DD150793A5

DD150793A5 - Vorrichtung zur aufnahme von erdwaerme und verfahren zur herstellung dieser vorrichtung

Info

Publication number: DD150793A5
Application number: DD80220618A
Authority: DD
Inventors: Henning Richter; Klaus Brocks
Original assignee: Aeroaqua Ag
Priority date: 1979-12-04
Filing date: 1980-04-22
Publication date: 1981-09-16
Also published as: DE2948629A1

Abstract

Um bei einer Vorrichtung zur Aufnahme von Erdwaerme, insbesondere zum Betrieb einer Waermepumpe, einen geringen Flaechenbedarf sicherzustellen und dennoch einen in sich geschlossenen Kreislauf zu ermoeglichen, wobei gleichzeitig hohe gleichmaeszige Endtemperaturen des aufzuheizenden Mediums gewaehrleistet sein sollen, wird eine Sonde mit einem saeulenartig in das Erdreich hineinragenden Rohrkoerper verwendet, dessen erdseitiges Ende verschlossen ist und in dessen Innenraum zur Bildung des Spuelmantels ein an seinem unteren Ende mit einem in den Spuelmantel muendenden Ueberlauf versehenes Innenrohr mit einem gegenueber den Innendurchmesser des Rohrkoerpers kleineren Durchmesser angeordnet ist. Vorteilhaft kann der Rohrkoerper erdseitig durch einen abnehmbaren Kolben verschlossen sein. Dies ermoeglicht die Einbringung des Rohrkoerpers im Wege einer Spuelbohrung als verlorenes Bohrgestaenge.

Description

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Vorrichtung zur Aufnahme von Erdwärme und Verfahren zur Herstellung dieser Vorrichtung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung.betrifft nach einem ersten Erfindungsgedanken eine Vorrichtung zur Aufnahme von Erdwärme, insbesondere zum Betrieb einer Wärmepumpe und bezieht sich nach einem weiteren Erfindungsgedanken auf ein - 5 Verfahren zur Herstellung einer derartigen Vorrichtung. . Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Bekannte Lösungen arbeiten mit sogenannten Saug- und Schluckbrunnen, die abkühlbares Grundwasser abgeben bzw. nach der Abkühlung wieder aufnehmen. Nachteilig hierbei ist, daß derartige Brunnen im Laufe längerer Betriebszeiten versanden und/oder durch Sinkstoffe •zusetzen. Dies erfordert laufende Wartungsarbeiten. Außerdem besteht bei Eingriffen in den Grundwasserhaushalt hier vorliegender Art die Gefahr, daß sich der Grundwasserspiegel und/oder die Grundwasserqualität in negativem Sinne verändern. Ein weiterer Nachteil eines offenen, mit .Grundwasser arbeitenden Systems hier vorliegender Art kann darin bestehen, daß aggresives Grundwasser die Leitungssysteme angreift, bzw. daß sich im Rohrsystem Ablagerungen bilden.

Man hat sich daher in der Vergangenheit auch schon mit geschlossenen Wärmetauschsystemen beholfen, die aus einer wendelartig im Erdreich verlegten Schlauch- bzw. Rohrleitung bestehen. Zur Verlegung einer derartigen Leitung wird die zur Verfügung stehende Fläche bis auf eine Tiefe von etwa 2 m abgeräumt. Nach Verlegung der wendeiförmigen Leitung wird die zunächst hergestellte Grube wieder aufgefüllt. Dies erfordert in nachteiliger Weise umfangreiche Erdbewegungen, was sich negativ auf die Gestehungskosten auswirkt. Ganz abgesehen davon weisen jedoch Anordnungen dieser Art infolge der verhältnismäßig geringen Verlegungstiefe eine verhältnismäßig geringe Wärmetäuschkapazität auf. Ganz abgesehen davon besteht hierbei die Gefahr, daß die flach im Erdreich verlegte Leitung bei späteren Bauarbeiten oder dergleichen verletzt wird. Vielfach führt die flach im Erdreich verlegte, wendeiförmige Leitung jedoch dazu, daß spätere Erweiterungsbauten oder dergleichen völlig unmöglich werden, was den Gesamtwert eines derartigen Grundstücks nicht unerheblich vermindern kann.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, die Möglichkeiten zur Ausnutzung von Erdwärme zu vervollkommnen und ihre Wirtschaftlxchkeit zu steigern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung eingangs erwähnter Art zu schaffen, die einen geringen Flächenbedarf aufweist und dennoch einen in sich geschlossenen Kreislauf ermöglicht und bei der

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gleichzeitig gleichmäßige, vergleichsweise hohe Endtemperaturen des aufzuheizenden Mediums und damit insgesamt eine hohe Wirtschaftlichkeit gewährleistet sind.

Diese Aufgabe wird nach dem auf eine Vorrichtung gerichteten Erfindungsgedanken durch Verwendung einer Sonde mit einem säulenartig in das Erdreich

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hineinragenden, vorzugsweise aus mehreren, aneinander festlegbaren Rohrschüssen bestehenden Rohrkörper gelöst, dessen erdseitiges Ende verschlossen.ist und in dessen Innenraum zur Bildung eines Spülmantels ein an seinem unteren Ende mit einem in den Spülmantel mündenden Überlauf versehenes Innenrohr mit einem gegenüber dem Innendurchmesser des Rohrkörpers kleineren Durchmesser angeordnet ist.

Eine Sonde dieser Art findet in vorteilhafter Weise in einem senkrecht in das Erdreich einbringbaren Bohrloch Platz, so daß man mit einem vergleichsweise geringen Flächenbedarf auskommt und somit von der Grundstücksgröße praktisch unabhängig wird« Die erfindungsgemäßen Maßnahmen stellen somit sicher, daß auch normale Eigenheime, zu denen heute nur verhältnismäßig kleine Grundstücke gehören, mit Vorrichtungen eingangs erwähnter Art ausgestattet werden können. Erdbewegungen im bisher gekannten Ausmaße kommen hier in vorteilhafter Weise praktisch völlig in Wegfall. Trotzdem ist das Wärmetauschermedium vom Grundwasser völlig getrennt, so daß weder eine Verschmutzung in der einen oder anderen Richtung stattfinden kann, noch ein Eingriff in den Grundwasserhaushal.t vorhanden ist. Da die erfindungsgemäße Sonde in vorteilhafter Weise eine verhältnismäßig große Tiefe erreichen kann und somit praktisch die Wärme aus der Tiefe holt, ist in vorteilhafter Weise eine vergleichsweise höhere Temperatur als bei Verwendung einer mit geringer Tiefe im Erdreich großflächig verlegten Rohr- bzw. Schlauchwendel, sowie eine hohe Temperaturkonstanz erreichbar. Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind demnach insbesondere in einer ausgezeichneten Wirtschaftlichkeit zu sehen. . .

Gemäß einer besonders zu bevorzugenden Ausgestaltung der übergeordneten Maßnahmen kann das erdseitige Ende des in das Erdreich hineinragenden Rohrkörpers mittels eines vorzugsweise abnehmbaren Kolbens verschließbar sein, der dichtend auf einen in den Rohrkörper eingesetzten, mit einer axialen Bohrung versehenen Sitzkörper aufsetzbar ist.

Diese Maßnahmen eröffnen in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, den zunächst unten offenen Rohrkörper als Bohrgestänge und Spülleitung zur Spülung der Bohrstelle zu verwenden, was die Durchführung einer Spülbohrung erlaubt, und damit einen Abtransport von Bohrschutt überflüssig macht. Nach Beendigung der Bohrarbeiten wird der Kolben eingesetzt und damit der Innenraum des Rohrkörpers nach unten verschlossen. Der verschlossene Rohrkörper kann somit die Funktion des Außenmantels der erfindungsgemäßen Sonde übernehmen· Das unterhalb des dem Kolben zugeordneten Sitzkörpers angeordnete Bohrwerkzeug, beispielsweise ein Rollenmeißel oder dergleichen, gilt hierbei zwar als verloren. Durch die mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen erreichte Vereinfachung der Bohrarbeiten und Verkürzung der Bohrzeit wird dieser Verlust aber weit aufgewogen. Ein weiterer Vorteil dieser Maßnahmen besteht darin, daß über den unten offenen Rohrkörper auf einfache Weise eine Bindemittel-Aufschwemmung, beispielsweise eine Zement- oder vorzugsweise eine Wärmezement-Aufschwemmung, von unten in den Zwischenraum zwischen der Rohrkörperaußenwand und dem Erdreicn eingedrückt werden kann, wodurch ein ausgezeichneter Wärmeschluß zwischen der erfindungsgemäßen Sonde und dem Erdreich, dem Wärme entzogen werden soll, zu bewerkstelligen ist. Gleichzeitig ergeben derartige Bin-

demittel einen ausgezeichneten Korrosionsschutz, was eine lange Lebensdauer gewährleistet. Sofern der Kolben von seinem Sitzkörper abnehmbar ist, besteht in vorteilhafter Weise jederzeit die Möglichkeit, die Bohrung zu vertiefen und damit die Sonde zu verlängern, was in*vorteilhafter Weise einen Ausbau Zug um Zug ermöglicht und sich daher positiv auf die Wirtschaftlichkeit auswirkt.

• Eine vorteilhafte Weiterbildung der übergeordneten Maßnahmen kann darin bestehen, daß der Kolben einen Führungszylinder und einen in die Bohrung des Sitzkörpers eingreifenden Zapfen aufweist. Der Führungszylinder gewährleistet eine verkantungsfreie Führung des Kolbens im Rohrkörper und damit eine sichere Montage auch in sehr großer Tiefe. Der zweckmäßig hieran angesetzte, in die Bohrung des Sitzkörpers eingreifende Zapfen ermöglicht eine saubere Abdichtung. Zweckmäßig kann der Zapfen mit elastischen Dichtringen versehen sein, die einen sauberen Preßsitz ergeben. Dadurch, daß der Außendurchmesser des Führungszylinders etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des in das Erdreich hineinragenden Rohrkörpers ist sichergestellt, daß beim Absenken des Kolbens im Rohrkörper unterhalb des Kolbens sich befindendes Wasser auf die oberhalb des Kolbens liegende Seite gelangen kann, was ein gedämpftes aber sicheres Niedergehen des Kolbens sicherstellt unter gleichzeitiger Gewährleistung einer ausreichenden Verkantungsfreiheit.

Eine weitere vorteilhafte Maßnahme kann darin bestehen, daß der obere Bereich der Sitzkörperbohrung konisch erweitert ist. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise praktisch eine Selbstzentrierung des Kolbens

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gewährleistet, dessen Zapfen infolge der konischen Erweiterung praktisch selbsttätig in die zugeordnete Bohrung hineinsuchen kann. Zweckmäßig kann sich an die konische Erweiterung der Sitzkörperbohrung eindem Führungszylinder zugeordneter zylindrischer Sitz anschließen."

Um ein Abziehen des Kolbens zu ermöglichen, kann der Kolben in weiterer Fortbildung der übergeordneten Maßnahmen im Bereich seiner nach oben weisenden Stirnseite zweckmäßig mit einem Stangen-Verbindungselement, vorzugsweise einfach mit einem zweckmäßig nach oben konisch erweitertem Gewindesackloch versehen sein.

In weiterer Fortbildung der übergeordneten Maßnahmen kann der in das Erdreich ineinragende Rohrkörper im Bereich seines äußeren Umfangs mit umlaufenden, vorzugsweise spiralförmig umlaufenden Rippen versehen sein. Diese Rippen gewährleisten eine große Wärmeübergangsfläche und damit einen ausgezeichneten Wärmefluß, so daß eine ausgezeichnete Wärmeaufnahme zu erwarten ist.

Nach der Lehre des weiteren, ein Verfahren zum Einbringen der erfindungsgemäßen Sonde in das Erdreich betreffenden Erfindungsgedankens soll zweckmäßig zunächst der Rohrkörper mittels eines an seinem unteren Ende befestigten verlorenen Meißels im Wege einer Spülbohrung als verlorenes Bohrgestänge in das Erdreich eingebracht werden, anschließend wird der dem Kolben zugeordnete Sitz des Sitzkörpers mit in den Rohrkörper eingeleitetem Klarwasser freigewpült und dann der Kolben unter weiterem Klarwasserzufluß in den Rohrkörper in diesem versenkt. Anschließend wird

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der Innenraum des Rohrkörpers einfach zumindest solange unter Druck gesetzt, bis der Wasserabfluß aus dem Rohrkörper stoppt. Hierauf kann das Innenrohr montiert werden. Diese Maßnahmen gewährleisten ersichtlich eine einfache Montage und damit in vorteilhafter Weise' kurze Montagezeiten, was sich vorteilhaft auf die Gestehungskosten auswirkt.

Ausfuhrunqsbeispiel

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der übergeordneten Maßnahmen, ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführung sbeispiels anhand der Zeichnung in Verbindung mit den restlichen Unteransprüchen.

Hierbei zeigen: -

Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Sonde in bereits fertigge

stelltem Zustand und

Figur 2 einen Schnitt durch ein den dem Kolben zugeordneten Sitzkörper aufnehmendes Rohrstück.

Die in Figur 1 dargestellte Sonde zur Aufnahme von Erdwärme besteht aus einem als Ganzes mit 1 bezeichneten, säulenartig in das Erdreich hineinragenden Rohrkörper mit einem hierin etwa koaxial angeordneten Innenrohr 2. Zwischen dem den Außenmantel der Son-,.de bildenden Rohrkörper 1 und dem hierin angeordneten, einen .gegenüber dem Innendurchmesser des Rohrkörpers 1 kleineren Außendurchmesser aufweisenden Innenrohr ist eine Spülkammer 3 vorgesehen, die über das Innenrohr 2 mit Wärmeaufnahmemedium, in der Regel Wasser,

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beaufschlagt wird. Hierzu ist im Bereich des unteren Endes des Innenrohrs 2 ein etwa als Wirbelkammer oder dergleichen ausgebildeter Überlauf 4 vorgesehen. Hierzu ist hier einfach das in der Betriebsstellung zweckmäßig am unteren Verschluß des Außenmantels aufsitzende, freie untere Ende des Innenrohres 2 gezahnt. Das obere Ende des Innenrohrs 2 ist mit einem hier durch einen Rohrkrümmer 5 angedeuteten Zulauf versehen, das obere Ende des den Außenmantel der Sonde bildenden Rohrkörpers 1 weist einen hier als T-Stück 6 ausgebildeten Abfluß auf. Das bei 5 der Sonde zugeleitete Wasser nimmt an den Wandungen der Spülkammer 3 Wärme auf, welche die Sonde dem umliegenden Erdreich entzieht. Zur Verbesserung des Wärmeflusses kann der Rohrkörper 1 mit in das umliegende Erdreich hineinragenden Rippen versehen sein, wie in Figur i bei 7 angedeutet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich vorteilhaft um spiralförmig umlaufende Rippen, die eine Drehbewegung des Rohrkörpers 1 gestatten. Eine oder mehrere, vorzugsweise parallel geschaltete Sonden dieser Art liefern den Bedarf einer Wärmepumpe 30 an Primärenergie. Die Wärmepumpe 30 liegt dabei mit ihrem Heizwasservor- und -rücklauf am T-Stück 6 bzw. am Rohrkrümmer 5.

Der Rohrkörper 1 sitzt mit einem Tragflansch 8 am oberen Rand des zugeordneten Erdlochs auf, das hier als Erdbohrung hergestellt werden soll, die im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem am unteren Ende des Rohrkörpers 1 angebrachten, bei 9 angedeuteten Meißel, der vorteilhaft als Rollenmeißel ausgebildet sein kann, in das Erdreich niedergebracht wird. Während der Bohrarbeiten dient der Rohrkörper 1 als Bohrgestänge. Im dargestellten Ausführungsbeispiel

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besteht der als Ganzes mit 1 bezeichnete Rohrkörper aus drei mittels jeweils einer bei 10 angedeuteten Muffe aneinander festgelegten Rohrschüssen 11, 12 und 13, die beim Niederbringen der Bohrung stetig aneinander festgelegt werden. Zur Gewährleistung von Spülbohrbetrieb ist der Rohrkörper 1 im Bereich seines erdseitigen Endes zunächst offen und dient somit gleichzeitig als Zuleitung von Spülwasser zur Bohrstelle« Im dargestellten Montagebeispiel ist die erdseitige Öffnung des Rohrkörpers i bereits mit einem zugeordneten 'Kolben 14 verschlossen, so daß kein Verlust von die Sonde durchströmendem Wärmeaufnahmemedium zu befürchten ist.

Hierzu ist der Rohrkörper 1, wie am besten aus Figur erkennbar ist, mit einem eine zentrale Axialbohrung 15 aufweisenden Sitzkörper 16 versehen, auf welchen der Kolben 14 aufsetzbar ist. Der Kolben 14 und der Sitzkörper 16 sind als einfache Drehteile ausgeführt. Der Sitzkörper 16 kann einfach in den unteren Rohrschuß 11 eingesetzt sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel findet zur Aufnahme des Sitzkörpers ein im Vergleich zu den Rohrschüssen kurzes Rohrstück 17 Verwendung, das am unteren Rohrschuß 11 festgelegt ist und das zur Aufnahme des Meißels 9 dient, was eine einfache Vorfertigung gewährleistet und die Montage erleichtert. Der Kolben 14 ist mit einem in der Montagestellung in die Bohrung 15 eingreifenden Zapfen 18 versehen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel· sind im Bereich des Zapfens 18 mehrere elastische Dichtringe 19 angeordnet, die einen exakten Dicht sitz gewährleisten.

Der Kolben 14 wird einfach im Rohrkörper 1 bis zum

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Sitzkörper 16 abgelassen. In Figur 2 ist die Stellung • kurz vor Erreichen des Sitzkörpers 16 festgehalten. Zur Gewährleistung einer verkantungsfreien Führung des Kolbens 14 im Rohrkörper 1 ist der Kolben 14 mit einem Führungszylinder 20 versehen, an welchen der Zapfen 18 angesetzt ist. Der Durchmesser des Führungszylinders 20 ist etwas kleiner als der Innendurchmesser der Rohrschüsse 11 bis 13 bzw. des denselben Durchmesser aufweisenden Rohrstücks 17, so daß bei ausreichender Führung ein zuverlässiges Niedergehen des Kolbens 14 in dem mit Wasser gefüllten Rohrkörper 1 gewährleistet ist. Die Sitzkörperbohrung 15 ist im Bereich ihres oberen Endes mit einer konischen Er-. . Weiterung 21 versehen, wodurch der Zapfen 18 des KoI-bens 14 praktisch selbsttätig in die zugeordnete Bohrung 15 hineingeführt wird. Oberhalb der konischen Erweiterung 21 weist der Sitzkörper 16 einen dem Führungszylinder 20 zugeordneten, zylindrischen Sitz auf". Der Übergangsbereich zwischen Führungszylinder 20 und Zapfen 18 kann ebenfalls konisch ausgebildet sein. Um den Kolben 14 mit Hilfe einer geeigneten Stange wieder von seinem Sitz abheben zu können, ist im Bereich der nach oben weisenden Kolbenstirnseite ein geeignetes Stangen-Verbindungselement, im dargestellten Ausführungsbeispiel einfach eine Gewindesackbohrung 23 vorgesehen, die zweckmäßig nach oben konisch erweitert ist, wie bei 24 angedeutet ist.

Der hier in das Rohrstück 17 einfach eingeschweißte Sitzkörper 16 ist zweckmäßig so angeordnet, daß sich unterhalb seiner unteren Stirnseite ein in Figur 2 bei 25 angedeuteter Freiraum ergibt. Die Höhe dieses Freiraums 25 kann in etwa dem Rohrdurchmesser entsprechen. Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, daß

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unterhalb des Sitzkörpers 16 ausreichend Platz vorhanden ist, in welchem Steine oder dergleichen, welche nicht ausgespült wurden, liegenbleiben können, ohne die Bohrung 15 für den zugeordneten Zapfen 18 zu blockieren.

Beim Einbringen der vorstehend beschriebenen Sonde .in das Erdreich wird zweckmäßig so vorgegangen, daß zunächst das den Sitzkörper 16 aufweisende Rohrstück am ersten Schuß 11 festgelegt wird. Anschließend wird der Meißel 9 auf das freie Ende des RohrStücks 17 aufmontiert. Die derart vorbereitete Einheit wird in einen Bohrwagen eingesetzt und im Spülbohrbetrieb, d.h. unter ständigem Druckwasserzufuhr zum Meißel 9 über den Innenraum des Rohrkörpers 1 niedergebracht, wobei der Rohrkörper 1 nach Erreichen der entsprechenden Tiefe durch Aufsetzen jeweils eines weiteren Schusses 12 bzw. 13 verlängert wird, bis die endgültige Tiefe erreicht ist. Nach Aufsetzen des Tragflansches 8 auf den Rand der Bohrung wird der Innenraum des Rohrkörpers 1 durch Zufuhr von Klarwasser eine ausreichende Zeit, etwa 5 Minuten, gespült. Anschließend kann sofort der Kolben 14 abgesenkt werden. Diesen läßt man einfach unter der Wirkung seines eigenen Gewichts im Rohrkörper 1 absinken, wobei währenddessen laufend Klarwasser nachgeführt wird, so daß die unter dem Kolben 14 sich befindende Wassersäule eine Abbremsung bewirkt und der Kolben 14 somit gedämpft auf den zugeordneten Sitzkörper 16 aufsetzt. Durch entsprechende Wahl des Durchmesserunterschieds zwisehen dem Innendurchmesser des Rohrkörpers 1 und dem Außendurchmesser des Führungszylinders 20 läßt sich die Sinkgeschwindigkeit auf das gewünschte Maß brin-

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gen. Sobald der Kolben 14 abgesenkt ist, wird der Innenraum des Rohrkörpers 1 unter Druck gesetzt, etwa durch entsprechende Druckwasserzufuhr. Sobald der Wasserabfluß über die Bohrung 15 aus dem Innenraum des Rohrkörpers 1 stoppt, ist dies ein Zeichen dafür, daß der Zapfen 18 die Bohrung 15 verschlossen und der Kolben 14 unter der Wirkung des an ihm angreifenden Drucks seinen Sitz erreicht hat. Anschließend kann daher der zur Druckbeaufschlagung an seinem oberen Ende abgedeckelte Rohrkörper 1 geöffnet und das Innenrohr 2 montiert werden. Dieses wird einfach in den durch den Rohrkörper 1 gebildeten Außenmantel eingesteckt, bis es mit seinem unteren, gezackten Ende auf dem Kolben 14 aufsitzt. Zur Halterung und Zentrierung des oberen Endes des Innenrohres können das Außenrohr und das Innenrohr mit vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines Dichtrings aufeinander aufsetzbaren und zusammenspannbaren Flanschen versehen sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist hierzu ein in das T-Stück 6 eingeschraubtes Reduzierstück 26 vor-' gesehen, in das eine mittels einer Schelle 27 oder dergleichen auf dem Innenrohr festgelegte Dichtmuffe 28 etwa in Form eines Schlauchnippels eingreift. Hiermit ist der Vorteil verbunden, daß durch Wärmedehnungen bzw. -Schrumpfungen hervorgerufene Relativbewegungen zwischen Außenrohr 1 und Innenrohr 2 ohne weiteres möglich sind. Die Dichtmuffe 28 kann dabei vorteilhaft noch so ausgebildet sein, daß sich die Spülkammer 3 nach außen entlüften kann. Zur Erhöhung der Verweilzeit des den Spülmantel 3 durchströmenden Wärmeaufnahmemediums kann das Innenrohr 2 mit einem oder mehreren an seinem Umfang angebrachten Leitschaufelkränzen der in Figur 1 bei 25 angedeuteten Art versehen sein. Diese dienen in vorteilhafter Weise

gleichzeitig zur Bewerkstelligung einer ausreichenden Zentrierung des Innenrohrs 2 im Rohrkörper 1.

Zur Erhöhung des Wärmeschlusses zwischen dem Rohrkörper 1 und dem diesen umgebenden Erdreich kann vorteilhaft ein geeignetes Bindemittel Verwendung finden. Dieses wird zweckmäßig in Form einer Aufschwemmung vor der Montage des Kolbens 14 über den freien Innenraum des Rohrkörpers 1 und die offene Bohrung 14 von unten in den Zwischenraum zwischen dem äußeren Umfang des Rohrkörpers 1 und dem umgebenden Erdreich eingedrückt. Zweckmäßig wird hierzu der Rohrkörper 1 einfach solange unter Druck mit der Bindemittel-Aufschwemmung beaufschlagt, bis im Bereich· des Tragflansches 8 Bindemittel austritt. Anschließend wird das im Rohrkörper 1 sich befindende Bindemittel durch Zufuhr von Klarwasser über die Bohrung 14 nach unten ausgespült. Anschließend wird der Kolben 14 montiert, wie weiter oben bereits beschrieben. Das zur Verbesserung des Wärmeschlusses verwendete Bindemittel ergibt gleichzeitig in vorteilhafter Weise einen ausgezeichneten Korrosionsschutz der Oberflächen des Rohrkörpers 1, womit eine lange Lebensdauer gewährleistet ist. Als Bindemittel kann zweckmäßig Zement, vorzugsweise sogenannter Wärmezement, Verwendung finden. Um eine unkontrollierte Vereisung der Sondenaußenwandung etwa im Falle von Grenzbelastungen zu vermeiden, kann ein die Vereisung verzögerndes Mittel, etwa eine hinsichtlich einer Gefährdung des Grundwassers unbedenkliche Lösung in das Erdreich eingegeben werden. Hierzu können am Außenumfang des Rohrkörpers 1 angeordnete, bis zum gefährdeten Bereich reichende Impfrohre 29 vorgesehen sein.

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Vorstehend ist zwar ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher beschrieben, ohne daß jedoch hiermit eine Beschränkung verbunden sein soll. Vielmehr stehen dem Fachmann eine Reihe von Möglichkeiten zur Verfügung, um den allgemeinen Gedanken der erfindungsgemäßen Lösungen an die Verhältnisse des Einzelfalls anzupassen. So wäre es z.B. auch ohne weiteres denkbar, die erfindungsgemäße Sonde als sogenannte Rammsonde auszubilden und in das Erdreich einzu-

bringen. Der Außenrohrkörper einer derartigen Sonde benötigt in der Regel keinen nachträglich montierbaren Verschluß, sondern kann mit einer entsprechenden Kappe versehen sein. Eine andere Ausführungsform könnte darin bestehen, den durch eine Kappe oder dergleichen verschlossenen Außenrohrkörper in ein vorgebohrtes Loch abzusenken.

Claims

-Al- Erfindunqsanspruch

1) Vorrichtung zur Aufnahme von Erdwärme, insbesondere zum Betrieb einer Wärmepumpe, gekennzeichnet durch eine Sonde mit einem säulenartig in das Erdreich hineinragenden, vorzugsweise aus mehreren, aneinander festlegbaren Rohrschüssen (11, 12, 13) bestehenden Rohrkörper (1), dessen erdseitiges Ende verschlossen ist und in dessen Innenraum zur Bildung eines Spülmantels (3) ein an seinem unteren Ende mit einem in den Spülmantel (3) mündenden Überlauf (4) versehenes Innenrohr (2) mit einem gegenüber dem Innendurchmesser des Rohrkörpers (1) kleineren Durchmesser angeordnet ist·

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(29) zum Einbringen eines verexsungsverzogernden Mittels vorgesehen ist.

2) Vorrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (2) mit seinem unteren Ende auf dem erdseitigen Verschluß des Rohrkörpers (l) aufsitzt und im Bereich seines oberen Endes vorzugsweise mittels einer Bewegungsdichtung (28) gegenüber dem Rohrkörper (1) abgedichtet ist.

3) Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Punkte, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Überlaufs (4) vom Innenrohr (2) zum Spülman-

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tel (3) eine vorzugsweise als gezackter Rand des Innenrohrs (2> ausgebildete Wirbeleinrichtung vorgesehen ist.

4) Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Punkte, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (2) im Bereich seines Außenumfangs in den Spülmantel (3) hineinragende Leitschaufelkränze (25) aufweist.

5) Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Punkte, dadurch gekennzeichnet, daß das erdseitige Ende des in das Erdreich hineinragenden Rohrkörpers (1) mittels eines vorzugsweise abnehmbaren Kolbens (14) verschließbar ist, der dichtend auf einen in den Rohrkörper (1) eingesetzten, mit einer axialen Bohrung (15) versehenen Sitzkörper (16) aufsetzbar ist.

6) Vorrichtung nach Punkt 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (14) einen Führungszylinder (20), dessen Durchmesser vorzugsweise etwas kleiner als der Innendurchmesser des Rohrkörpers (1) ist, und einen in die Bohrung (15) des Sitzkörpers (16) eingreifenden Zapfen (18) aufweist, der vorzugsweise mit mindestens einem elastischen Dichtring (19) versehen ist.

7) Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Punkte 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Bereich der Sitzkorperbohrung (15) eine konische Erweiterung (21) aufweist, an die sich vorzugsweise ein dem Führungszylinder (20) zugeord-

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neter zylindrischer Sitz (22) anschließt.

8) Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Punkte 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (14) im Bereich seiner nach oben weisenden Stirnseite mit einem vorzugsweise als nach oben konisch erweitertes Gewindesackloch ausgebildeten Stangen-Verbindungselement (23) versehen isto

9) Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Punkte 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme des Sitzkörpers (16) ein am ersten Schuß (11) des Rohrkörpers (l) festlegbares Rohrstück (17) vorgesehen ist, an dessen freiem Ende ein Meißel (9) vorzugsweise ein Bohrmeißel, festlegbar ist·

10) Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Punkte 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Sitzkörpers (15) ein Freiraum (25) von etwa dem Rohrdurchmesser entsprechender Höhe vorgesehen ist·

11) Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Punkte, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrkörper (1) im Bereich seines äußeren Umfangs mit umlaufenden, vorzugsweise spiralförmig umlaufenden Rippen (7) versehen ist·

12) Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Punkte, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang des Rohrkörpers (1) mindestens ein bis zum vereisungsgefährdeten Bereich führendes Impfrohr

13) Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Punkte, insbesondere zum Einbringen der erfindungsgemäßen Sonde in das Erdreich dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der Rohrkörper (1) mittels eines an seinem unteren Ende befestigten, verlorenen Bohrmeißels (9) im Wege einer Spülbohrung als verlorenes Bohrgestänge in das Erdreich eingebracht wird, daß dann der dem Kolben (14) zugeordnete Sitz des Sitzkörpers (16) mit in den Rohrkörper (1) eingeleitetem Klarwasser freigespült und anschließend der Kolben (14) unter weiterem Klarwasserzufluß im Rohrkörper (l) versenkt wird, worauf der Innenraum des Rohrkörpers (l) zumindest solange unter Druck gesetzt wird, bis der Wasserzufluß aus dem Rohrkörper (l) stoppt, und daß daraufhin das Innenrohr (2) in den Rohrkörper (1) abgesenkt wird, bis es mit seinem unteren Ende auf dem erdseitigen Verschluß des Rohrkörpers (1) aufsteht.

14) Verfahren nach Punkt 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Rohrkörpers (l) nach Beendigung der Bohrung und vor Montage des erdseitigen Verschlusses unter Druck mit einer Bindemittel-Aufschwemmung beaufschlagt wird, bis diese am oberen Bohrungsrand außerhalb des Rohrkörpers (1) austritt.

15) Verfahren nach Punkt 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel Zement, vorzugsweise 'Wärmezement, Verwendung findet.