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Fa. M-TEC: Heat-Pipe Prinzip macht Heizen mit Erdwärme noch einfacher

晨怡热管 http://www.tim.at 2006-10-21 16:13:42

Ausgangssituation

In einem oder mehreren vertikalen Bohrlöchern bis zu 200 m Tiefe werden die Entzugsrohre eingebracht, und die Bohrlöcher anschließend mit einer gut wärmeleitenden Masse ausgefüllt. Die Wärme wird über eine in den Rohren zirkulierende Soleflüssigkeit der Erde entzogen. In der Wärmepumpe wird im Verdampfer die gewonnene Umweltwärme an das Kältemittel, und im Verflüssiger an das Heizsystem abgegeben.

Innovation

Herr K. Mittermayr hat auf Grund der Schwierigkeiten mit den Wasserrechtsbehörden bei Direktverdampfungssystemen und den Problemen bei Solesystemen vor einigen Jahren mit Versuchen begonnen, die Wärmeaufnahme aus dem Erdreich mit Wärmerohrsonden durchzuführen. Damit ergibt sich eine Trennung Wärmequellensystem-Wärmepumpe über einen Kondensator/Verdampfer ohne die bei Solesystemen erforderliche Umwälzpumpe. Die Wärmerohrsonde kann mit einem reinen Kältemittel – ohne Öl im Kreislauf – betrieben werden.

Ein traditionelles Wärmerohr (heat-pipe) ist ein Rohr, das mit einer leicht verdampfenden Flüssigkeit gefüllt ist.

a. Im Verdampfer Bereich nimmt die Flüssigkeit Wärme auf.
b. Die Flüssigkeit beginnt zu kochen und Dampf steigt auf.
c. Die Wärme wird am oberen Rand des Zylinders an die Umgebung abgegeben, der Dampf kondensiert und wird wieder flüssig.
d. Die Schwerkraft bringt die Flüssigkeit wieder an das untere Ende des Rohres.

Anwendungen in der Praxis

Die Verwendung des „heat-pipe" Prinzipes in der Wärmepumpentechnologie ist bisher an technischen Problemen gescheitert. Dazu gehören die sehr komplexe Dimensionierung des Wärmetauschers/Kondensators, der ganz bestimmte Kriterien erfüllen muss, um einen guten Wirkungsgrad zu haben.
Für die Dimensionierung und Optimierung war deshalb auch die Mitarbeit von Prof. Halozan vom Institut für Wärmetechnik der TU-Graz von entscheidender Bedeutung.
Nicht zuletzt verhalf aber erst die Kombination von langjähriger Erfahrung von der Fa. Mittermayr und die Expertise der Uni dem Projekt zum Erfolg.

Technische Highlights

Im Sondenkreislauf existiert kein mechanischer Antrieb („Heat-Pipe" Prinzip - Selbstzirkulation). Es ist daher kein Schmiermittel notwendig wie bei herkömmlichen Sondensystemen und daher auch keine Verschmutzungsgefahr von Grundwasser gegeben.
Das Fehlen einer Pumpe im Sondenkreislauf spart Energie in der Größenordnung von ca. 800 kWh/a.
Da sich im Sondenkreislauf weder eine Pumpe noch ein zu tauschendes Trägermedium befinden, ist dieser Teil der Anlage komplett wartungsfrei.
Der Einsatz eines verdampfenden Trägermediums mit einer höheren Verdampfungstemperatur (zB CO₂) ermöglicht es, den Wirkungsgrad der gesamten Anlage deutlich zu verbessern (Arbeitszahl 5,4 statt 3 bis 4)
Nahezu jede Split-Wärmepumpe (zB Luft/Wasser oder Direktverdampfungs-Wärmepumpe) könnte sehr einfach mit einer zusätzlichen, effizienten Wärmequelle (Erdwärme) kombiniert werden. Dadurch könnte die Wirtschaftlichkeit von alten und neuen Wärmepumpen-Anlagen erheblich gesteigert werden.

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