DE4211576A1 - Heating system using heat pump and ground probe - uses heat provided by probe transferred to refrigeration medium via evaporator heat exchanger - Google Patents
Heating system using heat pump and ground probe - uses heat provided by probe transferred to refrigeration medium via evaporator heat exchangerInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Heizanlage mit einer Wärmepumpe und mindestens einer Erdreichsonde nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a heating system with a heat pump and at least an earth probe according to the preamble of claim 1.
Heizanlagen mit Wärmepumpen werden in jüngerer Zeit häufig als Alternative oder Ergänzung zu herkömmlichen Öl- oder Gasheizungen eingesetzt, um einerseits den Verbrauch von fossilen Energieträgern zu verringern und andererseits die Schad stoffemission zu senken. Die notwendige Energie entziehen Wärmepumpen der Um gebungsluft, dem Grundwasser oder dem Erdreich in Form von Wärme. Die zuvor genannten Wärmequellen stellen dabei allesamt Speicher von Sonnenenergie dar, die ständig wieder "aufgeladen" werden.Heating systems with heat pumps are often used as an alternative or recently Supplement to conventional oil or gas heaters used to the one hand Reduce consumption of fossil fuels and on the other hand the harm reduce emissions. Heat pumps extract the necessary energy from the um ambient air, groundwater or soil in the form of heat. The one before the heat sources mentioned are all stores of solar energy, which are constantly "recharged".
Um dem Erdreich Wärme zu entziehen, werden sogenannte Erdreichsonden senk recht oder leicht schräg bis zu 50 m Tiefe in das Erdreich eingetrieben, wo die Temperatur über das ganze Jahr weitgehend konstant bleibt (siehe Drafz, "Erdreichsonden als Wärmequelle für Wärmepumpenheizungen" elektrowärme in ternational, Heft 6/82). Eine Erdreichsonde besteht im wesentlichen aus einem Doppelrohrsystem, bei dem durch das Innenrohr ein Wärmeträger - im allgemei nen eine aus einem Wasser-Glykol-Gemisch bestehende Sole - nach unten strömt und in dem Ringspalt zwischen dem Innenrohr und dem unten verschlossenen Außen rohr wieder aufwärts steigt, wobei die Sole durch die Erdwärme erwärmt wird. Die Vor- und Rückläufe meist mehrerer Erdreichsonden sind über einen Verteiler mit dem Verdampfer der Wärmepumpe verbunden, so daß ein geschlossener Kreislauf gebildet wird.So-called soil probes are lowered to extract heat from the soil right or slightly inclined up to 50 m deep, where the temperature remains largely constant throughout the year (see Drafz, "Soil probes as a heat source for heat pump heating" ternational, issue 6/82). An earth probe essentially consists of one Double pipe system in which a heat transfer medium through the inner pipe - in general a brine consisting of a water-glycol mixture - flows downwards and in the annular gap between the inner tube and the outside sealed at the bottom pipe rises again, whereby the brine is heated by geothermal energy. The feed and return lines, usually of several earth probes, are via a distributor connected to the evaporator of the heat pump, so that a closed Cycle is formed.
Problematisch bei der bekannten Erdreichsonde ist zunächst, daß eine Pumpe notwendig ist, um die Sole umzupumpen. Außerdem ist der Wirkungsgrad dieser Erdreichsonde systembedingt nicht optimal, da das Doppelrohrsystem unvermeid bar einen Wärme-Nebenschluß auf kurzem Weg vom Wärmeträger im Ringspalt zum Wärmeträger im Innenrohr aufweist. Schließlich ist die als Doppelrohr ausge bildete Erdreichsonde relativ aufwendig in der Herstellung und somit teuer.The problem with the known soil probe is that a pump is necessary to pump the brine around. In addition, the efficiency is this Soil probe not optimal due to the system, since the double pipe system is unavoidable bar a heat shunt on a short way from the heat transfer medium in the annular gap to Has heat transfer medium in the inner tube. Finally, it is a double tube formed soil probe relatively complex to manufacture and therefore expensive.
Bei in Schleifen geführten Erdreichsonden, die ebenfalls bekannt sind, ist zwar der Wärme-Nebenschluß vom Rücklauf zum Vorlauf systematisch ausschließ bar, dafür hat man das Problem, daß das Erdreich bei ohnehin niedrigen Außen temperaturen jedenfalls in der oberen Schicht und am Anfang des Vorlaufes schneller einfriert als bei dem Doppelrohrsystem.For looped soil probes, which are also known systematically exclude the heat shunt from the return to the flow bar, but you have the problem that the soil with already low outside temperatures in the upper layer and at the beginning of the lead freezes faster than with the double pipe system.
Flächenmäßig brauchen Erdreichsonden auf einem Grundstück zwar weniger Platz als horizontal liegende Erdreich-Wärmetauscher, ohne zusätzlichen Flächenbe darf auf dem Grundstück kommt man aber nach den bekannten Vorschlägen auch mit Erdreichsonden nicht aus. Auch das schlägt sich in den Kosten der Heiz anlage nieder.In terms of area, soil probes need less space on a property as a horizontal soil heat exchanger, without additional surface area may come on the property but according to the known suggestions with earth probes. This is also reflected in the cost of heating plant down.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, die bekannte Heizanlage so auszugestalten und weiterzubilden, daß sie einen höheren Wirkungsgrad hat und weniger auf wendig und teuer ist.The object of the invention is now to design the known heating system in this way and to further develop that it has a higher efficiency and less on is agile and expensive.
Die erfindungsgemäße Heizanlage, bei der die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist durch die kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1 beschrieben. Erfindungsgemäß wird zur Aufnahme von Erdwärme ein an sich bekanntes Wärme rohr, also ein endseitig geschlossenes Rohr, in dem sich ein Kältemittel be findet, verwendet. Für nähere Details zum Wärmerohr darf auf die entsprechende Fachliteratur verwiesen werden (siehe z. B. Brockhaus "Naturwissenschaften und Technik", 1983, zweiter Band, Seite 256 "Heat Pipes"). Das Kältemittel liegt teilweise in flüssiger und teilweise in gasförmiger Form vor, wobei der flüs sige Teil des Kältemittels sich am unteren Ende des Wärmerohres sammelt. Dort wird es verdampft und steigt zum oberen Ende des Wärmerohres auf. Hier wird es unter Abgabe von Wärmeenergie an den Verdampfer der Wärmepumpe wieder konden siert und fließt entlang der Wandung des Wärmerohres nach unten. Die unter schiedliche Phase von erwärmtem Kältemittel - Dampf - und rückkondensiertem Kältemittel - Flüssigkeit - gewährleistet, daß der thermische Rückschluß im Wärmerohr unbeachtlich ist. In Verbindung mit dem ohnehin hohen Wirkungsgrad der Phasenwechsel beim Wärmeaustausch ergibt sich ein hoher Wirkungsgrad des gesamten Systems. Da der Transport des Kältemittels im Wärmerohr selbständig durch Aufsteigen von Kältemitteldampf und Herabfließen von flüssigem Kälte mittel erfolgt, ist eine Pumpe zum Transport des Kältemittels nicht erforder lich. Außerdem ist das Wärmerohr sehr einfach gestaltet, also auch preiswert in der Herstellung. Ein Einfrieren des Erdreiches ist praktisch ausgeschlossen, da über das dampfförmige Kältemittel auch an den Wandungen des Wärmerohres ein hinreichend schneller Wärmetransport zwischen den unterschiedlichen Bereichen des Wärmerohres erfolgt.The heating system according to the invention, in which the above-mentioned object is achieved is described by the characterizing features of claim 1. According to the invention, a heat known per se is used to absorb geothermal energy tube, i.e. a tube closed at the end, in which there is a refrigerant finds, used. For more details on the heat pipe, please refer to the corresponding Specialist literature can be referenced (see e.g. Brockhaus "Natural Sciences and Technik ", 1983, second volume, page 256" Heat Pipes "). The refrigerant lies partly in liquid and partly in gaseous form, the river Some of the refrigerant collects at the lower end of the heat pipe. There it evaporates and rises to the top of the heat pipe. Here it gets by releasing heat energy to the evaporator of the heat pump siert and flows down along the wall of the heat pipe. The below different phase of heated refrigerant - steam - and recondensed Refrigerant - liquid - ensures that the thermal yoke in the Heat pipe is irrelevant. In connection with the already high efficiency the phase change in heat exchange results in a high efficiency of the entire system. Because the refrigerant is transported independently in the heat pipe by rising refrigerant vapor and flowing down liquid cold medium, a pump for transporting the refrigerant is not required Lich. In addition, the heat pipe is very simple, so it is also inexpensive in production. Freezing of the soil is practically impossible, because of the vaporous refrigerant also on the walls of the heat pipe sufficiently fast heat transfer between the different areas of the heat pipe.
Im einzelnen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Heizanlage weiter auszugestalten. Dazu wird zunächst auf die dem Patentan spruch 1 nachgeordneten Unteransprüche erwiesen. Besonders hervorzuheben ist dabei Anspruch 11. Mit dieser Anordnung der Wärmerohre unter dem Gebäude selbst hat man die Möglichkeit geschaffen, auf zusätzlichen Platz auf dem Grundstück nicht zurückgreifen zu müssen. Jedenfalls muß das Grundstück außerhalb des Gebäudes nicht aufgegraben werden. Das ist aber nur möglich, weil das Wärme rohr mit Sicherheit das Einfrieren des Erdreiches verhindert und so Schäden am Sockel des Gebäudes sicher ausgeschlossen sind.In particular, there are a multitude of possibilities for the invention To continue designing the heating system. For this purpose, the patentan pronounced 1 subordinate claims. Of particular note claim 11. With this arrangement of the heat pipes under the building itself you have created the possibility of additional space on the property not having to resort to it. In any case, the property must be outside the Building can not be dug up. But this is only possible because it is warm pipe safely prevents freezing of the ground and thus damage at the base of the building are safely excluded.
Im übrigen wird nun weiter auf die Erläuterung eines bevorzugten Ausführungs beispiels anhand der Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigtOtherwise, the explanation of a preferred embodiment will now be continued referenced for example with the drawing. In the drawing shows
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Heizanlage, Fig. 1 is a schematic illustration of a heating installation according to the invention,
Fig. 2, 3 und 4 verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Heizanlage, Fig. 2, 3 and 4 different embodiments of the heating plant according to the invention,
Fig. 5 ein Wärmerohr für eine erfindungsgemäße Heizanlage, Fig. 5 is a heat pipe for a heating system according to the invention,
Fig. 6 das Wärmerohr einer erfindungsgemäßen Heizanlage als Teil einer Kühl anlage und Fig. 6, the heat pipe of a heating system according to the invention as part of a cooling system and
Fig. 7 das Wärmerohr einer erfindungsgemäßen Heizanlage mit einem Solar kollektor. Fig. 7 shows the heat pipe of a heating system according to the invention with a solar collector.
Fig. 1 zeigt eine Heizanlage mit einer Wärmepumpe 1. Zu der Wärmepumpe 1 ge hören ein als Verdampfer 2 arbeitender Wärmetauscher, ein Verdichter 3, ein als Kondensator 4 arbeitender Wärmetauscher und ein Drosselelement 5, die den üblichen Wärmekreislauf für ein Kältemittel einer beispielsweise elektrischen Wärmepumpe bilden. Die vorliegenden Ausführungen sind natürlich nicht beschränkt auf elektrische Wärmepumpen, sondern ebenso auf motorisch angetriebene Wärme pumpen oder Adsorptionswärmepumpen anwendbar. Fig. 1 shows a heating system with a heat pump 1. To the heat pump 1 listen to a ge working as an evaporator 2 heat exchanger, a compressor 3 , a working as a condenser 4 heat exchanger and a throttle element 5 , which form the usual heat cycle for a refrigerant, for example an electric heat pump. The present designs are of course not limited to electric heat pumps, but also to motor-driven heat pumps or adsorption heat pumps applicable.
Die für die Verdampfung des Kältemittels notwendige Energie wird dem Ver dampfer 2 der Wärmepumpe 1 über eine Erdreichsonde 6 zugeführt. Die Erdreich sonde 6 verläuft vertikal oder in einem bestimmten Neigungswinkel im Erdreich 7, wobei bei mehreren Erdreichsonden 6 diese in einem bestimmten seitlichen Ab stand voneinander angeordnet sind.The energy required for the evaporation of the refrigerant is supplied to the evaporator 2 of the heat pump 1 via a soil probe 6 . The soil probe 6 runs vertically or at a certain angle of inclination in the soil 7 , with several soil probes 6 these were arranged in a certain lateral distance from each other.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Erdreichsonde 6 als Wärmerohr 6 ausgeführt. Dadurch werden die eingangs erläuterten Vorteile erzielt.In the illustrated embodiment, the ground probe is carried out 6 as a heat pipe. 6 The advantages explained at the outset are thereby achieved.
Das Wärmerohr 6 ist senkrecht oder geneigt in das Erdreich 7 bis in eine Tie fe von vorzugsweise 15 bis 20 m eingebracht und ragt mit seinem Kopf 8 nur we nig aus dem Erdreich 7 heraus. Um einen besonders guten Kontakt zwischen dem Erdreich 7 und dem Wärmerohr 6 herzustellen, bietet es sich an, ein Wärmerohr 6 mit einem elastischen Außenmantel zu verwenden, wie es aus der DE-C 38 39 754 bekannt ist. Auf die dort enthaltene Offenbarung wird verwiesen. Der Kopf 8 des Wärmerohres 6 ist mit dem Verdampfer 2 der Wärmepumpe 1 wärmetechnisch so verbunden, daß eine direkte Wärmeübertragung zwischen dem Kopf 8 und dem Ver dampfer 2 möglich ist. Beispielsweise kann der Kopf 8 des Wärmerohres 6 in den Verdampfer 2 hineingesteckt werden, so daß dieser den Kopf 8 umgibt, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist. Der Verdampfer 2 kann dabei entsprechend aus gestaltet, beispielsweise schlangenförmig um den Kopf 8 des Wärmerohres 6 gewickelt sein.The heat pipe 6 is introduced vertically or inclined into the soil 7 to a depth of preferably 15 to 20 m and protrudes with its head 8 only slightly from the soil 7 . In order to establish a particularly good contact between the soil 7 and the heat pipe 6 , it is advisable to use a heat pipe 6 with an elastic outer jacket, as is known from DE-C 38 39 754. Reference is made to the disclosure contained therein. The head 8 of the heat pipe 6 is thermally connected to the evaporator 2 of the heat pump 1 so that direct heat transfer between the head 8 and the evaporator 2 is possible. For example, the head 8 of the heat pipe 6 can be inserted into the evaporator 2 so that it surrounds the head 8 , as indicated in FIG. 1. The evaporator 2 can be designed accordingly, for example in a serpentine shape around the head 8 of the heat pipe 6 .
Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Heizanlage, bei der die Wärme rohre 6 in dem zu beheizenden Gebäude 9, vorzugsweise im Heizungs-Kellerraum dieses Gebäudes 9, direkt zusammenlaufen. Diese Ausführungsform hat gegenüber einer Anordnung auf offener Grundstücksfläche mehrere Vorteile. Zum einen kön nen die Wärmerohre 6 entsprechend der Ausschachtungstiefe ca. 3 m tiefer im Erdreich 7 als Wärmerohre 6 liegen, die beispielsweise in einem Garten ange ordnet sind. Dadurch und durch die Abdeckung nach oben durch das Gebäude 9 wird ein Kontakt mit den im Winter relativ kalten oberen Erdreichschichten vermieden. Weiterhin ist es nicht notwendig, Zuführ- und Abführleitungen außer halb des Gebäudes 9 im Erdreich 7 zu verlegen, wodurch einerseits Kosten ge spart werden und andererseits eine Verringerung des Wirkungsgrades der Heiz anlage durch Wärmeverluste im Bereich dieser Zuführ- und Abführleitungen ver mieden wird. Schließlich wird die Wartung der Heizanlage vereinfacht. Wenn, wie in Fig. 2 dargestellt, gilt, daß die Wärmerohre 6 ausschließlich oder überwiegend im Erdreich 7 unter dem Gebäude 9, insbesondere unter dem Hei zungs-Kellerraum des Gebäudes 9 verlaufen, wird dem Erdreich 7 unmittelbar nur in dem Bereich unterhalb des Gebäudes 9 Wärme entzogen, also nur da, wo die Vegetation nicht direkt beeinflußt wird. Fig. 2 shows a preferred embodiment of the heating system, in which the heat pipes 6 in the building 9 to be heated, preferably in the heating basement of this building 9 , converge directly. This embodiment has several advantages over an arrangement on an open plot area. Firstly Kgs the heat pipes 6 according to the NEN Ausschachtungstiefe are about 3 m deep in the ground 7 than the heat pipes 6 which are, for example, be arranged in a garden. As a result and through the cover upwards through the building 9 , contact with the relatively cold upper layers of the earth is avoided. Furthermore, it is not necessary to lay supply and discharge lines outside of the building 9 in the ground 7 , which on the one hand saves costs and on the other hand reduces the efficiency of the heating system due to heat losses in the area of these supply and discharge lines. Finally, the maintenance of the heating system is simplified. If, as shown in Fig. 2, applies that the heat pipes 6 run exclusively or predominantly in the soil 7 under the building 9 , in particular under the heating basement of the building 9 , the soil 7 is only in the area below the building 9 Heat withdrawn, i.e. only where the vegetation is not directly affected.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform sind die Wärmerohre 6 senkrecht in das Erdreich 7 eingetrieben und über die ganze Fläche des Heizungs-Keller raums des Gebäudes 9 verteilt. Dabei gilt, daß die Köpfe 8 der Wärmerohre 6 über einen Wärmetauscher-Zwischenkreis 10 mit dem Verdampfer 2 der Wärmepumpe 1 verbunden sind. Vorzugsweise sind jedoch die Wärmerohre 6 im Heizungs-Kel lerraum in nahe den Wänden umlaufender oder nur an einer Wand verlaufender Reihe angeordnet. Dadurch ist es einerseits möglich, die Rohrleitungen des Wärmetauscher-Zwischenkreises 10 in einfacher Weise entlang der Wände des Heizungs-Kellerraumes anzuordnen, andererseits läßt sich so die Innenfläche des Heizungs-Kellerraumes frei von Rohrleitungen halten, so daß die entlang der Wände angeordneten Wärmerohre 6 mit dem zugehörigen Wärmetauscher-Zwi schenkreis 10 leicht zugänglich sind.In the embodiment shown in Fig. 2, the heat pipes 6 are driven vertically into the soil 7 and distributed over the entire area of the heating basement room of the building 9 . The heads 8 of the heat pipes 6 are connected to the evaporator 2 of the heat pump 1 via a heat exchanger intermediate circuit 10 . Preferably, however, the heat pipes 6 are arranged in the heating cell lerraum in a row surrounding the walls or only on one wall. This makes it possible, on the one hand, to arrange the pipes of the heat exchanger intermediate circuit 10 in a simple manner along the walls of the heating basement, on the other hand, the inner surface of the heating basement can be kept free of piping, so that the heat pipes 6 arranged along the walls also the associated heat exchanger inter mediate circuit 10 are easily accessible.
Die Fig. 3 und 4 zeigen bevorzugte Ausführungsformen, bei denen mehrere Wärme rohre 6 in einem gemeinsamen Verdampfer 2 der Wärmepumpe 1 zusammenlaufen. FIGS. 3 and 4 show preferred embodiments in which a plurality of heat pipes 6 converge in a common evaporator 2 of the heat pump 1.
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Wärmerohre 6 dazu geneigt ins Erdreich 7 eingebracht, so daß ihre Köpfe 8 in dem Verdampfer 2 bzw. in der Wärmepumpe 1 zusammenkommen. Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausfüh rungsbeispiel gilt hingegen, daß die Wärmerohre 6 mit einem oberen Abschnitt bestimmter Länge aus dem Erdreich 7 herausragen und im Erdreich 7 etwa verti kal, im oberen Abschnitt jedoch geneigt und aufeinander zu verlaufen, so daß die Köpfe 8 mit geringem Abstand voneinander zusammenstehen. Die schräg nach oben verlaufende Anordnung der oberen Abschnitte mit den Köpfen 8 ist hier notwendig, da nur so gewährleistet ist, daß das kondensierte Kältemittel wieder zurück in den unteren Bereich des Wärmerohres 6 fließt. Dadurch, daß die Wärmerohre 6 an einer zentralen Stelle, nämlich der Wärmepumpe 1 bzw. dem Verdampfer 2 zusammenlaufen, wird der aufwendige Wärmetauscher-Zwischenkreis 10 überflüssig. Außerdem wird durch diese Maßnahme ein Wärmeaustausch mit der Umgebung vermieden.In the embodiment shown in FIG. 3, the heat pipes 6 are inclined into the soil 7 so that their heads 8 come together in the evaporator 2 or in the heat pump 1 . In the example shown in FIG. 4, on the other hand, the heat pipes 6 protrude with an upper section of a certain length from the soil 7 and are approximately verti cal in the soil 7 , but inclined in the upper section and run towards one another, so that the heads 8 stand close together. The obliquely upward arrangement of the upper sections with the heads 8 is necessary here, since this is the only way to ensure that the condensed refrigerant flows back into the lower region of the heat pipe 6 . Characterized in that the heat pipes 6 converge at a central point, namely the heat pump 1 or the evaporator 2 , the complex intermediate circuit 10 is unnecessary. This measure also prevents heat exchange with the surroundings.
Fig. 5 zeigt ein Wärmerohr 6, bei dem am Kopf 8 ein Wärmetauscher 11 zur Ver dampfung des Kältemittels im Wärmerohr 6 vorgesehen und in dem Wärmerohr 6 ein den oberen Bereich mit dem unteren Bereich des Wärmerohres 6 verbindender Docht 12 zum Transport von flüssigem Kältemittel zum Kopf 8 des Wärmerohres angeord net ist. Der Docht 12 bildet im Kopf 8 an der Innenwandung des Wärmerohres 6 im Bereich des Wärmetauschers 11 eine Benetzungsfläche aus. Dabei ist der Wär metauscher 11 am Kopf 8 des Wärmerohres 6 oberhalb des Verdampfers 2 angeord net. Der Wärmetauscher 11 wirkt als Verdampfer für das Kältemittel im Wärme rohr 6, das aus dem unteren Bereich des Wärmerohres 6 durch die Kapillarwir kung im Docht 12 in den Kopf 8 des Wärmerohres 6 gezogen wird (vgl. DE-U 83 01 231). Das so gestaltete Wärmerohr 6 ist ein Wärmetransportsystem, daß sogar in beiden Richtungen arbeitet und somit insbesondere dann eingesetzt wer den kann, wenn die Heizanlage, jedenfalls auch, als Kühlanlage invers arbei ten soll. Das System kann sogar gleichzeitig Wärme über den Verdampfer 2 in den Wärmekreislauf einer Heizanlage abgeben und gleichwohl Wärme über den Wär metauscher 11 aus dem weiteren Wärmekreislauf aufnehmen. Fig. 5 shows a heat pipe 6 , in which a heat exchanger 11 is provided on the head 8 for evaporating the refrigerant in the heat pipe 6 and in the heat pipe 6 a wick 12 connecting the upper area to the lower area of the heat pipe 6 for transporting liquid refrigerant Head 8 of the heat pipe is net angeord. The wick 12 forms a wetting surface in the head 8 on the inner wall of the heat pipe 6 in the area of the heat exchanger 11 . The heat exchanger 11 on the head 8 of the heat pipe 6 above the evaporator 2 is net angeord. The heat exchanger 11 acts as an evaporator for the refrigerant in the heat pipe 6 , which is drawn from the lower region of the heat pipe 6 through the capillary effect in the wick 12 into the head 8 of the heat pipe 6 (see. DE-U 83 01 231). The heat pipe 6 designed in this way is a heat transport system that works even in both directions and thus in particular can be used when the heating system, in any case also as a cooling system, is to work inversely. The system can even simultaneously give off heat via the evaporator 2 in the heating circuit of a heating system and nevertheless absorb heat via the heat exchanger 11 from the further heating circuit.
Fig. 6 zeigt nun, daß der Wärmetauscher 11 Bestandteil einer Kühlanlage 13 ist, die in einem Kühlkasten 14, beispielsweise im Kellerraum eines Gebäudes 9, ange ordnet ist. Hier kann das Wärmerohr 6 überhaupt nur invers arbeiten unter Ein satz des Dochtes 12, wobei dann also das Innere des Kühlkastens 14 gekühlt und das Erdreich 7 erwärmt wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kühl leistung des Wärmetauschers 11 im Kühlkasten 14 deshalb besonders gut, weil der Wärmetauscher 11 als Flächenwärmetauscher ausgeführt ist. Damit ist dann nicht im eigentlichen Sinne ein weiterer Wärmekreislauf gegeben. Man könnte den Wär metauscher 11 aber ebensogut auch in einem weiteren Wärmekreislauf einsetzen, der Wärmetauscher 11 müßte dann wärmetechnisch mit dem Kondensator des wei teren Wärmekreislaufes verbunden sein oder diesen Kondensator bilden. Fig. 6 now shows that the heat exchanger 11 is part of a cooling system 13 , which is arranged in a cooler 14 , for example in the basement of a building 9 . Here, the heat pipe 6 can only work inversely using the wick 12 , the interior of the cooling box 14 then being cooled and the soil 7 being heated. In the illustrated embodiment, the cooling performance of the heat exchanger 11 in the cooling box 14 is particularly good because the heat exchanger 11 is designed as a surface heat exchanger. This means that there is no further heat cycle in the actual sense. You could use the heat exchanger 11 but just as well in a further heat circuit, the heat exchanger 11 would then have to be thermally connected to the condenser of the white heat circuit or form this condenser.
Die Überlegung mit der Kühlanlage 13 unter Einsatz eines Wärmerohrs 6 im Erd reich 7 beruht auf der Erkenntnis, daß in den hier diskutierten Erdreichschich ten eine relativ konstante Temperatur von etwa 8 bis 10°C im Jahresmittel vorliegt, eine nahezu ideale Kühltemperatur, die ohne jeden Energieeinsatz im Kühlkasten 14 erzeugt werden kann. Dieser Lehre kommt besondere und eigenstän dige Bedeutung zu.The consideration with the cooling system 13 using a heat pipe 6 in the earth 7 is based on the knowledge that there is a relatively constant temperature of about 8 to 10 ° C. in the annual mean in the earth layers discussed here, an almost ideal cooling temperature without any Energy use in the cooler 14 can be generated. This teaching is of special and independent importance.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Wärmetauscher 11 Bestandteil eines Wärmekreislaufes, dem von außen Wärmeenergie mit Hilfe ei nes Solarkollektors 15 zugeführt wird. Zu dem Wärmekreislauf gehört eine Pum pe 16, die mit dem Wärmetauscher 11 und dem Solarkollektor 15 über Leitungen 17 verbunden ist und mit deren Hilfe Wasser oder ein anderes Wärmetransport mittel gefördert wird. Das Wasser wird im Solarkollektor 15 aufgeheizt und gibt seine Wärmeenergie über den Wärmetauscher 11 an das Wärmerohr 6 ab. Ins besondere ist es mit dieser Ausführungsform möglich, die im Sommer besonders starke Sonneneinstrahlung in Form von Wärmeenergie im Erdreich 7 für den Win ter zu speichern.In the embodiment shown in FIG. 1, the heat exchanger 11 is part of a heat cycle, to which heat energy is supplied from the outside with the aid of a solar collector 15 . The heat cycle includes a pump 16 , which is connected to the heat exchanger 11 and the solar collector 15 via lines 17 and with the help of which water or another heat transfer medium is promoted. The water is heated in the solar collector 15 and releases its thermal energy via the heat exchanger 11 to the heat pipe 6 . In particular, it is possible with this embodiment to store the particularly strong solar radiation in the form of thermal energy in the ground 7 for the winter.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Heizungsanlage kann man die er probte Technik aufgreifen, die aus dem Bereich von Erdreichsonden klassischer Bauart bekannt sind (siehe die eingangs erwähnte Literaturstelle). Man kann das Wärmerohr aus einzelnen Rohrstücken von einer Einzellänge bis zu 2 m zu sammenschrauben und abschnittweise in das Erdreich eintreiben. Das kann mit dieser Technik aus dem Kellerraum des Gebäudes heraus durch den Boden direkt geschehen, wobei man an dem ersten Rohrstück des Wärmerohres auch mit einem verlorenen Bohrmeißel arbeiten kann. Mit dieser Technik ist es aufgrund der erfindungsgemäßen Konzeption möglich, die erfindungsgemäße Heizanlage auch bei bestehenden Gebäuden ohne große Probleme nachzurüsten.In the manufacture of the heating system according to the invention, he can tried to pick up technology that is more classic in the field of earth probes Type are known (see the literature reference mentioned at the beginning). One can the heat pipe from individual pipe sections of a single length up to 2 m screw together and drive in sections into the ground. That can with this technology directly from the basement of the building through the floor happen, one on the first pipe section of the heat pipe with one lost drill bit can work. With this technique it is due to the inventive concept possible, the heating system according to the invention also to retrofit existing buildings without major problems.
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