DE102008023445A1

DE102008023445A1 - Earth collector has line inserted in burrow, multiple helical windings forming line for heat transfer medium, and bracket limiting opposite axial distance of windings of line

Info

Publication number: DE102008023445A1
Application number: DE102008023445A
Authority: DE
Inventors: Joachim Augl
Original assignee: Individual
Current assignee: Augl Joachim At
Priority date: 2008-05-14
Filing date: 2008-05-14
Publication date: 2009-11-19

Abstract

The earth collector has a line (1) inserted in a burrow, multiple helical windings (2) forming a line for a heat transfer medium, and a bracket limiting the opposite axial distance of the windings of the line. The bracket is formed as a flexible cladding (5), which encloses the windings under a radial pretension and is constricted between the windings.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Erdkollektor mit einer in in Erdloch einsetzbaren, mehrere schraubenförmige Windungen bildenden Leitung für einen Wärmeträger und mit einer den gegenseitigen axialen Abstand der Windungen der Leitung begrenzenden Halterung.The The invention relates to a ground collector with an in-ground hole usable, forming several helical turns Line for a heat transfer medium and with one the mutual axial distance of the turns of the pipe limiting bracket.

Um einen platzsparenden Erdkollektor vorzusehen, mit dessen Hilfe im Wärmeaustausch mit einem Wärmeträger dem umgebenden Erdreich Wärme entzogen oder Wärme in das Erdreich eingespeichert werden kann, ist es bekannt ( DE 39 13 429 A1 , EP 1 006 331 A1 ), eine Leitung für den Wärmeträger, vorteilhaft ein Kunststoffrohr, in mehreren schraubenförmigen Windungen um einen Kern aus einem Drahtgitter zu wickeln und zusammen mit dem Drahtgitter in ein Erdloch einzusetzen, das wieder zumindest teilweise mit dem Aushubmaterial gefüllt wird. Nachteilig bei diesen bekannten Erdkollektoren ist vor allem die Handhabung, wenn der Erdkollektor in einer Werkstatt vorgefertigt und anschließend zur Baustelle gebracht werden soll, weil der Kern aus dem Drahtgitter mit den daran befestigten Leitungswindungen ein erhebliches Transportvolumen darstellt und das Kollektorgewicht vergrößert. Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es darüber hinaus bekannt ( US 5 054 541 A ), auf einen tragenden Kern für die schraubenförmigen Leitungswindungen zu verzichten und die einzelnen Windungen miteinander durch Zugbänder zu verbinden, die über den Umfang der Windungen verteilt angeordnet und an den einzelnen Windungen der Leitung befestigt sind, so daß die Länge der Zugbandabschnitte zwischen den einzelnen Windungen deren größten axialen Abstand bestimmt. Da die schraubenförmigen Windungen in ihrem Durchmesser von oben nach unten abnehmen, bilden die aufeinanderliegenden Windungen einen Kegelstumpf, der ein vergleichsweise kleines Transportvolumen sicherstellt. Zum Einsetzen in das Erdloch sind die Windungen der Leitung lediglich durch ein Anheben der freien Zugbandenden schrittweise axial auseinanderzuziehen, bevor der Leiter mit seinen aufgrund ihres Eigengewichtes auseinandergezogen gehaltenen Windungen in das Erdloch eingesetzt und hinterfüllt wird. Der Fertigungsaufwand verringert sich allerdings im Vergleich mit auf einem Kern befestigten Leiterwindungen kaum, weil die einzelnen vorgeformten Windungen je für sich mit den Zugbändern verbunden werden müssen. Außerdem besteht die Gefahr einer Verformung der Leiterwindungen, bevor der Erdkollektor in das Erdloch eingebracht werden kann. Die die Windungen in axialer Richtung miteinander verbindenden Zugbänder stellen ja im Gegensatz zu einem tragenden Kern keinen wirksamen Verformungsschutz dar.In order to provide a space-saving ground collector, with the aid of which heat can be removed from the surrounding soil in heat exchange with a heat transfer medium or heat can be stored in the soil, it is known (US Pat. DE 39 13 429 A1 . EP 1 006 331 A1 ), a line for the heat transfer, advantageously a plastic tube to wind in several helical turns around a core of a wire mesh and to use together with the wire mesh in a ground hole, which is again at least partially filled with the excavated material. A disadvantage of these known earth collectors is especially the handling when the earth collector is prefabricated in a workshop and then brought to the site, because the core of the wire mesh with the attached cable turns represents a significant transport volume and increases the collector weight. To avoid this disadvantage, it is also known ( US 5 054 541 A ), to dispense with a supporting core for the helical line windings and to connect the individual windings to each other by drawstrings which are distributed over the circumference of the windings and fixed to the individual turns of the line, so that the length of the drawstring sections between the individual windings their largest axial distance determined. Since the helical turns decrease in diameter from top to bottom, the superposed turns form a truncated cone, which ensures a comparatively small transport volume. For insertion into the ground hole, the turns of the line are only gradually pulled apart axially by lifting the free Zugbandenden before the conductor is used with its pulled apart due to their own weight held turns in the hole and backfilled. However, the manufacturing cost is hardly reduced in comparison with conductor windings mounted on a core, because the individual preformed windings each have to be connected to the drawstrings individually. In addition, there is a risk of deformation of the conductor windings before the ground collector can be introduced into the ground hole. The drawstrings interconnecting the windings in the axial direction are in fact no effective deformation protection, in contrast to a load-bearing core.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Erdkollektor der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, daß sich eine einfache Fertigung mit einer weitgehenden Sicherheit gegen eine Verformung ergibt, ohne auf die Vorteile eines geringen Gewichtes und eines kleinen Transportvolumens verzichten zu müssen.Of the Invention is therefore the object of a ground collector of at the beginning of the described way in such a way that a simple production with a high degree of security against one Deformation yields, without the advantages of a low weight and having to forego a small transport volume.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die Halterung als die Windungen unter einer radialen Vorspannung umschließende, zwischen den Windungen eingeschnürte, biegeweiche Hülle ausgebildet ist.The Invention solves the task by the fact that the Bracket as the windings enclosing under a radial bias, formed between the turns constricted, bending soft envelope is.

Da die Halterung für die einzelnen Windungen der Leitung für den Wärmeträger des Erdkollektors als biegeweiche Hülle ausgebildet ist, die die Windungen unter einer radialen Vorspannung umschließt, so daß sich zwischen den einzelnen Windungen eine schraubenförmig um den Umfang der Hülle verlaufende Einschnürung ergibt, werden die Windungen durch die Hülle in einem axialen Abstand voneinander gehalten, der zwar verkleinert, nicht aber vergrößert werden kann. Damit sind in einfacher Weise die konstruktiven Voraussetzungen für eine einfache Halterung geschaffen, die nicht nur das axiale Auseinanderziehen der Windungen aus einer gedrängten Transportstellung in eine Gebrauchsstellung mit einer vorgegebenen maximalen Ganghöhe der schraubenförmigen Windungen erlaubt, sondern auch einen Schutz vor einer Verformung mit sich bringt, weil die Windungen von der Hülle über den gesamten Umfang umschlossen und unter einer radialen Vorspannung gehalten werden. Die Herstellung solcher Erdkollektoren ist besonders einfach, weil über die um einen Kern gewundenen Leitungswindungen lediglich eine entsprechend Materialbahn unter einer ausreichenden Zugspannung gewickelt werden muß, bevor der auf diese Weise gefertigte Erdkollektor vom Kern abgezogen werden kann. Es entfallen die sonst erforderlichen Befestigungen der einzelnen Windungen an einem Drahtgitter bzw. an Zugbändern.There the holder for the individual turns of the line for the heat carrier of the ground collector as flexurally soft Sheath is formed, which turns the turns under a radial Bias surrounds, so that between the individual turns a helical around the circumference the envelope is running necking, be the turns through the sheath at an axial distance from each other kept smaller, but not enlarged can be. This are in a simple way the design requirements created for easy mounting, not only that axial pulling of the turns from a crowded Transport position in a position of use with a predetermined maximum pitch of the helical turns allowed, but also provides protection against deformation, because the turns of the envelope over the entire Surrounded circumference and held under a radial bias become. The production of such earth collectors is particularly easy because of the meandering turns around a core only a corresponding material web under a sufficient Tension must be wrapped before going this way manufactured Erdkollektor can be deducted from the core. It is omitted the otherwise required fixings of the individual turns a wire mesh or on drawstrings.

Der erfindungsgemäße Erdkollektor bietet neben den geschilderten Konstruktionsvorteilen auch die Möglichkeit, Einfluß auf Grundwasserströmungen in seinem Bereich zu nehmen, weil die Hülle als Strömungskanal dienen kann. Durch diesen Strömungskanal kann sich eine konvektionsbedingte Kreislaufströmung ausbilden. Es hat sich außerdem herausgestellt, daß in das Erdreich einsickerndes Regenwasser bevorzugt entlang der Hülle in den Grundwasserbereich abfließt und Grundwasser entlang der Hülle in den Kollektorbereich aufsteigt, was bei einem Wärmeentzug aus dem Erdreich zu einer Verringerung der Vereisungsgefahr bzw. zu einem rascheren Abtauen vereister Bereiche des Kollektors führt. Bei einem Wärmeeintrag in das Erdreich wird die Wärme durch diese Wasserströmungen im Bereich der Hülle schneller abgeleitet.Of the Erdkollektor invention offers in addition to the described design advantages also the possibility Influence on groundwater currents in its area to take because the envelope serve as a flow channel can. Through this flow channel can convection-induced Form the circulation flow. It has also proved that rainwater infiltrating into the ground preferably flows along the shell in the groundwater area and groundwater along the shell into the collector area rises, what happens with a heat extraction from the soil a reduction in the risk of icing or faster defrosting iced areas of the collector leads. At a heat input into the soil, the heat is through these water currents derived faster in the area of the shell.

Um Querströmungen zuzulassen, kann die Hülle aus einer gelochten Folie bestehen. Es ist aber auch möglich, als Hülle ein Gewebe oder eine andere Materialbahn einzusetzen. Kann auf einen Strömungseinfluß auf das Grundwasser verzichtet werden, so kann die Hülle auch aus einem verrottbaren Material bestehen. Nach dem Einsetzen der von der Hülle umschlossenen, schraubenförmig gewundenen Leitung des Erdkollektors in ein Erdloch und dem Füllen des Erdloches innerhalb und außerhalb der Hülle werden ja die einzelnen Windungen der Leitung für den Wärmeträger durch das Füllmaterial in ihrer gegenseitigen Lage festgehalten.Around Allow cross flows, the sheath off consist of a perforated foil. But it is also possible as a shell to use a fabric or another material web. Can influence the flow of groundwater can be omitted, the shell can also be made of a decomposable material consist. After insertion of the enveloped by the shell, helically wound wire of the ground collector in an earth hole and filling the hole inside and outside the shell, yes, the individual turns the line for the heat transfer through held the filler in their mutual position.

Besonders günstige Konstruktionsverhältnisse ergeben sich, wenn die Windungen der Leitung 1 eine zweigängige Schraubenlinie bilden, weil in diesem Fall wegen der parallelen Führung der Leitungsabschnitte für den Zu- und Rücklauf des Wär meträgers die beiden anschlußseitigen Enden der Leitung beliebig mit dem Vor- und Rücklauf einer Wärmepumpe verbunden werden können.Particularly favorable construction conditions arise when the turns of the line 1 form a zweigängige helix, because in this case, because of the parallel guidance of the line sections for the inflow and return of the heat transfer, the two connection-side ends of the line can be connected to the flow and return of a heat pump.

Zur einfacheren Handhabung kann an wenigstens einer der untersten Windungen der schraubenförmig verlaufenden Leitung zumindest ein Zugmittel, vorzugsweise ein Zugband, angreifen, über das das Kollektorgewicht aufgenommen werden kann, so daß der Erdkollektor aus der Transportstellung mit Hilfe des Zugbandes in das ausgehobene Erdloch abgesenkt werden kann, wobei selbstverständlich das obere Ende des Erdkollektors festgehalten werden muß.to easier handling may be on at least one of the lowermost turns the helical line at least one Pulling means, preferably a drawstring, attack, over the the collector weight can be absorbed so that the Earth collector from the transport position with the help of the drawstring in the excavated hole can be lowered, of course the upper end of the earth collector must be held.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigenIn the drawing of the subject invention is shown, for example. Show it

1 einen erfindungsgemäßen Erdkollektor in seiner Gebrauchsstellung in einem vereinfachten Längsschnitt, 1 a ground collector according to the invention in its position of use in a simplified longitudinal section,

2 diesen Erdkollektor in einer Draufsicht und 2 this earth collector in a top view and

3 den Erdkollektor in einem Axialschnitt, jedoch in einer Transportstellung. 3 the earth collector in an axial section, but in a transport position.

Wie den 1 und 2 entnommen werden kann, wird der Erdkollektor durch eine Leitung 1 für einen Wärmeträger gebildet, die in Windungen 2 entlang einer zweigängigen Schraubenlinie verläuft. Dies bedeutet, daß die je einen Schraubengang bildenden Leitungsabschnitte an ihrem unteren Ende miteinander verbunden sind. Die Verbindung 3 kann durch einen Leitungsbogen gebildet werden, wie dies im Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Die beiden Leitungsabschnitte können aber auch durch ein gesondertes Übergangsstück miteinander verbunden werden, was in manchen Fällen vorteilhafte Konstruktionsbedingungen mit sich bringt, beispielsweise dann, wenn zwei oder mehrere Erdkollektoren gemeinsam hergestellt werden sollen, wobei die einzelnen Kollektoren erst nachträglich voneinander getrennt werden. Die zweigängige Windungsanordnung bringt den Vorteil mit sich, daß die Anschlußenden 4 der Leitung 1 beliebig mit dem Vor- und dem Rücklauf einer Wärmepumpe verbunden werden können, weil es in diesem Fall nicht auf die Durchflußrichtung des Wärmeträgers durch den Erdkollektor ankommt.Like that 1 and 2 can be removed, the earth collector is through a pipe 1 for a heat carrier formed in turns 2 along a double-threaded helical line. This means that each forming a screw passage line sections are connected together at their lower end. The connection 3 can be formed by a wire arc, as shown in the embodiment. However, the two line sections can also be connected to each other by a separate transition piece, which in some cases advantageous structural conditions with it, for example, if two or more ground collectors to be produced together, the individual panels are only subsequently separated. The double-threaded winding arrangement has the advantage that the connection ends 4 the line 1 can be connected to the forward and the return of a heat pump, because it does not depend on the flow direction of the heat carrier through the ground collector in this case.

Die Windungen 2 der Leitung 1 werden durch eine sie unter einer radialen Vorspannung umschließende, biegeweiche Hülle 5 in Form gehalten. Die Hülle 5, vorteilhaft eine gelochte Kunststoffolie, weist nämlich zwischen den einzelnen Windungen 2 eine Einschnürung 6 auf, so daß sich die einzelnen Windungen 2 nicht in axialer Richtung gegenüber der Hülle 5 verschieben lassen. Es ist aber möglich, die Windungen 2 aus der in der 1 dargestellten, auseinandergezogenen Gebrauchsstellung in eine gedrängte Transportstellung axial zusammenzudrücken, wie dies in der 3 dargestellt ist, in der die Hülle 5 im Bereich der Einschnürungen 6 Falten 7 bildet. Die in der Transportstellung verringerte Baulänge stellt eine einfache Handhabung des Erdkollektors mit einem vergleichsweise niedrigen Transportvolumen sicher. Vor Ort brauchen die Windungen 2 des Erdkollektors lediglich auseinandergezogen zu werden, bis die Hülle 5 nach einem Strecken der Einfaltungen 7 den Abstand der Windungen 2 voneinander begrenzt, wie dies in der 1 angedeutet ist. Um dieses Auseinanderziehen der einzelnen Windungen 2 zu erleichtern, können im Bereich der untersten Windungen 2 Zugbänder an wenigstens einer Windung befestigt werden, damit der Erdkollektor über die Zugbänder in das vorbereitete Erdloch abgesenkt werden kann. Dabei werden gewichtsbedingt die einzelnen Windungen 2 ausgehend vom oberen Ende des Erdkollektors nacheinander auseinandergezogen.The turns 2 the line 1 become by a them under a radial bias enclosing, flexible cover 5 kept in shape. The case 5 , advantageously a perforated plastic film, namely, points between the individual turns 2 a constriction 6 on, so that the individual turns 2 not in the axial direction with respect to the casing 5 let move. It is possible, however, the turns 2 from the in the 1 axially compressed, shown in exploded position of use in a crowded transport position, as shown in the 3 is shown, in which the shell 5 in the area of constrictions 6 wrinkles 7 forms. The reduced in the transport position length ensures easy handling of the ground collector with a comparatively low transport volume. On the spot need the turns 2 the earth collector only to be pulled apart until the shell 5 after stretching the folds 7 the distance of the turns 2 limited from each other, as in the 1 is indicated. To this pulling apart of the individual turns 2 To facilitate, can be in the area of the lowest turns 2 Pull straps are attached to at least one turn so that the ground collector can be lowered over the drawstrings in the prepared hole. In doing so, the individual turns are weight-related 2 pulled apart one after the other from the top of the earth collector.

Wie der 2 entnommen werden kann, können die obersten Windungen des Erdkollektors radial auseinandergezogen werden, um einen größeren Oberflächenbereich des Erdreiches in den Wärmeaustausch einbeziehen zu können. Zu diesem Zweck braucht die Hülle 5 lediglich über einen axialen Abschnitt von oben eingeschnitten zu werden, um die eingeschnittenen Umfangsabschnitte 8 sternförmig radial nach außen über den Rand des Erdloches umzuschlagen, wie dies in der 2 strichpunktiert angedeutet ist. Auf diesen Abschnitten 8 der Hülle 5 können dann die radial auseinandergezogenen Windungen 2a verlegt werden.Again 2 can be removed, the uppermost windings of the earth collector can be radially expanded to include a larger surface area of the soil in the heat exchange can can. For this purpose, the shell needs 5 only to be cut over an axial portion from above, around the incised peripheral portions 8th to turn radially outward over the edge of the hole in a star shape, as shown in the 2 indicated by dash-dotted lines. On these sections 8th the shell 5 can then be the radially exploded turns 2a be moved.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 3913429 A1 [0002]
- EP 1006331 A1 [0002]
- US 5054541 A [0002]

Claims

An earth collector having a conduit for a heat transfer medium, which can be inserted into an earth hole and forms a plurality of helical windings, and with a holder which delimits the mutual axial spacing of the turns of the conduit, characterized in that the holder is designed as the windings ( 2 ) under a radial prestressing, between the turns ( 2 ) constricted, bend soft cover ( 5 ) is trained.

Ground collector according to claim 1, characterized in that the turns ( 2 ) of the line ( 1 ) form a double-flighted helix.

Ground collector according to Claim 1 or 2, characterized in that the envelope ( 5 ) consists of a perforated foil.

Ground collector according to one of Claims 1 to 3, characterized in that at least one of the lowermost turns ( 2 ) of the helically extending line ( 1 ) at least one traction means, preferably a tension band engages.