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Die
Erfindung betrifft ein Erdkollektormodul einer Wärmepumpe.
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Eine
Wärmepumpe ist eine Maschine, die Wärme von einem
niedrigen Temperaturniveau unter Aufwand von Arbeit auf ein höheres
Temperaturniveau transportiert. Eine Bauform einer Wärmepumpe ist
beispielsweise eine Kompressions-Wärmepumpe, bei der der
physikalische Effekt der Verdampfungswärme genutzt wird.
Die Kompressions-Wärmepumpe weist daher einen Kondensator
eine Drossel einen Verdampfer und einen Kompressor auf. In einem
geschlossenen Strömungskreislauf zirkuliert ein Kältemittel,
das angetrieben durch den Kompressor die Aggregatzustände
flüssig und gasförmig abwechselnd annimmt. Weiterhin
gibt es beispielsweise Absorptions- bzw. Adsorptions-Wärmepumpen.
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Als
Wärmepumpenheizung kann eine Wärmepumpe beispielsweise
zum Beheizen von Gebäuden verwendet werden. Als Wärmequellen
können grundsätzlich die Luft, (Grund-)Wasser
oder Erdreich dienen. Als Verdampfer dient daher beispielsweise ein
Luftkollektor, ein Erdkollektor oder eine Solarabsorber. In der
AT 413 302 B werden
diese in Reihe geschaltet und können mit einer Bypassleitung
einzeln umgangen werden.
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Um
die Erdwärme für Wärmepumpen nutzen zu
können, werden Kollektoren eingesetzt, die aus einer im
Erdreich verlegten Kollektorleitung für einen Wärmeträger
bestehen. Über den Wärmeträger, der durch
das Kältemittel der Wärmepumpe selbst oder durch
ein mit diesem Kältemittel im Wärmeaustausch stehendes
Medium gebildet werden kann, wird dem Erdreich Wärme entzogen,
das demnach abgekühlt wird.
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Erdkollektoren
sind wiederum in verschiedenen Bauformen bekannt. Aus der
DE 31 14 262 A1 ist ein
Erdkollektor mit sternstrahlenförmig verlegten Erdsonden
bekannt, die eine Länge von 12 m bis 50 m aufweisen und
entsprechend tief in das Erdreich eingebracht werden.
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Weiterhin
sind brunnenartige Erdkollektoren beispielsweise aus der
AT 379 892 , der
AT 369 887 oder der
DE 39 13 429 A1 bekannt,
wobei die brunnenartige Erdöffnung durch einen breiartig
fließfähigen Schlamm verfüllt wird.
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Weiterhin
sind flächige Kollektoren bekannt, wobei eine Kollektorleitung
innerhalb einer vorgegebenen Kollektorfläche verlegt ist.
Dabei kann bezüglich der Erdoberfläche zwischen
horizontal und vertikal verlegten Kollektoren unterschieden werden.
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Ein
horizontal verlegter Horizontalkollektor ist beispielsweise aus
der
AT 406 521 B bekannt. Dort
ist eine Drainage zur Entwässerung vorgesehen, die zugleich
eine Belüftung des Erdkollektors mit Luft bewirken soll,
die durch einen Sonnenkollektor erwärmt ist. Aus der
DE 102 00 106 A1 ist
ebenfalls eine Horizontalkollektor bekannt, der zusätzlich
eine Versickerungsanlage für Regenwasser aufweist, da die
Wärmeabgabe von nassem Erdreich gegenüber trockenem
Erdreich 2:1 betragen soll. Die Rohre des Erdkollektors werden ausgehend
von zwei tiefen Gräben mittels eines Horizontalbohrgerätes
verlegt. Zur Ausbildung eines durchgehenden Rohrsystems werden die
Enden der Rohre durch Verbindungsbögen verbunden.
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Ein
Vertikalkollektor ist beispielsweise aus der
US 4,106,555 bekannt. Dort ist eine
gut wärmeleitende Platte aus Stahl vorgesehen, an die Metallrohre
geschweißt sind. Für einen verbesserten Wärmeübergang
und einen Rostschutz wird die Platte mit einem Fett versehen. Zusätzlich
ist eine separate, automatisierte Bewässerungsanlage vorgesehen, die
eine Befeuchtung der Stahlplatte ermöglicht. Aus der
DE 29 13 333 C2 ist
ebenfalls ein Vertikalkollektor mit einem aufrecht angeordneten
länglichen plattenförmigen metallischen Wärmetauscherelement
ebenfalls mit einem hohen Wärmeleitvermögen bekannt, an
dem zur Zu- und Ableitung eines Wärmetauschermediums eine
Rohrleitung angeschweißt ist. Das Wärmetauscherelement
weist eine Schneide auf, um es in seiner Längsrichtung
senkrecht nach unten ins Erdreich zu treiben.
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Aufgrund
des hohen Gewichtes und der schlechten Umweltverträglichkeit
von Metallrohren werden in der
AT
378 260 Rohre aus biegsamem Kunststoff verwendet. Zur Verlegung
des Erdkollektors wird ein 0,5 m bis 1 m breiter Graben (50-fache des
Rohrdurchmessers) ausgehoben, in dem der Kollektor senkrecht oder
entlang der Grabenwände angeordnet wird. Die biegsamen
Kunststoffrohre sind zueinander parallel angeordnet und durch Distanzhalter
zueinander fixiert, wobei die Distanzhalter eine Schiene mit Federklammern
aufweisen, die das Rohr in Dreipunktberührung umgreifen.
Um den Erdkollektor zu befestigen werden die Distanzhalter mit einer verlängerten
Spitze fest ins Erdreich geschlagen. Ein vorgefertigtes Element
aus biegsamen Rohren und Distanzhaltern wird in Form einer Kabelrolle
aufgerollt zur Baustelle befördert und erst dort auf das
erforderliche Maß abgelängt. Die Enden der Rohre werden
an ein jeweils zugeordnetes Vorlauf- bzw. Rücklaufverteilerrohr
sowie mit ihrem anderen Ende gemeinsam an ein Umlenkverteilerrohr
angeschlossen.
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Die
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine Bauart eines Erdkollektors
anzugeben, die die Aufwendungen möglichst reduzieren.
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Die
Aufgabe wird durch eine Lösungsvariante mit dem Erdkollektormodul
gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von abhängigen
Ansprüchen.
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Demzufolge
ist ein Erdkollektormodul für eine Wärmepumpe
vorgesehen. Unter einem Modul ist dabei eine Baueinheit zu verstehen,
die vorgefertigt und als Einheit angeliefert werden kann. Das Erdkollektormodul
kann für eine bezüglich der Erdoberfläche
horizontale Errichtung ausgebildet sein. Bevorzugt ist das Erdkollektormodul
jedoch für eine bezüglich der Erdoberfläche
vertikale Errichtung ausgebildet.
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Das
Erdkollektormodul weist einen Träger auf, der eine ebene
Form aufweist. Weiterhin weist das Erdkollektormodul ein flexibles
Kunststoffrohr auf, das für ein durchlaufendes Rohrsystem
als durchgehende Schlaufe in Form einer Spirale verlegt und auf
dem Träger befestigt ist.
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Vorzugsweise
ist der Träger als formstabile Gitterstruktur ausgebildet.
Die Gitterstruktur weist in der Ebene angeordnete Verstrebungen
auf, zwischen denen Gitteröffnungen der Gitterstruktur
eine gute Wärmekopplung zwischen beiden Hauptseiten des
ebenen Trägers ermöglichen. Dies ermöglicht eine
gute Wärmekopplung zu dem Erdreich zu beiden Seiten des
ebenen Trägers, wobei der Träger auch aus schlecht
wärmeleitfähigem Material ausgebildet sein kann.
Die ebene Form bewirkt eine im Vergleich zur Länge und
Tiefe wesentlich kleiner Breite des Trägers. Eine Planarität
des Trägers ist nicht erforderlich. So kann beispielsweise
der Träger auch Ösen zum Durchfädeln
eines Rohres aufweisen. Jedoch sollte die Breite des Trägers
möglichst klein ausgebildet werden, um eine Breite eines
zugehörigen Schlitzes im Erdreich entsprechend klein ausbilden
zu können. Die Gitterstruktur kann in unterschiedlichen
Formen ausgebildet sein. Beispielsweise können runde, quadratische,
rechteckförmige und/oder sechseckförmige Gitteröffnungen vorgesehen
sein. Verstrebungen des Gitters können beispielsweise vertikal,
horizontal, diagonal, gerade und/oder bogenförmig ausgebildet
sein.
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Vorzugsweise
ist das flexible Kunststoffrohr für das durchlaufende Rohrsystem
als durchgehende Schlaufe über die gesamte Ebene des Trägers
verlegt. Unter einer durchgehenden Schlaufe wird dabei verstanden,
dass diese keine Abzweigung, Verteiler oder dergleichen aufweist.
Das als durchgehende Schlaufe positionierte Kunststoffrohr kann
daher auch als Rohrschlange bezeichnet werden. Das flexible Kunststoffrohr
kann dabei einseitig oder beidseitig des Trägers verlegt
sein. Bevorzugt ist das flexible Kunststoffrohr an Kreuzungspunkten
zwischen der Gitterstruktur und dem flexiblen Kunststoffrohr am
Träger befestigt. Bevorzugt weist das flexible Kunststoffrohr
zur Gitterstruktur lediglich Punktberührungen auf.
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Die
Modularität ermöglicht es, je nach Umgebungsbedingungen,
wie Bodenbeschaffenheit, Abmessungen etc. Durchmesser und Verlegungsformen
des flexiblen Kunststoffrohres auf dem Träger anzupassen.
Der Träger weist eine derartige Formstabilität
auf, dass insbesondere während der Errichtung des Erdkollektors
Abschnitte des flexiblen Kunststoffrohres zueinander auf Distanz
gehalten werden. Die Befestigung des auf dem Träger verlegten
flexiblen Kunststoffrohres bewirkt die Beibehaltung der geometrischen
Form der Rohrverlegung, wie beispielsweise eine Spirale oder dergleichen,
auf dem Träger. Unter Beibehaltung der Form der Rohrverlegung
werden auch geringe Abweichungen innerhalb eines Toleranzbereichs
verstanden, die jedoch eine Berührung von Abschnitten des
flexiblen Kunststoffrohres aneinander nicht zulassen.
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Die
Kombination von Träger mit Gitterstruktur und flexiblem
Kunststoffrohr ermöglicht positionsflexible Befestigung
des Kunststoffrohres in Abhängigkeit von weiteren Parametern,
wie beispielsweise dem Rohrdurchmesser oder der Art der Wärmequelle (Grundwasser
etc.). Das Kunststoffrohr ist vorzugsweise hochdruckvernetzt. Das
Kunststoffrohr ist vorzugsweise auf dem Träger kreuzungsfrei
verlegt. Dabei ist das Kunststoffrohr insbesondere spiralförmig verlegt.
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Zwar
kann der Träger als Stahlgitterstruktur ausgebildet sein,
diese weist jedoch ein für den Transport ungünstig
hohes Eigengewicht auf. Gemäß einer vorteilhaften
Weiterbildung der Erfindung ist der Träger nicht mehr als
fünfmal so schwer wie das verlegte Kunststoffrohr. Hierzu
ist der Träger aus einen insbesondere Glasfaser verstärkten
Kunststoff gebildet. Vorzugsweise weist der Träger ebenfalls
ein geringes Eigenvolumen auf, so dass der Wärmetransport
nur unwesentlich beeinträchtigt. Ebenfalls ist es vorteilhaft
den Träger innen hohl auszubilden, so dass nach der Positionierung
des Moduls in der gewünschten Betriebsstellung der Träger
mit einer insbesondere gut wärmeleitfähigen Flüssigkeit,
wie beispielsweise Wasser gefüllt werden kann.
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Der
Träger weist zusätzlich zur Positionierung und
Fixierung des Kunststoffrohres in Synergie zumindest eine weitere
Funktion auf. Beispielsweise kann der Träger hohl ausgebildet
sein und Öffnungen zur Befeuchtung des Erdreiches aufweisen.
Hierzu ist der Träger vorteilhafterweise an ein Bewässerungssystem
angeschlossen. Für eine weitere vorteilhafte, auch kombinierbare
Funktion des Trägers weist der Träger an seinen
Rändern einen Fortsatz insbesondere in Form eines Überstands
auf, so dass das Kunststoffrohr bezüglich dieses Fortsatzes
weiter innen innerhalb der Ebene des Trägers befestigt ist
und durch den Fortsatz gegen Beschädigungen durch Steine
im Erdreich geschützt ist.
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In
einer anderen vorteilhaften Weiterbildungsvariante ist vorgesehen,
dass ein Endbereich des flexiblen Kunststoffrohres in einer Vormontageposition
an dem Träger lösbar befestigt ist. Zur Lösbaren
Befestigung kann beispielsweise eine Clipsverbindung vorgesehen
sein. Alternativ kann auch ein mittels einer Schneidzange durchtrennbarer
Kabelbinder verwendet werden. Gemäß einer wiederum anderen
Weiterbildungsvariante ist an dem Träger ein Bewässerungssystem
befestigt.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass ein separates Befestigungsmittel, insbesondere ein Kunststoffclip,
zur Befestigung des flexiblen Kunststoffrohres am Träger vorgesehen
ist. Vorzugsweise weist der Träger eine Struktur auf, die
eine entlang von Verstrebungen der Gitterstruktur frei wählbare
Positionierung des Befestigungsmittels auf dem Träger ermöglicht.
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Weiterhin
wird die Aufgabe durch eine Lösungsvariante mit dem Erdkollektormodul
gemäß den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
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Demzufolge
ist ein Erdkollektormodul zur Errichtung eines Erdkollektors für
eine Wärmepumpe vorgesehen. Das Erdkollektormodul weist
einen formstabilen Träger aus Holz auf, der eine ebene Form
aufweist. Das Erdkollektormodul weist ein flexibles Kunststoffrohr
auf, das für ein durchlaufendes Rohrsystem als durchgehende
Schlaufe, insbesondere in Form einer Spirale, verlegt und auf dem
Träger befestigt ist. Zur Befestigung des flexiblen Kunststoffohres
auf dem Träger sind Befestigungselemente mit dem Träger
einstückig ausgeformt.
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Der
Träger ist lediglich für die Errichtung des Erdkollektors
notwendig. Der Träger weist daher in einer Lösungsvariante
als im Erdreich auflösbares Material wie Holz auf. Vorzugsweise
wird der Träger im Erdreich größtenteils
aufgelöst. Vorzugsweise ist das Material des Trägers
bei Zufügung einer Flüssigkeit lösbar.
Vorteilhafterweise ist das Material dabei wasserlöslich.
Eine andere Weiterbildungsvariante sieht vor, dass das auslösbare
Material im Erdreich verrottbares Material ist, das beispielsweise
durch Mikroorganismen, Regenwürmer oder dergleichen zersetzt
wird. Das verrottbare Material ist vorteilhafterweise Holz, kompostierbare
Pappe oder mehrlagiges Papier.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung ist der Träger vor dessen Auflösung
zur Errichtung des Erdkollektors formstabil, so dass der Träger
als Baueinheit gehandhabt werden kann.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist das Kunststoffrohr zwischen zwei
Schichten des Trägers angeordnet. Beispielsweise werden
hierzu zwei Lagen Pappe jeweils in einem Zwischenraum zwischen Abschnitten
des Kunststoffrohres aneinander befestigt. Vorteilhafterweise weist
der Träger zudem Öffnungen zum Tragen und Transportieren
des Erdkollektormoduls auf.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Verwendung eines zuvor erläuterten
Erdkollektors für eine Wärmepumpe eines Gebäudes.
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Zur
Errichtung eines Erdkollektors mit einem formstabilen Träger
wird ein flexible, als durchlaufendes Rohrsystem angeordnetes Kunststoffrohr
auf dem Träger montiert. Die Montage des Erdkollektormoduls
erfolgt vorzugsweise vor einem Transport des Erdkollektormoduls
zur Baustelle.
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In
der Baustelle wird zur Errichtung des Erdkollektors ein Schlitz
in das Erdreich gefräst. Nachfolgend wird das vormontierte
Erdkollektormodul in den Schlitz eingeführt. Vorzugsweise
weist der Schlitz eine Tiefe auf, die mindestens der Summe der Frosttiefe
des Bodens und der Höhe des Erdkollektormoduls entspricht.
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Lösbar
am Erdkollektor befestigte Endbereiche des flexiblen Kunststoffrohres
werden gelöst und aus dem Schlitz herausgeführt.
Vorteilhafterweise werden auch die Endbereiche unterhalb der Frostgrenze
und/oder in einem Schacht verlegt.
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Nachfolgend
wird der Schlitz mit einem Füllmaterial verfüllt.
Vorzugsweise ist das Füllmaterial das für den
Schlitz aus dem Erdreich herausgefräste Material, das mit
dem Fräsvorgang zudem zerkleinert wurde. Vorzugsweise wird
das Füllmaterial mit Hilfe einer Flüssigkeit wie
Wasser in den Schlitz eingeschwemmt.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Breite des
Schlitzes im Erdreich maximal das Dreifache der Breite des Erdkollektormoduls
beträgt. Unter Breite wird sowohl beim Schlitz als auch
beim Erdkollektormodul die kleinste Abmessung verstanden. Vorteilhafterweise
beträgt die Breite des Kollektormoduls zwischen 3 und 10 cm,
bevorzugt zwischen 5 und 8 cm.
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Im
Folgenden wird die Erfindung in Ausführungsbeispielen anhand
von zeichnerischen Darstellungen näher erläutert.
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Es
zeigen
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1 eine
schematische Ansicht eines errichteten Erdkollektors für
eine Wärmepumpe eines Hauses,
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2a und 2b schematische
Ansichten eines Erdkollektormoduls,
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3 eine
schematische Draufsicht eines in einen Erdschlitz eingeführten
Erdkollektormoduls, und
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4 eine
schematische Ansicht eines Befestigungselements.
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Die
durch eine Wärmepumpe erzielbare Wärmeleistung
ist abhängig von der Beschaffenheit des Bodens. Trockene,
grobkörnige Böden sind für den Wärmetransport
schlechter geeignet als feuchte Grundwasserböden. Feste
Erdböden weisen zudem eine bessere Wärmeleitfähigkeit
auf als lose aufgeschüttete Böden. Deshalb variiert
die Leistung dieser Kollektoren von 10 W/m2 bei
trockenen Böden bis zu 35 W/m2 bei
Grundwasserböden. Bei 20 W/m2 Wärmeeintragsleistung
bedeutet dies, dass man für eine Wärmepumpenheizung
mit 6 kW Leistung etwa 300 m2 Bodenfläche
benötigt. Das entspricht überschlägig
etwa einer Fläche, die doppelt so groß ist wie
die zu beheizende Wohnfläche.
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Bevorzugt
wird daher – wie in 1 dargestellt – ein
vertikaler Erdkollektor errichtet. Wie aus 1 ersichtlich,
gelangt ein dargestelltes Erdkollektormodul 100 für
eine Wärmepumpe zur Anwendung. Wobei ein Kompressor und
Steuereinheiten in der Baueinheit 2 ausgebildet sind. Die
Baueinheit 2 ist in einem Haus 1 installiert.
Die Wärmepumpe dient dazu die vom Erdkollektormodul 100 aufgenommene,
als Primärenergie dienende Erdwärme mittels Zufuhr
von Sekundärenergie auf ein höheres Temperaturniveau
zu bringen, um damit eine Heizungsanlage 3 des Hauses 1 zu
beschicken. Auch ist der umgekehrte Betrieb mit der Wärmepumpe
möglich, indem die Wärmepumpe in einem Kühlbetrieb
arbeitet und Wärme dem Haus 1 entzieht. In 1 ist
beispielhaft ein einziges Erdkollektormodul 100 dargestellt.
Je nach Größe der Wohnfläche und Größe
des Erdkollektormoduls 100 ist für eine ausreichende Heizleistung
ggf. eine Mehrzahl von Erdkollektormodulen 100 erforderlich.
In diesem Fall werden Verteiler für das Kältemittel
zwischen die Erdkollektormodule 100 und die Baueinheit 2 geschaltet
(in 1 nicht dargestellt). Die Zuleitung zu den einzelnen Erdkollektormodulen 100 kann
sternförmig angeordnet sein. Kleinere Erdkollektormodule
können auch direkt miteinander gekoppelt werden. Beispielsweise bilden
die gekoppelten Erdkollektormodule ein durchlaufendes Rohrsystem.
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2a zeigt
eine schematische Draufsicht auf eine Ebene eines Erdkollektormoduls 100.
Das Erdkollektormodul 100 weist einen Träger 20 auf,
der als formstabile Gitterstruktur mit den Rastermaßen RH und RL ausgebildet
ist. Die Rastermaße betragen beispielsweise 150 mm. Die
Gitterstruktur weist beispielsweise Längs- und Querstreben
auf. Auf dem Träger 20 ist ein flexibles Kunststoffrohr 10 in
einer durchgehenden Schlaufe verlegt. Die Schlaufe der 2a weist
keine Kreuzungen des flexiblen Kunststoffrohres 10 auf.
An Kreuzungspunkten zwischen dem Träger 20 und
dem flexiblen Kunststoffrohr 10 sind Befestigungsmittel 50 in
Form von Kabelbindern, Kunststoffclipsen oder dergleichen vorgesehen,
die das flexible Kunststoffrohr 10 auf dem Träger 20 in
der verlegten Position fixieren. Vorteilhafterweise ist das flexible
Kunststoffrohr 10 mittels der Befestigungsmittel 50 in
einer Längsrichtung des flexiblen Kunststoffrohres 10 verschiebbar
gelagert, so dass Erdbewegungen und unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten
zwischen flexiblen Kunststoffrohr 10 und Träger 20 ausgeglichen
werden können und nicht zu einer Beschädigung
des flexiblen Kunststoffrohres 10 führen.
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Das
Erdkollektormodul 100 weist gemäß 2a eine
Höhe H und eine Länge L auf. Eine Breite B des
Erdkollektormoduls 100 ist in 2b dargestellt.
Die Höhe H beträgt beispielsweise 2200 mm und
die Länge L beträgt beispielsweise 5000 mm. Um
eine sehr geringe Breite B von kleiner als 50 mm zu erhalten kann
als Träger 20 ein Gitter aus Stahldrähten
mit einem Durchmesser von nur 8 mm verwendet werden. Ein Träger 20 aus
Metall führt jedoch zu einer zusätzlichen Umweltbelastung,
so dass ein derartiger Träger 20 aus Metall nicht
in Wasserschutzgebieten und im Grundwasserbereich eingesetzt werden
sollte.
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Der
Träger 20 ist nur ein Hilfsmittel um das flexible
Kunststoffrohr 10 in seiner benötigten Verlegungsform
ins Erdreich einbringen zu können. Der Träger 20 kann
daher aus einem umweltneutralen Material – wie beispielsweise
Kunststoff – ausgebildet sein. Wird ein Träger 20 aus
Kunststoff – beispielsweise aus Polypropylen – verwendet,
so wird durch die Gitterstruktur erzielt, dass sich das Erdreich um
das Kunststoffrohr 10 anlegen kann. Dies bewirkt eine gute
Wärmekopplung und daher einen guten Wärmeleitwert
zwischen Erdreich und Kunststoffrohr 10 zu beiden Seiten
des Trägers 20. Das verwendete Kunststoffrohr 10 hat
dabei gegenüber Rohren aus Metall den großen Vorteil,
dass sich die Verarbeitung schneller und somit kostengünstig
realisieren lässt. Durch die Verwendung eines Kunststoffrohres 10 wird
zudem der Boden nicht belastet. Somit kann das Erdkollektormodul 100 mit
einem Träger 20 aus Kunststoff und dem flexiblen
Kunststoffrohr 10 auch in Bereichen von Wasserschutzgebieten
eingesetzt werden. Gitterstrukturen weisen zudem gegenüber einem
vollflächigen Träger den Vorteil auf, dass ein besseres
Verhältnis von Gewicht zu Stabilität erzielt werden
kann. Dies ermöglicht die Herstellung leichterer Erdkollektormodule 100 und
damit eine durch die Gewichtsreduktion verbesserte Handhabbarkeit
bei der Errichtung eines Erdkollektors.
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Ein
wesentlicher Vorteil bei der Verwendung eines flexiblen Kunststoffrohres 10 und
einem Träger 20 aus Kunststoff ist, dass ein Gewichtsvorteil
des Erdkollektormoduls 100 sowohl beim Einbau als auch
beim Transport erzielt werden kann. Vorzugsweise ist daher auch
der Träger 20 in einer Art Kunststoffausführung
herzustellen, damit der Gewichtsvorteil erhalten bleibt. Ein weiterer
Vorteil des Einsatzes eines Kunststoffrohres 10 ist, dass
das Risiko von Rohrschäden bei eventuellen Erdbewegungen
aufgrund der Flexibilität des Kunststoffrohres 10 vernachlässigbar
klein ist. Wird der Träger 20 aus Kunststoff ausgebildet,
können die Befestigungselemente 50 mit dem Träger 20 einstückig
ausgeformt werden, so dass eine zusätzliche Montage der
Befestigungselemente 50 entfällt. Die Befestigungselemente 50 sind
dabei derart auszugestalten, dass diese das flexible Kunststoffrohr 10 nur
auf einer kleinen Rohraußenfläche halten. Dies
kann beispielsweise durch eine Dreipunktberührung erfolgen.
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Ein
separates Befestigungselement 51 ist in der 4 schematisch
dargestellt. Das Befestigungselement 51 ist vorzugsweise
aus Kunststoff ausgebildet. Es weist eine Aufnahme 53 zum
Halten des Kunststoffrohres 10 auf. Der Aufnahme 53 gegenüber
ist ein Einführungsöffnung 52 zur clipsbaren Befestigung
auf dem Träger 20 vorgesehen. Der Träger 20 kann
zur Befestigung alternativ eine Polyethylen-Folie aufweisen. Eine
dünne Polyethylen-Folie weist dabei eine vernachlässigbare
Wärmeisolierung auf.
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Ist
das Erdkollektormodul 100 im Erdreich eingebracht, wird
der Träger 20 für die Positionierung und
Fixierung des Kunststoffrohres 10 eigentlich nicht mehr
benötigt, da diese Funktion der Positionierung und Fixierung
nach der Einbringung durch das umgebende Erdreich übernommen
werden könnte. Daher ist der Träger im Idealfall
aus einem Material herstellt, das sich nach einer bestimmten Zeit
im Erdreich auflöst ohne die Umwelt zu belasten.
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Eine
erste Ausgestaltungsvariante sieht hierfür vor, dass der
Träger 20 aus Holz ausgebildet ist. Im Lauf der
Zeit löst sich das Holz im Erdreich durch Verrottungsprozesse
auf und das flexible Kunststoffrohr 10 wird letztendlich
allseitig vom Erdreich berührt, so dass ein verbesserter
Wärmeübergang nach der Auflösung des
Trägers aus Holz erzielt wird. Die Auflösungsprodukte
des Holzes sind ebenfalls umweltverträglich.
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Eine
zweite Ausgestaltungsvariante sieht einen Träger 20 aus
Pappe vor. Im Lauf der Zeit löst sich die Pappe im Erdreich
durch Verrottungsprozesse auf und das flexible Kunststoffrohr 10 wird
letztendlich allseitig vom Erdreich berührt, so dass ein verbesserter
Wärmeübergang nach der Auflösung des
Trägers aus Pappe erzielt wird. Die Auflösungsprodukte
der Pappe sind ebenfalls umweltverträglich, sofern die
Pappe frei von Schwermetallen ist.
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Endbereiche 11 und 12 des
Kunststoffrohres 10 sind in der 2a in
einer Transportposition oder Vormontageposition an dem Träger 20 lösbar
befestigt, sodass eine Beschädigung der Endbereiche während
des Transportes des Erdkollektormoduls 100 vermieden werden
kann. Die Endbereich 11, 12 sind vorteilhafterweise
der Vorlaufanschluss und der Rücklaufanschluss. Die Verbindung
der Endbereiche 11, 12 beispielsweise mit einem
Verteiler kann mittels Verschraubtechnik hergestellt werden. Weiterhin weist
der Träger 20 einen Fortsatz mit dem Maß HU auf, der das montierte flexible Kunststoffrohr 10 vom Rand
des Trägers 20 beabstandet. Der Fortsatz bewirkt
dabei eine Beabstandung des montierten flexiblen Kunststoffrohrs 10 beispielsweise
von scharfkantigen Steinen des Erdreichs.
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Aufgrund
der kompakten Bauform des Erdkollektormoduls 100 aus den 2a und 2b ist eine
besonders schnelle Errichtung des Erdkollektors möglich
ohne einen großen Aushub von Erdreich bewegen zu müssen.
Hierzu wird vor einem Transport zur Baustelle das Erdkollektormodul 100 mit
dem formstabilen Träger 20 und mit dem flexiblen,
als durchlaufendes Rohrsystem auf dem Träger 20 angeordnetem
Kunststoffrohr 10 montiert. Zur Errichtung wird ein Schlitz 90 in
das Erdreich mittels einer Grabenfräse gefräst
und das Erdkollektormodul 100 in den Schlitz 90 eingeführt.
Dieser Zustand ist in der 3 als Draufsicht
auf den Schlitz 90 im Erdreich schematisch dargestellt.
Die Breite BS des Schlitzes 90 im
Erdreich muss dabei nur unwesentlich größer als
die Breite B des Erdkollektormoduls 100 ausgebildet sein,
da in den Schlitz 90 keine Person zur Errichtung des Erdkollektors
einsteigen muss.
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Die
lösbar am Träger 20 befestigten Endbereiche 11, 12 des
flexiblen Kunststoffrohres 10 werden gelöst und
aus dem Schlitz 90 herausgeführt. Dies ist in
der 1 schematisch dargestellt. Die Endbereiche 11, 12 werden
in einem Schacht verlegt und an Entlüftungsrohre 13 angeschlossen.
Der Schlitz 90 gemäß 3 wird
nachfolgend mit einem Füllmaterial verfüllt, das
beim Fräsvorgang aus dem Erdreich entnommen wurde. Dieses
Füllmaterial ist durch den Fräsvorgang fein ausgebildet
und weist daher keine größeren Steine mehr auf,
deren scharfe Kanten das flexible Kunststoffrohr 10 ggf.
beschädigen könnten. Auch werden größere
Hohlräume (Lunker) aufgrund des feinen Füllmaterials
vermieden. Zur Verfüllung mit dem Füllmaterial
wird das Füllmaterial mit Wasser in Zwischenräume
zwischen dem Erdkollektormodul 100 und den Wandungen des Schlitzes 90 im
Erdreich eingeschwemmt. Auch ist eine Verdichtung des Füllmaterials
innerhalb des Schlitzes 90 möglich.
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In 1 ist
zusätzlich eine Bewässerungsanlage 80 schematisch
dargestellt, die Regenwasser in den Bereich des Erdkollektormoduls 100 leitet. Vorteilhafterweise
ist zumindest ein Bestandteil der Bewässerungsanlage 80 am
Träger 20 des Erdkollektormoduls 100 montiert
oder vormontiert. Alternativ kann der Träger eine Funktion
des Bewässerungssystems aufweisen, indem der Träger
beispielsweise hohl ausgebildet ist und das Wasser der Bewässerungsanlage
im Erdreich verteilt. Zusätzlich kann ein Regenwasserrückhaltebehälter
der Bewässerungsanlage vorgeschaltet sein. Alternativ kann
die Bewässerung auch durch Oberflächenwasser,
Brunnenwasser oder durch Wasser einer Wasserzisterne erfolgen.
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- 1
- Haus
- 2
- Baueinheit
der Wärmepumpe, Kompressor, Steuereinheit
- 3
- Heizungsanlage
- 10
- Kunststoffrohr
- 11,
12
- Endbereich
des Kunststoffrohres
- 13
- Entlüftungsrohr
- 20
- Träger
- 50,
51
- Befestigungselement
- 52
- Befestigungsöffnung
- 53
- Aufnahme
- 80
- Bewässerungsanlage
- 90
- Schlitz
im Erdreich
- 100
- Erdkollektormodul
- L
- Länge
des Erdkollektormoduls
- H
- Höhe
des Erdkollektormoduls
- B
- Breite
des Erdkollektormoduls
- RL, RH
- Rastermaß einer
Gitterstruktur
- HU
- Überstandsmaß
- BS
- Breite
des Schlitzes im Erdreich
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - AT 413302
B [0003]
- - DE 3114262 A1 [0005]
- - AT 379892 [0006]
- - AT 369887 [0006]
- - DE 3913429 A1 [0006]
- - AT 406521 B [0008]
- - DE 10200106 A1 [0008]
- - US 4106555 [0009]
- - DE 2913333 C2 [0009]
- - AT 378260 [0010]