DE102008061896A1 - Method for storing heat in earth, involves isolating individual earth probe at region, and providing thermal input in earth, so that liquid or gaseous medium heats side wall of individual earth probe - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der Technik:State of the art:
Wärmespeicher
an sich sind bekannt und weit verbreitet. So befindet sich in fast
jedem Heizsystem ein Wärmespeicher, der bei Bedarf warmes Wasser
liefern kann. Für die Wärmeversorgung von Passivhäusern
gibt es bereits Versuche, bei denen separat zum Haus oder im Haus
ein großer geschlossener Wärmespeicher aufgebaut
worden ist (
Neben Wärmespeichern mit fester Ummantelung sind auch Erdsonden bekannt. Diese werde aber in der Regel nur im Zusammenhang mit Wärmepumpen verwendet. Dieses Verfahren ist allgemein bekannt und wird kommerziell angeboten. Das Konzept hat aber zwei Nachteile, erstens entstehen hohe Kosten für die Einbringung einer tiefen Bohrung und zweitens hat die Wärmepumpe einen hohen Energiebedarf. Etwa 25% der geförderten Wärme müssen in Form von elektrischer Energie aufgebracht werden.Next Heat accumulators with fixed sheathing are also geothermal probes known. But these are usually only in connection with heat pumps used. This process is well known and commercial offered. The concept has two disadvantages, firstly high cost of bringing a deep hole and secondly the heat pump has a high energy requirement. About 25% the heat produced must be in shape be applied by electrical energy.
Um
eine Kostenreduktion durchzuführen ist von dem Architekten
Alfons Lengdobler (
Problem:Problem:
Der in Patenanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, dass die Herstellung von bekannten Erdwärmespeichern zu aufwendig ist und zu hohe Kosten verursacht.Of the in patent claim 1 specified invention is based on the problem that the production of known geothermal energy storage to is expensive and causes too high a cost.
Lösung:Solution:
Dieses Problem wird mit den in Patentanspruch 1 bis 14 aufgeführten Merkmalen gelöst.This Problem is with the listed in claim 1 to 14 Characteristics solved.
Erreichte Vorteile:Achieved benefits:
Ein gemäß Patentanspruch 1 aufgebauter Erdwärmespeicher besitzt die Fähigkeit, Wärme zu speichern, weist aber nur geringe Baukosten auf. Bekannt ist, dass Bohrungen bis etwa 20 m Tiefe relativ einfach mit Rammgeräten durchgeführt werden können. Erdwärmesonden werden in den Erdboden eingebracht, wobei der obere Teil der Erdwärmesonde thermisch isoliert wird. Dadurch kann auf eine komplette oberseitige thermische Isolierung des Wärmespeichers verzichtet werden. Damit verringern sich die Baukosten für einen Erdwärmespeicher erheblich. Im Bereich zwischen den Erdwärmesonden dient das Erdreich als thermischer Isolator.One according to claim 1 constructed geothermal storage has the ability to store heat points but only low construction costs. It is known that drilling up about 20 m depth relatively easy with piling equipment performed can be. Geothermal probes are in the ground introduced, wherein the upper part of the geothermal probe thermally is isolated. This allows for a complete topside thermal Isolation of the heat storage can be omitted. In order to reduce the construction costs for a geothermal storage considerably. In the area between the geothermal probes used the soil as a thermal insulator.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung:Further embodiments of the invention:
Ist keine natürliche wasserisolierende Schicht über dem Erdwärmespeicher vorhanden, kann gemäß Patentanspruch 2 eine Wasserundurchlässigkeit erreicht werden.is no natural water-insulating layer over the geothermal storage available, can according to claim 2 a water impermeability can be achieved.
Wird der Erdwärmespeicher unter einem Keller angeordnet, so kann hierdurch die erforderliche Wasserundurchlässigkeit sichergestellt werden (Patentanspruch 3).Becomes the geothermal store is located under a basement, so This can make the required water impermeability be ensured (claim 3).
Da die Wärmeverluste im Randbereich des Erdwärmespeichers größer sind als im zentralen Bereichs des Erdwärmespeichers, kann durch Patentanspruch 4 der Wirkungsgrad des Erdwärmespeichers erhöht werden.There the heat losses in the edge area of the geothermal energy storage larger than in the central area of the geothermal energy store, can by claim 4, the efficiency of the geothermal energy storage increase.
Das Erdreich besitzt eine Temperatur von 8–12°C. Im Sommer kann die Temperatur des Erdwärmespeichers gemäß Patentanspruch 5 durch Nutzung einer natürlichen Quelle (z. B. eines Gewässers) auf 20°C vorgewärmt werden. Über Solarkollektoren muss dieser dann Temperaturanstieg nicht mehr erzeugt werden. Die erforderliche Solarkollektorfläche kann entsprechend geringer dimensioniert werden.The Soil has a temperature of 8-12 ° C. in the Summer can be the temperature of the geothermal energy store according to claim 5 by using a natural source (eg a body of water) preheated to 20 ° C. About solar collectors then this temperature increase must not be generated. The required solar collector surface can be correspondingly lower be dimensioned.
Das Erdreich besitzt eine Temperatur von 8–12°C. Über einen Wärmetauscher kann das Erdreich gemäß Patentanspruch 6 zunächst auf entsprechendes extern vorhandenes Temperaturniveau gebracht werden.The Soil has a temperature of 8-12 ° C. about a heat exchanger, the soil according to claim 6 first to appropriate external temperature level to be brought.
Eine Vorwärmung des Erdreiches kann auch über temporär aufgebaute Wärmekollektoren gemäß Patentanspruch 7 erfolgen. Hierdurch kann bereits im ersten Jahr der Inbetriebnahme ein großes Erdsondenfeld genutzt werden.A Preheating the soil can also be temporary constructed heat collectors according to claim 7 done. This can already in the first year of commissioning a large geothermal field can be used.
Wird der Erdwärmespeicher bei Bedarf zusammen mit einer Wärmepumpe genutzt (Patentanspruch 8), so kann auch die Restwärme des Erdwärmespeichers genutzt werden.If the geothermal storage is used together with a heat pump if necessary (patent claim 8), so the residual heat of the geothermal energy storage can be used.
Bei nur geringer zur Verfügung stehender extern erzeugter Wärme macht es gemäß Patentanspruch 9 Sinn, nur einzelne Erdwärmesonden mit Wärme zu beladen. Hierdurch wird die nutzbare Wärmemenge des Erdwärmespeichers erhöht.at only a small amount of externally generated heat makes it according to claim 9 sense, only individual Load geothermal probes with heat. hereby becomes the usable amount of heat of the geothermal energy storage elevated.
Bei bestehenden Häusern können die Erdwärmesonden gemäß Patentanspruch 10 schräg unter die Häuser gerammt werden.at existing houses can geothermal probes according to claim 10 obliquely below the houses are rammed.
Gehen die Erdsonden durch eine oder mehrere Grundwasser führende Schichten, so müssen diese gemäß Patentanspruch 11 im Bereich des Grundwassers thermisch isoliert werden, so dass die Wärme nicht weggespült werden kann.Walk the geothermal probes through one or more groundwater leading Layers, they must according to claim 11 are thermally insulated in the groundwater, so that the heat can not be washed away.
Um die Steuerung zu optimieren, kann der Wärmespeicher gemäß Patentanspruch 12 mit einem elektrischen Modell nachgebildet werden. Die Wärmekapazität wird dabei durch Kondensatoren simuliert, der Wärmewiderstand durch Widerstände.Around to optimize the control, the heat accumulator according to claim 12 are simulated with an electric model. The heat capacity is simulated by capacitors, the thermal resistance through resistances.
Durch den Einbau zusätzlicher Temperatursensoren zwischen den Erdsonden, kann gemäß Patentanspruch 13 die gespeicherte Wärmemenge besser ermittelt werden.By the installation of additional temperature sensors between the Ground probes, according to claim 13, the stored Amount of heat can be better determined.
Werden die Erdsonden gemäß Patentanspruch 14 mit einen Gradienten der Wärmeleitfähigkeit versehen, so kann der Wärmeeintrag tiefenmäßig gesteuert werden.Become the ground probes according to claim 14 with a Gradients of thermal conductivity provided so The heat input can be controlled in depth become.
Ausführungsbeispiele der Erfindung:Embodiments of the invention:
Wird erwärmtes Wasser durch eine formschlüssig eingebrachte Erdsonde geführt, so heizt sich das Erdreich rund um die Sonde langsam auf. Der Effekt vergrößert sich, wenn der Wasserzulauf vom Wasserrücklauf in der Sonde getrennt wird und das wärmere Sondenvorlaufwasser direkt zur Erwärmung des Erdreiches führt (Bild 1). Sinnvollerweise wird das Wasser zuvor mit Sollarkollektoren erwärmt.Becomes heated water through a form-fitting introduced Ground probe, so heats the soil around the Probe slowly up. The effect increases, if the water inlet is separated from the water return in the probe and the warmer probe feed water directly to warming of the soil (Fig. 1). It makes sense that Water previously heated with Sollar collectors.
Zum Schutz vor Regen, der die Wärme wegspülen würde werden die Erdwärmesonden unter der Bodenplatte des Hauses (Bild 2a) oder falls vorhanden unter der Kellerbodenplatte angeordnet (Bild 2b). Sind keine Bodenplatten vorhanden, dann kann diese durch eine einfache Plastikfolie ersetzt werden (Bild 2c). Der obere Teil der Erdwärmesonden ist thermisch isoliert, so dass das Erdreich unter dem Haus nicht direkt erwärmt wird. Es wird das Erdreich als thermischer Isolator zum Boden des Hauses oder der Erdoberfläche genutzt. Zusätzlich kann bei Bedarf auch noch eine preisgünstige Isolationsschicht auf der Bodenplatte vorgesehen werden.To the Protection against rain, which would wash away the heat the geothermal probes are under the floor slab of the house (Fig. 2a) or if present under the basement floor slab (Picture 2b). If there are no floor plates, then this can through a simple plastic sheet to be replaced (Figure 2c). The upper part The geothermal probe is thermally insulated, so that the Soil under the house is not heated directly. It will the soil as a thermal insulator to the floor of the house or the Earth surface used. Additionally, if needed also a cheap insulation layer on the Floor plate can be provided.
Die Wärmeeinbringung erfolgt in einer Weise, dass die Temperatur des Speichers im Zentrum immer etwas höher ist als in den Seitenbereichen. Durch diesen Temperaturgradienten können die Energieverluste in den Randbereichen reduziert werden (Bild 3).The Heat input takes place in such a way that the temperature the memory in the center is always slightly higher than in the Page ranges. Through this temperature gradient can the energy losses in the peripheral areas are reduced (Fig 3).
Bei bestehenden Häusern können die Erdwärmesonden schräg unter die Häuser gerammt werden (Bild 4).at existing houses can geothermal probes slammed obliquely under the houses (Fig. 4).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- - Vortrag zum 5. Darmstädter Geotechnik-Koloquium am 19. März 1998, Technisch-wirtschaftliche Aspekte von Erdwärmespeichern, Autor Joachim T. Pape, S: 29–40, 1998 [0001] - Lecture on the 5th Darmstadt Geotechnical Coloquium on March 19, 1998, Technical-economic aspects of geothermal energy storage, author Joachim T. Pape, S: 29-40, 1998 [0001]
- - Sonne an Erde, Passivhaus nutzt Erdreich als Langzeit-Wärmespeicher, Klaus Siegele, Artikel aus der Zeitschrift Gebäude-Energieberater GEB, Jg. 4, Nr. 5, 2008 [0003] - Sun to earth, passive house uses soil as a long-term heat storage, Klaus Siegele, Article from the magazine building energy consultant GEB, Jg. 4, No. 5, 2008 [0003]
Claims (14)
Priority Applications (1)
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DE102008061896A DE102008061896A1 (en) | 2008-12-11 | 2008-12-11 | Method for storing heat in earth, involves isolating individual earth probe at region, and providing thermal input in earth, so that liquid or gaseous medium heats side wall of individual earth probe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102008061896A DE102008061896A1 (en) | 2008-12-11 | 2008-12-11 | Method for storing heat in earth, involves isolating individual earth probe at region, and providing thermal input in earth, so that liquid or gaseous medium heats side wall of individual earth probe |
Publications (1)
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DE102008061896A1 true DE102008061896A1 (en) | 2010-06-17 |
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DE102008061896A Withdrawn DE102008061896A1 (en) | 2008-12-11 | 2008-12-11 | Method for storing heat in earth, involves isolating individual earth probe at region, and providing thermal input in earth, so that liquid or gaseous medium heats side wall of individual earth probe |
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DE (1) | DE102008061896A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011111704B3 (en) * | 2011-06-21 | 2012-10-11 | Wq-Tec Ag | Earth collector system, method of control and method of erection |
DE202014102027U1 (en) * | 2014-04-30 | 2015-08-03 | Klaus Knof | Erdsonde |
-
2008
- 2008-12-11 DE DE102008061896A patent/DE102008061896A1/en not_active Withdrawn
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Sonne an Erde, Passivhaus nutzt Erdreich als Langzeit-Wärmespeicher, Klaus Siegele, Artikel aus der Zeitschrift Gebäude-Energieberater GEB, Jg. 4, Nr. 5, 2008 |
Vortrag zum 5. Darmstädter Geotechnik-Koloquium am 19. März 1998, Technisch-wirtschaftliche Aspekte von Erdwärmespeichern, Autor Joachim T. Pape, S: 29-40, 1998 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011111704B3 (en) * | 2011-06-21 | 2012-10-11 | Wq-Tec Ag | Earth collector system, method of control and method of erection |
DE202014102027U1 (en) * | 2014-04-30 | 2015-08-03 | Klaus Knof | Erdsonde |
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Legal Events
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