DE3004039A1 - Waermepumpenanlage - Google Patents

Description

P. 5496/Wg/IS

Gebrüder Sulzer, Aktiengesellschaft, Winterthur/Schweiz Wärmepumpenanlage

Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpenanlage zur Heizung von Gebäuden und/oder zur Brauchwasserbereitung, wobei als eine Niedrig-Temperatur-Wärmequelle das Erdreich verwendet wi rd.

Es ist bekannt, neben anderen Wärmequellen, wie z.B. Luft und/oder Wasser, als Niedrig-Temperatur-Wärmequelle das Erdreich zu verwenden; denn dieses kann gleichzeitig als Jahreszeitspeicher dienen. Insbesondere bei bereits existierenden Ueberbauungen ergeben sich bei der Nutzung des Erdreiches als Wärmespeicher gewisse Schwierigkeiten in der Bereitstellung ausreichender unterirdischer Wärmeaustauschflächen, über die die dem Erdreich zu entziehende Wärme an ein Transportmedium übergeht. Weitere Probleme ergeben sich dadurch, dass der erschöpfte Erdspeicher während des Sommers wieder aufgeladen werden muss, wofür unter Umständen beispielsweise mit Sonnenkollektoren ausgerüstete Anordnungen speziell installiert werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wärmepumpenanlage mit dem Erdreich als Wärmequlle und -speicher zu schaffen, bei der der Wärmetransport aus dem und in das Erdreich auf einfache Weise sichergestellt wird. Mit der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Verdampfer der Wärmepumpe an das Luftvolumen in einem unterirdischen Kanalsystem, beispielsweise eines Ver- oder Entsorgungsnetzes, angeschlossen ist.

Voraussetzung für die vorliegende Erfindung ist also das Vorhandensein eines unterirdischen Kanalnetzes, wie es z.B.

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für die Trinkwasserverteilung, Abwasserwegführung und/oder andere Versorgungs- und Entsorgungssysteme, beispielsweise in Form von Kabelkanälen, zumindest in den Industriestaaten im allgemeinen vorhanden ist. Die Luft in solchen Kanalsystemen hat weitgehend unabhängig.von jahreszeitlichen Schwankungen Temperaturen, die etwa bei 8 bis 15 C liegen. Sie kann daher auch in der kalten Jahreszeit als Wärmetransportmittel dienen, ohne dass Vereisungsgefahr am Verdampfer der Wärmepumpe besteht. Ein monovalenter Wärmepumpenbetrieb während des ganzen Jahres ist daher möglich, so dass die Installation einer zusätzlichen Heizung für fossile Brennstoffe überflüssig wird; die relativ hohe, immer etwa gleiche Lufttemperatur ermöglicht einen Wärmepumpenbetrieb mit relativ hoher Leistungsziffer, wodurch die für den Kompressor benötigte Antriebsenergie relativ gering wird. In Verbindung mit einem geeigneten Speicher ist - ebenfalls wegen der bei Tag und Nacht etwa gleichbleibenden Lufttemperatur - die neue Anlage besonders für einen ausschliesslichen Betrieb während Niedertarifzeiten geeignet.

Je nach Jahreszeit entzieht diese Luft dem von ihr durchsetzten Erdreich Wärme oder gibt solche dahin ab, wobei von dem im allgemeinen relativ weit verzweigten Kanalsystem der Wärmeinhalt eines relativ grossen Erdvolumens als Warmequelle erfasst wird.

Als besonders geeignet hat es sich dabei erwiesen, wenn der Anschluss der Wärmepumpe an das Luftvolumen des Kanalisationsnetzes der Abwasserkanalisation erfolgt; denn Luftvolumen und Erdreich- werden dabei zusätzlich von dem in der Kanalisation fliessenden Abwasser "aufgeheizt"; darüberhinaus ist durch das Abwasser auch die jahreszeitliche Auffüllung des Wärmespeichers "Erdreich" während des Sommers auf besonders einfache Weise sichergestellt. Weiterhin ist die Luft aus der Abwasserkanalisation im allgemeinen mit Feuchtigkeit

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mindestens annähernd gesättigt; ihr kann daher neben der fühlbaren Wärme eine erhebliche Wärmemenge als Kondensationswärme zusätzlich entzogen werden.

Als zweckmässig hat sich eine Ausführungsform aus einem offenen Luftkreislauf mit einer, einen Ventilator enthaltenden Luftleitung erwiesen, die von einem Sammelkanal der Abwasserkanalisation über den Verdampfer der Wärmepumpe in die Atmosphäre führt.

Unangenehme Geruchsbelästigungen durch die aus der Abwasserkanalisation stammenden Luft können vermindert oder beseitigt werden, wenn man in der¹ Luftleitung ein Geruchs filter vorsieht und/oder die Ausmündung der Luftleitung in die Atmosphäre über dem Dach des Gebäudes anordnet.

Im allgemeinen ist jedes an eine Abwasserkanalisation angeschlossene Gebäude mit einer Entlüftungsleitung für diese Kanalisation ausgestattet. Um einen direkten Kurzschluss zwischen dieser Entlüftungsleitung und der zu der Wärmepumpenanlage gehörigen Luftleitung des gleichen Gebäudes zu unterbinden, ist es vorteilhaft, wenn in der Entlüftungsleitung der Abwasserkanalisation ein Drosselorgan vorgesehen ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt schematisch einen Ausschnitt aus einem Kanalisationsnetz für Abwasser, mit dem mehrere Gebäude verbunden sind, wobei an einem der erfindungsgemässe Anschluss einer Wärmepumpe an das Kanalisationsnetz dargestellt ist.

An einen Sammelkanal 1 eines nicht weiter dargestellten Kanalnetzes einer Abwasserkanalisation sind über Hausanschlussleitungen 2 mehrere Gebäude 3 angeschlossen, deren

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Abwassererzeuger nur angedeutet und mit 4 bezeichnet sind.

Weiterhin mündet - über eine Siphonsperre 7 gasdicht von dem Sammelkanal 1 getrennt - in diesen über einen Anschluss ein Gully 6 der Strassenkanalisation. An einem der Gebäude ist darüberhinaus ein Meteorwasserschacht 8 für aus einer Sickerleitung 9 und einer Dachrinne 10 abfliessendes Meteorwasser dargestellt; der Meteorwasserschacht 8 ist über eine weitere Siphonsperre 12 und eine Leitung 11 mit der Hausanschlussleitung 2 verbunden. Jedes der Häuser 3 weist aus seinem Abwassersystem abzweigend eine Entlüftungsleitung auf, die oberhalb des Daches 14 in die Atmosphäre führt.

Die Schächte 6 und 8, die Leitungen 9 und 2 sowie der Sammelkanal 1 sind - ebenso wie ein an den Sammelkanal 1 angeschlossener, noch zu beschreibender Einstiegschacht 16 mindestens teilweise unter der Erdoberfläche verlegt, was in der Zeichnung nicht ausdrücklich dargestellt ist.

Eines der Häuser 3 ist mit einer erfindungsgemässen Wärmepumpe 15 ausgerüstet. Zu ihm führt daher eine von dem Einstiegschacht 16 des Sammelkanals 1 ausgehende Luftleitung 17, in der ein Gehäuse 18 vorhanden ist; in diesem ist der Ver- r_ dämpfer 19 der Wärmepumpe 15 und ein Ventilator 20 vorgesehen, der einen Luftstrom aus dem Einstiegschacht 16 in das Gehäuse 18 und weiter durch eine Fortsetzung 21 der Luftleitung 17 in die Atmosphäre aufrechterhält.

Um einen direkten Kurzschluss der Luftströmung über die Ent-. lüftungsleitung 13, die Hausanschlussleitung 2 des mit der Wärmepumpe 15 ausgerüsteten Hauses, den Sammelkanal 1 und Luftleitungen 17 und 21 zu unterbinden, ist die Entlüftungsleitung 13 dieses Hauses 3 mit einem Drosselorgan 22 ver- sehen, das als Abdeckung des Austrittes der Entlüftungsleitung 13 in die Atmosphäre angedeutet ist. Der direkte Kurzschluss für die Luftströmung ist deshalb möglichst zu unterbinden, weil auf seinem Weg die Verweilzeit der Luft

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in dem System der Abwasserkanalisation im allgemeinen zu gering ist, um dabei ihre ausreichende Aufheizung und damit den erforderlichen Wärmeentzug aus dem Erdspeicher sicherzustellen.

Bei Betrieb der Wärmepumpe 15 läuft der Ventilator 20 und saugt Luft aus dem Einstiegschacht 16 und den Sammelkanal 1 an; diese Luft wird durch Luft ersetzt, die im wesentlichen über die Entlüftungsleitungen 13 und die Hausanschlussleitungen 2 der anderen Häuser 3 in den Sammelkanal 1 nachströmt. Ihr Weg in dem Kanalsystem ist dabei so lang, dass aus dem dieses Kanalsystem umgebenden Erdreich soviel Wärme an diese Luft übergeht, dass sie etwa mit den erwähnten Temperaturen zum Verdampfer 19 gelangt. Die Luft aus dem Kanalsystem ist also nicht in erster Linie die oder eine Wärmequelle für die Wärmepumpe 15, sondern sie dient vor allem als Wärmetransportmittel für die im umgebenden Erdreich gespeicherte Wärme.

Das das Kanalsystem μπκ^εηαε Erdreich wird auf diese Weise während der Heizperiode als Speicher entladen. Die Aufladung des Speichers erfolgt zu Zeiten, in denen keine oder nur eine geringe Wärmemenge für die Wärmepumpe 15 benötigt wird und Abwässer sowie Meteorwässer eine Temperatur haben, die über derjenigen des entladenen Erdspeichers liegt. Für diese Wiederaufladung des Erdspeichers sind dabei keinerlei zusätzliehe Installationen erforderlich.

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Claims (5)

1. Patentansprüche

   ( Iy Wärmepumpenanlage zur Heizung von Gebäuden und/oder zur Brauchwasserbereitung, wobei als eine Niedrig-Temperatur-Wärmequelle das Erdreich verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (19) der Wärmepumpe (15) an das Luftvolumen in einem unterirdischen Kanalsystem, beispielsweise eines Ver- oder Entsorungsnetzes, angeschlossen ist.
2. 2. Wärmepumpenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss der Wärmepumpe (15) an das Luftvolumen des Kanalisationsnetzes (1, 2) der Abwasserkanalisation erfolgt.
3. 3. Wärmepürapenanlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen offenen Luftkreislauf mit einer, einen Ventilator (20) enthaltenden Luftleitung (17, 21), die von einem Sammelkanal (1) der Abwasserkanalisation über den Verdampfer (19) der Wärmepumpe (15) in die Atmosphäre führt.
4. 4. Wärmepumpenanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Luftleitung (17) ein Geruchsfilter vorhanden ist.
5. 5. Wärmepumpenanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Entlüftungsleitung (13^ der Abwasserkanalisation des Gebäudes (3) ein Drosselorgan (22) vorgesehen ist.

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