SK500352015U1

SK500352015U1 - Zemný výmenník tepla

Info

Publication number: SK500352015U1
Application number: SK50035-2015U
Authority: SK
Inventors: Michal Gottwald; Ing. Lukáč Vladimír
Original assignee: Žilinská Univerzita V Žiline; Etop Alternative Energy, S.R.O.
Priority date: 2015-04-20
Filing date: 2015-04-20
Publication date: 2015-11-03
Also published as: DE202016008787U1; EP3086055A1; SK7494Y1

Abstract

Zemný výmenník (1) tepla je tvorený rúrkovým telesom (2), ktoré je vybavené prostriedkami na zatlačenie, narazenie alebo zavŕtanie do zeminy, kde v dutine (6) rúrkového telesa (2) je komora (13), obsahujúca prostriedky (10) na rozvod teplonosného média a/alebo teplonosné médium na prenos tepla do rúrkového telesa (2), pripojené na prívod (8) a/alebo odvod (9) teplonosného média.

Description

Zemný výmenník tepla

Oblasť techniky

Technické riešenie sa týka výmenníkov tepla na prenos tepla z a do zeminy.

Doterajší stav techniky

V súčasnosti sa využívajú na odvádzanie tepelných prebytkov solárnych energetických systémov najmä plastové rúrky v slučke, ktoré sú vložené do vrtov alebo kanálov, zvislo alebo vodorovne s minimálnou izoláciou, ale veľkým objemom stavebných prác.

Z dokumentu WO 8100754 A1 je známy podzemný nízkoteplotný akumulátor tepla na uchovávanie solárnej energie zo solárneho kolektora. Tento akumulátor obsahuje ako výmenník tepla z a do zeminy zakopané rúrky zložené z vonkajšej rúrky a vnútornej rúrky. Vnútorná rúrka je pritom vyvedená na spodok vonkajšej rúrky, pričom privádza do vonkajšej rúrky teplo zo solárnych panelov prostredníctvom kvapaliny. Teplo je potom z vonkajšej rúrky odovzdávané do zeminy. V tomto riešení sú rúrky do zeminy zakopané šikmo, aby ich konce pri povrchu boli čo najbližšie pri sebe na minimalizovanie veľkosti centrálnej šachty akumulátora tepla a zvýšenie akumulačného objemu v zemine. Toto riešenie však stále predpokladá rozsiahle zemné práce pri zakopávaní rúrok.

Podstata technického riešenia

Nevýhody doterajšieho stavu techniky v podstatnej miere odstraňuje zemný výmenník tepla rúrkového tvaru s prostriedkami na privádzanie a/alebo odvádzanie teplonosného média podľa tohto technického riešenia, ktorého podstata spočíva v tom, že je tvorený rúrkovým telesom, ktoré je opatrené prostriedkami na zatlačenie, narazenie alebo zavŕtanie do zeminy, kde v dutine rúrkového telesa je komora obsahujúca prostriedky na rozvod teplonosného média a/alebo teplonosné médium na prenos tepla do rúrkového telesa, pripojené na prívod a/alebo odvod teplonosného média.

Prostriedky na zatlačenie, narazenie alebo zavŕtanie do zeminy sú najmä prerážací a/alebo zavŕtavcí hrot, závit na zavŕtavacom hrote a/alebo rúrkovitom telese a príruba alebo prostriedky na pripojenie zavŕtavacieho alebo zatláčacieho mechanizmu.

Výmenník tepla podľa tohto technického riešenia v jednom z najvýhodnejších vyhotovení môže byť zemná ihla, ktorá je tvorená rúrkovým telesom na jednom konci opatreným prerážacím hrotom, kde v dutine tohto telesa je komora ohraničená priečkou medzi týmto rúrkovým telesom a prerážacím hrotom a prírubou opatrenou prívodom a/alebo odvodom teplonosného média.

Výmenník tepla v ďalšom z najvýhodnejších vyhotovení môže byť zemná skrutka, ktorá je tvorená rúrkovým telesom na jednom konci opatreným zavŕtavacím hrotom so zavŕtavacím závitom alebo závitmi na zavŕtavacom hrote a/alebo rúrkovom telese, kde v dutine rúrkového telesa je komora ohraničená priečkou medzi rúrkovým telesom a zavŕtavacím hrotom a prírubou opatrenou prívodom a/alebo odvodom teplonosného média, Zavŕtavací hrot môže byť na začiatku výhodne opatrený aj prerážacím hrotom, čo uľahčuje zavŕtavanie výmenníka tepla do tvrdých alebo kamenistých zemín.

Rúrkové teleso môže byť na vonkajšej strane s výhodou opatrené prostriedkami na zväčšenie vonkajšej plochy tohto telesa. Pri výmenníku tepla so zavŕtvacím závitom vonkajšiu plochu rúrkového telesa výmenníka výhodne zväčšuje priamo tento závit.

Výmenník tepla sa zatlačí, narazí alebo zavŕta do zeme pričom nie je potrebný žiadny výkop. V prípade tvrdých alebo kamenistých zemín sa môže urobiť predbežný alebo prieskumný vrt, ktorého priemer je však vždy menší ako vonkajší priemer rúrkového telesa. Takto je pri aplikácii okolie rúrkového telesa výmenníka lokálne zhutnené, čo zlepšuje prestup tepla medzi zeminou a telesom výmenníka. Vnútrom výmenníka tepla prúdi teplonosné médium. Výmenník tepla odovzdáva svojim telesom teplo zemine. V prípade, ak je výmenník vytvorený na zavŕtanie prenos tepla tiež zlepšuje plocha závitu, pretože sa zväčší vonkajšia prestupná plocha. V prípade výmenníka vytvoreného na zatlačenie alebo narazenie sa môže vonkajšia prestupná plocha zväčšiť pridanými plochami, ktoré sú vytvorené pozdĺžne s osou rúrkového telesa, tak aby nebránili zatláčaniu alebo narážaniu výmenníka tepla do zeme.

Tento výmenník tepla odstráni najbežnejší problém, ktorým je drahé vŕtanie hĺbkových vrtov alebo veľkoplošný výkop pre zemný kolektor.

Výmenník tepla podľa tohto technického riešenia tiež umožňuje kombinovať funkciu založenia jednoduchej stavby s funkciou zemného výmenníka tepla. Teleso výmenníka totiž po aplikácii do zeminy vytvorí z mechanického hľadiska zemnú kotvu, ku ktorej je možné pripojiť nadzemnú stavbu.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Technické riešenie je bližšie vysvetlené na pripojených výkresoch, na ktorých obr. 1 znázorňuje výmenník tepla podľa tohto technického riešenia, vo forme zemnej ihly, v pohľade zboku v reze, s voľne prechádzajúcim kvapalným teplonosným médiom privedeným do komory rúrkového telesa;

obr. 2 znázorňuje výmenník tepla podľa tohto technického riešenia, vo forme zemnej ihly, v pohľade zboku s prostriedkami na zväčšenia vonkajšej plochy rúrkového telesa;

obr. 3 znázorňuje výmenník tepla podľa tohto technického riešenia, vo forme zemnej skrutky, v pohľade zboku v reze, s voľne prechádzajúcim kvapalným teplonosným médiom privedeným do komory rúrkového telesa;

obr. 4 znázorňuje výmenník tepla podľa tohto technického riešenia, vo forme zemnej skrutky, v pohľade zboku v reze, s uzatvoreným rozvodom kvapalného teplonosného média v komore rúrkového telesa, pričom komora je vyplnená samostatným kvapalným teploprenosným médiom;

obr. 5 znázorňuje výmenník tepla podľa tohto technického riešenia, vo forme zemnej skrutky, v pohľade zboku v reze, s uzatvoreným rozvodom kvapalného teplonosného média v komore rúrkového telesa, pričom komora je vyplnená pevnou teploprenosnou látkou;

obr. 6 znázorňuje prvky na zväčšenie celkovej vonkajšej aktívnej plochy telesa výmenníka vo forme plochých závitov, v pohľade zboku;

obr. 7 znázorňuje prvky na zväčšenie celkovej vonkajšej aktívnej plochy telesa výmenníka vo forme lamiel pozdĺžnych s osou rúrkového telesa, v pohľade zboku;

obr. 8 znázorňuje prvky na zlepšenie odovzdávania a rozvodu tepla v komore, v priečnom reze rúrkovým telesom.

Príklady uskutočnenia

Výmenník i tepla podľa tohto technického riešenia, podľa obr. 1 je vo forme zemnej ihly. Výmenník i obsahuje rúrkové teleso 2 na jednom konci opatrené prerážacím hrotom 5. Na druhom konci je rúrkové teleso 2 opatrené prírubou 7 s prostriedkami na pripojenie prívodu 8 a odvodu 9 teplonosného média, pričom v tomto príklade táto príruba 7 zároveň slúži ako uzáver dutiny 6 rúrkového telesa 2. Táto príruba 7, resp. tento koniec rúrkového telesa 2 tiež obsahuje prostriedky na pripojenie zatláčanieho alebo narážacieho mechanizmu, pri zatláčaní alebo narážaní výmenníka 1 do zeme. V prípade ak výmenník 1 tiež slúži ako základ stavebnej konštrukcie, obsahuje uvedený koniec rúrkového telesa 2 prostriedky na pripojenie nadzemnej časti stavebnej konštrukcie. Uvedené prostriedky na pripojenie zatláčacieho alebo narážacieho mechanizmu ako aj prostriedky na pripojenie nadzemnej časti stavebnej konštrukcie sú známe a nie je ich potrebné ďalej opisovať. Pre zjednodušenie tiež nie sú takéto prostriedky znázornené na výkresoch.

V tomto príklade uskutočnenia je rúrkové teleso 2 oddelené od prerážacieho hrotu 5 priečkou H, ktorá môže byť tvorená dnom rúrkového telesa 2. Takto sa v dutine 6 rúrkového telesa 2 vytvorí komora 13, v ktorej sú umiestnené prostriedky 10 na rozvod teplonosného média. Prostriedky 10 na rozvod teplonosného média sú v tomto príklade tvorené rúrkou voľne vyústenou do komory 13 pri dne rúrkového telesa 2, t.j pri priečke 11 medzi rúrkovým telesom 2 a prerážacím hrotom 5. Príruba 7 a priečka 11 v tomto príklade tesne uzatvára komoru 13, takže takýto výmenník 1 je vhodný na využitie kvapalného teplonosného média, ktoré voľne vypĺňa komoru 13. Veľkosť komory 13 v rúrkovom telese 2, ako aj veľkosť rúrkového telesa 2 je určená výpočtom odovzdávania alebo prijímania tepla, geologických pomerov, alebo statických požiadaviek v prípade ak výmenník i slúži tiež ako základ stavebnej konštrukcie.

V tomto príklade uskutočnenia výmenník 1 tepla pracuje nasledovným spôsobom:

Výmenník 1 sa pomocou zatláčacieho alebo narážacieho mechanizmu, buď ručného alebo strojového, zatlačí alebo narazí známym spôsobom do podkladu, bez akejkoľvek extrakcie zeminy vrtom alebo výkopom.

V prípade tvrdých zemín je možné pred zatlačením, alebo narazením výmenníka 1 do zeme uskutočniť predbežný alebo prieskumný vrt, ktorého priemer je menší ako priemer rúrkového telesa 2. Tento vrt sa vykoná príslušne upraveným zemným vrtákom, pričom pri takomto vrte nie je výhodne zemina z vrtu extrahovaná, ale sa prakticky len roztlačí na priemer tela použitého vrtáku. Do takto pripravenej diery sa potom zatlačí alebo narazí výmenník 1.

K prívodu 8 a odvodu 9 teplonosného média sa pripojí príslušný vstup a výstup z nadzemnej aplikácie. Nadzemná aplikácia môžu byť napríklad solárne panely na ohrev vody, pričom výmenník tepla podľa tohto technického riešenia môže v tomto prípade slúžiť na odvod a uskladnenie prebytočného tepla z ohriatej vody do zemného zásobníka. Ohriata voda je privedená prívodom 8 do prostriedkov 10 na rozvod teplonosného média. Privedená voda v tomto prípade prechádza prostriedkami 10 na rozvod teplonosného média k odvodu 9 pričom odovzdáva teplo kvapaline v komore 13, ktorá následne odovzdá teplo cez najmä rúrkové teleso 2 do zeminy zemného zásobníka.

Výmenník 1 tepla podľa tohto technického riešenia, podľa obr. 2 je vo forme zemnej ihly. Výmenník 1 obsahuje rúrkové teleso 2 na jednom konci opatrené prerážacím hrotom 5. Na druhom konci je rúrkové teleso 2 opatrené prírubou 7 s prostriedkami na pripojenie prívodu 8 a odvodu 9 teplonosného média, pričom v tomto príklade táto príruba 7 zároveň slúži ako uzáver dutiny 6 rúrkového telesa 2. Táto príruba 7, resp. tento koniec rúrkového telesa 2 tiež obsahuje prostriedky na pripojenie zatláčanieho alebo narážacieho mechanizmu, pri zatláčaní alebo narážaní výmenníka 1_ do zeme. V prípade ak výmenník 1 tiež slúži ako základ stavebnej konštrukcie, obsahuje uvedený koniec rúrkového telesa 2 prostriedky na pripojenie nadzemnej časti stavebnej konštrukcie. Uvedené prostriedky na pripojenie zatláčacieho alebo narážacieho mechanizmu ako aj prostriedky na pripojenie nadzemnej časti stavebnej konštrukcie sú známe a nie je ich potrebné ďalej opisovať. Pre zjednodušenie tiež nie sú takéto prostriedky znázornené na výkresoch.

Z hľadiska zvýšenia účinnosti odovzdania tepla výmenníkom i z alebo do zeminy je výmenník 1 opatrený prvkami na zväčšenie celkovej vonkajšej aktívnej plochy výmenníka i. Takéto prvky sú v tomto príklade vytvorené vo forme lamiel 16 usporiadaných v smere osi rúrkového telesa 2. Ide v podstate o prvky tvaru „plutvy“, ktoré sú umiestnené na rúrkovom telese 2. Pri zatláčaní alebo narážaní výmenníka χ do zeminy sú tieto lamely 16 unášané s rúrkovým telesom 2 do zeminy, do ktorej sa v podstate vrezávajú. Nakoľko uvedené prvky na zväčšenie vonkajšej plochy výmenníka X vytvárajú ďalší odpor pri jeho zatláčaní alebo narážaní do zeminy, je výhodné uskutočniť predbežný, alebo prieskumný vrt ako bolo opísané v predchádzajúcom príklade.

Vnútorné usporiadanie výmenníka X ako aj spôsob práce je analogické ako je opísané v predchádzajúcom a tiež ďalších príkladoch uskutočnenia.

Výmenník X tepla podľa tohto technického riešenia, podľa obr. 3 je vo forme zemnej skrutky. Výmenník X obsahuje rúrkové teleso 2 na jednom konci opatrené zavŕtavacím hrotom 3. Zavŕtavací hrot 3 môže byť opatrený prerážacím hrotom 5. Takýmto hrotom 5 je zavŕtavací hrot 3 výhodne opatrený pre aplikácie výmenníka X do kamenistých zemín. Na druhom konci je rúrkové teleso 2 opatrené prírubou 7 s prostriedkami na pripojenie prívodu 8 a odvodu 9 teplonosného média, pričom v tomto príklade táto príruba 7 zároveň slúži ako uzáver dutiny 6 rúrkového telesa 2. Táto príruba 7, resp. tento koniec rúrkového telesa 2 tiež obsahuje prostriedky na pripojenie zavŕtavacieho mechanizmu, pri zavŕtavaní výmenníka X do zeme. V prípade ak výmenník X tiež slúži ako základ stavebnej konštrukcie, obsahuje uvedený koniec rúrkového telesa 2 prostriedky na pripojenie nadzemnej časti stavebnej konštrukcie. Uvedené prostriedky na pripojenie zavŕtavacieho mechanizmu ako aj prostriedky na pripojenie nadzemnej časti stavebnej konštrukcie sú známe a nie je ich potrebné ďalej opisovať. Pre zjednodušenie tiež nie sú takéto prostriedky znázornené na výkresoch.

Výmenník X je na zavŕtavacom hrote 3 opatrený zavŕtavacím závitom 4, pričom v tomto príklade zavŕtavací závit 4 prechádza na rúrkové teleso 2 výmenníka X. Závit 4 na rúrkovom telese 2 zároveň zväčšuje plochu na prenos tepla do zeme. Sú však tiež možné uskutočnenia, kde závit 4 je len na zavŕtavacom hrote 3 alebo prechádza len na malú časť rúrkového telesa 2. Toto je možné pri ľahko priestupných zeminách, pričom je možné ušetriť istú časť nákladov na výrobu výmenníka tepla podľa tohto vynálezu, avšak na úkor zníženia plochy na prenos tepla.

V tomto príklade uskutočnenia je rúrkové teleso 2 oddelené od zavŕtavacieho hrotu 3 priečkou 11, ktorá môže byť tvorená dnom rúrkového telesa 2. Takto sa v dutine 6 rúrkového telesa 2 vytvorí komora 13. v ktorej sú umiestnené prostriedky 10 na rozvod teplonosného média. Prostriedky 10 na rozvod teplonosného média sú v tomto príklade tvorené rúrkou voľne vyústenou do komory 13 pri dne rúrkového telesa 2, t.j pri priečke 11 medzi rúrkovým telesom 2 a zavŕtavacím hrotom 3. Príruba 7 a priečka H v tomto príklade tesne uzatvára komoru 13, takže takýto výmenník 1 je vhodný na využitie kvapalného teplonosného média, ktoré voľne vypĺňa komoru 13. Veľkosť komory 13 v rúrkovom telese 2, ako aj veľkosť rúrkového telesa 2 je určená výpočtom odovzdávania alebo prijímania tepla, geologických pomerov, alebo statických požiadaviek v prípade ak výmenník 1 slúži tiež ako základ stavebnej konštrukcie.

V tomto príklade uskutočnenia výmenník tepla pracuje nasledovným spôsobom:

Výmenník 1 sa pomocou zavŕtavacieho mechanizmu, buď ručného alebo strojového, zavŕta známym spôsobom do podkladu, bez akejkoľvek extrakcie zeminy vrtom alebo výkopom. K prívodu 8 a odvodu 9 teplonosného média sa pripojí príslušný vstup a výstup z nadzemnej aplikácie. Nadzemná aplikácia môže byť napríklad chladič fotovoltických panelov, ktoré sú uložené na nosnej konštrukcii pripevnenej na výmenník 1 tepla. Ohriata voda z chladiča je privedená prívodom 8 do prostriedkov W na rozvod teplonosného média. Privedená voda v tomto prípade zaplní komoru 13 v rúrkovom telese 2 a ako teplonosné médium odovzdá teplo cez najmä rúrkové teleso 2 do okolitej horniny. Odvodom 9 sa potom ochladená voda vracia do chladiča fotovoltických panelov.

Výmenník 1 tepla podľa tohto technického riešenia, podľa obr. 4 je tiež vo forme zemnej skrutky obdobnej ako na obr. 1. Výmenník 1 obsahuje rúrkové teleso 2 na jednom konci opatrené zavŕtavacím hrotom 3. Na druhom konci je rúrkové teleso 2 opatrené prírubou 7 s prostriedkami na pripojenie prívodu 8 a odvodu 9 teplonosného média, pričom v tomto príklade táto príruba 7 zároveň slúži ako uzáver dutiny 6 rúrkového telesa 2. Táto príruba 7, resp. tento koniec rúrkového telesa 2 tiež môže obsahovať prostriedky na pripojenie zavŕtavacieho mechanizmu, pri zavŕtavaní výmenníka 1 do zeme. V prípade ak výmenník 1 tiež slúži ako základ stavebnej konštrukcie, môže obsahovať uvedený koniec rúrkového telesa 2 prostriedky na pripojenie nadzemnej časti stavebnej konštrukcie. Výmenník 1 je na zavŕtavacom hrote opatrený zavŕtavacím závitom 4, pričom v tomto príklade zavŕtavací závit 4 prechádza na rúrkové teleso 2 výmenníka 1_.

V tomto príklade uskutočnenia je rúrkové teleso 2 oddelené od zavŕtavacieho hrotu 3 priečkou 11 tvorenou dnom rúrkového telesa 2, čím sa v rúrkovom telese 2 vytvorí komora 13. v ktorej sú umiestnené prostriedky 10 na rozvod teplonosného média. Prostriedky 10 na rozvod teplonosného média sú v tomto príklade tvorené spojitou rúrkou tvaru „U“. Za účelom zvýšenia odovzdávania tepla z privádzaného teplonosného média môžu byť prostriedky 10 na rozvod teplonosného média príslušne vyhotovené, usporiadané alebo upravené na zvýšenie účinnosti prenosu tepla. Uvedené zahŕňa napríklad stočenie rozvodnej rúrky do závitov, použite vrapovej hadice na vytvorenie turbulentného prúdenia, a pod.

Príruba 7 a priečka 11 v tomto príklade tesne uzatvára komoru 13. Do komory 13 je rúrkou 12 privedená teplovodivá kvapalina, napr. voda, ktorá komoru 13 vyplní. Okrem vody môžu byť tiež použité aj iné kvapaliny alebo zmesi s požadovanou tepelnou vodivosťou.

Výmenník 1 sa pomocou zavŕtavacieho mechanizmu, buď ručného alebo strojového, zavŕta známym spôsobom do podkladu, bez akejkoľvek extrakcie zeminy vrtom alebo výkopom. K prívodu 8 a odvodu 9 teplonosného média sa pripojí príslušný vstup a výstup z nadzemnej aplikácie. Nadzemná aplikácia môžu byť napríklad solárne panely na ohrev vody, pričom výmenník tepla podľa tohto technického riešenia je v tomto prípade určený na odvod a uskladnenie prebytočného tepla z ohriatej vody v zemnom zásobníku. Ohriata voda je privedená prívodom 8 do prostriedkov 10 na rozvod teplonosného média. Privedená voda v tomto prípade prechádza prostriedkami 10 na rozvod teplonosného média k odvodu 9 pričom odovzdáva teplo kvapaline v komore 13, ktorá následne odovzdá teplo cez najmä rúrkové teleso 2 do zeminy zemného zásobníka.

Výmenník 1 tepla podľa tohto technického riešenia, podľa obr. 5 je vo forme zemnej skrutky. Výmenník 1 obsahuje rúrkové teleso 2 na jednom konci opatrené zavŕtavacím hrotom 3. Na druhom konci je rúrkové teleso 2 opatrené prírubou 7 s prostriedkami na pripojenie prívodu 8 a odvodu 9 teplonosného média, pričom v tomto príklade táto príruba 7 zároveň slúži ako uzáver dutiny 6 rúrkového telesa 2. Vzhľadom na to, že dutina 6 obsahuje pevnú látku, nemusí byť spojenie príruby 7 a rúrkového telesa 2 tesné. Táto príruba 7, resp. tento koniec rúrkového telesa 2 tiež môže obsahovať prostriedky na pripojenie zavŕtavacieho mechanizmu, pri zavŕtavaní výmenníka 1 do zeme. V prípade ak výmenník 1 tiež slúži ako základ stavebnej konštrukcie, môže obsahovať uvedený koniec rúrkového telesa 2 prostriedky na pripojenie nadzemnej časti stavebnej konštrukcie. Výmenník 1_ je na zavŕtavacom hrote a časti rúrkového telesa 2 opatrený zavŕtavacím závitom 4.

V dutine 6 rúrkového telesa 2 je komora 13 vyplnená pevnou teplovodivou látkou, napríklad betónom. Prostriedky W na rozvod teplonosného média sú v komore 13, v tomto prípade teda zaliate betónom. Prostriedky 10 na rozvod teplonosného média sú v tomto príklade tvorené spojitou rúrkou tvaru „U“ na ktorej sú pre lepšiu účinnosť odvodu tepla vytvorené zatočenia.

Výmenník 1 tepla podľa tohto príkladu tiež obsahuje prívod 15 zavlažovacej vody, ktorý je realizovaný rúrkou prechádzajúcou z hornej časti výmenníka i, cez rúrkové teleso 2, do dolnej časti výmenníka í, v tomto prípade do hrotu 3. Rúrka prívodu 15 zavlažovacej vody je vyústená do hrotu 3, resp. do dutiny hrotu 3 kde zavlažovacia voda vyteká otvormi 19 do okolitej zeminy. Toto riešenie je výhodné v prípade suchej zeminy, kedy sa takýmto zvlhčovaním zlepší tepelná vodivosť zeminy.

Prívod 15 zavlažovacej vody môže byť tiež analogicky vytvorený na výmenníku 1 vytvorenom vo forme zemnej ihly. V takomto prípade je prívod 15, realizovaný rúrkou prechádzajúcou z hornej časti výmenníka 1, cez rúrkové teleso 2, do dolnej časti výmenníka 1, v tomto prípade do prerážacieho hrotu 5.

Výmenník 1 tiež môže byť opatrený snímačom 20 teploty.

Z hľadiska zvýšenia účinnosti odovzdania tepla výmenníkom 1 z alebo do zeminy je výmenník 1 opatrení prvkami na zväčšenie celkovej vonkajšej aktívnej plochy výmenníka 1. Tieto prvky môžu byť vytvorené vo forme plochého závitu 14, alebo lamiel 16 usporiadaných v smere osi rúrkového telesa 2.

Príklad usporiadania plochého závitu alebo závitov 14 na výmenníku 1 je znázornený na obr. 6. Plochý závit alebo závity 14 môžu byť súčasťou závitu 4 výmenníka 1, a/alebo môžu byť vytvorené nezávisle od závitu 4 výmenníka E Závit 4 výmenníka 1 taktiež môže byť celý vytvorený ako plochý závit 14. Plochý závit alebo závity 14 pritom môžu byť vytvorené ako na rúrkovom telese 2 tak aj na zavŕtavacom hrote 3. Príklad lamiel 16 usporiadaných v smere osi rúrkového telesa 2 je znázornený na obr. 7. Ide v podstate o prvky tvaru „plutvy“, ktoré sú umiestnené rúrkovom telese 2, tak aby sa pri otáčaní výmenníka 1 pri jeho zavŕtavaní do zeminy neotáčali. Pri zavŕtavaní výmenníka 1 sú tieto lamely 16 vťahované s rúrkovým telesom 2 do zeminy, do ktorej sa v podstate vrezávajú. Ako je zrejmé tieto prvky na zväčšenie celkovej vonkajšej aktívnej plochy výmenníka i je možné kombinovať.

Vyššie opísané prvky 14. 16 sú určené na zväčšenie celkovej vonkajšej aktívnej plochy výmenníka L Výmenník 1 môže ďalej obsahovať aj prvky 17, 18 na zlepšenie odovzdávania a rozvodu tepla vo vnútri výmenníka 1, t.j. v dutine 6 alebo komore 13. Príklady uvedené prvky 17, 18 na zlepšenie odovzdávania a rozvodu tepla sú znázornené na obr.8, vo variantoch a, b, c, d, e, f.

Dutina 6, resp. komora 13 výmenníka 1 je vyplnená pevnou látkou, napr. betónom. V tejto pevnej látke sú zaliate prostriedky 10 na rozvod teplonosného média a prvky 17,18 na zlepšenie odovzdávania a rozvodu tepla.

V príklade podľa obr. 8a sú prvky 17 tvorené oceľovou tyčou umiestnenou v podstate v osi komory 13.

V príklade podľa obr. 8b sú prvky 17 tvorené sústavou tvarových plechov, ktoré sa vzájomne dotýkajú, pričom sa dotýkajú prostriedkov 10 na rozvod teplonosného média a tiež rúrkového telesa 2.

V príklade podľa obr. 8c sú spolu s prostriedkami 10 na rozvod teplonosného média zaliate prvky 18 na zlepšenie, v tomto prípade, odovzdávania tepla vo forme elektrických odporových káblov, ktoré sú pripojiteľné k zdroju elektrického prúdu. Takéto vyhotovenie výmenníka i tepla slúži najmä na zvýšenie tepelného výkonu pomocou elektrického prúdu v prípade potreby zvýšenia tepla v zemnom zásobníku tepla.

V príkladoch podľa obr. 8 d, e, f sú prvky 17 tvorené stočeným plechom, ktorý sa nemusí dotýkať prostriedkov 10 na rozvod teplonosného média alebo rúrkového telesa 2, obr. 8d, alebo sa tento stočený plech dotýka len prostriedkov 10 na rozvod teplonosného média, obr. 8 e, f.

V prípade potreby, napríklad pre dosiahnutie väčších hĺbok, môže byť rúrkové teleso 2 vytvorené z viacerých častí. V takomto prípade sa k časti rúrkového telesa už aplikovaného do zeminy pripojí ďalšia časť rúrkového telesa 2 a pokračuje sa v zatláčaní, narážaní, alebo zavŕtavaní. Spojenie častí rúrkového telesa 2 je možné uskutočniť známymi spôsobmi spájania rúrok, či už tesného alebo netesného. Takéto jednotlivé časti rúrkového telesa 2 potom môžu tiež jednotlivo, alebo v kombinácii obsahovať všetky možné vyššie popísané prvky na zväčšenie celkovej vonkajšej aktívnej plochy výmenníka 1

Zemný výmenník tepla podľa tohto technického riešenia je možné využiť všade tam, kde je potrebné vytvoriť prenos tepla z nadzemnej energetickej aplikácie do zeme, pri výrazne znížených nákladoch na sprievodné zemné a stavebné práce.

Priemyselná využiteľnosť

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Zemný výmenník tepla rúrkového tvaru s prostriedkami na privádzanie a/alebo odvádzanie teplonosného média, vyznačujúci sa tým, že je tvorený rúrkovým telesom (2), ktoré je opatrené prostriedkami na zatlačenie, narazenie alebo zavŕtanie do zeminy, kde v dutine (6) rúrkového telesa (2) je komora (13) obsahujúca prostriedky (10) na rozvod teplonosného média a/alebo teplonosné médium na prenos tepla do rúrkového telesa (2), pripojené na prívod (8) a/alebo odvod (9) teplonosného média.
2. Zemný výmenník tepla podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že prostriedky na zatlačenie, narazenie alebo zavŕtanie do zeminy sú vybrané zo skupiny prerážací hrot (5), zavŕtavcí hrot (3), zavŕtavací závit (4), príruba (7) na pripojenie zatláčacieho, narážacieho alebo zavŕtavacieho mechanizmu.
3. Zemný výmenník tepla podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov vyznačujúci sa tým, že komora (13) je od prostriedkov na zatlačenie, narazenie alebo zavŕtanie do zeminy, oddelená priečkou (11) a/alebo prírubou (7).
4. Zemný výmenník tepla podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov vyznačujúci sa tým, že rúrkové teleso (2) je na vonkajšej strane opatrené prvkami na zväčšenie vonkajšej plochy rúrkového telesa (2).
5. Zemný výmenník tepla podľa nároku 4 vyznačujúci sa tým, že prvky na zväčšenie vonkajšej plochy rúrkového telesa (2) sú vybrané zo skupiny zemný závit (4), plochý závit (14), lamely (16) usporiadané v smere osi rúrkového telesa (2).
6. Zemný výmenník tepla podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že rúrkové teleso (2) obsahuje prostriedky na zavlažovanie zeminy.
7. Zemný výmenník tepla podľa nároku 6 vyznačujúci sa tým, že prostriedky na zavlažovanie zeminy sú tvorené rúrkou prívodu (15) zavlažovacej vody prechádzajúcou z hornej časti rúrkového telesa (2) do prerážacieho hrotu (5) a/alebo zavŕtavacieho hrotu (3) a otvormi (19) vprerážacom hrote (5) a/alebo zavŕtavacom hrote (3).
8. Zemný výmenník tepla podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že rúrkové teleso (2) je vytvorené z dvoch alebo viacerých navzájom spojitefných častí.