EP0657013A1 - Verfahren und vorrichtung zum kühlen eines wärmetragenden fluidstromes und/oder zum entfeuchten von raumluft - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum kühlen eines wärmetragenden fluidstromes und/oder zum entfeuchten von raumluft

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EP0657013A1
EP0657013A1 EP94916866A EP94916866A EP0657013A1 EP 0657013 A1 EP0657013 A1 EP 0657013A1 EP 94916866 A EP94916866 A EP 94916866A EP 94916866 A EP94916866 A EP 94916866A EP 0657013 A1 EP0657013 A1 EP 0657013A1
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cooling
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transfer element
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    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/40—Geothermal heat-pumps

Definitions

  • the invention relates to a method according to the
  • the invention is based on the object of specifying a method and a device for cooling a heat-carrying fluid stream and / or for dehumidifying room air, which manage with a lower energy input than conventional methods or devices.
  • the solution according to the invention is particularly advantageous from an ecological point of view, since energy is used only for conveying the carrier medium.
  • a heat exchanger 1 is connected to at least one heat transfer element 3 via a transport line 2. Heat transfer takes place in heat exchanger 1 from a heat-carrying fluid stream 4 originating from the object to be cooled and / or dehumidified to a carrier medium circulating through the transport line 2.
  • a circulation pump 5 circulates the carrier medium in a circuit having a flow 7 and a return 8.
  • the carrier medium can be water, a chemical liquid or oil.
  • the heat transfer element 3 used to transfer heat to the ground can have, for example, geothermal probes arranged in the ground, an earth register or ground stakes rammed into the ground, known as geothermal collectors. But it can also have a groundwater well or a trench collector or water from one
  • a trench collector differs from the ground spikes rammed into the ground in that a trench is excavated, in which ground collector pipes are laid, via which heat exchange takes place with the ground.
  • the device has a control center 6 which controls the circulation pump 5 and a mixing valve 9.
  • the control center 6 are connected Different sensors are connected, which, for example, detect the temperature of the heat-carrying fluid stream 4 and the temperature values of the flow 7 and the return 8.
  • the method according to the invention and the device according to the invention are distinguished in particular by the fact that only the circulation pump 5 has to be supplied with energy.
  • the entire, practically unlimited performance device can be controlled in the simplest way.
  • the method and the device are used for the following areas: air conditioning systems, room cooling, removal of process heat, general cooling tasks and general heat dissipation and use for dehumidification systems.
  • the method according to the invention and the device according to the invention contribute to significant energy savings, e.g. for electricity, oil, gas and nuclear energy.
  • the device according to the invention requires significantly less energy than a conventional device for driving energy.
  • a compressor-operated air cooling unit For a cooling capacity of 20 kW, a compressor-operated air cooling unit requires a capacity of 7.5 kW. In comparison, the device according to the invention requires max. 1.5 kW in the same situation of the locations.
  • the maintenance of the device according to the invention is likewise not related to a compressor-operated cooling unit.
  • the elements of the device according to the invention largely consist of materials that are not subject to wear. Only the circulation pump is subject to wear.
  • the device can be dimensioned for practically any power size, since the fluid flow or the room air is to be cooled to a temperature which corresponds to or is higher than the geothermal energy.
  • the device is suitable for earth temperatures of on average 7 to 9 ° C in winter and 10 to 12 ° C in summer for earth depths up to approximately 120 m.

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Abstract

Ein Wärmetauscher (1) ist über eine Transportleitung (2) mit mindestens einem Wärmeübertragungselement (3) verbunden. Im Wärmetauscher (1) findet eine Wärmeübertragung von einem aus dem zu kühlenden und/oder zu entfeuchtenden Objekt stammenden wärmetragenden Fluidstrom (4) auf ein durch die Transportleitung (2) zirkulierendes Trägermedium statt. Eine Umwälzpumpe (5) wälzt das Trägermedium in einem Kreislauf um. Das Wärmeübertragungselement (3) dient dazu, über das Trägermedium Wärme im Erdboden, im Grundwasser oder in einem Gewässer abzuführen, um eine Kühlwirkung zu erzielen.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM KÜHLEN EINES WARMETRAGENDEN FLUIDSTROMES UND/ODER ZUM ENTFEUCHTEN VON RAÜMLUFT
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3.
Der Betrieb sowohl von Kühl- als auch von Klimaanlagen nach dem heutigen Stand der Technik ist mit einem relativ hohen Energieverbrauch verbunden. Die mehrheitlich technischen Kühlanlagen arbeiten mit Kompressor- und Gastechnik und werden in der Regel mit elektrischer Energie, mit Gas oder mit anderen Energiequellen betrieben und dienen zum Abführen unerwünschter Wärme.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen eines wärmetragenden Fluid- Stromes und/oder zum Entfeuchten von Raumluft anzugeben, welche mit einer geringeren Energiezufuhr als herkömmliche Verfahren bzw. Vorrichtungen auskommen.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die in den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1 und 3 angegebe¬ nen Merkmale gelöst.
Die erfindungsgemässe Lösung ist in ökologischer Hinsicht besonders vorteilhaft, da lediglich für die Förderung des Trägermediums Energie aufgewendet wird.
Anhand der einzigen Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt das Prinzip einer Vorrichtung zum Kühlen eines wärmetragenden Fluidstromes, beispielsweise Raumluft.
Ein Wärmetauscher 1 ist über eine Transportleitung 2 mit mindestens einem Wärmeübertragungselement 3 verbunden. Im Wärmetauscher 1 findet eine Wärmeübertragung von einem aus dem zu kühlenden und/oder zu entfeuchtenden Objekt stammen¬ den wärmetragenden Fluidstromes 4 auf ein durch die Trans¬ portleitung 2 zirkulierendes Trägermedium statt. Eine Umwälzpumpe 5 wälzt das Trägermedium in einem einen Vorlauf 7 und einem Rücklauf 8 aufweisenden Kreislauf um. Das Trägermedium kann Wasser, eine chemische Flüssigkeit oder auch Öl sein.
Das zur Abgabe von Wärme an das Erdreich dienende Wärme¬ übertragungselement 3 kann beispielsweise im Erdreich angeordnete Erdsonden, ein Erdregister oder in das Erdreich eingerammte, als Erdwärme-Kollektoren bekannte Erdspiesse aufweisen. Es kann aber auch eine Grundwasserfassung oder einen Grabenkollektor aufweisen oder Wasser aus einem
Fluss, einen Bach, einem See oder einem anderen Gewässer beziehen. Ferner kann es einen Tauscher jeglicher Art aufweisen.
Ein Grabenkollektor unterscheidet sich von den in das Erd¬ reich eingerammten Erdspiessen dadurch, dass ein Graben ausgebaggert wird, in welchen Erdkollektorrohre verlegt werden, über die ein Wärmeaustausch mit dem Erdreich statt¬ findet.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, weist die Vorrichtung eine Steuerzentrale 6 auf, welche die Umwälzpumpe 5 und ein Mischventil 9 steuert. An die Steuerzentrale 6 sind ver- schiedene Fühler angeschlossen, welche beispielsweise die Temperatur des wärmetragenden Fluidstromes 4 sowie die Temperaturwerte des Vorlaufs 7 und des Rücklaufs 8 erfassen.
Das erfindungsgemasse Verfahren sowie die erfindungsgemasse Vorrichtung zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass nur der Umwälzpumpe 5 Energie zugeführt werden muss. Die gesamte, leistungsmässig praktisch unbeschränkte Vorrich- tung lässt sich auf einfachste Weise steuern.
Die richtige Bemessung aller wichtigen Elemente der Vor¬ richtung unter Beachtung der geologischen Grundsätze ist Aufgabe des damit betrauten Fachmannes.
Das Verfahren sowie die Vorrichtung dienen zum Einsatz für folgende Bereiche: Klimaanlagen, Raumkühlung, Abführung von Prozesswärme, allgemeine Kühlaufgaben und allgemeine Abfüh¬ rung von Wärme sowie Einsatz für Entfeuchtungsanlagen.
Das erfindungsgemasse Verfahren sowie die erfindungsgemasse Vorrichtung tragen zu einer bedeutenden Energieeinsparung bei, z.B. bei Elektrizität, Öl, Gas und Kernenergie.
Die erfindungsgemasse Vorrichtung benötigt bedeutend weniger Energie als eine konventionelle Vorrichtung an Antriebsenergie.
Dazu ein Beispiel:
Für eine Kühlleistung von 20 kW benötigt ein kompressor¬ betriebenes Luft-Kühlaggregat eine Leistung von 7,5 kW. Vergleichsweise benötigt die erfindungsgemässe Vorrichtung bei gleicher Kühlleistung für den Betrieb max. 1,5 kW bei gleichartiger Situation der Örtlichkeiten.
Der Unterhalt der erfindungsgemässen Vorrichtung steht ebenfalls in keinem Verhältnis zu einem kompressorbetrie¬ benen Kühlaggregat.
Die Elemente der erfindungsgemässen Vorrichtung bestehen grösstenteils aus Materialien, die keinem Verschleiss unterworfen sind. Lediglich die Umwälzpumpe unterliegt einer Abnutzung.
Die Vorrichtung kann praktisch für jede beliebige Lei- stungsgrösse bemessen werden, da der Fluidstrom bzw. die Raumluft auf eine Temperatur gekühlt werden soll, die der Erdwärme entspricht oder höher als diese ist.
Die Vorrichtung eignet sich bei Erdtemperaturen von durch- schnittlich 7 bis 9 °C im Winter und 10 bis 12 °C im Sommer bei Erdtiefen bis etwa 120 m.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
l. Verfahren zum Kühlen eines wärmetragenden Fluidstromes und/oder zum Entfeuchten von Raumluft, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass ein Trägermedium mittels mindestens eines Wärmeübertragungselementes (3) im Erdreich, im Grundwasser oder in einem Gewässer durch die dort herr- sehende Temperatur abgekühlt und über eine Transport¬ leitung (2) zu einem Wärmetauscher (1) gefördert wird, in welchem eine Wärmeübertragung zwischen dem Träger¬ medium und dem zu kühlenden Fluidstrom (4) herbei¬ geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermedium in einem Kreislauf über das mindestens eine Wärmeübertragungselement (3) , die Transportleitung (2) und den Wärmetauscher (1) geführt wird.
3. Vorrichtung zum Kühlen eines wärmetragenden Fluid¬ stromes und/oder zum Entfeuchten von Raumluft, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmetauscher (1) über eine Transportleitung (2) mit mindestens einem im Erdreich, im Grundwasser oder in einem Gewässer anzuordnen bestimmten Wärmeübertragungselement (3) verbunden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportleitung (2) zur Erzielung eines Kreislaufes einen Vorlauf (7) und einen Rücklauf (8) aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umwälzpumpe (5) im Kreislauf angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeübertragungselement (3) eine Erdsonde, ein Erdregister oder einen Erdspiess aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeübertragungselement (3) eine Grundwasserfassung oder einen Grabenkollektor aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Transportleitung (2) ein zur Temperatureinstellung dienendes Mischventil (9) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerzentrale (6) zum Ein- und Ausschalten der Umwälzpumpe (5) und/oder zum Steuern des Mischventils (9) in Abhängigkeit vom Kühlbedarf vorgesehen ist.
EP94916866A 1993-07-02 1994-06-16 Verfahren und vorrichtung zum kühlen eines wärmetragenden fluidstromes und/oder zum entfeuchten von raumluft Withdrawn EP0657013A1 (de)

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