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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Versorgung eines Wärmeerzeugers
mit Umweltenergie zu Heizzwecken sowie ein Heizungssystem, wobei
ein Wärmeträgermedium in einer Energieübertragungseinrichtung,
die luftgekoppelt oder erdgekoppelt ist, zwangsgeführt
wird und durch die Umweltenergie erwärmt wird und die dabei
gewonnene Wärmeenergie in dem Wärmeerzeuger genutzt
wird.
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Eine
derartige Vorrichtung mit einer luftgekoppelten und einer erdgekoppelten
thermischen Energieübertragungseinrichtung ist aus der
DE 20 2006 006 499
U1 bekannt. Die Energieübertragungseinrichtung,
auch Energiezaun genannt, wird hierbei aus mehreren übereinander
und korbgepflechtartig angeordneten Rohrleitungen gebildet, indem
die Rohrleitungen wechselseitig an einem Stützelement vorbeigeführt
werden. Dabei wird ein Wärmeträgermedium, welches über
ein Rohrleitungssystem in einem Kreislauf vom Wärmeerzeuger
zu den Energieübertragungseinheiten geführt wird,
durch die in der Luft und im Erdreich gespeicherte Solarenergie
erwärmt. Die Rohrleitungen oder Schläuche sind
jeweils zwischen zwei Verteilerrohren, die als Stützelemente
dienen, angeordnet und mit jeweils einem Ende mit diesen leitungsmäßig
verbunden, wobei die Verteilerrohre eine Eingangsseite oder eine
Ausgangsseite der luftgekoppelten Energieübertragungseinheit
ausbilden. An den Enden des Energiezaunes sind die Abschnitte der
Rohrleitungen fest mit den Stützen verbunden, wodurch nur
eine geringe Möglichkeit besteht, eine Längenänderung,
die durch Temperaturdifferenzen hervorgerufen werden kann, auszugleichen.
Zudem weist der Energiezaun ein großes Transportvolumen auf,
wodurch eine Montage, insbesondere eine Befestigung der Stützen
im Erdreich mit einem erheblichen Aufwand verbunden ist.
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Ebenfalls
bekannt ist ein Wärmetauscher zur Versorgung von Wärmepumpen,
wie in
DE 20 2007 002
734 U1 beschrieben, welcher eine kompakte Bauform hat,
eine geringe Aufstellfläche erfordert, einfach zu fertigen
und handlich zu transportieren ist. Eine Rohrleitung, beispielsweise
aus Kunststoff, ist in voneinander beabstandeten Windungen angeordnet, wobei
Stützelemente in Form von Trägern, die Gestellmodule
bilden, vorgesehen sind. Die Träger sind mit an den Umfang
der Rohrleitung formschlüssig angepassten und voneinander
im Abstand der Windungen angeordneten Konturen versehen. Die Gestellmodule
sind beispielsweise sternförmig angeordnet und erstrecken
sie sich von einem Zentrum aus gesehen in radialer Richtung mit
gleichmäßiger Teilung, bezogen auf einen um das
Zentrum herumgeschlagenen Kreis. Zwischen den Gestellmodulen verlaufen
die Windungen der Rohrleitung frei hängend. Temperaturschwankungsbedingte
Längenände rungen können nur durch die
zwischen den Trägern bestehenden Abstände der
Rohrleitung kompensiert werden, indem sich die Rohrleitungen senkrecht
zu den Gestellmodulen bewegen, was im Falle eines erdgekoppelten
Wärmetauschers auf Grund der Überdeckung fast
ausgeschlossen ist.
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Aus
der
DE 196 06 201
B4 ist eine Vorrichtung bekannt, die zur Halterung von
vorzugsweise aus Kunststoff hergestellten, parallel im Abstand zueinander
verlaufenden Rohren eines in einem Gehäuse eines Wärmeübertragers
angeordneten Rohrbündels dient. Eine Relativbewegungen
zwischen den Rohren und den Abstandshaltern wird dadurch vermieden,
dass die Abstandshalter durch Klemmkraft auf den Rohren befestigt
sind, so dass sich die Abstandshalter bei temperaturbedingten Längenänderungen
der Rohre mit diesen innerhalb des Wärmeüberträgergehäuses
bewegen.
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Derartige
Anordnungen von Rohrleitungen in Energieübertragungseinrichtungen
weisen den Nachteil auf, dass die durch Temperaturschwankungen bedingten
Längenänderungen der Rohleitungen zu Verwerfungen
des Rohrleitungssystems führen können, da die
Rohrleitungen relativ fest mit den Stützelementen oder
Abstandshaltern der Rohrleitungen verbunden sind.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße
Energieübertragungseinrichtung mit einer Rohrleitungsanordnung
zur Verfügung zu stellen, bei welcher die Rohrleitungsanordnung
im Falle von temperaturbedingten Längenänderungen
frei beweglich ist.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine thermische Energieübertragungseinrichtung
zur Versorgung eines Wärmeerzeugers mit Umweltenergie zur
Verfügung gestellt wird, die mindestens eine Rohrleitungsanordnung
mit einer ersten Stirnseite und einer zweiten Stirnseite aufweist,
wobei die Rohrleitungsanordnung in leitungsmäßiger
Verbindung mit zumindest einem Eingangssammler und zumindest einem
Ausgangssammler steht und voneinander beabstandete Stützelemente
zur Halterung der Rohrleitungsanordnung vorgesehen sind, wobei die Stützelemente
Gleitbohrungen aufweisen, in denen die Rohrleitungsanordnung beweglich
gelagert ist.
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Die
erfindungsgemäße Energieübertragungseinrichtung
zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine sichere Energieversorgung
garantiert und eine kompakte Bauform, die einfach herzustellen ist, aufweist.
Zudem kann die Energieübertragungseinrichtung für
Transport- und Montagezwecke trennbar gestaltet sein, so dass sie
sich leicht transportieren und montieren lässt, wobei eine
ortsungebundene Aufstellung beziehungsweise Einbringung möglich ist.
Durch eine werksseitige Vorfertigung ist die thermische Energieübertragungseinrichtung
so aufgebaut, dass weder der Transport noch die Montage vor Ort
einen größeren Aufwand erfordern. Durch einen speziellen
Rohraufbau weist ein in einer Rohrleitungsanordnung befindliches
Wärmeträgermedium ein optimales Aufnahmevermögen
für Umweltenergie, beispielsweise Sonnenenergie oder Erdwärme auf.
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Im
Unterschied zum Stand der Technik werden die durch Temperaturänderungen
bedingten Längenänderungen der Rohrleitungen innerhalb
der Energieübertragungseinrichtung derart durch eine freie
Bewegung der Rohrleitungen entlang ihrer Längsachse ausgeglichen,
so dass es nicht zu Verwerfungen oder sogar zu einem Abriss der
Leitungen, insbesondere im Bereich von Schweißnähten oder
Verbindungsstücken kommt, was zu Undichtigkeiten im Rohrleitungssystem
führen würde.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der thermischen
Energieübertragungseinrichtung sind in den Unteransprüchen
beschrieben.
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Die
erfindungsgemäße thermische Energieübertragungseinrichtung
kann übereinander angeordnete, nebeneinander angeordnete
oder versetzt zueinander angeordnete Rohrleitungsanordnungen aufweisen,
so dass ein Rohrleitungssystem mit mehreren Verlaufsebenen vorliegt,
wodurch eine hohe Verlegedichte der Rohrleitungen erreicht werden kann.
Diese Rohrleitungsanordnung gestattet trotz eines geringen Raumbedarfs
eine optimale Ausnutzung von Umweltenergie.
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Die
Energieübertragungseinrichtung kann ein- oder mehrteilig
ausgebildet sein, wobei die Rohrleitungsanordnungen parallel und/oder
in Reihe angeordnet sein können, wobei die Rohrleitungsanordnungen
in einer paarweise angeordneten Ausführungsform einen Block
bilden können und mehrere Blöcke in Reihe oder
parallel geschaltet sein können. Die Energieübertragungseinrichtung
kann sowohl als teilweise vorgefertigtes Bauelement oder als komplett
gefertigtes Bauelement konfektioniert sein. Ebenfalls können
mehrere einzelne Energieübertragungseinrichtungen miteinander
gekoppelt sein, um einen Wärmeerzeuger mit Umweltenergie
zu versorgen, wobei mehrere einzelne Energieübertragungseinrichtungen
parallel und/oder in Reihe geschaltet sein können.
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Eine
weitere Ausgestaltung der thermische Energieübertragungseinrichtung
sieht vor, dass mehrere Rohrleitungsanordnungen ausgebildet sind,
die in leitungsmäßiger Verbindung mit zumindest
einem Eingangssammler und zumindest einem Ausgangssammler stehen,
wobei die Rohrleitungsanordnungen auf Stützelementen mit
Gleitbohrungen beweglich gelagert sind. Dabei können zwei
Rohrleitungsanordnungen einen gemeinsamen Eingangssammler und einen
gemeinsamen Ausgangssammler aufweisen. Zwischen den Stützelementen
sind ein oder mehrere Abstandshalter angeordnet, die entsprechend
der topografischen Bedingungen beliebig dimensioniert sein können,
wodurch eine optimale Nutzung der vorhandenen Umweltenergie erreicht
werden kann. Daneben sind beliebige Anordnungen der Rohrleitungen
möglich. Beispielsweise können mehrere Rohrleitungsanordnungen
mit übereinander angeordnete Rohrleitungen vorgesehen sind,
die parallel zueinander oder im Winkel zueinander angeordnet sind,
wobei die Rohrleitungsanordnungen durch Stützelementen
mit Gleitbohrungen beweglich gelagert sind.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind Gleitauflagen
an einer ersten Stirnseite und/oder einer zweiten Stirnseite einer
Rohrleitungsanordnung vorgesehen, auf denen die Rohrleitungsanordnung
beweglich gelagert ist, wobei die Rohrleitungsanordnung bei temperaturbedingten
Längenänderungen durch diese Gleitauflagen auf
einem Boden oder einer beliebigen Auflagefläche gleiten
kann. Dabei können Rohrleitungsanordnungen jeweils paarweise
einen Block bilden und mit einer Gleitauflage gekoppelt sein. Die
Gleitauflage ist vorzugsweise an einem losen Ende einer Stirnseite
einer Rohrleitungsanordnung vorgesehen.
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Eine
weitere Ausgestaltung der thermischen Energieübertragungseinrichtung
sieht vor, dass ein Eingangssammler an einer ersten Stirnseite einer Rohrleitungsanordnung
und ein Ausgangssammler an einer zweiten Stirnseite einer Rohrleitungsanordnung
angeordnet ist. Ebenfalls können mindestens zwei Rohrleitungsanordnungen
an einer ersten Stirnseite einen gemeinsamen Eingangssammler und mindestens
zwei Rohrleitungsanordnungen an einer zweiten Stirnseite einen gemeinsamen
Ausgangssammler aufweisen. Dabei können der Eingangssammler
und der Ausgangssammler in einem unteren Bereich oder in einem oberen
Bereich einer Stirnseite einer Rohrleitungsanordnung angeordnet
sein.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der thermischen Energieübertragungseinrichtung
ist mindestens ein Verbindungsbogen vorgesehen ist, der in leitungsmäßiger
Verbindung mit mindestens einem Ausgangssammler und einem Eingangssammler
einer Rohrleitungsanordnung steht. Die leitungsmäßige
Verbindung kann durch separate Eingangsleitungen und Ausgangsleitungen
gestaltet sein, die zu einem Eingangssammler oder zu einem Ausgangssammler
führen.
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Eine
optimale Ausnutzung der Umweltenergie wird vorzugsweise durch einen
gesteuerten Strömungsverlauf erreicht, derart dass ein
Eingangssammler und ein Ausgangssammler in einem unteren Teil einer
Stirnseite einer Rohrleitungsanordnung angeordnet sind und ein Verbindungsbogen
in einem oberen Teil einer dieser Stirnseite gegenüberliegenden
Stirnseite der Rohrleitungsanordnung vorgesehen ist.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
ein Wärmeerzeuger durch eine luftgekoppelte und/oder erdgekoppelte
thermische Energieübertragungseinrichtung gespeist wird. Unter
einer erdgekoppelten thermischen Energieübertragungseinrichtung
wird eine vollständig im Erdreich angeordnete Energieübertragungseinrichtung verstanden.
Unter einer luftgekoppelten Energieübertragungseinrichtung
wird eine vollständig außerhalb des Erdreichs
angeordnete Energieübertragungseinrichtung verstanden,
die auf dem Erdboden oder einer beliebigen Auflagefläche
angeordnet sein kann.
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Luftgekoppelte
thermische Energieübertragungseinrichtungen können
entweder freistehend oder unter Zuhilfenahme von Stützkonstruktionen
auf dem Erdreich oder auf in geeigneter Weise vorbereiteten Flächen
angeordnet sein. Auch erdgekoppelte Energieübertragungseinrichtungen
können zusätzliche Konstruktionen zur Stützung
oder Bewehrung aufweisen, wodurch eine Bewegungsfreiheit der Rohrleitungsanordnung
bei Temperaturschwankungen selbst bei mächtigeren Überdeckungen
von Erdreich erhalten bleibt und damit Verwerfungen oder Rohrleitungsbrüche
vermieden werden.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die luftgekoppelte thermische
Energieübertragungseinrichtung senkrecht, waagerecht oder in
einem beliebigen Winkel zum Erdboden oder einer Auflagefläche
außerhalb des Erdreiches angeordnet sein. Eine erdgekoppelte
thermische Energieübertragungseinrichtung kann erfindungsgemäß senkrecht, waagerecht
oder in einem beliebigen Winkel zur Erdoberfläche oder
einer Auflagefläche innerhalb des Erdreiches angeordnet
sein. In Abhängigkeit von den geografischen Erfordernissen
und topografischen Gegebenheiten sind bei einer Verwendung von mehreren
Energieübertragungseinrichtungen auch Kombinationen dieser
Anordnungen möglich. Durch die flexible Bauart der Energieübertragungseinrichtung kann
sowohl eine im Erdreich angeordnete Energieübertragungseinrichtung
als auch eine im Freien, das heißt außerhalb des
Erdreiches angeordnete Energieübertragungseinrichtung in
jeder beliebigen Position angeordnet sein, um die zur Verfügung
stehende Umweltenergie durch ein in einer Rohrleitungsanordnung
zwangsgeführtes Wärmeträgermedium optimal aufzunehmen.
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Als
Wärmeträgermedium kann beispielsweise Wasser,
eine Mischung aus Wasser und einem Frostschutzmittel, beispielsweise
eine Wasser-Glykol-Lösung, Alkohol-Wasser-Lösungen,
Salz-Wasser-Lösungen, ein Thermoöle, beispielsweise
Silikonöl, ein mineralisches oder synthetisches Fluid oder
eine andere wärmeleitende Flüssigkeit oder Kombinationen
aus diesen verwendet werden.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass die
thermische Energieübertragungseinrichtung Kunststoff, Kunststoffmischungen
oder kunststoffbeinhaltende Materialkombinationen aufweist. Beispielsweise
kann die gesamte thermische Energieübertragungseinrichtung
oder Teile davon Polyolefine, beispielsweise Polyethylen oder Polypropylen,
Polyamide, Polyvinylchlorid, Polycarbonat, Polystyrol, Dienpolymerisate,
thermoplastische Elastomere, Polyurethan, Polyoximethylen, Silikone
oder Duromere auf Phenol-, Amino-, Acryl-, Epoxid- oder Polyesterbasis
aufweisen. Die Rohrleitungen der thermischen Energieübertragungseinrichtung
können nach einem in der kunststoffverarbeitenden Industrie
herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von Rohren gefertigt
werden, beispielsweise mittels eines Einschneckenextruders oder
eines Doppelschneckenextruders mit einer Rohrfertigungsanlage, vorzugsweise
umfassend eine Rohrkalibriervorrichtung und eine Schneidvorrichtung.
Die Rohrleitungen können innerhalb der Rohrleitungsanordnung
und innerhalb weiterer Bestandteile des Heizungssystems unterschiedliche
Verbindungen und Verbindungsteile aufweisen. Beispielsweise können die
Rohrleitungen nach einem in der Kunststofftechnik üblichen
Verfahren verschweißt, verklebt oder mittels Fügeteilen
verbunden sein. Übliche Schweißverfahren sind
beispielsweise das Warmgasschweißen, Heizelementschweißen,
Reibschweißen, Ultraschallschweißen, Hochfrequenzschweißen,
Induktionsschweißen oder Lichtstrahlschweißen,
die in Abhängigkeit von der Wandstärke der zu
fügenden Teile und dem gewählten Kunststoff zum
Einsatz kommen können. Als Fügeteile können
beispielsweise Muffen, Fittings und beliebige Flansche zum Einsatz
kommen, die beispielsweise in einem herkömmlichen Spritzgußverfahren
oder Preßverfahren hergestellt sein können.
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Zur
Minimierung der Längenänderung der Rohrleitungsanordnungen
bei Temperaturschwankungen sind auch mit Füllstoffen oder
Verstärkungsstoffen versehene Kunststoffe einsetzbar. Übliche Füllgrade
für Kunststoffe liegen zwischen 10 Gew.-% und 70 Gew.-%.
Es können aber auch geringere oder höhere Füllgrade
ausgebildet werden. Hohe Füllgrade sind insbesondere dann
erforderlich, wenn luftgekoppelte Energieübertragungseinrichtungen
hohen Temperaturschwankungen ausgesetzt sind oder sehr hohe Temperaturen
durch intensive Sonneneinstrahlung erreicht werden, um die Dauertemperaturbeständigkeit
der Kunststoffen zu erhöhen, ein Versagen der Kunststoffe
zu vermeiden und die Längenänderung bei Temperatureinflüssen
zu verringern. Bevorzugt eingesetzte Füllstoffe sind organische
oder anorganische Füllstoffe, wie beispielsweise Ruß, Kreide,
Kaolin, Bariumsulfat, Dolomit, Talkum, Kieselsäure, Quarzmehl,
Glaskugeln, Hohlkugeln, Glimmer, Holzmehl, Celluloseflocken, Metalloxide,
Metallpulver oder polymere Füllstoffe. Bevorzugt eingesetzte
Verstärkerstoffe sind Fasern aus Glas, Kohlenstoff, Bor,
Asbest, Titan, aromatischen Polyamiden, Polyester oder Whiskers.
Weiterhin können die verwendeten Kunststoffe Stabilisatoren,
Antioxydantien, Gleitmittel, Weichmacher, Farbmittel, Antistatika, flammhämmende
Stoffe, Treibmittel und sonstige Verarbeitungshilfsmittel enthalten.
Die Energieübertragungseinrichtung kann Rohrleitungen,
Verbindungs-, Stütz-, Gleit- oder Befestigungselemente aufweisen,
die eine Oberflächenbehandlung während oder nach
ihrer Herstellung erfahren haben. Eine bevorzugte Ausführung
der Oberflächenbehandlung könnte beispielsweise
dazu dienen, feste oder flüssige Bestandteile abzuweisen,
womit ein dauerhaft gleichmäßiges Aufnahmevermögen
von Umweltenergie gewährleistet wäre und zum Beispiel luftgekoppelte
Energieübertragungseinrichtungen relativ wartungsfrei gestaltet
werden können.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung steht die thermische Energieübertragungseinrichtung
in leitungsmäßiger Verbindung mit einem Wärmeerzeuger,
der beispielsweise als eine Wärmepumpe ausgebildet sein
kann.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung weist ein Heizungssystem
auf, in welchem mindestens ein gebäudeseitiger Heizungswasserkreislauf vorgesehen
ist, der in leitungsmäßiger Verbindung mit einem
Wärmeerzeuger steht, wobei weiterhin mindestens eine thermische
Energieübertragungseinrichtung vorgesehen ist, die zur
Umwälzung eines Wärmeträgermediums in
leitungsmäßiger Verbindung mit dem Wärmeerzeuger
steht, wobei die thermische Energieübertragungseinrichtung
mindestens eine luftgekoppelte Energieübertragungseinrichtung und/oder
eine erdgekoppelte Energieübertragungseinrichtung beinhaltet
und wobei die luftgekoppelte Energieübertragungseinrichtung
und/oder die erdgekoppelte Energieübertragungseinrichtung
mindestens eine Rohrleitungsanordnung aufweist, die auf Gleitbohrungen
aufweisenden Stützelementen beweglich gelagert ist.
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Das
Heizungssystem weist dabei zumindest eine erfindungsgemäße
thermische Energieübertragungseinrichtung mit den zuvor
genannten Merkmalen auf.
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Alternativ
zur Verwendung der erfindungsgemäßen Energieübertragungseinrichtung
in einem Heizungssystem kann die Energieübertragungseinrichtung
in dem gleichen System an extrem warmen Tagen auch für
Kühlzwecke genutzt werden.
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Ebenso
kann das Heizungssystem neben den dargestellten Ausführungsformen
zusätzlich mit einem Kreislauf für eine Warmwasseraufbereitung gekoppelt
werden, wobei dieser Kreislauf ebenfalls durch den zuvor beschriebenen
Wärmeerzeuger betrieben werden kann. Daneben ist jedoch
auch die zusätzliche Nutzung von Umweltenergie, wie beispielsweise
Solarenergie, möglich.
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Weitere
Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand
der folgenden Beschreibung der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen
beispielhaft näher erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer luftgekoppelten Energieübertragungseinrichtung
mit zwei Rohrleitungsanordnungen in Vorderansicht, Seitenansicht
und Draufsicht und eine Detailansicht A eines Stützelements
mit Gleitbohrungen,
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2 eine
schematische Darstellung einer luftgekoppelten Energieübertragungseinrichtung
mit vier Rohrleitungsanordnungen in Vorderansicht, Seitenansicht
und Draufsicht,
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3 eine
schematische Darstellung einer luftgekoppelten Energieübertragungseinrichtung
mit acht Rohrleitungsanordnungen in Vorderansicht, Seitenansicht
und Draufsicht,
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4 eine
schematische Darstellung eines Verbindungsbogens in Vorderansicht,
Seitenansicht und Draufsicht,
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5 eine
schematische Darstellung einer erdgekoppelten Energieübertragungseinrichtung
als Einzelblock in Vorderansicht, Seitenansicht und Draufsicht und
eine Detailansicht B eines Stützelements mit Gleitbohrungen,
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6 eine
schematische Darstellung eines Heizungssystems mit einer luftgekoppelten
Energieübertragungseinrichtung und einer erdgekoppelten Energieübertragungseinrichtung,
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7 eine
schematische Darstellung eines Heizungssystems mit einer luftgekoppelten
Energieübertragungseinrichtung,
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8 eine
schematische Darstellung eines Heizungssystems in einer weiteren
Ausführung mit einer luftgekoppelten und einer erdgekoppelten
Energieübertragungseinrichtung und
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9 eine
schematische Darstellung eines Heizungssystems mit einer luftgekoppelten
und einer erdgekoppelten Energieübertragungseinrichtung
und einer solarenergiebetriebenen Kreislauf für die Warmwasseraufbereitung.
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Die 1 zeigt
eine schematische Darstellung einer luftgekoppelten Energieübertragungseinrichtung 1 in
einer Ausführungsform und eine Detailansicht A eines Stützelements 9 mit
Gleitbohrungen 10, wobei in der Detailansicht A die in
den Gleitbohrungen 10 gelagerten Rohrleitungen 11 zur
besseren Veranschaulichung nicht dargestellt worden sind. In dieser
Ausführungsform sind zwei Rohrleitungsanordnungen 4 mit
einer ersten Stirnseite 5 und einer zweiten Stirnseite 6 vorgesehen,
wobei die Rohrleitungsanordnungen 4 in einer paarweise
angeordneten Ausführungsform einen Block 4' bilden.
Die beiden Rohrleitungsanordnungen 4 sind leitungsmäßig gemeinsam
mit einem Eingangssammler 7 verbunden, der von einer Eingangsleitung 7'' in
seinem unteren Ende, welches einer Auflagefläche 23 zugewandt
ist, gespeist wird. Zudem sind die beiden Rohrleitungsanordnungen 4 gemeinsam
mit einem Ausgangssammler 8 verbunden, der an seinem oberen Ende
in eine Ausgangsleitung 8'' mündet. Voneinander
beabstandete Stützelemente 9 dienen der Halterung
der Rohrleitungsanordnungen 4. An den Stützelementen 9 sind
Gleitbohrungen 10 zur Aufnahme der Rohrleitungsanordnung 4 vorgesehen,
wobei die Rohrleitungsanordnung 4 in den Gleitbohrungen 10 beweglich
gelagert ist. In dieser Ausführungsform weist die Rohrleitungsanordnung 4 übereinander
angeordnete Rohrleitungen 11 auf, wobei die beiden Rohrleitungsanordnungen 4 parallel
zueinander angeordnet sind. Zur Beabstandung der Rohrleitungsanordnungen 4 sind
Abstandshalter 12 vorgesehen, die zwischen den Stützelementen 9 angeordnet
und mit den Stützelementen 9 verbunden sind. Die
Abstandshalter 12 können in einem unteren Bereich und/oder
in einem mittleren Bereich und/oder in einem oberen Bereich der
Stützelemente 9 angeordnet sein, wobei die Anzahl
der Abstandhalter 12 an die Höhe und Länge
der zu beabstandenden Rohrleitungsanordnungen 4 angepasst
wird, um eine hinreichende Stabilität der Energieübertragungseinrichtung
zu gewährleisten. Dieses betrifft sowohl luftgekoppelte
Energieübertragungseinrichtungen 1 als auch die
in einer weiteren Figurenbeschreibung aufgeführten erdgekoppelte
Energieübertragungseinrichtungen 2, sofern in
einer Energieübertragungseinrichtung mehr als eine Rohleitungsanordnungen vorgesehen
ist. Gleitauflagen 13 sind an einem, einer Auflagefläche 23 zugewandten
Ende des Eingangssammlers 7 und des Ausgangssammlers 8 angeordnet.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung einer luftgekoppelten Energieübertragungseinrichtung 1 mit
vier Rohrleitungsanordnungen 4, die durch Stützelemente 9 und
Abstandshalter 12 gehalten werden, wobei in Analogie zur
Ausführungsform gemäß 1 jeweils
zwei Rohrleitungsanordnungen 4 parallel geschaltet worden
sind, die jeweils einen Block 4'' bilden. Zusätzlich
ist ein Verbindungsbogen 16 vorgesehen, über den
zwei Blöcke 4'' in Reihe geschaltet sind. In dieser
Ausführungsform sind eine Eingangsleitung 7'' und
eine Ausgangsleitung 8'' vorgesehen, die jeweils wechselseitig
an einem oberen Ende beziehungsweise an einem unteren Ende eines Eingangssammlers 7 beziehungsweise
eines Ausgangssammlers 8 angeordnet sind. Gleitauflagen 13 sind
jeweils an einem losen Ende eines Blockes angeordnet.
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3 zeigt
eine schematische Darstellung einer zusammengesetzten luftgekoppelten
Energieübertragungseinrichtung 1 mit acht Rohrleitungsanordnungen 4,
wobei in Analogie zur Ausführungsform gemäß 2 jeweils
zwei Blöcke 4'' über Verbindungsbögen 16 in
Reihe geschaltet worden sind, wobei die Verbindungsbögen 16 jeweils
an einem oberen Ende eines gemeinsamen Eingangssammlers 7 beziehungsweise
am oberen Ende eines gemeinsamen Ausgangssammlers 8 angeordnet
sind. Die in Reihe geschalteten Blöcke 4'' sind
derart zueinander angeordnet, dass jeweils eine gemeinsame Eingangsleitung 7'' zwei
gegenüberliegende Eingangssammler 7 am unteren
Ende der Eingangssammler 7 speist und zwei gegenüberliegende
Ausgangssammler 8 in eine gemeinsame Ausgangsleitung 8'' münden,
die am unteren Ende der Ausgangssammler 8 angeordnet ist.
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4 zeigt
eine schematische Darstellung eines Verbindungsbogens 16,
der ebenfalls Gleitbohrungen 10 aufweist, wobei der Verbindungsbogen 16 über
eine Eingangsleitung 7'' in leitungsmäßiger
Verbindung mit einem Eingangssammler 7 steht und über
eine Ausgangsleitung 8'' in leitungsmäßiger Verbindung
mit einem Ausgangssammler 8 steht, wobei jeweils zwei Blöcke 4'' in
Reihe geschaltet worden sind, deren Rohrleitungsanordnungen 4 durch Stützelemente 9 mit
Gleitbohrungen 10 und Abstandshalter 12 gestützt
und beabstandet werden.
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In 5 wird
eine schematische Darstellung einer erdgekoppelten Energieübertragungseinrichtung 2 und
eine Detailansicht B eines Stützelements 9' mit
Gleitbohrungen 10' gezeigt, wobei eine Rohrleitungsanordnung 4' mit
einer ersten Stirnseite 5' und einer zweiten Stirnseite 6' vorgesehen
ist. Die Rohrleitungsanordnung 4' ist leitungsmäßig
mit einem Eingangssammler 7' und mit einem Ausgangssammler 8' verbunden,
wobei der Eingangssammler 7', der von einer Eingangsleitung 7'' gespeist
wird, an der ersten Stirnseite 5' angeordnet ist. Der Ausgangssammler 8',
der in eine Ausgangsleitung 8'' mündet, ist an
der zweiten Stirnseite 6' der Rohrleitungsanordnung 4' angeordnet.
Die Eingangsleitung 7'' ist an einem oberen Ende des Eingangssammler 7' und
die Ausgangsleitung 8'' ist an einem oberen Ende des Ausgangssammlers 8' angeordnet.
Voneinander beabstandete Stützelemente 9' dienen
der Halterung der Rohrleitungsanordnung 4'.
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Gleitbohrungen 10' sind
an den Stützelementen 9' zur Aufnahme der Rohrleitungsanordnung 4' vorgesehen,
wobei die Rohrleitungsanordnung 4' in diesen Gleitbohrungen 10' beweglich
gelagert ist. In dieser Ausführungsform weist die Rohrleitungsanordnung 4' übereinander
angeordnete Rohrleitungen 11' auf.
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6 zeigt
eine schematische Darstellung eines Heizungssystems 17 zur
Versorgung von nicht dargestellten Heizelementen. Das Heizungssystem weist
einen Heizungswasserkreislauf 18 auf, welcher innerhalb
eines Gebäudes 19 angeordnet ist und zur Umwälzung
des Heizungswassers mit einer Vorlaufleitung 20 und einer
Rücklaufleitung 21 eines Wärmeerzeugers 3 verbunden
ist. Der Wärmeerzeuger 3 ist zur Temperierung
des Heizungswassers leitungsmäßig mit einem weiteren
Kreislauf 22 verbunden, in welchem ein Wärmeträgermedium
umgewälzt wird. Der Kreislauf 22 umfasst in dieser
Ausführungsform eine luftgekoppelte Energieübertragungseinrichtung 1 mit
zwei in Reihe geschalteten Blöcken 4'' mit Ausgangssammlern 8 und
Eingangssammler 7, wobei ein Eingangssammler 7 der
luftgekoppelten Energieübertragungseinrichtung 1 leitungsmäßig über
eine Eingangsleitung 7'', in der das Wärmeträgermedium geführt
wird, mit dem Wärmeerzeuger 3, beispielsweise
einer Wärmepumpe, verbunden. Ein Ausgangssammler 8 der
luftgekoppelten Energieübertragungseinrichtung 1 ist
mit einem Eingangssammler 7' einer erdgekoppelten Energieübertragungseinrichtung 2 leitungsmäßig
verbunden. Die erdgekoppelte Energieübertragungseinrichtung 2 weist
einen Ausgangssammler 8' auf, welcher über eine
Ausgangsleitung 8''' in leitungsmäßiger
Verbindung mit dem Wärmeerzeuger 3 steht.
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Neben
der im Ausführungsbeispiel gemäß 6 dargestellten
Reihenschaltung einer luftgekoppelten Energieübertragungseinrichtung 1 mit
einer erdgekoppelten Energieübertragungseinrichtung 2 sind
weitere Anordnungen, wie beispielsweise parallel geschaltete Kreisläufe
zur Umwälzung eines Wärmeträgermediums
möglich, in denen die erdgekoppelten Energieübertragungseinrichtung 1 und
die luftgekoppelten Energieübertragungseinrichtung 2 jeweils
in separaten Kreisläufen mit dem Wärmeerzeuger 3 in
leitungsmäßiger Verbindung stehen.
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Für
Anwendungen, in denen die topografischen Gegebenheiten einen Einsatz
einer erdgekoppelten Energieübertragungseinrichtung 2 nicht
gestatten, ist auch eine Ausfüh rungsform für ein
Heizungssystem 17, wie sie in 7 dargestellt
ist, möglich, indem ein Wärmeerzeuger 3 in
leitungsmäßiger Verbindung mit einem Block 4'' einer
luftgekoppelten Energieübertragungseinrichtung 1 steht,
um ein Wärmeträgermedium umzuwälzen.
Die leitungsmäßige Verbindung zwischen dem Wärmeerzeuger 3 und dem
Block 4'' kann teilweise oder überwiegend durch das
Erdreich erfolgen, wobei eine Eingangsleitung 7'' ein abgekühltes
Wärmeträgermedium von einem Wärmeerzeuger
zu dem Block 4'', der aus zwei in Reihe geschalteten Energieübertragungseinheiten 1 gebildet
wird, transportiert. Über eine Ausgangsleitung 8'' wird
das durch die Umweltenergie erwärmte Wärmeträgermedium
zum Wärmeerzeuger 3 zurücktransportiert,
um das Wasser in einem gebäudeseitig angeordneten Heizwasserkreislauf 18 zu
erwärmen.
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8 zeigt
eine schematische Darstellung eines Heizungssystems 17 in
einer weiteren Ausführung mit einer luftgekoppelten und
einer erdgekoppelten Energieübertragungseinrichtung, wobei
bei dieser Ausführung zusätzlich zu den Bestandteilen der
Ausführungsform in 6 eine Eingangsleitung 7''' vorgesehen
ist, die eine leitungsmäßige Verbindung zwischen
dem Wärmeerzeuger 3 und der erdgekoppelten Energieübertragungseinheit 2 schafft, so
dass das aus dem Wärmeerzeuger 3 austretende Wärmeträgermedium
leitungsmäßig auch direkt in die Energieübertragungseinrichtung 2 geführt
werden kann. In Abhängigkeit von den Witterungsbedingungen
und der Sonneneinstrahlung können in dieser Ausführungsform
beide Energieübertragungseinrichtungen alternativ oder
gleichzeitig zur Aufnahme von Umweltenergie genutzt werden.
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Daneben
sind aber auch außerhalb des Erdreiches geführte
Leitungsanordnungen möglich, die zur optimalen Umweltenergiegewinnung
eine ausreichende Wärmeisolierung aufweisen sollten.
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Weitere
Ausführungsformen, in denen nur erdgekoppelte Energieübertragungseinrichtungen 2 in
leitungsmäßiger Verbindung mit einem Wärmeerzeuger 3 stehen
oder in einem Kreislauf mehrere luftgekoppelte Energieübertragungseinrichtungen 1 und/oder
erdgekoppelte Energieübertragungseinrichtungen 2 in
Reihe und/oder parallel geschaltet angeordnet sind, sind erfindungsgemäß ebenfalls
möglich.
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Alternativ
zu den in den 1 bis 8 dargestellten
Ausführungsformen kann das Heizungssystem 17 gemäß 9 zusätzlich
mit einem Kreislauf 24 für eine Warmwasseraufbereitung
mit einem Warmwasserboiler 25 und mehreren Zapfstellen 26 gekoppelt
werden, wobei dieser Kreislauf leitungsmäßig ebenfalls
mit dem Wärmeerzeuger 3 betrieben werden kann.
Dabei wird das Wasser im Kreislauf 24 zusätzlich
zu der aus den Ener gieübertragungseinrichtungen 1 und 2 gewonnenen
Umweltenergie durch Solarenergie erwärmt, indem beispielsweise Solarelemente 27 auf
einem Dach des Gebäudes 19 oder hierfür
geeigneten Flächen vorgesehen sind. Der Kreislauf 24 ist
leitungsmäßig mit der Ausgangsleitung 8''' verbunden.
Darüber hinaus sind in Abhängigkeit von der Anzahl
und Anordnung der Energieübertragungseinrichtungen 1 und 2 auch
andere Formen der Einbindung des Kreislaufes 24 in das
Heizungssystem 17 möglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 202006006499
U1 [0002]
- - DE 202007002734 U1 [0003]
- - DE 19606201 B4 [0004]