DE7518268U - Heat exchanger to be laid in the ground - Google Patents

Description

Diving. E. BERKtNTELD · DIpI.-Ing. H. SERKENFELD, Patentanwälte, KölnDiving. E. BERKtNTELD · DIpI.-Ing. H. SERKENFELD, patent attorneys, Cologne

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lur Eingebe vom b. JUill lä/D fiiy . Name d. Anm.lur input from b. JUill lä / D fiiy. Name d. Note

F 41/61 I m Erdreich ζu verlegender Wärmeaustaus eherF 41/61 I m earth ζ u laying heat exchange rather

Die Erfindung betrifft einen im Erdreich zu verlegenden Wärmeaustauscher für das Betriebsmittel einer Wärmepumpenheizung.The invention relates to a heat exchanger to be laid in the ground for the equipment of a heat pump heating system.

Die für die Beheizung von Häusern herkömmlich verwendeten Primärenergieen wie Kohle, öl und Erdgas werden teurer und knapper. Ebenso stellt man immer höhere Anforderungen an ih/e Verbrennung. Irr, vorliegenden Zusammenhang reicht es aus, diese Anforderungen mit dem Stichwort Umweltschutz zu umschreiben.The primary energies commonly used to heat houses like coal, oil and natural gas are becoming more expensive and scarce. There are also ever higher demands on your combustion. Crazy In the present context, it is sufficient to describe these requirements with the keyword environmental protection.

Auf der Suche nach neuen füt· die Beheizung von Häusern anwendbaren billigen und umweltfreundlichen Energieen ist man auf die natürliche Erdwärme gestossen. Diese lässt sich mit dem physikalisch seit langem bekannten Prinzip der Wärmepumpe ausnutzen und zur Hausbeheizung heranziehen. Mit einer solchen Wärmepumpe wird die Erdwärme durch F^nbringen rr.echani scher Energie auf ein höheres Temperaturniveau gebracht. Vereinfacht gesprochen, handelt es sich um den von Eisschränken bekannten Kältemaschinen-Prozess, der jetzt in anderer Richtung durchlaufen wird. Bei diesem nun linksherum 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 dem Betriebsmittel herausgeholte Wärmeenergie an den Wärmeträger der Heizanlage ab.Looking for new for heating houses applicable cheap and environmentally friendly energies are one on the natural Geothermal energy. This can be used with the physically well-known principle of the heat pump for a long time Use house heating. With such a heat pump, the geothermal energy is raised to a higher level by bringing in mechanical energy Brought temperature level. Put simply, it is about the refrigeration machine process known from ice cabinets, which is now is traversed in the other direction. In this cycle, which now runs counter-clockwise, the condenser of the heat pump, in which is a vaporous operating medium with the release of the largest Part of the heat contained in it is liquefied, designed as a heat exchanger. He gives the fetched from the resource Heat energy to the heat transfer medium of the heating system.

Ein wesentlicher und den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildender Bestandteil einer Wärmepumpenheizung ist der im Erdboden zu verlegende Wärmeaustauscher. Dieser wird vom Betriebsmittel durchströmt uno so¹! dieses auf einem möglichst langen Weg mit uem Erdreich in Berührung bringen. Dabei nimmt es aus diesem Wärme auf.An essential component of a heat pump heating system, which forms the subject of the present invention, is the heat exchanger to be laid in the ground. This is flowed through by the equipment uno so ¹ ! Bring this into contact with the earth as long as possible. It absorbs heat from this.

J Bei den bisherigen Versuchen zur prakti sehen Verwirklichung einerJ In previous attempts at the practical realization of a

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Wärmepumpenheizung hat man als Wärmeaustauscher Rohreoder Schläuche, gegebenenfalls in hin- und hergehenden Schleifen, im Erdboden verlegt. Nach einer Faustregel muss man dabr^ zum Beheizen von 1 qm Fussbodenf1äche etwa 3 - 4 qm Erdboden belegen. Wegen der mit steigender Tiefe zunehmenden Bodentemperatur soll der Wärmeaustauscher möglichst tief verlegt werden. Der Wärmeaustauscher wird unter anderem in der für das Hausfundament ausgeschachteten Grube verlegt. Diese Grube, deren Fläche die Grundfläche des Hauses etwas übersteigt, hat jedoch auf keinen Fall eine die Fussbodenfläche um das Drei- bis Vierfache übersteigende Maß. Somit musste man den neben dem Haus gelegenen Garten oder Hof zum Belegen mit den Rohren od£ Schläuchen heranziehen. Dies treibt die Anlagekosten auf untragbare Höhen. Auch mit niedrigen Betriebskosten lassen sie sich kaum noch abtragen.Heat pump heating has been laid in the ground as a heat exchanger, pipes or hoses, if necessary in back and forth loops. According to a rule of thumb, to heat 1 square meter of floor space you have to cover about 3 - 4 square meters of ground. Because the soil temperature increases with increasing depth, the heat exchanger should be laid as deep as possible. Among other things, the heat exchanger is laid in the pit dug for the house foundation. This pit, the area of which is slightly larger than the floor area of the house, is by no means three to four times larger than the floor area. So you had to use the garden or courtyard next to the house for covering with the pipes or hoses. This drives the investment costs to intolerable heights. Even with low operating costs, they can hardly be removed.

Hiervon ausgehend stellt sich für vorliegende Erfindung die Aufgabe, einen Wärmeaustauscher mit hoher Flächennutzung zu entwickeln. Unter Flächennutzung wird dabei das Verhältnis von Berührungsweg zwischen Erdboden und Betriebsmittel einerseits und auszuschachtende Bodenfläche andererseits verstanden. Als Lösung für diese Aufgabe hat sich nach der Erfindung eine Konstruktion herausgestellt, die gekennzeichnet ist durch zwei rechteckförmige, aufeinanderlieopnde und an ihren Längs- und Querränderr, miteinander verschweisste Kunststoffolien, einem Betriebsmitteleinlauf an einem und einem Betriebsmittelauslauf am anderen Längsende :jnd parallel zu den Querrändern unter gegensei tigern Abstand von Längsrand zu Längsrand verlaufende Abschweissungen zwischen den beiden Folien, die abwechselnd an dem einen oder anderen Längsrand beginnen und kurz vor dem jeweilig gegeriberllegenden 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 Abschwässungen. 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 solch hohe Flächennutzung, dass dasProceeding from this, the task of the present invention is to develop a heat exchanger with a high use of space. Land use is the relationship between the contact path between the ground and the equipment on the one hand and Understand the excavated floor area on the other hand. According to the invention, a construction has proven to be the solution to this problem highlighted, which is characterized by two rectangular, one on top of the other and at their longitudinal and transverse edges, welded plastic films, an operating fluid inlet at one and an operating fluid outlet at the other longitudinal end: jnd parallel to the transverse edges with mutual spacing welds running from longitudinal edge to longitudinal edge between the two foils, which alternate on one or the other Start the longitudinal edge and just before the respective opposing leg End longitudinal edge. This results in a meandering flow path for the equipment. The length of this flow path is roughly equal to the width of a film multiplied by the number of washings. This length exceeds the distance by an essential part of the occupation of the same floor area with pipes or hoses, even when laying back and forth in loop form, is achievable. The heat exchanger according to the invention thus brings about such a high use of space that the

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Belegen allein der Bodenfläche des Fundamentes für viele Anwendungsfälle ausreicht.Occupying the floor area of the foundation alone is sufficient for many applications.

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 Strömungskanal auch an den Umkehrstellen gleichen Querschnitt. Dies vermeidet unnötige Strömungsverluste.In an expedient embodiment, the welds end in a distance corresponding to their mutual distance the respective opposite longitudinal edge. So that gets through the flow channel formed by the welds also has the same cross section at the reversal points. This avoids unnecessary flow losses.

Statt der erläuterten Ausführurgsform mit dem Betriebsmitteleinlauf an einem und dem 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 der Betriebsmitteleinlauf und der Betriebsmittelauslauf am gleichen Längsende an den beiden Lsngsrändern angeordnet. Die Abschweissungen verlaufen nun parallel zu den Längsrändern von Querrand zu Querrand. Sie beginnen jeweils an einem und enden kurz vor dem gegenüberliegenden Längsrand.Instead of the explained embodiment with the operating fluid inlet at one and the operating fluid outlet at the other longitudinal end and welds running parallel to the transverse edges, other embodiments are also possible in which the decisive factor lies in the elongation of the flow path. With such a Embodiment, the operating fluid inlet and the operating fluid outlet are arranged at the same longitudinal end on the two longitudinal edges. The welds now run parallel to the longitudinal edges from transverse edge to transverse edge. They each start on one and end just before the opposite longitudinal edge.

Als ein nur zur Erläuterung 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 Betriebsmittels 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 Fundamentes in der Baugrube unter diesem verlegt werden kann.As an illustrative, and not a limitation, one A numerical example is that the foils have a length of 10 and a width of 2 m. The welds are about 3 cm apart. The pressure of the equipment is around 1 atü. This means that the heat exchanger gets off despite its structure elastic foils have a high degree of rigidity. This is so high that it can be laid under the foundation in the excavation pit without endangering the foundation.

Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform wird die Erfindung nun weiter beschrieben. In der Zeichnung ist:Using the example of the embodiment shown in the drawing the invention will now be further described. In the drawing is:

Figur 1: eine vereinfachte Aufsicht auf eine Ausführungsform des Wärmeaustauschers,Figure 1: a simplified plan view of an embodiment of the Heat exchanger,

Figur 2: in vergrössertem Maßstab ein Schnitt entlang der inFIG. 2: on an enlarged scale, a section along the line in FIG

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-4-Figur 1 eingezeichneten Schnittlinie und-4-Figure 1 drawn cutting line and

Figur 3; eine vereinfachte Aufsicht auf eine zweite Ausi Jhrungsform.Figure 3; a simplified supervision of a second version of the year.

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 gegenseitigem Abstand verlaufen die Abschwaissungen 24 bei der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform quer über die Folitn. Zum Wärmeaustauscher gehören dann schliesslich noch der Betriebsmitteleinlauf 26 und der Betriebsmittelauslauf 28.The heat exchanger consists of the lower foil 12 and the upper film 14. These are welded to one another at their two longitudinal edges 16 and 18 and their two transverse edges 20 and 22 The wedges 24 run at a mutual distance the embodiment shown in Figure 1 across the Folitn. Finally, the operating medium inlet 26 and the operating medium outlet 28 also belong to the heat exchanger.

Dieser Wärmeaustauscher wird in einer beliebigen oder besser in einer wirtschaftlich noch erreichbaren Tiefe im Erdboden und insbesondere in der Baugrube verlegt, über dem Betriebsmitteleinlauf 26 und dem Betriebsmittelauslauf 28 wird er an den Primärkreislauf der Wärmepumpenheizung angeschlossen. Im Betrieb wird er durch das ihn mit Druck durchströmende Betriebsmittel auf seine in Figur 2 gezeigte Form aufgebläht. Damit erreicht er eine auch für hohe statische Anforderungen ausreichende Steifheit.This heat exchanger is in any or better in an economically achievable depth in the ground and in particular in the excavation, laid above the operating fluid inlet 26 and the operating fluid outlet 28, it is transferred to the primary circuit connected to the heat pump heating. In operation, he is through the operating medium flowing through it with pressure inflated to its shape shown in FIG. With that he also achieves one for high static requirements, sufficient rigidity.

Bei der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform sind der Bet iebsmitteleinlauf 26 und der Betriebsmittelauslauf 28 am gleichen Querrand 20 angeordnet. Die Abschweissungen 24 verlaufen nun parallel zu den Längsrändern 16 und 18. Der Strömungsweg wird wieder gestreckt. Die Pfeile zeigen ihn an.In the embodiment shown in FIG. 3, the operating fluid inlet 26 and the operating fluid outlet 28 are arranged on the same transverse edge 20. The welds 24 now run parallel to the longitudinal edges 16 and 18. The flow path is stretched again. The arrows indicate it.

ANSPRÜCHEEXPECTATIONS

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Claims (4)

D-.-lng. E. BERKENFELD · Dipl.-lng. H. SiRKENFELD, Patentanwälte, Köln Anlage Aktenzeichen flrtUS FeiSt, BenSberg- zurEingabevom ς .Ιιιητ 1 Q 7 R mi/ Name d. Anm. F 41/61 ANSPRÜCHED -.- lng. E. BERKENFELD · Dipl.-Ing. H. SiRKENFELD, patent attorneys, Cologne Attachment file number flrtUS FeiSt, BenSberg- zurEingabevom ς .Ιιιητ 1 Q 7 R mi / Name d. Note F 41/61 CLAIMS 1. Im Erdreich zu verlegender Wärmeaustauscher für das Betriebsmittel einer Wärmepumpenheizung, gekennzeichnet durch zwei rechteckförmige, aufeinanderlegende und an ihren Längs- und Querrändern (16, 18; 20,22) miteinander verschweisste Kunststoffolien (12,14), einen Betriebsmitteleinlauf (26) an einem und einen Betriebsmittelauslauf (28) am anderen Längsende, und parallel zu den Querrändern (20,22) unter gegensei tigern Abstand1. Heat exchanger to be laid in the ground for the equipment of a heat pump heating system, characterized by two rectangular, superimposed and at their longitudinal and Transverse edges (16, 18; 20, 22) welded to one another plastic films (12, 14), an operating fluid inlet (26) on one and an operating fluid outlet (28) at the other longitudinal end, and parallel to the transverse edges (20, 22) with mutual spacing von Längsrand zu Längsrand (16,18) verlaufende Abschweissungen (24) zwischen den beiden Folien (12,14), die abwechselnd an dem einen oder anderen Längsrand beginnen und kurz vor dem jeweilig gegenüberliegenden Längsrand enden.from longitudinal edge to longitudinal edge (16,18) extending welds (24) between the two foils (12,14), which alternate on the begin one or the other longitudinal edge and end just before the respective opposite longitudinal edge. 2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschweissungen (24) in einer ihren gegenseitigen Abstand entsprechenden Entfernung von den Längsrändern (16,18) enden.2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the welds (24) end at a distance corresponding to their mutual spacing from the longitudinal edges (16, 18). 3. Im Erdreich zu verlegender Wärmeaustauscher für das Betriebsmittel einer Wärmepumpenheizung, gekennzeichnet durch zwei rechteckförmige, aufeinander!!egende und an ihren Längs- und Querrändern (16,18; 20,22) miteinander verschweisste Kunststofffolien (12,14), einen Betriebsmitteleinlauf (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 dem einen oder anderen Querrand beginnen und kurz vor dem jeweilig gegenüberliegenden Querrand enden.3. Heat exchanger to be laid in the ground for the equipment of a heat pump heating system, characterized by two rectangular, one on top of the other and at their longitudinal and Transverse edges (16,18; 20,22) welded to one another plastic films (12,14), an operating fluid inlet (26) on one and an operating medium outlet (28) on the other side of one Longitudinal end and parallel to the longitudinal edges (16,18) at a mutual distance from transverse edge to transverse edge (20,22) Welds (24) between the two foils (12, 14), which alternately begin at one or the other transverse edge and are short end in front of the respective opposite transverse edge. 4. Wärmeaustauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschweissungen (24) in einer ihrem gegenseitigen Abstand entsprechenden Entfernung von den Querrändern (20,22) enden.4. Heat exchanger according to claim 2, characterized in that the weldments (24) at a distance from one another end corresponding distance from the transverse edges (20,22). 7518268 25.09.7E7518268 25.09.7E