DE10114257A1 - Sub-surface heat energy energy storage and management system - Google Patents

Sub-surface heat energy energy storage and management system

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DE10114257A1
DE10114257A1 DE10114257A DE10114257A DE10114257A1 DE 10114257 A1 DE10114257 A1 DE 10114257A1 DE 10114257 A DE10114257 A DE 10114257A DE 10114257 A DE10114257 A DE 10114257A DE 10114257 A1 DE10114257 A1 DE 10114257A1
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DE
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geothermal
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heat
zones
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DE10114257A
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Norbert Lohrmann
Heinz-Peter Utz
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Abstract

A heat energy storage system employs solar energy to heat water which is introduced into a sub-surface system of heat exchanger pipes in soil. The pipes are sub-divided into a number of central core and peripheral zones. The zones are maintained at different temperatures for long periods. Also claimed is a process to manage the energy storage system and a storage regulator assembly.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben von Erdwärmespeichern, deren Speichervolumen permanent auffüllbar ist und in seinen Erdwärmespeichermassen vertikal gerichtete, vorgefertigte Rohrbündelwärmetauscher aufnimmt, die in bestimmten Abständen zueinander angeordnet, den vorhandenen Speicherraum erschließen sowie einen Speicher, der den vorhandenen Örtlichkeiten angepasst ausgebildet, in unterschiedlichen Ebenen aufgebaut ist sowie eine Vorrichtung zum Regulieren des Erdwärmespeichers.The invention relates to a method for operating geothermal storage, the Storage volume is permanently replenishable and in its geothermal storage masses vertically oriented, prefabricated shell and tube heat exchangers, which in certain Spaced from each other, open up the available storage space as well a store that is adapted to the existing locations, in is built different levels and a device for regulating the Geothermal reservoir.

Es ist bekannt, Erdwärmespeicher mit Rohrbündelwärmetauschern auszurüsten, die, in vertikaler Richtung in den Boden eingebracht, aus einem spiralförmig ausgebildeten Rohr bestehen, das mit Vor- und Rücklaufleitungen versehen ist. Die Rohrbündelwärme­ tauscher sind in die Erdwärmespeichermassen des Speichers in vorgesehenen Abständen eingelassen und entnehmen diesen die Erdwärme, die über Wärmepumpen der Nutzung für externe Verbraucher zugeführt wird. Die DE 198 56 633 A1 zeigt eine derartige Anordnung jedoch nur am Bespiel eines Rohrbündelwärmetauschers, ohne seine räumliche Anordnung innerhalb des Erdwärmespeichers zu offenbaren. Die US PS 5,477,914 stellt die Anordnung einer Gruppe von Rohrbündelwärmetauschern vor, die in vertikaler Richtung in die Erdwärmespeichermassen eingelassen sind, wobei deren Vor- und Rücklaufleitungen mit Verteilern verbunden sind. Die Vor- und Rücklauf­ leitungen sind so gelegt, dass der jeweils nächstliegende Rohrbündelwärmetauscher an den gemeinsamen Leitungsstrang angeschlossen wird, der mit den entsprechenden Pumpwerken verbunden ist.It is known to equip geothermal energy storage devices with tube bundle heat exchangers which, introduced into the ground in the vertical direction, consist of a spiral-shaped tube which is provided with supply and return lines. The shell-and-tube heat exchangers are embedded in the geothermal storage masses of the storage tank at the specified intervals and take the geothermal heat that is used for external consumers via heat pumps. DE 198 56 633 A1 shows such an arrangement, however, only using the example of a shell-and-tube heat exchanger, without disclosing its spatial arrangement within the geothermal energy store. The US PS 5 , 477 , 914 presents the arrangement of a group of tube bundle heat exchangers, which are embedded in the vertical direction in the geothermal storage masses, the supply and return lines being connected to distributors. The supply and return lines are laid out in such a way that the nearest tube bundle heat exchanger is connected to the common line that is connected to the corresponding pumping stations.

Die DE 80 08 592 U1 offenbart eine Vorrichtung zum Entzug von Erdwärme mit einer Wärmepumpe, die einen geschlossenen Kreislauf bildet und deren Rohrschleifen flächendeckend in die Erdwärmespeichermassen in vertikaler Richtung eingeordnet sind. Die Rohrschleifen, als Rohrbündelwärmetauscher ausgebildet, sind an durchführende Stränge von Vor- und Rücklaufleitungen angeschlossen, die horizontal in die Nähe der Oberfläche des Erdwärmespeichers geführt sind. Eine gleichartige Anordnung zeigt die EP 582 118 A1. Hier sind die einzelnen Rohrbündelwärmetauscher unter der Fundamentplatte eines Gebäudes vertikal in die Erdwärmespeichermassen eingebracht und jeder für sich mit seiner Vor- und Rücklaufleitung mit einem Verteiler verbunden. Zur Temperaturstabilisierung sind die Rohrwärmetauscher mit einem zylindrischen Betonmantel umschlossen. Die Vor- und Rücklaufleitungen sind in der Fundamentplatte eingearbeitet und liegen oberflächig am Erdwärmespeicher. Eine diesem Konstruktionsprinzip folgende Ausbildung eines Erdwärmespeichers zeigt die EP 189 733. Hier sind die Vor- und Rücklaufleitungen durchgehende Stränge, an welche die Sonden angebunden sind, wie auch die EP 47 223 offenbart, in der eine Anordnung vorgestellt wird, gemäß der die Erdwärmesonden im Speicher mit einer Vorrichtung verbunden sind, welche die Regulierung der Rückführung der Trägermedien nach Entzug ihrer Wärme in die Sonden darstellt. Die Anlage zeigt nicht wie zusätzliche Wärme als Speicherwärme in die Erdmassen zurückgeführt werden kann.DE 80 08 592 U1 discloses a device for extracting geothermal energy with a Heat pump that forms a closed circuit and its pipe loops are categorized in the geothermal storage masses in the vertical direction. The pipe loops, designed as a shell-and-tube heat exchanger, are to be carried out Strings of supply and return lines connected horizontally near the Surface of the geothermal storage are performed. A similar arrangement shows the  EP 582 118 A1. Here are the individual shell and tube heat exchangers under the Foundation plate of a building inserted vertically into the geothermal storage masses and each with its own feed and return line connected to a distributor. To stabilize the temperature, the tube heat exchangers are cylindrical Enclosed concrete jacket. The supply and return lines are in the foundation plate incorporated and lie superficially on the geothermal storage. One of these The construction principle of the following design of a geothermal storage shows EP 189 733. Here the feed and return lines are continuous strands to which the probes are connected, as also disclosed in EP 47 223, in which an arrangement is presented, according to which the geothermal probes in the store with a device linked to the regulation of the return of the carrier media after withdrawal represents their heat in the probes. The facility doesn't show up as extra heat as Storage heat can be returned to the earth.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben von Erdwärmespeichern, deren Speichervolumen permanent auffüllbar ist und in seinen Erdwärmespeichermassen vertikal gerichtete, vorgefertigte Rohrbündelwärmetauscher aufnimmt, die in bestimmten Abständen zueinander angeordnet, den vorhandenen Speicherraum erschließen sowie einen Speicher, der den vorhandenen Örtlichkeiten angepasst ausgebildet, in unterschiedlichen Ebenen aufgebaut ist sowie eine Vorrichtung zum Regulieren des Erdwärmespeichers zu schaffen, mit dem es möglich ist, Wärmeenergiepotentiale zwischenzuspeichern, mit der vorhandenen Wärmeenergie Isolierflächen auszubilden, um das gespeicherte Wärmeenergiepotential in wirtschaftlich verfügbaren Größen zu erhalten, abrufbar bereitzustellen und bei Überschuss über längere Zeit wirksam zu speichern.The invention has for its object a method for operating Geothermal storage, the storage volume of which can be permanently replenished and in its Geothermal storage masses of vertically directed, prefabricated shell and tube heat exchangers takes up, which are arranged at certain distances from each other, the existing Open up storage space as well as a storage space that matches the existing locations adapted, built in different levels and a device to regulate the geothermal storage with which it is possible Intermediate storage of thermal energy potential with the available thermal energy Form insulating surfaces to save the stored thermal energy potential in economic to obtain available sizes, to make them available and if there is a surplus over longer Save time effectively.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben von Erdwärmespeichern gelöst, deren Speicherkörper mit Wärmetauschern ausgerüstet, in eine Kern- und Randzonen aufgeteilt werden, wobei die Zonen mit unterschiedlichen Wärmeenergiepotentialen versehen, sich im Speicher ein- oder mehrfach berührend, angeordnet sind und deren Wärmetauscher mit Versorgungsleitungen verbunden, zeitlich und in ihrem Umfang abgestuft, zur Be- und Entladung gebracht werden. According to the invention, the object is achieved by a method for operating Geothermal storage solved, the storage body equipped with heat exchangers, in a core and peripheral zones are divided, the zones with different Provide thermal energy potentials, touching one or more times in the memory, are arranged and their heat exchangers connected to supply lines, temporally and graduated in scope, brought to loading and unloading.  

Die Erfindung ist vorteilhaft ausgebildet, wenn die Randzonen mit einem geringen Wärmeenergiepotential be- und entladen werden, wobei durch ein Umschließen der Grenzflächen der Kernzone durch die Randzone die in ihr gespeicherte Wärmeenergie durch ein Übertreten in die umgebenden Erdmassen, über eine thermische Dämmung zurückgehalten wird. Die Erfindung ist dadurch weitergeformt, dass der Erdwärmespeicher mit vorgefertigten Rohrbündelwärmetauschern ausgerüstet wird, die in einem erdflächennahen Bereich vertikal nebeneinander gestellt, jeder für sich, mit horizontal verlaufenden Versorgungsleitungen verbunden, wartungs- und regelbar betrieben werden und durch die breitgefächerte Verlegung der Anbindungs- und Versorgungsleitungen über den Rohrbündelwärmetauschern eine sich horizontal erstreckende Speicher- und Dämmschicht mit isolierender Wirkung in der Ebene ausgebildet wird, wobei es vorteilhaft im Sinne der Erfindung ist, dass die horizontale Isolierebene unter einer aufgelegten Überdeckung ausgebildet wird, wobei die Erfindung ausformend, die Überdeckung aus einer geschütteten Erdschicht ausgebildet werden kann. Das Verfahren erfindungsgemäß weiterführend, wird der Erdwärmespeicher kaskadenförmig, beginnend von innen aus der Kernzone, thermisch bis zum Ausbilden eines größeren Wärmeenergiepotentials in der Kernzone, gegenüber der Randzone beladen. Die Beladung erfolgt durch ein horizontales Heranführen der Wärme über die Anbinde- und Versorgungsleitungen in der Dämm- und Isolierebene in einer vertikalen Ablage im Bereich der Rohrbündelwärmetauscher der vertikalen Kern- und Randzone. Im erfindungsgemäßen Verfahrensregime ist vorgesehen, die Wärmeenergie aus der Kernzone in die Randzone für eine unterschiedlich große Beladung der Zonen des Erdwärmespeichers zu leiten, der dabei auch zeitgleich be- und entladen wird, wobei die Entladetemperatur mit der Beladetemperatur in der Kernzone in gleicher Höhe gehalten werden kann. Das Verfahren ist erfindungsgemäß modifiziert, wenn bei permanent beladenem Speicher und gleichartig ansteigender kapazitiver Belastung beim Entladen eine Vergrößerung des verfügbaren Wärmeenergiepotentials des gesamten Erdwärmespeichers erreicht wird. Dazu wird erfindungsgemäß dem Speicher über ein Beladen Zusatzwärme in der Kernzone zugeführt, die erwärmt wird. Gleichzeitig wird aus der Kernzone die Zusatzwärme, mit jetzt verminderter Temperatur, über den Verteiler den Tauschern der Randzone zugeleitet und nach deren Durchlaufen abgekühlt. The invention is advantageously designed when the edge zones with a low Thermal energy potential can be loaded and unloaded, by enclosing the Interfaces of the core zone through the edge zone the thermal energy stored in it by stepping over into the surrounding earth masses, via thermal insulation is held back. The invention is further developed in that the Geothermal storage is equipped with prefabricated shell and tube heat exchangers, which are in an area close to the surface placed vertically next to each other, each one with horizontal supply lines connected, maintainable and controllable operated and through the wide-ranging laying of the connection and Supply lines over the shell and tube heat exchangers are horizontal extending storage and insulation layer with insulating effect in the plane is formed, wherein it is advantageous in the sense of the invention that the horizontal Isolation level is formed under an overlay, the invention forming, the covering can be formed from a poured layer of earth. Continuing the method according to the invention, the geothermal storage cascading, starting from the inside out of the core zone, thermally until formation a greater thermal energy potential in the core zone, compared to the peripheral zone loaded. The loading takes place through a horizontal introduction of the heat over the Connection and supply lines in the insulation and insulation level in a vertical Storage in the area of the tube bundle heat exchanger in the vertical core and edge zone. The process regime according to the invention provides for the thermal energy from the Core zone in the peripheral zone for a different loading of the zones of the To conduct geothermal storage, which is also loaded and unloaded at the same time, the Unloading temperature is kept at the same level as the loading temperature in the core zone can be. The method is modified according to the invention if permanent loaded storage and similarly increasing capacitive load during unloading an increase in the available thermal energy potential of the whole Geothermal storage is reached. For this purpose, according to the invention, the memory is operated via a Loading additional heat is supplied in the core zone, which is heated. At the same time it becomes the core zone the additional heat, with the temperature now reduced, via the distributor Exchangers fed to the peripheral zone and cooled after passing through them.  

Das Verfahren ist vorteilhaft weitergeführt, wenn zum Entladen die Wärmeenergie der Kernzone und einem Verbraucher zugeführt wird, danach abgekühlt, der Randzone zugeleitet, darin erwärmt und in die Kernzone zurückgeleitet, hier eine weitere Erwärmung erfährt, wonach sie dem externen Verbraucher zugeführt wird. Es ist eine vorteilhafte Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens, dass im Verfahrensregime der Vorgang der Be- und Entladung des Speichers zeitgleich vorgenommen wird und die Schritte des Speicherns sowie des Entnehmens der Wärmeenergie gleichzeitig erfolgen können und ein nachteiliges Abkühlen des Speichers vermieden wird. Im Verfahrens­ regime der erfindungsgemäßen Lösung wird beim Betrieb des Erdwärmespeichers die Zusatzwärme einer beigeordneten Wärmequelle mittels einer Solepumpe zugeführt, mit der die aus der Kernzone des Speichers geführte Wärmeenergie vermischt, dem Verbraucher zugeleitet und die Randzone gebracht zu werden.The method is advantageously continued if the thermal energy of the discharge Core zone and a consumer is fed, then cooled, the peripheral zone fed in, warmed up and returned to the core zone, here another Warming experiences, after which it is supplied to the external consumer. It is one advantageous embodiment of the method according to the invention that in the procedural regime the process of loading and unloading the store is carried out simultaneously and the Steps of storing and removing the thermal energy take place simultaneously can and an adverse cooling of the memory is avoided. In the process regime of the solution according to the invention is the operation of the geothermal storage Additional heat supplied to an associated heat source by means of a brine pump, with that mixes the thermal energy from the core zone of the storage system Consumers are directed and brought to the fringes.

Die Erfindung ist vorteilhaft weitergeführt durch einen Erdwärmespeicher, bestehend aus Erdwärmespeichermassen mit räumlich verteilten Rohrbündelwärmetauschern, die durch Versorgungsleitungen miteinander verbunden, ein Be- und Entladen des Speichers mit Wärmeenergie gestatten, der dadurch erfinderisch ausgebildet ist, dass die Rohrbündel­ wärmetauscher in einem mindestens zwei Zonen aufweisenden Speicher in einer mittleren Speichertiefe vertikal gerichtet, horizontal aufgestellt, mit einer Erdüberdeckung versehen, angeordnet sind, unter der horizontal verlaufend Versorgungsleitungen liegen, wobei die Zonen, in einer horizontalen Ebene gleich, ein unterschiedliches, sich gegenseitig beeinflussendes Wärmepotential aufweisen und die jeweils äußere Zone, mit einem geringeren Wärmepotential versehen, auf mindestens zwei Seiten, die innere Zone umfassend, angeordnet ist. Der Speicher ist erfindungsgemäß dadurch ausgebildet, dass jeder Rohrbündelwärmetauscher über separate Versorgungsleitungen seines Vor- und Rücklaufs verfügt, mit denen der Speicherblock, in Einzelsträngen unter der Erdüberdeckung verlaufend, flächig ausgebildet, als Horizontalspeicher wirkend, über dem Speicherblock ausgeführt ist.The invention is advantageously continued by a geothermal storage consisting of Geothermal storage masses with spatially distributed tube bundle heat exchangers that pass through Supply lines connected to each other, a loading and unloading of the memory with Allow thermal energy, which is inventively designed in that the tube bundle heat exchanger in a store having at least two zones in a middle one Storage depth directed vertically, placed horizontally, with an earth cover provided, arranged, below which are horizontal supply lines, the zones being the same in a horizontal plane, being different have mutually influencing heat potential and the respective outer zone with the inner zone has a lower heat potential, on at least two sides comprehensive, is arranged. The memory is designed according to the invention in that each tube bundle heat exchanger via separate supply lines of its upstream and downstream With which the memory block, in single strands under the Covering the earth, flat, acting as a horizontal storage, over the memory block is executed.

Die Erfindung fortführend sind die Zonen des Speicherblocks als Kern- und Randzone aufgeteilt. Die Randzone bildet einen sich vertikal erstreckenden Isolier- und Wärmeschutz und ist die Kernzone an mindestens zwei Seiten umschließend angeordnet. In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung werden die Rohrbündelwärmetauscher in einer Tiefe von 2,00 bis 10,00 m, vertikal gerichtet, angeordnet, mit ihren oberen Enden bis in eine Tiefe von 1,50 m unter der Erdoberfläche geführt mit Versorgungsleitungen verbunden. In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung sind die Rohrbündel­ wärmetauscher der jeweiligen Zonen mit ihren Versorgungsleitungen in einem separaten Sammler bzw. Verteiler zusammengeschaltet. Eine pragmatische Ausbildung der Erfindung wird darin gesehen, dass der Speicherblock eine quaderförmige Gestalt mit innenliegender, von einer Randzone umschlossenen Kernzone aufweist, wobei es eine weitere Ausführungsform ist, wenn der Speicherblock eine L-förmige, also winkelförmige, Ausbildung hat und die Kernzone an der Seite von den geöffneten Schenkeln der Randzone umschlossen ist. Es ist eine pragmatische Weiterführung, dass die über dem Speicherblock vorgesehene Überdeckung als eine Fundamentplatte oder Aufstandsfläche ausgebildet ist.Continuing the invention are the zones of the memory block as the core and edge zone divided up. The edge zone forms a vertically extending insulating and Thermal protection and the core zone is arranged on at least two sides. In an advantageous embodiment of the invention, the tube bundle heat exchanger in from 2.00 to 10.00 m deep, vertically aligned, arranged with their upper ends  Down to a depth of 1.50 m below the surface with supply lines connected. The tube bundles are in an embodiment of the solution according to the invention heat exchangers of the respective zones with their supply lines in a separate one Collector or distributor interconnected. A pragmatic education of Invention is seen in that the memory block has a cuboid shape internal core zone enclosed by an edge zone, wherein it has a Another embodiment is when the memory block is an L-shaped, ie has angular, training and the core zone on the side of the open Legs of the peripheral zone is enclosed. It is a pragmatic continuation of that the overlap provided over the memory block as a foundation plate or Footprint is formed.

Die Erfindung weiterführend wird eine Vorrichtung zum Betrieb des Erdwärmespeichers vorgesehen, die einen Speicherkörper mit senkrecht positionierten Rohrbündel­ wärmetauschern ausweist, der, jeder für sich, mit Vor- und Rücklaufleitungen verbunden, in Verteilern zusammengeführt und unterschiedlichen Zonen des Speicherkörpers zugeordnet ist, die über differenzierte Wärmeenergiekapazitäten verfügen, wobei in der Vorrichtung eine Wärmeüberschussquelle vorgesehen ist, die ein Wärmepotential einem externen Verbraucher des Speichers zuführt. Ausgeformt ist die Erfindung damit, dass die Wärmeüberschussquelle mit Steuerungseinrichtungen zum wechselweisen Einspeisen eines Wärmepotentials in einen externen Verbraucher sowie auch dem Speicher in Verbindung gebracht ist. Ausgebildet ist die Erfindung damit, dass die Rohrbündelwärmetauscher vorgefertigte Erdwärmetauschersonden (EWTS) sind und die Verbindung der Erdwärmetauschersonden zum Verteiler in eine Funktion mit der gemeinsamen Anbindung an die Wärmepumpe gebracht ist. In einer Ausbildungsform der Erfindung ist die Wärmeüberschussquelle aus Solaranlagen und Einrichtungen zur Bereitstellung von Abwärme gebildet.The invention is a device for operating the geothermal storage provided that a storage body with vertically positioned tube bundle identifies heat exchangers, which, each individually, connected to the supply and return lines, merged in distributors and different zones of the storage body is assigned, which have differentiated thermal energy capacities, whereby in the Device a heat excess source is provided, which has a heat potential external consumers of the store. The invention is designed so that the Excess heat source with control devices for alternate feeding a heat potential in an external consumer as well as the storage in Is connected. The invention is designed so that the Tube bundle heat exchangers are prefabricated geothermal heat exchangers (EWTS) Connection of the geothermal heat exchangers to the distributor in a function with the joint connection to the heat pump is brought. In one form of training Invention is the source of excess heat from solar systems and equipment for Provision of waste heat is formed.

Die erfindungsgemäße Lösung erlaubt den Betrieb eines beheizbaren Erdwärmespeichers mit erheblichen Vorteilen. Die Figuration gemäß der Erfindung gestattet die Möglichkeit, den Erdwärmetauscher mit genau bestimmten, berechenbaren Erdwärmespeichermassen unter planbarer, räumlicher Verteilung technisch vorgefertigter Erdwärmetauscher herzustellen. Die Erfindung nutzt vorteilhaft die vorgefertigten Erdwärmetauschersonden (EWTS), welche in berechneten Abständen vertikal eingebracht werden, flächendeckend arbeiten sowie den geplanten Speicherraum maximal für eine Wärmespeicherung und kontinuierliche Abgabe erschließen. Das Verfahren gestattet es vorteilhaft, die nutzbare Form und Speicherkörpergröße den vorhandenen Örtlichkeiten entsprechend zu bestimmen. Die vorgesehene Einbringung der EWTS in einen oberflächennahen Bereich zwischen 2,00 und 10,00 m kann durch einen vertikalen Vortrieb von Bohrungen erfolgen. Die flächenartig deckende Anordnung der Versorgungsleitungen bilden gemeinsam mit der geschütteten Erdüberdeckung einen weiteren thermischen Isolierschutz.The solution according to the invention allows the operation of a heatable geothermal storage with considerable advantages. The figuration according to the invention allows the possibility the geothermal heat exchanger with precisely determined, calculable geothermal storage masses with predictable, spatial distribution of technically prefabricated geothermal heat exchangers manufacture. The invention advantageously uses the prefabricated geothermal heat exchangers (EWTS), which are inserted vertically at calculated intervals, across the board  work as well as the planned storage space for maximum heat storage and open up continuous delivery. The method advantageously allows usable Shape and storage body size according to the existing location determine. The proposed introduction of the EWTS in a near-surface area between 2.00 and 10.00 m can be achieved by vertical drilling respectively. Form the surface covering arrangement of the supply lines together with the poured earth cover another thermal Insulation protection.

Durch die vorteilhafte Form der Verrohrung der einzelnen EWTS-Gruppen entsprechend der herausgearbeiteten Zonen, als Rand- und Kernzonen, ist ein kaskadenförmiges Ablegen und Aufnehmen der Wärmeenergie als ein Be- und Entladen des Speichers möglich. Somit lässt sich die Kernzone, als Zentrum des Speichers, auf eine höhere Speichertemperatur bringen wie die sie umgebende Randzone. Die Randzone bildet zur Kernzone eine thermische Dämmung. So ist es ein erheblicher Vorteil, dass dem Fachmann eine Information an die Hand gegeben ist, mehrere Randzonen konzentrisch um eine thermisch hochbelastbare Kernzone herum auszubilden. Die Erfindung folgt dabei vorteilhafterweise dem Grundsatz, dass die mit Vor- und Rücklaufrohren geführten Verrohrungen der einzelnen Zonen, über dafür bestimmte Verteiler bzw. Sammler zusammengeschaltet, alternativ jede für sich, oder gemeinsam be- und entladen werden können. Die horizontale Dämmung des Speicherkörpers erfolgt in Richtung der von der kalten Luft bestrichenen Oberfläche. Deshalb ist vorteilhafterweise der Speicherkörper in eine Erdtiefe von 1,50 m abgesenkt und mit einer horizontalen Überdeckung des gesamten Speicherblocks versehen. Zwischen die Oberfläche des Speicherblocks und die horizontale Überdeckung sind netzartig flächig verlegt die Anbindungs- und Versorgungsleiten eingeordnet und bilden durch das in ihnen transportierte, temperierte Speichermedium eine horizontale, den Speicherblock thermisch isolierende Wirkung. Damit, dass jede EWTS eine separate Vor- und Rücklaufleitung bis zu einem zentralen Zonenverteiler hat, ist sie für sich regel- und spülbar. Es ist dem Fachmann an die Hand gegeben, die zwischen Verteiler und EWTS verlaufende Anbindungsleitung einer Zone gleichlang zugestalten. Jetzt entsteht der Vorteil, dass ein aufwendiger Volumen­ stromabgleich entfallen kann. Es geht über das normale fachgerechte Handeln hinaus, dass die Versorgungsleitungen in so breite Gräben verlegt werden, dass sich die Vor- und Rücklaufleitungen nicht berühren. Dem Fachmann wird jetzt weiterhin eine Information an die Hand gegeben, Speicher mit hoher Funktionalität und Wirtschaftlichkeit auszubilden, die den geologischen Verhältnissen angepasst arbeiten können.Due to the advantageous form of the piping of the individual EWTS groups the zones that have been worked out, as edge and core zones, is a cascade Storage and absorption of the thermal energy as a loading and unloading of the storage possible. Thus, the core zone, as the center of the storage, can be increased Bring storage temperature like the surrounding edge zone. The edge zone forms Core zone thermal insulation. So it is a significant advantage that Expert is given information, several peripheral zones concentrically to form a core zone that can withstand high thermal loads. The invention follows advantageously the principle that those guided with forward and return pipes Piping of the individual zones via dedicated distributors or collectors interconnected, alternatively each individually, or loaded and unloaded together can. The horizontal insulation of the storage body takes place in the direction of the cold air-smeared surface. Therefore, the storage body is advantageously in lowered to a depth of 1.50 m and with a horizontal overlap of the entire memory block. Between the surface of the memory block and the horizontal overlap are laid in a network-like manner connecting and Supply lines classified and formed by the transported, tempered Storage medium has a horizontal, thermally insulating effect on the storage block. So that each EWTS has a separate supply and return line to a central one Zone distributor, it can be regulated and flushed by itself. It is at the expert's hand given, the connection line of a zone running between the distributor and the EWTS shape at the same time. Now there is the advantage that a complex volume current adjustment can be omitted. It goes beyond normal professional action, that the supply lines are laid in such wide trenches that the preliminary and  Do not touch the return lines. The specialist will now continue to receive information on hand, storage with high functionality and economy to train who can work adapted to the geological conditions.

Die erfindungsgemäße Art des Einsatzes des beheizbaren Erdwärmespeichers hat den Vorteil, dass die Speichernutzung durch eine vorangehende wählbare Beladungsform ausgeübt werden kann, d. h., neben dem direkten, bisher üblichen Eintrag von Wärmeenergie aus der Erdwärme, erhält der Erdwärmespeicher zusätzlich Umweltenergie über seine Oberfläche und Seitenflächen. So ist es gestattet, dem Speicher über die Sonneneinstrahlungen und Regen Umweltwärme über Wärmeleitung und -strahlung zu übermitteln, weil der Speicherkörper in einer mittleren oberflächennahen Tiefe in den Boden eingeordnet ist. Weiter gestattet die Ausbildung des Speichers überschüssige Wärme einzutragen und abzuspeichern. Die erfindungsgemäß vorgesehene mittlere Speichertiefe von 2,50 bis 5,00 m und die Erdüberdeckung von ca. 1,50 m vermindern ein kurzfristiges, heftiges Auskühlen des Speichervolumens nach der Beladung. Es werden Temperaturen von 18 bis 20°C in der Kernzone erreicht. Das entspricht einer Übertemperatur zur normalen Erdtemperatur von 7 bis 12 K. Es ist vorteilhaft, wenn die direkte thermische Beladung kaskadenförmig über die Zonen von innen nach außen abläuft. Damit bildet sich in der Kernzone eine höhere Temperatur als in den Randzonen, die gleichzeitig die Kernzone isolierend umschließen und dazu beitragen, dass die höhere Temperatur, also das höhere Wärmepotential, in dieser Zone kontinuierlich aufgebaut und erhalten bleibt. Die Beladung erfolgt dabei von unten durch ein horizontales Heranführen der Wärme und eine vertikale Ablagerung nach oben durch die EWTS. Es ist jetzt möglich, überschüssige Wärmeenergie, die im Kern nicht gespeichert werden kann, zu nutzen, in die Randzonen durch die Verteiler gesteuert weiterzuleiten und somit eine differenzierte Beladung in den Zonen des Speichers mit einem durchgängig höheren Wärmepotential zu erreichen.The type of use of the heatable geothermal storage according to the invention has the Advantage that the storage use by a previous selectable form of loading can be exercised, d. that is, in addition to the direct entry of Thermal energy from geothermal energy, the geothermal energy store also receives environmental energy across its surface and side surfaces. So it is allowed to use the memory Sunshine and rain increase environmental heat via heat conduction and radiation transmit, because the storage body in a medium depth near the surface Soil is classified. Furthermore, the formation of the memory allows excess Enter and store heat. The mean provided according to the invention Storage depth of 2.50 to 5.00 m and the earth cover of approx. 1.50 m reduce short-term, violent cooling of the storage volume after loading. It will Temperatures of 18 to 20 ° C in the core zone reached. That corresponds to one Overtemperature to normal earth temperature of 7 to 12 K. It is advantageous if the direct thermal loading cascading across the zones from the inside out expires. This creates a higher temperature in the core zone than in the peripheral zones, which at the same time enclose the core zone in an insulating manner and contribute to the higher Temperature, i.e. the higher heat potential, continuously built up in this zone and preserved. The loading takes place from below by a horizontal approach of heat and a vertical build-up through the EWTS. It is now possible to excess heat energy that can not be stored in the core use to forward to the peripheral zones controlled by the distributor and thus one differentiated loading in the zones of the storage with a consistently higher To achieve heat potential.

Die vorteilhafte Konfiguration des Erdwärmespeichers mit seinem Verfahrensregime gestattet eine Benutzungsform entsprechend der der Speicher seine Wärmeenergie abgibt, also entladen wird und gleichzeitig eine Speicherfunktion ausüben kann. Damit wird das Erdtemperaturniveau ausgenutzt, indem mit einer vorrichtungsgemäßen Wärmepumpe vorhandenes Temperaturniveau durch Zuführung von Fremdwärme angehoben und Wärmeenergie mit der Temperatur entnommen wird, welche der aktuellen Beladungstemperatur entspricht. Wird nicht mehr beladen, kann die Wärmemenge aus dem Erdwärmespeicher, insbesondere aus dessen einzelnen Zonen, bis zum Erreichen erdähnlicher Temperaturen umgeleitet und entnommen werden. Durch das gleichzeitige Einleiten, also Beladung des Speichers mit vorhandener solarer oder auch wie vorteilhaft, anderer technischer Überschusswärme, wird ein nachteiliger Gefrierpunkt nicht erreicht und das Speichersystem arbeitet mit ständig ausgeglichenem Temperaturniveau. Die Gestaltung des Erdwärmespeichers ist besonders darauf gerichtet, saisonal anstehende Wärme, insbesondere in den Sommermonaten, durch eine ansteigende kapazitive Beladung zu nutzen und mit gleichem Erdvolumen eine größere Wärmemenge zu bewegen, bereitzustellen und externen Nutzern zuzuführen.The advantageous configuration of the geothermal storage with its process regime permits a form of use according to which the storage device releases its thermal energy, is discharged and can simultaneously perform a storage function. So that will be Earth temperature level exploited by using a device-specific heat pump existing temperature level raised by supplying external heat and Thermal energy is taken at the temperature which is the current loading temperature  equivalent. If you no longer load the amount of heat from the Geothermal storage, especially from its individual zones, until it is reached Earth-like temperatures are diverted and removed. By the simultaneous Initiate, i.e. loading the storage with existing solar or as advantageous, other technical excess heat, a disadvantageous freezing point is not reached and the storage system works with a constantly balanced temperature level. The The design of the geothermal storage is particularly geared to seasonal issues Heat, especially in the summer months, due to an increasing capacitive Load and use a larger amount of heat with the same volume of soil move, provide and deliver to external users.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. In the associated drawing show:

Fig. 1: Eine Draufsicht auf den Erdwärmespeicher in schematischer Form mit grundsätzlicher Schaltungsanordnung zum Betrieb des Erdwärmespeichers; Fig. 1: A plan view of the geothermal storage in schematic form with basic circuitry for operating the geothermal storage;

Fig. 2: Den Verlegeplan der Versorgungsleitungen bei einer quadratischen Ausbildung des Erdwärmespeichers mit vollständig eingeschlossener Kernzone; Fig. 2: The laying plan of the supply lines with a square design of the geothermal storage with the core zone completely enclosed;

Fig. 3: Die Ausbildung eines winkelförmigen Erdwärmespeichers mit umschlossenem Gebäude; Fig. 3: The formation of an angular geothermal storage with an enclosed building;

Fig. 4: Den Verlauf einer Zone des Speichers mit vorgesehenem Graben für die Aufnahme der Versorgungsleitungen. Fig. 4: The course of a zone of the store with a trench provided for receiving the supply lines.

Fig. 1 gibt eine Übersicht über die Konfiguration des beheizbaren Erdwärmespeichers 1, der hier eine quadratische Form aufweist, dessen Kernzone 3 von einer Randzone 4 umschlossen ist. In der Kern- sowie der Randzone 3; 4 sind Erdwärmetauschersonden (EWTS) 2 in entsprechenden Abständen und Tiefen eingeordnet. Die Sonden 2 sind über Versorgungsleitungen 5; 6 mit Verteilern 7; 7' verbunden, wobei die Versorgungsleitungen 5; 6 jeweils aus einer Vor- und Rücklaufleitung bestehen. Die Kernzone 3 mit ihren Versorgungsleitungen 5 ist mit einem Verteiler 7 verbunden und die Versorgungs­ leitung 6 der Randzone 4 mit dem Verteiler 7'. Die Verteiler 7; 7' stehen jeweils mit Rücklaufverteilern 7"; 7''' in Verbindung. Leitungen 8; 8' verlaufen von den Verteilern 7; 7'; 7"; 7''' bis zu Einbindungen am Punkt A der Leitungen 8; 8', die eine Verbindung über die Leitungen 11; 11' zu einem Solarsystemverteiler 10 herstellen, der mit einem Kollektor 9 in eine Funktionsverbindung gebracht, das Wärmeenergiepotential des Kollektors 9 einem Warmwasserbereiter zuführt, der über die Leitungen 14; 14' seine Wärmeenergie hinter einer Wärmepumpe 16 den Leitungen 23; 23' zuführt, die mit einer Heizungsanlage 19 verbunden sind. Die Wärmepumpe 16 arbeitet in beide Richtungen und führt, wenn die Heizungsanlage 19 außer Betrieb genommen ist, die Wärme über Leitungen 18; 18' einem Pufferspeicher 17 zu, aus dem die Wärmepumpe 16 die Wärme abnehmend und über die Leitungen 8; 8', initiiert durch eine Solepumpe 15, an die Verteiler 7; 7' zurückführt und dabei am Punkt A die Wärme aus dem Kollektor 9, dessen Motorventil 12 das Wärmepotential aus dem Solarsystemverteiler 10 über die Leitungen 8; 8' den Verteilern 7; 7' bzw. den Rücklaufverteilern 7"; 7''' des Systems zuführt, und je nach Regimeverlauf entweder der Randzone 4 oder der Kernzone 3 zuleitet. Richtungspfeile 25; 25 '; 26; 27 geben die Transportrichtung des energietragenden Mediums im Erdwärmespeicher 1 an. Fig. 1 shows an overview of the configuration of the heated geothermal reservoir 1, which here has a square shape, whose core region is surrounded by a marginal zone 4 3. In the core and the peripheral zone 3 ; 4 geothermal heat exchangers (EWTS) 2 are arranged at appropriate intervals and depths. The probes 2 are via supply lines 5 ; 6 with distributors 7 ; 7 'connected, the supply lines 5 ; 6 each consist of a supply and return line. The core zone 3 with its supply lines 5 is connected to a distributor 7 and the supply line 6 of the peripheral zone 4 with the distributor 7 '. The distributor 7 ; 7 'are each connected to return distributors 7 "; 7 "". Lines 8 ; 8 ' run from distributors 7 ; 7 '; 7 "; 7 '''up to connections at point A of lines 8 ; 8 ', the connection via the lines 11 ; 11 'to a solar system distributor 10 which is functionally connected to a collector 9 and which supplies the thermal energy potential of the collector 9 to a water heater which is connected via the lines 14 ; 14 'its heat energy behind a heat pump 16, the lines 23 ; 23 'supplies, which are connected to a heating system 19 . The heat pump 16 works in both directions and, when the heating system 19 is out of operation, conducts the heat via lines 18 ; 18 'to a buffer store 17 , from which the heat pump 16 removes the heat and via the lines 8 ; 8 ', initiated by a brine pump 15 , to the distributors 7 ; 7 'leads back and at point A the heat from the collector 9 , the motor valve 12, the heat potential from the solar system distributor 10 via the lines 8 ; 8 'the distributors 7 ; 7 'or the return manifolds 7 "; 7 ''' of the system, and depending on the regime, either to the peripheral zone 4 or to the core zone 3. Directional arrows 25 ; 25 ';26; 27 indicate the transport direction of the energy-carrying medium in the geothermal storage tank 1 ,

Fig. 2 zeigt ein Beispiel der Verlegung der Versorgungsleitungen 5; 6 zu den EWTS 2 der Rand- und Kernzone 4; 3. Die Versorgungsleitungen 5 der Kernzone 3 sind mit dem Verteiler 7' verbunden sowie die Versorgungsleitungen 6 der Randzone 4 mit dem Verteiler 7. Die ausgewählte schematische Darstellung der Verlegung der Versorgungs­ leitungen 5; 6 zeigt, dass es erfindungsgemäß ausführbar ist, durch die im gleichmäßigen horizontalen Niveau erfolgte Auslegung der Versorgungsleitungen 5; 6 eine flächig ausgebildete Dämmschicht über den Zonen 3; 4 mit den EWTS 2 zu erreichen. Diesem Grundsatz folgt auch die gemäß Fig. 3 geformte Figuration des Erdwärmespeichers 1 mit einer winkelförmigen Ausbildung, dessen geöffnete Schenkel zwei Seiten eines Gebäudes 28 umschließen. Dabei sind in die Randzone 4 des Erdwärmespeichers 1 EWTS 2, in Reihe der Kontur der Zone 4 folgend, angeordnet. Die Kernzone 3 ist zwischen der Randzone 4 und den zugewendeten Gebäudeflächen des Gebäudes 28 eingefügt und stellt die Verbindung zum Gebäude 28 mit Verteilern 7; 7' her. Das eingeordnete Gebäude 28 stellt dabei ein zusätzliches Wärmepotential für die Wärmeenergiequelle dar und bildet eine zur Kernzone wärmeisolierende Dämmschicht, indem es seine Wärme abstrahlt. Es liegt in der Ermessensform des Fachmanns, das Dach des Gebäudes 28 oder angrenzende Regionen mit Sonnenkollektoren 9 zu bestücken und noch zusätzlich zu der abgestrahlten Wärme des Gebäudes 28 Wärmepotentiale für die Einspeicherung in Erdwärmespeicher bereitzustellen. Mitlesend erkennt er, dass es auch bei Wahl der Winkelform eines Erdwärmespeichers 1 möglich ist, die Versorgungs­ leitung 7; 7' so zu verlegen, dass eine horizontale Dämmschicht ausgebildet ist. Fig. 2 shows an example of the laying of the supply lines 5 ; 6 on the EWTS 2 of the peripheral and core zone 4 ; 3rd The supply lines 5 of the core zone 3 are connected to the distributor 7 'and the supply lines 6 of the peripheral zone 4 are connected to the distributor 7 . The selected schematic representation of the laying of the supply lines 5 ; 6 shows that it can be carried out according to the invention by the supply lines 5 ; 6 a flat insulating layer over the zones 3 ; 4 to achieve with the EWTS 2 . This principle also follows the figuration of the geothermal storage 1 shaped according to FIG. 3 with an angular configuration, the open legs of which enclose two sides of a building 28 . In this case, 1 EWTS 2 are arranged in the edge zone 4 of the geothermal storage, following the contour of zone 4 . The core zone 3 is inserted between the edge zone 4 and the facing building surfaces of the building 28 and provides the connection to the building 28 with distributors 7 ; 7 'ago. The arranged building 28 represents an additional heat potential for the thermal energy source and forms an insulating layer that is heat-insulating to the core zone by radiating its heat. It is within the discretion of the person skilled in the art to equip the roof of the building 28 or adjoining regions with solar collectors 9 and, in addition to the radiated heat from the building 28, to provide thermal potentials for storage in geothermal energy storage. Reading along, he recognizes that it is also possible to select the angular shape of a geothermal storage unit 1 , the supply line 7 ; 7 'to be laid so that a horizontal insulation layer is formed.

Fig. 4 zeigt die Schnittverläufe A-A, B-B, C-C in Fig. 3, Die den Querschnitt der Einordnung der EWTS 2 und im darüber angeordneten Graben 29 sowie an dessen Sohle über den EWTS 2 die eingeordneten Versorgungsleitungen 5; 6 darstellt. Hier sind pragmatisch dem Schnittverlauf A-A folgend, fünf EWTS 2 mit fünf Versorgungs­ leitungen 6 verbunden, die durch ihre Aufteilung in Vor- und Rückläufe zehn Rohre beanspruchen. Der Schnitt B-B offenbart sieben EWTS 2 mit sieben je einen Vor- und Rücklauf aufweisenden Versorgungsleitungen 6. Der Schnitt C-C zeigt die EWTS- Anordnung mit neunzehn Sonden in der Kernzone 3, hier sind jeder EWTS 2 neunzehn Versorgungsleitungen 5 mit achtunddreißig Rohren zugeordnet, die jeweils einen Vor- und Rücklauf separat beinhalten. Wie Fig. 4 zeigt, sind Vor- und Rücklauf jeweils in einer separaten Versorgungsleitung 5 oder 6 eingeordnet. Fig. 4 shows the sections AA, BB, CC in Fig. 3, the cross section of the arrangement of the EWTS 2 and in the trench 29 arranged above it and on the bottom of the EWTS 2 the arranged supply lines 5 ; 6 . Here, pragmatically following the AA section, five EWTS 2 are connected to five supply lines 6 , which due to their division into supply and return lines take up ten pipes. Section BB reveals seven EWTS 2 with seven supply lines 6 each having a forward and a return. The section CC shows the EWTS arrangement with nineteen probes in the core zone 3 , here nineteen supply lines 5 with thirty-eight pipes are assigned to each EWTS 2 , each of which contains a feed and return separately. As shown in FIG. 4, the flow and return are each arranged in a separate supply line 5 or 6 .

Die Bedeutung der Vorrichtung soll hier nochmals mit den drei wesentlichen Funktionen des Erdwärmespeichers verbunden dargestellt werden.The importance of the device should again with the three essential functions of the geothermal storage are shown connected.

Phase I - Beladen des SpeicherfeldesPhase I - loading the storage field

Der Kollektor 9 wird erwärmt. Er schaltet nachdem er den Warmwasserbereiter aufgeheizt hat, auf die EWTS 2 um, die mit aufgewärmtem Medium zuerst in der Kernzone 3 über den Verteiler 7 erwärmt werden. Das Medium wird bis zu einem bestimmten Grad abkühlt, das dann zum Verteiler 7' über die Rücklaufverteiler 7" strömt und die EWTS 2 der Randzone 4 versorgt. Die Sonden 2 der Randzone 4 haben die Wärme aufgenommen und geben das jetzt abgekühlte Medium über den Solarsystemverteiler 10 wieder an den Kollektor 9 ab. Durch die EWTS 2 der Randzone 4 kann die Kernzone 3 durch deren Isolier- und Dämmwirkung gegenüber den umliegenden kühleren Erdmassen auf eine höhere Temperatur gebracht werden.The collector 9 is heated. After he has heated up the water heater, he switches to the EWTS 2 , which are first heated with heated medium in the core zone 3 via the distributor 7 . The medium is cooled to a certain degree, which then flows to the distributor 7 'via the return distributors 7 "and supplies the EWTS 2 of the edge zone 4. The probes 2 of the edge zone 4 have absorbed the heat and pass the now cooled medium via the solar system distributor 10 again to the collector 9. By means of the EWTS 2 of the peripheral zone 4 , the core zone 3 can be brought to a higher temperature by its insulating and insulating effect compared to the surrounding cooler earth masses.

Phase II - Entladen des SpeicherfeldesPhase II - Unloading the storage field

Ein Entladen erfolgt über die Wärmepumpe 16. Dabei saugt die Solepumpe 15 das warme Medium aus der Kernzone 3 und kühlt es dabei ab. Danach wird das Medium über den Verteiler 7' in die Randzone 4 gefördert und nimmt daraus Wärme auf. Von hier fließt es über den Verteiler 7 in die Kernzone 3 und erhält eine nochmalige Zufuhr von Wärme, um jetzt über die Solepumpe 15 wieder der Wärmepumpe 16 und dem externen Verbraucher 19 zugeführt zu werden. Unloading takes place via the heat pump 16 . The brine pump 15 sucks the warm medium out of the core zone 3 and cools it down. The medium is then conveyed via the distributor 7 'into the edge zone 4 and absorbs heat therefrom. From here it flows via the distributor 7 into the core zone 3 and receives a renewed supply of heat in order to be fed back to the heat pump 16 and the external consumer 19 via the brine pump 15 .

Phase III - Gleichzeitige Be- und Entladung der SondenPhase III - Simultaneous loading and unloading of the probes

Bei zeitgleichem Betrieb von Wärmepumpe 16 und Solarkollektor 9 drückt der Kollektor 9 die erwärmte Flüssigkeit über den Punkt A in die Leitung 8'. Hier saugt die Solepumpe 15 aus der Kernzone 3 das Medium. Beide Flüssigkeitsströme werden jetzt durch die Druckunterschiede einer Ladepumpe 30 dem Punkt A zugeführt, von wo sie durch die Solepumpe 15 saugend, aufgenommen werden. Auf Grund des erheblichen Pumpenvolumens der Solepumpe 1 S wird zusätzlich weiter Flüssigkeit aus dem Sondenfeld gezogen. Durch ein Vermischen beider Volumenströme werden die Temperatur und der Takt der Wärme der Wärmepumpe 16 angehoben. At the same time operation of the heat pump 16 and the solar collector 9 of the collector 9 presses the heated liquid through the point A in the line 8 '. Here the brine pump 15 sucks the medium from the core zone 3 . Both liquid flows are now fed to the point A by the pressure differences of a charge pump 30 , from where they are sucked in by the brine pump 15 . Due to the considerable pump volume of the brine pump 1 S, additional liquid is drawn from the probe field. The temperature and the heat cycle of the heat pump 16 are increased by mixing the two volume flows.

Aufstellung der verwendeten BezugszeichenList of the reference symbols used

11

Erdwärmespeicher
geothermal memory

22

Erdwärmetauschersonde (EWTS)
Geothermal heat exchanger (EWTS)

33

Kernzone
core zone

44

Randzone
border zone

55

Versorgungsleitung
supply line

66

Versorgungsleitung
supply line

77

; ;

77

' Verteiler
'Distributor

77

"; ";

77

''' Rücklaufverteiler
'''Return distributor

88th

; ;

88th

' Leitung
' Management

99

Kollektor
collector

1010

Solarsystemverteiler
Solar System Distribution

1111

; ;

1111

' Leitung
' Management

1212

; ;

1212

' Ventil
' Valve

1313

Warmwasserbereiter
Boiler

1414

; ;

1414

' Leitung
' Management

1515

Sohlepumpe
sole pump

1616

Wärmepumpe
heat pump

1717

Pufferspeicher
buffer memory

1818

; ;

1818

' Leitung
' Management

1919

Heizungsanlage
heating system

2020

; ;

2121

Pumpen
pump

2222

Ventil
Valve

2323

; ;

2323

' Leitung
' Management

2525

; ;

2525

' Richtungspfeile
'Arrows

2626

; ;

2727

Richtungspfeile
directional arrows

2828

Gebäude
building

2929

Graben
dig

3030

Ladepumpe
A Einbindung
charging pump
A involvement

Claims (28)

1. Verfahren zum Betreiben von Erdwärmespeichern mit in Kern- und Randzonen aufgeteiltem Speicherkörper, wobei die Zonen mit unterschiedlichen Wärmeenergie­ potentialen versehen, sich ein- oder mehrfach berührend, im Speicher angeordnet, mit Versorgungsleitungen verbunden, zeitlich und in ihrem Umfang abgestuft zur Be- und Entladung gebracht werden.1. Method for operating geothermal storage with in core and peripheral zones split storage body, the zones with different thermal energy potentials, touching one or more times, arranged in the memory, with Supply lines connected to each other in terms of time and scope Discharge. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Randzone mit einem geringeren Wärmeenergiepotential be- und entladen wird, wobei durch ein Umschließen der Grenzflächen der Kernzone durch die Randzone die in der Kernzone gespeicherte Wärmeenergie gegen einen Übergang in die umgebenden Erdmassen durch eine thermische Dämmung zurückgehalten wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the edge zone with a lower thermal energy potential is loaded and unloaded, with a Enclosing the interfaces of the core zone by the peripheral zone in the core zone stored thermal energy against a transition into the surrounding earth masses is retained by thermal insulation. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Erdwärme­ speicher mit Rohrbündelwärmetauschern ausgestattet wird, die in einem oberflächennahen Speicherbereich vertikal nebeneinander gestellt, jeder für sich, mit horizontal verlaufenden Anbinde- und Versorgungsleitungen verbunden, wartungs- und regelbar betrieben werden, und durch die horizontal verlaufenden Anbindungs- und Versorgungsleitungen über den Rohrbündelwärmetauscher eine sich flächig horizontal erstreckende Dämm- und Isolierebene ausgebildet wird.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the geothermal energy storage is equipped with shell-and-tube heat exchangers in one Storage area near the surface placed vertically next to each other, each with horizontal connecting and supply lines connected, maintenance and can be operated in an adjustable manner, and due to the horizontally running connection and supply lines over the tube bundle heat exchanger a flat horizontally extending insulation and insulation level is formed. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die horizontale Dämm- und Isolierebene unter einer darüber aufgelegten weiteren Überdeckung ausgebildet wird.4. The method according to one or more of the preceding claims, characterized characterized that the horizontal insulation and insulation level under one above further coverage is formed. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Überdeckung der horizontalen Dämm- und Isolierebene, aus einer Erdschicht geschüttet, aufgelegt wird. 5. The method according to claim 4, characterized in that the coverage of the horizontal insulation and insulation level, poured from a layer of earth, laid on becomes.   6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Erdwärme­ speicher kaskadenförmig, beginnend von innen aus der Kernzone heraus, thermisch bis zum Ausbilden eines höheren Wärmeenergiepotentials, gegenüber der Randzone beladen wird, wobei die Beladung mittels horizontalem Heranführen der Wärme über die Abbinde- und Versorgungsleitungen in der Dämm- und Isolierebene mit einer vertikalen Ablage im Bereich der sich vertikal erstreckenden Rohrbündel­ wärmetauscher der Kern- und Randzonen vorgenommen wird.6. The method according to claim 1 to 5, characterized in that the geothermal energy storage cascade, starting from the inside out of the core zone, thermal until the formation of a higher thermal energy potential, opposite the edge zone is loaded, the loading by means of horizontal introduction of the heat the binding and supply lines in the insulation and insulation level with one vertical storage in the area of the vertically extending tube bundle heat exchanger of the core and peripheral zones is made. 7. Verfahren nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeenergie aus der Kernzone in die Randzone für eine unterschiedlich große Beladung der Zonen geleitet wird.7. The method according to claim 2 and 6, characterized in that the thermal energy from the core zone to the peripheral zone for different loading of the zones is directed. 8. Verfahren nach Anspruch 1 und 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Erdwärme­ speicher gleichzeitig be- und entladen wird und das Wärmepotential der Entladung mit dem Potential der Beladung gleichgehalten wird.8. The method according to claim 1 and 6 to 7, characterized in that the geothermal energy storage is loaded and unloaded at the same time and the thermal potential of the discharge is kept equal to the potential of the load. 9. Verfahren nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei permanent beladenem Speicher und gleichartig ansteigender kapazitiver Belastung beim Entladen eine Vergrößerung seines verfügbaren Wärmeenergiepotentials erreicht wird.9. The method according to claim 1 and 6, characterized in that at permanent loaded storage and similarly increasing capacitive load when Discharge reaches an increase in its available thermal energy potential becomes. 10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in den Speicher für ein Beladen des Speichers über die Rohrbündel der Kernzone Zusatzwärme eingetragen wird, diese erwärmt, wobei die Zusatzwärme mit jetzt verminderter Temperatur über einen Verteiler den Tauschern der Randzone zugeleitet wird und sich nach deren Durchlaufen abkühlt.10. The method according to claim 1 to 9, characterized in that in the memory for a loading of the storage via the tube bundles of the core zone additional heat is entered, this warms up, the additional heat with now decreased Temperature is fed via a distributor to the exchangers in the peripheral zone and itself cools after passing through. 11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Entladen die Wärmeenergie der Kernzone einem externen Verbraucher zugeführt, dann abgekühlt und der Randzone zugeleitet wird, um dann wieder erwärmt, in die Kernzone zurückgeleitet, weiter erwärmt, und dem externen Verbraucher erneut zugeführt wird. 11. The method according to claim 1 to 9, characterized in that the unloading Thermal energy of the core zone supplied to an external consumer, then cooled and is fed to the peripheral zone and then reheated into the core zone returned, heated further, and is supplied to the external consumer again.   12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgänge der Be- und Entladung des Speichers zeitgleich vorgenommen werden.12. The method according to claim 1 to 11, characterized in that the operations of Loading and unloading of the storage can be carried out at the same time. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Betreiben der Wärmepumpe Zusatzwärme der Leitung einer Solepumpe zugeführt, mit der aus der Kernzone des Speichers zur Verfügung stehenden Wärmeenergie vermischt, dem Verbraucher zugeführt und in die Randzone geleitet wird.13. The method according to claim 12, characterized in that with an operation of the Heat pump Supplementary heat supplied to the line of a brine pump with which the Core zone of the storage available thermal energy mixed, the Consumer is fed and directed to the peripheral zone. 14. Erdwärmespeicher (1), bestehend aus einer Erdspeichermasse mit räumlich verteilten Rohrbündelwärmetauschern (2), die durch Versorgungsleitungen (7; 7') miteinander verbunden, ein Be- und Entladen des Speichers (1) mit Wärmeenergie gestatten, wobei die Rohrbündelwärmetauscher (2) in dem mindestens zwei Zonen aufweisenden Speicher (1) in einer mittleren Speichertiefe vertikal gerichtet, horizontal aufgestellt, mit einer Erdüberdeckung versehen, angeordnet sind, unter der horizontal verlaufend die Versorgungsleitungen (5; 6) verlegt sind und die Zonen ein unterschiedliches, sich gegenseitig beeinflussendes Wärmeenergiepotential aufweisen und die jeweils äußere Zone mit einem geringeren Potential versehen, mit mindestens zwei Seiten die innere Zone umfassend, angeordnet ist.14. Geothermal energy store ( 1 ), consisting of an earth storage mass with spatially distributed tube bundle heat exchangers ( 2 ), which are connected to one another by supply lines ( 7 ; 7 '), allow the storage ( 1 ) to be loaded and unloaded with thermal energy, the tube bundle heat exchanger ( 2 ) in the store ( 1 ), which has at least two zones, are vertically directed, horizontally set up, provided with an earth cover, arranged in an average storage depth, under which the supply lines ( 5 ; 6 ) are laid horizontally and the zones are different from one another have influencing thermal energy potential and the respective outer zone is provided with a lower potential, comprising the inner zone with at least two sides. 15. Erdwärmespeicher nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Rohrbündelwärmetauscher (2) über separate Versorgungsleitungen (5; 6), Vor- und Rückläufe umfassend, verfügt, die über dem Speicherblock als Einzelstränge unter einer Erdüberdeckung verlaufend, flächig angeordnet, einen Horizontalspeicher über dem Speicherblock ausbilden.15. Geothermal storage device according to claim 14, characterized in that each tube bundle heat exchanger ( 2 ) has separate supply lines ( 5 ; 6 ), comprising supply and return lines, which run across the storage block as individual strands under an earth cover, arranged flat, a horizontal storage device train the memory block. 16. Erdwärmespeicher nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zonen des Speicherblocks als Kern- und Randzonen (3; 4) aufgeteilt sind und die Randzonen (4), einen Isolier- und Wärmeschutz ausbildend, die Kernzone (3) an mindestens zwei Seiten umschließend, angeordnet sind.16. Geothermal storage according to claim 14 and 15, characterized in that the zones of the storage block as core and edge zones ( 3 ; 4 ) are divided and the edge zones ( 4 ), an insulation and heat protection, the core zone ( 3 ) at least enclosing two sides. 17. Erdwärmespeicher nach Anspruch 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrbündelwärmetauscher (2) in einer erdoberflächennahen Tiefe von 2,00 bis 10,00 m, vertikal gerichtet, angeordnet, mit ihren oberen Enden bis in eine Tiefe von 1,50 m unter die Erdoberfläche aufragend, mit den Versorgungsleitungen (5; 6) verbunden sind.17. Geothermal storage device according to claim 14 to 16, characterized in that the tube bundle heat exchanger ( 2 ) is arranged vertically in a depth of 2.00 to 10.00 m near the surface of the earth, with its upper ends to a depth of 1.50 m projecting below the surface of the earth, are connected to the supply lines ( 5 ; 6 ). 18. Erdwärmespeicher nach Anspruch 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrbündelwärmetauscher (2) der jeweiligen Zonen (3; 4) in einem Verteiler (7; 7') zusammengeschaltet sind.18. Geothermal storage according to claim 14 to 17, characterized in that the tube bundle heat exchanger ( 2 ) of the respective zones ( 3 ; 4 ) are interconnected in a distributor ( 7 ; 7 '). 19. Erdwärmespeicher nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherblock eine quaderförmige Gestalt mit innenliegender Kernzone (3), von mindestens einer Randzone (4) umgeben, aufweist.19. Geothermal storage device according to claim 14, characterized in that the storage block has a cuboid shape with an inner core zone ( 3 ) surrounded by at least one edge zone ( 4 ). 20. Erdwärmespeicher nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherblock eine polygonale Form mit innenliegender Kernzone (3) aufweist.20. Geothermal storage according to claim 14, characterized in that the storage block has a polygonal shape with an inner core zone ( 3 ). 21. Erdwärmespeicher nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherblock eine L-förmige Ausbildung hat, dessen Kernzone (3) von den geöffneten Schenkeln der Randzone (4) umschlossen ist.21. Geothermal storage device according to claim 14, characterized in that the storage block has an L-shaped design, the core zone ( 3 ) of which is enclosed by the open legs of the edge zone ( 4 ). 22. Erdwärmespeicher nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die über dem Speicherblock vorgesehene Überdeckung aus Schüttmassen ausgebildet ist.22. Geothermal storage according to claim 14, characterized in that the above Storage block provided overlap is formed from bulk materials. 23. Erdwärmespeicher nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die über dem Speicherblock vorgesehene Überdeckung als eine Fundamentplatte oder eine Aufstandsfläche ausgebildet ist.23. Geothermal storage according to claim 14, characterized in that the above Storage block provided coverage as a foundation plate or a Footprint is formed. 24. Vorrichtung zum Betrieb eines Erdwärmespeichers (1) mit in dem Speicherkörper senkrecht positionierten Rohrbündelwärmetauschern (2), die jeder für sich mit Vor- und Rücklaufleitungen verbunden, in Verteilern (7; 7') zusammengeführt, Zonen (3; 4) des Speicherkörpers zugeordnet sind, die über differenzierte Wärmeenergie­ kapazitäten verfügen, wobei eine Wärmeüberschussquelle, die ihr Wärmepotential einem externen Verbraucher (19) und dem Speicher (1) zuführt, vorgesehen ist. 24. Device for operating a geothermal storage ( 1 ) with tube bundle heat exchangers ( 2 ) positioned vertically in the storage body, each of which is individually connected to supply and return lines, brought together in distributors ( 7 ; 7 '), zones ( 3 ; 4 ) of the storage body are assigned, which have differentiated thermal energy capacities, a heat excess source, which supplies its heat potential to an external consumer ( 19 ) and the memory ( 1 ), is provided. 25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeüberschussquelle mit Steuerungseinrichtungen zum wechselweisen Einspeisen eines Wärmepotentials in einen externen Verbraucher (19) sowie den Speicher (1) in Verbindung gebracht ist.25. The device according to claim 24, characterized in that the excess heat source is connected to control devices for alternately feeding a heat potential into an external consumer ( 19 ) and the memory ( 1 ). 26. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrbündel­ wärmetauscher (2) vorgefertigte Erdwärmetauschersonden (EWTS) (2) sind.26. The apparatus according to claim 24, characterized in that the tube bundle heat exchanger ( 2 ) are prefabricated geothermal heat exchangers (EWTS) ( 2 ). 27. Vorrichtung nach Anspruch 26 dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen von den EWTS (2) an die Verteiler (7; 7') mit einer gemeinsamen Leitung zur Wärme­ pumpe (16) in eine Wirkverbindung gebracht ist.27. The apparatus according to claim 26, characterized in that the lines from the EWTS ( 2 ) to the distributor ( 7 ; 7 ') with a common line to the heat pump ( 16 ) is brought into an operative connection. 28. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmeüber­ schussquelle eine Solaranlage oder äquivalente Einrichtungen zur Bereitstellung von Abwärme Verwendung finden.28. The apparatus according to claim 24, characterized in that as heat transfer shot source a solar system or equivalent facilities for the provision of Find waste heat.
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