondenschutzrohres (16), auftretende Erdverwerfungen kompensiert werden können.
Wärmeerzeuger (1) nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelverdichter (9) im Technikraum außen (1.1) sich auch außerhalb des Technikraums außen (1.1) befinden kann.
Wärmeerzeuger (1) nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Wärmeerzeuger (1) zu einem Verbund, mit einem oder mehreren Kältemittelverdichtern (9), zusammenfassbar sind.
Wärmeerzeuger (1) nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kondensator/Verdampfereinheit (6) ein nicht dargestellter, weiterer, getrennter Kreislauf zur Energieübertragung integrierbar ist.
Wärmeerzeuger (1) nach Anspruch 1 bis 6 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass an Stelle der Kondensator/Verdampfereinheit (6), ein nicht dargestellter Röhrenkondensator in flächiger Ausbreitung mit stetigem Gefalle unter der Erdoberfläche, als autarke Einheit, einer Vereisung im Winter durch Kondensationswärme entgegenwirkt.