DE10200106A1

DE10200106A1 - Anordnung und Verlegung von Rohrleitungen für einen Erdkollektor in Kombination mit einem Versickerungssystem

Info

Publication number: DE10200106A1
Application number: DE10200106A
Authority: DE
Inventors: Lothar Dipl.-Ing. Lindner; Detlef Dipl.-Ing. Parsiegla; Hans-Jürgen Dipl.-Ing. Adametz; Ludwig Dipl.-Ing. Heinloth; Monika Dipl.-Ing. Maske
Original assignee: Lindner, Lothar; Parsiegla, Dietrich
Current assignee: LINDNER, LOTHAR, 04416 MARKKLEEBERG, DE
Priority date: 2002-01-03
Filing date: 2002-01-03
Publication date: 2004-04-01
Anticipated expiration: 2022-01-04
Also published as: DE10200106B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Erdkollektor, bestehend aus horizontal verlaufenden Rohren mit die Enden verbindenden Sammelrohren für die Zu- und Ableitung des Wärmemediums für die Nutzung der Erdwärme durch Wärmepumpen. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Erdkollektor für die Nutzung der Erdwärme durch Wärmepumpen herzustellen, mit dem Ziel, die Effektivität des Erdkollektors und damit die Wärmeausbeute zu erhöhen und die Kosten sowie den Tiefbauaufwand zu minimieren. DOLLAR A Nach Fertigstellung des Erdkollektors, vor dem Verfüllen der Rohrgräben wird im Startgraben 4 und Zielgraben 5 ein Versickerungssystem 6, bestehend aus dem Versickerungsrohr 7 und einem Kontroll- und Verteilerschacht 8 sowie einem Kontroll- und Spülschacht 9, in einer Tiefe von ca. 800 mm über dem Erdkollektor angeordnet. Der Kontroll- und Verteilerschacht 8 ist mit einem diagonal über den Erdkollektor verlaufenden Drainagerohr 11, das vliesummantelt ist, verbunden. Durch die Kombination in der beschriebenen Anordnung wird einerseits erreicht, dass der Tiefbauaufwand um den Startgraben 4 und Zielgraben 5 vermindert wird und andererseits der Wirkungsgrad des Erdkollektors durch das Austreten des warmen Regenwassers durch Erhöhen des Feuchtigkeitsgehaltes des Erdreiches erhöht wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Erdkollektor, bestehend aus horizontal verlaufenden Rohren mit die Enden verbindenden Sammelrohren für die Zu- und Ableitung des Wärmemediumsfür die Nutzung der Erdwärme durch Wärmepumpen.
Gegenwärtig werden für die Erdwärmenutzung Erdkollektoren aus Kunststoffrohren verwendet, die ein Aufgraben des gesamten Erdreiches entsprechend den Abmessungen des Erdkollektors bis in die frostfreie Tiefe von mindestens 1,2 m erfordern. Dies ist bei bebauten Grundstücken aufgrund vorhandener Terrassen, Baum- und Sträucherbestand und anderem nicht immer möglich.

In der Schweizer PS 644682 ist ein Erdkollektor für Wärmepumpen beschrieben, dessen Kollektorrohre horizontal übereinander im Erdreich verlaufen. An den Enden verbinden senkrecht geführte Sammelrohre die Kollektorrohre untereinander und sorgen für die Zu- und Ableitung des Wärmemediums. Für die Montage des Kollektors sind erhebliche Tiefbauarbeiten erforderlich.

Die DE -OS 30 37 755 A1 beschreibt ein Herstellungsverfahren für Erdkollektoren bei dem Rohre oder Schläuche horizontal , parallel nebeneinander im Erdboden verlegt werden.

Die Rohre und Schläuche werden aus zwei gegenüberliegenden Gräben von ca. 0,8m Breite mit einem Horizontalbohrgerät o.ä. verlegt. In diesen Gräben verlaufen die Sammelleitungen. Nachteilig wird in DE 36 32 543 der Aufwand für das Bohrverfahren und der ungenügende Kontakt , bedingt durch den größeren Querschnitt der Bohrung gegenüber den Rohren und damit geringeren Wirkungsgrad genannt. Dies ist falsch. Beim Bohren bleibt zwischen Bohrung und eingezogenem Rohr Betonit ein Gemisch aus Tonerde und Wasser, das aushärtet.

In DE-OS 36 32 543 werden mehrere Schlauchbänder vorzugsweise aus Plaste gleicher oder unterschiedlicher Länge, mit ihrer Breitseite zur Wärmeflussrichtung in beliebigem Abstand nebeneinander verlegt. Diese Schlauchbänder werden in Erde oder sich verfestigende Medien verlegt. Diese Lösung bedingt, dass an der Stelle, an der das Wärmetauscherelement eingebracht werden soll, vorher entsprechend ausgegraben werden muss.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Erdkollektor für die Nutzung der Erdwärme durch Wärmepumpen herzustellen, mit dem Ziel, die Effektivität des Erdkollektors und damit die Wärmeausbeute zu erhöhen und die Kosten sowie den Tiefbauaufwand zu minimieren.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angeführten Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch das einrieselnde Wasser ein natürliches Setzungsverhalten im Erdreich erreicht wird und damit der Abstand zwischen den Bohrungen für die einzubringenden Rohre im Erdreich und dem Rohrsystem so minimiert wird, dass der Wärmeübergang positiv beeinflusst wird. Es wurde gefunden, dass das Verhältnis der Wärmeabgabe von trockenem zu nassem Erdreich etwa 1:2 beträgt. Das bedeutet, dass der Wirkungsgrad durch das Austreten des Regenwasser bezogen auf das Jahr näherungsweise im ersten Drittel des Erdkollektors durch den größeren Feuchtigkeitsgehaltes des Erdreiches erhöht wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 2 dargestellt.

Dabei wird für das Versickerungssystem ein bereits vorhandener Rohrgraben, ein Start- oder Zielgraben, der für das Einbringen des Rohrsystems bereits geschachtet werden musste, genutzt. Dadurch läßt sich der Tiefbauaufwand für die Versickerungssysteme minimieren.

Die Verbindung des Versickerungssystems mit einem Drainagerohr, wie in Anspruch 3 und 4 beschrieben, hat den Vorteil, dass das gesamte Erdreich über dem Rohrsystem befeuchtet wird und damit eine weitere Erhöhung des Wirkungsgrades des Erdkollektors erreicht wird. Die Vliesummantelung des Drainagerohrs hat den Vorteil der besseren Wasserabgabe und des Schutzes vor Verschmutzungen.

Von Vorteil ist die Anordnung einer zweiten Versickerungsanlage gemäß Anspruch 5 auf der gegenüberliegenden Seite in dem zweiten Rohrgraben in Verbindung mit Anspruch 6 insbesondere dann, wenn eine weitere Regenwasserentwässerungsanlage vorhanden ist. Damit kann die Effektivität der Regenwasserversickerung und damit der Wirkungsgrad des Erdkollektors weiter erhöht werden.

Ein weiterer Vorteil liegt gemäß Anspruch 7 in der Einbindung eines Regenwasserrückhaltebehälters mit einem Pump- oder Dosiersystem. Damit läßt sich eine gleichmäßige Erdfeuchte auch in trockenen Perioden erreichen.

Neben den bereits aufgeführten Vorteilen soll auch noch die Reduzierung des Kostenfaktors für die Abwasserentsorgung von Regenwasser von Dach und versiegelten Flächen auf dem Grundstück durch die Versickerungsanlage genannt werden Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

1: einen Erdkollektor mit einem Versickerungssystem in der Draufsicht und

2: einen Erdkollektor mit zwei Versickerungssystemen.

Der Erdkollektor besteht vorteilhafter Weise aus Kunststoffrohren 2, die endseitig abwechselnd mit Verbindungsbögen 3 verbunden sind und so ein durchlaufendes Rohrsystem bilden. Die Kunststoffrohre 2 werden in einer Tiefe von min. 1,4 m je nach erforderlicher und vorhandener Fläche des Grundstückes nebeneinander oder versetzt übereinander durch Durchörterung mittels Bodendurchschlagraketen oder hydraulischen Horizontalbohrverfahrens in die Erde gebracht. Dafür werden zwei parallele Rohrgräben, ein Startgraben 4 und ein Zielgraben 5, hergestellt. Über Verbindungsleitungen wird der Erdkollektor an eine Wärmepumpe angeschlossen.

Nach Fertigstellung des Erdkollektors und vor dem Verfüllen der Rohrgräben, wird im Startgraben 4 ein Versickerungssystem 6, das mit einer Dachentwässerungsanlage verbunden ist, angeordnet. Dieses besteht aus einem Kontroll- und Verteilerschacht 8 und einem Kontroll- und Spülschacht 9, die jeweils endseitig und außerhalb der Erdkollektoranordnung in dem Startgraben 4 eingebracht sind. Der Kontroll- und Verteilerschacht 8 und der Kontroll- und Spülschacht 9 sind mit einem Versickerungsrohr 7 in DN 200 bzw. 300 verbunden, das in einer Tiefe von ca. 800 mm über dem Erdkollektor liegt. In den Zielgraben 5 ist diagonal zum Kontroll- und Verteilerschacht 8 ein zweiter Kontroll- und Spülschacht 10 eingebracht. Der Kontroll- und Verteilerschacht 8 und der Kontroll- und Spülschacht 10 sind durch ein Drainagerohr 11 verbunden. Das Drainagerohr 11 kann ebenfalls mittels Durchörterung mit Bodendurchschlagraketen oder hydraulischen Horizontalbohrverfahren eingezogen oder im offenen Graben eingebracht werden. Zur besseren Wasserabgabe und zum Schutz vor Verschmutzungen kann das Drainagerohr 11 vliesummantelt sein. Hinter dem Kontroll- und Verteiler schacht 8 ist in dem Drainagerohr 11 ein Absperrorgan 12 angeordnet. Mit dem Absperrorgan 12 kann evtl. kaltes Regenwasser im Winter zurückgehalten werden.

Das anfallende Regenwasser wird in den Kontroll- und Verteilerschacht 8 eingeleitet und einerseits in das Versickerungsrohr 7 im Startgraben 4 und andererseits in das Drainagerohr 11 über dem Erdkollektor geführt. Das Regenwasser versickert sowohl in dem Startgraben 4 als auch über dem Erdkollektor und befeuchtet damit das umliegende Erdreich.

Da der Widerstand beim Versickern im Versickerungsrohr 7 des Startgrabens 4 in der Senkrechten größer ist als in das vliesummantelte Drainagerohre 11, wird das warme Regenwasser entsprechend die Kunststoffrohre 2 des Erdkollektors ständig mit Wasser bzw. Feuchtigkeit umgeben bzw. der gesamte Bereich wird sehr lang feucht gehalten, was den Wärmeübergang wesentlich verbessert.

Das vliesummantelte Drainagerohr 11 kann über die Kontrollschächte und Verteilerschächte 8 gespült werden.

Wie in 2 dargestellt, ist sowohl in dem Startgraben 4 als auch in dem Zielgraben 5 ein Versickerungsystem 6 und ein Versickerungssystem 6' eingebracht. Dies ist dann von Vorteil, wenn neben einer Dachentwässerung auch eine versiegelte Freifläche zu entwässern ist. Das zweite Versickerungssystem 6' besteht aus dem Kontroll- und Spülschacht 10 und einem Kontroll- und Verteilerschacht 13, die ebenfalls mit einem Versickerungsrohr 7 in DN 200 bzw. 300 verbunden sind. Dieses Versickerungssystem 6' kann an oder unter der Freifläche angeordnet sein und das Versickerungssystem 6 ist wiederum mit der Dachentwässerungsanlage verbunden. Die Kontroll- und Verteilerschächte 8 und 13 der beiden Versickerungssysteme 6 und 6' sind mit dem vliesummantelten Drainagerohr 11 verbunden. Über das Drainagerohr 11 kann ein Teil des Regenwassers in das Versickerungssystem 6' abgeleitet werden, was ebenfalls zu einer Erhöhung der Erdfeuchtigkeit führt.

Nicht dargestellt ist, dass das Regenwasser in einer Regenwasserzisterne gesammelt werden kann. In trockenen Perioden kann dann das Regenwasser über ein Pumpsystem oder ein Dosiersystem dem Versickerungssystem 6 zugeführt werden, so dass eine gleichmäßige Erdfeuchte erzielt werden kann.

2: Kunststoffrohr
3: Verbindungsbogen
4: Startgraben
5: Zielgraben
6: Versickerungssystem
6': Versickerungssystem
7: Versickerungsrohr
8: Kontroll- und Verteilerschacht
9: Kontroll- und Spülschacht
10: Kontroll- und Spülschacht
11: Drainagerohr
12: Absperrorgan
13: Kontroll- und Verteilerschacht

Claims

Erdkollektor, bestehend aus einen Rohrsystem von horizontal verlaufenden Rohren mit die Enden verbindenden Rohrbögen, sowie einer Zu- und Ableitung des Wärmemediums, gekennzeichnet dadurch, dass über dem Rohrsystem des Erdkollektors eine Versickerungsanlage angeordnet ist, die mit einer Regenwasserentwässerungsanlage verbundenen ist.
Erdkollektor nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Versickerungsanlage aus einem Versickerungssystem (6) besteht, das aus einem Kontroll- und Verteilerschacht (8), einem Kontroll- und Spülschacht (9) und einem diese verbindenden Versickerungsrohr (7) besteht, das in einem Endbereich des Rohrsystems angeordnet ist.
Erdkollektor nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, dass der Kontroll- und Verteilerschacht (8) mit einem diagonal über das Rohrsystem verlaufenden Drainagerohr (11) verbunden ist.
Erdkollektor nach Anspruch 1 und 3, gekennzeichnet dadurch, dass das Drainagerohr (11) vliesummantelt ist.
Erdkollektor nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, dass die Versickerungsanlage ein zweites in dem anderen Endbereich des Rohrsystems angeordnetes Versickerungssystem (6') aufweist, bestehend aus einem Kontroll- und Verteilerschacht (13), einem Kontroll- und Spülschacht (10) und dem Versickerungsrohr (7).
Erdkollektor nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, dass das Versickerungssystem (6) und das Versickerungssystem (6') mit dem Drainagerohr (11) verbunden sind.
Erdkollektor nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, dass der Versickerungsanlage ein Regenwasserrückhaltebehälter vorgeschaltet ist.