DE60317410T2

DE60317410T2 - Wärmepumpe

Info

Publication number: DE60317410T2
Application number: DE60317410T
Authority: DE
Inventors: Jean-Luc Barrault
Original assignee: AVENIR EN; Avenir Energie SAS
Current assignee: AVENIR EN; Avenir Energie SAS
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2008-09-18
Anticipated expiration: 2023-07-01
Also published as: DE60317410D1; EP1380800B1; FR2842288A1; EP1380800A1; FR2842288B1; ATE378560T1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet von Wärmepumpen, insbesondere solche, die Energie aus dem Boden aufnehmen, und die Wärmeeinheiten in einem Heizkreis, insbesondere aus Heißwasser, wieder abgeben.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf das technische Gebiet der Erdwärme oder Geothermie.
In einer bekannten Art und Weise besteht eine Wärmepumpenanlage, die beispielsweise der Beheizung eines Wohnhauses dient, aus einem Generator, der sich in einem beliebigen Raum befindet, und sie ist mit Energieabnahmevorrichtungen verbunden, die aus dem Erdkern stammen. Unter den verschiedenen Energieabnahmevorrichtungen verwendet die Geothermie beispielsweise sehr oft Sensoren in Form von Kupferrohren, die in einer Tiefe von ungefähr 50 bis 60 cm unter der Erde angeordnet sind. Man kann auch eine vertikale, geothermische Sonde verwenden oder das Wasser aus dem Grundwasserspiegel heraufpumpen.
Unabhängig von der Art der verwendeten Sensoren wird die Energieübertragung zwischen Sensor und Generator durch eine Kühlleitung gewährleistet.
So wurden beispielsweise im Werk montierte Einblockgeräte vorgeschlagen. Der Sensor, der unterirdisch angeordnet werden soll, hat mindestens die Form eines Kranzes, der mit einer Kompressor- und Kondensatoreinheit verbunden ist, mit der der Generator ausgerüstet ist. Diese Apparate werden teilweise oder vollständig in der Nähe von Sensoren unterirdisch angeordnet.
Die Erfindung hat insbesondere eine Wärmepumpe der Art zum Ziel, wie sie in dem Patent FR 2716958 und in dem deutschen Gebrauchsmuster G 93 16 592.7 beschrieben ist.
Das Patent FR 2716958 hat insbesondere eine Wärmepumpe mit einem Gehäuse zur unterirdischen Anordnung zum Ziel, in deren Innerem die folgenden Hauptelemente montiert sind: Kondensator, Kompressor, Druckregler, Verteiler, Sammler .... Der Sensor besteht aus mehreren Nadeln, die von unten in das Gehäuse eindringen, und in seinen oberen Teil aufsteigen, und dann mit der thermodynamischen Einheit verbunden werden. Insbesondere dringen die Nadeln im unteren Teil des Gehäuses über eine seiner Seiten ein. Man kann sich vorstellen, dass es schwer ist, das Gehäuse abzudichten, wenn es unterirdisch angeordnet ist. Ebenso schwierig ist es, die Wartung und den Kundendienst durchzuführen.
Außerdem lässt sich bei starkem Regen und je nach Konfiguration des Geländes die Gefahr nicht ausschließen, dass Wasser eindringt. Wenn diese Art von Wärmepumpe über der Erde angeordnet ist, ist der Anschluss der Sensorelemente an die thermodynamischen Elemente sichtbar, und es besteht die erhebliche Gefahr, dass die Rohre und ihr Isoliermaterial beschädigt werden. Außerdem ist es schwierig, die verschiedenen Rohrleitungselemente abzudecken.
Dieselben Nachteile finden sich in der Lösung, die aus der Beschreibung des vorgenannten deutschen Gebrauchsmusters G 93 16 592.7 hervorgeht, welches eine halb unterirdisch angeordnete Wärmepumpe betrifft. Der Anschluss der unterirdisch angeordneten Sensorelemente erfolgt im unteren Teil der Einfassung und über eine ihrer Seiten. Folglich ergeben sich dieselben Nachteile bei dieser Lösung: Gefahr von Undichtigkeiten, Beschädigung der Sensorelemente im Bereich des Anschlusses.
In dem Dokument US-A-4449 572 wird ebenfalls eine Wärmepumpe beschrieben, wie sie in der Präambel von Anspruch 1 beansprucht wird.
Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, diese Nachteile auf einfache, sichere, wirksame und rationelle Art und Weise zu beseitigen.
Mit der Erfindung, mit der das Problem gelöst werden soll, wird folgendes vorgeschlagen: eine oberirdische Wärmepumpe, deren Anschlüsse, insbesondere zwischen den unterirdischen Sensorelementen und den thermodynamischen Elementen im Inneren einer Einfassung (Antrieb, Kondensator ...) nicht sichtbar sind, und keinerlei Angriffen von außen, wie Witterungseinflüssen, Stößen ... ausgesetzt sind.
Um ein solches Problem zu lösen, wurde eine Wärmepumpe entwickelt und bereitgestellt, welche die Eigenschaften von Anspruch 1 besitzt.
Um das gestellte Problem zu lösen und zu ermöglichen, dass die Sensorelemente von unten in die Konstruktion der Einfassung eindringen, bestehen die Durchgangsanordnungen aus mindestens einer Öffnung, die in dem Sockel gebildet wird.
Vorteilhafterweise ist die Öffnung im Bereich des Kondensators angeordnet.
Bei einer anderen Ausführungsart bestehen die Durchgangsanordnungen aus mindestens einem Zwischenraum, der zwischen dem unteren Teil der Schutzhaube und dem Sockel gebildet wird.
Nach einem Grundmerkmal der Erfindung ist der Sockel, der als Unterlage dient, in einer horizontalen Ebene entweder mit Überhöhungselementen, die am Boden angeordnet sind, oder mit einer Wandkonsole verbunden.
Ein weiteres Problem, das mit der Erfindung gelöst werden soll, besteht darin, die Kühlmittelmenge zu reduzieren, ohne jedoch deswegen die Energieeffizienz zu mindern. Aus diesem Grund besteht der Sensor aus kranzförmig angeordneten Rohren mit einem Außendurchmesser zwischen ungefähr 4 und 8 mm und vorzugsweise 6,35 mm. Die Länge der kranzförmig angeordneten Rohre liegt ungefähr zwischen 30 und 45 m.
Ein weiteres Problem, das mit der Erfindung gelöst werden soll, besteht darin, die Kühlmitteldruckverluste zu reduzieren. Zu diesem Zweck wird das Rohrvolumen des Sensors durch die Einführung eines Drahtes in die Rohre reduziert, der im Bereich eines Verteilers befestigt wird, der mit dem Kondensator verbunden ist.
Die Erfindung wird nachstehend detailliert anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht, die das Ausführungsbeispiel von geothermischen Anlagen zeigt.
2 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Wärmepumpe, welche das erfindungsgemäße Anschlussprinzip an die unterirdischen Elemente zeigt.
3 einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 von 2.
4 den Sockel, der als Unterlage dient, und der an einer Wandkonsole montiert ist.
5 den Sockel, der als Unterlage dient, und der an Überhöhungselementen montiert ist, die im Bereich der Erdaufschüttung angeordnet sind.
In einer bekannten Art und Weise besitzt die Wärmepumpen- oder Generatoreinheit einen Kondensator (1) und einen Kompressor (2), der in Verbindung mit Zubehör und Kühlleitungen montiert ist. Das in dem Kondensator (1) kondensierte Kühlmittel wird beispielsweise einem Druckregler (3) ausgesetzt, so dass es in den verschiedenen Sensorelementen (4), die unterirdisch verlegt sind, in Verbindung mit einem Verteiler (5) verteilt wird. Die Sensorelemente (4) sind außerdem mit einem Sammler (6) verbunden, damit das Kühlmittel wieder zum Kompressor (2) zurückfließen kann.
Die Verbindung zwischen Sensor (4) und Kompressor (2) sowie Kondensator (1) erfolgt mittels verschließbarer Verbindungen (12). Die Verbindungen (12) sind bei dem Kondensator zwischen dem Druckregler (3) und dem Verteiler (5) und bei dem Kompressor am Ausgang des Sammlers (6) angeordnet.
Die verschiedenen Bauteile und Elemente (1) (2) (3) (5) sind auf einer Fußfläche montiert, die aus einem erhöhten Sockel (7) besteht.
Nach einem weiteren Merkmal, das der Erfindung zugrunde liegt, erfolgt der Anschluss des Sensors (4) im Bereich der verschiedene Eintritte (4a) und der verschiedenen Austritte (4b) an den Verteiler (5) bzw. an den Sammler (6) von unten an dem Sockel (7). Dies gilt beispielsweise ebenso für eine abgehende Rohrleitung (8a) und Zuführungsleitung (8d) der Heizung.
Zu diesem Zweck besitzt der Sockel (7) mindestens eine Öffnung (7a) für den Durchgang der verschiedenen Rohrleitungselemente (4a) (4b) (8a) (8b). Diese Öffnung (7a) wird beispielsweise in dem Sockel (7) im Bereich des Kondensators (1) gebildet. Die Einheit des Sockels (7) mit den Elementen (1), (2), (3) und (5) wird durch eine geschlossene Konstruktion oder Einfassung bedeckt, die als Schutzhaube (9) dient. Die Schutzhaube (9) wird vorteilhafterweise – was jedoch nicht einschränkend zu verstehen ist – aus Kunststoff hergestellt, insbesondere durch Thermoformen oder als Kunststoffspritzteil.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Durchgangsanordnungen der Elemente (4a) (4b) (8a) (8b) von unten aus mindestens einem Zwischenraum bestehen können, der zwischen dem unteren Teil der Schutzhaube und dem Sockel gebildet wird.
Unabhängig von der Ausführungsart wird klar, dass die verschiedenen Elemente von unten in den Sockel eingeführt und im unteren Teil an die Einfassung angeschlossen werden, so dass kein Element sichtbar ist. Damit lässt sich für die Wärmepumpeneinheit vorteilhafterweise eine oberirdische Anlage bereitstellen.
Der Sockel (7), der als Unterlage dient, ist in einer horizontalen Ebene entweder mit Überhöhungselementen (10), die am Boden (2) angeordnet sind, oder – wie in 4 gezeigt – in einer horizontalen Ebene mit einer Wandkonsole (11) verbunden.
In einer weiteren Ausführungsart (5) wirkt der Sockel (7), der als Auflage dient, mit Fußgestellelementen (13) zusammen, die direkt am Boden der Erdaufschüttung oder an einer Überhöhung montiert sind, die am Boden der Erdaufschüttung gebildet ist, um die Höhe der genannten Elemente (13) zu reduzieren. Der Sockel (7) kann während der Herstellung oder während der Anbringung an den Elementen (13) befestigt werden. Das Fußgestellelement (13) ist mindestens an einer Seite offen, um den Durchgang der Rohrleitungselemente (4a), (4b), (8a), (8b) zu ermöglichen. Das Fußgestell kann aus Kunststoff – beispielsweise durch Thermoformen – oder aus Metall hergestellt sein. Dieses Fußgestell kann auch als Palette für die Handhabung und den Transport der Einheit dienen.
Der Sensor (4) besteht vorteilhafterweise aus einer Reihe von mehreren Rohren, die in einer Tiefe zwischen 40 und 60 cm beispielsweise flach liegend
oder kranzförmig angeordnet unterirdisch verlegt sind. Die Rohre können aus Kupfer und mit einem Isoliermaterial überzogen sein.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung haben die verschiedenen Rohre, die die Sensoreinheit (4) bilden, einen Außendurchmesser zwischen 4 und 8 mm.
Vorzugsweise beträgt dieser Durchmesser 6,35 mm. Die Länge der Rohre kann ungefähr 30 bis 45 m betragen.
Um den Kühlmitteldruckverlust zu reduzieren, kann das Sensorvolumen (4) reduziert werden, indem in ein Rohr oder in mehrere Rohre (4a) ein Draht einer Länge von mehreren Metern eingeführt wird. Dieser Draht kann aus Kupfer oder Messing oder aus einem beliebigen anderen Material hergestellt sein, das aufgrund des Kühlmittels nicht korrodiert. Dieser Draht wird im Bereich des Verteilers (5) auf beliebige Art und Weise befestigt, sei es durch Löten oder mit Hilfe einer mechanischen Vorrichtung.
Die Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung.

Claims

Wärmepumpe mit einem Kompressor (2), einem Kondensator (1), Verbindungselementen zur Kühlung und unterirdisch verlegten Außensensoren (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor (2) und der Kondensator (1) auf einer externen Fußfläche, die aus einem erhöhten Sockel (7) besteht, der als Unterlage dient, angeordnet sind, der Anordnungen für den Durchgang und den Anschluss der Sensorelemente (4) zu dem Kompressor (2) und zu dem Kondensator (1) von unten einerseits und von Verbindungselementen (8a)–(8b) an Heizelemente (8) andererseits aufweist, wobei der Sockel (7) durch eine geschlossene Konstruktion bedeckt wird, die als Schutzhaube (9) dient.
Wärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsanordnungen aus mindestens einer Öffnung (7a) bestehen, die in dem Sockel (7) gebildet wird.
Wärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsanordnungen aus mindestens einem Zwischenraum bestehen, der zwischen dem unteren Teil der Schutzhaube (9) und dem Sockel (7) gebildet wird.
Wärmepumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (7a) im Bereich des Kondensators angeordnet ist.
Wärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (7), der als Unterlage dient, in einer horizontalen Ebene entweder mit Überhöhungselementen (10), die am Boden oder im Bereich der Erdaufschüttung (13) angeordnet sind, oder mit einer Wandkonsole (11) verbunden ist.
Wärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss des Sensors (4) an den Kompressor und an den Kondensator mittels verschließbarer Verbindungen (12) erfolgt.
Wärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren mittels Rohrschlangen mit einem Außendurchmesser zwischen ungefähr 4 und 8 mm und vorzugsweise mit einem Außendurchmesser von 6,35 mm hergestellt sind.
Wärmepumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Rohrschlangen zwischen ungefähr 30 und 45 m liegt.
Wärmepumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrvolumen der Sensorelemente (4) durch die Einführung eines Drahtes in die Rohre reduziert wird, wobei diese Einführung im Bereich eines Verteilers (5) erfolgt, der mit dem Kondensator verbunden ist.