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Title:
DEVICE FOR AN ENERGY TRANSFER AND FOR AN ENERGY STORAGE IN A LIQUID RESERVOIR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/017977
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for an energy transfer and/or an energy storage in a liquid reservoir (FR). The device (VO) has a water heat exchanger (WW) and an air heat exchanger (LW) arranged over the water heat exchanger (WW). The water heat exchanger (WW) is arranged in a liquid reservoir (FR), and the device (VO) has an external air inlet (LE) from which an external airflow to an air outlet (LA) through the air heat exchanger (LW) can be generated. The invention is characterized by a heat transfer device (WU) which is designed to conduct exhaust air flowing in from an exhaust air inlet (AU) to an edge region (RB) of the heat transfer device (WU) in order to transfer energy via the liquid reservoir (FR), and the exhaust air can be supplied to the air heat exchanger (LW) from the heat transfer device as an outgoing airflow, said external airflow and outgoing airflow being mixed in the air heat exchanger.

Inventors:
SCHECHNER ALEXANDER (DE)
IHLE GERHARD (DE)
ELHELALY ISLAM (DE)
Application Number:
PCT/EP2021/069956
Publication Date:
January 27, 2022
Filing Date:
July 16, 2021
Export Citation:
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Assignee:
ENVOLA GMBH (DE)
International Classes:
F28D1/04
Foreign References:
DE102015121177A12017-06-08
US20180112930A12018-04-26
FR3017934A12015-08-28
DE2926610A11981-01-22
DE102015104909B32016-09-29
DE102015121177A12017-06-08
Attorney, Agent or Firm:
BAUR & WEBER PATENTANWÄLTE PARTG MBB (DE)
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Claims:
Ansprüche:

1 . Vorrichtung zur Energieübertragung und zur Energiespeicherung in einem Flüssigkeitsreservoir (FR), wobei die Vorrichtung (VO) einen Wasserwärmetau scher (WW) und einen über dem Wasserwärmetauscher (WW) angeordneten Luftwärmetauscher (LW) aufweist, wobei der Wasserwärmetauscher (WW) in einem Flüssigkeitsreservoir (FR) angeordnet ist, und wobei die Vorrichtung (VO) einem Außenlufteinlass (LE) aufweist, von dem ein Außenluftstrom zu ei nem Luftauslass (LA) durch den Luftwärmetauscher (LW) erzeugbar ist, gekennzeichnet durch einen Wärmeübertrager (WU), der ausgebildet ist, von einem Ablufteinlass (AU) einströmende Abluft zur Energieübertragung über das Flüssigkeitsreservoir (FR) in einen Randbereich (RB) des Wärmeübertragers (WU) zu führen, von dem aus die Abluft als Fortluftstrom dem Luftwärmetau scher (LW) zuführbar ist, in dem sich der Außenluftstrom und der Fortluftstrom mischen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei der Ablufteinlass (AU) beabstandet vom Außenlufteinlass (LE) und oberhalb einer Flüssigkeitsoberfläche des Flüssig keitsreservoirs (FR) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Wärmeübertrager (WU) aus gebildet ist, die Abluft zunächst in einen zentralen Bereich (ZB) zu führen und von dort aus radial zum umlaufenden oder nahezu umlaufenden Randbereich (RB) zu verteilen.

4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Wär meübertrager (WU) zumindest bereichsweise radial verlaufende Lamellen (WL) aufweist. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Wärmeübertrager (WU) ausgebildet ist, dass die Abluft durch Lamellen (WU), die benachbart zum Ablufteinlass (AU) angeordnet sind, in den zentralen Bereich (ZB) geführt wird und durch die anderen Lamellen (WL) aus dem zentralen Bereich (ZB) zum Randbereich (RB) verteilt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei an den Lamellen (WL), durch die Abluft zum zentralen Bereich geführt wird, eine Strömungssperre (SP) zum Randbe reich (RB) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der zwischen dem Wasserwärmetauscher (WW) und dem Luftwärmetauscher (LW) eine Iso lationsschicht (IS) angeordnet ist und bei der der Wärmeübertrager (WU) an der dem Flüssigkeitsreservoir (FR) zugewandten Seite der Isolationsschicht (IS) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Isolationsschicht (IS) Durchlässe für die zum Randbereich (RB) geführte Abluft aufweist oder derart ausgebildet ist, dass die Abluft am Seitenrand (SR) der Isolationsschicht (IS) vorbeiströmt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Ablufteinlass (AU) an einer Aussparung der Isolationsschicht (IS) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei der zwischen der Isolationsschicht (IS) und der Außenhülle (AH) ein wenigstens teilweise umlaufender Außenrah men als Abdichtung angebracht ist, wobei der Ablufteinlass (AU) im Außenrah men angeordnet ist und/oder der Außenrahmen derart ausgestaltet ist, dass die Abluft hindurchströmen kann. 11. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Vor richtung (VO) nach oben durch einen Deckel (DE) so abgeschlossen ist, dass der Außenluftstrom vom Außenlufteinlass (LE) zum Luftauslass (LA) durch den Luftwärmetauscher (LW) erzeugbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der der Außenlufteinlass (LE) schlitzför mig entlang des Außenumfang des Deckels (DE) ausgebildet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, bei der der Deckel (DE) mit dem Luftauslass (LA) mittig am Deckel (DE) angeordnet ist, wobei vorzugsweise un terhalb des Deckels (DE) am Luftauslass (LA) ein Ventilator (VE) angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Flüs- sigkeitsreservoir (FR) von einer Innenhülle (IH) umgeben ist, die die Vorrichtung (VO) gegen eine die Innenhülle (IH) von einem Boden (BP) aus überdeckende Außenhülle (AH) abgrenzt, wobei die Außenhülle (AH) wenigstens teilweise in eine Erdschicht (ER) eingebracht ist.

Description:
Vorrichtung zur Energieübertragung und zur Energiespeicherung in einem Flüssigkeitsreservoir

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Energieübertragung und zur Energie speicherung in einem Flüssigkeitsreservoir.

Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist es bekannt, im Wechsel der Jah reszeiten entsprechende Vorkehrungen zu treffen, um Temperaturen in Innen räumen in einem für die Nutzer angenehmen Temperaturbereich zu halten. Zur Erhöhung der Temperatur kommen dabei unterschiedliche Ausführungsformen von Heizungen zum Einsatz, während eine Absenkung der Temperatur oftmals durch Klimageräte geschaffen wird, welche Außenluft über einen Kühlkompres sor entsprechend heruntergekühlt in den Innenraum führen.

Die Verwendung fossiler Energieträger für die Temperierung von Innenräumen ist nicht nur zunehmend unwirtschaftlich, sondern wird auch auf Grund der da mit verbundenen negativen Auswirkungen auf das Klima zunehmend in Frage gestellt. Effiziente Systeme zur Energiespeicherung sorgen beim Heizen und Kühlen von Gebäuden für einen reduzierten Energieverbrauch.

Systeme zur Energiespeicherung werden dabei in sogenannte raum lufttechni sche Anlagen eingesetzt, bei denen die Außenluft über einen Wärmetauscher mittels eines Radiallüfters als Zuluft in den Innenraum des Gebäudes geführt werden kann. Abluft wird dabei oftmals mittels eines Verdunstungskühlers dem Wärmetauscher zugeführt, wobei die von einem weiteren Radiallüfter ange saugte Luft als mit der Außenluft in Kontakt kommende Fortluft das Gebäude verlässt. Neben diversen Filtern zur Säuberung der Luft können auch Zusatz heizungen zum Einsatz kommen, so dass eine Innenraum lüftung ermöglicht wird. Des Weiteren ist es bekannt, Außenluft einem Innenraum zuzuführen, wobei sämtliche Innenräume eines Gebäudes über einen gemeinsamen Abluftkanal verbunden sind, über die die Abluft einer Wärmepumpe zugeführt werden kann, sodass die in der Abluft enthaltene Energie vor dem Verlassen des Gebäudes als Fortluft, beispielsweise einem Warmwasserspeicher, über die Wärmepumpe zugeführt werden kann. Derartige Abluftwärmepumpen tragen zur Energieeffizi enz eines Gebäudes bei.

Aus der DE 2926610 A1 ist ein Speicher zur Bereitstellung der Eingangswär meenergie auf niederem Temperaturniveau für Wärmepumpenanlagen be kannt, die diese Energie aufnehmen und auf höherem Temperaturniveau wie der abgeben. Dabei ist ein Wasserbecken so gestaltet, dass sein Wasserinhalt ohne Beckenbeschädigung einfrieren kann und dass ein am Beckenboden be findliches oder in den Beckenboden eingelassenes Wärmetauschsystem er laubt, die Abkühlungs- und Gefrierwärme dieses Beckens der Kaltseite einer Wärmepumpe zuzuführen.

Neben der Verwendung eines künstlichen Wasserbeckens ist es auch bekannt, natürliche Gewässer als Speichermedium zu nutzen.

So ist aus der DE 102015 104909 A1 ein Energiespeicher bekannt, der einen Wärmetauscher aufweist, der auf einem vorzugweise über eine erste Zuleitung mit Wasser befüllbarem, als See ausgebildetem Unterbecken schwimmend an geordnet ist, wobei über eine zweite Zuleitung Wasser aus dem Unterbecken und über eine dritte Zuleitung den Wärmetauscher durchdringendes Kühlmittel einer Wärmepumpe in getrennten Kreisläufen zuführbar ist, sodass Energie über den Wärmetauscher unter Vereisung des Wassers des Unterbeckens oder in Form von sensibler Wärme aus dem Wasser des Unterbeckens entnehmbar und an einen Verbraucher zur Wärmeabgabe und/oder zur Kälteabgabe weiter- leitbar ist. Des Weiteren ist aus der DE 10 2015 121 177 A1 eine schwimmende Vorrich tung zum Einbringen von Wärmeenergie in ein Gewässer sowie zum Entziehen von Wärmeenergie aus dem Gewässer bekannt, die einen Wasserwärmetau scher aufweist, der nach dem Einsetzen der Vorrichtung in das Gewässer in dieses eintaucht und einen Zulauf und einen Ablauf für eine Wärmeträgerflüs sigkeit aufweist, die Wärmeenergie an das Gewässer abgeben oder dem Ge wässer Wärmeenergie entziehen kann. Die Vorrichtung weist darüber hinaus einen Luftwärmetauscher auf, der von Umgebungsluft durchdrungen werden kann und darüber hinaus einen Einlass für aus dem Gewässer stammendes Wasser mit einem entsprechenden Auslass aufweist, sodass Wasser aus dem Gewässer durch den Luftwärmetauscher strömen kann, wobei Wärmeenergie zwischen der dem Luftwärmetauscher durchströmenden Umgebungsluft und dem den Luftwärmetauscher durchströmenden Wasser übertragbar ist.

Eine Vorrichtung zur Energieübertragung und zur Energiespeicherung in einem Flüssigkeitsreservoir kann jedoch auch ohne natürliches Gewässer auskom- men.

Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die Aufgabe, eine Vorrich tung zur Energieübertragung und zur Energiespeicherung in einem Flüssigkeits reservoir hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit zu verbessern.

Die Lösung gemäß Anspruch 1 nutzt Abluft, beispielsweise eines Gebäudes, um die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung zu verbessern.

Die Vorrichtung zur Energieübertragung und zur Energiespeicherung in einem Flüssigkeitsreservoir weist einen Wasserwärmetauscher und einen über dem Wasserwärmetauscher angeordneten Luftwärmetauscher auf, wobei der Was serwärmetauscher in einem Flüssigkeitsreservoir angeordnet ist. Die Vorrich- tung weist einem Außenlufteinlass auf, von dem ein Außenluftstrom zu einem Luftauslass durch den Luftwärmetauscher erzeugbar ist. Ein Wärmeübertrager ist ausgebildet, von einem Ablufteinlass einströmende Abluft zur Energieüber tragung über das Flüssigkeitsreservoir in einen Randbereich Wärmeübertragers zu lenken, von dem aus die Abluft als Fortluftstrom dem Luftwärmetauscher zuführbar ist, in dem sich der Außenluftstrom und der Fortluftstrom mischen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche. Diese können in technologisch sinnvoller Weise miteinan der kombiniert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.

Abluft ist Luft aus dem Gebäude, die nach Kontakt mit der Außenluft als Fortluft bezeichnet wird. Diese Bezeichnung wird deshalb für die aus dem Wärmeüber trager in den Luftwärmetauscher, in den auch Außenluft einströmt, einströmen de Luft gewählt. Außenluft kann auch als Umgebungsluft bezeichnet werden.

Die warme Abluft strömt zunächst, vom auch als Strömungslenker wirkenden Wärmeübertrager, über die Flüssigkeitsoberfläche im Flüssigkeitsreservoir ge führt und gibt dabei Energie ab, die der Wasserwärmetauscher nutzen kann, bevor die Abluft als Fortluftstrom dem Luftwärmetauscher zugeführt wird. Dadurch kommt es nicht bereits eingangsseitig der Vorrichtung zu einer Vermi schung von Umgebungsluft (in der Klimatechnik auch als Außenluft bezeichnet) und Abluft, die mit einem bereits eingangsseitigen Temperaturausgleich einher gehen und die warme Abluft wesentlich schlechter nutzen würde. Um diesen Effekt zu erzielen, ist der Ablufteinlass beabstandet vom Außenlufteinlass und oberhalb des Flüssigkeitsreservoirs angeordnet.

Der Wasserwärmetauscher ist vorteilhafterweise auf einem Boden angeordnet. Das Flüssigkeitsreservoir kann von einer Innenhülle umgeben sein, die die Vor- richtung gegen eine die Innenhülle vom Boden aus überdeckende Außenhülle abgrenzt, wobei die Außenhülle wenigstens teilweise in eine Erdschicht einge bracht ist. In einer Ausführung ist die Vorrichtung nach oben durch einen Deckel so abgeschlossen, dass ein Luftstrom von einem Lufteinlass zu einem Luftaus lass durch den Luftwärmetauscher erzeugbar ist. Der Luftauslass kann mittig am Deckel angeordnet sein, wobei vorzugsweise unterhalb des Deckels am Luftauslass ein Ventilator angeordnet ist.

Diese Vorrichtung kann demnach in drei Abschnitte aufgeteilt werden, von de nen der Wasserwärmetauscher zuunterst in dem Flüssigkeitsreservoir ange ordnet ist. Im oberen Bereich ist der Luftwärmetauscher angeordnet, der von der Umgebungsluft durchströmt werden kann. Über diesem Luftwärmetauscher ist der Deckel angeordnet, der entsprechend gestaltet werden kann, um einen weiterhin nutzbaren Bereich, beispielsweise in einem Garten eines Wohnhau ses zu schaffen, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung bis zum Deckel im Erdreich versenkt ist. Typischerweise werden die aktiven Bereiche des Was serwärmetauschers und des Luftwärmetauschers über eine Hydraulikeinheit mit einer Wärmepumpe verbunden und typischerweise zum Energieaustausch von einem Glykol-Wassergemisch durchströmt. Dabei kann Energieaustausch auf unterschiedliche Weise stattfinden. Zunächst ist es möglich, zu Heizzwecken über die Wärmepumpe Umweltwärme aus dem Luftwärmetauscher zu entneh men. Dabei kann überschüssige Umweltwärme gleichzeitig in den Wasserwär metauscher eingeleitet werden. Falls nun nicht genügend Umweltwärme aus dem Luftwärmetauscher zu Heizzwecken zur Verfügung steht, kann diese dem Wasserwärmetauscher entzogen werden. Verfügbare Nutzwärme aus dem Luftwärmetauscher kann abgezweigt werden und dem Wasserwärmetauscher zur Regeneration und Laden des Speichers wiederum zugeführt werden. Neben der Entnahme von Umweltwärme aus dem Luftwärmetauscher kann auch zu Kühlzwecken Wärme über den Luftwärmetauscher abgegeben werden. Dabei kann teilweise Kälte abgezweigt werden und dem Wasserwärmetauscher als aktive Vorkühlung des Speichers zugeführt werden. Eine entsprechende Kälte menge kann auch dem Wasserwärmetauscher entnommen werden, um über die Wärmepumpe Wärme zu Kühlzwecken mittels des Luftwärmetauschers ab zugeben. Schließlich ist es auch möglich, zur Abgabe von freier Kühlung über den Luftwärmetauscher zur freien Vorkühlung des Wasserwärmetauschers eine freie Vorkühlung des Speichers zu erreichen. Im Ergebnis wird die Vorrichtung die Effizienz der Erzeugung von Nutzwärme steigern, da der Wasserwärmetau scher Umweltwärme aus warmen Tagen und Energie der Abluft, in die nicht so effizienten kalten Tage verschieben kann und dabei die Effizienz deutlich er höht. Bei der Kühlung von Gebäuden und/oder Maschinen ist der Effekt der er findungsgemäßen Vorrichtung noch ausgeprägter, da die Kühle der Nacht in den Speicher gebracht wird, um die Erzeugung der Kälte am Tag durch niedrige Quelltemperaturen zu unterstützen.

Neben dieser Effizienzsteigerung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung so aus geführt, dass sie den Einbau und den Betrieb einer derartigen Anlage deutlich erleichtert. Dazu wird zunächst im Erdreich die Außenhülle eingesetzt, der wäh rend des Einbaus durch einen stabilen Kern gestützt sein kann, um entspre chende Einbeulungen zu verhindern. Das Flüssigkeitsreservoir wird im Inneren der Innenhülle gebildet, wobei nach Entnahme des Kerns die Innenhülle zur Stabilisierung der Außenhülle herangezogen werden kann, was dadurch er reicht wird, dass die Außenhülle die Innenhülle vom Boden aus überdeckt. Dies ermöglicht einen einfachen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die darüber hinaus auch kostengünstig installiert werden kann.

Der Wärmeübertrager in der Vorrichtung ist ausgebildet, die Abluft eines Ge bäudes oder einer Maschine zunächst in einen zentralen Bereich des Wärme übertragers zu führen und von dort aus radial zum umlaufenden oder nahezu umlaufenden Randbereich in der Peripherie des Wärmeübertragers zu vertei- len, sodass ein ausreichend langer Strömungsweg für die Abluft über das Flüs sigkeitsreservoir zum Energieaustausch generiert wird.

Die Abluft wird durch zumindest bereichsweise radial verlaufende Lamellen im Wärmeübertrager gelenkt, sodass der Verlauf zumindest eine Radialkomponen te hat. Die Lamellen können dazu dienen, die Abluft in den zentralen Bereich zu führen oder sie von dort wegzuführen. Der Wärmeübertrager ist ausgebildet, sodass die Abluft durch Lamellen, die benachbart zum Ablufteinlass angeordnet sind, in den zentralen Bereich geführt wird und durch die anderen Lamellen aus dem zentralen Bereich zum Randbereich verteilt wird.

Um zu verhindern, dass die in den Wärmeübertrager einströmende Abluft statt in den zentralen Bereich direkt zum Randbereich strömt, ist bei den Lamellen, durch die die Abluft zum zentralen Bereich geführt wird, eine Strömungssperre zum Randbereich angeordnet ist, die den direkten Weg zum Randbereich für die einströmende Abluft versperren.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Wasserwärme tauscher und dem Luftwärmetauscher eine Isolationsschicht angeordnet, und der Wärmeübertrager ist an der dem Flüssigkeitsreservoir zugewandten Seite der Isolationsschicht angeordnet.

Demnach ist es möglich, den Bereich des Wasserwärmetauschers von dem des Luftwärmetauschers zu isolieren, wobei die Kombination aus Wasserwärmetau scher mit dem Wärmeübertrager, Luftwärmetauscher und Isolationsschicht als eine Baueinheit bereitgestellt sein kann, die in die Außenhülle eingebracht wird. Eine derart gestaltete Vorrichtung lässt sich sowohl auf einfache Weise zum Einsatzort transportieren und kann nach Abschluss der Tiefbauarbeiten zügig in den vorgesehenen Freiraum eingebaut werden. Durch Vorsehen eines Außen- rahmens an der Isolationsschicht kann die entsprechende Isolationswirkung nach Einsetzen der Einheit zur Außenhülle vervollständigt werden.

In einer Ausführung hat die Isolationsschicht Durchlässe für die zum Randbe- reich gelenkte Abluft oder ist derart ausgebildet, dass die Abluft an der Außen seite der Isolationsschicht vorbeiströmt, sodass die Abluft als Fortluft zum Luft wärmetauscher geführt werden kann. Alternativ oder zusätzlich ist der Außen rahmen derart ausgestaltet, dass die Abluft zwischen Isolationsschicht und Au ßenhülle hindurchströmen kann

In einer Ausführung ist ein Ablufteinlass an einer Aussparung der Isolations schicht angeordnet, durch den die Abluft in den Wärmeübertrager unter der Iso lationsschicht strömt. Alternativ kann der Ablufteinlass auch am Außenrahmen ausgebildet sein.

Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung,

Figur 2 das Innere der Vorrichtung in einem Längsschnitt,

Figur 3 das Innere der Vorrichtung in einer dreidimensionalen Darstellung,

Figur 4 einen Abschnitt eines Ausführungsbeispiels eines Wärmeübertra gers in einer dreidimensionalen Darstellung.

In den Figuren sind gleiche oder funktional gleichwirkende Bauteil mit den glei chen Bezugszeichen versehen. In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung VO zur Energieübertra gung und zur Energiespeicherung in einem Flüssigkeitsreservoir in einer Sei tenansicht gezeigt.

Die Vorrichtung VO wird typischerweise im Außenbereich eines Gebäudes in stalliert, das mittels der Vorrichtung VO beheizt oder gekühlt werden soll. Um eine einfache Installation der Vorrichtung VO zu ermöglichen, wird zunächst die zu installierende Grundfläche bereitgestellt, wobei hier typischerweise als Bo den eine Betonplatte BP vorgesehen werden kann. Des Weiteren wird im Au ßenbereich des Gebäudes Erdreich ER entfernt, sodass eine Außenhülle AFI eingebracht werden kann, die auf der Bodenplatte BP ruht. Vor dem Einbringen der Außenhülle AFI wird typischerweise ein Leitungsstrang zu einer im Gebäude untergebrachten Wärmepumpe verlegt, der über eine Anschlusseinheit AE mit der Vorrichtung VO verbunden wird. Über die Anschlusseinheit AE wird auch Abluft des Gebäudes der Vorrichtung VO zugeführt.

Für eine materialsparende Ausgestaltung der Außenhülle AH kann es vorgese hen sein, bis zur Installation der Vorrichtung VO einen entsprechenden Platz halter in das Innere der Außenhülle AH einzusetzen, der als stabilisierender Kern wirkt und ausbeulende Außenhülle AH verhindern soll. Typischerweise ist die Außenhülle AH bezüglich ihrer Höhe so ausgebildet, dass die Vorrichtung VO vollständig oder nahezu vollständig im Erdreich ER zu liegen kommt. Für den Betrieb der Vorrichtung VO ist es jedoch wichtig, dass ein Außenlufteinlass LE Umgebungsluft das Innere der Vorrichtung VO führt und diese über einen Luftauslass LA wieder abgeben kann. Dazu ist die Vorrichtung VO auf ihrer Oberseite mit einem Deckel DE versehen, der den Querschnitt der Außenhülle AH nahezu vollständig überdeckt, wobei lediglich ein umfangsseitig angeordne ter Spalt verbleibt, der zumindest abschnittsweise als Außenlufteinlass LE her angezogen werden kann. Der in Figur 1 gezeigte Deckel DE sowie die Oberseite des Erdreichs RE bilden eine nahezu ebene Fläche, wobei die Außenhülle AFI typischerweise in Form eines Zylinders mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet ist, die über ihre ganze axiale Flöhe im Erdreich ER angeordnet ist. In anderen Ausführungsfor men kann es jedoch möglich sein, dass die Vorrichtung VO teilweise über die Oberseite des Erdreichs hinausragt, sodass der Außenlufteinlass LE ebenfalls über einen zylindrischen Außenbereich erfolgen könnte. Anstelle einer Außen hülle AH wäre dann hier beispielsweise ein Schutzgitter oder dergleichen zwi schen der Oberseite des Erdreichs ER und dem Deckel DE angebracht.

Die Form der Vorrichtung VO kann bezüglich der Grundfläche sowohl rund als auch als Vieleck ausgeführt werden. Andere Formen wie elliptisch oder derglei chen, sind nicht ausgeschlossen.

Figur 2 zeigt das Innere der Vorrichtung VO in einem Längsschnitt. Der An schaulichkeit halber ist die Außenhülle AH nicht dargestellt.

Die Vorrichtung VO ist aus einem Luftwärmetauscher LW und einem Wasser wärmetauscher WW aufgebaut, wobei der Wasserwärmetauscher WW ein in nerhalb einer Innenhülle IH ausgebildetes Flüssigkeitsreservoir FR aufweist, das auf der Bodenplatte BP ruht. Nach oben hin ist der Wasserwärmetauscher WW vom Luftwärmetauscher LW mittels einer Isolationsschicht IS getrennt, die bezüglich der Außenhülle AH durch einen nachträglich einzubringenden Außen rahmen weiter abgedichtet sein kann. Somit ist es möglich, die Einheit, beste hend aus Luftwärmetauscher LW, Isolationsschicht IS und Wasserwärmetau scher WW gemeinsam in das Innere der Außenhülle AH zu führen, wobei mit tels des Außenrahmens nachträglich eine Isolation zwischen dem vom Außen lufteinlass LE durchströmten Bereich des Luftwärmetauschers LW und dem Bereich des Wasserwärmetauschers WW geschaffen werden kann. Nach Befüllen des Flüssigkeitsreservoirs FR des Wasserwärmetauschers WW kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Innenhülle IH aufgrund einer fle xiblen Ausgestaltung in Richtung der Außenhülle AFI gepresst wird, was eine zusätzliche Stabilisierung der Außenhülle AFI zum umgebenden Erdreich ER schafft.

Der Wasserwärmetauscher WW weist kreisförmig aufgewickelte Rohre auf, die innerhalb des Flüssigkeitsreservoirs FR angeordnet sind. Typischerweise wird das Flüssigkeitsreservoir FR mit Wasser gefüllt sein, wobei jedoch andere Flüs- sigkeitsmedien, wie z. B. Paraffinverbindungen oder dergleichen nicht ausge schlossen sind. Auch hier werden wiederum entsprechende Zuleitungen bzw. Abflussleitungen eine Verbindung mit der im Gebäude befindlichen Wärme pumpe hersteilen, wobei die Rohre typischerweise mit einem Wasserglykolge misch durchströmt sind, um einen Energietransfer bzw. eine Energiespeiche- rung zu erreichen.

Das Ausführungsbeispiel des Luftwärmetauschers LW weist mehrere Metallla mellen ML auf, die in Form mehrerer Blöcke angeordnet sind hierbei werden die Metalllamellen ML typischerweise aus Gründen der Gewichtsreduzierung in Aluminium gefertigt, während die Metalllamellen ML verbindende Rohre aus Kupfer hergestellt sein können. Die Metalllamellen ML werden von Umgebungs- luft, auch als Außenluft bezeichnet, umströmt, wobei die Umgebungsluft über den Außenlufteinlass LE mittels eines Ventilators VE zum Luftauslass LA am Deckel DE geführt wird. Entsprechende Zu- bzw. Abflussleitungen der Metall- lamellen ML werden über die Anschlusseinheit AE mit der im Gebäude befindli chen Wärmepumpe verbunden.

An der dem Flüssigkeitsreservoir FR zugewandten Seite der Isolationsschicht IS ist ein Wärmeübertrager WU mit scheibenförmiger Grundform angeordnet. Der Wärmeübertrager WU ist ausgebildet, die einströmende Abluft über das Flüssigkeitsreservoir FR in einen umlaufenden Randbereich RB in der Periphe rie des Wasserwärmetauschers WU zu lenken, sodass es zu einer Energie übertragung von warmer Abluft zur Flüssigkeit im Flüssigkeitsreservoir FR kommt.

Vom Randbereich RB strömt die Abluft dann als Fortluftstrom in den Luftwärme tauscher LW, in dem es zu einer Vermischung von Fortluftstrom und der in den Luftwärmetauscher einströmenden Umgebungsluft kommt. Die Abluft kann nach Durchströmen des Wärmeübertragers WU am Seitenrand SR der Isolati onsschicht IS vorbeiströmen. Um dies zu ermöglichen kann der Außenrahmen, falls vorhanden, zwischen Isolationsschicht IS und Außenhülle AH entspre chend ausgestaltet sein und beispielsweise Aussparungen aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können Aussparungen in der Isolationsschicht IS vorgesehen sein.

Wie Figur 2 zu entnehmen ist, sind im Wasserwärmetauscher WW fünfzehn Gruppen der kreisförmig aufgewickelten Rohre übereinanderliegend angeord net. Jede dieser Gruppen wird über eine eigene Zuleitung und einer eigenen Pumpe versorgt, welche ausgehend von einem Verteiler mit der Wärmepumpe in Verbindung steht. Die Zahl der Gruppen kann selbstverständlich je nach ge wünschter Leistung in Abhängigkeit der Größe des Flüssigkeitsreservoirs FR variiert werden.

Figur 3 zeigt das Innere der Vorrichtung VO mit dem Luftwärmetauscher LW und dem Wasserwärmetauscher WW in einer dreidimensionalen Darstellung.

In der Isolationsschicht IS ist eine als Ablufteinlass AU dienende Aussparung, über die Abluft von der Anschlusseinheit AE in den Wärmeübertrager WU ein geleitet wird. Zu diesem Zweck kann ein Rohr oder Schacht, die der Anschau- lichkeit halber nicht dargestellt sind, von der Anschlusseinheit AE zur Ausspa rung führen.

Die durch den Ablufteinlass AU eingeleitete Abluft wird zunächst von der am Rand angeordneten Aussparung in einen zentralen Bereich ZB des Wärme übertragers WU geführt und von dort aus radial zum umlaufenden Randbereich RB des Wärmeübertragers WU verteilt. Der Wärmeübertrager WU taucht teil weise in das Flüssigkeitsreservoir FR ein. Die warme Abluft strömt folglich über die nicht mit Flüssigkeit bedeckte Oberfläche des Wärmeübertragers WU, so- dass es zu einem Energieaustausch über den mit Flüssigkeit bedeckten Teil der Oberfläche des Wärmeübertragers WU mit der Flüssigkeit im Flüssigkeitsreser voir FR kommt, bei der die Wärme der Abluft zumindest teilweise an die Flüs sigkeit abgegeben wird. Danach strömt die über den Wärmeübertrager WU be reits teilweise abgekühlte Abluft am Seitenrand SR der Isolationsschicht IS vor bei in den Luftwärmetauscher LW und kann sich mit der in den Luftwärmetau scher LW einströmenden Umgebungsluft mischen. Da die Energie der Abluft im oberflächennahen Bereich an die Flüssigkeit übertragen wird, kann eine nicht in den Figuren dargestellte Umwälzung erforderlich sein. Alternativ ist es auch möglich, die oberste Gruppe der kreisförmig aufgewickelten Rohre unmittelbar benachbart zum Wärmeübertrager WU so zu betreiben, dass deren Pumpe immer oder in gesteuerten Zeitabschnitten aktiviert ist, so dass über die Zirkula tion der Arbeitsflüssigkeit der Wärmepumpe im Inneren der Rohre ein Tempera turausgleich über das gesamte Flüssigkeitsreservoir FR geschaffen wird.

Figur 4 zeigt einen dreidimensionalen Abschnitt des Wärmeübertragers WU im Wasserwärmetauscher WW. Er hat eine scheibenförmige Grundform, von der lediglich ein scheibensegmentförmiger Abschnitt gezeigt ist, in dem auch die Abluft einströmt. Der Wärmeübertrager WU weist eine Vielzahl von, vorzugsweise metallenen, Lamellen WL auf, die zumindest bereichsweise radial verlaufen. Unter be reichsweise radial wird verstanden, dass die Richtung, in der sie verlaufen, zu mindest eine radiale Komponente aufweist. Vorzugsweise verlaufen die Lamel len WL von innen nach außen gerade und radial. Ein alternativer Verlauf ist ge bogen. Die Lamellen WL sind vorzugsweise senkrecht zur Längsachse des Wasserwärmetauschers WW anordnet. In einer alternativen Ausführung können sie schräg oder gebogen von oben nach unten verlaufen, um die Strömung der durchfließenden Abluft zu beeinflussen. Die Lamellen WL sind auch in Lücken zwischen den einzelnen Komponenten in Figur 3 zu erkennen.

Die Lamellen WL lenken den einströmenden Abluftstrom in radiale Richtung.

Die von oben durch den Ablufteinlass AU am Rand einströmende Abluft wird durch die Lamellen WL, die benachbart zum Ablufteinlass AU angeordnet sind, zunächst in den zentralen Bereich ZB gelenkt und von dort durch die umlaufend angeordneten, radial verlaufenden Lamellen WL verteilt und zum umlaufenden Randbereich RB des Wärmeübertragers WU geführt. Eine Strömungssperre SP an den Lamellen WL, die die Abluft in den zentralen Bereich ZB lenken, verhin dert, dass die Abluft, statt zunächst in den zentralen Bereich ZB zu strömen, direkt zum Randbereich RB strömen und dort austreten würde. Dies würde die Leistungsfähigkeit des Wärmeübertragers WU deutlich mindern, da der Ener gieaustausch mit der Flüssigkeit auf Grund des kurzen Weges über die Flüssig keitsoberfläche nur sehr eingeschränkt stattfände. Die Strömungssperre SP ist ein gebogenes Blech an den radialen Enden der Lamellen WL, die die Abluft in den zentralen Bereich ZB lenken.

Der Wärmeübertrager WU kann beispielsweise an der Isolationsschicht IS oder dem Außenrahmen befestigt sein. Die Lamellen WL sind in diesem Ausfüh rungsbeispiel zwischen zwei konzentrischen kreisförmigen Rahmen RM befes tigt, die an der Isolationsschicht IS befestigt sind. Typischerweise werden einige hundert, im gezeigten Beispiel ca. 900 derartiger Lamellen WL aus Aluminium verbaut sein, die beispielsweise 10 cm hoch sind und über die halbe Höhe wäh rend des Betriebs mit Flüssigkeit bedeckt sind. Die vorstehend und die in den Ansprüchen angegebenen sowie die den Abbil dungen entnehmbaren Merkmale sind sowohl einzeln als auch in verschiedener Kombination vorteilhaft realisierbar. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebe nen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens in mancherlei Weise abwandelbar.