DE2525480A1

DE2525480A1 - Im erdreich zu verlegender waermeaustauscher

Info

Publication number: DE2525480A1
Application number: DE19752525480
Authority: DE
Inventors: Artus Feist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-06-07
Filing date: 1975-06-07
Publication date: 1976-12-23

Description

Im Erdreich zu verlegender Wärmeaustauscher Die Erfindung betrifft einen im Erdreich zu verlegenden Wärmeaustauscher für das Betriebsmittel einer Wärmepumpenheizung.
Die für die Beheizung von Husern herkön.lich verwendeten Primärenergieen wie Kohle, Öl und Erdgas werden teurer und knapper. Ebenso stellt nan hier höhere Anforderungen an ihre Verbrennung. In vorliegenden Zusammenhang reicht es aus. diese Anforderungen mit dem Stichwort Umweltschutz zu umschreiben.
Auf der Suche nach neuen fUr die Beheizung von Häusern anwendbaren billigen und umweltfreundlichen Energleen ist nan auf die natürlicht Erdwärne gestossen. Diese lãsst sich nit den physikalisch seit langen bekannten Prinzip der Wärmepupe ausnutzen und zur Hausbeheizung heranziehen. Mit einer solchen Wärmepumpe wird die Erdwärme durch Einbringen nechanischer Energie auf ein höheres Temperaturniveau gebracht. Vereinfacht gespochen, handelt es sich um dem von Eisschränken bekannten Kälttemaschinen-Prozess, der jetzt in anderer Richtung durchlaufen wird. Bei diesen nun Iinksherun ablaufenden kreisprozess wird der Verflüssiger der Wärmepumpe, in dem ein dampfförmiges Betriebsmittel unter Abgabe des grössten Teils der in ihm enthaltenen Wärme verflüssigt wird, als Wärmetauscher ausgebildet. Er gibt die aus den Betriebsmittel herausgeholte Wärmeenergie an den Wärmeträger der Heizanlage ab.
Ein wesentlicher und den Gegenstand der vorliegenden Erfindung b11-dender Bestandteil einer Wärmmepumpenheizung ist der in Erdboden zu verlegende Wärmeaustauscher. Dieser wird vom Betriebsmittel durchströmt und soll dieses auf einem möglichst langen Weg mit dem Erdreich in Berührung bringen. Dabei nimmt es aus diesem Wärme auf.
Bei den bisherigen Versuchen zur praktischen Verwirklichung einer Wärmepumpenheizung hat man als Wärmeaustauscher Rohrcoder Schläuche. gegebenenfalls in hin- und hergehenden Schleifen, in Erdboden verlegt. Nach einer Faustregel muss san dabei zu Beheizen von 1 qn Fussbodenfläche etwa 3 - 4 qn Erdboden belegen. Wegen der mit steigender Tiefe zunehmenden Bodentemperatur soll der Wärmeaustaushher möglichst tief verlegt werden. Der Wärmeaustauscher wird unser anderem in der für das Hausfundament ausgeschachteten Grube verlegt. Diese Grube, deren Fläche die Grundfläche des Hauses etwas Ubersteigt, hat Jedoch auf keinen Fall eine die Fussbodenfläche um das Drei- bis Vierfache übersteigende Maß. Somit musste nan den neben den Haus gelegenen Garten oder Hof zun Belegen nit den Rohren oder Schläuchen heranziehen. Dies treibt dte Anlage.
kosten auf untragbare Höhen. Auch nit niedrigen Betriebskosten lassen sie sich kaum noch abtragen.
Hiervon ausgehend stellt sich für vorliegende Erfindung die Aufgabe, einen Wärmeaustauscher mit hoher Flächennutzung zu entwickeln. Unter Flächennutzung wird dabei das Verhältnis von Berührung weg zwischen Erdboden und Betriebsmittel einerseits und auszuschachtende Bodenfläche andererseits verstanden. Als Lösung fUr diese Aufgabe hat sich nach der Erfindung eine Xonstruktion herausgestellt, die gekennzeichnet ist durch zwei rechteckförmige, aufeinanderliegende und an ihren LUngs- und Querrändern miteinander verschweisste Kunststoffolien, einem Betriebsmitteleinlaut an einer und einen Betriebsmittelauslauf an anderen LUngsende und parallel zu den Querrändern unter gegenseitigen Abstand von Längsrand zu Längsrand verlaufende Abschweissungen zwischen den beiden Folien, die abwechselnd an den einen oder anderen Längsrand beginnen und kurz vor den Jeweilig gegenüberliegenden Längsrand enden. Für das Betriebsmittel ergibt sich daraus ein mäanderförmiger Strömungsweg. Die Länge dieses Strömungsweges ist etwa gleich der Breite einer Folie multipliziert mit der Zahl der Abschweissungen. Diese Länge Übersteigt diejenige Strecke um ein Wesentliches, die bei Belegung der gleichen Bodenfläche mit Rohren oder Schläuchen, auch bei hin- und hergehender Verlegung in Schleifenform, erreichbar ist. Der erfindungsgemässe Wärmeaustauscher bringt damit eine soleh hohe Flächennutzung. dass das Belegen allein der Bodenfläche des Fundamentes fUr viele Anwendungsfälle ausreicht.
In einer zweckmässigen Ausgestaltung enden die Abschweissungen in einer ihrem gegenseitigen Abstand entsprechenden Entfernung vor dem jeweilig gegenüberliegenden Längsrand. Damit erhält der durch die Abschweissungen gebildete Strönungskanal auch an den Umkehrstellen gleichen Querschnitt. Dies vermediet unnötige Strömungsverluste.
Statt der erläuterten Ausführungsform ntt den Betriebsnitteleinlauf an einen und den Betriebsmittelauslauf am anderen Längsende und parallel zu den Querrändern verlaufenden Abschweissungen sind auch andere Ausführungsformen möglich, bei denen das Entscheidende in der Streckung des Strömungsweges liegt. Bei einer solchen Ausführungsform sind Betriebsmitteleinlauf und der Betriebsmittelauslauf am gleichen Lxngsende an den beiden Längsrändern angeordnet. Die Abschwweissungen verlaufen nun parallel zu den Längsrändern von Querrand zu Querrand. Sie beginnen jeweils an einem und enden kurz vor den gegenüberl1egenden Längsrand.
Als ein nur zur Erlluterung und nicht zur Einschränkung dienendes Zahlenbeispiel sei genannt, dass die Folien eine Länge von 10 und eine Breite von 2 m haben. Die Abschweissungen haben einen Abstand von etwa 3 cm. Der Druck des Betriebsmittel liegt bei etwa 1 atü. Damit erhält der Wärmeaustauscher trotz seines Aufbaus aus elastischen Folien eine hohe Steifheit. Diese ist so hoch, dass er ohne Gefährdung des Fundenentes in der Baugrube unter diesen verlegt werden kann.
An Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform wird die Erfindung nun weiter beschrieben. In der Zeichnung ist: Figur 1: eine vereinfachte Aufsicht auf eine Ausführungsform des Wärmeaustauschers, Figur 2: in vergrössertem Maßtab ein Schnitt entlang der in Figur 1 eingezeichneten Schnittlinie und Figur 3 eine vereinfachte Aufsicht auf eine zweite Ausführungsform.
Der Wärmeaustauscher besteht aus der unteren Folie 12 und der oberen Folie 14. Diese sind an ihren beiden Längsrändern 16 und 18 und ihren beiden Querrändern 20 und 22 miteinander verschweisst.
Unter gegenseitigen Abstand verlaufen die Abschweissungen 24 bei der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform quer Uber die Folien.
Zu Wärmeaustauscher gehören dann schliesslich noch der Betriebsnitteleinlauf 26 und der Betriebsmittelauslauf 28.
Dieser Wärmeaustauscher wird in einer beliebigen oder besser in einer wirtschaftlich noch erreichbaren Tiefe in Erdboden und ins besondere in der Baugrube verlegt. Ober de. Betriebsmitteleinlauf 26 und dem Betriebsmittelauslauf 28 wird er an den Primärkreislauf der Wärmepumpenheizung angeschlossen. la Betrieb wird er durch das ihn mit Druck durchströmende Betriebsmittel auf seine in Figur 2 gezeigte Forn aufgebläht. Damit erreicht er eine auch für hohe statische Anforderungen ausreichende Steifheit.
Bei der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform sind der Betriebsnitteleinlauf 26 und der Betriebsmittelauslauf 28 am gleichen Querrand 20 angeordnet. Die Abschweissungen 24 verlaufen nun parallel zu den Längsrändern 16 und 18. Der Strönungsweg wird weder gestreckt. Die Pfeile zeigen ihn an.
ANSPROCHE

Claims

ANSPROCHE 1. Ii Erdreich zu verlegender Wärmeaustauscher fUr das Betriebsmittel einer Wärmepumpenheizung, gekennzeichnet durch zwei rechteckförmige, aufeinanderliegende und an ihren Längs- und Querrändern (16, 18; 20,22) miteinander verschweisste Kunststoffolien (12,14), einen Betriebssftteletnlauf (26) an einen und einen Betriebsmittelauslauf (28) am anderen Längsende, und parallel zu den Querrändern (20,22) unter gegenseitigem Abstand von Längsrand zu Längsrand (16,18) verlaufende Abschweissungen (24) zwischen den beiden Folien (12,14), die abwechselnd an den einen oder anderen Längsrand beginnen und kurz vor dem Jeweilig gegenuberliegenden Lngsrana enden.
2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschwelssungen (24) in einer ihrem gegenseitigen Abstand entsprechenden Entfernung von den Längsrändern (16,18) enden.
3. In Erdreicn zu verlegender Wärmeaustauscher für das Betriebsmittel einer Warmepuipenheizung, gekennzeichnet durch zwei rechteckförmige, aufeinanderliegende und an ihren Längs- und Querrändern (16, 18; 20, 22) miteinander verschweisste Kunststofffolien (12,14), einen Betriebsuitteleinlauf (26) an einer und einen Betriebsmittelauslauf (28) an der anderen Seite eines längsendes, und parallel zu den Längsrändern (16,18) unter gegenseitigem Abstand von Querrand zu Querrand (20,22) verlaufende Abschweissungen (24) zwischen den beiden Folien (12,14), die abwechselnd an den einen oder anderen Querrand beginnen und kurz vor dem Jeweilig gegenüberllegenden Querrand enden.
4. Wärmeaustauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschweissungen (24) in einer ihrem gegenseitigen Abstand entsprechenden Entfernung von den Querrändern (20,22) enden.

L e e r s e i t e