AT516384A4 - Wärmetauscher - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Erdwärmetauscherverbund (3). Der Erdwärmetauscherverbund (3) umfasst zumindest eine erste (1) und eine zweite Erdwärmetauschereinheit (2), welche Erdwärmetauschereinheiten (1, 2) je einen Wärmetauscherschlauch (4, 5) umfassen der in einem Wärmetauschabschnitt (6, 7) schraubenlinienförmig gewickelt angeordnet ist, wobei sich der Wärmetauschabschnitt (6, 7) von einer der Erdoberfläche (11) zuzuwendenden ersten Wärmetauscherseite (9) bis zu einer der Erdoberfläche (11) abzuwendenden zweiten Wärmetauscherseite (10) erstreckt. Das erste Schlauchende (12) der ersten Erdwärmetauschereinheit (1) sowie das erste Schlauchende (13) der zweiten Erdwärmetauschereinheit (2) sind in einem ersten Abzweiger (16) zusammengeführt. Das zweite Schlauchende (14) der ersten Erdwärmetauschereinheit (1) sowie das zweite Schlauchende (15) der zweiten Erdwärmetauschereinheit (2) sind in einem zweiten Abzweiger (17) zusammengeführt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Erdwärmetauscherverbund für die Wärmeenergieüber-tragung in ein im Erdwärmetauscherverbund geführtes Fluid.

Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind einzelne Erdwärmetauschereinheiten bekannt, welche je nach notwendigerzu übertragender Wärmemenge verschieden hoch ausgeführt werden und somit eine entsprechend unterschiedliche Schlauchlänge aufweisen.

Mit Erhöhung der Schlauchlänge erhöht sich jedoch auch der Strömungswiderstand im durch die Erdwärmetauschereinheit geführten Fluid. Dies führt zu energetisch schlechten Gesamtwirkungsgraden der Heizanlage, da dies eine erhöhte Leistungsaufnahme der Fluidpumpe mit sich bringt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Wärmetauscher zu schaffen, welcher bei erhöhter Wärmeaustauschleistung einen möglichst hohen energetischen Gesamtwirkungsgrad aufweist.

Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst, wonach ein Erdwärmetauscherverbund bereitgestellt wird. Zusätzlich wird in Anspruch 8 ein Verfahren zum Einbau eines derartigen Erdwärmetauscherverbundes angegeben.

Erfindungsgemäß ist ein Erdwärmetauscherverbund für die Wärmeenergieübertragung in ein im Erdwärmetauscherverbund geführtes Fluid ausgebildet. Der Erdwärmetauscherverbund umfasst zumindest eine erste und eine zweite Erdwärmetauschereinheit, welche Erdwärmetauschereinheiten je einen Wärmetauscherschlauch umfassen der in einem Wärmetauschabschnitt schraubenlinienför mig gewickelt angeordnet ist, wobei sich der Wärmetauschabschnitt von einer der Erdoberfläche zuzuwendenden ersten Wärmetauscherseite bis zu einer der Erdoberfläche abzuwendenden zweiten Wärmetauscherseite erstreckt und wobei das erste Schlauchende der ersten Erdwärmetauschereinheit sowie das erste Schlauchende der zweiten Wärmetauschereinheit, welche Schlauchenden jeweils von der ersten Wärmetauscherseite der Wärmetauschereinheiten weggeführt sind, in einem ersten Abzweiger zusammengeführt sind und wobei das zweite Schlauchende der ersten Erdwärmetauschereinheit sowie das zweite Schlauchende der zweiten Wärmetauschereinheit, welche Schlauchenden jeweils von der zweiten Wärmetauscherseite der Wärmetauschereinheiten weggeführt sind, in einem zweiten Abzweiger zusammengeführt sind.

Von Vorteil an der erfindungsgemäßen Ausbildung ist, dass der Erdwärmetauscherverbund zwei einzelne Wärmetauschereinheiten aufweist, welche parallel zueinander geschalten sind. Dadurch kann die benötigte Pumpleistung zum Durchpumpen des Fluides durch den Erdwärmetauscherverbund gering gehalten werden. Insbesondere kann die strömungstechnisch relevante Wärmetauscherschlauchlänge bei einer Parallelschaltung von zwei Erdwärmetauschereinheiten gegenüber einer einzigen Erdwärmetauschereinheit mit denselben Wärmeübertragungseigenschaften halbiert werden. Daraus folgend können die Strömungsverluste gegenüber einer herkömmlichen Anordnung deutlich vermindert werden. Dadurch ist der vorliegende Erdwärmetauscherverbund energieeffizienter und im Betrieb sparsamer als eine vergleichbare, einzelne Erdwärmetauschereinheit. Bei einer einzelnen Erdwärmetauschereinheit mit vergleichbaren Wärmeenergieübertragungswerten muss die Wärmetauscherschlauchlänge doppelt so groß gewählt werden wie die Wärmetauscherschlauchlängen der im vorliegenden Erdwärmetauscherverbund eingesetzten Erdwärmetauschereinheiten. Dadurch müsste, um ähnlich niedrige Strömungsverluste zu erreichen, der Schlauchdurchmesser einer standardmäßig ausgeführten Erdwärmetauschereinheit entsprechend größer gewählt werden, was zu einer erheblichen Verteuerung des Wärmetauschers führen würde.

Weiters kann es zweckmäßig sein, dass die Wärmetauscherschläuche der ersten Erdwärmetauschereinheit und der zweiten Erdwärmetauschereinheit in etwa die gleiche Länge aufweisen. Von Vorteil ist hierbei, dass dadurch erreicht werden kann, dass die Strömungsverluste im ersten Wärmetauscherschlauch der ersten Erdwärmetauschereinheit und im zweiten Wärmetauscherschlauch der zweiten Erdwärmetauschereinheit gleich groß sind. Insbesondere wird hier die Schlauchlänge zwischen erstem Abzweiger und zweitem Abzweiger gemeint. Somit kann erreicht werden, dass der im Abzweiger eingeleitete Volumenstrom zu gleichen Teilen durch die beiden Wärmetauschereinheiten geführt wird.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die erste Erdwärmetauschereinheit eine zur zweiten Erdwärmetauschereinheit unterschiedliche Anzahl an Wicklungen des Wärmetauscherschlauches aufweist. Von Vorteil ist hierbei, dass durch die unterschiedliche Anzahl von Wicklungen erreicht werden kann, dass die beiden Wärmetauscherschläuche der beiden Wärmetauschereinheiten gleich lang sind, ohne dass dabei unnötig Schlauch verlegt werden muss. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die zweite Erdwärmetauschereinheit weniger Wicklungen aufweist, als die erste Erdwärmetauschereinheit.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass an zumindest einem der Wärmetauscherschläuche, insbesondere an einem der Schlauchenden, ein Drosselventil angeordnet ist. Von Vorteil ist hierbei, dass durch das Drosselventil der durch eine der Wärmetauschereinheiten fließende Volumenstrom des Fluides voreingestellt bzw. reguliert werden kann.

Vorteilhaft ist auch eine Ausprägung, gemäß welcher vorgesehen sein kann, dass an zumindest einem der Wärmetauscherschläuche, insbesondere an einem der Schlauchenden, ein Absperrventil angeordnet ist. Dadurch kann wahlweise eine der beiden Wärmetauschereinheiten komplett vom Durchfluss des Fluides gesperrt werden.

Gemäß einer Weiterbildung ist es möglich, dass an zumindest einem der Wärmetauscherschläuche, insbesondere an einem der Schlauchenden, ein Temperatursensor angeordnet ist. Von Vorteil ist hierbei, dass dadurch die Rücklauftempera-

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass während des Verfahrensschrittes des Einschlämmens in einer bestimmten Schichthöhe ein quellfähiges Dichtungsmaterial in Pelletform eingebracht wird. Von Vorteil ist hierbei, dass durch das quellfähige Dichtungsmaterial in Pelletform eine Sperrschicht innerhalb der Aufnahmebohrung eingebracht werden kann, sodass ein etwaiges Verschmutzen des Grundwassers durch eintretendes Sickerwasser vermieden werden kann.

Schließlich kann vorgesehen sein, dass vor dem Verfahrensschritt des Einschlämmens ein Brunnenrohr mit einem Filtereinsatz in den Aufnahmeschacht eingesetzt wird und innerhalb der Erdwärmetauschereinheiten platziert wird. Von Vorteil ist hierbei, dass der Aufnahmeschacht somit gleichzeitig als Brunnenschacht für einen Brunnen dienen kann.

Weiters kann vorgesehen sein, dass zusätzlich zum Einschlämmen Kies innerhalb des Stützrohres eingebracht werden kann, um ausreichende Stabilität des fertig verbauten Erdwärmetauscherverbundes zu gewährleisten, sowie um gegebenenfalls die Funktion des Erdwärmetauscherverbundes zu erreichen bzw. die Energieeffizienz zu optimieren.

Ein Fluid im Sinne dieses Dokumentes ist eine Flüssigkeit, in welcher Wärmeenergie übertragen bzw. gespeichert wird. Das Fluid kann beispielsweise in Form von Sole, wie etwa einem Glycol/Wasser-Gemisch ausgebildet sein. Alternativ dazu ist auch denkbar, dass das Fluid beispielsweise durch andere Flüssigkeiten, wie etwa einem Wasser-Ammoniak-Gemisch oder reinem Wasser gebildet ist.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer einzelnen Erdwärmetauschereinheit;

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Erdwärmetauscherverbundes, wobei die erste Erdwärmetauschereinheit mehr Wicklungen aufweist als die zweite Erdwärmetauschereinheit;

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Erdwärmetauscherverbundes, wobei die erste Erdwärmetauschereinheit eine Überlänge eines Schlauchendes aufweist;

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel der Anordnungsmöglichkeit eines Absperrven-tiles;

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel der Anordnungsmöglichkeit eines Drosselventi-les;

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel der Anordnungsmöglichkeit eines Temperaturmessers;

Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel der Einbausituation eines Erdwärmetauscherverbundes im noch nicht fertig verbauten Zustand;

Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel der Einbausituation eines Erdwärmetauscherverbundes im fertig verbauten Zustand;

Fig. 9 ein Ausführungsbeispiel der Einbausituation eines Erdwärmetauscherverbundes im fertig verbauten Zustand mit Brunnenrohr;

Fig. 10 ein Ausführungsbeispiel der Anordnung von mehreren Erdwärmetauscherverbunden an einem Grundstück;

Fig. 11 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Anordnung von mehreren Erdwärmetauscherverbunden an einem Grundstück.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

Erdwärmetauscherverbund nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselventil einstellbar ist.

Fig. 1 zeigt die perspektivische Ansicht einer Erdwärmetauschereinheit 1, 2 welche zur Verwendung in einem Erdwärmetauscherverbund 3 vorgesehen ist. Die erste Erdwärmetauschereinheit 1 bzw. die zweite Erdwärmetauschereinheit 2 eines Erdwärmetauscherverbundes 3 sind grundsätzlich ähnlich aufgebaut, sodass die einzelnen Bauteile der Erdwärmetauschereinheiten 1,2 nur anhand der Fig. 1 beschrieben werden, wobei die Bauteilbezeichnungen jeweils auf eine erste Erdwärmetauschereinheit 1 bzw. eine zweite Erdwärmetauschereinheit 2 umzulegen sind.

Wie aus Fig. 1 gut ersichtlich, weist die Erdwärmetauschereinheit 1, 2 einen Wärmetauscherschlauch 4, 5 auf, welcher in einem Wärmetauschabschnitt 6, 7 schraubenlinienförmig gewickelt angeordnet ist. Der Wärmetauscherschlauch 4, 5 kann durch eine oder mehrere Halteleisten 8 in seiner Position gehalten werden, wobei die Steigung bzw. der Schlauchabstand durch verschieden ausgestaltete Halteleisten 8 in verschiedenen Ausführungsbeispielen variiert werden kann. Der Wärmetauscherschlauch 4, 5 kann durch Befestigungsmittel, wie etwa Kabelbinder, Schrauben, oder auch durch eine stoffschlüssige Verbindung mit den Halteleisten 8 verbunden sein.

Der Wärmetauscherschlauch 4, 5 kann aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, wie etwa PE 80, PE 100 oder dergleichen gefertigt sein. Alternativ dazu ist es auch denkbar, dass der Wärmetauscherschlauch 4, 5 aus einem anderen Werkstoff wie etwa Kupfer oder einem Kunststoffverbundwerkstoff gefertigt ist.

Der Wärmetauscherschlauch 4, 5 weist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einen Außendurchmesser von 25 mm bei einer Wandstärke von etwa 2,5 mm auf.

Pro Erdwärmetauschereinheit 1,2 ist in etwa eine Schlauchlänge des Wärmetauscherschlauches 4, 5 von 150 m vorgesehen.

Der Wärmetauscherschlauch 4, 5 weist vorzugsweise eine Druckfestigkeit von bis zu 12,5 bar auf, wobei der Betriebsdruck in etwa zwischen 1,5 und 2,5 bar liegt.

Die Erdwärmetauschereinheit 1,2 weist eine erste Erdwärmetauscherseite 9 bzw. eine zweite Erdwärmetauscherseite 10 auf, wobei die erste Erdwärmetauscherseite 9 im verbauten Zustand der Erdoberfläche 11 zugewendet ist und die zweite Wärmetauscherseite 10 im verbauten Zustand der Erdoberfläche 11 abgewendet ist.

Das von der ersten Wärmetauscherseite 9 abgehende Schlauchende wird als erstes Schlauchende 12,13 bezeichnet. Wie aus Fig. 1 gut ersichtlich, ist vorgesehen, dass das erste Schlauchende 12,13 an der ersten Wärmetauscherseite 9 in den schraubenlinienförmig gewickelten Zustand übergeführt wird.

Das zweite Schlauchende 14, 15 ist an der zweiten Wärmetauscherseite 10 angeordnet, wobei vorgesehen sein kann, dass das zweite Schlauchende 14, 15 inmitten der schraubenlinienförmigen Wicklung durch den Wärmetauschabschnitt 6, 7 zur ersten Wärmetauscherseite 9 gezogen sein kann.

Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass das zweite Schlauchende 14, 15 außen am Wärmetauscherabschnitt 6, 7 zur ersten Wärmetauscherseite 9 gezogen ist.

Der Aufbau eines Erdwärmetauscherverbundes 3 wird in verschiedenen Ausführungsbeispielen in den folgenden Figuren gezeigt bzw. beschrieben, wobei erwähnt sei, dass die einzelnen Ausführungsbeispiele bzw. Details der einzelnen Ausführungsbeispiele beliebig miteinander kombiniert werden können.

Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des Aufbaus des Erdwärmetauscherverbundes 3 aus einer ersten Erdwärmetauschereinheit 1 und einer zweiten Erdwärmetauschereinheit 2, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in der vorangegangenen Fig. 1 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in der vorangegangenen Fig. 1 hingewiesen bzw. Bezug genommen.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 weist die zweite Erdwärmetauschereinheit 2 weniger Windungen auf, als die erste Erdwärmetauschereinheit 1. Dadurch kann erreicht werden, dass bei einer Anordnung der beiden Erdwärmetauschereinheiten 1, 2 übereinander, der Wärmetauscherschlauch 4 der ersten Erdwärmetauscher-einheit 1 gleich lang ist wie der Wärmetauscherschlauch 5 der zweiten Erdwärmetauschereinheit 2. Durch die verminderte Anzahl der Windungen in der zweiten Erdwärmetauschereinheit 2 kann ausgeglichen werden, dass das erste Schlauchende 13 der zweiten Erdwärmetauschereinheit 2 bzw. das zweite Schlauchende 15 der zweiten Erdwärmetauschereinheit 2 aufgrund der baulichen Anordnung länger ausgeführt werden müssen als die korrespondierenden Schlauchenden 12, 14 der ersten Erdwärmetauschereinheit 1. Dadurch kann ein gleich großer Strömungswiderstand in beiden Erdwärmetauschereinheiten 1,2 erreicht werden.

Wie aus Fig. 2 gut ersichtlich, ist vorgesehen, dass die beiden ersten Schlauchenden 12, 13 der beiden Erdwärmetauschereinheiten 1,2 in einem ersten Abzweiger 16 zusammengeführt sind.

Weiters ist ersichtlich, dass die beiden zweiten Schlauchenden 14, 15 der Erdwärmetauschereinheiten 1,2 in einem zweiten Abzweiger 17 zusammengeführt sind.

Direkt an den ersten Abzweiger 16 ist eine erste Hausanschlussleitung 18, oder auch Wärmepumpenleitung bezeichnet, angeschlossen. An den zweiten Abzweiger 17 ist eine zweite Hausanschlussleitung 19, oder auch Wärmepumpenleitung bezeichnet, angeschlossen. Die Hausanschlussleitungen 18, 19 können entweder direkt in das Gebäude führen oder aber auch in einen Verteilerschacht führen, in welchem mehrere Erdwärmetauscherverbunde 3 zusammengeführt werden.

Die Abzweiger 16, 17 können als Y-Abzweiger ausgeführt sein und oberflächennah verlegt werden.

Wird der Erdwärmetauscherverbund 3 in Verbindung mit einer Wärmepumpe zur Beheizung eines Gebäudes verwendet, so dient die erste Hausanschlussleitung 18 als Vorlaufleitung für den Erdwärmetauscherverbund 3. Die zweite Hausanschlussleitung 19 dient hierbei als Rücklaufleitung für den Erdwärmetauscherverbund 3. In einem derartigen Ausführungsbeispiel wird überden Erdwärmetauscherverbund 3 Wärmeenergie aus dem umliegenden Erdreich entzogen.

In den Sommermonaten bzw. bei hoher Außentemperatur kann der vorliegende Erdwärmetauscherverbund 3 ebenfalls zur Kühlung eines Gebäudes eingesetzt werden, wobei hierbei Wärmeenergie vom Erdwärmetauscherverbund 3 an das umliegende Erdreich abgegeben wird.

Weiters kann vorgesehen sein, dass der Erdwärmetauscherverbund 3 zur Speicherung von Wärmeenergie im Erdreich ausgebildet ist. Dadurch kann beispielsweise während der Tagesstunden von einer Solaranlage Wärmeenergie in das Erdreich eingeleitet werden und während der Nachtstunden diese Wärmeenergie wieder aus dem Erdreich entnommen werden. Hierzu kann vorgesehen sein, dass die Solaranlage in die erste Hausanschlussleitung 18 bzw. die zweite Hausanschlussleitung 19 eingebunden ist. Darüber hinaus kann auch vorgesehen sein, dass Wärmeenergie während der wärmeren Sommermonate gespeichert wird und in den kälteren Wintermonaten entnommen wird.

Wie aus Fig. 2 weiters gut ersichtlich, kann vorgesehen sein, dass durch die verschiedene Anzahl an Wicklungen eine Bauhöhe 20 der ersten Erdwärmetauschereinheit 1 größer ist als eine Bauhöhe 21 der zweiten Erdwärmetauschereinheit 2. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt die Bauhöhe der ersten Erdwärmetauschereinheit 1 in etwa 5,5 m und die Bauhöhe 21 der zweiten Erdwärmetauschereinheit 2 in etwa 5 m.

Zusätzlich ist es möglich dass in weiteren Ausführungsbeispielen auch weitere Erwärmetauschereinheiten an einen derartigen Erdwärmetauscherverbund 3 angeschlossen sind, wobei die Anbindung analog zu den in diesem Dokument dargestellten Ausführungsbeispielen erfolgen kann.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Erdwärmetauscherverbundes 3, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Figuren 1 und 2 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegangenen Figuren 1 und 2 hingewiesen bzw. Bezug genommen.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist zum Erreichen einer gleichen Schlauchlänge der beiden Wärmetauscherschläuche 4, 5 vorgesehen, dass eines der beiden Schlauchenden 12, 14 der ersten Erdwärmetauschereinheit 1 bewusst lange gehalten wird, sodass die beiden Schlauchlängen gleich groß sind. Hierbei kann die erste Erdwärmetauschereinheit 1 eine gleich große Anzahl an Wicklungen wie die zweite Erdwärmetauschereinheit 2 aufweisen. Sinvollerweise wird das Vorlaufseitige Schlauchende 12 lange gehalten, um keine unnötigen Wärmeverluste zu erleiden.

Die Figuren 4 bis 6 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele des ersten Ab-zweigers 16 bzw. des zweiten Abzweigers 17, insbesondere die Möglichkeit des Einbaus von Armaturen bei einem der Wärmetauscherschläuche 4, 5, insbesondere an deren Schlauchenden 12, 13, 14, 15. Für gleiche Teile werden gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den jeweils vorangegangenen Figuren verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den jeweils vorangegangenen Figuren hingewiesen bzw. Bezug genommen.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, kann vorgesehen sein, dass an einem der Schlauchenden 12, 13, 14, 15 ein Absperrventil 22 angeordnet ist. Außerdem können, wie dargestellt auch mehrere Absperrventile 22 an einem der Schlauchenden 12, 13, 14, 15 angeordnet sein. Dadurch kann erreicht werden, dass eine der Erdwärmetauschereinheiten 1,2 vom Kreislaufsystem getrennt werden kann. Dies kann insbesondere von Vorteil sein, wenn etwa nur eine geringe Heiz- bzw. Kühlleistung benötigt wird.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, kann vorgesehen sein, dass an einem der Schlauchenden 12,13, 14, 15 ein Drosselventil 23 eingesetzt ist, durch welches die Durchflussmenge durch die einzelnen Erdwärmetauschereinheiten 1, 2 reguliert werden kann. Durch ein derartiges Drosselventil 23 kann erreicht werden, dass die beiden Erdwärmetauschereinheiten 1,2 mit unterschiedlich langen Schlauchlängen ausgebildet sein können, daher dieselbe Bauhöhe aufweisen können und trotzdem die Durchflussmenge gleichmäßig auf die beiden Erdwärmetauschereinheiten 1,2 aufgeteilt werden kann.

Das Drosselventil 23 kann in einem ersten Ausführungsbeispiel eine, beispielsweise durch bauliche Ausbildung, fix vorgegebene und eingestellte Drosselung der Durchflussmenge aufweisen.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass das Drosselventil 23 und daher die Durchflussmenge regulierbar ist.

Entsprechend einem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 kann vorgesehen sein, dass zusätzlich zu einem regulierbaren Drosselventil 23 ein Temperatursensor 24 ausgebildet ist, durch welchen die Temperatur des Fluides gemessen werden kann. Dadurch kann das Drosselventil 23 oder die Drosselventile 23 aufgrund der in den einzelnen Erdwärmetauschereinheiten 1, 2 erreichten Temperatur des Fluides geregelt werden.

In einerweiteren, nicht dargestellten Ausführungsvariante, ist es auch denkbar, dass ein Sensor zur Messung der Durchflussmenge an einem der Schlauchenden 12, 13,14, 15 angeordnet ist. Sämtliche in den Fig. 4 bis 6 beschriebene Armaturen können beliebig im Erdwärmetauscherverbund 3 angeordnet sein, wobei verschiedene Ausführungsmöglichkeiten der Armaturen entsprechenden Fig. 4 bis 6 mit verschiedenen Ausführungsmöglichkeiten der Erdwärmetauschereinheiten 1, 2 entsprechend den Fig. 2 und 3 denkbar sind. Weiters ist es denkbar, dass nur eine oder mehrere der aufgezeigten Armaturen in einem Erdwärmetauscherverbund 3 eingesetzt werden.

Fig. 7 zeigt in einer Schnittdarstellung eine mögliche Einbausituation bzw. einen Verfahrensschritt beim Verbauen des Erdwärmetauscherverbundes 3. Wie aus Fig. 7 ersichtlich, ist im Erduntergrund 25 ein Aufnahmeschacht 26 gebohrt, wobei während es Bohrvorganges gleichzeitig eine Stützverrohrung 27 eingesetzt wurde, welche dazu dient, um umliegendes Erdreich gegen das Flineinstürzen in den Aufnahmeschacht 26 zu sichern.

Der Aufnahmeschacht 26 weist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einen Schachtdurchmesser 28 von etwa 620 mm auf. In einen derartigen Aufnah meschacht können Erdwärmetauschereinheiten 1,2 mit einem Außendurchmesser 29 von etwa 500 mm eingesetzt werden.

Die Stützverrohrung 27 ist vorzugsweise in Form von Stahlrohren ausgebildet.

Eine Überdeckung 30 von der Erdoberfläche 11, auch als Geländeoberkante bezeichnet, bis zur ersten Erdwärmetauschereinheit 1 beträgt vorzugsweise in etwa 1,5 m.

Die Gesamthöhe 31 des Erdwärmetauscherverbundes aus der ersten Erdwärmetauschereinheit 1 und der zweiten Erdwärmetauschereinheit 2 beträgt vorzugsweise in etwa 10,5 m.

Die benötigte Bohrtiefe 32 des Aufnahmeschachtes 26 beträgt in etwa 12 m.

Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines verbauten Erdwärmetauscherverbundes 3, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Figuren 1 bis 7 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegangenen Figuren 1 bis 7 hingewiesen bzw. Bezug genommen.

Wie aus Fig. 8 ersichtlich, kann vorgesehen sein, dass der Innenraum des Aufnahmeschachtes 26 mit einem Sandmaterial 33 eingeschlemmt ist. Dadurch kann erreicht werden, dass der Innenraum des Aufnahmeschachtes 26 gleichmäßig verdichtet wird.

In einerweiteren, ebenfalls in Fig. 8 dargestellten Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass in einer bestimmten Schichthöhe ein quellfähiges Dichtungsmaterial 34 in Pelletform in den Aufnahmeschacht 26 eingebracht ist. Das quellfähige Dichtungsmaterial 34 wird auf Flöhe einer Wasserstauschicht 35 in das Brunnenrohr 36 eingebracht, sodass die Wasserstauschicht 35 nach dem Verbau des Erdwärmetauscherverbundes 3 wieder hergestellt und weitestgehend dicht ist.

Das Dichtungsmaterial 34 kann beispielsweise in Form eines bentonithaltigen Dichtungstones ausgebildet sein. Ein derartiges Material ist beispielsweise unter dem Produktnahmen Compactonit der GWE-Gruppe bekannt.

In einerweiteren Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass das Dich-tungsmaterial 34 bereits beim Verheben des Erdwärmetauscherverbundes 3 in diesem angeordnet ist.

Fig. 9 zeigt eine Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Einbausituation eines Erdwärmetauscherverbundes 3, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Figuren 1 bis 8 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegangenen Figuren 1 bis 8 hingewiesen bzw. Bezug genommen.

In dem weiteren Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 kann vorgesehen sein, dass innerhalb des Erdwärmetauscherverbundes 3 im verbauten Zustand ein Brunnenrohr 36 angeordnet ist, welches zur Wasserentnahme dient. Das Brunnenrohr 36 kann einen Filtereinsatz aufweisen, welcher beispielsweise am Boden des Brunnenrohres 36 bzw. in der Rohrwand des Brunnenrohres 36 angeordnet ist und zum Einlass von Wasser dient.

Die Fig. 10 und 11 zeigen in einer Draufsicht mögliche Ausführungsbeispiele der Anordnung von mehreren Erdwärmetauscherverbundeinheiten 3 an einem Grundstück.

Der Abstand 37 zwischen zwei Erdwärmetauscherverbundeinheiten 3 sollte in etwa 3 m bis 5 m, bevorzugt etwa 4 m, betragen. Wie aus Fig. 10 ersichtlich, kann vorgesehen sein, dass mehrere Erdwärmetauscherverbundelemente 3 gleich lange Sammelleitungen aufweisen, um eine gleichmäßige Aufteilung des Volumenstromes zu erreichen.

Wie aus Fig. 11 ersichtlich, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die einzelnen Sammelleitungen um einen zentralen Sammelpunkt angeordnet sind, sodass die Länge der Sammelleitungen ohne unnötige Überlänge gleich lang gestaltet werden können.

In einer nicht dargestellten Alternativvariante kann auch vorgesehen sein, dass die einzelnen Erdwärmetauscherverbundelemente 3 an eine Sammelleitung ange schlossen sind und mit Armaturen die Aufteilung des Volumenstromes geregelt wird.

Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten des Erdwärmetauscherverbundes 3, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.

Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.

Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden. Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1, oder 5,5 bis 10.

Vor allem können die einzelnen in den Figuren 1,2,3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.

Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus des Erdwärmetauscherverbundes 3 diesr bzw. dssen Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.

Bezugszeichenliste 1 erste Erdwärmetauscherein- 20 Bauhöhe erste Erdwärmetau- heit schereinheit 2 zweite Erdwärmetauscherein- 21 Bauhöhe zweite Erdwärme- heit tauschereinheit 3 Erdwärmetauscherverbund 22 Absperrventil 4 Wärmetauscherschlauch erste 23 Drosselventil

Erdwärmetauschereinheit 24 Temperatursensor 5 Wärmetauscherschlauch 25 Erduntergrund zweite Erdwärmetauscherein- 26 Aufnahmeschacht heit 27 Stützverrohrung 6 Wärmetauschabschnitt erste 28 Schachtdurchmesser

Erdwärmetauschereinheit 29 Außendurchmesser Erdwär- 7 Wärmetauschabschnitt zweite metauschereinheit

Erdwärmetauschereinheit 30 Überdeckung 8 Halteleiste 31 Gesamthöhe Erdwärmetau- 9 erste Wärmetauscherseite scherverbund 10 zweite Wärmetauscherseite 32 Bohrtiefe 11 Erdoberfläche 33 Sandmaterial 12 erstes Schlauchende erste 34 Dichtungsmaterial

Erdwärmetauschereinheit 35 Wasserstauschicht 13 erstes Schlauchende zweite 36 Brunnenrohr

Erdwärmetauschereinheit 37 Abstand 14 zweites Schlauchende erste Erdwärmetauschereinheit 15 zweites Schlauchende zweite Erdwärmetauschereinheit 16 erster Abzweiger 17 zweiter Abzweiger 18 erste Hausanschlussleitung 19 zweite Hausanschlussleitung

Claims (10)

1. Patentansprüche

   1. Erdwärmetauscherverbund (3) für die Wärmeenergieübertragung in ein im Erdwärmetauscherverbund (3) geführtes Fluid, dadurch gekennzeichnet, dass der Erdwärmetauscherverbund (3) zumindest eine erste (1) und eine zweite Erdwärmetauschereinheit (2) umfasst, welche Erdwärmetauschereinheiten (1,2) je einen Wärmetauscherschlauch (4, 5) umfassen der in einem Wärmetauschabschnitt (6, 7) schraubenlinienförmig gewickelt angeordnet ist, wobei sich der Wärmetauschabschnitt (6, 7) von einer der Erdoberfläche (11) zuzuwendenden ersten Wärmetauscherseite (9) bis zu einer der Erdoberfläche (11) abzuwendenden zweiten Wärmetauscherseite (10) erstreckt und wobei das erste Schlauchende (12) der ersten Erdwärmetauschereinheit (1) sowie das erste Schlauchende (13) der zweiten Erdwärmetauschereinheit (2), welche Schlauchenden (12, 13) jeweils von der ersten Wärmetauscherseite (9) der Erdwärmetauschereinheiten (1,2) weggeführt sind, in einem ersten Abzweiger (16) zusammengeführt sind und wobei das zweite Schlauchende (14) der ersten Erdwärmetauschereinheit (1) sowie das zweite Schlauchende (15) der zweiten Erdwärmetauschereinheit (2), welche Schlauchenden (14, 15) jeweils von der zweiten Wärmetauscherseite (10) der Erdwärmetauschereinheiten (1,2) weggeführt sind, in einem zweiten Abzweiger (17) zusammengeführt sind.
2. 2. Erdwärmetauscherverbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherschläuche (4, 5) der ersten Erdwärmetauschereinheit (1) und der zweiten Erdwärmetauschereinheit (2) in etwa die gleiche Länge, bevorzugt die identische Länge, aufweisen.
3. 3. Erdwärmetauscherverbund nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Erdwärmetauschereinheit (1) eine zur zweiten Erdwärmetauschereinheit (2) unterschiedliche Anzahl an Wicklungen aufweist.
4. 4. Erdwärmetauscherverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einem der Wärmetauscherschläuche (4, 5), insbesondere an einem der Schlauchenden (12, 13, 14, 15), ein Drosselventil (23) angeordnet ist.
5. 5. Erdwärmetauscherverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einem der Wärmetauscherschläuche (4, 5), insbesondere an einem der Schlauchenden (12, 13, 14, 15), ein Absperrventil (22) angeordnet ist.
6. 6. Erdwärmetauscherverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einem der Wärmetauscherschläuche (4, 5), insbesondere an einem der Schlauchenden (12, 13, 14, 15), ein Temperatursensor (24) angeordnet ist.
7. 7. Erdwärmetauscherverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Wärmetauscherschlauches (4) der ersten Erdwärmetauschereinheit (1) und/oder die Länge des Wärmetauscherschlauches (5) der zweiten Erdwärmetauschereinheit (2) zwischen 50m und 250m, insbesondere zwischen 100m und 200m, bevorzugt zwischen 140m und 160m beträgt, wobei der Innendurchmesser des Wärmetauscherschlauches (4, 5) zwischen 15mm und 30mm, insbesondere zwischen 17mm und 25mm, bevorzugt zwischen 19mm und 22mm beträgt.
8. 8. Verfahren zum Einbau eines Erdwärmetauscherverbundes (3), insbesondere eines Erdwärmetauscherverbundes (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst: - Bohren eines Aufnahmeschachtes (26) in den Erduntergrund (25) unter gleichzeitiger Verlegung einer Stützverrohrung (27); - Bereitstellen einer ersten (1) und der zweiten Erdwärmetauschereinheit (2); - Aneinander fixieren der ersten (1) und der zweiten Erdwärmetauschereinheit (2) zu einem Erdwärmetauscherverbund (3); - Einsetzen des Erdwärmetauscherverbundes (3) in den Aufnahmeschacht (26); - Einschlämmen des Aufnahmeschachtes (26) unter gleichzeitiger Entfernung der Stützverrohrung (27).
9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass während des Verfahrensschrittes des Einschlämmens in einer bestimmten Schichthöhe ein quellfähiges Dichtungsmaterial (34) in Pelletform eingebracht wird.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verfahrensschritt des Einschlämmens ein Brunnenrohr (36) mit einem Filtereinsatz in den Aufnahmeschacht (26) eingesetzt wird und innerhalb der Erdwärmetauschereinheiten (1,2) platziert wird.