DE4211576A1 - Heizanlage mit einer waermepumpe und mindestens einer erdreichsonde - Google Patents

Heizanlage mit einer waermepumpe und mindestens einer erdreichsonde

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Description

Die Erfindung betrifft eine Heizanlage mit einer Wärmepumpe und mindestens einer Erdreichsonde nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Heizanlagen mit Wärmepumpen werden in jüngerer Zeit häufig als Alternative oder Ergänzung zu herkömmlichen Öl- oder Gasheizungen eingesetzt, um einerseits den Verbrauch von fossilen Energieträgern zu verringern und andererseits die Schad­ stoffemission zu senken. Die notwendige Energie entziehen Wärmepumpen der Um­ gebungsluft, dem Grundwasser oder dem Erdreich in Form von Wärme. Die zuvor genannten Wärmequellen stellen dabei allesamt Speicher von Sonnenenergie dar, die ständig wieder "aufgeladen" werden.
Um dem Erdreich Wärme zu entziehen, werden sogenannte Erdreichsonden senk­ recht oder leicht schräg bis zu 50 m Tiefe in das Erdreich eingetrieben, wo die Temperatur über das ganze Jahr weitgehend konstant bleibt (siehe Drafz, "Erdreichsonden als Wärmequelle für Wärmepumpenheizungen" elektrowärme in­ ternational, Heft 6/82). Eine Erdreichsonde besteht im wesentlichen aus einem Doppelrohrsystem, bei dem durch das Innenrohr ein Wärmeträger - im allgemei­ nen eine aus einem Wasser-Glykol-Gemisch bestehende Sole - nach unten strömt und in dem Ringspalt zwischen dem Innenrohr und dem unten verschlossenen Außen­ rohr wieder aufwärts steigt, wobei die Sole durch die Erdwärme erwärmt wird. Die Vor- und Rückläufe meist mehrerer Erdreichsonden sind über einen Verteiler mit dem Verdampfer der Wärmepumpe verbunden, so daß ein geschlossener Kreislauf gebildet wird.
Problematisch bei der bekannten Erdreichsonde ist zunächst, daß eine Pumpe notwendig ist, um die Sole umzupumpen. Außerdem ist der Wirkungsgrad dieser Erdreichsonde systembedingt nicht optimal, da das Doppelrohrsystem unvermeid­ bar einen Wärme-Nebenschluß auf kurzem Weg vom Wärmeträger im Ringspalt zum Wärmeträger im Innenrohr aufweist. Schließlich ist die als Doppelrohr ausge­ bildete Erdreichsonde relativ aufwendig in der Herstellung und somit teuer.
Bei in Schleifen geführten Erdreichsonden, die ebenfalls bekannt sind, ist zwar der Wärme-Nebenschluß vom Rücklauf zum Vorlauf systematisch ausschließ­ bar, dafür hat man das Problem, daß das Erdreich bei ohnehin niedrigen Außen­ temperaturen jedenfalls in der oberen Schicht und am Anfang des Vorlaufes schneller einfriert als bei dem Doppelrohrsystem.
Flächenmäßig brauchen Erdreichsonden auf einem Grundstück zwar weniger Platz als horizontal liegende Erdreich-Wärmetauscher, ohne zusätzlichen Flächenbe­ darf auf dem Grundstück kommt man aber nach den bekannten Vorschlägen auch mit Erdreichsonden nicht aus. Auch das schlägt sich in den Kosten der Heiz­ anlage nieder.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, die bekannte Heizanlage so auszugestalten und weiterzubilden, daß sie einen höheren Wirkungsgrad hat und weniger auf­ wendig und teuer ist.
Die erfindungsgemäße Heizanlage, bei der die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist durch die kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1 beschrieben. Erfindungsgemäß wird zur Aufnahme von Erdwärme ein an sich bekanntes Wärme­ rohr, also ein endseitig geschlossenes Rohr, in dem sich ein Kältemittel be­ findet, verwendet. Für nähere Details zum Wärmerohr darf auf die entsprechende Fachliteratur verwiesen werden (siehe z. B. Brockhaus "Naturwissenschaften und Technik", 1983, zweiter Band, Seite 256 "Heat Pipes"). Das Kältemittel liegt teilweise in flüssiger und teilweise in gasförmiger Form vor, wobei der flüs­ sige Teil des Kältemittels sich am unteren Ende des Wärmerohres sammelt. Dort wird es verdampft und steigt zum oberen Ende des Wärmerohres auf. Hier wird es unter Abgabe von Wärmeenergie an den Verdampfer der Wärmepumpe wieder konden­ siert und fließt entlang der Wandung des Wärmerohres nach unten. Die unter­ schiedliche Phase von erwärmtem Kältemittel - Dampf - und rückkondensiertem Kältemittel - Flüssigkeit - gewährleistet, daß der thermische Rückschluß im Wärmerohr unbeachtlich ist. In Verbindung mit dem ohnehin hohen Wirkungsgrad der Phasenwechsel beim Wärmeaustausch ergibt sich ein hoher Wirkungsgrad des gesamten Systems. Da der Transport des Kältemittels im Wärmerohr selbständig durch Aufsteigen von Kältemitteldampf und Herabfließen von flüssigem Kälte­ mittel erfolgt, ist eine Pumpe zum Transport des Kältemittels nicht erforder­ lich. Außerdem ist das Wärmerohr sehr einfach gestaltet, also auch preiswert in der Herstellung. Ein Einfrieren des Erdreiches ist praktisch ausgeschlossen, da über das dampfförmige Kältemittel auch an den Wandungen des Wärmerohres ein hinreichend schneller Wärmetransport zwischen den unterschiedlichen Bereichen des Wärmerohres erfolgt.
Im einzelnen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Heizanlage weiter auszugestalten. Dazu wird zunächst auf die dem Patentan­ spruch 1 nachgeordneten Unteransprüche erwiesen. Besonders hervorzuheben ist dabei Anspruch 11. Mit dieser Anordnung der Wärmerohre unter dem Gebäude selbst hat man die Möglichkeit geschaffen, auf zusätzlichen Platz auf dem Grundstück nicht zurückgreifen zu müssen. Jedenfalls muß das Grundstück außerhalb des Gebäudes nicht aufgegraben werden. Das ist aber nur möglich, weil das Wärme­ rohr mit Sicherheit das Einfrieren des Erdreiches verhindert und so Schäden am Sockel des Gebäudes sicher ausgeschlossen sind.
Im übrigen wird nun weiter auf die Erläuterung eines bevorzugten Ausführungs­ beispiels anhand der Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Heizanlage,
Fig. 2, 3 und 4 verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Heizanlage,
Fig. 5 ein Wärmerohr für eine erfindungsgemäße Heizanlage,
Fig. 6 das Wärmerohr einer erfindungsgemäßen Heizanlage als Teil einer Kühl­ anlage und
Fig. 7 das Wärmerohr einer erfindungsgemäßen Heizanlage mit einem Solar­ kollektor.
Fig. 1 zeigt eine Heizanlage mit einer Wärmepumpe 1. Zu der Wärmepumpe 1 ge­ hören ein als Verdampfer 2 arbeitender Wärmetauscher, ein Verdichter 3, ein als Kondensator 4 arbeitender Wärmetauscher und ein Drosselelement 5, die den üblichen Wärmekreislauf für ein Kältemittel einer beispielsweise elektrischen Wärmepumpe bilden. Die vorliegenden Ausführungen sind natürlich nicht beschränkt auf elektrische Wärmepumpen, sondern ebenso auf motorisch angetriebene Wärme­ pumpen oder Adsorptionswärmepumpen anwendbar.
Die für die Verdampfung des Kältemittels notwendige Energie wird dem Ver­ dampfer 2 der Wärmepumpe 1 über eine Erdreichsonde 6 zugeführt. Die Erdreich­ sonde 6 verläuft vertikal oder in einem bestimmten Neigungswinkel im Erdreich 7, wobei bei mehreren Erdreichsonden 6 diese in einem bestimmten seitlichen Ab­ stand voneinander angeordnet sind.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Erdreichsonde 6 als Wärmerohr 6 ausgeführt. Dadurch werden die eingangs erläuterten Vorteile erzielt.
Das Wärmerohr 6 ist senkrecht oder geneigt in das Erdreich 7 bis in eine Tie­ fe von vorzugsweise 15 bis 20 m eingebracht und ragt mit seinem Kopf 8 nur we­ nig aus dem Erdreich 7 heraus. Um einen besonders guten Kontakt zwischen dem Erdreich 7 und dem Wärmerohr 6 herzustellen, bietet es sich an, ein Wärmerohr 6 mit einem elastischen Außenmantel zu verwenden, wie es aus der DE-C 38 39 754 bekannt ist. Auf die dort enthaltene Offenbarung wird verwiesen. Der Kopf 8 des Wärmerohres 6 ist mit dem Verdampfer 2 der Wärmepumpe 1 wärmetechnisch so verbunden, daß eine direkte Wärmeübertragung zwischen dem Kopf 8 und dem Ver­ dampfer 2 möglich ist. Beispielsweise kann der Kopf 8 des Wärmerohres 6 in den Verdampfer 2 hineingesteckt werden, so daß dieser den Kopf 8 umgibt, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist. Der Verdampfer 2 kann dabei entsprechend aus­ gestaltet, beispielsweise schlangenförmig um den Kopf 8 des Wärmerohres 6 gewickelt sein.
Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Heizanlage, bei der die Wärme­ rohre 6 in dem zu beheizenden Gebäude 9, vorzugsweise im Heizungs-Kellerraum dieses Gebäudes 9, direkt zusammenlaufen. Diese Ausführungsform hat gegenüber einer Anordnung auf offener Grundstücksfläche mehrere Vorteile. Zum einen kön­ nen die Wärmerohre 6 entsprechend der Ausschachtungstiefe ca. 3 m tiefer im Erdreich 7 als Wärmerohre 6 liegen, die beispielsweise in einem Garten ange­ ordnet sind. Dadurch und durch die Abdeckung nach oben durch das Gebäude 9 wird ein Kontakt mit den im Winter relativ kalten oberen Erdreichschichten vermieden. Weiterhin ist es nicht notwendig, Zuführ- und Abführleitungen außer­ halb des Gebäudes 9 im Erdreich 7 zu verlegen, wodurch einerseits Kosten ge­ spart werden und andererseits eine Verringerung des Wirkungsgrades der Heiz­ anlage durch Wärmeverluste im Bereich dieser Zuführ- und Abführleitungen ver­ mieden wird. Schließlich wird die Wartung der Heizanlage vereinfacht. Wenn, wie in Fig. 2 dargestellt, gilt, daß die Wärmerohre 6 ausschließlich oder überwiegend im Erdreich 7 unter dem Gebäude 9, insbesondere unter dem Hei­ zungs-Kellerraum des Gebäudes 9 verlaufen, wird dem Erdreich 7 unmittelbar nur in dem Bereich unterhalb des Gebäudes 9 Wärme entzogen, also nur da, wo die Vegetation nicht direkt beeinflußt wird.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform sind die Wärmerohre 6 senkrecht in das Erdreich 7 eingetrieben und über die ganze Fläche des Heizungs-Keller­ raums des Gebäudes 9 verteilt. Dabei gilt, daß die Köpfe 8 der Wärmerohre 6 über einen Wärmetauscher-Zwischenkreis 10 mit dem Verdampfer 2 der Wärmepumpe 1 verbunden sind. Vorzugsweise sind jedoch die Wärmerohre 6 im Heizungs-Kel­ lerraum in nahe den Wänden umlaufender oder nur an einer Wand verlaufender Reihe angeordnet. Dadurch ist es einerseits möglich, die Rohrleitungen des Wärmetauscher-Zwischenkreises 10 in einfacher Weise entlang der Wände des Heizungs-Kellerraumes anzuordnen, andererseits läßt sich so die Innenfläche des Heizungs-Kellerraumes frei von Rohrleitungen halten, so daß die entlang der Wände angeordneten Wärmerohre 6 mit dem zugehörigen Wärmetauscher-Zwi­ schenkreis 10 leicht zugänglich sind.
Die Fig. 3 und 4 zeigen bevorzugte Ausführungsformen, bei denen mehrere Wärme­ rohre 6 in einem gemeinsamen Verdampfer 2 der Wärmepumpe 1 zusammenlaufen.
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Wärmerohre 6 dazu geneigt ins Erdreich 7 eingebracht, so daß ihre Köpfe 8 in dem Verdampfer 2 bzw. in der Wärmepumpe 1 zusammenkommen. Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiel gilt hingegen, daß die Wärmerohre 6 mit einem oberen Abschnitt bestimmter Länge aus dem Erdreich 7 herausragen und im Erdreich 7 etwa verti­ kal, im oberen Abschnitt jedoch geneigt und aufeinander zu verlaufen, so daß die Köpfe 8 mit geringem Abstand voneinander zusammenstehen. Die schräg nach oben verlaufende Anordnung der oberen Abschnitte mit den Köpfen 8 ist hier notwendig, da nur so gewährleistet ist, daß das kondensierte Kältemittel wieder zurück in den unteren Bereich des Wärmerohres 6 fließt. Dadurch, daß die Wärmerohre 6 an einer zentralen Stelle, nämlich der Wärmepumpe 1 bzw. dem Verdampfer 2 zusammenlaufen, wird der aufwendige Wärmetauscher-Zwischenkreis 10 überflüssig. Außerdem wird durch diese Maßnahme ein Wärmeaustausch mit der Umgebung vermieden.
Fig. 5 zeigt ein Wärmerohr 6, bei dem am Kopf 8 ein Wärmetauscher 11 zur Ver­ dampfung des Kältemittels im Wärmerohr 6 vorgesehen und in dem Wärmerohr 6 ein den oberen Bereich mit dem unteren Bereich des Wärmerohres 6 verbindender Docht 12 zum Transport von flüssigem Kältemittel zum Kopf 8 des Wärmerohres angeord­ net ist. Der Docht 12 bildet im Kopf 8 an der Innenwandung des Wärmerohres 6 im Bereich des Wärmetauschers 11 eine Benetzungsfläche aus. Dabei ist der Wär­ metauscher 11 am Kopf 8 des Wärmerohres 6 oberhalb des Verdampfers 2 angeord­ net. Der Wärmetauscher 11 wirkt als Verdampfer für das Kältemittel im Wärme­ rohr 6, das aus dem unteren Bereich des Wärmerohres 6 durch die Kapillarwir­ kung im Docht 12 in den Kopf 8 des Wärmerohres 6 gezogen wird (vgl. DE-U 83 01 231). Das so gestaltete Wärmerohr 6 ist ein Wärmetransportsystem, daß sogar in beiden Richtungen arbeitet und somit insbesondere dann eingesetzt wer­ den kann, wenn die Heizanlage, jedenfalls auch, als Kühlanlage invers arbei­ ten soll. Das System kann sogar gleichzeitig Wärme über den Verdampfer 2 in den Wärmekreislauf einer Heizanlage abgeben und gleichwohl Wärme über den Wär­ metauscher 11 aus dem weiteren Wärmekreislauf aufnehmen.
Fig. 6 zeigt nun, daß der Wärmetauscher 11 Bestandteil einer Kühlanlage 13 ist, die in einem Kühlkasten 14, beispielsweise im Kellerraum eines Gebäudes 9, ange­ ordnet ist. Hier kann das Wärmerohr 6 überhaupt nur invers arbeiten unter Ein­ satz des Dochtes 12, wobei dann also das Innere des Kühlkastens 14 gekühlt und das Erdreich 7 erwärmt wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kühl­ leistung des Wärmetauschers 11 im Kühlkasten 14 deshalb besonders gut, weil der Wärmetauscher 11 als Flächenwärmetauscher ausgeführt ist. Damit ist dann nicht im eigentlichen Sinne ein weiterer Wärmekreislauf gegeben. Man könnte den Wär­ metauscher 11 aber ebensogut auch in einem weiteren Wärmekreislauf einsetzen, der Wärmetauscher 11 müßte dann wärmetechnisch mit dem Kondensator des wei­ teren Wärmekreislaufes verbunden sein oder diesen Kondensator bilden.
Die Überlegung mit der Kühlanlage 13 unter Einsatz eines Wärmerohrs 6 im Erd­ reich 7 beruht auf der Erkenntnis, daß in den hier diskutierten Erdreichschich­ ten eine relativ konstante Temperatur von etwa 8 bis 10°C im Jahresmittel vorliegt, eine nahezu ideale Kühltemperatur, die ohne jeden Energieeinsatz im Kühlkasten 14 erzeugt werden kann. Dieser Lehre kommt besondere und eigenstän­ dige Bedeutung zu.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Wärmetauscher 11 Bestandteil eines Wärmekreislaufes, dem von außen Wärmeenergie mit Hilfe ei­ nes Solarkollektors 15 zugeführt wird. Zu dem Wärmekreislauf gehört eine Pum­ pe 16, die mit dem Wärmetauscher 11 und dem Solarkollektor 15 über Leitungen 17 verbunden ist und mit deren Hilfe Wasser oder ein anderes Wärmetransport­ mittel gefördert wird. Das Wasser wird im Solarkollektor 15 aufgeheizt und gibt seine Wärmeenergie über den Wärmetauscher 11 an das Wärmerohr 6 ab. Ins­ besondere ist es mit dieser Ausführungsform möglich, die im Sommer besonders starke Sonneneinstrahlung in Form von Wärmeenergie im Erdreich 7 für den Win­ ter zu speichern.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Heizungsanlage kann man die er­ probte Technik aufgreifen, die aus dem Bereich von Erdreichsonden klassischer Bauart bekannt sind (siehe die eingangs erwähnte Literaturstelle). Man kann das Wärmerohr aus einzelnen Rohrstücken von einer Einzellänge bis zu 2 m zu­ sammenschrauben und abschnittweise in das Erdreich eintreiben. Das kann mit dieser Technik aus dem Kellerraum des Gebäudes heraus durch den Boden direkt geschehen, wobei man an dem ersten Rohrstück des Wärmerohres auch mit einem verlorenen Bohrmeißel arbeiten kann. Mit dieser Technik ist es aufgrund der erfindungsgemäßen Konzeption möglich, die erfindungsgemäße Heizanlage auch bei bestehenden Gebäuden ohne große Probleme nachzurüsten.

Claims (20)

1. Heizanlage mit einer Wärmepumpe und mindestens einer Erdreichsonde (6), wo­ bei zu der Wärmepumpe (1) ein als Verdampfer (2) arbeitender erster Wärmetau­ scher, ein Verdichter (3), ein als Kondensator (4) arbeitender zweiter Wärme­ tauscher und eine Drosselstelle (5) gehören und einen Wärmekreislauf für ein Kältemittel bilden, wobei dem Kältemittel in dem Verdampfer (2) Energie von der Erdreichsonde (6) zugeführt wird, wobei die Erdreichsonde (6) vertikal oder in einem bestimmten Neigungswinkel im Erdreich (7) verläuft und wobei bei mehreren Erdreichsonden (6) diese in einem bestimmten seitlichen Abstand voneinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Erdreichsonde als Wärmerohr (6) ausgeführt ist.
2. Heizanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmerohr (6) bis in eine Tiefe von 15 bis 20 m in das Erdreich (7) eingebracht ist.
3. Heizanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kopf (8) des Wärmerohres (6) mit dem Verdampfer (2) der Wärmepumpe (1) so verbunden ist, daß eine direkte Wärmeübertragung zwischen dem Kopf (8) und dem Ver­ dampfer (2) erfolgt.
4. Heizanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (8) des Wärmerohres (6) in den Verdampfer (2) der Wärmepumpe (1) hineingesteckt ist, so daß der Verdampfer (2) den Kopf (8) im wesentlichen umgibt.
5. Heizanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ver­ dampfer (2) schlangenförmig ausgebildet und um den Kopf (8) des Wärmerohres (6) herumgewickelt ist.
6. Heizanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Wärmerohre (6) vorgesehen und die Köpfe (8) der Wärmerohre (6) über einen Wärmetauscher-Zwischenkreis (10) mit dem Verdampfer (2) der Wärmepumpe (1) verbunden sind.
7. Heizanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Wärmerohre (6) vorgesehen sind und direkt an der Wärmepumpe (1) zu­ sammenlaufen.
8. Heizanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmerohre (6) in einem gemeinsamen Verdampfer (2) der Wärmepumpe (1) zusammenlaufen.
9. Heizanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmerohre (6) mit solcher Neigung und solchem seitlichen Abstand voneinander angeord­ net sind, daß die Köpfe (8) mit geringem Abstand voneinander zusammenstehen.
10. Heizanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmerohre (6) mit einem oberen Abschnitt bestimmter Länge aus dem Erdreich (7) heraus­ ragen und im Erdreich (7) etwa vertikal, im oberen Abschnitt jedoch geneigt und aufeinander zu verlaufen, so daß die Köpfe (8) mit geringem Abstand von­ einander zusammenlaufen.
11. Heizanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmerohre (6) in einem Gebäude (9), vorzugsweise im Heizungs-Kellerraum des Gebäudes (9), direkt zusammenlaufen.
12. Heizanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmerohre (6) ausschließlich oder überwiegend im Erdreich (7) unter dem Gebäude (9), insbesondere unter dem Heizungs-Kellerraum des Gebäudes (9) verlaufen.
13. Heizanlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmerohre (6) im Gebäude (9) bzw. im Heizungs-Kellerraum verteilt oder in nahe den Wänden umlaufender oder nur an einer Wand verlaufender Reihe ange­ ordnet sind.
14. Heizanlage nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einem Wärmerohr (6) am Kopf (8) ein Wärmetauscher (11) zur Verdampfung des Kältemittels im Wärmerohr (6) vorgesehen und in dem Wär­ merohr (6) ein den oberen Bereich mit dem unteren Bereich des Wärmerohres (6) verbindender Docht (12) zum Transport von flüssigem Kältemittel zum Kopf (8) des Wärmerohres (6) angeordnet ist und daß der Docht (12) im Kopf (8) an der Innenwandung des Wärmerohres (6) im Bereich des Wärmetauschers (11) eine Benetzungsfläche ausbildet.
15. Heizanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (11) am Kopf (8) des Wärmerohrs (6) oberhalb des Verdampfers (2) angeordnet ist.
16. Heizanlage nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (11) mit dem Kondensator eines weiteren Wärmekreislaufes wärme­ technisch verbunden ist oder den Kondensator eines weiteren Wärmekreislaufes bildet.
17. Heizanlage nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärme­ tauscher (11) als Flächenwärmetauscher ausgeführt ist.
18. Heizanlage nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (11) Bestandteil einer Kühlanlage (13) ist und die Heiz­ anlage, jedenfalls auch, als Kühlanlage invers arbeitet.
19. Heizanlage mit einer Erdreichsonde (6) und einem Wärmetauscher (11) am Kopf (8) der Erdreichsonde (6), dadurch gekennzeichnet, daß die Erdreich­ sonde als Wärmerohr (6) ausgeführt ist und der, vorzugsweise als Flächen­ wärmetauscher ausgeführte Wärmetauscher (11) das Kühlaggregat einer Kühlan­ lage (13), insbesondere mit einem Kühlkasten (14), bildet.
20. Heizanlage nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Wärmekreislauf eine als Solarkollektor (15) ausgeführte Wärme­ quelle gehört.
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Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19838652C2 (de) * 1998-08-25 2002-07-18 Zae Bayern Bayerisches Zentrum Fuer Angewandte Energieforschung Ev Verfahren zum Auskoppeln und Nutzen von Wärme aus einer Brennstoffzelle, Brennstoffzelle und Absorptionswärmepumpe oder Absorptionskältemaschine mit einer solchen Brennstoffzelle
DE20202578U1 (de) * 2002-02-19 2003-04-10 Rehau Ag & Co Erdsondenrohr
DE10327602B4 (de) * 2003-05-22 2006-12-28 FKW HANNOVER Forschungszentrum für Kältetechnik und Wärmepumpen GmbH Erdwärmesonde
DE102004061441B4 (de) * 2004-12-17 2007-04-19 VBL Klimageräte Handelsgesellschaft mbH Wärmepumpe
FR2893123A1 (fr) * 2005-11-10 2007-05-11 Ventilone Sarl Procede de controle du stockage d'energie thermique dans le sol et dispositif associe
DE19860328B4 (de) * 1998-12-24 2008-06-12 FKW HANNOVER Forschungszentrum für Kältetechnik und Wärmepumpen GmbH Wärmeübertrager
DE102007005270A1 (de) 2007-01-26 2008-07-31 Blz Geotechnik Gmbh Erdwärmesonde
DE202008008351U1 (de) 2008-05-16 2008-08-21 Brugg Rohrsysteme Gmbh Wärmepumpensystem
FR2914989A1 (fr) * 2007-04-13 2008-10-17 Johnson Controls Neige Soc Par Installation d'enneigement et logette pour une telle installation.
EP2025931A1 (de) * 2007-08-13 2009-02-18 Ochsner, Karl, Dipl.-Ing. Erdwärmesonde
DE102008049731A1 (de) 2008-05-09 2009-11-12 Brugg Rohrsysteme Gmbh Erdwärmesonde
DE102008039097A1 (de) 2008-08-21 2010-02-25 Blz Geotechnik Gmbh Erdwärmedirektverdampfersonde
DE202010000498U1 (de) 2010-03-30 2010-06-17 Lauterbach, Waltraud Ausbildung und Anordnung von Erdwärmesonden vorzugsweise für Einfamilieneinzel-, Doppel- und Reihenhäuser
DE102009006939A1 (de) 2009-01-30 2010-08-05 Brugg Rohr Ag Holding Wärmepumpenanlage mit einer Erdwärmesonde
DE102009045882A1 (de) 2009-10-21 2011-04-28 Evonik Degussa Gmbh Erdwärmesonde für eine geotherme Wärmepumpe
DE102010047390A1 (de) 2010-10-02 2012-04-05 Blz Geotechnik Gmbh Anordnung zur Verbindung einer Erdwärmephasenwechselsonde mit einer Wärmepumpenanlage
DE102011103595A1 (de) 2011-05-30 2012-12-06 Wieland-Werke Ag Wärme-/Kältepumpenanlage, Erdwärmesonde und deren Verwendung
WO2011073762A3 (de) * 2009-12-15 2013-01-03 Brugg Rohr Ag Holding Wärmetauscher
US20130020048A1 (en) * 2010-04-01 2013-01-24 SPS Energy GmbH Device and method for recovering heat from the environment
DE102009055079B4 (de) * 2009-12-21 2015-01-22 Hochschule Magdeburg-Stendal (Fh) Wärmeübertrager, Wärmeübertragungseinheit sowie Verfahren zur Bereitstellung von Heizenergie mittels Wärmeübertragung
DE102014104992A1 (de) 2014-04-08 2015-10-08 Kcd Kunststoffe, Additive Und Beratung Gmbh Verfahren zur Errichtung einer Erdwärmesonde und Anordnung zum Einleiten von Wärme in und zum Entnehmen von Wärme aus einer Erdwärmesonde
DE102016009601A1 (de) * 2016-08-09 2018-02-15 Bayerisches Zentrum für angewandte Energieforschung e.V. (ZAE Bayern) Fassadenelement sowie Wärmerohr zur passiven Nutzung oberflächennaher Geothermie und deren Anwendung in der Gebäudehülle
EP3486378A1 (de) * 2017-11-21 2019-05-22 Peter Schmitt Spundbohle zur wärmegewinnung
DE202022002767U1 (de) 2022-06-29 2023-05-08 Kohl Medical Ag Zweiverbindungssystem für Wärmepumpen und Erdwärmekollektoren
DE102022116248B3 (de) 2022-06-29 2023-06-29 Kohl Medical Ag Zweiverbindungssystem für wärmepumpen und erdwärmekollektoren

Cited By (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19838652C2 (de) * 1998-08-25 2002-07-18 Zae Bayern Bayerisches Zentrum Fuer Angewandte Energieforschung Ev Verfahren zum Auskoppeln und Nutzen von Wärme aus einer Brennstoffzelle, Brennstoffzelle und Absorptionswärmepumpe oder Absorptionskältemaschine mit einer solchen Brennstoffzelle
DE19860328B4 (de) * 1998-12-24 2008-06-12 FKW HANNOVER Forschungszentrum für Kältetechnik und Wärmepumpen GmbH Wärmeübertrager
DE20202578U1 (de) * 2002-02-19 2003-04-10 Rehau Ag & Co Erdsondenrohr
WO2003078905A1 (de) 2002-02-19 2003-09-25 Rehau Ag+Co Erdsondenrohr
DE10327602B4 (de) * 2003-05-22 2006-12-28 FKW HANNOVER Forschungszentrum für Kältetechnik und Wärmepumpen GmbH Erdwärmesonde
DE102004061441B4 (de) * 2004-12-17 2007-04-19 VBL Klimageräte Handelsgesellschaft mbH Wärmepumpe
FR2893123A1 (fr) * 2005-11-10 2007-05-11 Ventilone Sarl Procede de controle du stockage d'energie thermique dans le sol et dispositif associe
WO2007057594A1 (fr) * 2005-11-10 2007-05-24 Ventilone Procede de controle du stockage d'energie thermique dans le sol et dispositif associe
DE102007005270A1 (de) 2007-01-26 2008-07-31 Blz Geotechnik Gmbh Erdwärmesonde
DE102007005270B4 (de) * 2007-01-26 2008-10-30 Blz Geotechnik Gmbh Erdwärmesonde
FR2914989A1 (fr) * 2007-04-13 2008-10-17 Johnson Controls Neige Soc Par Installation d'enneigement et logette pour une telle installation.
WO2008145887A2 (fr) * 2007-04-13 2008-12-04 Johnson Controls Neige Installation d'enneigement et logette pour une telle installation
WO2008145887A3 (fr) * 2007-04-13 2009-02-12 Johnson Controls Neige Installation d'enneigement et logette pour une telle installation
EP2025931A1 (de) * 2007-08-13 2009-02-18 Ochsner, Karl, Dipl.-Ing. Erdwärmesonde
DE102008049731A1 (de) 2008-05-09 2009-11-12 Brugg Rohrsysteme Gmbh Erdwärmesonde
DE202008008351U1 (de) 2008-05-16 2008-08-21 Brugg Rohrsysteme Gmbh Wärmepumpensystem
DE102008039097A1 (de) 2008-08-21 2010-02-25 Blz Geotechnik Gmbh Erdwärmedirektverdampfersonde
DE102008039097B4 (de) * 2008-08-21 2010-10-07 Blz Geotechnik Gmbh Erdwärmedirektverdampfersonde
DE102009006939A1 (de) 2009-01-30 2010-08-05 Brugg Rohr Ag Holding Wärmepumpenanlage mit einer Erdwärmesonde
DE102009006939B4 (de) * 2009-01-30 2010-10-21 Brugg Rohr Ag Holding Wärmepumpenanlage mit einer Erdwärmesonde
WO2011047979A1 (de) 2009-10-21 2011-04-28 Evonik Degussa Gmbh Erdwärmesonde für eine geotherme wärmepumpe
DE102009045882A1 (de) 2009-10-21 2011-04-28 Evonik Degussa Gmbh Erdwärmesonde für eine geotherme Wärmepumpe
WO2011073762A3 (de) * 2009-12-15 2013-01-03 Brugg Rohr Ag Holding Wärmetauscher
DE102009055079B4 (de) * 2009-12-21 2015-01-22 Hochschule Magdeburg-Stendal (Fh) Wärmeübertrager, Wärmeübertragungseinheit sowie Verfahren zur Bereitstellung von Heizenergie mittels Wärmeübertragung
DE202010000498U1 (de) 2010-03-30 2010-06-17 Lauterbach, Waltraud Ausbildung und Anordnung von Erdwärmesonden vorzugsweise für Einfamilieneinzel-, Doppel- und Reihenhäuser
US20130020048A1 (en) * 2010-04-01 2013-01-24 SPS Energy GmbH Device and method for recovering heat from the environment
DE102010047390A1 (de) 2010-10-02 2012-04-05 Blz Geotechnik Gmbh Anordnung zur Verbindung einer Erdwärmephasenwechselsonde mit einer Wärmepumpenanlage
DE102011103595A1 (de) 2011-05-30 2012-12-06 Wieland-Werke Ag Wärme-/Kältepumpenanlage, Erdwärmesonde und deren Verwendung
DE102011103595B4 (de) * 2011-05-30 2013-02-07 Wieland-Werke Ag Wärme-/Kältepumpenanlage, Erdwärmesonde und deren Verwendung
DE102014104992A1 (de) 2014-04-08 2015-10-08 Kcd Kunststoffe, Additive Und Beratung Gmbh Verfahren zur Errichtung einer Erdwärmesonde und Anordnung zum Einleiten von Wärme in und zum Entnehmen von Wärme aus einer Erdwärmesonde
DE102016009601A1 (de) * 2016-08-09 2018-02-15 Bayerisches Zentrum für angewandte Energieforschung e.V. (ZAE Bayern) Fassadenelement sowie Wärmerohr zur passiven Nutzung oberflächennaher Geothermie und deren Anwendung in der Gebäudehülle
EP3486378A1 (de) * 2017-11-21 2019-05-22 Peter Schmitt Spundbohle zur wärmegewinnung
DE202022002767U1 (de) 2022-06-29 2023-05-08 Kohl Medical Ag Zweiverbindungssystem für Wärmepumpen und Erdwärmekollektoren
DE102022116248B3 (de) 2022-06-29 2023-06-29 Kohl Medical Ag Zweiverbindungssystem für wärmepumpen und erdwärmekollektoren
WO2024002855A1 (de) 2022-06-29 2024-01-04 Kohl Medical Ag Zweiverbindungssystem für wärmepumpen und erdwärmekollektoren

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