Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeerzeuger nach der Gattung des Hauptanspruchs. Ein derartiger Wärmeerzeuger ist bekannt.

Solche bekannten Wärmeerzeuger haben meist den Nachteil, dass eine unzureichende Kältemittelverteilung, zu einem unwirtschaftlichen Betriebsverhalten und somit zu einem kostenintensiven System führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aufgezeigten Nachteile zu vermeiden und einen Wärmeerzeuger zu schaffen, der als kompakte Einheit zur direkten Primärenergiegewinnung mit reversiblem, externen Kühlkreislauf, einer durch statischen Druck spezifisch geführten Kältemitteleinspritzung, sowie Unterkühlung ohne negative Begleiterscheinung, sowie deren Kondensation, Verdampfung und Verdichtung im Sondenkopfteil bei Einzelanwendung zusammengefasst ist, ohne jegliche Umweltgefährdung.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches. Vorteilhafte Weiterbildung des Gegenstandes des Anspruches 1 ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche, sowie aus der Beschreibung und der Zeichnung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 einen Wärmeerzeuger im Schnitt durch die Erdsonde mit Sondenschutzrohr, Kältemittelverteil- und Einspritzkaskade, Technikraum außen, integrierter Wasserkreislauf über die Rohranschlüsse 1 und 2

2 einen Querschnitt durch die Erdsonde mit Sondenschutzrohr, Kältemitteleinspritzung, integrierter Wasserkreislauf und Verfüllrohr in der Schnittebene A-A von 1

Ein Wärmeerzeuger 1 auch „Wärmepumpe" genannt, bestehend aus Erdsonde mit Sondenschutzrohr 16, integriertem Wasserkreislauf und aufgebauter Kondensator/Verdampfereinheit 6, sowie einem Kältemittelverdichter 9 zur Verdichtung und Erzeugung der Heißgase, hermetisch getrennt in Primär- und Sekundärkreis durch die Kondensator/Verdampfereinheit 6.

Das verflüssigte Kältemittel auf der Primärkreisseite gelangt über die Kondensatleitung primär 4 zum Kältemittel-Flüssigkeitseintritt 17 und tritt in den Kältemittelrohr-Ringraum 17.2 ein. Nach Befüllung des Kältemittelrohr-Ringraum 17.2 gelangt das flüssige Kältemittel am Kältemittelüberlauf 17.1 in das Sondenrohr innen 14.1 nach unten, wobei sich dieser Vorgang beliebig oft nach Sondenlänge und Anzahl der Kaskaden wiederholt.

Durch diese Kaskadenanordnung ist eine gleichmäßig Flüssigkeitsverteilung mit Unterkühlung von mehr als 100 Metern zu erreichen und bildet die optimale Voraussetzung hoher Verdampfungstemperaturen über die zugeführte Wärmeenergie des Erdreichs 24, sowie über das Trägermedium 13, unter idealen Voraussetzungen.

Der über die Kältemitteleinspritzung 14.3 erzeugte Kältemitteldampf 18 steigt nach oben und gelangt über das Sondendampfrohr 3 zur Kondensator/Verdampfereinheit 6, kondensiert unter Einwirkung von verdampfendem Kältemittel im Sekundärkreis, bei anschließender Verdichtung durch den Kältemittelverdichter 9 zu Heißgas. Die Rohranschlüsse 2 und 2.1 ermöglichen den Betrieb eines reversiblen, externen Kreislaufs in multivalenter Betriebsweise.

Das in der Kondensator/Verdampfereinheit 6 im Technikraum außen 1.1 durch verdampfendes Kältemittel auf der Sekundärseite kondensierte Kältemittel auf der Primärseite gelangt in flüssiger Form über den Kältemittel-Flüssigkeitseintritt 17 zum Kältemittelrohr-Ringraum 17.2 nach gegebenem Wärmeenergieeintrag, verdampft ein Teil des Kältemittels und trägt damit zu einer adiabatische Kühlung des flüssigen Kältemittels, als Voraussetzung einer ausreichenden Unterkühlung, zur Vermeidung einer zweiphasigen Betriebsweise, bei. Der dabei erzeugte Kältemitteldampf-Nebenstrom 18.1 vermischt sich mit dem Kältemitteldampf-Hauptstrom 18 nach dem Thermosiphonprinzip.

Nach gegebenem Kältemittelmassenstrom tritt das Kältemittel über den Kältemittelüberlauf 17.1 in das Sondenrohr innen 14.1 ein und wiederholt sich beliebig nach Anzahl der Kaskaden.

Über das konstante Druckverhältnis je Kaskade, gelangt das Kältemittel über die Kältemitteleinspritzung 14.3 in den Sondenrohrraum 15 und verdampft unter permanenter Einwirkung der Erdwärme, sowie durch externen Energieeintrag über das Sondenschutzrohr 16 und Wärmeträgermedium 13 und führt so zu einer optimalen, nahezu isobaren Enthalphiedifferenz.

Nach vollzogenem Phasenwechsel durch die Aggregatszustandsänderung gelangt der Kältemitteldampf nach dem Thermosiphonprinzip zur Kondensator/Verdampfereinheit 6.

Der auf der Sekundärseite in der Kondensator/Verdampfereinheit 6 durch Kondensierung auf der Primärseite erzeugte Kältemitteldampf gelangt über das Dampfrohr sekundär 7 zum Kältemittelverdichter 9 und wird unter Zuhilfenahme elektrischer Antriebsenergie verdichtet, tritt über die Heißgasleitung sekundär 10 aus, zu einer nicht näher dargestellten wassergekühlten Kondensationseinheit, zur Erwärmung von Frischwasser und Heizungswasser, in einem nicht dargestellten Technikraum innen 1.2 eines Gebäudes.

Der dabei verflüssigte Kältemitteldampf gelangt über die Flüssigkeitsleitung sekundär 8 wieder zurück zur Kondensator/Verdampfereinheit 6 und verdampft von neuem.

Die 1 und 2 lassen die wesentlichen Merkmale der Erfindung erkennen.