DE20210841U1 - heat pipe - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Wärmerohr gemäß dem Oberbegriff des AnspruchsThe invention relates to a heat pipe according to the preamble of claim
In jüngster Zeit treten Heizungen mit Wärmepumpen immer häufiger in Konkurrenz zu mit fossilen Brennstoffen betriebenen Heizanlagen. Durch diesen zunehmenden Einsatz regenerativer Energien, kann den Problemen der fossilen Energieversorgung entgegengewirkt werden. Die Ausnutzung der regenerativen Energiequellen erfordert den Einsatz von Wärmenpumpen unterschiedlicher Bauweisen.Recently, heating systems with heat pumps have increasingly become competitors of heating systems that run on fossil fuels. This increasing use of renewable energies can counteract the problems of fossil energy supplies. The use of renewable energy sources requires the use of heat pumps of different designs.
Das Prinzip der Wärmepumpen besteht darin, daß Wärme aus der Umgebung aufgenommen und auf ein höheres Temperaturniveau transformiert wird. Die Leistungszahl bzw. die Heizzahl einer Wärmepumpe hängt entscheidend von der Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und Wärmesenke ab. Da die Temperatur der Wärmesenke meist vorgegeben ist, bestimmt die Qualität der Wärmequelle die Einsatzmöglichkeiten und die Wirtschaftlichkeit der Wärmepumpe.The principle of heat pumps is that heat is absorbed from the environment and transformed to a higher temperature level. The coefficient of performance or the heating coefficient of a heat pump depends crucially on the temperature difference between the heat source and the heat sink. Since the temperature of the heat sink is usually predetermined, the quality of the heat source determines the possible applications and the economic efficiency of the heat pump.
Da die Nutzung der Luft als Wärmequelle aufgrund erheblicher Nachteile, wie beispielsweise große Apparatevolumina, akkustische Probleme, stark schwankende Außentemperaturen und der ausgeprägten Divergenz zwischen Heizleistung der Wärmepumpe und Heizenergiebedarf des Gebäudes noch erhebliche Schwierigkeiten bereitet, sind bereits einige Anwendungen bekannt, bei denen das Erdreich aufgrund seiner Temperaturkonstanz und hohen Wärmekapazität als Wärmequelle verwendet wird. Der Entzug der Wärme aus dem Erdreich erfolgt mit Hilfe von Wärmeübertragern, wobei grundsätzlich zwei Systeme unterschieden werden.
30Since the use of air as a heat source still presents considerable difficulties due to significant disadvantages, such as large equipment volumes, acoustic problems, strongly fluctuating outside temperatures and the pronounced divergence between the heat pump's heating output and the building's heating energy requirements, some applications are already known in which the ground is used as a heat source due to its temperature stability and high heat capacity. The heat is extracted from the ground using heat exchangers, whereby two systems are basically distinguished.
30
Bei direkten Systemen werden die Wärmetauscher eines Verdampfers direkt im Erdreich verlegt und vom Kältemittel des Wärmepumpenkreislaufes durchströmt.In direct systems, the heat exchangers of an evaporator are laid directly in the ground and are flowed through by the coolant of the heat pump circuit.
Bei indirekten Systemen erfolgt der Energietransport vom Boden zum Verdampfer der Wärmepumpe über einen Wärmeträger, der in im Erdreich verlegten Rohren strömt. Diese Rohre sind thermodynamisch mit dem Verdampfer der Wärmepumpe gekoppelt, so daß dem Wärmeträger die zur Verdampfung des Kältemittels erforderliche Wärmemenge entziehbar ist.In indirect systems, the energy is transported from the ground to the heat pump's evaporator via a heat transfer medium that flows in pipes laid in the ground. These pipes are thermodynamically coupled to the heat pump's evaporator, so that the amount of heat required to evaporate the coolant can be extracted from the heat transfer medium.
Bei den Wärmeübertragern werden Erdkollektoren und Erdsonden unterschieden. Die Erdkollektoren werden großflächig in vergleichsweise geringer Tiefe (zwischen einem und zwei Metern) im Erdreich verlegt. Erdwärmesonden, auch Wärmerohr oder Heatpipe genannt, werden vertikal oder schräg in den Boden eingebracht und erfordern daher eine wesentlich geringere Grundfläche als Erdkollektoren. Derartige Erdwärmesonden sind beispielsweise in derA distinction is made between ground collectors and ground probes in heat exchangers. The ground collectors are laid over a large area in the ground at a relatively shallow depth (between one and two meters). Geothermal probes, also called heat pipes, are installed vertically or diagonally in the ground and therefore require a much smaller footprint than ground collectors. Such geothermal probes are used, for example, in the
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DE 42 11 576 Al beschrieben. Bei dieser bekannten Lösung ist die Erdwärmesonde mit einem Kältemittel als Wärmeträger gefüllt, das im unteren Teil aufgrund der Erdwärme verdampft wird. Der Kältemitteldampf steigt auf und kondensiert im oberen, kalten Teil der Sonde. Die dabei freiwerdende Kondensationswärme wird zum Verdampfen des Kältemittels des Wärmepumpenkreislaufes verwendet. Das kondensierte Kältemittel der Sonde fließt dann wieder in den unteren Teil und wird dort wiederum verdampft - der innere Kreislauf der Erdwärmesonde ist geschlossen.DE 42 11 576 Al. In this known solution, the geothermal probe is filled with a coolant as a heat transfer medium, which is evaporated in the lower part due to the earth's heat. The coolant vapor rises and condenses in the upper, cold part of the probe. The condensation heat released is used to evaporate the coolant in the heat pump circuit. The condensed coolant in the probe then flows back into the lower part and is evaporated there again - the internal circuit of the geothermal probe is closed.
In der DE 298 24 676 wird ein Wärmerohr beschrieben, bei dem als Wärmeträger für das Wärmerohr an Stelle der Kältemittel FCKW, Ammoniak oder Kohlenwasserstoffe CO2 verwendet wird. Der wesentliche Vorteil von CO2 liegt zum einen in der guten Umweltverträglichkeit, so dass bei einer Leckage des Wärmerohrs keine Umweltgefährdung zu befürchten ist. Des Weiteren ist CO2 nicht brennbar, nicht giftig und weist ein gegenüber den herkömmlichen KältemittelnDE 298 24 676 describes a heat pipe in which CO2 is used as the heat transfer medium for the heat pipe instead of CFCs, ammonia or hydrocarbons. The main advantage of CO2 is its good environmental compatibility, so that there is no risk of environmental damage if the heat pipe leaks. Furthermore, CO2 is non-flammable, non-toxic and has a lower thermal conductivity than conventional refrigerants.
vernachlässigbares Treibhauspotenzial bei bestimmten prinzipiellennegligible greenhouse potential under certain fundamental
Leistungsgrenzen auf.performance limits.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Wärmerohr zu schaffen, das mit einer zufriedenstellenden Leistungszahl betreibbar ist.
20In contrast, the object of the invention is to create a heat pipe that can be operated with a satisfactory coefficient of performance.
20
Diese Aufgabe wird durch ein Wärmerohr mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a heat pipe having the features of claim 1.
Erfindungsgemäß hat das Wärmerohr ein Innenrohr, das von einem Außenrohr umgriffen ist. Der Ringmantel zwischen Innen- und Außenrohr bildet einen Strömungsraum für den kondensierten Teilstrom des Wärmeträgers, der an den Umfangswandungen als Flüssigkeitsfilm durch Schwerkraftwirkung nach unten strömt. In Gegenrichtung steigt der durch die Erdwärme verdampfte gasförmige Teilstrom im Innenrohr nach oben, so dass der strömende Gasstrom strömungstechnisch vom Kondensatstrom getrennt ist. Auf diese Weise kann sich der Flüssigkeitsfilm im Wesentlichen ungehindert bis zum unteren Ende des Wärmerohrs aufbauen, so dass die Gefahr einer Verringerung der Leistungszahl auf Grund einer Behinderung der Flüssigkeitsströmung minimal ist.According to the invention, the heat pipe has an inner pipe which is surrounded by an outer pipe. The annular casing between the inner and outer pipes forms a flow space for the condensed partial flow of the heat transfer medium, which flows downwards on the peripheral walls as a liquid film due to the effect of gravity. In the opposite direction, the gaseous partial flow evaporated by the earth's heat rises upwards in the inner pipe, so that the flowing gas flow is separated from the condensate flow in terms of flow. In this way, the liquid film can build up essentially unhindered to the lower end of the heat pipe, so that the risk of a reduction in the coefficient of performance due to an obstruction of the liquid flow is minimal.
Bei einer besonders bevorzugten Variante ist das Innenrohr zumindest abschnittsweise mit Durchbrüchen versehen, die beispielsweise als Lochgitter oder als Schlitzformation ausgebildet sind. Über diese Durchbrüche kann die gasförmige Phase vom Ringraum in das Innenrohr eintreten, so dass sich der Flüssigkeitsfilm auch bei hohen Gasgeschwindigkeiten ungehindert aufbauen kann.In a particularly preferred variant, the inner tube is provided with openings at least in sections, which are designed, for example, as a perforated grid or as a slot formation. The gaseous phase can enter the inner tube from the annular space via these openings, so that the liquid film can build up unhindered even at high gas velocities.
Zur Verbesserung der Wärmeaustauschleistung können an der Außenumfangsfläche des Außenrohrs Rippen ausgebildet werden, so dass die Wärmeaustauschfläche vergrößert ist.To improve the heat exchange performance, fins can be formed on the outer peripheral surface of the outer tube so that the heat exchange area is increased.
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Das erfindungsgemäße Wärmerohr wird vorzugsweise mit CO2 als Wärmeträger, aber auch mit anderen verdampfbaren Stoffen betrieben.The heat pipe according to the invention is preferably operated with CO2 as a heat carrier, but also with other vaporizable substances.
Dem erfindungsgemäßen doppelwandigen Wärmerohr kann ein Wärmetauscher zugeordnet werden, dessen Eingang mit dem die dampfförmige Phase führenden Innenrohr und dessen Ausgang mit dem das Kondensat aufnehmenden Ringraum des Wärmerohr verbunden ist. Dieser Wärmetauscher steht dann seinerseits in Wirkverbindung mit einem Verdampfer eines Kältemittelkreislaufes.
10The double-walled heat pipe according to the invention can be assigned a heat exchanger, the inlet of which is connected to the inner pipe carrying the vaporous phase and the outlet of which is connected to the annular space of the heat pipe which receives the condensate. This heat exchanger is then in turn operatively connected to an evaporator of a refrigerant circuit.
10
Prinzipiell ist es auch möglich, das Wärmerohr direkt, d.h. ohne den vorgenannten Wärmetauscher an einen Kältemittelkreislauf anzuschließen. In diesem Fall müssen geeignete Maßnahmen zur Erhaltung des Ölhaushaltes der Kälteanlage getroffen werden, wie zum Beispiel ein Absaugen des sich im unteren Bereich ansammelnden Öles zum Beispiel durch eine mechanische oder eine Dampf- oder Flüssigkeitsstrahlpumpe.In principle, it is also possible to connect the heat pipe directly to a refrigerant circuit, i.e. without the aforementioned heat exchanger. In this case, suitable measures must be taken to maintain the oil balance of the refrigeration system, such as sucking out the oil that accumulates in the lower area, for example using a mechanical or a steam or liquid jet pump.
Der Wärmetauscher wird vorzugsweise als Platten-, Rohrbündel-, Koaxialoder Rohrschlangenwärmetauscher ausgeführt.
20The heat exchanger is preferably designed as a plate, tube bundle, coaxial or tube coil heat exchanger.
20
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.Other advantageous further developments are the subject of the further subclaims.
Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:A preferred embodiment of the invention is explained in more detail below using schematic drawings. They show:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Wärmepumpensystems mit einem erfindungsgemäßen Wärmerohr undFigure 1 is a schematic representation of a heat pump system with a heat pipe according to the invention and
Figur 2 einen schematische Darstellung des Wärmerohrs aus Figur 1.Figure 2 shows a schematic representation of the heat pipe from Figure 1.
In Figur 1 ist schematisch ein Wärmepumpensystem 1 dargestellt, wie es beispielsweise für eine Heizanlage eines Wohnhauses eingesetzt werden kann. Bei einem derartigen Wärmepumpensystem wird ein Kältemittel über einen Verdichter 2 isentrop verdichtet und einem Wärmetauscher 4 zugeführt. In diesem Wärmetauscher 4 wird das verdichtete Kältemittel kondensiert wobei die Kondensationswärme im Wärmeaustausch mit der Umgebung zum Aufheizen eines Mediums oder der Umgebung ausgenützt wird. Das kondensierte Kältemittel wird in einer Drossel 6 oder einer Expansionsmaschine entspannt und in einem Verdampfer 8 verdampft, so daß am Ausgang des Verdampfers 8 wiederum der Ausgangszustand des Kältemittels vorliegt. Die für die Verdampfung des Kältemittels erforderliche Verdampfungswärme muß dem Verdampfer 8 extern zugeführt werden. Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt dies über ein Wärmerohr 10.Figure 1 shows a schematic of a heat pump system 1, such as can be used for a heating system in a residential building, for example. In such a heat pump system, a coolant is isentropically compressed by a compressor 2 and fed to a heat exchanger 4. In this heat exchanger 4, the compressed coolant is condensed, and the condensation heat is used in the heat exchange with the environment to heat up a medium or the environment. The condensed coolant is expanded in a throttle 6 or an expansion machine and evaporated in an evaporator 8, so that the initial state of the coolant is again present at the outlet of the evaporator 8. The evaporation heat required for the evaporation of the coolant must be supplied externally to the evaporator 8. In the embodiment shown in Figure 1, this takes place via a heat pipe 10.
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Forschungszentrumfüf Kältetechnik tincCWärmepumpen,.· ·..· ; .1. *..* ·&idigr;·Research center for refrigeration technology and heat pumps.· ·..· ; .1. *..* ·&idigr;·
Derartige Wärmerohre 10 sind prinzipiell bereits aus dem Stand der Technik bekannt, so daß hinsichtlich der Funktion und des Aufbaus auf die vorhandenen Literatur, beispielsweise auf die eingangs genannte DE 42 11 576 und die darin zitierte Literatur verwiesen wird.
5Such heat pipes 10 are in principle already known from the prior art, so that with regard to the function and structure, reference is made to the existing literature, for example to the DE 42 11 576 mentioned at the beginning and the literature cited therein.
5
In Figur 2 ist eine schematisierte Schnittdarstellung eines Wärmerohrs 10 dargestellt, wie es bei dem vorbeschriebenen Wärmepumpensystem einsetzbar ist. Ein derartiges Wärmerohr 10 wird in Vertikalrichtung oder schräggestellt in das Erdreich 12 eingesetzt, wobei die wirksame Länge zwischen 5 und 25 Meter betragen kann. Besonders gute Ergebnisse konnten mit Wärmerohren mit einer Länge von 18 Metern erzielt werden. Für den Fall, dass besonders hohe Leistungen erfordert sind, können mehrere Wärmerohre parallel geschaltet werden.Figure 2 shows a schematic sectional view of a heat pipe 10, as can be used in the heat pump system described above. Such a heat pipe 10 is inserted vertically or at an angle into the ground 12, whereby the effective length can be between 5 and 25 meters. Particularly good results were achieved with heat pipes with a length of 18 meters. In the event that particularly high performance is required, several heat pipes can be connected in parallel.
Das Wärmerohr 10 ist gemäß Figur 2 als Doppelrohr ausgeführt und hat ein Außenrohr 14, das ein koaxial dazu angeordnetes Innenrohr 16 umgreift. Letzteres ist zumindest über einen Teilabschnitt mit Durchbrüchen versehen, wobei bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel die Durchbrüche Radialbohrungen oder anders geformte Öffnungen 18 sind, die ein Lochgitter bilden. Außen- und Innenrohr 14, 16 begrenzen einen Ringraum 20, in dem das Kondensat 22 als Film nach unten strömt. Das Innenrohr 16 begrenzt einen Strömungsraum 24 für den verdampften Wärmeträger (dampfförmige Phase 26).According to Figure 2, the heat pipe 10 is designed as a double pipe and has an outer pipe 14 which surrounds an inner pipe 16 arranged coaxially thereto. The latter is provided with openings over at least a partial section, whereby in the embodiment shown in Figure 2 the openings are radial bores or differently shaped openings 18 which form a perforated grid. The outer and inner pipes 14, 16 delimit an annular space 20 in which the condensate 22 flows downwards as a film. The inner pipe 16 delimits a flow space 24 for the evaporated heat transfer medium (vaporous phase 26).
Der Ringraum 20 ist über eine Kondensatleitung 28 mit dem Ausgang eines Zwischenwärmetauschers 30 verbunden, während der Strömungsraum 24 über eine Dampfleitung 32 mit dem Eingang des Zwischenwärmetauschers 30 verbunden ist. In dem Zwischenwärmetauscher 30 wird die gasförmige Phase des Wärmeträgers kondensiert und die frei werdende Verdampfungsenthalpie im Verdampfer 8 des Kältemittelkreislaufs verwendet, um das Kältemittel zu verdampfen.The annular space 20 is connected to the outlet of an intermediate heat exchanger 30 via a condensate line 28, while the flow space 24 is connected to the inlet of the intermediate heat exchanger 30 via a steam line 32. In the intermediate heat exchanger 30, the gaseous phase of the heat transfer medium is condensed and the released evaporation enthalpy is used in the evaporator 8 of the refrigerant circuit to evaporate the refrigerant.
Prinzipiell ist es auch möglich, das Wärmerohr ohne Zwischenwärmetauscher direkt an den Kältemittelkreislauf anzuschließen, dabei sind jedoch geeignete Maßnahmen zur Erhaltung des Ölhaushaltes der Kälteanlage zu treffen.In principle, it is also possible to connect the heat pipe directly to the refrigerant circuit without an intermediate heat exchanger, but suitable measures must be taken to maintain the oil balance of the refrigeration system.
Der Zwischenwärmetauscher kann in herkömmlicher Konstruktion, beispielsweise als Platten-, Rohrbündel- oder Koaxialwärmetauscher ausgeführt sein, es können auch eingebaute Rohrschlangen als Wärmetauscher verwendet werden.The intermediate heat exchanger can be of conventional design, for example as a plate, tube bundle or coaxial heat exchanger; built-in tube coils can also be used as heat exchangers.
Zur Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche können am Außenumfang des Außenrohrs 14 Rippen oder Lamellen ausgebildet sein.To increase the heat exchange surface, 14 fins or lamellae can be formed on the outer circumference of the outer tube.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird als Wärmeträger CO2 verwendet, das mit einem Druck von etwa 40 bar im Wärmerohr 10 aufgenommen ist. Auf Grund der Erdwärme wird das sich im Fuß 34 befindliche flüssige CO2 durch Wärmeübertragung mit dem umgebenden Erdreich verdampft. Der Dampf 26 steigt mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit in dem vom Innenrohr 16 begrenzten Strömungsraum 24 auf zum Kopf 36 und tritt über dieIn the embodiment shown in Figure 2, CO2 is used as the heat carrier, which is contained in the heat pipe 10 at a pressure of about 40 bar. Due to the geothermal energy, the liquid CO2 in the base 34 is evaporated by heat transfer with the surrounding soil. The steam 26 rises at a comparatively high speed in the flow space 24 delimited by the inner pipe 16 to the head 36 and exits via the
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ForschungszentrjimJifKältetectiWKjjndWa'rmepuÄTpeg.· ·..· : .'.. *··' ·&idigr;·Utility model registration ·": :": · ': '\ '. \ *..'·.;. *· \ \ "l
Research Center for Refrigeration and Heat Pump Technology.· ·..· : .'.. *··'·&idigr;·
Dampfleitung 32 in den Zwischenwärmetauscher 30 ein. Der Dampf wird durch Wärmeaustausch mit dem Kältemittel kondensiert und das Kondensat über die Kondensatleitung 28 in den Ringraum 20 eingeleitet. Das Kondensat strömt als Flüssigkeitsfilm an den Umfangswandungen des Ringraums nach unten zum Fuß 34 hin und wird dabei verdampft - der Wärmeträgerkreislauf im Inneren des Wärmerohrs ist geschlossen. Bei dieser Konstruktion wirkt die Innenumfangsfläche das Außenrohrs 14 als Wärmeaustauschfläche für eine Filmverdampfung, wobei die Filmverdampfungsstrecke durch die Länge des Wärmerohrs vorgegeben ist. Der Dampf kann durch die Radialbohrungen 18 in das Innenrohr 16 eintreten, so dass der Aufbau des Flüssigkeitsfilms nicht durch den in Gegenrichtung strömenden Dampf behindert wird. Das heißt, der Kondensatfilm kann sich ungehindert bis zum Fuß des Wärmerohrs aufbauen, ohne dass die Gasgeschwindigkeit den Film in der Länge durch den Dampf strom eingeschränkt. Dies ermöglicht es, das Wärmerohr 10 mit einer grösseren Länge auszuführen als beispielsweise bei Konstruktionen wie in der DE 298 24 676 oder dem deutschen Gebrauchsmuster DE 201 20 401.Steam line 32 into the intermediate heat exchanger 30. The steam is condensed by heat exchange with the coolant and the condensate is introduced into the annular space 20 via the condensate line 28. The condensate flows as a liquid film along the peripheral walls of the annular space downwards to the base 34 and is evaporated in the process - the heat transfer circuit inside the heat pipe is closed. In this design, the inner peripheral surface of the outer tube 14 acts as a heat exchange surface for film evaporation, with the film evaporation distance being predetermined by the length of the heat pipe. The steam can enter the inner tube 16 through the radial bores 18 so that the build-up of the liquid film is not hindered by the steam flowing in the opposite direction. This means that the condensate film can build up unhindered up to the base of the heat pipe without the gas velocity restricting the length of the film due to the steam flow. This makes it possible to design the heat pipe 10 with a greater length than, for example, in designs such as in DE 298 24 676 or the German utility model DE 201 20 401.
[File:ANM\FK0108K1.DOC] Beschreibung, 09.07.02 [File:ANM\FK0108K1.DOC] Description, 09.07.02
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006012903B3 (en) * | 2006-03-17 | 2007-07-26 | Feldmann, Wolfgang, Dipl.-Ing. | Probe to gather heat from the ground, e.g. for heating road surfaces, has a number of tubes filled with a two-phase material to evaporate through ground heat to be carried out and condensed for heat delivery |
DE102008049731A1 (en) | 2008-05-09 | 2009-11-12 | Brugg Rohrsysteme Gmbh | geothermal probe |
DE102011012384A1 (en) | 2011-02-25 | 2012-08-30 | Wolfgang Feldmann | Pipe bundle for borehole heat exchangers, has plastic central pipe that is removably arranged along central axis along which several metal heat pipes are helically revolved |
DE102016009601A1 (en) * | 2016-08-09 | 2018-02-15 | Bayerisches Zentrum für angewandte Energieforschung e.V. (ZAE Bayern) | Facade element and heat pipe for the passive use of near-surface geothermal energy and its application in the building envelope |
-
2002
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006012903B3 (en) * | 2006-03-17 | 2007-07-26 | Feldmann, Wolfgang, Dipl.-Ing. | Probe to gather heat from the ground, e.g. for heating road surfaces, has a number of tubes filled with a two-phase material to evaporate through ground heat to be carried out and condensed for heat delivery |
DE102008049731A1 (en) | 2008-05-09 | 2009-11-12 | Brugg Rohrsysteme Gmbh | geothermal probe |
DE102011012384A1 (en) | 2011-02-25 | 2012-08-30 | Wolfgang Feldmann | Pipe bundle for borehole heat exchangers, has plastic central pipe that is removably arranged along central axis along which several metal heat pipes are helically revolved |
DE102016009601A1 (en) * | 2016-08-09 | 2018-02-15 | Bayerisches Zentrum für angewandte Energieforschung e.V. (ZAE Bayern) | Facade element and heat pipe for the passive use of near-surface geothermal energy and its application in the building envelope |
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