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Technisches Gebiet
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Die technische Lösung behandelt Wärmetauscher zur Wärmeübertragung von und in die Erde.
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Stand der Technik
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Zurzeit werden insbesondere Kunststoffrohrschleifen zum Abführen der Wärmeüberschüsse der Solarsysteme eingesetzt, welche in Bohrungen oder Kanälen vertikal oder horizontal eingelegt sind, mit einer minimalen Isolierung aber mit einem großen Volumen an Bauarbeiten.
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Im Dokument
WO 8100754 A1 ist der unterirdische Niedertemperaturakkumulator zum Aufbewahren der Solarenergie von Solarplatten bekannt. Dieser Akkumulator beinhaltet als Wärmetauscher in und von der Erde verlegten Rohrleitungen, welche aus einem Außen- und Innenrohr bestehen. Das Innenrohr wird dabei zum unteren Teil des Außenrohrs geführt und somit wird die Wärme von der Solarplatte mittels einer Flüssigkeit in das Außenrohr zugeführt. Die Wärme wird danach aus dem Außenrohr in die Erde abgegeben. In dieser Lösung wurden die Rohrleitungen in die Erde schräg verlegt, damit das Ende an der Oberfläche möglichst nah zueinander ist, um die Größe des Zentralschachts für den Wärmeakkumulator zu minimieren und das Akkumulationsvolumen in der Erde zu erhöhen. Diese Lösung erfordert jedoch immerhin umfangreiche Erdarbeiten beim Zuschütten der Rohren.
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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Die Nachteile des bestehenden Technikstands werden ziemlich durch den Erdwärmetauscher in einer Rohrleitungsform mit Mitteln zum Zu- und/sowie Abführen der Wärmeträgermittel gemäß dieser technischen Lösung beseitigt, deren Kernidee darin besteht, dass er aus einem Rohrleitungskörper mit Mitteln zum Eindrücken, Aufstoßen oder Einbohren in die Erde besteht und in dem Hohlraum des Rohrleitungskörpers gibt es eine Kammer mit Mitteln zur Verteilung der Wärmeträgermedien und/oder Wärmeträgermedium zur Wärmeübertragung in den Rohrleitungskörper, angeschlossen an die Zuführung und/oder Abführung des Wärmeträgermediums.
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Die Mittel zum Eindrücken, Aufstoßen oder Einbohren in die Erde sind insbesondere eine Durchbruch- und/oder Einbohrspitze, Gewinde an der Einbohrspitze und/oder an dem Rohrleitungskörper und ein Flansch oder Mittel zum Verbinden mit dem Einbohr- oder Eindrückmechanismus.
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Der Wärmeträger kann laut dieser technischen Lösung in einer der günstigsten Ausfertigungen eine Erdnadel sein, welche aus einem Rohrleitungskörper besteht, welcher an einem Ende mit Durchbruchspitze verseht ist und im Hohlraum dieses Körpers gibt es eine Kammer, welche mit einer Innentrennwand zwischen diesem Rohrleitungskörper und der Durchbruchspitze und dem Flansch mit Zuführung und/oder Abführung des Wärmeträgermediums abgegrenzt ist.
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Der Wärmeträger kann in einer weiteren der günstigsten Ausfertigungen eine Erdschraube sein, welcher aus einem Rohrleitungskörper besteht, der an einem Ende mit Einbohrspitze mit einem Einbohrgewinde oder mit Gewinden an der Einbohrspitze und/oder am Rohrleitungskörper verseht ist und im Hohlraum dieses Körpers gibt es eine Kammer, welche mit einer Innentrennwand zwischen diesem Rohrleitungskörper und der Einbohrspitze und dem Flansch mit Zuführung und/oder Abführung des Wärmeträgermediums abgegrenzt ist. Die Einbohrspitze kann am Anfang vorteilhaft mit einer Durchbruchspitze verseht werden, was zum leichteren Einbohren des Wärmetauschers in harte oder kiesige Böden beiträgt.
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Der Rohrleitungskörper kann an der Außenseite vorteilhaft mit Mitteln zur Vergrößerung der Außenfläche dieses Körpers verseht werden. Bei dem Wärmetauscher mit einem Einbohrgewinde wird die Außenfläche des Rohrleitungskörpers des Wärmetauschers vorteilhaft direkt durch dieses Gewinde vergrößert.
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Der Wärmetauscher wird in die Erde eingedrückt, aufgestoßen oder eingebohrt, wobei kein Erdaushub erforderlich ist. Bei harten oder kiesigen Böden kann eine Vorbohrung oder eine Schürfbohrung gemacht werden, deren Durchmesser immer kleiner als der Außendurchmesser des Rohrleitungskörpers ist. Somit ist bei der Anwendung die Umgebung des Rohrleitungskörpers des Wärmetauschers lokal verdichtet, was zur besseren Wärmeübertragung zwischen der Erde und dem Wärmetauscherkörper beiträgt. Im Inneren des Wärmetauschers fließt das Wärmeträgermedium. Der Wärmetauscher übergibt die Wärme von seinem Körper in die Erde. Falls der Wärmetauscher zum Einbohren bestimmt ist, wird die Wärmeübertragung auch durch die Gewindefläche verbessert, denn die Außendurchtrittsfläche wird größer. Im Falle eines Wärmetauschers zum Eindrücken oder Aufstoßen kann die Außendurchtrittsfläche mit zusätzlichen Flächen vergrößert werden, welche länglich mit einer Achse des Rohrleitungskörpers geschaffen wurden, um beim Eindrücken oder Aufstoßen des Wärmetauschers in die Erde nicht zu stören.
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Dank diesem Wärmetauscher fällt das übliche Problem, und zwar teure Tiefbohrungen oder großflächiger Aushub für eine Erdplatte weg.
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Der Wärmetauscher ermöglicht dank dieser technischen Lösung auch die Kombination der Gründungsfunktion eines einfachen Bauwerks mit der Funktion eines Wärmetauschers. Der Wärmetauscherkörper bildet nach dem Einführen in die Erde aus der mechanischen Sicht einen Erdanker, an welchen ein Hochbau angeschlossen werden kann.
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Figurenliste
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Die technische Lösung wird in den beigelegten Zeichnungen näher erklärt, wobei
- die einen Wärmetauscher laut dieser technischen Lösung abbildet, in der Form einer Erdnadel, die Seitenansicht als Schnitt, mit einem frei fließenden flüssigen Wärmeübertragungsmedium, welches in die Kammer des Rohrleitungskörpers zugeführt wurde;
- die einen Wärmetauscher laut dieser technischen Lösung abbildet, in der Form einer Erdnadel, die Seitenansicht mit den Mitteln zur Vergrößerung der Außenfläche des Rohrleitungskörpers;
- die einen Wärmetauscher laut dieser technischen Lösung abbildet, in der Form einer Erdschraube, die Seitenansicht als Schnitt, mit einem frei fließenden flüssigen Wärmeübertragungsmedium, welches in die Kammer des Rohrleitungskörpers zugeführt wurde;
- die einen Wärmetauscher laut dieser technischen Lösung abbildet, in der Form einer Erdschraube, die Seitenansicht als Schnitt, mit einer Verteilung des flüssigen Wärmeübertragungsmediums in der Kammer des Rohrleitungskörpers, wobei die Kammer mit einem eigenständigen flüssigen Wärmeübertragungsmedium ausgefüllt ist;
- die einen Wärmetauscher laut dieser technischen Lösung abbildet, in der Form einer Erdschraube, die Seitenansicht als Schnitt, mit einer abgeschlossenen Verteilung des flüssigen Wärmeübertragungsmediums in der Kammer des Rohrleitungskörpers, wobei die Kammer mit einem eigenständigen flüssigen Wärmeübertragungsmedium ausgefüllt ist;
- die die Elemente zur Vergrößerung der gesamten aktiven Außenfläche des Wärmetauscherkörpers abbildet, in der Form von Flachgewinden, als Seitenansicht;
- die die Elemente zur Vergrößerung der gesamten aktiven Außenfläche des Wärmetauscherkörpers abbildet, in der Form von zur Rohrleitungskörperachse länglichen Lamellen, als Seitenansicht;
- die die Elemente zur Verbesserung der Wärmeübergabe sowie der -verteilung in der Kammer abbildet, als Seitenschnitt durch den Rohrleitungskörper.
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Beschreibung der Ausführungsarten
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Der Wärmetauscher 1 laut dieser technischen Lösung, laut der wurde in der Form einer Erdnadel ausgeführt. Der Wärmetauscher 1 beinhaltet einen Rohrleitungskörper 2, welcher an einem Ende mit einer Durchbruchspitze 5 ausgestattet ist. Am zweiten Ende gibt es einen Rohrleitungskörper 2 mit einem Flansch 7 mit Mitteln zum Anschließen der Zu- 8 und der Abführung 9 des Wärmeträgermediums, wobei in diesem Beispiel der Flansch 7 zugleich auch als Hohlraumdeckel 6 des Rohrleitungskörpers 2 dient. Dieser Flansch 7 ggf. dieses Ende des Rohrleitungskörpers 2 beinhalten auch die Mittel zur Verbindung des Eindrück- oder Aufstoßmechanismus, beim Eindrücken oder Aufstoßen des Wärmetauschers 1 in die Erde. Falls der Wärmetauscher 1 als Basis der Baukonstruktion dient, beinhaltet das angegebene Ende des Rohrleitungskörpers 2 Mittel zum Anschluss des überirdischen Baukonstruktionsteils. Die erwähnten Mittel zum Anschluss des Eindrück- oder Aufstoßmechanismus sowie die Mittel zum Anschluss des überirdischen Teils der Baukonstruktion sind bekannt und müssen im Weiteren nicht beschrieben werden. Zur Vereinfachung wurden diese Mittel in den Zeichnungen auch nicht abgebildet.
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In diesem Beispiel der Ausführung ist der Rohrleitungskörper 2 von der Durchbruchspitze 5 mit einer Innentrennwand 11 getrennt, welche aus dem Boden des Rohrleitungskörpers 2 bestehen kann. So wird im Hohlraum 6 des Rohrleitungskörpers 2 eine Kammer 13 gebildet, in welcher die Mittel 10 zur Verteilung des Wärmeträgermediums platziert sind. Die Mittel 10 zur Verteilung des Wärmeträgermediums bestehen in diesem Beispiel aus einem in die Kammer 13 frei mündenden Rohr am Boden des Rohrleitungskörpers 2, d. h. an der Trennwand 11 zwischen dem Rohrleitungskörper 2 und der Durchbruchspitze 5. Der Flansch 7 und die Trennwand 11 schließen in diesem Beispiel die Kammer 13 dicht ab, also ist ein solcher Wärmetauscher zur Nutzung eines Wärmeträgermediums geeignet, welches die Kammer 13 frei ausfüllt. Die Kammergröße 13 im Rohrleitungskörper 2 sowie die Größe des Rohrleitungskörpers 2 sind durch die Berechnung der Wärmeübergabe oder -absorption, der geologischen Umstände oder der statischen Anforderungen bestimmt, falls der Wärmetauscher 1 auch als Basis einer Baukonstruktion dient.
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In diesem Ausführungsbeispiel arbeitet der Wärmetauscher 1 auf folgende Art und Weise:
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Der Wärmetauscher 1 wird mittels des Eindrück- oder Aufstoßmechanismus, entweder händisch oder maschinell, auf die bekannte Art in den Untergrund eingedrückt oder aufgestoßen, ohne eine Erdeextraktion infolge einer Bohrung oder eines Aushubs.
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Bei harten Böden kann vor dem Eindrücken oder Aufstoßen des Wärmetauschers 1 in die Erde eine Vor- oder Schürfbohrung gemacht werden, deren Durchmesser kleiner als der Durchmesser des Rohrleitungskörpers 2 ist. Diese Bohrung wird entsprechend mit einem angepassten Erdbohrer gemacht, wobei bei einer solchen bohrung die Erde von der Bohrung nicht vorteilhaft extrahiert wird, sondern wird sie nur praktisch auf dem Durchmesser des Körpers des verwendeten Bohrers zerdrückt. In eine so vorbereitete Öffnung wird anschließend der Wärmetauscher 1 eingedrückt oder aufgestoßen.
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Zur Zu- 8 sowie Abführung 9 des Wärmeträgermediums wird ein entsprechender Ein- sowie Ausgang von der überirdischen Applikation angeschlossen. Als überirdische Applikation können zum Beispiel Solarplatten zur Wasserheizung sein, wobei der Wärmetauscher laut dieser technischen Lösung in diesem Falle zur Abführung oder Aufbewahrung der überschüssigen Wärme vom erwärmten Wasser in den Erdspeicher dienen kann. Das erwärmte Wasser wird durch die Zuführung 8 in die Mittel 10 zur Verteilung des Wärmeträgermediums zugeführt. Das zugeführte Wasser führt in einem solchen Falle durch die Mittel 10 zur Verteilung des Wärmeträgermediums zur Abführung 9 hin, wobei die Wärme vom Wasser in der Kammer 13 übergeben wird, welche die Wärme über den Rohrleitungskörper 2 in die Erde des Wärmespeichers übergibt.
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Der Wärmetauscher 1 laut dieser technischen Lösung, laut der wurde in der Form einer Erdnadel ausgeführt. Der Wärmetauscher 1 beinhaltet einen Rohrleitungskörper 2, welcher an einem Ende mit einer Durchbruchspitze 5 ausgestattet ist. Am zweiten Ende gibt es einen Rohrleitungskörper 2 mit einem Flansch 7 mit Mitteln zum Anschließen der Zu- 8 und der Abführung 9 des Wärmeträgermediums, wobei in diesem Beispiel der Flansch 7 zugleich auch als Hohlraumdeckel 6 des Rohrleitungskörpers 2 dient. Dieser Flansch 7 ggf. dieses Ende des Rohrleitungskörpers 2 beinhalten auch die Mittel zur Verbindung des Eindrück- oder Aufstoßmechanismus, beim Eindrücken oder Aufstoßen des Wärmetauschers 1 in die Erde. Falls der Wärmetauscher 1 als Basis der Baukonstruktion dient, beinhaltet das angegebene Ende des Rohrleitungskörpers 2 Mittel zum Anschluss des überirdischen Baukonstruktionsteils. Die erwähnten Mittel zum Anschluss des Eindrück- oder Aufstoßmechanismus sowie die Mittel zum Anschluss des überirdischen Teils der Baukonstruktion sind bekannt und müssen im Weiteren nicht beschrieben werden. Zur Vereinfachung wurden diese Mittel in den Zeichnungen auch nicht abgebildet.
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Aus der Sicht der Wirkungserhöhung der Wärmeübergabe vom Wärmetauscher 1 von oder in die Erde wurde der Wärmetauscher 1 mit Elementen zur Vergrößerung der gesamten aktiven Außenfläche des Wärmetauschers 1 ausgestattet. Diese Elemente sind in diesem Beispiel in der Form von Lamellen 16 ausgestattet, welche in der Richtung der Achse des Rohrleitungskörpers 2 angeordnet sind. Es geht eigentlich um die Elemente mit einer „Flossenform“, welche am Rohrleitungskörper 2 platziert sind. Beim Eindrücken oder Aufstoßen des Wärmetauschers 1 sind diese Lamellen 16 mit einem Rohrleitungskörper 2 in die Erde mitgenommen, in welche sie eigentliche einschneiden. Da die angegebenen Elemente zur Vergrößerung der Außenfläche des Wärmetauschers 1 zusätzlichen Widerstand beim Eindrücken oder Aufstoßen in die Erde bilden, ist es vorteilhaft, eine Vor- oder Schürfbohrung zu machen, wie im vorhergehenden Beispiel beschrieben.
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Die Innenanordnung des Wärmetauschers 1 sowie die Arbeitsart sind analog zur Beschreibung im vorhergehenden und in weiteren Ausführungsbeispielen.
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Der Wärmetauscher 1 laut dieser technischen Lösung, laut der wurde in der Form einer Erdschraube ausgeführt. Der Wärmetauscher 1 beinhaltet einen Rohrleitungskörper 2, welcher an einem Ende mit einer Einbohrspitze 3 ausgestattet ist. Die Einbohrspitze 3 kann mit einer Durchbruchspitze 5 ausgestattet sein. Eine solche Spitze 5 kann eine Einbohrspitze 3 sein, die für Anwendungen des Wärmetauschers 1 in kiesige Böden vorteilhaft ausgestattet ist. Am zweiten Ende gibt es einen Rohrleitungskörper 2 mit einem Flansch 7 mit Mitteln zum Anschließen der Zu- 8 und der Abführung 9 des Wärmeträgermediums, wobei in diesem Beispiel der Flansch 7 zugleich auch als Hohlraumdeckel 6 des Rohrleitungskörpers 2 dient. Dieser Flansch 7 ggf. dieses Ende des Rohrleitungskörpers 2 beinhalten auch die Mittel zur Verbindung des Einbohrmechanismus, beim Einbohren des Wärmetauschers 1 in die Erde. Falls der Wärmetauscher 1 als Basis der Baukonstruktion dient, beinhaltet das angegebene Ende des Rohrleitungskörpers 2 Mittel zum Anschluss des überirdischen Baukonstruktionsteils. Die erwähnten Mittel zum Anschluss des Einbohrmechanismus sowie die Mittel zum Anschluss des überirdischen Teils der Baukonstruktion sind bekannt und müssen im Weiteren nicht beschrieben werden. Zur Vereinfachung wurden diese Mittel in den Zeichnungen auch nicht abgebildet.
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Der Wärmetauscher 1 ist an der Einbohrspitze 3 mit einem Einbohrgewinde 4 ausgestattet, wobei das Einbohrgewinde 4 in diesem Falle auf den Rohrleitungskörper 2 des Wärmetauschers 1 übergeht. Das Gewinde 4 am Rohrleitungskörper 2 vergrößert zugleich die Fläche zur Wärmeübertragung in die Erde. Es sind jedoch auch solche Ausführungen möglich, bei welchen sich das Gewinde 4 nur an der Einbohrspitze 3 befindet oder nur auf einen kleinen Teil des Rohrleitungskörpers 2 übergeht. Dies ist bei leicht durchzudringenden Böden möglich, wobei ein bestimmter Anteil an Kosten für die Produktion des Wärmetauschers gemäß dieser Erfindung gespart werden kann, jedoch auf Kosten der Flächenreduzierung zur Wärmeübertragung.
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In diesem Beispiel der Ausführung ist der Rohrleitungskörper von der Einbohrspitze 3 mit einer Innentrennwand 11 getrennt, welche aus dem Boden des Rohrleitungskörpers 2 bestehen kann. So wird im Hohlraum 6 des Rohrleitungskörpers 2 eine Kammer 13 gebildet, in welcher die Mittel 10 zur Verteilung des Wärmeträgermediums platziert sind. Die Mittel 10 zur Verteilung des Wärmeträgermediums bestehen in diesem Beispiel aus einem in die Kammer 13 frei mündenden Rohr am Boden des Rohrleitungskörpers 2, d. h. an der Trennwand 11 zwischen dem Rohrleitungskörper 2 und der Einbohrspitze 3. Der Flansch 7 und die Trennwand 11 schließen in diesem Beispiel die Kammer 13 dicht ab, also ist ein solcher Wärmetauscher 1 zur Nutzung eines Wärmeträgermediums geeignet, welches die Kammer 13 frei ausfüllt. Die Kammergröße 13 im Rohrleitungskörper 2 sowie die Größe des Rohrleitungskörpers 2 ist durch die Berechnung der Wärmeübergabe oder - absorption, der geologischen Umstände oder der statischen Anforderungen bestimmt, falls der Wärmetauscher 1 auch als Basis einer Baukonstruktion dient.
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In diesem Ausführungsbeispiel arbeitet der Wärmetauscher auf folgende Art und Weise:
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Der Wärmetauscher 1 wird mittels des Einbohrmechanismus, entweder händisch oder maschinell, auf die bekannte Art in den Untergrund eingebohrt, ohne eine Erdeextraktion infolge einer Bohrung oder eines Aushubs. Zur Zu- 8 sowie Abführung 9 des Wärmeträgermediums wird ein entsprechender Ein- sowie Ausgang von der überirdischen Applikation angeschlossen. Die überirdische Applikation kann zum Beispiel ein Kühler der Fotovoltaikplatten sein, welche auf das am Wärmetauscher 1 befestigte Tragwerk aufgebracht sind. Das erwärmte Wasser wird durch die Zuführung 8 in die Mittel 10 zur Verteilung des Wärmeträgermediums zugeführt. Das zugeführte Wasser wird in diesem Falle die Kammer 13 im Rohrleitungskörper 2 ausfüllen und als Wärmeträgermedium die Wärme insbesondere durch den Rohrleitungskörper 2 in das umliegende Gestein übergeben. Das abgekühlte Wasser fließt anschließend durch die Abführung 9 in den Kühler der Fotovoltaikplatten zurück.
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Der Wärmetauscher 1 laut dieser technischen Lösung, laut der wurde in der Form einer Erdschraube ausgeführt, ähnlich wie in der . Der Wärmetauscher 1 beinhaltet einen Rohrleitungskörper 2, welcher an einem Ende mit einer Einbohrspitze 3 ausgestattet ist. Am zweiten Ende gibt es einen Rohrleitungskörper 2 mit einem Flansch 7 mit Mitteln zum Anschließen der Zu- 8 und der Abführung 9 des Wärmeträgermediums, wobei in diesem Beispiel der Flansch 7 zugleich auch als Hohlraumdeckel 6 des Rohrleitungskörpers 2 dient. Dieser Flansch 7 ggf. dieses Ende des Rohrleitungskörpers 2 können auch die Mittel zur Verbindung des Einbohrmechanismus beinhalten, zum Einbohren des Wärmetauschers 1 in die Erde. Falls der Wärmetauscher 1 als Basis der Baukonstruktion dient, kann das angegebene Ende des Rohrleitungskörpers 2 Mittel zum Anschluss des überirdischen Baukonstruktionsteils beinhalten. Der Wärmetauscher 1 ist an der Einbohrspitze 3 mit einem Einbohrgewinde 4 ausgestattet, wobei das Einbohrgewinde 4 in diesem Falle auf den Rohrleitungskörper 2 des Wärmetauschers 1 übergeht.
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In diesem Ausfertigungsbeispiel ist der Rohrleitungskörper 2 von der Einbohrspitze 3 mit einer Innentrennwand 11 getrennt, welche aus dem Boden des Rohrleitungskörpers 2 besteht, wodurch im Rohrleitungskörper 2 eine Kammer 13 gebildet wird, in der die Mittel 10 zur Verteilung des Wärmeträgermediums platziert sind. Die Mittel 10 zur Verteilung des Wärmeträgermediums bestehen in diesem Beispiel aus einem verbundenen U-Rohr. Zwecks Erhöhung der Wärmeübergabe aus dem zugeführten Wärmeträgermedium können die Mittel 10 zur Verteilung des Wärmeträgermediums entsprechend ausgefertigt, angeordnet oder angepasst werden, um die Wirkung der Wärmeübertragung zu erhöhen. Das oben angeführte enthält zum Beispiel die Verdrehung des Verteilungsrohrs in einer Spiralenform, die Verwendung von einem Wrap-Schlauch zur Bildung eines turbulenten Stroms u. ä.
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Der Flansch 7 und die Trennwand 11 schließt in diesem Falle die Kammer 13 dicht ab. In die Kammer 13 wird mit einem Rohr 12 eine Wärmeträgerflüssigkeit zugeführt, z. B. Wasser, welches die Kammer 13 ausfüllt. Neben dem Wasser können auch andere Flüssigkeiten oder Gemische mit geforderter Wärmeleitfähigkeit eingesetzt werden.
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In diesem Ausführungsbeispiel arbeitet der Wärmetauscher auf folgende Art und Weise:
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Der Wärmetauscher 1 wird mittels des Einbohrmechanismus, entweder händisch oder maschinell, auf die bekannte Art in den Untergrund eingebohrt, ohne eine Erdeextraktion infolge einer Bohrung oder eines Aushubs. Zur Zu- 8 sowie Abführung 9 des Wärmeträgermediums wird ein entsprechender Ein- sowie Ausgang von der überirdischen Applikation angeschlossen. Als überirdische Applikation können zum Beispiel Solarplatten zur Wasserheizung sein, wobei der Wärmetauscher laut dieser technischen Lösung in diesem Falle zur Abführung oder Aufbewahrung der überschüssigen Wärme vom erwärmten Wasser in den Erdspeicher dienen kann. Das erwärmte Wasser wird durch die Zuführung 8 in die Mittel 10 zur Verteilung des Wärmeträgermediums zugeführt. Das zugeführte Wasser führt in einem solchen Falle durch die Mittel 10 zur Verteilung des Wärmeträgermediums zur Abführung 9 hin, wobei die Wärme vom Wasser in der Kammer 13 übergeben wird, welche die Wärme über den Rohrleitungskörper 2 in die Erde des Wärmespeichers übergibt.
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Der Wärmetauscher 1 laut dieser technischen Lösung, laut der wurde in der Form einer Erdschraube ausgeführt. Der Wärmetauscher 1 beinhaltet einen Rohrleitungskörper 2, welcher an einem Ende mit einer Einbohrspitze 3 ausgestattet ist. Am anderen Ende gibt es einen Rohrleitungskörper 2 mit einem Flansch 7 mit Mitteln zum Anschließen der Zu- 8 und der Abführung 9 des Wärmeträgermediums, wobei in diesem Beispiel der Flansch 7 zugleich auch als Hohlraumdeckel 6 des Rohrleitungskörpers 2 dient. Da der Hohlraum 6 einen Feststoff beinhaltet, muss die Verbindung des Flansches 7 und des Rohrleitungskörpers 2 dicht sein. Dieser Flansch 7 ggf. dieses Ende des Rohrleitungskörpers 2 können auch die Mittel zur Verbindung des Einbohrmechanismus beinhalten, zum Einbohren des Wärmetauschers 1 in die Erde. Falls der Wärmetauscher 1 als Basis der Baukonstruktion dient, kann das angegebene Ende des Rohrleitungskörpers 2 Mittel zum Anschluss des überirdischen Baukonstruktionsteils beinhalten. Der Wärmetauscher 1 ist an der Einbohrspitze 3 und im Teil des Rohrleitungskörpers 2 mit einem Einbohrgewinde 4 verseht.
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Im Hohlraum 6 des Rohrleitungskörpers 2 ist die Kammer 13 mit einem festen Wärmeleitungsstoff ausgefüllt, zum Beispiel mit Beton. Die Mittel 10 zur Verteilung des Wärmeträgermediums sind in der Kammer 13 in diesem Falle mit Beton vergossen. Die Mittel 10 zur Verteilung des Wärmeträgermediums bestehen in diesem Beispiel aus einem verbundenen U-Rohr, welches zwecks besseren Wirkung der Wärmeabführung verdreht wurde.
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Der Wärmetauscher 1 beinhaltet gemäß diesem Beispiel auch die Zuführung 15 vom Bewässerungswasser, welche aus einem Rohr besteht, das im oberen Bereich des Wärmetauschers 1 über den Rohrleitungskörper 2 in den unteren Bereich des Wärmetauschers 1 übergeht, in diesem Falle in die Spitze 3. Das Zuleitungsrohr 15 für Bewässerungswasser mündet in die Spitze 3, ggf. in den Spitzenhohlraum 3, von wo aus das Bewässerungswasser durch die Öffnungen 19 in die umliegende Erde fließt. Diese Lösung ist im Falle einer trockenen Erde vorteilhaft, wobei durch eine solche Bewässerung die Wärmeleitfähigkeit der Erde verbessert wird.
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Die Zuleitung 15 für Bewässerungswasser kann auch am Wärmetauscher 1 analog gebildet werden, welcher als Erdnadel ausgeführt wurde. In diesem Falle wird die Zuleitung 15 aus einem Rohr ausgeführt, welches im oberen Bereich des Wärmetauschers 1 über den Rohrleitungskörper 2 in den unteren Wärmetauscherbereich 1 führt, in diesem Falle in die Durchbruchspitze 5.
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Der Wärmetauscher 1 kann auch mit einem Temperaturfühler 20 ausgestattet sein.
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Zur Wirkungserhöhung der Wärmeübergabe durch den Wärmetauscher 1 von oder in die Erde wird der Wärmetauscher 1 mit Elementen zur Verbesserung der gesamten aktiven Außenfläche des Wärmetauschers 1 ausgestattet. Diese Elemente können in der Form eines flachen Gewindes 14 oder aus Lamellen 16 bestehen, welche in der Richtung der Rohrleitungskörperachse 2 angeordnet sind.
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Ein Beispiel für die Anordnung eines flachen Gewindes oder der Gewinde 14 am Wärmetauscher 1 ist in der dargestellt. Das flache Gewinde oder die Gewinden 14 können Bestandteil des Gewindes 4 des Wärmetauschers 1 sein und/oder können auch unabhängig vom Gewinde 4 des Wärmetauschers 1 gebildet werden. Das gesamte Gewinde 4 des Wärmetauschers 1 kann flaches Gewinde 14 sein. Das flache Gewinde oder die Gewinden 14 können dabei am Rohrleitungskörper 2 oder an der Einbohrspitze 3 gebildet werden. Ein Beispiel für Lamellen 16, welche in der Richtung der Rohrleitungskörperachse 2 angeordnet sind, ist in der dargestellt. Eigentlich geht es um „Flossenform“-Elemente, welche im Rohrleitungskörper 2 so angeordnet sind, um beim Umdrehen des Wärmetauschers 1 beim Einbohren in die Erde nicht zu drehen. Beim Einbohren des Wärmetauschers 1 werden diese Lamellen 16 mit einem Rohrleitungskörper 2 in die Erde mitgenommen, in welche sie eigentliche einschneiden. Wie es von der ersichtlich ist, können diese Elemente zur Vergrößerung der gesamten aktiven Außenfläche des Wärmetauschers 1 kombiniert werden.
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Die oben beschriebenen Elemente 14, 16 sind zur Vergrößerung der gesamten aktiven Außenfläche des Wärmetauschers 1 bestimmt. Der Wärmetauscher 1 kann weiterhin die Elemente 17, 18 zur Verbesserung der Wärmeübergabe sowie der -verteilung im Inneren des Wärmetauschers 1, d. h. im Hohlraum 6 oder Kammer 13, beinhalten. Die Beispiele für die erwähnten Elemente 17, 18 zur besseren Wärmeübergabe und -verteilung sind in der , Varianten a, b,c, d, e, f dargestellt.
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Der Hohlraum 6, ggf. die Kammer 13 des Wärmetauschers 1 ist mit einem Feststoff ausgefüllt, z. B. mit einem Beton. In diesem Feststoff sind Mittel 10 zur Verteilung des Wärmeträgermediums und die Elemente 17, 18 zur besseren Wärmeübergabe und -verteilung vergossen.
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Im Beispiel gemäß der bestehen die Elemente 17 aus einem Stahlstab in der Kammerachse 13.
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Im Beispiel laut der bestehen die Elemente 17 aus einem System von geformten Blechen, welche sich untereinander berühren, wobei sie die Mittel 10 zur Verteilung des Wärmeträgermediums und auch den Rohrleitungskörper 2 berühren.
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Im Beispiel gemäß der sind zusammen mit den Mitteln 10 zur Verteilung des Wärmeträgermediums Elemente 18 zur besseren, in diesem Falle Wärmeübertragung, vergossen, in der Form von Widerstandskabeln, die zur Stromeinspeisung anschließbar sind. Eine solche Wärmeträgerausfertigung 1 dient insbesondere zur besseren Wärmeleistung mit Strom, bei Bedarf der Wärmeerhöhung im Erdwärmespeicher.
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In den Beispielen gemäß den , f bestehen die Elemente 17 aus einem verdrehten Blech, welches die Mittel 10 zur Verteilung des Wärmeträgermediums oder des Rohrleitungskörpers 2 nicht berühren muss oder berührt dieses verdrehte Blech nur die Mittel 10 zur Verteilung des Wärmeträgermediums, .
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Bei Bedarf, z. B. zur Erzielung von größeren Tiefen, kann der Rohrleitungskörper 2 aus mehreren Teilen bestehen. In einem solchen Falle wird zum Teil des Rohrleitungskörpers, welcher bereits in die Erde eingeführt wurde, ein weiterer Teil des Rohrleitungskörpers 2 angeschlossen und das Eindrücken, Aufstoßen oder Einbohren wird fortgesetzt. Das Verbinden der Rohrleitungskörperteile 2 kann auf die bekannte Art und Weise der Rohrverbindungsverfahren erfolgen, ob dicht oder undicht. Solche einzelnen Teile des Rohrleitungskörpers 2 können anschließend einzeln oder in der Kombination sämtliche möglichen oben beschriebenen Elemente zur Vergrößerung der gesamten aktiven Außenfläche des Wärmetauschers 1 beinhalten.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Der Erdwärmetauscher kann aufgrund dieser technischen Lösung überall dort eingesetzt werden, wo es Bedarf für die Erhöhung der Wärmeübertragung gibt, aus der überirdischen Energieverwendung in die Erde, mit deutlich reduzierten Kosten für die begleitenden Erd- und Bauarbeiten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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