Kombinierter Luft-Wasser-Wärmetauscher

Die Erfindung betrifft einen kombinierten Luft-Wasser-Wärmetauscher bzw. eine Anlage umfassend einen derartigen Wärmetaucher, sowie ein Verfahren zur Regelung des Wärmetauschers bzw. der Anlage.

Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Luft-Wärmetauscher für den Betrieb im Freien bekannt. Bei derartigen Wärmetauschern besteht jedoch das Problem, dass diese sehr schnell vereisen. Bei einer Lufttemperatur von etwa 0 bis 3°C bildet sich häufig Eis an den abgekühlten Flächen des Wärmetauschers, welches unter großem Energieaufwand wieder abgetaut werden muss.

Zwar existieren alternative Möglichkeiten, um das Eis zu entfernen, beispielsweise durch den Einsatz von Rüttelvorrichtungen, die mit mechanischer Energie das Eis lösen. Auch besteht die Möglichkeit durch eine kurzfristige Durchströmung der vereisten Elemente mit heißem Medium das Eis anzutauen und es zum Abrutschen zu bringen.

Derartige Lösungen sind allerdings mit zusätzlichen Einrichtungen und zusätzlichem Schaltungsaufwand verbunden, die für eine Verteuerung der Anlage und der Wartungskosten verantwortlich ist und außerdem zu einer erhöhten Fehleranfälligkeit führt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Wärmetauscher zu schaffen, der sowohl über Luft als auch über Wasser äußerst effizient betreibbar ist und sich weiters selbständig von gebildetem Eis befreit, ohne dass aufwendige Maßnahmen erforderlich wären. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Der erfindungsgemäße Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 umfasst im Wesentlichen zumindest einen spiralig zusammengerollten, mit Wärmemedium bzw. Sole durchströmten Absorber bzw. ein Absorberelement. Weiters ist zwischen den jeweils benachbarten Schichten des spiraligen Absorberelementes zumindest ein Distanzelement angeordnet. Der Wärmetauscher wird in axialer Richtung durch zwischen dem Distanzelement und dem Absorberelement verbleibende Freiräume hindurch von Luft oder Wasser durchströmt. Der erfindungsgemäße Wärmetauscher ist damit nicht nur vorteilhaft kompakt und bauklein, sondern auch effektiv.

Es kann auch bei diesem Wärmetauscher nicht verhindert werden, dass sich bei gewissen tieferen Temperaturen Eis entweder aus der Luftfeuchtigkeit oder durch das Wasser direkt bildet und sich an den Distanzelementen bzw. Absorberelementen niederschlägt. Erfindungsgemäß ist deshalb vorgesehen, dass die Distanzelemente und

die Absorberelemente aus jeweils unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehen, wodurch bei wechselnden Temperaturen Relativbewegungen zueinander erfolgen. Diese Bewegungen gegeneinander bewirken, dass das an den Absorberelementen bzw. Distanzelementen festgesetzte Eis gelöst wird und durch die Schwerkraft nach unten fällt. Dieser Vorgang läuft permanent und nahezu automatisch ab, da die Temperaturen im Wärmetauscher ständigen Schwankungen unterworfen sind, die schon allein dadurch hervorgerufen werden, dass die an den Wärmetauscher angeschlossene Wärmepumpe nicht permanent läuft und aus diesem Grund nicht permanent Kälte am vom Wärmemedium bzw. der Sohle durchströmten Absorberelement produziert wird. Wird die Wärmepumpe beispielsweise abgeschaltet, so wird die Sole und dementsprechend auch das Absorberelement etwas erwärmt, wobei diese Temperaturschwankungen bereits ausreichen, um eine entsprechende Relativbewegung der Distanzelemente bezüglich der Absorberelemente zu bewirken und das Eis abzulösen. Auf diese Weise kann somit das sich bildende Eis rasch, einfach und automatisch ohne zusätzlichen Aufwand und ohne zusätzlichen Einsatz von weiteren Vorrichtungen oder Verfahren abgelöst werden und die Oberfläche des Wärmetauschers bleibt eisfrei und somit aktiv wärmetauschfähig.

Die abhängigen Ansprüche beschreiben bevorzugte Ausführungsformen und

Ausgestaltungen der Erfindung.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Absorberelement zumindest zwei vollständige Windungen bzw. Wicklungen auf, wodurch ein durchgehender, sich über eine Winkel von zumindest 360° erstreckender, Zwischenraum zwischen den einzelnen Schichten bzw. Lagen des Absorberelementes gebildet wird, in dem das Distanzelement eingesetzt ist. Diese Ausführungsform gewährt mit minimalem Materialaufwand eine effektive Eisabscheidung.

Als Materialien werden für das Absorberelement beispielsweise Kunststoff mit einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten und für das Distanzelement Metall mit einem im Vergleich dazu relativ geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten eingesetzt. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist jedes Absorberelement einen Zuflusssammelkanal für kalte Sole, einen gegenüberliegend angeordneten

Abflusssammelkanal für die erwärmte Sole sowie dazwischenliegende Strömungskanäle auf, die die Sammelkanäle fluidtechnisch miteinander verbinden. Eine derartige Ausgestaltung des Absorberelementes gewährleistet eine gleichmäßige Durchströmung des Absorberelementes mit Sole. Insbesondere vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang,

wenn die Zuflussöffnung für die kalte Sole auf der höhenmäßig gegenüberliegenden Seite der Abflussöffnung für die erwärmte Sole liegt.

Das Absorberelement ist vorteilhafterweise in Form einer flexiblen biegsamen

Matte aus Polypropylen ausgebildet, wobei die Matte in ihrem ausgerollten Zustand eine rechteckige Form aufweist. Dies gewährleistet nicht nur einen hohen

Wärmeausdehnungskoeffizienten mit damit verbundener großer Langenausdehnung, sondern auch eine leichte und stabile sowie dauerhafte konstruktive Ausgestaltung.

Die Kanäle für die Durchströmung des Absorberelementes mit Sole können entweder im Inneren der Absorberelemente ausgebildet sein oder an der Außenseite des Absorberelementes befestigt sein. Auf diese Weise, insbesondere durch innenliegende

Strömungskanäle, kann eine beidseitige Wirkung bzw. Wärmetauschwirkung erzielt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines Wärmetauschers werden zwei oder mehr Absorberelemente aneinander angeschlossen und bilden eine fortlaufende spiralige Windung. In diesem Zusammenhang ist es insbesondere vorteilhaft, dass die einzelnen Absorberelemente hinsichtlich des Soleflusses zueinander parallel geschaltet sind und jeweils einen eigenen Solezu- bzw. -abfluss aufweisen, wobei die einzelnen Soleströme nach deren Austritt wieder zusammengeführt werden.

Die zwischen den Absorberelementen liegenden Distanzelemente erstrecken sich vorteilhafterweise über die gesamte Längserstreckung des Zwischenraumes zwischen den einzelnen Schichten bzw. Lagen der Absorberelemente. Dies gewährleistet eine effektive Enteisung über die gesamte Wärmetauschoberfläche des Wärmetauschers.

Um den Effekt der Enteisung zu verstärken, liegen die Distanzelemente einseitig oder beidseitig an den Absorberelementen berührend an und verstärken durch die Schabwirkung bei der Relativbewegung die Enteisung. Vorteilhaft ist es in diesem

Zusammenhang, wenn die Distanzelemente möglichst großflächig an den

Absorberelementen anliegen. Trotzdem bzw. gleichzeitig gewährleisten die

Distanzelemente eine ausreichende Beabstandung und die Schaffung von Freiräumen, durch die die Luft oder das Wasser durch den Wärmetauscher durchströmen können sowie in denen sich das Eis ausbilden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Distanzelemente aus diesem Grund uneben ausgeführt und bestehen vorteilhafterweise aus einem parallel zur Längsachse gewellten Metallblech.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist im Inneren des Wärmetauschers eine mit Sole durchströmte Rohrwendel angeordnet. Diese ist vorteilhafterweise über einen separaten Solekreislauf gespeist. Die Rohrwendel stellt eine zusätzliche Wärmetauschoberfläche zur Verfügung und maximiert die erreichbare

Wärmetauschoberfläche des gesamten Wärmetauschers, da die spiraligen Windungen der Absorberelemente bzw. Distanzelemente im innersten Bereich durch zu enge

Wicklungen meist auf konstruktive Schwierigkeiten stoßen bzw. aus Materialgründen nicht so eng wickelbar sind. Der Wärmetauscher kann zur Sicherung und zur optischen Verschönerung sowie um eine weitere zusätzliche Wärmetauschfläche zu schaffen von einem außenliegenden

Mantel aus Metall umgeben sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist unterhalb des Wärmetauschers eine Eisabscheidevorrichtung, insbesondere in Form eines Siebes, vorgesehen. Durch diese Eisabscheidevorrichtung wird das Eis, das aus dem Wärmetauscher fällt, vom noch flüssigen Wasser separiert, welches in einer Auffangwanne aufgefangen werden kann.

Auf diese Weise wird gewährleistet, dass das Wasser in einen Wasserspeicher rückgeführt werden kann, ohne dass das Eis in diesen Wasserspeicher gelangt. Die im

Eis gespeicherte Kälte belastet auf diese Weise nicht die Temperatur des Wasserspeichers. Auf diese Weise kann die Temperatur des Wasserspeichers, wie nachfolgend beschrieben, schnell und leicht erhöht werden.

Um die Luft effektiv in den Wärmetauscher einzubringen, kann insbesondere an dessen Oberseite, ein Gebläse vorgesehen sein. Dadurch kann warme Luft, die beispielsweise von Gebäudeflächen od. dgl. abgesaugt wird, in den Wärmetaucher eingebracht und zur Erwärmung der Sole verwendet werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist im Wärmetauscher eine

Sprinklereinrichtung vorgesehen, über die Wasser in den Wärmetauscher einbringbar ist, das die Absorberelemente und die Distanzelemente benetzt. Dieses Wasser dient ebenfalls zur Erwärmung der Sole. Der Wärmetauscher kann somit sowohl mit Luft als auch mit Wasser gleichzeitig oder abwechselnd betrieben werden. Das Wasser wird beispielsweise aus einem Wasserspeicher abgepumpt, kann aber auch aus einem Bach stammen oder Regenwasser sein.

Es kann weiters ein Temperatursensor vorgesehen sein, der die Temperatur der einströmenden Luft misst. über eine Steuerungseinrichtung können dann in Abhängigkeit von der Temperatur das Gebläse und die Sprinklereinrichtung getrennt voneinander aktiviert werden. Auf diese Weise kann der Wärmetauscher effektiv und energiesparend gesteuert werden.

Weiters wird eine Anlage vorgeschlagen, die einen Wärmetauscher, eine daran angeschlossene Wärmepumpe sowie einen Wasserspeicher umfasst. Der Wasserspeicher ist dabei vorteilhafterweise ein teilweise unterirdischer, von der

Erdwärme beaufschlagter Speicher, in dem ein Gefrieren des Wassers nicht leicht möglich ist. Aus diesem Wasserspeicher ist Wasser entnehmbar und über die

Sprinklereinrichtung in den Wärmetauscher einbringbar. Der Wasserspeicher muss nicht geschlossen sein. Regenwasser kann problemlos in den Wasserspeicher eintreten.

Vorteilhaft ist es, wenn durch die Eisabscheidevorrichtung verhindert wird, dass das aus dem Wärmetauscher abfallende Eis in diesen Wasserspeicher gelangt. Auf diese Weise wird verhindert, dass die im Eis gespeicherte Kälte die Temperatur des

Wasserspeichers belastet oder dass die Energie des nächsten Tages dafür aufgewendet werden muss, das Eis aufzutauen.

Gleichzeitig soll das aus dem Wärmespeicher austretende, noch flüssige Wasser wieder in den Wasserspeicher rückgeführt werden, was durch die Auffangwanne gewährleistet werden kann. Auf diese Weise kann beispielsweise das Wasser des

Wasserspeichers durch den Wärmetauscher erwärmt werden.

Das Gebläse, die Sprinklereinrichtung, die Wärmepumpe und/oder die Pumpe des

Wasserspeichers sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform über eine

Steuervorrichtung ansteuerbar und getrennt aktivierbar.

Weiters ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit dem der erfindungsgemäße Wärmetaucher bzw. die erfindungsgemäße Anlage effektiv und energiesparend betreibbar bzw. regelbar sind.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 19 gelöst. Der Wärmetauscher bzw. die Anlage kann sowohl ohne Wasserspeicher als auch mit

Wasserspeicher betrieben werden.

Bei eingeschalteter Wärmepumpe bzw. bei Nutzung der erwärmten Sole durch beispielsweise Heiztätigkeit und bei gleichzeitigem Unterschreiten einer gewissen frei definierbaren Minimaltemperatur der einströmenden Luft, beispielsweise in klirrend kalten Winternächten, werden das Gebläse abgeschaltet und die Sprinklereinrichtung bzw. die

Pumpe eingeschaltet und somit nur noch Wasser und keine Luft mehr vom

Wasserspeicher zum Wärmetauscher gefördert. Auf diese Weise erfolgt trotzdem weiterhin und ohne Unterbrechung ein effektiver Wärmetausch, wobei die Sole nun durch das Wasser des Wasserspeichers erwärmt wird. Wir die Wärmepumpe abgeschaltet bzw. erfolgt keine Heiztätigkeit und wird die erwärmte Sole nicht genutzt, so erfolgt bei einer Temperatur der einströmenden Luft oberhalb der festgesetzten Minimaltemperatur eine Einschaltung sowohl des Gebläses als auch der Sprinklereinrichtung bzw. der Pumpe. Auf diese Weise wird der Wärmetauscher sowohl von der erwärmten Luft als auch vom Wasser des Wasserspeichers durchströmt, wodurch das Wasser des Wasserspeichers durch die erwärmte Luft aufgewärmt wird.

Dies führt zu einer Erhöhung der Temperatur des Wassers im Wasserspeicher und

ermöglicht eine Speicherung der Energie, die für den Fall einer Temperatursenkung unter die Minimaltemperatur wieder benötigt wird.

Auf diese Weise und durch diese besondere Betriebsart kann der Wärmetauscher ohne Leerzeiten, vor allem in der kalten Periode bzw. während der Heizperiode betrieben werden. Die Energie des Wärmetauschers wird ständig genützt, entweder für die Erwärmung der Sole oder für die Erwärmung der Zisterne.

Durch den vorliegenden Wärmetauscher und die Verwendung von warmer Luft, die beispielsweise über Dachflächen oder Abluft von Küchen oder Bädern bei jedem Haushalt verfügbar ist, besteht kein Bedarf für Sonnenkollektoren oder auf dem Dach zu befestigende Kollektormatten, die weder optisch vorteilhaft sind sowie kostenaufwendig und sturmgefährdet sind.

Durch die vorliegende Anlage bzw. den vorliegenden Wärmetauscher kann somit Luft und Wasser in sich synergistisch ergänzender, effektiver Weise zur Wärmetauschung verwendet werden.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielsweise beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher in Seitenansicht im Schnitt. Fig. 2 zeigt den Wärmetauscher aus Fig. 1 im Schnitt von oben. Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Gesamtanlage.

Fig. 4 und Fig. 5 zeigen Temperaturdiagramme für die Verfahrensführung.

In Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Schnittes durch den erfindungsgemäßen Wärmetauscher 1 dargestellt. Der Wärmetauscher 1 ist im Wesentlichen zylindrisch mit kreisförmigem Querschnitt, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist.

Der Wärmetauscher 1 umfasst drei Absorberelemente 2, die um eine zentrale Längsachse 11 des Wärmetauschers 1 spiralig zusammengerollt bzw. gewunden bzw. gewickelt sind. Die einzelnen Absorberelemente 2 sind aus flexiblen, biegsamen Kunststoffmatten gebildet, die in ihrem Inneren Strömungskanäle 6 aufweisen, durch die das Wärmemedium bzw. die Sole strömt. Die Absorberelemente besitzen in entrolltem Zustand eine rechteckige Grundform mit einer längeren Längsseite und einer kürzeren Breitseite, die die Höhe des Wärmetauschers 1 definiert.

Die drei Absorberelemente 2 sind mit ihren Höhenseiten aneinander anschließend ausgerichtet, wodurch eine fortlaufende spiralige Windung ausgebildet ist, wie dies aus Fig. 2 erkennbar ist. Jedes Absorberelement 2 weist einen sich über die gesamte Höhe des Absorberelementes 2 erstreckenden Zuflusssammelkanal 7 mit einer Zuflussöffnung 8 für die einströmende kalte Sole auf. Außerdem ist ein auf der gegenüberliegenden Seite angeordneter Abflusssammelkanal 9 vorgesehen, der sich ebenfalls über die gesamte Höhe des Absorberelementes 2 erstreckt und eine Abflussöffnung 10 für die vom Wärmetauscher 1 erwärmte Sole aufweist. Die Zuflussöffnung 8 liegt auf der unteren Seite des Wärmetauschers 1 und die Abflussöffnung 10 auf der gegenüberliegenden oberen Seite des Wärmetauschers. Der Zuflusssammelkanal 7 und der Abflusssammelkanal 9 sind miteinander über eine Vielzahl von normal zu den Sammelkanälen 7, 9 und parallel zueinander ausgerichteten Strömungskanälen fluidleitend verbunden.

Die kalte Sole strömt somit durch die Zuflussöffnung 8 in den Zuflusssammelkanal 7 ein, steigt im Zuflusssammelkanal 7 in die Höhe und verteilt sich in die waagrechten Strömungskanäle 6. Der Fortschritt der Strömung der Sole in diesen Strömungskanälen 6 erfolgt senkrecht zur Längsachse 11. Die durch den Wärmetauscher 1 durchströmende Luft erwärmt die Sole dabei und die Sole fließt anschließend aus den Strömungskanälen 6 in den Abflusssammelkanal 9 und verlässt das Absorberelement 2 durch die Abflussöffnung 10 an der oberen Seite des Absorberelements 2. Auf diese Weise ist eine gleichmäßige Durchströmung des Absorberelementes 2 mit Sole gewährleistet.

Die Strömungskanäle 6 sowie der Zuflusssammelkanal 7 und der Zuflusssammelkanal 9 sind im Inneren des Absorberelementes 2 bzw. der Matte ausgebildet. Die Matte bzw. das Absorberelement 2 hat dabei eine im Wesentlichen flache und ebene Oberfläche.

In Fig. 2 ist ersichtlich, dass jedes Absorberelement einen eigenen Solezu- bzw. -ablauf aufweist und dass die Absorberelemente 2 hinsichtlich des Soledurchflusses zueinander parallel geschaltet sind. Die kalte Sole wird dementsprechend auf die drei Absorberelemente 2 aufgeteilt und die aus den drei Absorberelementen 2 ausströmende erwärmte Sole wird zu einem gemeinsamen Solestrom der erwärmten Sole zusammengeführt.

Die Windungen des Absorberelementes 2 sind derart, dass die einzelnen benachbarten Schichten bzw. Lagen des spiraligen Absorberelementes 2 voneinander berührungsfrei beabstandet sind und die vorzugsweise gleiche Abstände zueinander aufweisen.

Zwischen den einzelnen Schichten bzw. Lagen des spiralig gewundenen Absorberelementes 2 bzw. der aneinandergereihten Absorberelemente 2 ist ein

Zwischenraum 4 ausgebildet, der sich ebenfalls analog zu den Absorberelementen 2 spiralig bzw. schneckenhausartig nach innen windet.

In diesem Zwischenraum 4 bzw. zwischen den einzelnen Schichten bzw. Lagen des Absorberelementes 2 sind Distanzelemente 3 bzw. ein einziges durchgehendes Distanzelement 3 angeordnet. Das Distanzelement 3 besteht aus einem vom ersten

Material der Absorberelemente 2 unterschiedlichen Material mit einem unterschiedlichen

Wärmeausdehnungskoeffizienten, beispielsweise aus Metall.

Das bzw. die Distanzelement(e) 3 erstrecken sich nahezu über die gesamte Längserstreckung und/oder Höhe des zwischen den jeweils benachbarten Schichten bzw. Lagen des spiraligen Absorberelementes 2 ausgebildeten Zwischenraumes 4.

Das bzw. die Distanzelement(e) 3 berühren die jeweils benachbarten Schichten bzw. Lagen des Absorberelemeπtes 2 an beiden Seiten möglichst großflächig.

Das Distanzelement 3 bewirkt somit eine Beabstandung der einzelnen Schichten bzw. Lagen der Absorberelemente 2 zueinander und schafft Freiräume 5, durch die das Wärmetauschmedium, das heißt Luft oder Wasser, durch den Wärmetauscher 1 durchströmen kann. In diesen Zwischenräumen bzw. Freiräumen 5 wird auch Eis ausgebildet.

Die Distanzelemente 3 bzw., wie in Fig. 2 dargestellt, ein einziges längliches

Distanzelement 3, besteht aus einem unebenen, beispielsweise gewellten Metallblech, wobei die Wellung in radialer Richtung bezüglich der Längsachse 11 erfolgt.

Insbesondere wird hierbei ein Aluminiumblech mit einer Dicke von etwa 0,6 mm eingesetzt.

Durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Absorberelemente 2 und der Distanzelemente 3 erfahren diese unterschiedliche Ausdehnungen bei Temperaturänderungen. Die Längsausdehnung der Absorberelemente 2 und der Distanzelemente 3 ist größer als deren Höhenausdehnung. Aus diesem Grund wird auch die Ausdehnung in Längsrichtung verstärkt. Die Ausdehnungen wirken sich in erster Linie durch eine änderung der Längsabmessung aus.

Bei dem erfindungsgemäßen Wärmetauscher 1 dehnt sich somit das Absorberelement 2 stärker aus als das Distanzelement 3. Auf diese Weise kommt es zu einer Lateralverschiebung bzw. Relativbewegung der Absorberelemente 2 im Vergleich zu den Distanzelementen 3. Das Distanzelement 3 schabt dabei entlang den einzelnen Lagen und Schichten des Absorberelementes 2 und bewirkt auf diese Weise eine Ablösung des darin gebildeten Eises. Die einzelnen Absorberelemente 2 dehnen sich unabhängig voneinander aus, wobei der Fall eintreten kann, dass sich die äußeren Absorberelemente 2 stärker oder geringer ausdehnen als die inneren Absorberelemente 2.

Auch können die Absorberelemente 2 alternativ dazu fix entlang ihrer Höhenkanten miteinander gekoppelt sein, wodurch sich das gesamte daraus gebildete Absorberelement 2 einheitlich ausdehnt.

Auf diese Weise ist gewährleistet, dass das Eis, das sich in den Freiräumen 5 bzw. am Distanzelement 3 und an den Absorberelementen 2 bildet, automatisch abgelöst wird und über die Schwerkraft nach unten fällt. Die Wärmetauschflächen des Wärmetauschers 1 bleiben somit eisfrei uns aktiv. Dieser Effekt funktioniert umso besser, je größer die Unterschiede der Wärmeausdehnungskoeffizienten sind und je größer die dadurch entstehenden Relativbewegungen der Absorberelemente 2 und der Distanzelemente 3 zueinander tatsächlich sind.

Der Mechanismus spricht schon bei kleinsten Temperaturschwankungen an, die beispielsweise durch eine veränderte Lufttemperatur hervorgerufen werden können oder durch eine Aktivierung oder Abschaltung der von der Sole betriebenen Wärmepumpe. In beiden Fällen kommt es zu Temperaturschwankungen im Inneren des Wärmetauschers 1 , die bereits eine Relativbewegung hervorrufen und das Eis bereits im Anfangsstadium seiner Bildung lösen.

Die Bildung des Eises erfolgt im übrigen dadurch, dass mit Feuchtigkeit beladene warme Luft durch den Wärmetauscher 1 abgekühlt wird, sich bei gewissen Temperaturen unter den Gefrierpunkt abkühlt und sich die Feuchtigkeit als Eis auf den Wärmetauschflächen abscheidet. Der erfindungsgemäße Wärmetauscher 1 kann jedoch nicht nur mit Luft, sondern auch, wie später beschrieben wird, mit Wasser betrieben werden, wobei auch bei der Beschickung des Wärmetauschers 1 mit Wasser eine Eisbildung hervorgerufen werden kann.

Um die äußerste Schicht bzw. Lage des Absorberelementes 2 herum ist, wie in Fig. 2 ersichtlich, ein zylindrischer Mantel 12 aus Metall angeordnet. Dieser Mantel 12 bewirkt nicht nur einen optischen sowie einen mechanischen Schutz der Absorberelemente 2 und der Distanzelemente 3, sondern sorgt auch für eine zusätzliche Wärmetauschfläche, da auch zwischen dem außen liegenden Absorberelement 2 und dem Mantel 12 eine Relativbewegung erfolgt, die ein Ablösen des Eises bewirkt. Die Distanzelemente 3 und die Absorberelemente 2 sind auf einem unten liegenden Träger 22 befestigt bzw. liegen auf diesem auf.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist im Inneren des Wärmetauschers 1 im Bereich der zentralen Längsachse 11 und innerhalb des innersten Absorberelementes 2 eine Rohrwendel 18 angeordnet. Diese Rohrwendel 18 wird ebenfalls mit Wärmemedium bzw. Sole durchströmt, wobei die Rohrwendel 18 aus einem separaten Solekreislauf gespeist ist. Dies hat den Vorteil einer leichten Austauschbarkeit sowie eines verminderten

Druckaufbaus innerhalb des Systems. Die Rohrwendel 18 ist dabei vorteilhafterweise aus Metall aufgebaut, um für eine schnelle und effektive Wärmeleitung zu sorgen.

Die Rohrwendel 18 ist ergänzend zum Distanzelement 3 und zum

Absorberelement 2 vorgesehen, um auch den ansonsten ungenützten Innenraum des Wärmetauschers 1 effektiv nützen zu können, da eine zu enge Windung der

Distanzelemente 3 und der Absorberelemente 2 meist aus technischen und mechanischen Gründen nicht gut möglich ist.

Die Solekreisläufe der Absorberelemente 2 und der Rohrwendel 18 werden ebenfalls parallel geführt und gepoolt bzw. zusammengeführt.. Wie in Fig. 1 ersichtlich, ist unterhalb des Wärmetauschers 1 eine

Eisabscheidevorrichtung 13 in Form eines schräg verlaufenden Siebes angeordnet. Das im Wärmetauscher 1 entstehende und abgelöste Eis fällt auf dieses Sieb und rutscht schräg ab. Das im Wärmetauscher 1 kondensierte Wasser kann jedoch durch die Eisabscheidevorrichtung 13 durchtreten und wird in einer Auffangwanne 16 aufgefangen. Von dieser Auffangwanne kann das Wasser in einen später beschriebenen Wasserspeicher 17 zurückgeführt werden.

Auf der der Eisabscheidevorrichtung 13 gegenüberliegenden Oberseite des Wärmetauschers 1 ist ein Gebläse 14 bzw. eine Ansaugvorrichtung vorgesehen, über die Luft in den Wärmetauscher 1 einbringbar ist. Die Luft kann dabei insbesondere von Warmluftquellen, wie beispielsweise Ablufteinrichtungen aus Küchen oder Bädern sowie von Dachfirsten oder Giebeln oder sonstigen warmen Flächen abgezogen bzw. abgesaugt werden. Die Luft strömt von oben in den Wärmetauscher 1 ein, strömt entlang der Deckelemente 3 und der Absorberelemente 2 durch die Freiräume 5 nach unten und erwärmt dabei die in den Absorberelementen 2 geführte Sole. Dabei kühlt die Luft ab und die enthaltene Luftfeuchtigkeit kann bei kritischen Temperaturen als Eis kristallisieren.

Weiters ist in dem in Fig. 1 dargestellten Wärmetauscher 1 eine Sprinklereinrichtung 15 vorgesehen, die unterhalb des Gebläses 14 angeordnet ist. Die Sprinklereinrichtung 15 ist als Sprühvorrichtung vorgesehen, über die Wasser in den Wärmetauscher 1 einbringbar ist. Dieses Wasser, das beispielsweise aus einem Wasserspeicher 17 kommt, dient ebenfalls zur Erwärmung der Sole und folgt im Wesentlichen den gleichen Strömungswegen wie die Luft, rinnt also entlang der Distanzelemente 3 und der Absorberelemente 2 durch die Freiräume 5 von oben nach unten durch den Wärmetauscher 1 hindurch.

In Fig. 3 ist eine erfindungsgemäße Anlage dargestellt, die einen Wärmetauscher

1, eine daran angeschlossene Wärmepumpe 20 zur Verwertung der erwärmten Sole, sowie einen Wasserspeicher 17 umfasst. Der Wasserspeicher 17 ist vorteilhafterweise

zumindest teilweise unterirdisch angeordnet und wird somit von Erdwärme beaufschlagt, was eine Vereisung des im Wasserspeicher 17 enthaltenen Wassers verhindert. Aus diesem Wasserspeicher 17 ist Wasser mittels einer Pumpe 21 entnehmbar. Dieses Wasser kann über die Sprinklereinrichtung 15 in den Wärmetauscher 1 eingebracht werden.

Der Wärmetauscher 1 kann direkt über der oben offenen Zisterne bzw. dem Wasserspeicher 17 angeordnet sein, da durch die Eisabscheidevorrichtung 13 verhindert wird, dass sich das vom Wärmetauscher 1 lösende Eis in den Wasserspeicher 17 fällt. Lediglich das noch flüssige Wasser kann über die Auffangwanne 16 oder auch direkt von dem Wärmetauscher 1 in den Wasserspeicher 17 rückgeführt werden. Dies ist aus zweierlei Gründen sinnvoll. Zum Einen wird somit verhindert, dass das Eis in den Wasserspeicher 17 gelangt und seine gespeicherte Kälte zu einer Absenkung der Wassertemperatur im Wasserspeicher 17 führt. Zum Anderen kann auf diese Weise eine Erwärmung des Wassers im Wasserspeicher 17 erzielt werden. Die Anlage kann allerdings auch ohne diesen Wasserspeicher 17 betrieben werden. Bei warmen Lufttemperaturen, über dem Gefrierpunkt beispielsweise, und bei eingeschalteter Wärmepumpe wird die Sole durch die den Wärmetauscher 1 durchströmende Luft erwärmt. Sinkt nun die Lufttemperatur, beispielsweise in einer klirrend kalten Winternacht, so wird bei Erreichen einer gewissen Schwell- bzw. festzulegenden Minimaltemperatur das Gebläse 14 abgeschaltet und der Wärmetauscher 1 deaktiviert. In diesem Fall kann eine herkömmliche öl-, Gas- oder Holzheizung bzw. ein Elektroheizstab einspringen. Ein derartiges Schema ist in Fig. 4 dargestellt.

Die Anlage kann allerdings auch in vorteilhafter Weise mit dem Wasserspeicher 17 kombiniert werden, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Bei eingeschalteter Wärmepumpe 20 bzw. bei der Nutzung der erwärmten Sole durch beispielsweise das Einschalten von Heizgeräten erfolgt die Erwärmung der Sole bei warmer Luft im Plusbereich üblicherweise ausschließlich durch die einströmende Luft. Unterschreitet die in den Wärmetauscher 1 einströmende Luft jedoch einen gewissen Schwell- bzw. Minimalwert, so wird das Gebläse 14 abgeschaltet und die Sprinklereinrichtung 15 bzw. die Pumpe 21 eingeschaltet. Auf diese Weise wird somit Wasser vom Wasserspeicher 17 gefördert und in den Wärmetauscher 1 über die Sprinklereinrichtung 15 eingebracht. Die Sole wird nun nicht mehr durch die Luft erwärmt, sondern nur mehr durch das Wasser des Wasserspeichers 17. Auf diese Weise kann beispielsweise eine klare und kalte Winternacht durch die im Wasser des Wasserspeichers 17 gespeicherte Wärmeenergie durchgestanden werden. Eine Zuschaltung einer herkömmlichen Heizung ist in den meisten Fällen nicht erforderlich.

Wird nun die Wärmepumpe 20 abgeschaltet und keine erwärmte Sole benötigt, so kann die in den Wärmetauscher 1 strömende Luft, die über einem gewissen Schwellwert liegen sollte, zur Erwärmung des Wassers im Wasserspeicher 17 genutzt werden. Zu diesem Zweck werden das Gebläse 14 und die Sprinklereinrichtung 15 bzw. die Pumpe 21 eingeschaltet. Wasser wird somit aus dem Wasserspeicher 17 in den Wärmetauscher 1 gefördert und von der warmen Luft erwärmt. Das eventuell sich bildende Eis wird durch die Eisabscheidevorrichtung 13 am Einfallen in den Wasserspeicher 17 gehindert, wodurch das vom Wärmetauscher 1 erwärmte Wasser direkt wieder in den Wasserspeicher 17 gelangen kann. Auf diese Weise kann die Temperatur des Wassers im Wasserspeicher 17 erhöht werden und die darin gespeicherte Wärmeenergie steht für die nächste kalte Nacht zur Verfügung.

Auf diese Weise kann der Wärmetauscher 1 ständig betrieben werden, einerseits um durch die erwärmte Luft eine Wärmepumpe direkt zu betreiben sowie weiters um über die erwärmte Luft das Wasser eines Wasserspeichers 17 zu erwärmen. Dieses Wasser des Wasserspeichers 17 wiederum kann über den kombinierten Luft-Wasser- Wärmetauscher 1 eingesetzt werden, um die Wärmepumpe zu betreiben, falls die Wärmeenergie der Luft nicht ausreichend ist.

Das Gebläse 14, die Sprinklereinrichtung 15, die Wärmepumpe 20 und/oder die Pumpe 21 können über eine Steuerungseinrichtung geschaltet werden, wobei im Bereich der einströmenden Luft ein Temperatursensor vorgesehen sein kann, der eine Unterschreitung der Schwelltemperatur erfasst.