DE3047708A1 - Waermetauscher zur gewinnung von umweltwaerme - Google Patents
Waermetauscher zur gewinnung von umweltwaermeInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24T—GEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
- F24T10/00—Geothermal collectors
- F24T10/30—Geothermal collectors using underground reservoirs for accumulating working fluids or intermediate fluids
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02E10/10—Geothermal energy
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Description
-
- B e s c h r e i b u n g Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher zur Gewinnung von Umweltwärme, der insbesondere zusammen mit Wärmepumpen eingesetzt werden kann.
- Beim Betrieb von Wärmepumpen kann die Erwärmung des expandier abgekühlten Kältemittels durch Nutzung der Erdwärme erfolgen.
- Hierzu wurden bisher umfangreiche Rohrsysteme horizontal in einer Erdtiefe von mindestens 2 m verlegt. Aufgrund der relativ niedrigen Temperatur in dieser Erdtiefe sind lange Rohrleitungen und somit grosse Grundstücksflächen erforderlich.
- Für die Installation eines derartigen Rohrsystems sind deshalb umfangreiche Erdarbeiten erforderlich, die insbesondere in bereits eingefriedeten Grundstücken nur mit sehr hohem Kostenaufwand möglich sind. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wärmetauscher zur Gewinnung von Umweltwärme bereitzustell der gegenüber herkömmlichen Wärmetauschern einen verringerten Platzbedarf aufweist und bei dessen Installation in der Erde nur geringe Erdbewegungen erforderlich sind.
- Gegenstand der Erfindung ist ein Wärmetauscher zur Gewinnung von Umweltwärme, der durch 2 oder mehr konzentrisch angeordnete Rohre und eine zwischen diesen beiden Rohren liegende Wärmeisolationsschicht gekennzeichnet ist.
- Der erfindungsgemässe Wärmetauscher ist vorzugsweise zur Installation im Erdreich in senkrechter Richtung zur Erdoberfläche vorgesehen, es ist jedoch auch eine Montage im Erdreich parallel oder schräg zur Erdoberfläche möglich. Ausser dem kann der erfindungsgemässe Wärmetauscher auch in Gewässe wie Seen, Bächen oder Flüssen, sowohl vertikal als auch hori zontal zur Wasseroberfläche angeordnet werden. Schliesslich eignet sich der erfindungsgemässe Wärmetauscher auch zur Gewinnung von Wärme aus der Umweltluft.
- Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, dass zwischen dem inneren Rohr, in dem der von der Wärmepumpe kommende abgekühlte Rücklauf fliesst, gegen das äussere Rohr, in dem die Erwärmung der Flüssigkeit durch das Umweltmedium stattfindet, eine Wärmeisolationsschicht vorgesehen ist. Ohne derartige Isolierungsmassnahmen kann ein derartiger Wärmetauscher nur kurzzeitig betrieben werden, da der durch die Umgebung erwärmte, zur Wärmepumpe strömende Vorlauf durch den kühlen Rücklauf wieder abgekühlt wird.
- Als Wärmeisolationsschicht können beliebige, für die Wärmeisolierung von Rohren geeignete Materialien verwendet werden.
- Vorzugsweise besteht die Wärmeisolationsschicht aus einem Luftpolster, der dadurch bereitgestellt wird, dass das den Rücklauf von der Wärmepumpe aufnehmende innere Rohr doppelwandig ausgestaltet ist. In dem so gebildeten Rohrmantel befindet sich das wärmeisolierende Material. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um Luft.
- Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Selbstverständlich kann das entsprechende Prinzip, wie vorstehend dargelegt, auch zur Gewinnung von Wärme aus anderen Umweltmedien verwendet werden. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemässen Wärmetauscher, der senkrecht zur Erdoberfläche im Erdreich installiert ist; und Fig. 2 eine besondere Ausgestaltung des Abschlusses am oberen Rohrende.
- Ein von einer Wärmepumpe kommender, abgekühlter Rücklauf 1 fliesst durch ein inneres Rohr 4 und tritt am unteren Ende in das konzentrische äussere Rohr 7 aus. Die Flüssigkeit steigt nach oben, wirt durch das umgebende Erdreich 9 erwärmt und gelangt als Vorlauf 2 wieder zur Wärmepumpe. Das äussere Rohr 7 ist am unteren Ende 11 flüssigkeitsdicht verschlossen, vorzugsweise zugeschweisst.
- Zwischen dem inneren Rohr 4 und dem äusseren Rohr 7. befindet sich ein konzentrisch angeordnetes mittleres Rohr 6, das am oberen und unteren Ende 8 jeweils dicht mit dem inneren Rohr 4 verschlossen ist, vorzugsweise durch Verschweissen. Der so gebildete, abgeschlossene Rohrmantel stellt eine Wärmeisolationsschicht 5 dar und ist vorzugsweise mit trockener Luft gefüllt. Zur Aufrechterhaltung des gewünschten Abstands zwischen dem inneren Rohr 4 und dem mittleren Rohr 6 sind AbstandE halter 3 vorgesehen, die vorzugsweise aus wärmeisolierendem Material, beispielsweise aus Filzstreifen bestehen. Anstelle von Luft kann selbstverständlich auch ein anderes geeignetes wärmeisolierendes Material verwendet werden.
- Beim bevorzugten oberen Rohrabschluss des Wärmetauschers gemäss Fig. 2 ist eine Uberwurfiflutter 12 auf ein am oberen Ende des äusseren Rohrs 7 vorgesehenes Gewinde 13 aufgeschraubt, wobei ein Dichtring 14 am oberen Rand des äusseren Rohrs 7 aufliegt. Zwischen der Aussenseite des mittleren Rohrs 6 und der Innenseite der überwurfmutter 12 befindet sich eine Keildichtung. Durch den auftretenden Auftrieb wird das innere Doppelrohr (4, 6) mit konstanter Kraft in die Verschraubung am oberen Ende des äusseren Rohrs 7 hineingeschoben. Der Keilring 15 dichtet somit das Rohrsystem völiig ab.
- Materialien und Abmessungen des erfindungsgemässen Xlärmetauschers werden auf die jeweiligen Gegebenheiten abgestellt.
- Bevorzugt werden Kunststoffrohre verwendet, insbesondere solche aus Polyäthylen. Beispielsweise kann der Innendurchmesser des inneren Rohrs 15 bis 30 mm, insbesondere 20 mm betragen.
- Die Stärke des die Wärmeisolationsschicht 5 darstellenden Luftpolsters beträgt etwa 5 bis 10 mm. Der Innendurchmesser des mittleren Rohrs kann beispielsweise 30 bis 50 mm, insbesondere 40 mm betragen. Als Innendurchmesser für das äussere Hoher 7 kommen 50 bis 80 mm in Frage, insbesondere etwa 63 mm.
- I)k Sondcniefe des Wärmetauuchers wird ebenfalls auf den Wärmebedarf abgestellt und beträgt vorzugsweise 30 bis 100 m und insbesondere etwa 50 m. In einer Erdtiefe von etwa 30 bis 50 m beträgt die Erdtemperatur etwa 120C. Bei Rücklauftemperaturen von etwa -1 0C können dann Vorlauftemperaturen von etwa 2 bis 3°C erzielt werden. Weist das äussere Rohr 7 einen Durchmesser von etwa 63 mm auf, können mit 3 bis 4 Wärmetauschersonden etwa 150 m2 Wohnfläche beheizt werden.
- Der Keilring 14 weist vorzugsweise eine Höhe von 24 mm auf und ist am oberen Ende 1 mm und am unteren Ende 4 mm dick. Vorzugsweise besteht dieser Keilring aus Polyäthylen. Der Dichtri 14 besteht vorzugsweise aus weichem Polyäthylen und weist eine Stärke von 1,5 bis 2 mm àuf.
- Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemässen Wärmetauschers liegt darin, dass auch ein nachträglicher Einbau in bereits eingefriedete Grundstücke ohne grössere Erdbewegungen möglich ist. Es muss lediglich mit herkömmlichen Bohrgeräten ein Bohrloch entsprechender Tiefe eingebracht werden, in das dann der Wärmetauscher abgesenkt wird. Ein weiterer Vorteil hierbei ist, dass durch die natürliche Wärmekonvektion der Flüssigkeit die Strömung unterstützt wird und somit nur eine relativ geringe Pumpenleistung erforderlich ist.
Claims (7)
- Wärmetauscher zur Gewinnung von Umweltwärme P a t e n t a n s p r ii c h e 1. Wärmetauscher zur Gewinnung von Umweltwärme, gekennzeichnet durch zwei oder mehr konzentrisch angeordnete Rohre (4, 7) und eine zwischen diesen beiden Rohren liegende Wärmeisolationsschicht (5).
- . Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er drei konzentrische Rohre (4, 6, '1) aufweist und die Wärmeisolationsschicht (5) zwischen dem inneren Rohr (4) und dem mittleren Rohr (6) liegt.
- 3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, das die Wärmeisolationsschicht (5) aus Luft besteht und das mittlere Rohr (6) an seinen Enden mit dem inneren Rohr (4) flüssigkeitsdicht verschlossen ist.
- 4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem inneren Rohr (4) und dem mittleren Rohr (6) Abstandshalter (3) aus wärmeisolierendem Material vorgesehen sind.
- 5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass er zur Montage in der Erde in senkrechter Richtung zur Erdoberfläche vorgesehen ist und dass das innere Rohr (4) am unteren Ende (10) offen und das äussere Rohr (7) am unteren Ende (11) geschlossen ist.
- 6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Länge von 30 bis 100 m.
- 7. Wärmetauscher nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine überwurfmutter (12), die auf ein Gewinde (13) am oberen Ende des äusseren Rohrs (7) aufgeschraubt ist, einen auf dem oberen Rand des äusseren Rohrs (7) aufliegenden Dichtring (14), und eine an dr Ausenseite des mittleren Rohrs (6) und an der Innenseite der überwurfmutter (12) anliegende Keildichtung
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19803047708 DE3047708A1 (de) | 1980-12-18 | 1980-12-18 | Waermetauscher zur gewinnung von umweltwaerme |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19803047708 DE3047708A1 (de) | 1980-12-18 | 1980-12-18 | Waermetauscher zur gewinnung von umweltwaerme |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3047708A1 true DE3047708A1 (de) | 1982-07-22 |
Family
ID=6119479
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19803047708 Withdrawn DE3047708A1 (de) | 1980-12-18 | 1980-12-18 | Waermetauscher zur gewinnung von umweltwaerme |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3047708A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4671351A (en) * | 1985-07-17 | 1987-06-09 | Vertech Treatment Systems, Inc. | Fluid treatment apparatus and heat exchanger |
US4741386A (en) * | 1985-07-17 | 1988-05-03 | Vertech Treatment Systems, Inc. | Fluid treatment apparatus |
-
1980
- 1980-12-18 DE DE19803047708 patent/DE3047708A1/de not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4671351A (en) * | 1985-07-17 | 1987-06-09 | Vertech Treatment Systems, Inc. | Fluid treatment apparatus and heat exchanger |
US4741386A (en) * | 1985-07-17 | 1988-05-03 | Vertech Treatment Systems, Inc. | Fluid treatment apparatus |
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