AT7510U1

AT7510U1 - GEOTHERMAL PROBE

Info

Publication number: AT7510U1
Application number: AT0030904U
Authority: AT
Inventors: Armin Ing Amann
Original assignee: Armin Ing Amann
Priority date: 2004-04-26
Filing date: 2004-04-26
Publication date: 2005-04-25
Also published as: DE202004007567U1

Abstract

Eine Erdwärmesonde zum Einbringen in ein Bohrloch (2) im Erdreich (3) umfasst ein eine Außenwand (22) der Erdwärmesonde (1) bildendes Außenrohr (5), welches an seinem unteren Ende verschlossen ist, und ein innerhalb des Außenrohrs (5) verlaufendes Innenrohr (15), wobei der Ringraum (11) zwischen dem Außenrohr (5) und dem Innenrohr (15) und der Innenraum (12) des Innenrohrs (15) Leitungen für ein Wärmeträgermedium bilden. Das Außenrohr (5) ist zumindest über einen Großteil seiner Längsausdehnung als Wellrohr ausgebildet.A geothermal probe for introduction into a borehole (2) in the ground (3) comprises an outer wall (22) of the geothermal probe (1) forming outer tube (5) which is closed at its lower end, and within the outer tube (5) extending Inner tube (15), wherein the annular space (11) between the outer tube (5) and the inner tube (15) and the inner space (12) of the inner tube (15) form lines for a heat transfer medium. The outer tube (5) is formed at least over a major part of its longitudinal extent as a corrugated pipe.

Description

AT 007 51 0 U1AT 007 51 0 U1

Die Erfindung betrifft eine Erdwärmesonde zum Einbringen in ein Bohrloch im Erdreich, umfassend ein eine Außenwand der Erdwärmesonde bildendes Außenrohr, welches an seinem unteren Ende verschlossen ist, und ein innerhalb des Außenrohrs verlaufendes Innenrohr, wobei der Ringraum zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr und der Innenraum des Innenrohrs Leitungen 5 für ein Wärmeträgermedium bilden.The invention relates to a geothermal probe for introduction into a borehole in the ground, comprising an outer wall of the geothermal probe forming outer tube which is closed at its lower end, and extending within the outer tube inner tube, wherein the annular space between the outer tube and the inner tube and the interior of the inner tube form lines 5 for a heat transfer medium.

Es sind Erdwärmesonden bekannt, die zur Ausbildung eines Wärmetauschers formsteife Rohre verwenden, welche in ein Bohrloch im Erdreich eingesetzt und mit einer Ausgussmasse zur Herstellung eines wärmeleitenden Kontakts mit dem Erdreich vergossen werden. Es ist hierbei bekannt Rohrpaare einzusetzen, die an ihrem unteren Ende einen Verbindungsbogen bzw. ein Ver-10 bindungsstück aufweisen. Das eine Rohr bildet die Zuleitung, das andere Rohr die Rückleitung. Es können in einem Bohrloch auch mehrere Rohrpaare zum Einsatz kommen, die an ihrem unteren Ende ein oder mehrere Formstücke als Verbindungselement aufweisen.There are geothermal probes known to use the formation of a heat exchanger dimensionally stable pipes, which are used in a borehole in the ground and shed with a pouring mass for producing a thermally conductive contact with the soil. It is known to use pairs of tubes which have at their lower end a connecting bow or a Ver-10 binding piece. One pipe forms the supply line, the other pipe the return line. It is also possible to use a plurality of pipe pairs in a borehole which have one or more fittings as a connecting element at their lower end.

Weiters wurden bei derartigen Erdwärmesonden auch bereits koaxial ineinanderliegend angeordnete formsteife Rohre eingesetzt. Das äußere Rohr ist hierbei an seinem unteren Ende ge-15 schlossen und der Ringraum zwischen dem äußeren Rohr und dem inneren Rohr bildet die Zuleitung, während der Innenraum des innenliegenden Rohrs die Rückleitung für das Wärmeträgermedium bildet. Eine Erdwärmesonde dieser Art ist beispielsweise aus der DE 29 28 414 A1 bekannt. Bei derartigen Erdwärmesonden können Rohre mit den erforderlichen Längen weder transportiert noch gelagert werden und müssen daher am Einsatzort aus Einzelstücken zusammengebaut 20 werden. Nachteilig ist hierbei neben dem hohen Montageaufwand unter anderem die im Rahmen eines Baustellenbetriebes erschwerte Qualitätssicherung.Furthermore, in such geothermal probes already coaxially nested arranged dimensionally stable tubes were used. The outer tube is in this case closed at its lower end ge-15 and the annular space between the outer tube and the inner tube forms the supply line, while the interior of the inner tube forms the return line for the heat transfer medium. A geothermal probe of this type is known for example from DE 29 28 414 A1. In such geothermal probes pipes with the required lengths can neither be transported nor stored and must therefore be assembled on site from individual pieces. The disadvantage here in addition to the high assembly costs, inter alia, the difficult as part of a construction site quality assurance.

Aus der DE 43 29 269 A1 ist weiters eine Erdwärmesonde bekannt, die einen dehnbaren Schlauch aufweist, der in ein Bohrloch eingesetzt wird, welches durch eine druckfeste Verrohrung ausgebaut ist. Der Schlauch wird drucklos in die Bohrlochverrohrung eingebracht und anschlie-25 ßend durch Füllung mit einer Flüssigkeit oder durch Druckbeaufschlagung soweit ausgedehnt, dass er vor allem im unteren Bereich an der festen Verrohrung innen vollflächig anliegt. In den Schlauch wird weiters ein Zentralrohr als Rückleitung für das Wärmeträgermedium eingeführt. Dieses System dient zur Herstellung von Erdsonden mit Tiefen von 500m und mehr.From DE 43 29 269 A1 further geothermal probe is known which has an expandable hose which is inserted into a borehole, which is expanded by a pressure-resistant piping. The hose is depressurized into the well casing and subsequently expanded by filling with a liquid or by pressurization to such an extent that, especially in the lower area, it rests against the solid casing on the inside. In the tube, a central tube is further introduced as a return line for the heat transfer medium. This system is used to make probes with depths of 500m or more.

Bei einem anderen Typ von Erdwärmesonden werden Fundierungselemente, insbesondere 30 aus Beton, als Erdwärmesonde ausgebildet. Solche Fundierungselemente werden direkt in das Erdreich eingeschlagen, ohne dass zuvor ein Bohrloch ausgebildet wird. Die Fundierungselemente weisen einen inneren Hohlraum auf, in welche Rohre als Zu- bzw. Ableitung für das Wärmeträgermedium eingebracht werden. Es ist hierbei auch bereits bekannt geworden, den Ringraum zwischen der Wand des Fundierungselements und einem Innenrohr als Zuleitung und den Innenraum 35 des Innenrohrs als Rückleitung vorzusehen.In another type of geothermal probes foundation elements, in particular 30 made of concrete, designed as a geothermal probe. Such foundation elements are hammered directly into the ground, without previously a wellbore is formed. The foundation elements have an inner cavity into which tubes are introduced as supply or discharge for the heat transfer medium. It is also already known to provide the annular space between the wall of the foundation element and an inner tube as a feed line and the interior 35 of the inner tube as a return line.

In der prioritätsälteren, europäischen Patentanmeldung EP 1486741 A1 ist weiters eine Erd-wärmesonde beschrieben, die ein Außenrohr aus Metall aufweist, welches insbesondere als Fundierungselement dient. Innerhalb dieses Außenrohrs ist ein Leitungssystem angeordnet, welches zumindest ein Innenrohr als Rückleitung für das Wärmeträgermedium aufweist. Zwischen dem 40 Außenrohr aus Metall und dem Innenrohr kann weiters auch ein Auskleidungsteil vorhanden sein, der unter anderem auch als Wellrohr (Wellschlauch) ausgebildet sein kann.In the earlier priority, European patent application EP 1486741 A1 further describes an earth heat probe having an outer tube made of metal, which serves in particular as a foundation element. Within this outer tube, a line system is arranged, which has at least one inner tube as a return line for the heat transfer medium. Between the 40 outer tube made of metal and the inner tube can also be present a lining part, which may be formed, inter alia, as a corrugated tube (corrugated tube).

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Erdwärmesonde der eingangs genannten Art bereitzustellen, die einen hohen Wärmeübergang aufweist. Erfindungsgemäß gelingt dies durch eine Erdwärmesonde mit den Merkmalen des Anspruchs 1. 45 Durch die erfindungsgemäße Wellung des Außenrohrs wird die Formsteifigkeit der Rohrwandung erhöht. Dies ermöglicht es, die Wandstärke vergleichsweise gering zu halten. Im Weiteren wird durch die Wellung des Außenrohres die Oberfläche vergrößert. Die geringere Wandstärke und die größere Oberfläche bewirken beide verbesserte Werte für den Wärmedurchgang und Wärmeübergang. 50 Weiters können sich beim Durchfluss des Wärmeträgermediums durch den Ringraum zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr durch die Wellung des Außenrohrs vorteilhafterweise lokale Mikroturbulenzen an der Innenfläche des Wellrohrs bilden. Diese Mikroturbulenzen begünstigen die Wärmeübertragung von der Innenfläche des Wellrohrs in das Wärmeträgermedium zusätzlich.The object of the invention is to provide an improved geothermal probe of the type mentioned, which has a high heat transfer. According to the invention, this is achieved by a geothermal probe with the features of claim 1. 45 The corrugation of the outer tube according to the invention, the rigidity of the pipe wall is increased. This makes it possible to keep the wall thickness comparatively low. In addition, the surface is increased by the corrugation of the outer tube. The lower wall thickness and larger surface area both provide improved heat transfer and heat transfer values. Furthermore, as a result of the corrugation of the outer tube, local microturbulences can advantageously form on the inner surface of the corrugated tube as the heat transfer medium flows through the annular space between the outer tube and the inner tube. These microturbulences additionally promote the heat transfer from the inner surface of the corrugated tube into the heat transfer medium.

Vorteilhaftenweise kann durch die erfindungsgemäße gewellte Ausbildung des Außenrohrs die-55 ses mit einer ausreichenden Biegbarkeit ausgebildet werden, sodass es zusammenrollbar ist. 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 AT 007 51 0 U1Advantageously, can be formed with a sufficient flexibility by the corrugated embodiment of the outer tube according to the invention, so that it can be rolled up. 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 AT 007 51 0 U1

Insgesamt kann dadurch die Erdwärmesonde einerseits zur Lagerung andererseits für ihren Transport auf die Baustelle zu einer Rolle bzw. zu einem Wickel aufgerollt werden (d. h. es werden mehrere Windungen gebildet). Es wird dadurch die Lagerung und der Transport einer fertiggestellten Erdwärmesonde ermöglicht, welche üblicherweise eine Länge von mehr als 20m, beispielsweise eine Länge von 50m besitzt. Die Montagearbeit auf der Baustelle kann dadurch deutlich reduziert werden und die Fertigstellung der Erdwärmesonde kann in einem Fachbetrieb in Serienfertigung erfolgen, wobei auch die Qualitätssicherung wesentlich verbessert ist. Vorzugsweise ist das Außenrohr abgesehen von einem oder mehreren Abschnitten, deren Längen weniger als 2m betragen, über seine gesamte Länge als Wellrohr ausgebildet. Die Begriffe "Wellrohr", "Wellung" und "gewellt" werden in der vorliegenden Anmeldung in einem breiten Sinn verwendet, derart, dass alle sich in Längsrichtung wiederholenden Durchmesseränderungen des Außenrohrs, bei welchen die Periodenlänge klein im Vergleich zur Länge des gewellten Abschnitts des Außenrohres ist, fallen sollen. Neben sinusförmigen oder anderen bogenförmigen Wellungen sind somit beispielsweise auch trapez-, dreieck- oder rechteckartige Wellungen mit eingeschlossen. Die Begriffe "oben" und "unten” sind auf die Einbaulage der Erdwärmesonde bezogen. Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert. In dieser zeigen: Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt einer in ein Bohrloch eingesetzten Erdwärmesonde; Fig. 2 einen Querschnitt durch die Erdwärmesonde entlang der Linie A-A von Fig. 1; Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen oberen Abschnitt einer erfindungsgemäßen Erdwärmesonde gemäß einer weiteren Ausführungsform; Fig. 4 eine Ansicht von oben (Blickrichtung C in Fig. 3); Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie B-B von Fig. 3; Fig. 6 einen Längsschnitt durch einen unteren Endabschnitt einer Erdwärmesonde gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; die Fig. 7 bis 10 verschiedene Möglichkeiten für die Wellung des Außenrohres. Die Fig. weisen unterschiedliche Maßstäbe auf. Ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Erdwärmesonde ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Die Erdwärmesonde 1 besitzt ein Außenrohr 5, welches an seinem unteren Ende durch ein Verschlussteil 8 verschlossen ist. Innerhalb des Außenrohrs 5 erstreckt sich ein Innenrohr 15 bis in die Nähe des unteren Endes des Außenrohrs, wobei das Innenrohr vorzugsweise in einem Abstand von weniger als 1m vom unteren Ende des Außenrohrs endet. Zwischen dem Innenrohr 15 und dem Außenrohr 5 liegt ein Ringraum 11, der ebenso wie der Innenraum 12 des Innenrohrs 15 als Leitung für das die Erdwärmesonde 1 durchströmende Wärmeträgermedium dient. Das Innenrohr 15 liegt mit Ausnahme seines obersten Abschnittes koaxial zum Außenrohr 5. Zur Definition der Lage des Innenrohrs 15 im Außenrohr 5 dienen Abstandhalter 13. Ein oberster Abschnitt des Außenrohrs 5 wird von einem Anschlussstück 6 gebildet, das im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Abstufung seines Durchmessers aufweist, wobei sich ein verbreiterter oberer Teil ergibt, um ausreichend Platz für die Anschlussrohre 9, 10 zu schaffen. Ein Deckel bzw. Verschlussteil 7 schließt das Anschlussstück an seinem oberen Ende ab. Durch eine erste Öffnung im Verschlussteil 7 tritt das zur Zuleitung des Wärmeträgermediums dienende Anschlussrohr 9, welches in den Ringraum 11 mündet. Eine zweite Öffnung im Verschlussteil 7 wird vom Anschlussrohr 10 durchsetzt, dessen Innenraum den Innenraum 12 des Innenrohres 15 fortsetzt und das zur Rückleitung des Wärmeträgermediums dient. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Anschlussrohr 10 von einem aus dem Verschlussteil 7 herausragenden Endabschnitt des das Innenrohr 15 bildenden Rohrs gebildet. Es ist also für das Innenrohr 15 und das Anschlussrohr 10 ein durchgehendes Rohr vorgesehen, dessen innerhalb des Außenrohres 5 liegender Teil das Innenrohr 15 und dessen außerhalb und oberhalb des Außenrohres 5 liegender Teil das Anschlussrohr 10 bildet. Dieses durchgehende Rohr kann bei der Herstellung aus mehreren Einzelstücken zusammengesetzt werden, die beispielsweise mittels einer Verschweißung verbunden werden. Das Außenrohr 5 bildet eine Außenwand 22 der Erdwärmesonde, und zwar im gezeigten Ausführungsbeispiel die gesamte Umfangswand der Erdwärmesonde. Die Stirnwände der Erdwärme- 3 55 AT 007 51 0 U1 sonde werden von den Verschlussteilen 7, 8 gebildet.Overall, this allows the geothermal probe on the one hand to be rolled up for storage on the other hand for their transport to the site to a roll or to a winding (that is, it several turns are formed). It is thereby made possible the storage and transport of a completed geothermal probe, which usually has a length of more than 20m, for example, a length of 50m. The assembly work on the site can thereby be significantly reduced and the completion of the geothermal probe can be done in a specialist in mass production, with quality assurance is significantly improved. Preferably, the outer tube is apart from one or more sections whose lengths are less than 2m, formed over its entire length as a corrugated pipe. The terms " corrugated pipe ", " corrugation " and " wavy " are used in the present application in a broad sense, such that all the longitudinally repeating diameter changes of the outer tube in which the period length is small compared to the length of the corrugated portion of the outer tube should fall. In addition to sinusoidal or other arcuate corrugations, for example, trapezoidal, triangular or rectangular corrugations are also included. The terms " top " and " below " refer to the installation position of the geothermal probe. Further advantages and details of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings. 1 shows a schematic longitudinal section of a geothermal probe inserted into a borehole; 2 shows a cross section through the geothermal probe along the line A-A of Fig. 1. 3 shows a longitudinal section through an upper section of a geothermal probe according to the invention according to a further embodiment; FIG. 4 shows a view from above (viewing direction C in FIG. 3); FIG. Fig. 5 is a section along the line B-B of Fig. 3; 6 shows a longitudinal section through a lower end portion of a geothermal probe according to another embodiment of the invention. FIGS. 7 to 10 different possibilities for the corrugation of the outer tube. The figures have different scales. A first embodiment of a geothermal probe according to the invention is shown in FIGS. 1 and 2. The geothermal probe 1 has an outer tube 5, which is closed at its lower end by a closure part 8. Within the outer tube 5, an inner tube 15 extends to the vicinity of the lower end of the outer tube, wherein the inner tube preferably ends at a distance of less than 1m from the lower end of the outer tube. Between the inner tube 15 and the outer tube 5 is an annular space 11, which serves as the interior 12 of the inner tube 15 as a conduit for the geothermal probe 1 by flowing heat transfer medium. The inner tube 15 is coaxial with the outer tube 5 with the exception of its uppermost section. Spacers 13 serve to define the position of the inner tube 15 in the outer tube 5. A top section of the outer tube 5 is formed by a connecting piece 6 which, in the exemplary embodiment shown, has a gradation of its diameter , Which results in a widened upper part, in order to provide sufficient space for the connection pipes 9, 10. A lid or closure part 7 closes off the connection piece at its upper end. Through a first opening in the closure part 7, the connection pipe 9 serving for the supply of the heat transfer medium, which opens into the annular space 11, enters. A second opening in the closure part 7 is penetrated by the connection pipe 10, the interior of which continues the interior 12 of the inner pipe 15 and which serves for the return of the heat transfer medium. In the exemplary embodiment shown, the connecting pipe 10 is formed by an end section of the pipe forming the inner pipe 15 extending from the closure part 7. It is therefore provided for the inner tube 15 and the connecting tube 10, a continuous tube whose lying within the outer tube 5 part of the inner tube 15 and its outside and above the outer tube 5 lying part of the connecting tube 10 forms. This continuous tube can be assembled in the manufacture of several individual pieces, which are connected for example by means of a weld. The outer tube 5 forms an outer wall 22 of the geothermal probe, in the embodiment shown, the entire peripheral wall of the geothermal probe. The end walls of the geothermal probe 3 55 AT 007 51 0 U1 are formed by the closure parts 7, 8.

Das Außenrohr 5 ist über den Großteil seiner Längserstreckung als Wellrohr (Wellschlauch) ausgebildet. Und zwar ist aus Fig. 1 ersichtlich, dass das Außenrohr 5 mit Ausnahme des das Anschlussstück 6 bildenden Abschnitts über seine gesamte Länge von einem Wellrohr gebildet 5 wird.The outer tube 5 is formed over the major part of its longitudinal extent as a corrugated tube (corrugated hose). Namely, it can be seen from FIG. 1 that the outer tube 5, except for the portion constituting the fitting 6, is formed by a corrugated tube over its entire length.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht das Außenrohr zumindest in seinem gewellten Bereich aus Kunststoff, beispielsweise Polyäthylen oder Polypropylen. Die Wandstärke des Außenrohrs 5 in seinem gewellten Bereich beträgt hierbei vorzugsweise höchstens 5mm, wobei für Wellrohre mit Durchmessern von höchstens 100mm ein Wert von höchstens 3mm 10 besonders bevorzugt ist. Es wird dabei eine zusammenrollbare Ausbildung des Außenrohrs 5 und in weiterer Folge der gesamten Erdwärmesonde 1 erreicht.In an advantageous embodiment of the invention, the outer tube, at least in its corrugated region of plastic, such as polyethylene or polypropylene. The wall thickness of the outer tube 5 in its corrugated area is in this case preferably at most 5 mm, wherein for corrugated tubes with diameters of at most 100 mm, a value of at most 3 mm 10 is particularly preferred. It is achieved a zusammenrollbare training of the outer tube 5 and subsequently the entire geothermal probe 1.

Das Anschlussstück 6 kann ebenfalls aus Kunststoff bestehen und mit dem gewellten Teil des Außenrohres 5 durch Verschweißung verbunden sein. Auch die Verschlussteile 7 und 8 können aus Kunststoff bestehen und das Verschlussteil 8 kann mit dem unteren Ende des Außenrohrs 5 15 und das Verschlussteil 7 mit dem Anschlussstück 6 des Außenrohrs 5 verschweißt sein.The connector 6 may also be made of plastic and be connected to the corrugated part of the outer tube 5 by welding. The closure parts 7 and 8 may be made of plastic and the closure part 8 may be welded to the lower end of the outer tube 5 15 and the closure member 7 with the fitting 6 of the outer tube 5.

Insbesondere im Fall der Ausbildung des Außenrohres 5 aus Kunststoff ist auch eine Ausbildung des Innenrohrs 15 aus Kunststoff bevorzugt. Es kann hierbei der gleiche Kunststoff wie für das Außenrohr 5 eingesetzt werden. Da auf das Innenrohr nur wesentlich kleinere Belastungen als auf das Außenrohr wirken, kann dieses auch ohne Wellung mit einer entsprechend geringen 20 Wandstärke bzw. entsprechend flexibel ausgebildet werden, sodass es zusammenrollbar ist.In particular, in the case of the formation of the outer tube 5 made of plastic, a formation of the inner tube 15 made of plastic is preferred. In this case, the same plastic as for the outer tube 5 can be used. Since act on the inner tube only much smaller loads than on the outer tube, this can be formed without corrugation with a correspondingly small wall thickness 20 or correspondingly flexible, so that it is zusammenrollbar.

Im oberen Abschnitt des Innenrohres 15 ist dieses bevorzugterweise mit einer Wärmedämmung 14 versehen, um Wärmeverluste des innerhalb des Innenrohres 15 hinausströmenden Wärmeträgermediums zu verringern.In the upper portion of the inner tube 15, this is preferably provided with a thermal insulation 14 in order to reduce heat losses of the heat transfer medium flowing out inside the inner tube 15.

Die Erdwärmesonde 1 kann in einem Fachbetrieb fertiggestellt werden und im zu einer Spule 25 bzw. Rolle zusammengerollten Zustand auf die Baustelle geliefert werden. Im Erdreich 3 wird ein Bohrloch 2 hergestellt, in welches die Erdwärmesonde 1 in der Folge eingebracht wird. In der Folge wird zwischen die Außenwand 22 der Erdwärmesonde 1, die von der Außenseite des Außenrohrs 5 gebildet wird und der Wand des Bohrlochs 2 eine Ausgussmasse 4 eingefüllt. Verschiedene Ausgussmassen für diesen Zweck sind bekannt. Beispielsweise kann als Ausgussmas-30 se 4 Bentonit eingesetzt werden, eine Mischung aus gemahlenem gebranntem Ton und Wasser. Auch weitere Zuschlagstoffe, beispielsweise Zement, Quarzsand, Stahlfasern sind beimischbar. Auch andere zementgebundene Massen sind bekannt. Die Ausgussmasse soll einen guten thermischen Übergang zum Erdreich gewährleisten.The geothermal probe 1 can be completed in a specialist and be delivered to a coil 25 or roll rolled state to the site. In the soil 3, a borehole 2 is produced, in which the geothermal probe 1 is introduced in the sequence. As a result, between the outer wall 22 of the geothermal probe 1, which is formed from the outside of the outer tube 5 and the wall of the borehole 2, a pouring mass 4 is filled. Various spouts for this purpose are known. For example, can be used as Ausgussmas-se se 4 bentonite, a mixture of ground burnt clay and water. Other additives, such as cement, quartz sand, steel fibers are admixable. Other cement-bound masses are known. The pouring mass should ensure a good thermal transition to the soil.

Durch das Anschlussrohr 9 wird der Erdwärmesonde Wärmeträgermedium zugeführt und die-35 ses nach der Erwärmung zu Heizzwecken oder der Abkühlung zu Kühlzwecken dem Anschlussrohr 10 wieder entnommen.Through the connecting pipe 9, the geothermal probe is supplied heat transfer medium and the-35 ses removed after heating for heating purposes or the cooling for cooling purposes the connection pipe 10 again.

Beim Einsatz zu Heizzwecken weist das die Erdwärmesonde 1 umfassende Heizsystem weiters eine Wärmepumpe auf. Aufgrund des sehr guten Wärmeübergangs einer erfindungsgemäßen Erdwärmesonde kann ein geringer mittlerer Temperaturunterschied zwischen dem Erdreich 3 im 40 Bereich des unteren Endes der Erdwärmesonde 1 und der Erdwärmesonde 1 erreicht werden. Das Wärmeträgermedium kann dadurch gegenüber herkömmlichen Erdwärmesonden höhere Temperaturen erhalten, sodass es auch nach dem Durchgang durch die Wärmepumpe noch eine Temperatur von deutlich über 0°C aufweist, beispielsweise eine Temperatur im Bereich zwischen 2°C und 6°C aufweist. Es kann dadurch als Wärmeträgermedium zuschlagstofffreies Wasser, d. h. reines 45 Leitungswasser eingesetzt werden ohne dass eine Frostgefahr besteht. Der Einsatz von Gefrierschutzmittel, wie dies herkömmlicherweise erforderlich ist, kann sich dadurch erübrigen.When used for heating purposes, the geothermal probe 1 comprehensive heating system further includes a heat pump. Due to the very good heat transfer of a geothermal probe according to the invention, a small mean temperature difference between the ground 3 in the region 40 of the lower end of the geothermal probe 1 and the geothermal probe 1 can be achieved. The heat transfer medium can thereby obtain higher temperatures compared to conventional geothermal probes, so that it still has a temperature of well above 0 ° C even after passing through the heat pump, for example, has a temperature in the range between 2 ° C and 6 ° C. It can thereby as a heat transfer medium additive-free water, d. H. pure 45 tap water are used without any risk of frost. The use of cryoprotectants, as is conventionally required, can thereby be unnecessary.

Im Kühlbetrieb kann das Wärmeträgermedium entweder nach seinem Abzug aus der Erdwärmesonde 1 zur indirekten Raumkühlung eingesetzt werden, indem es einem Kühlaggregat zugeführt wird. Da eine vergleichsweise geringe Temperatur des Wärmeträgermediums nach dem 50 Durchlaufen der Erdwärmesonde erreicht wird, ist auch eine Direktkühlung beispielsweise über herkömmliche Wand- oder Bodenheizungen möglich.In cooling mode, the heat transfer medium can be used either after its deduction from the geothermal probe 1 for indirect space cooling by being fed to a cooling unit. Since a comparatively low temperature of the heat transfer medium is achieved after passing through the geothermal probe, a direct cooling, for example via conventional wall or floor heating is possible.

Der Außendurchmesser d des Außenrohrs 5 kann beispielsweise im Bereich zwischen 6 und 20cm liegen. Der Durchmesser D des Bohrlochs ist an den Durchmesser d des Außenrohrs 5 angepasst und kann beispielsweise im Bereich zwischen 10cm und 35cm liegen, z. B. bei einem 55 Außendurchmesser des Außenrohrs 5 von 8cm einen Wert im Bereich von 13cm aufweisen. 4 AT 007 51 0 U1The outer diameter d of the outer tube 5 may for example be in the range between 6 and 20cm. The diameter D of the borehole is adapted to the diameter d of the outer tube 5 and may for example be in the range between 10cm and 35cm, z. B. at a 55 outer diameter of the outer tube 5 of 8cm have a value in the range of 13cm. 4 AT 007 51 0 U1

Die Länge der Erdwärmesonde liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 12m und 100m.The length of the geothermal probe is preferably in the range between 12m and 100m.

Bei dem in den Fig. 3 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zusätzlich eine Dehneinrichtung zum Ausgleich von Volumenänderungen des Wärmeträgermediums vorhanden (beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 wird eine solche außerhalb der Erdwärmeson-5 de 1 vorgesehen). Zu diesem Zweck werden zwei Metallhülsen 16 in den Ringraum 11 eingesetzt, die an ihrem oberen Ende durch eine Wand 17 geschlossen sind und an ihrem unteren Ende eine Öffnung 18 aufweisen. Ein Abstandhalter 13 gibt einen Abstand zum oberen Verschlussteil 7 vor. Beim Einfüllen eines Wärmeträgermediums kann die in den Metallhülsen 16 anfangs vorhandene Luft nicht aus den Metallhülsen 16 entweichen und bildet ein komprimierbares Luftpolster. Die 10 Ausbildung aus Metall gewährleistet die langfristige Luftdichtheit.In the embodiment of the invention shown in FIGS. 3 to 5, an expansion device for compensating for changes in volume of the heat transfer medium is additionally present (in the embodiment according to FIGS. 1 and 2, such is provided outside of Erdwärmeson-5 de 1). For this purpose, two metal sleeves 16 are inserted into the annular space 11, which are closed at its upper end by a wall 17 and at its lower end an opening 18. A spacer 13 provides a distance to the upper closure part 7. When filling a heat transfer medium in the metal sleeves 16 initially existing air can not escape from the metal sleeves 16 and forms a compressible air cushion. The metal training ensures long-term airtightness.

Der Schnitt entlang der Linie D-D von Fig. 3 entspricht dem in Fig. 2 dargestellten Schnitt entlang der Linie A-A von Fig. 1.The section along the line D-D of FIG. 3 corresponds to the section shown in FIG. 2 along the line A-A of FIG. 1.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der sich das Innenrohr 15 bis zum unteren Ende des Außenrohrs 5 erstreckt. Das Innenrohr 15 weist dafür in seinem unteren Endbereich Öffnungen 21 15 zum Durchtritt des Wärmeträgermediums auf.Fig. 6 shows a variant in which the inner tube 15 extends to the lower end of the outer tube 5. The inner tube 15 has for this purpose in its lower end portion openings 21 15 for the passage of the heat transfer medium.

Das in den Fig. 1 und 6 dargestellte Gewindeloch 20 an der Unterseite des Verschlussteils 8 dient zum Einschrauben eines Zusatzgewichts, um das Einbringen der Erdwärmesonde 1 in das Bohrloch 2 zu unterstützen, wenn das Eigengewicht der Erdwärmesonde 1 und des darin eingefüllten Wärmeträgermediums zu diesem Zweck nicht ausreichend ist. 20 Um die Erdwärmesonde im Bohrloch 2 möglichst zu zentrieren bzw. um Beschädigungen beim Einbringen zu vermeiden, ist das Außenrohr 5 an der Außenseite vorzugsweise mit in den Fig. nicht dargestellten Abstandhaltern versehen, die auch die Funktion von Führungs- und Gleitelementen haben.The threaded hole 20 shown in Figs. 1 and 6 at the bottom of the closure member 8 is used to screw in an additional weight to assist the introduction of the geothermal probe 1 in the borehole 2, if the weight of the geothermal probe 1 and the heat transfer medium filled therein for this purpose is not enough. In order to center the geothermal probe in the borehole 2 as much as possible or to avoid damage during insertion, the outer tube 5 is preferably provided on the outside with spacers, not shown in the figures, which also have the function of guiding and sliding elements.

Mit der Erdwärmesonde 1 wird vorzugsweise ein Schlauch in das Bohrloch 2 mit eingeführt, 25 der an der Erdwärmesonde 1 außen befestigt werden kann und sich bis zum unteren Ende der Erdwärmesonde 1 erstreckt. Durch diesen kann der Füllstoff bzw. die Ausgussmasse 4 eingefüllt werden. Es wäre auch denkbar und möglich, zu diesem Zweck ein weiteres innerhalb des Außenrohres 5 verlaufendes Rohr vorzusehen, welches durch Öffnungen im oberen Verschlussteil 7 und im unteren Verschlussteil 8 tritt und an der Unterseite des unteren Verschlussteils 8 mündet. 30 Die Fig. 7 bis 10 zeigen Beispiele für verschiedene Ausbildungsmöglichkeiten der Wellung desWith the geothermal probe 1, a hose is preferably introduced into the borehole 2, 25 which can be attached to the geothermal probe 1 outside and extends to the lower end of the geothermal probe 1. Through this, the filler or the pouring mass 4 can be filled. It would also be conceivable and possible, for this purpose, to provide a further tube running inside the outer tube 5, which passes through openings in the upper closure part 7 and in the lower closure part 8 and opens out on the underside of the lower closure part 8. FIGS. 7 to 10 show examples of different ways of forming the corrugation

Außenrohrs 5. Neben der aus den Fig. 1 bis 6 hervorgehenden sinusförmigen Wellung sind unter anderem derartige Wellungen denkbar und möglich, wie sie in den Fig. 7 bis 10 gezeigt sind. So zeigt Fig. 7 trapezförmige, Fig. 8 eine rechteckförmige und Fig. 9 eine dreieckförmige bzw. gezackte Wellung. Die Wellung von Fig. 10 wird durch aufeinanderfolgende halbkreisförmige Abschnitte 35 gebildet, die durch gerade Abschnitte verbunden sind.Outer tube 5. In addition to the resulting from the Fig. 1 to 6 sinusoidal corrugation such corrugations are conceivable and possible, as shown in Figs. 7 to 10, among other things. Thus, FIG. 7 shows a trapezoidal, FIG. 8 a rectangular and FIG. 9 a triangular or serrated curl. The corrugation of Fig. 10 is formed by successive semicircular sections 35 connected by straight sections.

Die Höhe h der Wellung (zwischen Wellenberg und Wellental) beträgt vorteilhafterweise mindestens 2mm. Ein Wert im Bereich zwischen 3mm und 5mm ist besonders bevorzugt.The height h of the corrugation (between Wellenberg and Wellental) is advantageously at least 2mm. A value in the range between 3mm and 5mm is particularly preferred.

Auch eine Ausbildung des Außenrohrs 5 aus Metall, beispielsweise Edelstahl, ist denkbar und möglich. Um das gewellte Außenrohr und in der weiteren Folge die gesamte Erdwärmesonde 40 aufrollbar auszubilden, ist in diesem Fall eine Wandstärke des Außenrohrs von höchstens 3mm bevorzugt, wobei für Wellrohre mit einem Durchmesser von höchstens 100mm eine Wandstärke von höchstens 2mm bevorzugt ist. Auch das Innenrohr 15 kann in diesem Fall aus Metall bestehen. Eine Ausbildung des Außenrohrs 5 und gegebenen falls des Innenrohrs 15 aus Metall ist insbesondere bei einem Einsatz eines Wärmeträgermediums bevorzugt, welches seinen Aggregat-45 zustand im Systemkreislauf zwischen flüssig und gasförmig wechselt. Ein solches Wärmeträgermedium kann beispielsweise von unter einem entsprechenden Überdruck (beispielsweise im Bereich von 40bar) stehenden Kohlendioxyd oder Kohlenwasserstoff gebildet werden. Auch höhere Arbeitstemperaturen werden bei einer Ausbildung aus Metall möglich.A design of the outer tube 5 made of metal, such as stainless steel, is conceivable and possible. In order to form the corrugated outer tube and subsequently the entire geothermal probe 40 rollable, a wall thickness of the outer tube of at most 3mm is preferred in this case, for corrugated tubes having a diameter of at most 100mm, a wall thickness of at most 2mm is preferred. Also, the inner tube 15 may be made of metal in this case. A design of the outer tube 5 and given if the inner tube 15 made of metal is particularly preferred when using a heat transfer medium, which changes its aggregate-45 state in the system cycle between liquid and gaseous. Such a heat transfer medium can be formed, for example, by carbon dioxide or hydrocarbon which is under a suitable overpressure (for example in the region of 40 bar). Even higher working temperatures are possible with a metal training.

Denkbar und möglich wäre es auch, das Innenrohr 15 ebenfalls zumindest über einen Großteil 50 seiner Längserstreckung als Wellrohr auszubilden, beispielsweise im Bereich seiner Längserstreckung, in welchem es innerhalb des als Wellrohr ausgebildeten Abschnittes des Außenrohrs 5 verläuft.It would also be conceivable and possible to form the inner tube 15 at least over a large part of its longitudinal extent as a corrugated tube, for example in the region of its longitudinal extension in which it extends within the section of the outer tube 5 formed as a corrugated tube.

Unterschiedliche Modifikationen der gezeigten Ausführungsbeispiele der Erfindung sind denkbar und möglich, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. 5 55Various modifications of the illustrated embodiments of the invention are conceivable and possible without departing from the scope of the invention. 5 55

Claims

AT 007 51 0 U1 Key to the reference numbers: 1 Geothermal probe 5 2 Borehole 3 Soil 4 Pouring mass 5 Outer pipe 6 Connecting piece 10 7 Closing part 8 Closing part 9 Connecting pipe 10 Connecting pipe 11 Annular space 15 12 Interior 13 Spacer 14 Thermal insulation 15 Inner pipe 16 Metal sleeve 20 17 Wall 18 Opening 19 Spacer 20 Threaded hole 21 Opening 25 22 Outer wall CLAIMS: 30 35 40 45 50 1. Geothermal probe for insertion into a borehole (2) in the ground (3), comprising an outer tube (5) forming an outer wall (22) of the borehole heat exchanger (1) which is closed at its lower end, and an inner tube (15) extending inside the outer tube (5), wherein the annular space (11) between the outer tube (5) and the inner tube (15) and the inner space (12) of the inner tube (15) 15) form lines for a heat transfer medium, and the outer tube (5) is formed at least over a major part of its longitudinal extent as a corrugated pipe, there characterized in that the outer tube (5) at least in its corrugated region, preferably over its entire length, consists of plastic.

2. Geothermal probe according to claim 1, characterized in that the geothermal probe for storage and transport to a roll is zusammenrollbar.

3. geothermal probe according to claim 1 or claim 2, characterized in that the wall thickness of the outer tube (5) in its corrugated region is at most 5mm, preferably for corrugated tubes with outer diameters of at most 100mm is at most 3mm.

4. geothermal probe according to one of claims 1 or 3, characterized in that the inner tube (15) consists of plastic.

5. Geothermal probe according to one of claims 1 to 4, characterized in that the corrugations of the outer tube sinusoidal, trapezoidal, rectangular, triangular or in the form of successive semicircles or in the form of a combination thereof are formed.

6. geothermal probe according to one of claims 1 to 5, characterized in that the height (h) of the corrugations is at least 2mm, with a value in the range between 3mm and 5mm is particularly preferred.

7. geothermal probe according to one of claims 1 to 6, characterized in that the inner tube (15) is provided at least over an upper portion of its longitudinal extension with a thermal insulation (14). 6 55 5 10 15 20 25 30 35 40 AT 007 510 U1

8. Geothermal probe according to one of claims 1 to 7, characterized in that the inner tube (15) ends at a distance of less than 1m from the lower end of the outer tube (5).

9. Geothermal probe according to one of claims 1 to 8, characterized in that in the annular space (11) an expansion device for compensating for changes in volume of the heat transfer medium is arranged.

10. geothermal probe according to claim 9, characterized in that the expansion device has at least one downwardly open and closed at the top metal sleeve (16).

11. Geothermal probe according to one of claims 1 to 10, characterized in that a connecting pipe (9) through an upper closure part (7) of the outer tube (5) into the annular space (11) is guided.

12. Geothermal probe according to one of claims 1 to 11, characterized in that a connecting pipe (10) through an upper closure part (7) of the outer tube (5) is guided, the interior of the interior (12) of the inner tube (15) is continued.

13. Geothermal probe according to claim 12, characterized in that the connection pipe (10) from one of the upper closure part (7) of the outer tube (5) protruding end portion of the inner tube (15) forming tube is formed.

14. Geothermal probe according to one of claims 1 to 13, characterized in that the length of the geothermal probe is less than 100m.

15. Geothermal probe according to one of claims 1 to 14, characterized in that the length of the geothermal probe is greater than 12m.

16. geothermal probe according to one of claims 1 to 15, characterized in that the outer diameter (d) of the outer tube in the corrugated part of the outer tube (5) is in the range between 6cm and 20cm.

17 geothermal probe according to one of claims 1 to 16, characterized in that the outer tube (5) apart from one or more sections whose lengths are less than 2m, is formed over its entire length as a corrugated pipe.

18. In a borehole (2) in the ground (3) introduced geothermal probe, wherein between the outer wall (22) of the borehole heat exchanger and the wall of the borehole (2) a pouring mass (4) is filled, characterized in that the borehole heat exchanger according to one of Claims 1 to 17 is formed.

19. In a borehole (2) in the ground (3) introduced geothermal probe according to claim 18, characterized in that the pouring mass is a flowable cement-bound mass or bentonite.

20. Heating or cooling system with a borehole (2) in the ground (3) introduced geothermal probe (1), wherein between the outer wall (22) of the geothermal probe (1) and the wall of the borehole (2) has a spout (4) is filled, characterized in that the geothermal probe (1) is designed according to one of claims 1 to 17.

21. heating or cooling system according to claim 20, characterized in that the heat transfer medium is flocculant-free water. HIEZU 3 SHEET DRAWINGS 45 50 7 55