DE2552753A1 - Verfahren und anordnung zum heizen unter verwendung einer waermepumpe - Google Patents

Description

DIPL-ING. HORST ROSE DIPL.-ING. PETER KOSEL PATENTANWÄLTE

3353 Bad Gandersheim, 24. November 1975

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Hohenhölen 5

Telefon: (05382) 2842

Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandershslm

Unsere Akten-Nr. 2506/57

MESSIER

Patentgesuch, vom 24. November. 1975

'. MESSIER

38, Avenue Pierre ler de Serbie 75008 Paris/ FRANKREICH

Verfahren und Anordnung zum Heizen unter Verwendung einer Wärmepumpe

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Heizverfahren unter Verwendung einer Wärmepumpe, und sie betrifft ferner eine Anordnung zur Durchführung eines solchen Heiζverfahrens.

Heizanordnungen mit sogenannten Wärmepumpen sind bekannt. Hierbei pumpt ein Kältekompressor eine Kälteträgerflügsigkeit in einen Kondensatorj anschließend strömt die Kälteträger« flüssigkeit durch einen Verdampfer, ehe sie wieder zum Kompressor gelangt. Die zur Raumheizung dienende Flüssigkeit strömt von den Heizkörpern zum Kondensator, ehe sie wieder zu den Heizkörpern gelangt. Der Verdampfer erhält die zur Verdampfung erforderliche Wärmemenge durch Kühlung einer Wärmequelle, welche entweder die Außenluft, die Entlüftungsluft, Wasser oder der Erdboden, also eine geothermische Wärmequelle, sein kann.

Man hat zwar bei den bekannten Heizanordnungen dieser Art die Wärmepumpe theoretisch eingehend untersucht, hat aber die Umwelt, in der ein solches System arbeiten muß, bislang noch nie sorgfältig in die Betrachtungen einbezogen, also den Übergang von der Wärmequelle durch Ausnutzung der tiefsten Bankkonto: Norddeutsche Landesbank, Filial« Bad Gandersheim, Kto.-Nr. 22.118.970 · Postscheckkonto: Hannover 66715

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Temperatur des Systems, um zusammen mit Wasser, Luft, dem Boden sowie den bei der Umwandlung anfallenden thermischen "Abfallprodukten" einen Erzeuger-Speicher zu schaffen.

Die vorliegende Erfindung geht also von der Zielsetzung aus, ein Verfahren bzw. eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, das bzw. die einen derartigen Erzeuger-Speicher verwendet, der von einer Gesamtheit natürlicher Elemente gebildet wird und in einer Anordnung vom Wärmepumpentyp als Wärmequelle für die Karteträgerflüssigkeit dienen kann.

Nach der Erfindung wird dies erreicht durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen. Nach der Erfindung kann also z.B. als Wärmequelle die kettenartig zusammenwirkende Gesamtheit folgender Elemente dienen, welche einzeln oder in Kombination verwendet werden können; Die Umgebungsluft und ihr Wassergehalt; die Wassertemperatur in wenig tiefen Bodenschichten; die Wärmemenge, die in den oberflächennahen Erdschichten während der warmen oder sonnenbeschienenen Perioden gespeichert wird; und schließlich

die thermische Energie der im System verwendeten Antriebsorgane, also die nicht in mechanische Energie umgewandelte "Abfallwärme¹¹.

Man erkennt, daß diese Gesamtheit von Elementen unabhängig von den äußeren atmosphärischen Bedingungen mit großem Vorteil verwendet werden kann.

Bei einer solchen Heizanordnung erreicht man in vorteilhafter Weise die Kombination der natürlichen Elemente und der Antriebsorgane, welche Kombination den Erzeuger-Speicher bildet, mithilfe eines hydraulischen Kreislaufs, der mit der Wärmepumpe über einen Wärmetauscher gekoppelt ist, welch letzterer auf der Abströmseite des Entspannungsventils dieser Wärmepumpe angeordnet ist.

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Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung weist dieser hydraulische Kreislauf im wesentlichen folgende Bestandteile auf: Eine Pumpe, welche das Wasser aus einem wenig tiefen Bodenbrunnen ansaugt und es in den Wärmetauscher pumpt, der auf der Abströmseite des Entspannungsventils der Wärmepumpe angeordnet ist, und zwar mittels zweier paralleler Kreise, von denen der eine direkt ist und der andere zur Kühlung der Motor-Kompressor-Gruppe dient, wobei mindestens eine Leitung im wenig tiefen Boden eingegraben ist und dazu dient, das Wasser vom Ausgang des Wärmetauschers einem Springbrunnen und/oder einer Sickergrube zuzuführen, und ferner ein das Wasser des Springbrunnenes auffangendes Becken, welches einen zur Sickergrube führenden Überlauf aufweist, so daß das in die Sickergrube abgeleitete Wasser unter Annahme der Bodentemperatur zum Brunnen zurückströmen kann.

Das Wasser aus dem Brunnen zirkuliert also in zahlreichen Leitungen aus wärmeleitendem Werkstoff, also gewöhnlich aus Stahl oder einer Stahllegierung, sowie in dem genannten Wärmetauscher und in dem Kühlsystem der Antriebsorgane der Wärmepumpe.

bekanntlich enthält dieses Wasser, das aus relativ wenig tiefen phreatischen Schichten stammt, meistens zahlreiche Mineralien in gelöster Form, und zwar in Form von Hydroxiden, Karbonaten, Sulfaten ... verschiedener chemischer Stoffe (Kationen), darunter ein relativ hoher Eisenanteil in Form löslicher Zusammensetzungen (Eisensalze). Im Gebrauch hat es sich gezeigt, daS dieses eisenhaltige Wasser auf die Stahlrohre stark korrodierend wirkte, wodurch es bei Versuchen erforderlich wurde, insbesondere die Wärmetauscher, die ja besonders teuer sind recht häufig auszuwechseln.

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Man hat deshalb Überlegungen angestellt, diese Nachteile dadurch zu vermeiden, daß man chemische Verfahren verwendet, um die Eisenverbindungen aus dem Wasser zu entfernen, aber die hohen Kosten hierfür geeigneter Geräte sowie ihr komplexer Aufbau machen sie für eine Heizanordnung der eingangs genannten Art weitgehend ungeeignet, was freilich ihre Anwendung im Rahmen der Erfindung in Sonderfällen nicht ausschließt.

Mit der Erfindung wird deshalb ferner angestrebt, diese vorstehend beschriebenen Nachteile zu vermeiden oder jedenfalls weitgehend zu vermeiden, und zwar unter weitgehender Beibehaltung der vorstehend beschriebenen vorteilhaften Maßnahmen.

In überraschender Weise gelingt dies durch einfache Abwandlung bzw» Umkehrung in der Reihenfolge der Verwendung der natürlichen Elemente, welche den genannten Erzeuger-Speicher bilden.

Man geht hierzu nach der Erfindung so vor, daß zur Kombination der genannten natürlichen Elemente ein hydraulischer Kreislauf vorgesehen ist, welcher wenigstens einen Brunnen aufweist, der z.B. mittels einer Pumpe einen Springbrunnen speist, welcher sich in ein Becken ergießt, das zum Abziehen der unter der Wirkung des Springbrunnens ausgefällten Substanzen ausgebildet ist, z.B. durch Dekantieren, Flottieren und/oder Filtrieren, ferner einen auf der Abströmseite des Entspannungsventils angeordneten Wärmetauscher, wobei der Springbrunnen direkt oder indirekt mit dem Wasser des Brunnens gespeist wird, während der genannte Wärmetauscher mit filiriertem oder dekantiertem Wasser aus dem Becken gespeist wird. Es hat sich nämlich in überraschender Weise gezeigt, daß es mithilfe eines Springbrunnens möglich ist, insbesondere die verschiedenen im Wasser gelösten Eisensubstanzen zum Ausfällen oder Ausflocken zu bringen. Dies wird zurückgeführt auf die physikalischen und chemischen Veränderungen bei diesem Vorgang, also auf die Abkühlung, die Druck-

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miuderung und vor allem die Oxidation in Form von Eisenhydroxid. Man kann dann anschließend diese Eisensubstanzen abscheiden, z.B. durch Flottieren oder Dekantieren im Becken, da die so ausgefällten Partikel ein höheres Artgewicht haben als das Wasser, oder aber Luftblasen festhalten und dadurch aufschwimmen. Durch die Erfindung wird also dieses Phänomen ausgenützt, um zu erreichen, daß in den Wärmetauschern etc. nur Wasser umläuft, welches weitgehend enteisend ist.

Insbesondere geht man dabei mit großem Vorteil so vor, daß der hydraulische Kreis, welchem das gefilterte und/oder dekantierte Wasser aus dem Becken zufuhrbar ist, eine Pumpe aufweist, welche dieses Wasser zu diesem Wärmetauscher pumpt, und zwar mittels zweier paralleler Kreise, von denen der eine direkt ist und der andere zur Kühlung der Motor-Kompressor-Gruppe der Wärmepumpe dient, wobei die beiden Kreise Regeleinrichtungen zum Regeln der Durchström-* menge und der Temperatur des dem Wärmetauscher zugeführten Wassers als Funktion der Temperatur des aus diesem Wärmetauscher austretenden Wassers aufweisen, und ferner eine Leitung zum Zuführen des aus diesem Wärmetauscher austretenden Wassers zu einem zweiten Springbrunnen und/oder einer Sickergrube, so daß das in die Sickergrube abgeleitete Wasser unter Annahme der Bodentemperatur zum Brunnen zurückströmen kann.

Die Leitung, welche das Becken mit der genannten Pumpe verbindet, kann eingegraben sein, so daß das Wasser die Temperatur relativ wenig tiefer Bodenschichten annehmen kann. Diese Leitung kann ferner in Wärmeverbindung mit dem aus dem Brunnen gepumpten Wasser auf der Zuströmseite des Springbrunnens stehen, oder auch mit dem Wasser im Brunnen selbst.

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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen, sowie aus den übrigen Unteransprüchen Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Heizanordnung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Heizanordnung nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine Heizanordnung zur Heizung von Räumen. Diese weist eine Wärmepumpe auf, die dazu dient, einer Wärmequelle Wärme (Kalorien) zu entnehmen, sie auf eine Wärmeträgerflüssigkeit zu übertragen und dann mittels dieser die Wärme den zu beheizenden Räumen zuzuführen.

Diese Wärmepumpe kann in üblicher Weise eine Motor-Kompressor-Gruppe 1 (im folgenden abgekürzt als MK-Gruppe 1) aufweisen, welche die Kühlflüssigkeit einem Kodensator 2 zuführt, welcher Wärme mittels eines Wärmetauschers 4 zu einem Zentralheizungskreis 3 überträgt. Die Drehzahl der Motoren der MK-Gruppe 1 wird mittels eines Reglers 5' geregelt, und zwar abhängig vom Zustand der Kühlflüssigkeit am Ausgang des Kondensators 2. Dieser Zustand wird mittels eines Sensorglieds 5 erfaßt. Die MK-Gruppe 1 kann ζ..B. von einem in der Drehzahl verstellbaren Elektromotor oder von einer Brennkraftmaschine angetrieben sein, deren Kühlwasser in der im folgenden beschriebenen Weise zirkuliert.

Vom Ausgang des Kondensators 2 kommt die. kondensierte Kühlflüssigkeit zu einem zweiten Wärmetauscher 6, in dem sie weitere Wärme abgibt, und sie kommt dann in einen Wasserabscheider bzw. Entfeuchter 7 und dann in ein Druckreduzier- bzw. Entspannungsventil 8, nach dessen Durchlaufen die Flüssigkeit verdampft und dabei in einem

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Wärmetauscher 9 Wärme aufnimmt, und zwar aus einer Erzeuger-Speicher-Gruppe, welche als Wärmequelle dient. Das Gas aus dem Wärmetauscher 9 wird dann im Wärmetauscher 6 überhitzt, gegebenenfalls getrocknet und dann der MK-Gruppe 1 zugeführt.

Mit Vorteil kann dieser Kreis wie dargestellt zwischen dem Entfeuchter 7 und dem Glied 8 mit einem FlÜssigkeitsschauglas 10 und einem Magnetventil 11 versehen sein.

Im Zentralheizungskreis 3 strömt, angetrieben von einer Förderpumpe 17, eine Heizflüssigkeit. Ihre Durchströmmenge und damit auch ihre Temperatur und ihre Wärmemenge können an Bin- und Ausgang des Wärmetauschers 4 gesteuert werden, und zwar einerseits mittels zweier in Reihe geschalteter Schieber 12, 13 und eines parallel geschalteten S hiebers 14, und andererseits mittels eines Dreiwegeschiebers 15 (Rücklaufbeimischung), der von einem Temperaturfühler 16 gesteuert wird, welcher eine geeignete Temperatur erfaßt, z.B. die in einem der zu heizenden Räume. Die Pumpe 17 liegt wie dargestellt zwischen den Schiebern 13 und 15.

Die Gesamtheit der natürlichen Erzeuger-Speicher-Einheit setzt sich wie bereits erwähnt zusammen aus einer Reihenschaltungsanordnung, welche in Kombination enthält die Umgebungsluft, das Wasser in relativ wenig unter der Erdoberfläche liegenden Erdschichten und/oder den nahe bei der Erdoberfläche liegenden Schichten, und schließlich den im Heizsystem verwendeten Motoren, jedenfalls soweit sie verwertbare Wärmemengen abgeben.

Die Kombination dieser Elemente, welche die Wärmequelle der Wärmepumpe bilden, wird erreicht mittels eines hydraulischen Kreislaufs, der als geschlossene oder halbgeschlossene Schleife arbeitet und der diese Elemente sozusagen zusammenbindet und dadurch als Gesamtheit verwertbar macht.

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Dieser hydraulische Kreislauf weist einen Saugkreis zum Ansaugen von Wasser aus einem relativ wenig tiefen Bodenbrunnen 19 auf, an den eine Pumpe 20 angeschlossen ist.

Diese Pumpe 20 führt das Wasser, das die Temperatur des Erdreichs hat, einerseits dem Eingang des Wärmetauschers 9 zu, andererseits dem Eingang eines Kühlkreises 21 der HK-Gruppe 1. Der Ausgang dieses Küblkreises 21 ist mit dem Eingang des Wärmetauschers 9 verbunden, so daß die Temperatur und die Wärmemenge, die vom Wasser dem Eingang des Wärmetauschers 9 zugeführt werden, eine Funktion ist von

a) dem Wasseranteil, der direkt von der Pumpe 20 zum Wärmetauscher 9 strömt und

b) dem Anteil von erwärmtem Wasser, der über den Kühlkreis für die MK-Gruppe 1 zum Wärmetauscher 9 strömt.

Diese Wärmemenge kann eingestellt werden, indem man motorgesteuerte Steuerschieber 22 und 23 vorsieht. Der Schieber 22 ist wie dargestellt auf der Abströmseite der Pumpe 20 und zwischen Ein- und Auslaß des Kühlkreises 21 angeordnet, ermöglicht es also, diesen ganz, teilweise oder gar nicht zu überbrücken, und der Schieber 23 ist als Dreiwegeschieber ausgebildet, direkt am Ausgang der Pumpe angeordnet und ermöglicht es mit seinem dritten Ausgang, diese teilweise zu überbrücken. Beide Schieber 22 und 23 können wie dargestellt von einem gemeinsamen Stellmotor betätigt werden, der seinerseits von einem Temperaturfühler 24 gesteuert wird, welcher Fühler die Wassertemperatur am Ausgang des Wärmetauschers 9 erfaßt.

Das Wasser vom Wärmetauscher 9 strömt dann durch eine Leitung 25, die in relativ geringer Tiefe im Boden eingegraben ist, und es kann so einen Teil der Wärmemenge aufnehmen, die z.B. während Perioden der Sonneneinstrahlung

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im Boden gespeichert worden ist. .

Diese Leitung 25 führt zu einem Dreiwegeschieber 26, der wie dargestellt einerseits mit dem Wasserstrahl eines Springbrunnens 27 verbunden ist, welcher in einem Becken angeordnet ist, und der andererseits mit einer Sickergrube 29 verbunden ist. Hierbei ist darauf hinzuweisen, daß der Wärmeaustausch zwischen dem Wasser in der Leitung 25 und dem Boden beeinflußt werden kann, indem man parallel zur Leitung 25 eine zweite, z.B. schlangenförmige Leitung 31 anordnet, und zwar in einer tieferen Bodenschicht, welche deshalb in der kälteren Jahreszeit wärmer ist, wobei der Durchfluß durch die Leitungen 25 bzw. 31 durch einen motorisch angetriebenen Dreiwegeschieber 32 steuerbar ist, welch letzterer gesteuert wird von einem Temperaturfühler 33, der die Temperatur der Außenluft in der Nähe der zu heizenden Räume erfaßt.

Ebenso ist der Schieber 26 motorisch angetrieben und wird ebenfalls von dem Temperaturfühler 33 gesteuert.

Das vom Springbrunnen 27 hochgespritzte Wasser fällt also in Form von Tropfen in das Becken 28 zurück und läuft durch einen Überlauf 34 in die Sickergrube 29.

Hierbei ist darauf hinzuweisen, daß dann, wenn die Außenluft einen hohen Feuchtigkeitsgehalt hat, im Bereich des tropfenförmig aufgelösten Springbrunnenstrahls eine Kondensation erfolgt, welche zu einer Erhöhung des im Becken 28 aufgefangenen Wasservolumens führt, wodurch dieses Volumen also größer wird als das vom Springbrunnen 27 abgegebene Wasservolumen.

Diese Erhöhung der Menge des aufgefangenen Wassers stellt also ein nicht gering zu schätzendes Nebenprodukt dar, besonders in trockenen Gebieten oder während Trockenperioden.

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Selbstverständlich strömt das in die Sickergrube 29 abgeleitete Wasser wieder zum Brunnen 19 zurück, und zwar über einen Weg, in dessen Verlauf es wieder die Temperatur des Erdreichs annimmt. Vom Brunnen 19 wird es dann wieder in den Kreislauf zurückgepumpt. Das Überschußwasser, das man durch das oben beschriebene Kondensationsphänomen erhalten hat, kann außerdem entnommen und anderen Verwendungszwecken zugeführt werden.

Es ist besonders darauf hinzuweisen, daß das Regelsystem, welches gebildet wird vom Dreiwegeschieber 23, dem Schieber 22 und dem Temperaturfühler 24, es ermöglicht, durch Dosieren der Mischung von direkt von der Pumpe 20 kommendem Wasser mit aus dem Kühlkreislauf 21 kommendem Wasser, sowie durch Einstellung der gesamten Wasser-Durchströmmenge am Einlaß des Wärmetauschers 9, die Temperatur am Auslaß des Wärmetauschers 9 auf einer kritischen Temperatur t zu halten, welche z.B. kleiner oder gleich 2° C sein kann.

Es wird also klar, daß dieses bevorzugte Regelsystem eine Funktion des Drucks am Einlaß des Verdampfers ist, und deshalb im Zusammenwirken mit der Drehzahlregelung der MK-Gruppe 1 und folglich der Gesamtheit der Wärmepumpe arbeitet. Ebenso hat .eine Änderung der Temperatur im Verbraucherkreis eine Druckänderung am Auslaß des Kodensators zur Folge und bewirkt folglich eine Änderung der Drehzahl der MK-Gruppe 1. Es ist also klar ersichtlich, daß die Gesamtheit der Heizanordnung in optimaler Weise auf jede Veränderung eines oder mehrerer ihrer Parameter reagiert.

Eine derartige Regelung ermöglicht es zusammen mit der Rückgewinnung der Wärmeenergie aus den verschiedenen Quellen, sowie den Nebenprodukten des Heizsystems, den energetischen Gesamtwirkungsgrad der Anordnung um ca. 50% zu erhöhen, bezogen auf eine herkömmliche Heizanordnung, welche eine Wärmepumpe verwendet.

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Wenn man z.B. die Gesamtenergie, welche für die Heizung der zu erwärmenden Räume die Wärmepumpe durchlaufen muß, auf 24 000 kcal/h schätzt, ist ein Drittel dieser Energie erforderlich für den mechanischen Energiebedarf, und die beiden übrigen Drittel entsprechen der Wärme, die in den verschiedenen Kreisläufen ausgetauscht wird.

Wenn das Wasser aus dem Brunnen 19 8° C hat, kann man die Pumpe 20 für eine Fördermenge von 3m /h auslegen. Die kritische Temperatur am Auslaß des Wärmetauschers 9 wird man z.B. auf 2⁰C festlegen, und man kann den Wasserrücklauf durch den Dreiwegeschieber 23 zu Null machen.

Die Wassermenge, die den Schieber 22 durchströmt, ist dann 1,2 m /h bei einer Temperatur von 8°C.

Die Wassermenge im Kühlkreis 21 beträgt 1,8 m /h, und seine Auslaßtemperatur liegt bei etwa 11,5°Cr

Dem Wärmetauscher 9 strömt also eine Wassermenge von 3 m /h und mit einer Temperatur von ca. 10°C zu.

Der Druck der Pumpe 20 beträgt etwa 2 bar effektiv und wirkt in seiner Gesamtheit auf den Springbrunnen 27 (der Dreiwegeschieber 26 ist in Richtung zum Boden geschlossen) .

Wenn die Umgebungstemperatur 15°C beträgt, erhält man durch den oben beschriebenen Effekt bei einer hygrometrischen Feuchtigkeit der umgebenden Luft von 60 bis 70% etwa 6 g

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Wasser pro m ausgespritztes Wasser.

Fig. 2 zeigt ein zweites, bevorzugtes Ausführungrsbeispiel der Erfindung. Dort sind von der verwendeten Wärmepumpe 41 (welche derjenigen nach Fig. 1 entsprechen kann) nur die beiden Haupt-Wärmetauscher dargestellt, nämlich der Wärmetauscher 45 am Auslaß des Entspannungsventils und der Wärmetauscher 44 am Auslaß des Kondensators. Ferner ist von dieser Wärmepumpe der Kühlkreis 61 der MK-Gruppe 42 dargestellt. Kurz gesagt kann diese Wärmepumpe 41 in üblicher Weise eine Motor-Kompressor-Gruppe 42

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(im folgenden: MK-*Gruppe 42) aufweisen, welche die Kühlflüssigkeit einem Kondensator zuführt, der Wärme an einen Heizkreis 43 über einen Wärmetauscher 44 abgibt. Am Ausgang des Kondensators wird die Kühlflüssigkeit gegebenenfalls gekühlt und einem Entspannungsventil (vgl. 8 in Fig. 1) zugeführt, dem der Wärmetauscher 45 nachgeschaltet ist, wo die Kühlflüssigkeit Wärme aus dem Wasser eines hydraulischen Kreislaufs öaufnimmt, welch letzterer verschiedene natürliche Elemente kombiniert, um einen Erzeuger-Speicher zu bilden, der als Wärmequelle für die Wärmepumpe 41 dient. Das Gas aus dem Wärmetauscher 45 wird gegebenenfalls überhitzt und der MK-Gruppe 42 zugeführt.

Ebenso wie bei dem System nach Fig» 1 kann die Durchströmmenge im Zentralheizimgskreis 4-3 - und folglich auch Temperatur und Wärmemenge der dort umlaufenden Flüssigkeit - am Ein- und Auslaß des Wärmetauschers 44 eingestellt werden. Dies ist zum einen möglich mittels zweier in Reihe geschalteter Schieber 46, 47 und eines hierzu parallelen Schiebers 48, andererseits mittels eines Dreiwegeschiebers 49 (Rücklaufbeimischung), welcher gesteuert wird von einem Temperaturfühler 50, der z.B. in einem der zu heizenden Räume angeordnet sein kann. Ferner ist eine Umwälzpumpe 51 vorgesehen.

Der im Wärmetauscher 45 zugeordnete hydraulische Kreis weist eine Saugleitung 52 auf, die dazu dient, mittels einer Pumpe 54 V/asser aus einem wenig tiefen Brunnen 53 anzusaugen.

Die Pumpe 54 führt dieses Wasser, das die Temperatur des Erdreichs hat, einem Springbrunnen 55 zu, der sich in ein Becken 56 ergießt. Wie zuvor erwähnt, erfährt das aus der Düse 55 austretende Wasser physikalische und chemische Änderungen, also z.B. eine Abkühlung, eine Entspannung und eine Oxidation, wodurch die ursprünglich darin gelösten Eisensubstanzen ausgefällt und ausgeflockt

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werden. Das in feine Tropfen verteilte Wasser, dessen Volumen durch Kondensation der in der umgebenden Luft enthaltenen Feuchtigkeit gegebenenfalls erhöht ist, fällt zusammen mit den Ausfällungen in das Becken 56. Diese Ausfällungen, deren Artgewicht größer als das des Wassers ist, setzen sich am Boden des Beckens 56 ab, so daß es möglich ist, am Überlauf 57 das enteisente Wasser abzunehmen.

Das Wasser vom Überlauf 57 wird von einer Pumpe 58 angesaugt, und zwar über eine eingegrabene Leitung 59, in der es die Bodentemperatur annimmt, oder gegebenenfalls auch die Temperatur des Wassers im Brunnen 53* letzteres durch Wärmeaustausch mit der Förderleitung der Pumpe (Block 60), oder auch direkt mit dem Wasser des Brunnens, also diesem Wasser selbst. Im letzteren Fall kann die Leitung 59 als Schlange o.dgl. ausgebildet sein, die direkt in das kühle Brunnenwasser eintaucht.

Das Wasser aus der Leitung 59 wird von der Pumpe zum einen direkt dem Einlaß des Wärmetauschers45 zugeführt, andererseits dem Einlaß eines Kühlkreises 61 für die MK-Gruppe 42. Der Auslaß dieses Kühlkreises 61 ist seinerseits ebenfalls mit dem Einlaß des Wärmetauschers verbunden, so daß Temperatur und Wärmemenge, welche durch das Wasser dem Einlaß des Wärmetauschers 45 zugeführt werden, eine Funktion des jeweiligen Anteils sind, also einmal eine Funktion der Wassermenge direkt aus der Leitung 59 und zum anderen eine Funktion der jeweiligen - erwärmten - Wassermenge aus dem Kühlkreis 61 der MK-Gruppe 42.

Ebenso wie beim ersten Ausführungsbeispiel kann diese Durchflußmenge eingestellt bzw. geregelt werden mittels eines Schiebers 62 und eines motorgesteuerten Dreiwegeschiebers 63, der von einem Temperaturfühler 64 gesteuert wird.

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Das Wasser aus dem Wärmetauscher 45 wird dann in den Boden geleitet, und zwar entweder direkt mittels einer Sickergrube 66 oder über einen zweiten Springbrunnen ähnlich dem dargestellten ersten Springbrunnen 55,. um so die Wassermenge noch weiter zu erhöhen, die aus der Umgebungsluit durch Kondensation gewonnen wird, wobei eine temperatur-oder feuchtigkeitsabhängige Umschaltung vorgesehen werden kann.

Pate ntan walte Dipl.-Inj. Horst Rose Oipl.-Infl. Peter Kosel

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Claims (11)

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   3353 Bad Gandersheim, 24. November 1975

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   Telefon: (05382) 28«

   Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandershelm

   Unsere Akten-Nr. 2506/57

   MESSIER

   Patentgesuch vom 24. November 1975

   Patentansprüche

   N
   ,1 *j Heizverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmequelle

   einer Wärmepumpe, also eines Heizsystem mit einem Kompressor, welcher in einen Kondensator eine Kälteträgerflüssigkeit pumpt, die ihrerseits einen Verdampfer durchläuft, ehe sie zu diesem Kompressor zurückkehrt, ein Erzeuger-Speicher verwendet wird, der von einer Gesamtheit natürlicher Elemente gebildet ist, wie z.Bd. der Umgebungsluft und ihrem Wassergehalt, dem Wasser im wenig tiefen Erdreich, den in der Nähe der Oberfläche liegenden Erdschichten, sowie den Antriebsorganen des Systems bezüglich derjenigen thermischen Energie, welche durch diese Organe nicht in mechanische Energie umgewandelt wurde.
2. 2. Heizanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Wärmepumpe aufweist, welche Wärmeenergie für einen Verbraucherkreis liefert und Wärmeenergie von einer Wärmequelle aufnimmt, welch letztere gebildet ist von einem Erzeuger-Speicher, der von einer Gesamtheit natürlicher Elemente gebildet ist.
3. 3. Heizanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Erzeuger-Speicher gebildet ist von der Umgebungsluft und/oder dem Wasser wenig tiefer Bodenschichten und/oder den nahe der Oberfläche liegenden Erdschichten, und schließlich den in der Heizanordnung verwendeten Antriebsorganen.

   Ra/Rg.

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4. 4. Heizanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kombination der genannten Elemente ein geschlossener oder halbgeschlossener hydraulischer Kreislauf vorgesehen ist, und daß dieser Kreislauf mit der Wärmepumpe über einen Wärmetauscher gekoppelt ist, der auf der Abströmseite des Entspannungsventils angeordnet ist.
5. 5. Heizanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Durchflußmenge und Temperatur des Wassers am Einlaß des genannten Wärmetauschers als Funktion der Temperatur am Auslaß dieses Wärmetauschers regelbar sind.
6. 6. Heizanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Kompressors als Funktion des Zustande der Kälteträgerflüssigkeit am Auslaß des Kondensators regelbar ist.
7. 7. Heizanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte hydraulische Kreislauf im wesentlichen folgende Bestandteile aufweist:

   Eine Pumpe, welche das Wasser aus einem wenig tiefen Bodenbrunnen ansaugt und es in den Wärmetauscher pumpt, der auf der Abströmseite des Entspannungsventils der Wärmepumpe angeordnet ist, und zwar mittels zweier paralleler Kreise, von denen der eine direkt ist und der andere zur Kühlung der Motor-Kompressor-Gruppe dient, welche beiden Kreise zur Regelung der Durchströmmenge und der Temperatur des dem genannten Wärmetauscher zugeführten Wassers als Funktion der Temperatur des diesen Wärmetauscher verlassenden Wassers ausgebildet sind, ferner zwei unterschiedlich lange, parallel angeordnete, im wenig tiefen Boden eingegrabene Leitungen zum Zuführen des vom Wärmetauscher kommenden Wassers zu einem Dreiwegeschieber (26), der eine Verbindung zu einem Springbrunnen und/oder einer Sickergrube ermöglicht, wobei die Durchströmmenge durch diese beiden Leitungen und den Dreiwegeschieber als Funktion der Außen-Ümgebungstemperatur regelbar

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   (33) ist, und schließlich ein das Wasser des Springbrunnens (27) auffangendes Becken, welches einen zur Sickergrube (29) führenden Überlauf aufweist, so daß das in die Sickergrube (29) abgeleitete Wasser unter Annahme der Bodentemperatur zum Brunnen (19) zurückströmen kann.
8. 8. Heizanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kombination der genannten natürlichen Elemente ein hydraulischer Kreislauf vorgesehen ist, welcher wenigstens einen Brunnen aufweist, der z.B. mittels einer Pumpe einen Springbrunnen speist, welcher sich in ein Becken ergießt, das zum Abziehen der unter der Wirkung des Springbrunnens ausgefällten Substanzen ausgebildet ist, z.B. durch Dekantieren, Flottieren und/oder Filtrieren, ferner einen auf der Abströmseite des Entspannungsventils angeordneten Wärmetauscher, welchem gefiltertes und/oder dekantiertes Wasser aus dem Becken zuführbar ist und schließlich, gegebenenfalls ein Sickerbecken (66), welchem das aus dem Wärmetauscher (45) kommende Wasser zuführbar ist, um dessen Rücklauf zum Brunnen (53) zu erleichtern.
9. 9. Heizanordnung nach Anspruch 8y. dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Kreis, welchem das gefilterte und/oder dekantierte Wasser aus dem Becken zuführbar ist, eine Pumpe (58) aufweist, welche dieses Wasser zu diesem Wärmetauscher (45) pumpt, und zwar mittels zweier paralleler Kreise, von denen der eine (62) direkt ist und der andere (61) zur Kühlung der Motor-Kompressor-Gruppe (42) der Wärmepumpe (41) dient, wobei die beiden Kreise Regeleinrichtungen (64,63) zum Regeln der Durchströmmenge und der Temperatur des dem Wärmetauscher (45) zugeführten Wassers als Funktion der Temperatur des aus diesem Wärmetauscher austretenden Wassers aufweisen, und ferner eine Leitung zum Zuführen des aus diesem Wärmetauscher austretenden Wassers zu einem zweiten Springbrunnen und/oder einer Sickergrube

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10. 10. Heizanordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die mit gereinigtem Wasser gespeiste Leitung (59) auf der Zuströmseite des Wärmetauschers (45) mindestens teilweise im Erdboden verläuft, um einen übergang der Wärme in den relativ wenig tiefen Bodenschichten zum Wasser in dieser Leitung zu ermöglichen.
11. 11. Heizanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Zuströmseite des genannten Wärmetauschers (45) die mit gereinigtem Wasser gespeiste Leitung in Wärmeaustauschverbindung steht mit dem aus dem Brunnen, (53) gepumpten Wasser auf der Zuströmseite des Springbrunnens, oder auch mit dem Wasser im Brunnen (53) selbst.

    Patentanwälte Dip!.-!ng. Horst Rose DipL-lng. Peter Kosel

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