DE3139868A1 - Probe for heat pumps - Google Patents

Probe for heat pumps

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

The invention relates to a probe for heat pumps for preferably vertical introduction into the earth. The probe consists of a special-steel or copper pipe which - in the case of vertical installation - is closed at its lower end. The pipe wall has in cross-section an undulating course and is thus flexible. On sinking into the earth, the pipe can consequently easily follow lateral deviations of the borehole from the vertical. It is preferably considered inventive in this connection that the outer wall of the pipe is provided with a thin plastic covering which prevents galvanic element formation taking place in the earth, which would bring about corrosion and pitting.

Description

Sonde für WärmepumpenProbe for heat pumps

Die Erfindung betrifft eine Sonde für Warmepumpen, insbesondere für die vertikale Einbringung in das Erdreich.The invention relates to a probe for heat pumps, in particular for vertical installation in the ground.

Für die Wärme entnahme aus dem Erdreich ist es bekannt, Vertikalbohrungen in die Erde niederzubringen und in diese als Wärmetauscher Sonden in Form von Rohren mit in diesem gelagertem Zentralrohr oder Zentralschlauch einzuführen. Die Sole wirddabei in der Regel in dem innenliegenden Schlauch niedergedrückt, tritt an dem unteren Ende aus dem Schlauch aus und steigt zwischen Schlauch und Rohrinnenwand wieder nach oben.Vertical drilling is known for extracting heat from the ground to be sunk into the earth and used as heat exchanger probes in the form of pipes to be introduced with the central tube or central hose stored in this. The brine is usually pressed down in the inner tube, occurs on the the lower end of the hose and rises between the hose and the inner wall of the pipe back up.

An das Rohr der Sonde werden dabei ganz bestimmte Anforderungen in mechanischer, chemischer und wärmetechnischer Hinsicht gestellt, die erfüllt sein müssen, um einen wirtschaftlichen Betrieb der Wärmepumpe sicherzustellen. Das Rohr muß mechanisch fest und widerstandsfähigsein, sein Material darf mit den im Boden vorhandenen metallischen Substanzen kein elektrolytisches Element bilden, und der Wärmeübergangswlderstand zwischen Sole und Erdreich muß möglichst gering sein.Very specific requirements are placed on the tube of the probe mechanical, chemical and thermal aspects that must be met must to ensure economical operation of the heat pump. The pipe must be mechanically strong and resistant, its material may match that in the ground existing metallic substances do not form an electrolytic element, and the The heat transfer resistance between the brine and the ground must be as low as possible.

Der Erfindung. liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sonde anzugeben, deren Rohr die vorgenannten Forderungen.The invention. is based on the task of specifying a probe whose Rohr meets the aforementioned requirements.

möglichst weitgehend erfüllt.fulfilled as far as possible.

Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe durch ein Rohr gelöst, das die folgenden Merkmale aufweist: das- äuß-ereRohr besteht aus einem ca. 0,5 mm dickem Edelstahl- oder Kupferrohr. Die<Rohrwardung hat im Querschnitt einen wellenförmigen Verlauf, und die Außenwand des Rohres ist mit einer ca. 0,5 mm starken Kunststoffbeschichtung versehen.According to the invention, this object is achieved by a tube that the has the following characteristics: the outer tube consists of an approx. 0.5 mm thick Stainless steel or copper pipe. The <Rohrwardung has a wavy cross-section Course, and the outer wall of the pipe is coated with an approx. 0.5 mm thick plastic Mistake.

Insbesondere wird vorgeschlagen, der Rohrwandung die Form eines Rundgewindes zu geben und die Kunststoffbeschichtung durch Überziehen und Aufschrumpfen eines Schrumpfschlauches aus Polyvenilchlorid (PVC) oder Polyäthylen (PE) oder Teflon etc. - herzustellen. In particular, it is proposed that the pipe wall have the shape of a round thread to give and the plastic coating by covering and shrinking one Shrink tubing made of polyvinyl chloride (PVC) or polyethylene (PE) or Teflon etc. - to produce.

Ein solches Rohr besitzt infolge des wellenförmigen Querschnittes eine hohe mechanische Festigkeit und ist daher gegenüber dem Druck des umgebenden Erdreiches sehr widerstandsfähEg. Gleichzeitig ist es aber auch biegsam und kann daher auch dann leicht in die Bohrung eingebracht werden, wenn diese im Erdreich aus der Senkrechten heraus leicht seitlich verlaufen sein sollte. Such a tube has due to the wave-shaped cross-section high mechanical strength and is therefore resistant to the pressure of the surrounding Very resistant soil At the same time, however, it is also flexible and can therefore can also be easily introduced into the hole if it is in the ground should have run slightly to the side from the vertical.

Außerdem kann ein solches-Wellrohr leicht aufgerollt transportiert werden. In addition, such a corrugated pipe can easily be transported rolled up will.

Die Wellenform bewirkt ferner'eine Herabsetzung der Strömungsgeschwindigkeit der Sole an der Rohrinnenwaid. The waveform also has the effect of reducing the flow velocity the brine at the Rohrinnenwaid.

XBeim Fließen der Sole entstehen Turbulenzen, die diese Fließgeschwindigkeit herabsetzen, so daß die Wärmeaufnahme in der Sole aus dem umgebenden Erdreich intensiviert wird.XWhen the brine flows, turbulence occurs, which increases this flow speed reduce so that the heat absorption in the brine from the surrounding soil intensified will.

Durch die Kunststoffbeschichtung des Rohres wird jede Berührung zwischen dem Metall des Rohres und den im Erdreich enthaltenen metallischen Substanzen vermieden.Due to the plastic coating of the pipe, every contact between the metal of the pipe and the metallic substances contained in the ground avoided.

Es wird daher verhindert, daß es zu einer galvanischen Elementenbildung kommt, die Korrosion und Lochfraß bewirken würde.It is therefore prevented that there is a galvanic element formation that would cause corrosion and pitting.

An sich besitzen Kunststoffe einen schlechten Wärmeleitkoeffizienten, was an dieser Stelle durchaus unerwünscht ist. Da jedoch die Wanddicke der Beschichtung nur ca. 0,5 mm beträgt, kann dieser Gesichtspunkt außer Betracht bleiben.As such, plastics have a poor coefficient of thermal conductivity, which is quite undesirable at this point. However, as the wall thickness of the coating is only approx. 0.5 mm, this aspect can be disregarded.

Das Metall des Rohrmaterials besitzt seinerseits eine hohe Wärmeleitfähigkeit, d.h. einen geringen Wärmeübergangswiderstand und ist außerdem inder Wand ebenfalls nur ca. 0,5 mm dick.The metal of the pipe material itself has a high thermal conductivity, i.e. a low heat transfer resistance and is also in the wall as well only about 0.5 mm thick.

Insgesamt hat daher das Rohr einen sehr niedrigen Wärmeübergangswiderstand, was sich günstig auf den Wirkungsgrad der Wärmepumpenanlage auswirkt, von der dieses Rohr ein Bestandteil ist.Overall, the pipe therefore has a very low heat transfer resistance, which has a positive effect on the efficiency of the heat pump system from which this Pipe is a component.

Ein besonderes Merkmal des erfundenen Rohres ist es,-daß es am unteren Ende leicht dicht abgeschlossen werden kann. Dazu dient ein Kunststoffstopfen, der mit einem ii in das Rohr passenden Außengewinde versehen ist und einen Bund hat, der sich-beim Einschrauben gegen die untere Stirnwand des Rohres legt. Durch festes Einschrauben des Stopfens, gegenenfalis unter Zwischenfügung einen Dichtmittels, ist das Rohr am unteren Ende leicht dicht zu bekommen.A special feature of the invented pipe is -that it is at the bottom The end can be easily closed tightly. A plastic stopper is used for this purpose is provided with an external thread that fits into the pipe and has a collar, which lies against the lower end wall of the pipe when it is screwed in. By solid Screwing in the Stopper, on the opposite side with an interposition Sealant, the pipe is easy to get tight at the lower end.

Am oberen Ende können die mit Innengewinde versehenen Armaturen ebenfalls leicht auf das Rohr aufgeschraubt und abgedichtet werden Unter dem hier verwandten Ausdruck "Rundgewinde'! sind auch alle anderen Querschnittsformen zu verstehen, die an einem derartigen Rohr zwecks Erzeugung eines etwa wellenförmigen Querschnittes anbringbar sind, also z.B. - abgewandelte Trapezgewindeformen etc.The fittings with internal threads can also be installed at the upper end can easily be screwed onto the pipe and sealed under the one related here The expression "round thread" also includes all other cross-sectional shapes, on such a tube for the purpose of producing an approximately undulating cross-section can be attached, e.g. - modified trapezoidal thread shapes etc.

In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausfuhrungsbeispiel dargestellt. Es zeigen: Fig. i schematisch eine Sonde für Wärmepumpen mit dem erfundenen Rohr, Fig. 2 die verschiedenen Wandschichten in vergrößerter Darstellung der Einzelheit A der Fig.1 In Fig.1 ist mit 1 das Edelstahlrohr einer Sonde bezeichnet.In the drawing, the invention is shown in an exemplary embodiment. They show: FIG. I schematically a probe for heat pumps with the invented pipe, 2 shows the various wall layers in an enlarged illustration of the detail A of Fig.1 In Fig.1, 1 denotes the stainless steel tube of a probe.

Dieses Rohr 1 hat einen wellenförmigen Wandquerschüitt in Form eines Rundgewindes. Die Wandstärke des Rohres beträgt ca. 0,5 mm, jedoch ist diese Strkenangabe nur beispielsweise. Auf den eigentlichen~Erfindungsgedanken haben diese und die folgenden Maßangaben keinen Einfluß.This tube 1 has a wave-shaped wall cross section in the form of a Round thread. The wall thickness of the pipe is approx. 0.5 mm, but this is an indication of the thickness just for example. These and those the following dimensions have no effect.

Das Rohr t ist auf seiner Außenseite mit einer Kunststoffschicht aus Polyvenilchlorid 2 überzogen.The tube t is made of a plastic layer on its outside Polyvinyl chloride 2 coated.

An seinem unteren Ende ist das Rohr 1 durch einen Kunststoffstopfen 3 abgedichtet. Es ist erkennbar, daß an diesem Stopfen ein entsprechendes Außengewinde angeformt ist, mit dem der Stopfen in einfacher Weise in das Rohr 1 eingeschraubt ist. Das Rohr 1 liegt dabei gegen einen Bund 3a an.At its lower end, the tube 1 is through a plastic stopper 3 sealed. It can be seen that this plug has a corresponding external thread is formed, with which the plug is screwed into the tube 1 in a simple manner is. The tube 1 rests against a collar 3a.

An seinem oberen Ende trägt das Rohr eine Endarmatur 4, mit dem Anschluß 5 für den Abfluß und dem Anschluß 6 für den Zufluß der Sole. Diese Endarmatur 4 ist mit Innengewinde versehen, mit dem sie auf das Rohr i aufgeschraubt ist. Der Anschluß 6 ist mit seinem Ende 6a umgebogen und endet mittig in der Armatur 4. An diesem Ende 6a ist- ein PVC-Schlauch 7 befestigt, durch den die Sole innerhalb des Rohres 1 nach unten geleitet wird, wo es in -Pfeilrichtung B umgelenkt wird und an der Rohrinnenwand nach oben steigt.At its upper end, the pipe carries an end fitting 4 with the connection 5 for the drain and the connection 6 for the inflow of the brine. This end fitting 4 is provided with an internal thread with which it is screwed onto the tube i. Of the Terminal 6 is bent at its end 6a and ends in the middle of the valve 4. An A PVC hose 7 is attached to this end 6a, through which the brine within the Tube 1 is directed downwards, where it is deflected in -arrow direction B and rises on the inner wall of the pipe.

Der verwendete PVC-Innenschlauch ist ein schlechter Wärmeleiter. Dadurch ist sichergestellt, daß die Sole beim Aufsteigen die'Wärme auch wirklich durch die Rohrwan'd aus -dem Erdreich entnimmt und nicht etwa schon beim Heralströmen aus der aufsteigenden Sole.The PVC inner tube used is a poor conductor of heat. Through this it is ensured that the brine really gets through the heat when it rises Rohrwan'd taken from the ground and not already flowing out of it the rising brine.

Insbesondere wird vermieden, daß es im Bereich der Armatur zwischen der einströmenden, abgekühlten Sole und der ausströmenden, aufgewärmten Sole zu einem thermischen Kurzschluß kommt.In particular, it is avoided that it is in the area of the valve between the inflowing, cooled brine and the outflowing, warmed up brine a thermal short circuit occurs.

Das in dieser Weise gemäß der Erfindung ausgebildete Rohr 1 erfüllt in hervorragender Weise die eingangs genannten Bedingungen. Es ist widerstandsfähig gegen mechanischen seitlichen Druck, und ist trotzdem flexibel bei der Einführung in die Erdbohrung. Es hat einen sehr geringen Wärmeübergangswiderstand und ist gegen chemischelektrolytische Einflüsse aus dem Erdreich gut geschützt.The tube 1 formed in this way according to the invention fulfills the conditions mentioned at the outset are excellent. It's resilient against mechanical lateral pressure, and is still flexible when it comes to introduction into the earth bore. It has a very low heat transfer resistance and is against chemical-electrolytic influences from the soil well protected.

Fig.2 zeigt die verschiedenen Schichten des Rohrquerschnittes in vergrößerter Darstellung.2 shows the various layers of the pipe cross-section in an enlarged manner Depiction.

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Claims (6)

A n s p r ü c h e Sonde für Wärmepumpen zur vorzugsweisen vertikalen Einbringung in das Erdreich, die aus einem äußeren Rohr und einem inneren Rohr bzw. Schlauch und den Zu- und Abfluß armaturen für die Sole besteht gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a das äußere Rohr (1) besteht aus einem ca. 0,5 mm dickem Edelstahl- oder Kupferrohr, b die Rohrwandung hat im Querschnitt einen wellenförmigen Verlauf, und c die Außenwand des Rohres (i) ist mit einer ca. A n p r ü c h e probe for heat pumps, preferably vertical Placement in the ground, which consists of an outer pipe and an inner pipe or Hose and the inflow and outflow fittings for the brine consists of the following features: a the outer tube (1) consists of an approx. 0.5 mm thick stainless steel or copper pipe, b the pipe wall has an undulating shape in cross-section, and c the outer wall of the pipe (i) is approx. 0,5 mm starken Kunststoffbeschichtung (2) versehen. 0.5 mm thick plastic coating (2). 2.) Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wellenförmige Querschnitt der Rohrwandung die Form eines Rundgewindes besitzt.2.) Probe according to claim 1, characterized in that the wave-shaped Cross section of the pipe wall has the shape of a round thread. 3.) Sonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffbeschichtung (2) aus Polyvenilchlorid (PVC), Polyäthylen (PE) oder Teflon Etc. besteht.3.) Probe according to claim 1 or 2, characterized in that the Plastic coating (2) made of polyvinyl chloride (PVC), polyethylene (PE) or Teflon Etc. consists. 4.) Sonde nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffbeschichtung (2) in Form eines Schrumpfschlauches über das Rohr (i) gezogen und durch Erwärmung aufgeschrumpft wird.4.) Probe according to claim 3, characterized in that the plastic coating (2) in the form of a shrink tube pulled over the tube (i) and heated is shrunk. 5.) Sonde nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Abschluß des Rohres (i) aus einem Stopfen (3) mit zum von der Rohrwand gebildeten Rundgewinde passenden Rundgewinde besteht und von unten mit dem Rohr (i) verschraubt ist.5.) Probe according to claims 1 and 2, characterized in that the lower end of the pipe (i) from a stopper (3) with the pipe wall formed round thread consists of matching round thread and from below with the pipe (i) is screwed. 6.) Sonde nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- und Abflußarmatur () für die Sole mit zum von der Rohrwand gebildeten Rundgewinde passendem Rundgewinde versehen und mit dem oberen Rohrende verschraubt ist.6.) Probe according to claims i and 2, characterized in that the inlet and outlet fittings () for the brine with the round thread formed by the pipe wall is provided with a suitable round thread and screwed to the upper end of the pipe.
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