DE102010028412A1 - Geothermal measuring probe for carrying out geothermal response test during geo-technical building ground in-situ-investigation for e.g. preparation of planned deep foundation on construction site, has open pipe arranged in hollow probe - Google Patents

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Martin Uebigau
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Abstract

The probe has a thin downward open pipe (2) arranged in a hollow probe (1) and connected with an inlet-and drain line (7) in a fitting article (8) at a probe head (5). A geothermal response test unit (9) is connected with electro-thermal suggestion sources and temperature sensors. The sources comprise heating elements. A probe tip part (6) and/or a test probe include measurement units for acquisition of temperature. Heat carrier fluid (3) is introduced into the open pipe. Effective heat conductivity of a started building ground is determined via the test unit that is attached to the probe. An independent claim is also included for a method for carrying out geothermal response test using a directional test probe inserted into a ground.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine geothermische Mess-Sonde und ein Verfahren zur Durchführung von geothermischen Responsetests. Die erfindungsgemäße geothermische Mess-Sonde wird für die Ermittlung von baugrundmechanischen Kennwerten (u. a. Lagerungsdichte von Böden, Spitzendruck, Mantelreibung) und die Messung der effektiven Wärmeleitfähigkeit von Böden (geothermischer Responsetest) sowie Temperatur durch in den Boden eingerammte bzw. eingedrückte Sonden angewendet. Insofern handelt es sich bei der Erfindung um eine Kombination von geotechnischen und geothermischen Erkundungsmethoden.The invention relates to a geothermal measuring probe and a method for carrying out geothermal response tests. The geothermal measuring probe according to the invention is used for the determination of structural-mechanical parameters (inter alia storage density of soils, peak pressure, skin friction) and the measurement of the effective thermal conductivity of soils (geothermal response test) and temperature by probes driven or pushed into the soil. In this respect, the invention is a combination of geotechnical and geothermal exploration methods.

Stand der TechnikState of the art

Zur in-situ-Bestimmung der Lagerungsdichte von Böden haben sich Rammsondierungen bereits seit Jahrzehnten bewährt und sind als anerkannte Feldmethode umfangreich im Einsatz.For in-situ determination of the storage density of soils, ramming probes have been proven for decades and are widely used as a recognized field method.

Die Drucksondierung ist ein weiteres Verfahren zur Ermittlung der Festigkeit des Bodens im Feld durch Einbringen einer Drucksonde in den Untergrund.Pressure probing is another method of determining the strength of the soil in the field by placing a pressure probe in the ground.

Die Bestimmung der effektiven Wärmeleitfähigkeit des Untergrundes als maßgeblicher Parameter der Bemessung von Erdreichwärmeübertragern erfolgt in-situ über geothermische Responsetests/thermische Responsetests an Test-Erdwärmesonden, Test-Energiepfählen oder auch Test-Erdreichkollektoren. Dabei werden auch häufig Untergrundtemperaturen erfasst.The determination of the effective thermal conductivity of the substrate as a relevant parameter for the design of geothermal heat exchangers is carried out in-situ via geothermal response tests / thermal response tests on test geothermal probes, test energy piles or test soil collectors. In addition, background temperatures are often recorded.

Die geothermische Aktivierung von Gründungspfählen zu Energiepfählen und die geothermische Aktivierung anderen erdberührten Bauteilen zum Zwecke der Nutzung von oberflächennaher Geothermie wird bereits seit mehreren Jahren praktiziert und ist Stand der Technik. Im Zuge der Bemessung solcher komplexen Erdwärmeanlagen werden sehr häufig zur in-situ-Bestimmung der effektiven Wärmeleitfähigkeit geothermische Responsetests an Test-Erdwärmesonden bzw. Test-Energiepfählen durchgeführt.The geothermal activation of foundation piles to energy piles and the geothermal activation of other earth-contacting components for the purpose of using near-surface geothermal energy has been practiced for several years and is state of the art. In the course of the design of such complex geothermal plants, geothermal response tests on test geothermal probes or test energy piles are very often carried out for the in-situ determination of the effective thermal conductivity.

Die technischen Aufwendungen für die Einbringung von Test-Erdwärmesonden bzw. Test-Energiepfählen zum Zwecke der Durchführung von geothermischen Responsetests für den Absetzbereich einer späteren Energiepfahlanlage sind aufgrund der erforderlichen Gerätetechnik und unter Berücksichtigung der teilweise nur geringen Bohrtiefen vergleichsweise sehr hoch bzw. teuer.The technical expenses for the introduction of test geothermal probes or test energy piles for the purpose of performing geothermal response tests for the settling of a later energy pile system are relatively very high or expensive due to the required equipment and taking into account the sometimes only small drilling depths.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, die für Baugrunduntersuchungen z. B. in Vorbereitung geplanter Tiefgründungen, Baugruben, Baugrubenverbauwände, schweren Fundamentierungen typischen Erkundungsmethodik der Rammsondierungen/Drucksondierungen mit einem geothermischen Responsetest technisch und wirtschaftlich sinnvoll zu kombinieren und so die geotechnischen Untersuchungen durch geothermische Untersuchungen zu erweitern.The object of the invention is that for ground investigation z. For example, in preparation of planned deep foundations, excavations, excavation walls, heavy foundations typical exploratory methodology of Rammsondierungen / pressure probing combined with a geothermal response test technically and economically useful and so to expand the geotechnical investigations by geothermal investigations.

Erfindungsgemäß wird die in den Untergrund eingebrachte geothermische Mess-Sonde gleichzeitig als Test-Erdreichwärmeübertrager (Fluidkreislauf) bzw. thermoelektrische Anregungsquelle (Heizelemente entlang der Sonde oder an deren Spitze) für die Durchführung des geothermischen Responsetests genutzt.According to the invention, the geothermal measuring probe introduced into the underground is used at the same time as a test soil heat exchanger (fluid circuit) or thermoelectric excitation source (heating elements along the probe or at its tip) for carrying out the geothermal response test.

Dazu werden die für Drucksondierungen genutzten hohlen Gestänge mit durchgängigen (hohlen) Verbindungsstellen, welche bisher ausschließlich für die Durchführung der Messkabel der Druckmesssonden dienen, zusätzlich bzw. alternativ für die Durchführung eines Innenrohres oder einer elektrochemischen Anregungsquelle und der Messsensoren zur Ausführung eines geothermischen Responsetests genutzt. Bei Rammsondierungen werden abweichend zur gängigen Praxis ebenfalls entsprechende durchgängig hohle Gestänge eingesetzt.For this purpose, the hollow rods used for pressure probing with continuous (hollow) joints, which previously served exclusively for the implementation of the measuring cables of the pressure probes, additionally or alternatively used for the implementation of an inner tube or an electrochemical excitation source and the measuring sensors to perform a geothermal response test. In the case of ramming probing, in contrast to common practice, correspondingly continuous hollow rods are also used.

In das hohle und unten geschlossene Gestänge der Sonde (Rammsonde oder Drucksonde) wird in einem Ausführungsbeispiel zentriert ein dünnes, nach unten offenes Rohr eingeführt, welches mit einer Zulauf- und einer Ablaufleitung in einem Fittingaufsatz am Sondenkopf verbunden ist, und eine geothermische Responsetest-Einheit angeschlossen ist. Durch dieses Rohr wird ein Wärmeträgerfluid eingeleitet, welches an der Spitze des Rohres umgelenkt und an der Wandung wieder nach oben zum Sondenkopf geführt wird (Fluidkreislauf).In one embodiment, a thin, downwardly open tube, which is connected to an inlet and a drain line in a fitting attachment on the probe head, and a geothermal response test unit is centered in the hollow and bottomed rod of the probe (ram probe or pressure probe) connected. Through this tube, a heat transfer fluid is introduced, which is deflected at the top of the tube and guided on the wall back up to the probe head (fluid circuit).

Eine weitere Ausführungsform bevorzugt an Stelle einer thermischen Anregung mittels Fluidkreislauf eingebaute elektrothermische Elemente zur thermischen Anregung im Zuge des geothermischen Responsetests.A further embodiment prefers, instead of a thermal excitation by means of a fluid circuit, built-in electrothermal elements for thermal excitation in the course of the geothermal response test.

Erfindungsgemäß sind in einer geothermischen Mess-Sonde eine oder mehrere elektrothermische Anregungsquellen und Temperatursensoren angeordnet, welche mit einer geothermischen Responsetest-Einheit verbunden sind.According to the invention, one or more electrothermal excitation sources and temperature sensors, which are connected to a geothermal response test unit, are arranged in a geothermal measuring probe.

Weiterhin kann die geothermische Mess-Sonde selbst ganz oder in Abschnitten als elektrothermische Anregungsquelle aktiviert werden. Die elektrothermische Anregungsquelle besteht aus einem oder mehreren Heizelementen.Furthermore, the geothermal measuring probe itself can be activated in whole or in sections as an electrothermal excitation source. The Electrothermal excitation source consists of one or more heating elements.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Durchführung eines geothermischen Responsetests unter Verwendung von einer in das Erdreich eingebrachten gerichteten Test-Sonde ist dadurch gekennzeichnet, dass entweder in eine Hohlsonde ein dünnes, nach unten offenes Rohr eingeführt wird, in welches ein Wärmeträgerfluid für den geothermischen Responsetest eingeleitet wird, oder in einer geotechnischen Sonde eine oder mehrere elektrothermische Anregungsquellen und Temperatursensoren angeordnet sind, welche die Temperatur in Abhängigkeit von der Tiefe ermitteln. Eine angeschlossene geothermische Responsetest-Einheit ermittelt die effektive Wärmeleitfähigkeit des angefahrenen Baugrundes in Abhängigkeit vom Temperaturverhalten im Zuge der elektrothermischen Anregung.The method according to the invention for carrying out a geothermal response test using a directional test probe introduced into the soil is characterized in that either a hollow, downwardly open tube is introduced into a hollow probe, into which a heat transfer fluid for the geothermal response test is introduced. or in a geotechnical probe one or more electrothermal excitation sources and temperature sensors are arranged, which determine the temperature as a function of the depth. A connected geothermal response test unit determines the effective thermal conductivity of the approached subsoil as a function of the temperature behavior in the course of the electrothermal excitation.

Die geotechnische Erkundung erfolgt vor der geothermischen Sondierung oder parallel dazu.The geotechnical exploration takes place before the geothermal probing or parallel to it.

Eine spezielle Ausführungsform dieser geothermischen Mess-Sonde wird mit im Verhältnis zur Sondenlänge kurzer oder punktförmiger thermischer Anregungsquelle und Temperatursensorik, z. B. in der Sondenspitze, zur diskreten Schnellbestimmung der Untergrundtemperatur und Wärmeleitfähigkeit des Untergrundes bei schrittweiser Vermessung mit zunehmender Eindringtiefe der geothermischen Mess-Sonde und parallel zur Erfassung der geotechnischen Parameter genutzt. Der Schnelltest wird entweder analytisch oder durch numerische inverse Parametrisierung ausgewertet.A special embodiment of this geothermal measuring probe is used in relation to the probe length short or punctiform thermal excitation source and temperature sensors, z. B. in the probe tip, for discrete rapid determination of the substrate temperature and thermal conductivity of the substrate with gradual measurement with increasing penetration depth of the geothermal probe and used in parallel to capture the geotechnical parameters. The rapid test is evaluated either analytically or by numerical inverse parameterization.

Vorteil der Erfindung ist es, dass mit Mitteln, welche bei geotechnischen Untersuchungen des Baugrundes zum Beispiel für Pfahlgründungen, Baugruben, Spund- und Bohrpfahlwände auf den Baustellen schon vorhanden sind, gleichzeitig verschiedene Messungen (geotechnische und geothermische) durchgeführt werden können, so dass Personalkosten, Materialkosten und Kosten zusätzlicher Baustelleneinrichtungen eingespart werden können. Gesonderte Erkundungen im Zuge der geothermischen Untersuchungen können entfallen bzw. signifikant reduziert werden. Auch ermöglicht die Erfindung eine der Tiefe nach schrittweise Schnellbestimmung der Wärmeleitfähigkeit und Temperatur des Untergrundes.Advantage of the invention is that at the same time different measurements (geotechnical and geothermal) can be carried out with resources that are already present in geotechnical investigations of the ground, for example for pile foundations, excavations, bung and bored pile walls on the construction sites, so that personnel costs, Material costs and costs of additional construction site facilities can be saved. Separate exploration in the course of geothermal investigations can be omitted or significantly reduced. Also, the invention enables a deep stepwise rapid determination of the thermal conductivity and temperature of the substrate.

Die vorteilhafte Kombination der bereits bekannten geotechnischen Messverfahren (Rammsondierung bzw. Drucksondierung) und dem geothermischen Messverfahren (geothermischer Responsetest) bringt einen vertretbaren Aufwand, um neben den geotechnischen Messwerten auch in-situ-Messwerte der effektiven Wärmeleitfähigkeit des Untergrundes zur Bemessung z. B. von geothermisch aktivierten Tiefgründungen zu gewinnen. Außerdem kann die Untergrundtemperatur erfasst werden. Die erfindungsgemäße geothermische Mess-Sonde ist zur Schnellbestimmung der Wärmeleitfähigkeit geeignet.The advantageous combination of the already known geotechnical measuring methods (ramming sounding or pressure sounding) and the geothermal measuring method (geothermal response test) brings a justifiable expense, in addition to the geotechnical measured values and in-situ measured values of the effective thermal conductivity of the substrate for design z. B. of geothermally activated deep foundations to win. In addition, the background temperature can be detected. The geothermal measuring probe according to the invention is suitable for rapid determination of the thermal conductivity.

Der Mehrwert der Erfindung ergibt sich also aus dem mit dem jeweiligen Sondierverfahren (Rammsondierung, Drucksondierung) zusätzlich gewinnbaren Messwerten effektive Wärmeleitfähigkeit des Untergrundes sowie Temperatur und der Möglichkeit des Verzichtes auf großkalibrige, mit Test-Erdreichwärmeübertragern ausgebaute Erkundungsbohrungen (z. B. Spülbohrungen mit 160 mm Durchmesser) zur Durchführung von geothermischen Responsetests. Durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Sonde zur der Tiefe nach schrittweisen Schnellbestimmung der Wärmeleitfähigkeit und Temperatur ist die zeitparallele Durchführung von geotechnischer und geothermischer Untersuchung möglich.Thus, the added value of the invention results from the effective thermal conductivity of the substrate as well as the temperature and the possibility of dispensing with large-caliber exploratory boreholes (eg scavenging boreholes with 160 mm diameter) constructed with test soil heat exchangers Diameter) for performing geothermal response tests. By using the probe according to the invention for the depth after gradual rapid determination of the thermal conductivity and temperature, the time-parallel implementation of geotechnical and geothermal investigation is possible.

Kurze Beschreibung der AbbildungenBrief description of the illustrations

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierzu zeigtThe invention will be explained in more detail with reference to drawings. This shows

1 den schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen Lösung mit einer Rammsonde oder Drucksonde, 1 the schematic structure of the solution according to the invention with a ram probe or pressure probe,

2 die erfindungsgemäße Lösung mit elektrothermischer Anregungsquelle und 2 the inventive solution with electrothermal excitation source and

3 Messsondenspitze mit punktförmiger bzw. zylinderförmiger elektrothermischer Anregungsquelle und Temperatursensorik. 3 Probe tip with punctiform or cylindrical electrothermal excitation source and temperature sensor.

Ausführung der ErfindungEmbodiment of the invention

In 1 wird schematisch eine in das Erdreich eingebrachte gerichtete Test-Sonde (Rammsondierungen, Drucksondierungen u. a.) dargestellt. Diese wird üblicherweise durch einen sogenannten Rammbär (Rammsonde), durch eine Hydraulikpresse (Drucksonde) oder durch Vibration eingebracht.In 1 schematically a introduced into the soil directed test probe (ramming probing, pressure probing, etc.) is shown. This is usually introduced by a so-called ram (Rammsonde), by a hydraulic press (pressure probe) or by vibration.

Vorteilhafterweise sind die eingebrachten Sonden für die geotechnische Erkundung mit einer geschlossenen Sondenspitze 6 versehene Hohlsonden 1, was bis dahin nicht in jedem Fall notwendig war. Die Sondenspitze 6 bzw. die Test-Sonde kann Messeinheiten für die Erfassung der Temperatur (z. B. bei einer Drucksonde) enthalten.Advantageously, the introduced probes are for geotechnical exploration with a closed probe tip 6 provided hollow probes 1 , which was not necessary in any case until then. The probe tip 6 or the test probe may include temperature sensing units (eg, a pressure probe).

In diese Hohlsonden 1 wird je nach Messmethode ein dünnes, nach unten offenes Rohr 2 eingeführt. Durch dieses Rohr wird ein Wärmeträgerfluid 3 eingeleitet, welches an dem unteren Ende des Rohres 4 umgelenkt und an der Wandung wieder nach oben zum Sondenkopf 5 geführt wird. Durch einen entsprechend gestalteten Fittingaufsatz 8 am Sondenkopf 5 (oberhalb des Geländes) kann dann eine Zulauf- und eine Ablaufleitung 7 installiert und so der Fluidkreislauf realisiert werden. Über eine an der Sonde angeschlossene geothermische Responsetest-Einheit 9 wird die effektive Wärmeleitfähigkeit des angefahrenen Baugrundes ermittelt.In these hollow probes 1 Depending on the measuring method, a thin, downwardly open tube 2 introduced. Through this tube is a heat transfer fluid 3 introduced, which at the lower end of the tube 4 deflected and on the wall back up to the probe head 5 to be led. Through a correspondingly designed fitting attachment 8th at the probe head 5 (above the site) can then an inlet and a drain line 7 installed and so the fluid circuit can be realized. Via a geothermal response test unit connected to the probe 9 the effective thermal conductivity of the approached subsoil is determined.

In einer weiteren Ausführungsform, welche in 2 dargestellt ist, wird an Stelle des Fluidkreislaufs eine elektrothermische Anregungsquelle 10 (z. B. ein oder mehrere Heizelemente oder diskrete elektrothermische Elemente) in die Hohlsonde 1 eingeführt. Die Messungen der effektiven Wärmeleitfähigkeit erfolgen entsprechend mit einer an der Sonde angeschlossenen, geothermischen Responsetest-Einheit 9 gemäß 1 und mittels ebenfalls in die Hohlsonde 1 oder im Rohrmaterial eingebauter Temperatursensoren 12. Diese an der Innenseite der geothermischen Mess-Sonde anliegenden Temperatursensoren 12 werden parallel mit dem Drucksondenmesskabel 11, welches die Signale der Sensorik Mantelreibung 13 und Spitzendruck 14 aufnimmt, im Hohlraum der geothermischen Mess-Sonde geführt. Die elektrothermische Anregungsquelle kann auch an der Außenseite der Mess-Sonde angebracht werden. Eine andere Ausführungsform der elektrothermischen Anregung ist, dass die Mess-Sonde selbst ganz oder in Abschnitten als elektrothermische Anregungsquelle aktiviert wird. Dies kann dann auch eine Vollsonde sein, was in den Zeichnungen nicht näher gezeigt wird.In a further embodiment, which in 2 is shown, instead of the fluid circuit, an electrothermal excitation source 10 (eg, one or more heating elements or discrete electrothermal elements) into the hollow probe 1 introduced. The measurements of the effective thermal conductivity are carried out accordingly with a geothermal response test unit connected to the probe 9 according to 1 and also into the hollow probe 1 or in the pipe material built-in temperature sensors 12 , These temperature sensors are located on the inside of the geothermal measuring probe 12 be parallel with the pressure probe measuring cable 11 , which transmits the signals of the sensor jacket friction 13 and peak pressure 14 in the cavity of the geothermal measuring probe. The electrothermal excitation source can also be attached to the outside of the measuring probe. Another embodiment of the electrothermal excitation is that the measuring probe itself is activated in whole or in sections as an electrothermal excitation source. This can then also be a full probe, which is not shown in detail in the drawings.

Eine direkte Erfassung der Beschaffenheit der Bodenschichten, also die direkte geotechnische Erkundung mit der Gewinnung von Bodenproben kann beispielsweise durch eine Rammkernsondierung am Sondierstandort erfolgen. Außerdem bietet die Drucksondierung die Möglichkeit der indirekten Erfassung der vorhandenen Bodenschichten. Die Erkundungsergebnisse können mit späteren Aufschlussbohrungen bzw. Produktionsbohrungen abgeglichen werden.A direct assessment of the nature of the soil layers, ie the direct geotechnical investigation with the extraction of soil samples can be done for example by a Rammkernsondierung at Sondierstandort. In addition, pressure probing offers the possibility of indirect detection of the existing soil layers. The exploration results can be compared with later exploration wells or production wells.

Durch die Erfindung werden aufwendige großkalibrige mit Erdreichwärmeübertragern zu Test-Erdwärmesonden ausgebaute Erkundungsbohrungen (Spülbohrungen, Trockenbohrungen) oder eigens zur Durchführung von geothermischen Responsetests eingebrachte Test-Energiepfähle durch das preiswerte, schnelle Einbringen einer Hohlsonde und Durchführung des geothermischen Responsetests an einer solchen in den Untergrund eingebrachten Hohlsonde substituiert.The invention makes elaborate large-caliber exploratory boreholes (flush bores, dry bores) constructed with ground heat exchangers for test borehole heat exchangers or test energy piles specially introduced for carrying out geothermal response tests by the inexpensive, rapid introduction of a hollow probe and carrying out the geothermal response test on such a substrate Hollow probe substituted.

Die erfindungsgemäße Mess-Sonde eignet sich zur Durchführung eines speziellen geothermischen Responsetests als Schnelltest zur Schnellbestimmung der Wärmeleitfähigkeit und der Untergrundtemperatur wenn gemäß 3 im Bereich der Messsondenspitze 6 eine punktförmige elektrothermische Anregungsquelle 17 mit Temperatursensorik 15 eingebaut ist und einen definierten Wärmeeintrag 16 in das Gebirge erzeugt. Die elektrothermische Anregungsquelle kann auch zylinderförmig aufgebaut sein und erzeugt dann zum Gebirge hin eine linienförmige Anregung, was bei der Auswertung berücksichtigt werden muss. Die Auswertung erfolgt analytisch und/oder als numerische inverse Parametrisierung.The measuring probe according to the invention is suitable for carrying out a special geothermal response test as a rapid test for quick determination of the thermal conductivity and the substrate temperature if according to 3 in the area of the probe tip 6 a point-shaped electrothermal excitation source 17 with temperature sensor 15 is installed and a defined heat input 16 produced in the mountains. The electrothermal excitation source can also be cylindrical and then generates a line-shaped excitation to the mountains, which must be taken into account in the evaluation. The evaluation is carried out analytically and / or as numerical inverse parameterization.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Hohlsondehollow probe
22
nach unten offenes Rohrdownwardly open pipe
33
WärmeträgerfluidHeat transfer fluid
44
untere Ende des Rohreslower end of the tube
55
Sondenkopfprobe head
66
Sondenspitzeprobe tip
77
Zulauf- und AblaufleitungInlet and drain line
88th
Fittingaufsatzfitting essay
99
geothermische Responsetest-Einheitgeothermal response test unit
1010
elektrothermische Anregungsquelle (Heizdraht)electrothermal excitation source (heating wire)
1111
DrucksondenmesskabelPressure Probe Leads
1212
Temperatursensorentemperature sensors
1313
Sensorik MantelreibungSensorial jacket friction
1414
Sensorik SpitzendruckSensor technology top pressure
1515
Temperatursensoriktemperature sensor
1616
Wärmeeintragheat input
1717
elektrothermische Anregungsquelle (punktförmig)electrothermal excitation source (punctiform)

Claims (9)

Geothermische Mess-Sonde, welche geotechnischen in-situ-Untersuchungen dient, dadurch gekennzeichnet, dass diese im Zuge der geotechnischen in-situ-Untersuchungen für eine Durchführung eines geothermischen Responsetests verwendet wird.Geothermal measuring probe, which geotechnical in-situ investigations is used, characterized in that it is used in the course of geotechnical in-situ investigations for carrying out a geothermal response test. Geothermische Mess-Sonde nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass in einer Hohlsonde (1) ein dünnes, nach unten offenes Rohr (2) angeordnet ist, welches mit einer Zulauf- und einer Ablaufleitung (7) in einem Fittingaufsatz (8) am Sondenkopf (5) verbunden ist, und eine geothermische Responsetest-Einheit (9) angeschlossen ist.Geothermal measuring probe according to claim 1, characterized in that in a hollow probe ( 1 ) a thin, downwardly open tube ( 2 ) is arranged, which with an inlet and a drain line ( 7 ) in a fitting attachment ( 8th ) on the probe head ( 5 ), and a geothermal response testing unit ( 9 ) connected. Geothermische Mess-Sonde nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass in einer geothermischen Mess-Sonde eine oder mehrere elektrothermische Anregungsquellen und Temperatursensoren angeordnet sind, welche mit einer geothermischen Responsetest-Einheit (9) verbunden sind.Geothermal measuring probe according to claim 1, characterized in that in a geothermal measuring probe one or more electrothermal excitation sources and temperature sensors are arranged, which with a geothermal response test unit ( 9 ) are connected. Geothermische Mess-Sonde nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die geothermische Mess-Sonde selbst ganz oder in Abschnitten als elektrothermische Anregungsquelle aktiviert wird.Geothermal measuring probe according to claim 1, characterized in that the geothermal Measuring probe itself is activated in whole or in sections as an electrothermal excitation source. Geothermische Mess-Sonde nach Anspruch 3 oder 4 dadurch gekennzeichnet, dass die elektrothermische Anregungsquelle aus einem oder mehreren Heizelementen besteht.Geothermal measuring probe according to claim 3 or 4, characterized in that the electrothermal excitation source consists of one or more heating elements. Verfahren zur Durchführung eines geothermischen Responsetests unter Verwendung von einer in das Erdreich eingebrachten gerichteten Test-Sonde dadurch gekennzeichnet, dass in eine Hohlsonde (1) ein dünnes, nach unten offenes Rohr (2) eingeführt wird, in welches ein Wärmeträgerfluid (3) für den geothermischen Responsetest eingeleitet wird, oder in einer geotechnischen Sonde eine oder mehrere elektrothermische Anregungsquellen und Temperatursensoren angeordnet sind, welche die Temperatur in Abhängigkeit von der Tiefe ermitteln, und eine angeschlossene geothermische Responsetest-Einheit (9) die effektive Wärmeleitfähigkeit des angefahrenen Baugrundes ermittelt.Method for carrying out a geothermal response test using a directional test probe introduced into the soil, characterized in that a hollow probe ( 1 ) a thin, downwardly open tube ( 2 ) into which a heat transfer fluid ( 3 ) is initiated for the geothermal response test, or in a geotechnical probe one or more electrothermal excitation sources and temperature sensors are arranged, which determine the temperature as a function of the depth, and a connected geothermal response test unit ( 9 ) determines the effective thermal conductivity of the approached subsoil. Verfahren nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die geotechnische Erkundung vor der geothermischen Sondierung oder parallel dazu erfolgt.A method according to claim 6, characterized in that the geotechnical exploration takes place before the geothermal probe or in parallel thereto. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7 dadurch gekennzeichnet, dass der geothermische Responsetest der Tiefe nach schrittweise durchgeführt wird und eine diskrete Messung der Wärmeleitfähigkeit und der Untergrundtemperatur als Schnelltest parallel zur Erfassung der geotechnischen Parameter durchgeführt wird.A method according to claim 6 or 7, characterized in that the geothermal response test is carried out stepwise in depth and a discrete measurement of the thermal conductivity and the substrate temperature is carried out as a rapid test in parallel with the detection of geotechnical parameters. Verfahren nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Schnelltest analytisch oder durch numerische inverse Parametrisierung ausgewertet wird.A method according to claim 8, characterized in that the rapid test is evaluated analytically or by numerical inverse parameterization.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011001153A1 (en) * 2011-03-09 2012-09-13 Tutech Innovation Gmbh Measuring probe for measuring properties of substrate, has heating unit and temperature sensors that are arranged on main portion, to detect thermodynamic properties of to-be-examined substrate
CN106288464A (en) * 2016-08-05 2017-01-04 姜再新 The method for building up of middle high-temperature geothermal heat exchange output system and middle high-temperature geothermal heat exchange output system
CN109724277A (en) * 2019-03-01 2019-05-07 河北地质大学 Geothermal well heat-exchanger rig

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104142357A (en) * 2014-08-06 2014-11-12 河海大学 Energy pile measurement device and method
CN113552649B (en) * 2021-06-16 2022-08-19 山东大学 Deep geothermal development geothermal field and displacement field comprehensive test model test system

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2311757A (en) * 1938-02-25 1943-02-23 Schlumberger Well Surv Corp Thermometric method and apparatus for exploration of boreholes
US3938383A (en) * 1974-09-19 1976-02-17 Sayer Wayne L Method and apparatus for detecting the thermal characteristics of a subsurface formation in situ
US6497279B1 (en) * 1998-08-25 2002-12-24 Sensor Highway Limited Method of using a heater with a fiber optic string in a wellbore
EP1698890A1 (en) * 2005-02-28 2006-09-06 Sclumberger Technology B.V. System and method of downhole thermal property measurement
DE102007008039A1 (en) * 2007-02-17 2008-09-04 Geowatt Ag Method for determining vertical variations in thermal conductivity
DE102008039105A1 (en) * 2008-08-21 2010-02-25 Blz Geotechnik Gmbh Method for determining heat extraction capacity of geothermal probe, involves circulating fluid into ground with temperature difference and then disconnecting circulation to attain controlled comparison of temperature difference of ground
DE102009006939A1 (en) * 2009-01-30 2010-08-05 Brugg Rohr Ag Holding Heat pump system has geothermal energy sensor, compressor, condenser, throttle and evaporator, which is thermally connected with sensor in heat releasing zone of geothermal sensor
DE102009011600A1 (en) * 2009-03-03 2010-09-16 Convia Gmbh Method for determining thermal conductivity of soil layers along vertical borehole, involves carrying out determination of thermal conductivity of each soil layer at each remote drilling tool by measuring device in partial manner

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2311757A (en) * 1938-02-25 1943-02-23 Schlumberger Well Surv Corp Thermometric method and apparatus for exploration of boreholes
US3938383A (en) * 1974-09-19 1976-02-17 Sayer Wayne L Method and apparatus for detecting the thermal characteristics of a subsurface formation in situ
US6497279B1 (en) * 1998-08-25 2002-12-24 Sensor Highway Limited Method of using a heater with a fiber optic string in a wellbore
EP1698890A1 (en) * 2005-02-28 2006-09-06 Sclumberger Technology B.V. System and method of downhole thermal property measurement
DE102007008039A1 (en) * 2007-02-17 2008-09-04 Geowatt Ag Method for determining vertical variations in thermal conductivity
DE102008039105A1 (en) * 2008-08-21 2010-02-25 Blz Geotechnik Gmbh Method for determining heat extraction capacity of geothermal probe, involves circulating fluid into ground with temperature difference and then disconnecting circulation to attain controlled comparison of temperature difference of ground
DE102009006939A1 (en) * 2009-01-30 2010-08-05 Brugg Rohr Ag Holding Heat pump system has geothermal energy sensor, compressor, condenser, throttle and evaporator, which is thermally connected with sensor in heat releasing zone of geothermal sensor
DE102009011600A1 (en) * 2009-03-03 2010-09-16 Convia Gmbh Method for determining thermal conductivity of soil layers along vertical borehole, involves carrying out determination of thermal conductivity of each soil layer at each remote drilling tool by measuring device in partial manner

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011001153A1 (en) * 2011-03-09 2012-09-13 Tutech Innovation Gmbh Measuring probe for measuring properties of substrate, has heating unit and temperature sensors that are arranged on main portion, to detect thermodynamic properties of to-be-examined substrate
CN106288464A (en) * 2016-08-05 2017-01-04 姜再新 The method for building up of middle high-temperature geothermal heat exchange output system and middle high-temperature geothermal heat exchange output system
CN106288464B (en) * 2016-08-05 2018-04-03 姜再新 The method for building up and high temperature underground heat heat exchange output system of high temperature underground heat heat exchange output system
CN109724277A (en) * 2019-03-01 2019-05-07 河北地质大学 Geothermal well heat-exchanger rig

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