CH650069A5

CH650069A5 - Device for heating rooms with use of earth heat

Info

Publication number: CH650069A5
Application number: CH11271/79A
Authority: CH
Inventors: Hans Hildebrand; Hermann Dipl-Ing Schoof
Original assignee: Hermann Schoof Dipl Ing
Priority date: 1978-12-19
Filing date: 1979-12-19
Publication date: 1985-06-28
Also published as: DE2854881A1; BE880725A; AT377849B; ATA801479A; FR2444903A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beheizung von Räumen in Ein- bis Acht-Familienhäusern, mit einem Heizungssystem, dem die mit hoher Temperatur abzugebende Wärme von einer an dasselbe angeschlossenen Wärmepumpe zuführbar ist, mit welcher demErdreich Wärme bei niedriger Temperatur mittels eines mit Wasser als Wärmeträgerflüssigkeit betriebenen Wärmeträgerflüssigkeits-Hilfskreislaufs mit Umwälzpumpe entnehmbar ist, der zwischen den Verdampfer der Wärmepumpe und ein in das Erdreich vertikal eingebrachtes Bohrloch eingeschaltet ist, bei dem das vom Verdampfer zurückfliessende kalte Wasser mittels eines Tauchrohrs in den oberen Abschnitt des Bohrlochs unterhalb der Erdoberfläche einleitbar ist und bei dem das warme Wasser dem Verdampfer vom Grund des Bohrlochs durch ein bis dort im letzteren verlegtes Innenrohr, das gegen Wärmeverlust aufgrund niedriger Wärmedurchgangszahl gesichert ist, zuführbar ist. The invention relates to a device for heating rooms in one to eight family houses, with a heating system to which the heat to be given off at high temperature can be supplied by a heat pump connected to the same, by means of which the soil can be heated at low temperature by means of a water with heat transfer fluid operated heat transfer fluid auxiliary circuit with a circulation pump can be removed, which is switched between the evaporator of the heat pump and a borehole drilled vertically into the ground, in which the cold water flowing back from the evaporator can be introduced into the upper section of the borehole below the surface of the earth by means of an immersion pipe and at to which the warm water can be fed to the evaporator from the bottom of the borehole through an inner tube laid there in the latter, which is secured against heat loss due to a low heat transfer coefficient.

Wärmepumpen werden neuerdings eingesetzt, um der Umgebung als Wärmequelle niedriger Tempertatur, z.B. Luft, Wasser, Erdreich oder dgl. Wärmeenergie zu entziehen und diese bei höherer Temperatur zur Auf heizung abzugeben. Das genannte Prinzip der Wärmepumpe kann auch umgekehrt werden, so dass der Umgebung mit Hilfe der Wärmepumpe nicht Wärme entzogen, sondern zugeführt wird, was bei Klima- und Kühlanlagen der Fall ist (DE-OS 2479748), die dem gegenüber der wärmeren Umgebung zu kühlenden Raum die Wärme entziehen. Heat pumps have recently been used to protect the environment as a low temperature heat source, e.g. To withdraw air, water, soil or the like. Heat energy and deliver it at a higher temperature for heating. The aforementioned principle of the heat pump can also be reversed, so that heat is not extracted from the environment with the help of the heat pump, but is supplied, which is the case with air conditioning and cooling systems (DE-OS 2479748), which is to be cooled compared to the warmer environment Extract space from the heat.

Bei Heizzwecken setzt sich die erzielte, abgebbare Nutzwärme aus der Wärmeenergie, die der Wärmequelle entzogen wird, und der Antriebsenergie, die zum Betrieb der Wärmepumpe erforderlich ist, zusammen. Als Mass für die im Verhältnis zur aufgewendeten Antriebsenergie tatsächlich zur Verf ügung stehende, abgebbare Gesamtenergie ist die Leistungsziffer £ definiert: For heating purposes, the heat that can be emitted is generated from the heat energy that is extracted from the heat source and the drive energy that is required to operate the heat pump. The performance figure £ is defined as a measure of the total energy that can be delivered in relation to the drive energy used:

Antriebsenergie für Wärmepumpe + _ Energie aus Wärmequelle Drive energy for heat pump + _ energy from heat source

Antriebsenergie der Wärmepumpe Driving energy of the heat pump

Die zurzeit üblichen Wärmepumpen für den Betrieb von Heizungs- und Kühlanlagen weisen in der Regel eine Leistungsziffer zwischen etwa 2 und 5 auf. Für einen wirtschaftlichen Betrieb ist unter Berücksichtigung der heutigen Energiekosten und Investitionskosten der Anlage eine Leistungsziffer von mindestens 2,5 bis 3,5 beim Antrieb der Wärmepumpe mit Dieselmotoren und von 3,0 bis 4,5 bei elektrischem Antrieb der Wärmepumpe, wünschenswert. The heat pumps currently used for the operation of heating and cooling systems generally have a performance ratio between about 2 and 5. For economical operation, taking into account the current energy costs and investment costs of the system, a performance figure of at least 2.5 to 3.5 when driving the heat pump with diesel engines and from 3.0 to 4.5 with electric drive of the heat pump is desirable.

Die Wärmepumpe besteht im wesentlichen aus einem mittels Diesel- oder Elektromotor angetriebenem Verdichter, einem Kondensator, einem Regelventil und einem Verdampfer. Diese Bauteile sind zu einem geschlossenen Kreislauf für das Arbeitsmedium zusammengeschaltet. In diesem zirkuliert als Arbeitsmedium ein Kältemittel mit tiefem Siedepunkt. Soll einem Medium, z.B. dem Erdreich, Wärme entzogen werden, so kann entweder nach einer ersten Möglichkeit der Verdampfer unmittelbar in dieses Medium eingebaut werden, so dass der Kältemittelkreislauf in das abzukühlende Medium hineinläuft, oder es kann nach einer zweiten Möglichkeit die Wärmepumpe mit den oben erwähnten Bauteilen fertig vorfabriziert werden und dem Verdampfer die Wärme über einen an Ort und Stelle anzuschlies-senden geschlossenen oder offenen Wärmeträgerflüssigkeits-Hilfskreislauf zugeführt werden. The heat pump essentially consists of a compressor driven by a diesel or electric motor, a condenser, a control valve and an evaporator. These components are interconnected to form a closed circuit for the working medium. A refrigerant with a low boiling point circulates as the working medium. Should a medium, e.g. heat is removed from the ground, either the evaporator can be installed directly into this medium so that the refrigerant circuit runs into the medium to be cooled, or according to a second possibility the heat pump can be prefabricated with the components mentioned above and the evaporator is supplied with the heat via a closed or open auxiliary heat transfer liquid circuit to be connected in place.

Der erstgenannten Möglichkeit, die verschiedentlich vorgeschlagen wurde (DE-AS 1601235 und 2429748), kommt für die Energiegewinnung aus dem Erdreich zurzeit keine praktische Bedeutung zu, weil der Zusammenbau der Wärmepumpe an Ort und Stelle relativ kostenaufwendig ist, weil verfahrenstechnische Schwierigkeiten auftreten, z. B. Vereisung des Verdampfers im Erdreich, und weil aufwendige Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden müssen, um zu verhindern, dass das Erdreich durch Undichtigkeiten im Rohrsystem des die Wärme aufnehmenden Verdampfers mit Kältemittel «verseucht» wird. The first option, which has been proposed on various occasions (DE-AS 1601235 and 2429748), is currently of no practical importance for the generation of energy from the ground, because the assembly of the heat pump on site is relatively expensive, because procedural difficulties arise, e.g. B. icing of the evaporator in the ground, and because complex safety measures must be taken to prevent the ground from being "contaminated" with refrigerant due to leaks in the pipe system of the heat-absorbing evaporator.

Dagegen wird die zweite Möglichkeit, nämlich die Verwendung einer vorfabrizierten Wärmepumpe, verschiedentlich für Heizzwecke praktiziert. Die Gewinnung von Heizenergie mittels Wärmepumpen ist damit heute u.a. unter Ausnutzung der Wärmequellen oberflächennahen Erdreichs, Oberflächenwassers sowie oberflächennahen und oberflächenfernen Grundwassers bekannt. In contrast, the second option, namely the use of a prefabricated heat pump, is practiced variously for heating purposes. The generation of heating energy by means of heat pumps is among other things today known using the heat sources near-surface soil, surface water and near-surface and distant groundwater.

Bei der Nutzung der im oberflächennahen Erdreich enthaltenen Erdwärme wird ein geschlossener Wärmeträgerflüssigkeits-Hilf skreislauf mit einer in einer annähernd horizontalen Ebene etwa 1 bis 3 m unter Geländeoberfläche im Erdreich verlegten Rohrschlange verwendet. Die Rohrschlange wird von einer Wärmeträgerflüssigkeit durchströmt, die die Erdwärme aufnimmt. Eine solche Vorrichtung erreicht in den Zeiten des grössten Wärmebedarfs, also im Winter, nur eine geringe Leistungsziffer, denn das Erdreich hat in dieser Tiefe gerade dann eine geringe Eigentemperatur (etwa in der Grössenordnung von 2 bis 4° C), und wird durch den Wärmeentzug weiter bis unter 0° C abgekühlt, was ein Gefrieren zur Folge hat. Als Wärmeträgerflüssigkeit kommt daher auch nur eine frostbeständige Flüssigkeit in Betracht. When using the geothermal energy contained in the near-surface soil, a closed heat transfer liquid auxiliary circuit is used with a pipe coil laid in the ground in an approximately horizontal plane about 1 to 3 m below the surface of the ground. A heat transfer fluid flows through the coil, which absorbs the geothermal energy. Such a device achieves only a low power factor in times of greatest heat demand, i.e. in winter, because the soil has a low temperature at this depth (in the order of magnitude of 2 to 4 ° C) and is removed by the heat further cooled to below 0 ° C, which results in freezing. Therefore, only a frost-resistant liquid can be considered as the heat transfer liquid.

Oberflächenwasser aus Seen und Flüssen kann oder darf heutzutagei. a. nicht verwendet werden und fällt daher als Wärmequelle praktisch aus. Surface water from lakes and rivers can or may nowadays. a. are not used and therefore practically fails as a heat source.

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

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65 65

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Eine bessere und schon häufiger verfügbare Wärmequelle ist daher das oberflächennahe Grundwasser, weil es im Gegensatz zum Oberflächenwasser eine relativ hohe, im Jahresverlauf relativ gleichbleibende Temperatur von etwa 6 bis 8° C aufweist. Bei der Nutzung dieses Grundwassers als Wärmequelle wird daher eine wesentlich bessere durchschnittliche Leistungsziffer erreicht als bei der Nutzung des oberflächennahen Erdreichs. Das Grundwasser wird in Entnahmebrunnen gefördert, durchläuft unmittelbar als Wärmeträgerflüssigkeit in einem offenen Wärmeträgerflüssigkeits-Hilfskreislauf den Verdampfer der Wärmepumpe und wird im abgekühlten Zustand einem getrennten, vom Entnahmebrunnen weit entfernt liegenden Versicke-rungsbrunnen oder einem offenen Gewässer wieder zugeleitet. Die Nutzung des oberflächenferneren Grundwassers (sofern es vorhanden ist) als Wärmequelle in einem offenen Wärmeträger-flüssigkeits-Hilfskreislauf mit Wasser als Wärmeträgerflüssigkeit, ist bereits vor drei Jahrzehnten vorgeschlagen worden (US-PS2461449), hataber keine praktische Bedeutung erlangt, weil in der Regel die geologischen Voraussetzungen fehlen. Danach soll zur Nutzung von hoch anstehendem (weniger als 10 m unter Erdoberfläche) neben tief anstehendem Grundwasser als Wärmequelle statt getrennter Entnahme- und Versickerungsbrunnen nur eine vertikale, etwa 60-90 m tiefe Bohrung durch eine oder zwei Grundwasser führende Zonen des Erdreichs niedergebracht und das Bohrloch zwischen einem oberen und einem unteren Teil der einen Zone oder zwischen den beiden Zonen mittels eines Packers in einen unteren Bereich zur Entnahme des dem Verdampfer der Wärmepumpe zuzuleitenden Grundwassers und einen oberen Bereich zur Versickerung des aus dem Verdampfer austretenden abgekühlten Wassers wasserdicht unterteilt werden. Das nahe dem Grund des Bohrlochs anstehende warme Grundwasser wird durch ein mittig des Bohrlochs verlegtes wärmeisoliertes Innenrohr dem Verdampfer der Wärmepumpe über eine oberhalb des Bohrlochs angeordnete Pumpe zugeleitet und von diesem durch eine Rückleitung in den oberen Bereich des Bohrlochs zurückgeführt. Der Grundwasserspiegel im Bohrloch muss wenigstens bis auf 7 bis 8 m an die Erdoberfläche heranreichen, um eine stabile Wasserumwälzung zu gewährleisten. Der im Bohrloch befindliche Packer wird vom Wasser nur bei insgesamt wasserdurchlässigen Erdschichten weiträumig umströmt. Der Wasserkreislauf ist also i. a. ein offener, da das versickerte Wasser dem entnommenen praktisch nicht gleicht. A better and more frequently available heat source is therefore near-surface groundwater, because unlike surface water, it has a relatively high temperature of around 6 to 8 ° C that remains relatively constant over the course of the year. When using this groundwater as a heat source, a significantly better average performance figure is achieved than when using the near-surface soil. The groundwater is pumped into extraction wells, passes directly through the evaporator of the heat pump as heat transfer fluid in an open auxiliary heat transfer fluid circuit and, when cooled, is returned to a separate infiltration well, which is far away from the extraction fountain, or to an open body of water. The use of groundwater, which is further away from the surface (if it exists) as a heat source in an open auxiliary heat transfer liquid circuit with water as the heat transfer liquid, was proposed three decades ago (US-PS2461449), but has not gained any practical significance because, as a rule, the geological conditions are missing. According to this, only a vertical, about 60-90 m deep borehole is to be drilled through one or two groundwater-bearing zones for the use of high standing (less than 10 m below ground surface) in addition to deep standing groundwater as a heat source instead of separate extraction and infiltration wells The borehole between an upper and a lower part of the one zone or between the two zones can be watertightly subdivided by means of a packer into a lower area for the removal of the ground water to be fed to the evaporator of the heat pump and an upper area for the infiltration of the cooled water emerging from the evaporator. The warm groundwater near the bottom of the borehole is fed to the evaporator of the heat pump via a pump located above the borehole through a heat-insulated inner tube which is laid in the center of the borehole and returned from there through a return line to the upper area of the borehole. The groundwater level in the borehole must reach at least 7 to 8 m to the earth's surface in order to ensure stable water circulation. The packer located in the borehole is only largely flowed around by the water if the layers of earth are permeable to water. The water cycle is therefore i. a. an open one, since the infiltrated water is practically not the same as the removed one.

Die genannten Vorrichtungen zur Nutzung der Erdwärme für Heizzwecke unter Verwendung einer Wärmepumpe haben verschiedene Nachteile. Bei Verlegen eines horizontalen Rohrsystems dicht unter der Geländeoberfläche tritt in der Regel eine unerwünschte Verzögerung des Vegetationsbeginns im Frühling ein. Es ist als Wärmeträgerflüssigkeit in der Rohrschlange des Verdampfers ein spezielles Kältemittel zu verwenden. Dieses erfordert, um einer Verseuchung des Erdreichs und des Grundwassers durch Kältemittel sowie kostspieligen Reparaturen vorzubeugen, Leitungssysteme, die mit Sicherheit korrosionsbeständig sind. Diese bestehen in der Regel aus nur schlecht wärmeleitendem Kunststoff. Um dem Erdreich ausreichend Wärmemenge entnehmen zu können, ist eine Grundstücksfläche erforderlich, die in der Regel erheblich grösser ist als die Grundfläche der zu beheizenden Räume. Gerade zur Zeit des grössten Wärmebedarfs ergibt sich für die Erdreich-Heizeinrich-tung eine wirtschaftlich unzureichende Leistungsziffer, was in jedem Fall unbefriedigend ist. The devices mentioned for using geothermal energy for heating purposes using a heat pump have various disadvantages. When laying a horizontal pipe system close to the surface of the site, there is usually an undesirable delay in the start of vegetation in spring. A special refrigerant must be used as the heat transfer fluid in the coil of the evaporator. In order to prevent contamination of the soil and groundwater by refrigerants and costly repairs, this requires piping systems that are certainly corrosion-resistant. These are usually made of poorly heat-conducting plastic. In order to be able to extract sufficient heat from the ground, a plot of land is required, which is usually considerably larger than the base of the rooms to be heated. Especially at the time when the greatest heat is required, there is an economically inadequate performance figure for the underground heating system, which is unsatisfactory in any case.

Vorrichtungen zur Nutzung der Wärme von Grundwasser, sogenannte Grundwasserwärmepumpen, können unter Verwendung von offenen Entnahmebrunnen nur dort eingesetzt werden, wo der Grundwasserspiegel hinreichend dicht unter der Geländeoberfläche vorhanden ist. Sie lassen sich ferner, wenn überhaupt, nur in grossem Abstand voneinander betreiben. Grundwasser kann auch nur dort genutzt werden, wo eine nachteilige Beeinflussung (z. B. benachbarter Wassergewinnungsanlagen oder dgl.) nicht gegeben ist. Ihr Betrieb wird zum Schutze der Umwelt behördlich eingeschränkt oder teilweise völlig untersagt. Diese Art der Erdwärmegewinnung ist daher nicht universell auf jedem beliebigen Grundstück anwendbar. Auch der Verzicht auf 5 oberflächennahe Entnahmebrunnen zugunsten vertikaler Tiefbohrungen mit Entnahme von oberflächenfernem Grundwasser aus grossen Tiefen und Versickerung des rückgeleiteten abgekühlten Wassers in oberflächennäheren Schichten führt nicht zu einer universell anwendbaren Grundwasserwärmepumpe, da sie 10 an das Vorhandensein hoch- und tiefliegender wasserführender Schichten gebunden ist. Devices for utilizing the heat of groundwater, so-called groundwater heat pumps, can only be used using open extraction wells where the groundwater level is sufficiently close below the surface of the site. Furthermore, they can only be operated at a large distance from one another, if at all. Groundwater can also only be used where there is no adverse influence (e.g. neighboring water extraction systems or the like). To protect the environment, their operation is officially restricted or in some cases completely prohibited. This type of geothermal energy extraction is therefore not universally applicable on any site. The elimination of 5 near-surface extraction wells in favor of vertical deep drilling with the extraction of distant surface water from great depths and infiltration of the returned cooled water in layers closer to the surface does not lead to a universally applicable groundwater heat pump, since it is 10 dependent on the presence of deep and deep water layers.

Die vielfach vorgeschlagene Aufnahme der Geowärme durch Kreislaufwasser in grossen Tiefen und die unmittelbare Verwendung des aus einem Bohrloch herausgeführten Heisswassers zur 15 Heizung scheidet für Raumheizungssysteme von Ein- bis Acht-Familienhäusern aus, weil die Erstellung der bis wenigstens etwa 2000 m tief reichenden Bohrungen mit zentralem wärmeisoliertem Rücklaufrohr derart hohe Investitionskosten erfordert, dass auch herkömmliche Heizungssysteme mit schlechtem Wirkungs-20 grad zu einer preiswerteren Heizung führen. The often proposed absorption of geothermal energy by circulating water at great depths and the direct use of the hot water from a borehole for heating are ruled out for space heating systems of one to eight family houses because the drilling of holes with a central depth of up to at least about 2000 m heat-insulated return pipe requires such high investment costs that even conventional heating systems with poor efficiency of 20 degrees lead to cheaper heating.

Der Erfindung liegt demgemäss die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Nutzung der Erdwärme für Heizungszwecke der eingangs genannten Art mit geschlossenem Wärmeträgerflüssig-keits-Hilfskreislauf derart auszugestalten, dass die genannten 25 zeitlichen und örtlichen Einschränkungen des Betriebs weitge-hendst entfallen und insbesondere eine für die Wirtschaftlichkeit ausreichend hohe Leistungsziffer über das ganze Jahr erreicht wird, ohne dass die Investitionskosten für den die Wärme aus dem Erdreich aufnehmenden Hilfskreislauf die Gesamtwirt-30 schaftlichkeit in Frage stellen oder gar vereiteln. The invention is accordingly based on the object of designing a device for using geothermal energy for heating purposes of the type mentioned at the outset with a closed auxiliary heat transfer fluid circuit in such a way that the 25 temporal and local restrictions on operation are largely eliminated, and in particular one for economy A sufficiently high performance figure is achieved throughout the year without the investment costs for the auxiliary circuit that absorbs the heat from the ground jeopardizing or even thwarting overall profitability.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei der eingangs genannten Vorrichtung vor, dass das Wasser des Hilfskreislaufs 15 bis 20 m unterhalb der Erdoberfläche mittels eines Tauchrohrs, das wenigstens in dem Bereich, in dem es in im 35 Bohrloch stehendes Wasser eintaucht, wärmeisoliert ist, in den Aussenbereich des Bohrlochs einleitbar ist, dass die Umwälzpumpe innerhalb des Innenrohrs unterhalb des Wasserspiegels im Bohrloch angeordnetist, und dass das Bohrloch mindestens 6 cm Durchmesser hat und mindestens 100 m, insbesondere 40 mindestens 150 m, tief ist. To achieve this object, the invention provides in the device mentioned at the outset that the water of the auxiliary circuit is 15 to 20 m below the surface of the earth by means of an immersion pipe which is thermally insulated at least in the region in which it is immersed in water in the borehole. It can be introduced into the outer region of the borehole that the circulation pump is arranged inside the inner tube below the water level in the borehole, and that the borehole has a diameter of at least 6 cm and is at least 100 m, in particular 40, at least 150 m deep.

Das Bohrloch kann in wasserdurchlässigen Bereichen wasserdicht ausgekleidet sein oder wasserdicht verrohrt sein. Wird die Umwälzpumpe als elektrische Unterwasserpumpe ausgebildet und am unteren Ende des Innenrohrs montiert, dann liegt sie 45 etwa mittig des Wasserströmungswegs und arbeitet besonders ausgeglichen. Die Wärmedurchgangszahl des bevorzugt aus Kunststoff bestehenden Innenrohrs soll so niedrig sein, dass die Abkühlung des im Innenrohr hochströmenden warmen Wassers nicht mehr als 1 bis 2° C, bei grossen Tiefen höchstens 3° C so beträgt, um eine hohe Leistungsziffer zu erzielen. The borehole can be lined watertight in water-permeable areas or be piped in a watertight manner. If the circulation pump is designed as an electrical submersible pump and mounted at the lower end of the inner tube, then it lies approximately in the middle of the water flow path and works in a particularly balanced manner. The heat transfer coefficient of the inner tube, which is preferably made of plastic, should be so low that the cooling of the warm water flowing up the inner tube is not more than 1 to 2 ° C, at large depths at most 3 ° C, in order to achieve a high performance figure.

Die Erfindung ermöglicht überraschend problemlos die Nutzung der Wärmeenergie des Erdreichs bis in oberflächenferne Bereiche dadurch, dass verhältnismässig enge und damit bis in grosse Tiefen wirtschaftlich herzustellende Bohrungen ins Erd-55 reich niedergebracht werden. In diesen Tiefen unterliegt das Erdreich nicht mehr den jahreszeitlichen Temperaturschwankungen. Um die Vegetation und die Lebensbedingungen an der Erdoberfläche nicht zu beeinflussen - die Stärke dieser oberen Erdschicht wird mit 15 bis 20 m angenommen - wird dort ein 60 Wärmetausch unterbunden, so dass zeitliche und örtliche Beschränkungen, die bisher bei geschlossenen Wärmeträgerflüs-sigkeits-Kreisläufen hingenommen werden mussten, entfallen. Das Bohrloch kann - je nach Beschaffenheit und Standfestigkeit des Erdreichs und je nach Zusammensetzung des als Wärmeträ-65 gerflüssigkeit verwendeten Wassers - unverrohrt belassen werden oder an den Wandungen abgedichtet bzw. mit einer wasserdichten Bohrlochauskleidung versehen werden. In der Regel muss mindestens ein oberster Teil des Bohrlochs zum Schutz The invention makes it surprisingly easy to use the thermal energy of the ground to areas far from the surface by drilling relatively deep and therefore economically viable holes to great depths. At these depths, the soil is no longer subject to seasonal temperature fluctuations. In order not to influence the vegetation and the living conditions on the earth's surface - the thickness of this upper layer of the earth is assumed to be 15 to 20 m - a 60 heat exchange is prevented there, so that temporal and local restrictions that were previously accepted with closed heat transfer fluid circuits had to be eliminated. Depending on the nature and stability of the soil and the composition of the water used as the heat transfer fluid, the borehole can be left uncased or sealed on the walls or provided with a waterproof borehole lining. Usually at least an uppermost part of the borehole needs protection

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gegen Einfallen verrohrt werden. Das Bohrloch wird vom Wasser als Wärmeträgerflüssigkeit in der Weise durchströmt, dass ein Teil der im Erdreich vorhandenen Wärmeenergie in das Wasser durch Wärmetausch an der Bohrlochwandung übertritt und mit Hilfe des Wassers zur Wärmepumpe transportiert wird. Das Wasser wird am Bohrlochgrund entnommen und durch ein in bekannter Weise gegen Wärmeverlust aufgrund niedriger Wärmeleitzahl gesichertes, gegebenenfalls noch zusätzlich isoliertes Innenrohr zur Wärmepumpe gefördert, in deren Verdampfer es aufgrund der Wärmeabgabe abkühlt. Es tritt dann im abgekühlten Zustand durch das Tauchrohr oben wieder in das Bohrloch ein und strömt in dessen Aussenbereich nach unten, wobei es hier zunehmend Wärme aufnimmt. Die Intensität der Wärmeaufnahme ist dabei naturgemäss umso grösser, je grösser der Temperaturunterschied zwischen dem Wasser und dem Erdreich ist. be piped against falling The borehole is flowed through by the water as a heat transfer fluid in such a way that part of the thermal energy present in the ground passes into the water through heat exchange on the borehole wall and is transported to the heat pump with the help of the water. The water is withdrawn from the bottom of the borehole and conveyed to the heat pump by a known inner tube, which is secured against heat loss due to a low coefficient of thermal conductivity and possibly additionally insulated, in the evaporator of which it cools due to the heat given off. It then enters the borehole again in the cooled state through the dip tube at the top and flows downward in the outer region thereof, where it increasingly absorbs heat. The intensity of the heat absorption is naturally greater, the greater the temperature difference between the water and the soil.

Als Wärmeträgerflüssigkeit soll Wasser benutzt werden, welches in seinen chemischen Eigenschaften dem eventuell vorhandenen Grundwasser entspricht. Das Bohrloch braucht dann im allgemeinen nicht zu einem in sich absolut wasserdicht geschlossenen Rohrsystem ausgebaut zu werden. Alternativ kommt jedoch auch Wasser in Betracht, dem ein dessen Gefrierpunkt erniedrigender Zusatz zugegeben wurde. Hierbei kann es sich um Streusalz (NaCl) handeln, so dass eine schwache Sole die Wärmeträgerflüssigkeit bildet. Diese erfordert zum Schutz einer Grundwasserbeeinflussung zwar höhere Herstellungskosten für das Bohrloch, da eine gute Abdichtung, z. B. durch Bohrlochverrohung, erforderlich ist, dafür erlaubt sie aber eine höhere Energieausbeute infolge möglicher höherer Temperaturdifferenz zwischen Flüssigkeit und umgebendem Erdreich. Water should be used as the heat transfer fluid, the chemical properties of which correspond to the groundwater that may be present. The borehole then generally does not need to be expanded into a pipe system which is completely watertight and closed. Alternatively, however, water is also considered, to which an additive lowering its freezing point has been added. This can be road salt (NaCl), so that a weak brine forms the heat transfer fluid. This requires higher manufacturing costs for the borehole to protect the influence of groundwater, since a good seal, e.g. B. is necessary through wellbore, but it allows a higher energy yield due to a possible higher temperature difference between the liquid and the surrounding soil.

Mit der Erfindung lassen sich verschiedene Vorteile erzielen: Various advantages can be achieved with the invention:

Im jahreszeitlichen Durchschnitt lässt sich eine höhere Wirtschaftlichkeit gegenüber Vorrichtungen mit dicht unter der Geländeoberfläche verlegtem geschlossenem Rohrleitungssystem erzielen, weil in Erdreichbereichen mit höheren und j ahres-zeitlich konstanteren Temperaturen gearbeitet wird. Die im Jahresmittel erreichbare Leistungsziffer liegt trotz fehlenden Grundwassers mindestens so hoch wie bei den bisher üblichen oberflächennahen Grundwasser-Wärmepumpensystemen. Bei günstiger Wahl der Bohrlochabmessungen lässt sich eine höhere Leistungsziffer erzielen. In the seasonal average, a higher economic efficiency can be achieved compared to devices with a closed piping system installed just below the surface of the site, because in soil areas work is carried out with higher and more constant temperatures throughout the year. Despite the lack of groundwater, the performance figure that can be achieved on average over the year is at least as high as that of the previously close-to-surface groundwater heat pump systems. With a more economical choice of borehole dimensions, a higher performance figure can be achieved.

Durch bewussten Verzicht auf direkten Einbau des Verdampfers der Wärmepumpe in das Erdreich ist eine wirtschaftliche fabrikmässige Serienfertigung der Wärmepumpen möglich. Die Gefahr einer möglichen Verseuchung des Grundwassers durch eventuell aus schadhaftem Verdampfer austretendes Kältemittel ist wegen der industriellen Fertigung vermindert. Durch die Verwendung von Wasser als Wärmeträgerflüssigkeit in einem geschlossenen Hilfskreislauf ist die Verseuchungsgefahr des Grundwassers bei einem Leck oder bei am Bohrloch in höheren Schichten anstehendem Grundwasser vermieden. Ein für den Wärmeübergang nachteiliges Gefrieren des Erdreichs rund um die Rohre des Verdampfers kann nicht eintreten. By deliberately dispensing with the direct installation of the heat pump evaporator into the ground, economical, factory-based series production of the heat pumps is possible. The risk of possible contamination of the groundwater by refrigerant escaping from a defective evaporator is reduced due to the industrial production. The use of water as the heat transfer fluid in a closed auxiliary circuit avoids the risk of contamination of the groundwater in the event of a leak or in the presence of groundwater at the borehole in higher layers. Freezing of the soil around the evaporator tubes, which is disadvantageous for the heat transfer, cannot occur.

In einer oberen Zone des Erdreichs soll ein Wärmeaustausch zwischen Erdreich und dem Wasser des Hilfskreislaufs verhindert werden. Dies kann zweckmässig durch Einleitung der Flüssigkeit erst unterhalb 15 bis 20 m Tiefe durch ein soweit isoliertes Tauchrohr oder durch Isolierung des Bohrlochs erfolgen, so dass jegliche Beeinträchtigung der Vegetation vermieden ist Ausserdem kann durch entsprechende Wahl der Bohrlochtiefe das Mass der Erdreichabkühlung bei vorgegebenem maximalem Wärmeentzug beliebig begrenzt werden. Die erfindungs-gemässe Vorrichtung ist daher umweltfreundlich. Durch entsprechende Wahl der Bohrlochtiefe, unterschiedlichen Bohrlochdurchmesser und unterschiedliche Ausbildung der Bohrlochwandung kann die Vorrichtung individuell den j eweils gegebenen Untergrund- und Grundwasserverhältnissen angepasst werden, ohne dass z. B. auf Nachbargrundstücken vorhandene Wassergewinnungsanlagen oder Erdwärmeheizungsanlagen beeinflusst werden. In an upper zone of the ground, heat exchange between the ground and the water in the auxiliary circuit is to be prevented. This can expediently be done by introducing the liquid below a depth of 15 to 20 m through a dip tube insulated to such an extent or by isolating the borehole so that any impairment of the vegetation is avoided.In addition, the extent of the cooling of the ground can be arbitrarily chosen with a given maximum heat extraction by appropriate selection of the borehole depth be limited. The device according to the invention is therefore environmentally friendly. By appropriate selection of the borehole depth, different borehole diameters and different design of the borehole wall, the device can be individually adapted to the given underground and groundwater conditions without z. B. Existing water extraction systems or geothermal heating systems can be influenced on neighboring properties.

Der geschlossene Hilfskreislauf ist so ausgelegt, dass nach Möglichkeit immer eine geschlossene Wassersäule vorhanden ist. Daher ist für die Umwälzung des Wassers meist lediglich Antriebsenergie für die Überwindung des Reibungswiderstandes im Hilfskreislauf erforderlich, aber nicht-wie bei den bisher üblichen Grundwasserwärmepumpen mit offenem Hilfskreislauf -zusätzlich Energie für die Förderung des Grundwassers aus grossen Tiefen, d. h. für die Überwindung des Höhenunterschieds zwischen dem abgesenkten Wasserspiegel im Entnahmebrunnen und dem erhöhten Wasserspiegel im Versickerungs-brunnen. The closed auxiliary circuit is designed so that a closed water column is always available if possible. Therefore, for the circulation of the water, usually only drive energy is required to overcome the frictional resistance in the auxiliary circuit, but not - as with the groundwater heat pumps with an open auxiliary circuit that were previously common - additional energy for the extraction of groundwater from great depths, i.e. H. for overcoming the difference in height between the lowered water level in the extraction well and the elevated water level in the infiltration well.

Das Bohrloch benötigt nur einen sehr geringen Platzbedarf auf dem bebauten Grundstück und kann daher praktisch auf jedem Grundstück erstellt werden, ohne dass die Nutzung des Grundstücks als Garten, Bauland oder dgl. beeinträchtigt ist. Auch ohne grosse Grundstücksveränderung ist ein nachträglicher Einbau des erfindungsgemässen Hilfskreislaufs möglich. The borehole takes up very little space on the built-up property and can therefore be created on practically any property without the use of the property as a garden, building land or the like being impaired. Subsequent installation of the auxiliary circuit according to the invention is also possible without a major change in the plot of land.

Das Rohrsystem für den Hilfskreislauf des als Wärmeträgerflüssigkeit verwendeten Wassers im Bohrloch wird durch ein wärmeisoliertes, dünnes Innenrohr und durch das Bohrloch selbst bzw. ein dicht an der Bohrlochwandung anliegendes Aussenrohr gebildet. Somit wird fast der gesamte Bohrlochquerschnitt (nur abzüglich des Innenrohrs) für den Flüssigkeitsstrom genutzt. Dadurch kann der Bohrlochdurchmesser ausserordentlich klein gehalten werden, so dass auch grosse Bohrlochtiefen besonders wirtschaftlich hergestellt werden können. The pipe system for the auxiliary circuit of the water used as heat transfer fluid in the borehole is formed by a heat-insulated, thin inner tube and by the borehole itself or an outer tube lying close to the borehole wall. This means that almost the entire cross-section of the borehole (only minus the inner tube) is used for the liquid flow. As a result, the borehole diameter can be kept extremely small, so that even large borehole depths can be produced particularly economically.

Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Vorrichtung sind anhand einer Zeichnung näher erläutert, in der zeigt: Two exemplary embodiments of the device according to the invention are explained in more detail with reference to a drawing, in which:

Fig. 1 eine Vorrichtung mit Rückführung des abgekühlten Wassers des Hilfskreislaufs mit einem wärmeisolierten Tauchrohr, das in das vollständig mit Wasser gefüllte Bohrloch eintaucht, und Fig. 1 shows a device with return of the cooled water of the auxiliary circuit with a thermally insulated immersion tube, which is immersed in the borehole completely filled with water, and

Fig. 2 eine Vorrichtung gemäss Fig. l,beiderdasTauchrohr jedoch nur unterhalb eines oberflächennahen Grundwasserspiegels im Bohrloch wärmeisoliert ist. Fig. 2 shows a device according to Fig. 1, but in which the immersion pipe is only thermally insulated below a near-ground water table in the borehole.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung besteht aus einer Wärmepumpe 1 als ihrem Kernstück, einem Heizungssystem 2, das über Heizkörper einen zu erwärmenden Raum in einem Haus 3 aufheizt, und einem Wärmeträgerflüssigkeits-Hilfskreislauf 4, der die dem Erdreich entzogene Wärme an den Verdampfer der Wärmepumpe abgibt. Die Wärmepumpe und das Heizungssystem sind in bekannter Weise aufgebaut, so dass auf eine nähere Beschreibung verzichtet ist. The device according to the invention consists of a heat pump 1 as its core, a heating system 2, which heats a space to be heated in a house 3 via radiators, and an auxiliary heat transfer fluid circuit 4, which emits the heat extracted from the ground to the evaporator of the heat pump. The heat pump and the heating system are constructed in a known manner, so that a detailed description is not given.

In Fig. 1 umfasst der mit Wasser betriebene Wärmeträgerflüs-sigkeits-Hilfskreislauf 4 ein vertikal in die Erde 5 eingebrachtes, gegebenenfalls in wasserdurchlässigen Bereichen abgedichtetes und von der Erdoberfläche 13 bis 15 bis 20 m wärmeisoliertes Bohrloch 6 von mindestens 100 m Tiefe, in welchem ein vom Bohrlochgrund 7 zum Verdampfer der Wärmepumpe 1 führendes dünnes Innenrohr 8 mit niedriger Wärmeleitzahl verlegt ist. Das Innenrohr 8 ist über eine Rohrleitung 10 an den Verdampfer der Wärmepumpe 1 angeschlossen. Das aus diesem austretende Wasser gelangt über ein Anschlussrohr 11 und ein zur Verminderung von Wärmeaufnahme aus dem umgebenden Erdreich wärmeisoliertes Tauchrohr 12, das 15 bis 20 m unterhalb der Erdoberfläche 13 in das Bohrloch 6 mündet, in dessen Aussenbereich. Hier strömt das Wasser abwärts, nimmt an der Bohrlochwandung Wärme aus dem Erdreich auf, um dann als erwärmtes Wasser durch das Innenrohr 8 aufzusteigen und wieder zum Verdampfer zu gelangen. Der Durchmesser des Innenrohrs 8 im Verhältnis zu dem des Bohrlochs 6 wird so gewählt, dass das Wasser mit möglichst geringer Fliessgeschwindigkeit abwärts fliesst, während es mit höherer Strömungsgeschwindigkeit zur Wärmepumpe zurückfliesst, um den Wärmeverlust sehr gering zu halten. Zur Sicherstellung des Wasser-Kreislaufes ist eine nicht dargestellte Umwälzpumpe vorgesehen. Sofern das Bohr4 In Fig. 1, the water-operated auxiliary heat transfer liquid circuit 4 comprises a borehole 6, which is vertically introduced into the earth 5, optionally sealed in water-permeable areas and is thermally insulated from the earth's surface 13 to 15 to 20 m and has a depth of at least 100 m, in which a from the bottom of the borehole 7 to the evaporator of the heat pump 1 leading thin inner tube 8 is laid with a low coefficient of thermal conductivity. The inner tube 8 is connected via a pipeline 10 to the evaporator of the heat pump 1. The water emerging from this passes through a connecting pipe 11 and a dip pipe 12 which is thermally insulated to reduce the absorption of heat from the surrounding earth and which opens 15 to 20 m below the surface 13 of the earth into the borehole 6, in the outer region thereof. Here the water flows downward, absorbs heat from the soil at the borehole wall, in order then to rise as heated water through the inner tube 8 and to return to the evaporator. The diameter of the inner tube 8 in relation to that of the borehole 6 is chosen so that the water flows down at the lowest possible flow rate, while it flows back to the heat pump at a higher flow rate in order to keep the heat loss very low. A circulation pump, not shown, is provided to ensure the water circuit. If the Bohr4

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loch 6 praktisch völlig wasserundurchlässig ist, wird der Wasserspiegel nahe der Erdoberfläche 13 stehen. Dann kann - was sehr vorteilhaft ist - die Umwälzpumpe oberhalb des Bohrlochs zwischen Innenrohr 8 und Rohrleitung 10 eingeordnet sein. Ist jedoch in einem Bereich zwischen etwa 10 und 50 m unterhalb der Erdoberfläche 13 das Gestein so wasserdurchlässig, dass der Grundwasserspiegel 23, siehe Fig. 2, den Wasserstand im Bohrloch 6 bestimmt, so ist eine gekapselte elektrische Unterwasserpumpe oder Rohrpumpe unterhalb der Erdoberfläche 13 dem Innenrohr 8 entweder im Bereich des Bohrlochgrunds vorzuordnen, so dass sie das oberhalb des Bohrlochgrunds angesaugte Wasser unmittelbar in das Innenrohr 8 fördert, oder wenigstens unterhalb des Wasserspiegels im Bohrloch in das Innenrohr 8 einzuordnen, so dass sie Wasser aus dem unteren Teil des Innenrohrs ansaugt und es unmittelbar in den darüberliegenden Teil abgibt. Auf dieser steht das nach oben zu führende Wasser immer mit ausreichend hohem Zulaufdruck am Pumpeneinlass an, so dass Anlaufschwierigkeiten und Kavitationen sicher ausgeschlossen sind. Als Wärmeträgerflüssigkeit wird Wasser, dem in bestimmten Fällen auch Salz zugesetzt ist, verwendet. hole 6 is practically completely impermeable to water, the water level will be close to the earth's surface 13. Then - which is very advantageous - the circulation pump can be arranged above the borehole between the inner pipe 8 and the pipe 10. However, if the rock is so permeable to water in a range between about 10 and 50 m below the earth's surface 13 that the groundwater level 23, see FIG. 2, determines the water level in the borehole 6, then an encapsulated electric submersible pump or tube pump below the earth's surface 13 is the same Inner pipe 8 either in the area of the bottom of the borehole so that it conveys the water sucked in above the bottom of the borehole directly into the inner pipe 8, or at least below the water level in the borehole in the inner pipe 8 so that it sucks in water from the lower part of the inner pipe and releases it directly into the part above. The water to be led upwards is always at this point with a sufficiently high inlet pressure at the pump inlet so that start-up difficulties and cavitation are reliably excluded. Water, to which salt is added in certain cases, is used as the heat transfer fluid.

Die Bestimmung des Durchmessers bzw. Umfangs des Bohrlochs sowie dessen für den Wärmetausch nutzbare Länge erfolgt unter Berücksichtigung der zur Tiefe hin steigenden Temperaturen und der Wärmeleitfähigkeit des Erdreichs, die gegebenenfalls beim Niederbringen der Bohrung ermittelt werden, sowie der zu gewinnenden Wärmemenge unter Berücksichtigung der Kosten für das Niederbringen des Bohrlochs auf bekannte Weise. The diameter or circumference of the borehole and its length, which can be used for heat exchange, are determined taking into account the temperatures that increase in depth and the thermal conductivity of the soil, which may be determined when the borehole is drilled, and the amount of heat to be extracted, taking into account the costs for drilling the well in a known manner.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 ist auf eine wasserdichte Auskleidung des Bohrlochs 6 verzichtet worden, ohne dass vom Prinzip des geschlossenen Hilfskreislaufs abgewichen ist. Diese gegenüber einer wasserdichten Auskleidung des Bohrlochs kostengünstigere Ausführung ist möglich, wenn ein erheblicher Wasserverlust aus dem Bohrloch oder ein wesentlicher Wasseraustausch nicht zu befürchten ist, weil entweder das Erdreich ausreichend wasserundurchlässig ist oder in einem oberen Bereich wasserdurchlässiges Erdreich von Grundwasser erfüllt In the embodiment according to FIG. 2, a waterproof lining of the borehole 6 has been dispensed with, without deviating from the principle of the closed auxiliary circuit. This version, which is less expensive than a waterproof lining of the borehole, is possible if there is no fear of significant water loss from the borehole or a substantial water exchange, because either the soil is sufficiently water-impermeable or in an upper area water-permeable soil is filled with groundwater

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ist. Im letztgenannten Fall ist dann der freie Wasserspiegel im Bohrloch mit dem Grundwasserspiegel 23 identisch, damit nicht infolge unterschiedlicher Druckhöhen ständig Wasser aus dem Bohrloch in das Erdreich versickert oder Grundwasser aus dem 5 Erdreich entnommen wird. Eine geringfügige Flüssigkeitsvermischung, die eventuell an der Bohrlochwandung auftreten kann, ist unbedeutend. (Der Wasserabfluss durch die Bohrlochwandung im Gestein ist meist erheblich kleiner als der durch das Bohrloch.) is. In the latter case, the free water level in the borehole is then identical to the groundwater level 23, so that water does not continuously seep into the ground from the borehole or groundwater is withdrawn from the ground due to different pressure levels. A slight mixing of liquids, which can possibly occur at the borehole wall, is insignificant. (The water runoff through the borehole wall in the rock is usually considerably smaller than that through the borehole.)

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In diesem Falle muss als Wärmeträgerflüssigkeit reines Grundwasser benutzt werden, damit keine Veränderungen des Grundwassers und des Erdreichs eintreten können. Das Wasser gelangt vom Verdampfer der Wärmepumpe 1 über das Anschlussrohr 11 und das nur im unteren Bereich unterhalb des Wasserspiegels im Bohrloch wärmeisolierte Tauchrohr 1215 bis 20 m unterhalb der Erdoberfläche 13 und unterhalb des Grundwasserspiegels in das Bohrloch 6, in dessen Aussenbereich und strömtim Bohrloch langsam bis zum Bohrlochgrund 7, wobei es an der Bohrlochwandung Wärme aus dem Erdreich aufnimmt, und kann dann im Innenrohr 8 etwa bis zur Höhe des Grundwasserspiegels 23 ansteigen, von wo es spätestens von der Umwälzpumpe erfasst und zum Verdampfer der Wärmepumpe gefördert wird. In this case, pure groundwater must be used as the heat transfer fluid so that no changes to the groundwater and the soil can occur. The water passes from the evaporator of the heat pump 1 via the connecting pipe 11 and the immersion pipe 1215, which is only thermally insulated in the borehole below the water level to 20 m below the surface 13 of the earth and below the groundwater level into the borehole 6, in its outer region and slowly flows into the borehole to the bottom of the borehole 7, where it absorbs heat from the soil at the borehole wall, and can then rise in the inner tube 8 to about the level of the groundwater table 23, from where it is detected by the circulation pump at the latest and conveyed to the evaporator of the heat pump.

Bei einer speziellen Ausführungsform einer erfindungsgemäs-25 sen Vorrichtung mit geschlossenem Wasser-Hilfskreislauf lässt sich aus einem in Tonschiefer-Fels hergestellten Bohrloch von 16,5 cm Durchmesser und einer Tiefe von 250 m eine Wärmeenergie von ca. 39,5 kW (34000 kcal/h) entnehmen. Bei voller Auslastung, d. h. in den kältesten Wintertagen, liess sich eine 30 Leistungsziffer von 3,1 erzielen, wozu als elektrische Antriebsenergie der Wärmepumpe zusätzlich 18,5 kW (16000 kcal/h) aufgewendet wurden, so dass an das Heizungssystem eine Gesamtwärmemenge von ca. 58 kW (50000 kcal/h) abgegeben wurde, was für ein grosses Ein- oder ein Zweifamilienhaus bei 35 monovalenter Heizung auch im Winter ausreichend ist. Im Jahresmittel ergab sich eine Leistungsziffer von deutlich über 3,6. In a special embodiment of a device according to the invention with a closed auxiliary water circuit, a thermal energy of approx. 39.5 kW (34000 kcal / m) can be made from a borehole made of clay slate rock with a diameter of 16.5 cm and a depth of 250 m. h) remove. At full capacity, i.e. H. In the coldest winter days, a 30 performance figure of 3.1 could be achieved, for which an additional 18.5 kW (16000 kcal / h) was used as the electrical drive energy of the heat pump, so that a total heat quantity of approx. 58 kW (50,000 kcal / h) was given, which is sufficient for a large one- or two-family house with 35 monovalent heating even in winter. The average annual performance figure was well over 3.6.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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1. Device for heating rooms in one to eight family houses, with a heating system to which the heat to be given off at high temperature can be supplied by a heat pump (1) connected to the same, with which the ground can be heated at low temperature by means of water A heat transfer fluid auxiliary circuit (4) with a circulating pump operated as heat transfer fluid can be removed, which is connected between the evaporator of the heat pump and a borehole (6) drilled vertically into the ground, in which the cold water flowing back from the evaporator is immersed by means of a dip tube (12). can be introduced into the upper section of the borehole below the surface of the earth and in which the warm water can be fed to the evaporator from the bottom of the borehole through an inner tube which is laid in the latter and is secured against heat loss due to a low heat transfer coefficient, characterized in that the water of the auxiliary circuit (4) 15 to 20 m below b of the earth's surface (13) by means of the immersion tube (12), which is thermally insulated at least in the area in which it is immersed in water in the borehole, into the outer region of the borehole (6) that the circulation pump within the inner tube ( 8) is arranged below the water level in the borehole, and that the borehole (6) has a diameter of at least 6 cm and is at least 100 m deep.

2. Device according to claim 1, characterized in that the borehole (6) has a depth of at least 150 m.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the borehole (6) in water-permeable areas is lined watertight or piped watertight.

4. Apparatus according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the circulation pump is designed as an electric underwater pump and is mounted on the lower end of the inner tube (8).

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the water of the auxiliary circuit, an additive lowering its freezing point, in particular NaCl, is mixed.