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Die
Erfindung betrifft ein rohrförmiges Hohlprofil zur Herstellung
von Rohren, Behältern oder Hohlkörper, wobei das
Hohlprofil zumindest abschnittsweise einen zusätzlichen
Hohlprofilkanal aufweist.
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Aus
rohrförmigen Hohlprofilen hergestellten Rohre, Behälter
oder Hohlkörper werden überwiegend im kommunalen
Bereich z. B. als Kanalrohre zur Durchleitung von Abwässern
oder dgl. eingesetzt und frostsicher im Erdreich verlegt.
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Die
meisten in Haushalten oder in der Industrie anfallenden Abwässer
weisen ein beträchtliches Potential an Wärmeenergie
auf. Häufig gelangt Wasser von Spülmaschinen,
Waschmaschinen oder aus Herstellungsprozessen mit hohen Temperaturen
direkt in die Kanalisation. Diese Abwässer lassen im urbanisierten
Raum eine thermische Nutzung zu. Um diese Wärme nutzen
zu können, sind Wärmeübertragungseinrichtungen
notwendig. Zur Nutzung der Abwärme von Abwässern
oder Abgasen sind unterschiedliche Vorrichtungen zur Wärmeübertragung bekannt.
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So
ist beispielsweise in der
DE
32 44 600 C2 ein Wärmetauscher für Abwasserleitungen
offenbart, bei dem einzelne Abschnitte einer Abwasserrohrleitung
durch einen mit Wärmeträgerfluid gefüllten,
wärmeisolierten und allseitig geschlossenen Behälter geführt
werden. Die Abwasserrohrleitung selbst ist innerhalb des Behälters
zu einer Wendel geformt. Innerhalb der Wendel ist mindestens ein
von einem Wärme aufnehmenden Fluid durchströmter
Wärmeträger angeordnet. Ein derartiger Wärmetauscher
ist technisch jedoch aufwendig und somit nur kostenintensiv herzustellen.
Durch die verhältnismäßig großen Abmessungen
ist es zudem meist nicht möglich, den Wärmetauscher
unmittelbar in der Nähe von Abwasser produzierenden Anlagen
anzuordnen oder diesen in großer Stückzahl und
mit einem vertretbaren Aufwand im Erdreich zu verlegen. Auch ist
von einem erheblichen Wartungs- sowie Reparaturaufwand, speziell
bei zu erwartenden Verstopfungen, auszugehen.
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Aus
der
DE 42 02 791 A1 ist
ein Wärmetauscher für Abwasser führende
Rohr- und Schlauchleitungen bekannt. Dieser enthält eine
Wendel zum Hindurchleiten von Brauchwasser und Anschlüsse
zum Verbinden des Wärmetauschers mit einer entsprechenden
Rohrleitung. Bei diesem Wärmetauscher sind die einzelnen
Windungen der Wendeln dicht aneinander liegend und fest miteinander
verbunden. An den Stirnseiten der Wendel sind Anschlussstutzen angebracht,
um den Anschluss an eine Wärmepumpe zu ermöglichen.
Die mit dem Anschlussstutzen versehene Wendel bildet ein Rohrpassstück,
das in eine gegebene Leitung montierbar ist. Bei dieser Vorrichtung
muss der Anschluss und Zusammenschluss der Teilelemente mittels
eines separaten Vor- und Rücklaufs erfolgen. Dies bringt
einen erhöhten technischen Aufwand mit sich. Zudem stehen
die Rohrleitungen innerhalb der Wendel bauartbedingt in einem direkten
thermischen Kontakt, wodurch sich die Wärmeübertragungsleistung
der Vorrichtung reduziert.
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Aus
der
DE 197 19 311
A1 ist ein Wärmetauscher für Abwasserrohre
bekannt, mit dem ein Wärmeentzug mittels einer speziellen
Trockenwasserrinne ausgeführt werden kann. Die Trockenwasserrinne weist
hierzu mindestens in Teilbereichen mindestens ein Wärmetauscherelement
auf, das in direktem Kontakt mit dem Abwasser steht. Diese enthält
eine wärmeleitende Tauschfläche, die die aufgenommene Wärme
an ein Wärmetauschermedium weitergibt. Das Wärmetauschermedium
wird über einen in der Rohrsohle integrierten Vor- und
Rücklauf, die durch die wärmetauschenden Elemente
als Kreislauf ausgebildet sind, mit einem geringem Temperaturniveau zur
Wärmepumpe geführt. Dieses System kann nur relativ
aufwendig installiert werden. Die eingesetzten Rinnen bestehen in
der Regel aus Edelstahl und sind sehr kostenintensiv. Die hin- und
rückführenden Rohre sind in einen Betonkörper
der Sohle eingebettet. Durch den Einbau dieses Wärmetauschers
wird somit der Querschnitt des Abwasserkanals bzw. der transportierenden
Leitungen verringert. Das Rohr zur Energierückgewinnung
hat dahingegen einen vollständig runden Querschnitt ohne
die explizite Ausbildung einer Rinne/Trockenwetterrinne. Es sind
daher große Querschnitte erforderlich, die bei minimal
DN 800 beginnen.
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Die
DE 20 2005 013 590
U1 offenbart ein ähnliches Prinzip. Dort kommt
ein Wärmetauscher aus Wellrohr für Abwasserleitungen
zum Einsatz. Der Sohlbereich der Abwasserleitung wird durch Wellrohre
mit Vor- und Rücklauf ausgestattet, die sowohl den Wärmetransport
als auch den Wärmeentzug realisieren. Am Ende der für
den Wärmeentzug konzipierten Strecke wird das Wellrohr
als Schlaufe rund um den Querschnitt geführt und das Medium
gelangt auf demselben Weg zurück. Der gesamte Wärmetauscher
im Abwasserkanal besteht somit aus einem einzigen Strang. Die wärmetauschenden
Rohre sowie der Vor- und Rücklauf des zu transportierenden Mediums
sind dabei im Innenraum des Abwasserrohres angeordnet und bilden
somit eine Angriffsfläche für Verschmutzungen.
Sie wirken zudem als störende Elemente im Sohlbereich der
Rohrleitung, die einer häufigen Reinigung bedürfen.
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Die
Lehre nach
DE
20 2004 018 084 U1 offenbart einen Absorber, der für
ein Rohr- oder Kanalbauwerk vorgesehen ist. Dieser weist mindestens
einen Vor- und mindestens einem Rücklaufanschluss sowie
wenigstens einen die Absorberkanäle verbindenden Vor- und
Rücklauf auf. Der Absorber zeichnet sich dadurch aus, dass
die einzelnen Absorberkanäle in einer Absorberkanalmatte
zusammengefasst sind und somit eine gegenständliche Einheit
bilden. Die Absorbermatte muss aus einem Material ausgeführt
sein, das zumindest während der Verlegung flexibel ist.
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Alle
vorgenannten Vorrichtungen zur Wärmeübertragung
weisen nur einen begrenzten Anwendungsbereich auf oder sind in ihrer
Installation und Wartung aufwändig und kostspielig.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, rohrförmige Hohlprofile
der eingangs genannten Art einer weiteren Nutzung zuzuführen,
indem sie auch als Wärmelieferant dienen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass der zusätzliche Hohlprofilkanal als ein von einem
Wärmeübertragungsfluid durchströmbarer
Wärmetauscher ausgebildet ist. Über das in dem
zusätzlichen Hohlprofilkanal fließende Wärmeübertragungsfluid
kann die Wärme des das Hohlprofil umgebenden Erdreichs
einer Wärmepumpe zugeführt werden, die Bestandteil
des Heizsystems z. B. eines Hauses oder dgl. ist. Damit wird eine
kostengünstig herzustellende und universell einsetzbare Möglichkeit
zur Wärmeübertragung geschaffen, bei der das Hohlprofil
sowohl gasförmige als auch flüssige Medien ohne
Funktionsbeeinträchtigungen des eigentlichen Abwasserrohres
oder sonstigen Rohrgebildes. führt. Das erfindungsgemäße
Hohlprofil ist zudem bei sehr unterschiedlichen Strömungs-
und Druckbedingungen einsetzbar.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich der zusätzliche
Hohlprofilkanal spiralförmig entlang der Außenfläche
des Hohlprofils erstreckt, wobei die Wicklungen des Hohlprofilkanals
voneinander beabstandet sind. Die Hohlprofilkanäle verlaufen
für einen optimalen Wärmeübertrag spiral-
oder wendelförmig in Bezug auf die Längsachse
des Hohlprofils.
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In
Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass zwei
oder mehr zusätzliche Hohlprofilkanäle das Hohlprofil
spiralförmig umschließen, wobei die zusätzlichen
Hohlprofilkanäle eine um die Längsachse des Hohlprofils
gewundene Doppelhelix oder Mehrfachhelix bilden. Eine derartige
Gestaltung erlaubt eine besonders optimale Führung des
in den Kanälen strömenden Mediums.
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Es
hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Mehrfachhelix mindestens
einen Vorlaufkanal und mindestens einen Rücklaufkanal aufweist.
Das in den Kanälen strömende Medium wird dadurch
innerhalb der Mehrfachhelix sowohl in einer Vorlauf- als auch in
einer Rücklaufrichtung geführt. Es tritt somit in
die Mehrfachhelix ein und verlässt die Mehrfachhelix in
der Nähe der Einströmstelle. Dadurch können die
entsprechenden Anschlüsse sehr nahe beieinander angeordnet
werden, wodurch der dafür erforderliche Raumbedarf minimiert
wird.
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Zum
Verbinden eines Vorlaufkanals und eines Rücklaufkanals
der Mehrfachhelix ist erfindungsgemäß ein das
Hohlprofil koppelbare Umkehrelement vorgesehen. Das Umkehrelement
ist dabei nach einer an sich beliebigen Zahl von Rohrsegmenten ankoppelbar
und schließt den Kreislauf des Mediums innerhalb der Mehrfachhelix.
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Zweckmäßigerweise
ist der Hohlprofilkanal der Wickelrohre im Wesentlichen rund oder
viereckig bzw. kastenförmig ausgebildet. Damit wird ein
ausreichend großer Wärmetauscher geschaffen.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Hohlprofilkanäle
in mindestens einen äußeren Teilkanal und einen
inneren Teilkanal unterteilt. Dadurch ist es möglich, mehrere
unterschiedliche wärmeübertragende Medien in einer
einzigen Anordnung strömen zu lassen und mehrere Wärmeübertragungen
zwischen diesen Medien, dem Medium im Inneren des Abwasserrohrs
oder dgl. und der äußeren Umgebung auszuführen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass das Hohlprofil ein an sich bekanntes Wickelrohr aus einem thermo plastischen
Kunststoff ist, auf dem ein spiralförmig umlaufender, insbesondere
mittels eines Stützschlauches gebildeter Hohlraumprofilkanal
aufgebracht ist, durch den zumindest abschnittsweise das Wärmeübertragungsfluid
strömt.
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Aus
den
DE 195 47 821
A1 ,
DE 20
14 648 A1 ,
DE
31 45 122 C2 ,
DE
32 13 551 C1 sowie weiteren Druckschriften ist es bereits
bekannt, rohrförmigen Hohlprofile aus einem schraubenlinienförmig
gewickelten Bandmaterial aus thermoplastischem Kunststoff herzustellen.
Bei diesen auch als ”Wickelrohre” bezeichneten
Hohlprofilen wird auf der Außenseite der Wandung ein umlaufendes
Hohlprofilrohr mittels eines Stützschlauches aufgebracht.
Das umlaufende Hohlprofilrohr dient bisher jedoch lediglich als
reine Wandverstärkung (
Europäische Norm
prEN 13476-1 (09/2002), Ziff. 5.2). Solche Rohre können mit
sehr großen Nennweiten hergestellt werden und werden damit
bevorzugt auch als Kanalrohre eingesetzt. Indem man durch den bisher
ausschließlich als Verstärkungselement dienenden
umlaufenden Hohlprofilkanal erfindungsgemäß ein
Wärmeübertragungsfluid leitet, das damit als Wärmetauscher
dient, erreicht man einen zusätzlichen energetischen Nutzen.
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Gemäß einer
noch weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Hohlprofil
ein Doppelwandrohr sein, bei dem als Wärmetauscher der
gesamte Zwischenraum zwischen den beiden Wänden des Doppelwandrohres
dient. Damit wird ein noch größeres Wärmetauschervolumen
geschaffen.
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Zweckmäßigerweise
ist der Wärmetauscher einstückig mit dem Hohlprofil
ausgebildet. Damit ist das Hohlprofil als Ganzes widerstandsfähiger
gegen äußere Beanspruchungen. Der Wärmetauscher
kann aber auch als separates Teil an dem Hohlprofil angebracht sein.
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Je
nach Anwendungsbereich kann entweder jedes Hohlprofil als einzelner
Wärmetauscher genutzt werden oder es können erfindungsgemäß auch mehre re
Wärmetauscher benachbarter Hohlprofile miteinander verbunden
werden. Bei den normalen Wickelrohren brauchen dazu lediglich die
umlaufenden Hohlprofilkanäle miteinander verbunden zu werden.
Bei den Doppelwand-Hohlprofilen sind zur Koppelung der Wärmetauscher
mehrerer Hohlprofile jeweils die beiden Wandenden miteinander zu
verbinden, womit die Zwischenräume zwischen den Wänden
benachbarter Doppelwand-Hohlprofile miteinander verbunden werden.
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Da
die als Kanalrohre dienenden rohrförmigen Hohlprofile häufig
als Sammler im innerstädtischen Bereich verlegt werden,
lassen sich die Wärmetauscher relativ leicht an die einzelnen
Haushalte entlang des Rohrleitungssystems anschließen.
Dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass im Bereich
einer Muffe des Hohlprofils ein Anschluss des Wärmetauschers
an eine externe Wärmepumpe oder dgl. vorgesehen ist. Befindet
sich die Wärmepumpe in einem Haushalt, lässt sich
in Verbindung mit der Wärmepumpe ein wirksames Heizsystem,
z. B. zum Betrieb einer Fußbodenheizung realisieren. Besteht
ein größerer Energiebedarf, lassen sich die Wärmetauscher
mehrerer Hohlprofile erfindungsgemäß durch entsprechende
Verbindungen im Bereich der Muffen miteinander verbinden, so dass
Kaskaden von Wärmetauschern gebildet werden können.
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In
Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens können wenigstens
zwei Wärmetauscher wenigstens zweier Hohlprofile auch in
Reihe oder parallel geschaltet sein.
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Eine
besonders vorteilhafte weitere Nutzung des erfindungsgemäßen
Hohlprofils ergibt sich, wenn das Hohlprofil ein Abwasserrohr ist.
Dann ergibt sich nämlich ein doppelter Nutzen: Das Hohlprofil
nimmt nicht nur die Wärme des es umgebenden Erdreichs auf,
sondern wird zudem von innen von dem durchgeleiteten Abwasser erwärmt.
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In
besonders vorteilhafter Weise lassen sich die erfindungsgemäßen
rohrförmigen Hohlprofile, die einen zumindest abschnittsweise
mit dem Hohlprofil verbundenen zusätzlichen Hohlprofilkanal
aufweisen, der als ein von einem Wärmeübertragungsfluid durchströmter
Wärmetauscher ausgebildet ist, als Kanal- und Abwasserrohre
oder sonstige Rohrgebilde zur Verlegung in der Erde und zur Gewinnung
von Wärme infolge der Erwärmung des Wärmeübertragungsfluid
durch die in der Erde gespeicherte thermische Energie (Erdwärme/Geothermie)
und/oder durch die Wärme des durch das Hohlprofil fließenden Abwassers
oder dgl. verwenden.
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Bei
jeder Kanalbaumaßnahme eröffnet sich für
die Anwohner damit automatisch die Möglichkeit, ohne große
finanzielle Aufwendungen regenerative Energiequellen zu nutzen.
Die Nutzung der Erdwärme war bisher nur derart möglich,
dass ein eigenes Bohrloch zum Einführen einer Erdwärmesonde
gebohrt werden musste oder aber dass große Flächen freigelegt
werden mussten, um Rohrschlangen flächig in die Erde zu
verlegen. Kanalrohre werden in der Regel aber in frostfreien Bodentiefen
verlegt. Bei Abwasserrohren werden diese noch zusätzlich
von innen durch das durchgeleitete Abwasser beheizt. Damit ist sowohl
im Winter als auch im Sommer die notwendige Temperatur zum Betrieb
einer Wärmetauscheranlage gegeben.
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Kanalrohre
mit integrierten Wärmetauschern ermöglichen den
Kanalnetzbetreiber durch Vermietung oder Verkauf der Wärmetauscher
zudem eine schnellere Amortisation der Kanalbaumaßnahme.
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Die
erfindungsgemäßen rohrförmigen Hohlprofile
lassen sich auch senkrecht verlegen und können damit auch
als selbständige Erdwärmetauscher und sogar als
Schalung im Bereich der Fundamentvorbereitung genutzt werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt
sind. Die Erfindung ist dabei jedoch nicht auf die beschriebenen
und nur schematisch dargestellten Merkmale dieser Ausführungsformen
begrenzt. Für gleiche bzw. gleichwirkende Teile werden
die selben Bezugszeichen verwendet.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung zweier verbundener erfindungsgemäßer
rohrförmiger Hohlprofile mit einem integrierten Wärmetauscher
eines Haushaltes,
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2 einen
unmaßstäblichen Längsschnitt durch ein
erfindungsgemäßes rohrförmiges Hohlprofil,
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3 einen
teilweisen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform
eines rohrförmigen Hohlprofils mit einem annähernd
viereckigen bzw. kastenförmigen Hohlprofilkanal,
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4 einen
teilweisen Längsschnitt einer dritten Ausführungsform
eines rohrförmigen Hohlprofils mit einem annähernd
runden Hohlprofilkanal und
-
5 einen
teilweisen Längsschnitt einer vierten Ausführungsform
eines rohrförmigen Hohlprofils mit einem unterteilen Hohlprofilkanal.
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Die
in 1 schematisch dargestellten rohrförmigen
Hohlprofile 1 sind Bestandteil eines nicht näher
dargestellten Abwasserkanalsystems, an das beispielhaft ein nur
schematisch angedeutetes Gebäude 2 angeschlossen
ist. Die Hohlprofile 1 sind unterhalb der Erdoberfläche 3 in
einer Tiefe verlegt, die frostsicher ist. Zur Gewinnung von Erdwärme
aus dem Erdreich 4 ist an einer Wand 5 des rohrförmigen Hohlprofils 1 jeweils
ein zusätzlicher Hohlprofilkanal 12 vorgesehen,
der von einem Wärmeübertragungsfluid durchströmt
wird und als Wärmetauscher 6 dient. Das Wärmeübertragungsfluid
wird einer Wärmepumpe 7 zugeführt, welche
zur Heizungsanlage 8 des Gebäudes 2 gehört.
Dazu ist die Wärmepumpe 8 über eine Zuleitung 9 und
eine Ableitung 10 mit den Wärmetauschern 6 der
rohrförmigen Hohlprofile 1 verbunden. Zur Verbindung
sind an den entsprechenden Enden 11 jeweils nicht dargestellte
Anschlusselemente vorgesehen.
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Die
Wärmetauscher 6 der beiden rohrförmigen
Hohlprofile 1 können mittels eines nicht näher dargestellten
Schlauchkupplungsstücks oder dgl. über eine Verbindung 13 miteinander
verbunden sein. Insbesondere kann die Verbindung 13 in
einer Muffe 14 des Hohlprofils 1 integriert sein.
Bei einer Verbindung der beiden Hohlprofilkanäle 12 der
rohrförmigen Hohlprofile 1 sind die Zuleitung 9 und
die Ableitung 10 der Wärmetauscher 6 vorzugsweise
so geschaltet, dass zusammen mit der Verbindung 13 die
beiden Hohlprofilkanäle 12 in Reihe geschaltet sind.
Sofern an Stelle der Verbindung 13 die gestrichelt gezeichnete
alternative Leitung 15 vorgesehen ist, können
die beiden Wärmetauscher 6 auch parallel betrieben
werden.
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Das
in 2 schematisch in einem Längsschnitt gezeigte
rohrförmige Hohlprofil 1 besteht aus einem schraubenlinienförmig
gewickelten Bandmaterial 16 aus thermoplastischem Kunststoff,
das zur Herstellung derartiger Wickelrohre auf einer Wickeltrommel
aufgewickelt worden ist, wobei die aneinandergrenzenden bzw. sich überlappenden
Materialbänder durch Wärme miteinander verschmolzen bzw.
verschweißt worden sind. Gleichzeitig wird mittels eines
Stützschlauchs Profilverstärkung 17 auf das
Bandmaterial aufgebracht. Die Profilverstärkung 17 kann
unterschiedliche Profilformen aufweisen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
handelt es sich um ein rundes Profilrohr, das in einer nicht dargestellten
Vorrichtung geformt und spiralförmig auf das Bandmaterial
für die Wandung der Hohlprofile aufgebracht worden ist.
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Die
Profilverstärkung 17 bildet in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
gleichzeitig den zusätzlichen Hohlprofilkanal 12 und
dient damit als Wärmetauscher. Der spiralförmig
um das rohrförmige Hohlprofil 1 umlaufende Hohlprofilkanal 12 kann
mit der Profilverstärkung 17 eines angrenzenden
Hohlprofils 1 in der Weise verbunden sein, dass die miteinander verbundenen
Profilverstärkungen 17 eine Kaskade von Wärmetauschern
bilden.
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Die 3 zeigt
eine perspektivische Teilansicht eines Hohlprofilrohrs 1,
bei dem zum besseren Verständnis bei einer Rohrwindung
die Schnittlinie als Längsschnitt geführt ist.
Bei dieser Ausführungsform weist der zusätzliche
Hohlprofilkanal 12 eine viereckige bzw. kastenförmige
Profilform auf. Der zusätzliche Hohlprofilkanal 12 kann
aber auch eine nicht dargestellte dreieckige und ähnliche
Profilform aufweisen.
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4 zeigt
eine perspektivische Teilansicht eines Hohlprofilrohrs 1 in
einem Teilschnitt. Der zusätzliche Hohlprofilkanal 12 weist
bei dieser Ausführungsform eine abgerundete Profilform
auf. Die Richtungspfeile zeigen die jeweilige Fließrichtung
eines Vorlaufkanals 18 und eines zugeordneten Rücklaufkanals 19.
Der mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnete Steigungswinkel ϑ der
Spiralform variiert je nach Anzahl der mehrfach nebeneinander vorgesehenen Vor-
und Rückläufe sowie der jeweiligen Dimension des
Abwasserrohrs oder dgl. und der Abstände der wärmetauschenden
Hohlprofilkanäle 12. Der Vorlauf und der Rücklauf
bilden eine funktionelle Einheit, die bei dem hier gezeigten Beispiel
als Doppelhelix ausgebildet ist. Die Doppelhelix windet sich schraubenförmig
um die Längsachse des rohrförmigen Hohlprofils 1.
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Wie
aus 4 ferner zu entnehmen ist, sind die jeweiligen
Hohlprofilkanäle 12 zueinander beabstandet angeordnet
und berühren einander nicht. Der Vorlauf und der Rücklauf
der Doppelhelix stehen daher ausschließlich nur mit der
Wand des eigentlichen Hohlprofilrohrs 1 und dem darin befindlichen
Medium, aber nicht untereinander in thermischem Kontakt.
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Ein
großer Vorteil der in 4 gezeigten Doppelhelix-Geometrie
im Vergleich zu einer Einfachhelix besteht darin, dass die jeweiligen
Anschlussöffnungen des Vor- und Rücklaufs benachbart
zueinander, d. h. nebeneinander auf der Doppelhelix aber auch an
einer an sich beliebigen Stelle am Kanalrohr oder dgl. angeordnet
sein können. Dies ist bei einer Einfachhelix nicht möglich.
Dort können aufgrund der linearen, nicht schleifenförmigen
Führung des Mediums in den Hohlprofilkanälen 12 ausschließlich
nur Bereiche an den entgegengesetzt liegenden Stirnseiten des Kanalrohrs
oder dgl. für die Anschüsse genutzt werden. Außerdem
ist bei einer Doppelhelix ein effektiver Wärmeentzug oder
auch eine gezielte Temperierung möglich. Das wärmetauschende
Medium kann die Hohlprofilkanäle 12 dabei sowohl
laminar als auch turbulent durchströmen.
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Die 5 zeigt
eine weitere Ausführungsform eines rohrförmigen
Hohlprofils 1 in einem Teilschnitt. Die Profilverstärkung 17 weist
hier eine Ausgestaltung auf, bei der die Hohlprofilkanäle 12 eine annähernd
viereckige Form aufweisen und in einen außen liegenden
Teilkanal 21 und einen innen gelegenen Teilkanal 22 unterteilt
sind. Mit einer solchen Ausführungsform ist ein gleichzeitiger
Wärmeübertrag mit der Umgebung, beispielsweise
dem Erdreich, und dem durchströmenden Medium im eigentlichen
Hohlprofil 1 bzw. im inneren Teilkanal 22 möglich
und dies ggf. auch unabhängig voneinander.
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Grundsätzlich
können durch die gezeigten Ausführungsformen sowohl
gasförmige als auch flüssige Medien sowohl in
den Hohlprofilkanälen als auch im eigentlichen Hohlprofil 1 geführt
werden. Änderungen des Aggregatszustandes, insbesondere Verdampfungs-
oder Kondensationsvorgänge des Mediums innerhalb der Hohlprofilkanäle
als auch des Mediums im Hohlprofil sind ohne weiteres realisierbar.
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Das
wärmetauschende Rohr kann sowohl als eine unter Druck stehende,
als auch drucklose Leitungsvorrichtung in einem voll- sowie teilgefüllten Zustand
verwendet werden. Darüber hinaus können durch
den gezielten Energieaustrag oder Energieeintrag über die
Kanäle auch Leitungen gezielt temperiert werden. Die Energiegewinnung
oder Temperierung wird hierbei unabhängig vom Medium im
Innenrohr oder den Hohlprofilkanälen ermöglicht.
Es können sowohl laminar oder turbulent fließende
Medien transportiert und gleichzeitig temperiert werden. Weiterhin
werden die angeschlossenen Wärmeübertrager an
einem Punkt angeschlossen und können je nach Erfordernissen
in der Länge sowie dem Durchfluss variiert werden. Unabhängig
von den transportierten Medien wird daneben ein Entzug aus dem umgebenden
Erdreich ermöglicht.
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Das
wärmeübertragende Rohr kann in Abhängigkeit
vom verwendeten Material oder auch vom Verwendungszweck sowohl als
ein flexibles, auf Trommeln aufwickelbares Endlosrohr und/oder in Form
von flexiblen oder starren Segmenten mit vorgefertigten Längen
vorliegen. Für diesen Fall können die einzelnen
Segmente verschweißt beziehungsweise durch Fittings oder
Muffen verbunden werden. Die Kanäle, insbesondere die aus
ihnen gebildete Doppel- oder Mehrfachhelix der einzelnen Segmente werden
beim Zusammenfügen entweder stoffschlüssig, beispielsweise über
eine Schweißverbindung, zusammengefügt oder durch
Verbindungsmittel, insbesondere Fittings oder Muffen, zusammengesteckt, wobei
sich die Helix durchgehend über mehrere Segmente in einer
definierten Länge erstreckt.
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Die
Hohlprofilkanäle können als ein Kreislauf ausgebildet
sein. Die Weiterleitung erfolgt über Verbindungen an den
miteinander gekoppelten Segmenten. Am Ende einer projektierten Strecke
zur Energierückgewinnung werden die Kanäle des
Vor- und Rücklaufs mittels einer Verbindung in einem Umkehrelement
miteinander gekoppelt, die den Kreislauf schließt. Durch
die Bildung dieses Kreislaufs, welcher ähnlich einer Schlauchwaage
ausgebildet ist, können Vor- und Rücklauf mindestens
einem Wärmetauscher zugeführt werden. Darüber
hinaus können auch zwei oder mehrere Einzelrohrsegmente durch
eine Parallelschaltung miteinander gekoppelt werden. Dadurch ist
eine energetische Nutzung des wärmeübertragenden
Rohres zur Temperierung von Medien im Rahmen von thermischen Absorbereinrichtungen,
beispielsweise solarthermischen Kollektoren oder geothermischen
Anlagen, realisierbar.
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- 1
- Rohrförmiges
Hohlprofil
- 2
- Gebäude
- 3
- Erdoberfläche
- 4
- Erdreich
- 5
- Wand
(des Hohlprofils)
- 6
- Wärmetauscher
- 7
- Wärmepumpe
- 8
- Heizungsanlage
- 9
- Zuleitung
- 10
- Ableitung
- 11
- Enden
(der Wärmetauscher)
- 12
- Hohlprofilkanal
- 13
- Verbindung
- 14
- Muffe
- 15
- alternative
Leitung
- 16
- Bandmaterial
- 17
- Profilverstärkung
- 18
- Vorlaufkanal
- 19
- Rücklaufkanal
- 20
- Steigungswinkel ϑ
- 21
- Teilkanal
- 22
- Teilkanal
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 3244600
C2 [0004]
- - DE 4202791 A1 [0005]
- - DE 19719311 A1 [0006]
- - DE 202005013590 U1 [0007]
- - DE 202004018084 U1 [0008]
- - DE 19547821 A1 [0019]
- - DE 2014648 A1 [0019]
- - DE 3145122 C2 [0019]
- - DE 3213551 C1 [0019]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - Europäische
Norm prEN 13476-1 (09/2002), Ziff. 5.2 [0019]