DE102010046221B4

DE102010046221B4 - Geothermal probe and method of operation

Info

Publication number: DE102010046221B4
Application number: DE102010046221A
Authority: DE
Inventors: Karl Mrukwia
Original assignee: INTEC GmbH
Current assignee: INTEC GmbH
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2010-09-21
Publication date: 2013-04-18
Anticipated expiration: 2030-09-22
Also published as: DE102010046221A1

Abstract

Von der Erdoberfläche aus in ein Bohrloch zu versenkende Erdwärmesonde (1) mit einem im Bereich der Erdoberfläche (5) anzuordnenden oberen Ende (7) und einem in das Bohrloch zu versenkenden unteren Ende (3), welche umfasst: – einen Verdampfungsraum (9), welcher zumindest im Bereich des unteren Endes der Erdwärmesonde (1) vorhanden ist, – wenigstens eine Fluidleitung (13), welche vom oberen Ende aus zugänglich ist, sich bis zum Verdampfungsraum (9) erstreckt und über wenigstens eine Fluidaustrittsöffnung (16) in den Verdampfungsraum (9) mündet, wobei der Verdampfungsraum (9) eine Wand besitzt, welche die Fluidleitung (13) umgibt, und – wenigstens einen Steigraum (11), welcher vom Verdampfungsraum (9) ausgehend zum oberen Ende führt und einem über die wenigstens eine Fluidleitung (13) in den Verdampfungsraum (9) eingebrachten und dort verdampften Fluid den Aufstieg zum oberen Ende (7) ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass – wenigstens eine an der Fluidleitung (13) angeordneten Nebeldüse (15) mit einer...A geothermal probe (1) to be sunk from the surface into a borehole with an upper end (7) to be placed in the area of the earth's surface (5) and a lower end (3) to be sunk into the borehole, comprising: - an evaporation space (9) , which is present at least in the region of the lower end of the geothermal probe (1), - at least one fluid line (13) which is accessible from the upper end, extending to the evaporation space (9) and at least one fluid outlet opening (16) in the Evaporating chamber (9) opens, wherein the evaporation chamber (9) has a wall which surrounds the fluid line (13), and - at least one rising space (11) which leads from the evaporation space (9) to the upper end and one over the at least one Fluid line (13) in the evaporation chamber (9) introduced and vaporized there fluid allows the rise to the upper end (7), characterized in that - at least one of the fluid line (13) a associated fogger nozzle (15) with a ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine von der Erdoberfläche aus in ein Bohrloch zu versenkende Erdwärmesonde. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Erdwärmesonde.The present invention relates to a geothermal probe to be sunk into a borehole from the earth's surface. In addition, the invention relates to a method for operating a geothermal probe.

Der zunehmende Energiebedarf in den Industriestaaten und Schwellenländern macht es erforderlich, bei der Energiegewinnung sowie bei der Gewinnung von Wärme neue Wege zu beschreiten und insbesondere den Anteil an umweltverträglicher Energie- und Wärmegewinnung zu erhöhen. Dabei sind beispielsweise die Gewinnung von Wärme und Energie aus Sonnenlicht oder Windkraft zu nennen. Neben der Gewinnung von Energie und Wärme aus Sonnenlicht oder Windkraft wird auch die Gewinnung von Energie und Wärme aus Erdwärme zunehmend in Betracht gezogen.The increasing demand for energy in the industrialized countries and emerging economies makes it necessary to break new ground in the generation of energy and in the production of heat, and in particular to increase the proportion of environmentally friendly energy and heat production. For example, the extraction of heat and energy from sunlight or wind power should be mentioned. In addition to the production of energy and heat from sunlight or wind power, the extraction of energy and heat from geothermal heat is increasingly being considered.

Die Energie- und Wärmegewinnung aus geothermischen Vorkommen ist weltweit grundsätzlich an jedem Punkt der Erde möglich.The generation of energy and heat from geothermal deposits is basically possible at any point in the world.

Eine Geothermieanlage zum Heizen und Klimatisieren ist beispielsweise im Dresdener Transferbrief 1.05, 13. Jahrgang, Seite 18 beschrieben. Die Anlage arbeitet im sogenannten Direktverdampfer-Verfahren, in dem ein Kältemittel, etwa Ammoniak, Propan, Butan oder Kohlendioxid bei gesteuertem Innendruck als flüssiges Kältemittel in ein Stahlrohr, welches in ein Bohrloch eingeführt ist, injiziert wird. Aufgrund der Erdwärme am Grund der Bohrung verdampft das Kältemittel und entzieht dabei dem umgebenen Erdreich Wärme. Das verdampfte Kältemittel steigt im Zentrum des Rohres auf und wird über der Erde einer Wärmepumpe zugeführt, welche ihm die Wärme entzieht. Durch den Entzug der Wärme kondensiert das Kältemittel wieder. Es wird dann im kondensierten Zustand wieder in das Stahlrohr injiziert, so dass ein Kreislauf entsteht.A geothermal system for heating and air conditioning is described for example in Dresden Transfer Letter 1.05, Volume 13, page 18. The plant operates in the so-called direct evaporator process in which a refrigerant, such as ammonia, propane, butane or carbon dioxide is injected under controlled internal pressure as a liquid refrigerant into a steel pipe which is inserted into a borehole. Due to the geothermal heat at the bottom of the hole, the refrigerant evaporates, removing heat from the surrounding soil. The vaporized refrigerant rises in the center of the tube and is supplied to the earth via a heat pump, which removes heat from it. By removing the heat, the refrigerant condenses again. It is then injected in the condensed state back into the steel pipe, so that a cycle is created.

Eine Vorrichtung zur Nutzung von Erdwärme mit einer komplexer aufgebauten Erdwärmesonde ist in EP 1 194 723 B1 beschrieben. Die Erdwärmesonde umfasst ein Innenrohr, durch welches verdampftes Kältemittel aufsteigen kann und einen um das Innenrohr herum angeordneten Kanal, durch den flüssiges Kältemittel dem unteren Bereich der Erdwärmesonde zugeführt werden kann. Im Kanal ist ein Drosselbereich mit drei in Strömungsrichtung hintereinander geschalteten Drosselstellen vorhanden. Diese sind jeweils von einem in einem Flansch befestigten Rohr gebildet. Die Drosselstellen dienen dazu, den Flüssigkeitsdruck in der Tiefe auf einem Verdampfungsdruck von ca. 60 bar zu drosseln. Die letzte Drosselstelle stellt gleichzeitig die Austrittsöffnung für den Austritt der Flüssigkeit in den Verdampfungsraum dar.A device for using geothermal energy with a complex geothermal probe is in EP 1 194 723 B1 described. The geothermal probe comprises an inner tube through which vaporized refrigerant can ascend and a channel disposed around the inner tube through which liquid refrigerant can be supplied to the lower portion of the geothermal probe. In the channel, a throttle area with three downstream in the flow direction throttle points is present. These are each formed by a tube fixed in a flange. The throttling points are used to throttle the fluid pressure in the depth to an evaporation pressure of about 60 bar. The last throttle point also represents the outlet opening for the exit of the liquid in the evaporation chamber.

Eine Fallfilmsonde mit einem zentral in einem Sondenrohr angeordneten Infiltrationsrohr ist in DE 10 2007 005 270 A1 beschrieben. Dieser Sonde liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Erdwärmesonde mit einem vollständigen Fallfilm zu entwickeln, der einen Wärmeentzug über die gesamte Sondenlänge und den gesamten Sondenumfang gewährleistet. Der Fallfilm soll dabei eine möglichst gleichmäßige Schichtdicke über die Sondenlänge und -umfang aufweisen. Um dies zu erreichen wird das Kältemittel mittels Kondensatstrom-Verteilern vom zentralen Infiltrationsrohr an die Rohrwand gebracht.A falling film probe with an infiltration tube centrally located in a probe tube is shown in FIG DE 10 2007 005 270 A1 described. This probe is based on the task to develop a geothermal probe with a complete falling film, which ensures a heat extraction over the entire probe length and the entire probe circumference. The falling film should have as uniform a layer thickness as possible over the probe length and circumference. To achieve this, the refrigerant is brought from the central infiltration tube to the tube wall by means of condensate flow distributors.

Aus EP 1 956 239 A1 ist eine Erdwärmesonde mit einer im Zentrum eines Verdampfungsraumes angeordneten Infiltrationsleitung bekannt. Von der Infiltrationsleitung aus wird ein Kältefluid auf die Wand des Verdampfungsraums gesprüht. Es ist außerdem eine Steuerung der Sonde durch Einstellen des in der Infiltrationsleitung herrschenden Fluiddruckes beschrieben.Out EP 1 956 239 A1 is a geothermal probe with an arranged in the center of an evaporation chamber infiltration line known. From the infiltration line from a cold fluid is sprayed onto the wall of the evaporation chamber. It also describes a control of the probe by adjusting the pressure prevailing in the infiltration fluid pressure.

DE 10 2004 022 453 B4 beschreibt Steuer- oder Regeleinrichtung für eine Durchflussarmatur, insbesondere für ein Ventil. Die Steuer- oder Regeleinrichtung ist mit einer Speichereinrichtung ausgestattet, in der eine der Durchflussarmatur zugeordnete Leckrate oder ein Leckfluss abgespeichert ist, um von der Steuer- oder Regeleinrichtung während des Betriebs berücksichtigt zu werden. DE 10 2004 022 453 B4 describes control or regulating device for a flow-through fitting, in particular for a valve. The control or regulating device is equipped with a storage device in which a flow rate associated leakage rate or a leakage flow is stored to be taken into account by the control or regulating device during operation.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine vorteilhafte Konstruktion für eine Erdwärmesonde zur Verfügung zu stellen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein vorteilhaftes Verfahren zum Betreiben einer Erdwärmesonde zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgaben werden durch eine Erdwärmesonde nach Anspruch 1 bzw. ein Verfahren nach Anspruch 9 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.In contrast, it is an object of the present invention to provide an advantageous construction for a geothermal probe available. Another object of the present invention is to provide an advantageous method for operating a geothermal probe. These objects are achieved by a geothermal probe according to claim 1 and a method according to claim 9. The dependent claims contain advantageous embodiments of the invention.

Erfindungsgemäß wird eine von der Erdoberfläche aus in ein Bohrloch zu versenkende Erdwärmesonde mit einem im Bereich der Erdoberfläche anzuordnenden oberen Ende und einem in das Rohrloch zu versenkenden unteren Ende zur Verfügung gestellt. Die Erdwärmesonde umfasst einen Verdampfungsraum, welcher zumindest im Bereich des unteren Endes der Erdwärmesonde vorhanden ist, wenigstens eine Fluidleitung, welche vom oberen Ende aus zugänglich ist, sich bis zum Verdampfungsraum erstreckt und über wenigstens eine Fluidaustrittsöffnung in den Verdampfungsraum mündet, wobei der Verdampfungsraum eine Wand besitzt, welche die Fluidleitung umgibt, und wenigstens einen Steigraum, welcher vom Verdampfungsraum ausgehend zum oberen Ende führt und einem über die wenigstens eine Fluidleitung in den Verdampfungsraum eingebrachten und dort verdampften Fluid den Aufstieg zum oberen Ende ermöglicht. An der Fluidleitung ist wenigstens eine Nebeldüse mit einer die wenigstens eine Fluidaustrittsöffnung bildende Düsenöffnung angeordnet. Die Nebeldüse weist einen steuerbaren Aktor zum Öffnen und Schließen der Düsenöffnung auf. Als Aktor wird hierbei eine Vorrichtung zum Bewegen oder Steuern eines Systems, welche Energie (bspw. in Form eines Fluidrucks oder in Form von Strom) in eine Bewegung (Öffnen und Schließen der Düsenöffnung) überführt angesehen. Zudem ist eine Steuerleitung vorhanden, die mit dem Aktor der wenigstens einen Nebeldüse zum Empfang von Steuersignalen verbunden ist.According to the invention, a geothermal probe to be lowered from the earth's surface into a borehole is provided with an upper end to be arranged in the region of the earth's surface and a lower end to be lowered into the borehole. The geothermal probe comprises an evaporation space, which is present at least in the region of the lower end of the geothermal probe, at least one fluid line, which is accessible from the upper end, extending to the evaporation space and opens at least one fluid outlet opening into the evaporation space, wherein the evaporation space is a wall has, which surrounds the fluid line, and at least one rising space, which leads from the evaporation space to the upper end and a introduced via the at least one fluid line in the evaporation chamber and evaporated there the fluid Ascent to the upper end allows. At least one mist nozzle with a nozzle opening forming the at least one fluid outlet opening is arranged on the fluid line. The mist nozzle has a controllable actuator for opening and closing the nozzle opening. As an actuator here is a device for moving or controlling a system, which energy (eg. In the form of fluid pressure or in the form of current) in a movement (opening and closing of the nozzle opening) considered. In addition, a control line is present, which is connected to the actuator of the at least one mist nozzle for receiving control signals.

Der erfindungsgemäßen Sonde liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass sich bei Fallfilmsonden ein Sumpf aus Kältefluid am Sondenboden bildet, der von nicht verdampftem, an der Innenwand des Sondenrohres herablaufendem Kältemittel gespeist wird und der zu Leistungseinbußen führt. Der Sumpf muss zudem von Zeit zu Zeit beseitigt werden, was eine Betriebsunterbrechung erforderlich macht. Das Bilden eines Sumpfes lässt sich bei klassischen Fallfilmsonden nur mit hohem Aufwand verhindern.The probe according to the invention is based on the finding that in the case of falling film probes a sump of cooling fluid forms on the probe bottom, which is fed by non-vaporized refrigerant running down on the inner wall of the probe tube and which leads to a loss of performance. The sump must also be cleared from time to time, which requires a shutdown. The formation of a swamp can be prevented only with great effort in classical falling film probes.

Mit der erfindungsgemäßen Sonde kann die Bildung eines Sumpfes wirksam unterdrückt werden, so dass die Zahl an Betriebsunterbrechungen deutlich verringert werden kann. Dadurch, dass das Fluid mittels einer Nebeldüse in den Verdampfungsraum eingebracht wird und somit in Form feinster Tröpfchen vorliegt, die typischerweise einen Durchmesser von 100 μm nicht überschreiten und vorzugsweise einen Durchmesser von nicht mehr als 50 μm aufweisen, verdampft ein erheblicher Teil des in den Verdampfungsraum eingebrachten Fluids bereits, bevor es die Wand des Verdampfungsraums erreicht. Dadurch ist die Menge an potentiell Sumpf speisendem Fluidfilm an der Wand gegenüber den eingangs beschrieben Fallfilmsonden verringert. Dadurch, dass die Nebeldüse einen steuerbaren Aktor enthält, der es ermöglicht, die Düsenöffnung gesteuert zu öffnen und zu schließen, lässt sich außerdem die Menge an Fluid, das in den Verdampfungsraum eingedüst wird so steuern, dass eine Benetzung der Wand des Verdampfungsraumes nur in dem Maße erfolg, dass die Bildung eines nennenswerten Sumpfes unterbleibt. Insbesondere kann die Steuerung so erfolgen, dass ein an der herablaufender Fluidfilm verdampft, bevor er den Boden der Sonde erreicht. Im einfachsten Fall kann dies erreicht werden, indem abgewartet wird, bis eine Verdampfung des gesamten die Benetzung bildenden Fluids erfolgt ist, bevor neues Fluid eingedüst wird.With the probe according to the invention, the formation of a sump can be effectively suppressed, so that the number of service interruptions can be significantly reduced. Characterized in that the fluid is introduced by means of a mist nozzle in the evaporation chamber and thus in the form of very fine droplets, which typically do not exceed a diameter of 100 microns and preferably have a diameter of not more than 50 microns, evaporates a significant portion of the evaporation space introduced fluid before it reaches the wall of the evaporation chamber. As a result, the amount of potentially bottom-feeding fluid film on the wall is reduced compared to the fall film probes described at the outset. The fact that the mist nozzle includes a controllable actuator, which allows controlled opening and closing of the nozzle opening, can also control the amount of fluid that is injected into the evaporation space so that wetting the wall of the evaporation space only in the Measures succeed that the formation of a significant sump is omitted. In particular, the control may be such that a vaporized at the receding fluid film before it reaches the bottom of the probe. In the simplest case, this can be achieved by waiting until evaporation of all the wetting-forming fluid has taken place before new fluid is injected.

Der steuerbare Aktor kann bspw. einen fluidbetriebenen Antrieb, also einen pneumatischen oder hydraulischen Antrieb, aufweisen. Alternativ kann er auch einen elektrisch betriebenen Antrieb aufweisen, bspw. einen piezoelektischen oder elektromagnetischen Antrieb.The controllable actuator can, for example, have a fluid-operated drive, that is to say a pneumatic or hydraulic drive. Alternatively, it can also have an electrically operated drive, for example a piezoelectrical or electromagnetic drive.

Vorteilhafterweise ist eine Anzahl Nebeldüsen entlang der Längsrichtung der Fluidleitung an dieser verteilt angeordnet, so dass der Verdampfungsraum gleichmäßig mit Fluid befüllt werden kann.Advantageously, a number of mist nozzles are arranged distributed along the longitudinal direction of the fluid line, so that the evaporation space can be uniformly filled with fluid.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Erdwärmesonde ist die wenigstens eine Nebeldüse derart an der Fluidleitung angeordnet, dass ihre Düsenöffnung in eine Richtung zeigt, die parallel zur Längsrichtung der Fluidleitung verläuft. Insbesondere können dabei jeweils zwei Nebeldüsen derart paarweise angeordnet sein, dass ihre Düsenöffnungen in entgegengesetzte Richtungen zeigen. Das Eindüsen des Fluids erfolgt in dieser Ausgestaltung also nicht direkt in Richtung auf die Wand des Verdampfungsraumes, so dass der Anteil an eingedüstem Fluid, welches vor dem Verdampfen die Wand erreicht sehr gering gehalten werden kann. Ein Film auf der Wand bildet sich dann im Wesentlichen nur noch auf Grund von an der Wand kondensierendem Fluid.In an advantageous embodiment of the geothermal probe according to the invention, the at least one mist nozzle is arranged on the fluid line such that its nozzle opening points in a direction which runs parallel to the longitudinal direction of the fluid line. In particular, in each case two mist nozzles can be arranged in pairs so that their nozzle openings point in opposite directions. The injection of the fluid in this embodiment is therefore not directly in the direction of the wall of the evaporation chamber, so that the proportion of injected fluid, which reaches the wall before evaporation can be kept very low. A film on the wall then forms essentially only due to fluid condensing on the wall.

Ob eine Benetzung der Wand des Verdampfungsraumes besteht, kann bestimmt werden, wenn an der Wand des Verdampfungsraums Temperaturfühler angeordnet sind. Die mit den Temperaturfühlern gemessene Temperatur unterscheidet sich in Abhängigkeit davon, ob eine Benetzung vorliegt oder nicht. Vorzugsweise ist zumindest im Bereich des unteren Sondenendes ein Temperaturfühler angeordnet, um eine Benetzung der Wand in diesem Bereich feststellen zu können. Wenn Nebeldüsen in Axialrichtung der Fluidleitung verteilt sind ist es zudem vorteilhaft, wenn jeder Axialposition, in der wenigstens eine Nebeldüse vorhanden ist, wenigstens ein Temperaturfühler zugeordnet ist, um ein ortsaufgelöstes Bestimmen der Benetzung zu ermöglichen.Whether there is a wetting of the wall of the evaporation space can be determined if temperature sensors are arranged on the wall of the evaporation space. The temperature measured with the temperature sensors differs depending on whether or not there is wetting. Preferably, a temperature sensor is arranged at least in the region of the lower end of the probe in order to be able to determine a wetting of the wall in this region. If mist nozzles are distributed in the axial direction of the fluid line, it is also advantageous if at least one temperature sensor is assigned to each axial position in which at least one mist nozzle is present in order to enable a spatially resolved determination of the wetting.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Erdwärmesonde zur Verfügung gestellt. In diesem Verfahren wird das Fluid in Form von Fluidnebelpulsen in den Verdampfungsraum eingebracht. Dabei wird das Nebelventil auf Steuersignale hin geöffnet und geschlossen. Die Zeit zwischen den Pulsen kann dabei empirisch bestimmt werden, anhand des Druckes des aufsteigenden verdampften Fluids oder anhand des Benetzungsgrades der Wand des Verdampfungsraumes. Die Zeit zwischen den Fluidnebelpulsen wird dabei vorzugsweise so bemessen, dass ein sich auf der Wand bildender Fluidfilm den Sondenboden nicht erreicht. In einer einfachen Ausgestaltung des Verfahrens kann hierzu die Zeit zwischen zwei Pulsen bspw. derart bemessen sein, dass der zuvor eingedüste Fluidnebel verdampft ist, bevor der nächste Fluidnebelpuls eingebracht wird. Alternativ kann der Benetzungsgrad der Wand im Bereich des Sondenbodes ermittelt werden und eine Regelung auf der Basis des festgestellten Benetzungsgrades erfolgen.According to a further aspect of the invention, a method for operating a geothermal probe according to the invention is provided. In this process, the fluid is introduced into the evaporation space in the form of fluid mist pulses. The fog valve is opened and closed in response to control signals. The time between the pulses can be determined empirically, based on the pressure of the ascending vaporized fluid or on the degree of wetting of the wall of the evaporation chamber. The time between the fluid mist pulses is preferably dimensioned such that a fluid film forming on the wall does not reach the probe bottom. In a simple embodiment of the method, for this purpose, the time between two pulses, for example, be dimensioned such that the previously injected fluid mist is evaporated before the next fluid mist pulse is introduced. Alternatively, the degree of wetting of the wall in the range of the probe bed and a regulation based on the observed degree of wetting.

Im Falle von entlang der Längsrichtung der Fluidleitung verteilt angebrachten Nebeldüsen besteht die Möglichkeit, die Düsen in verschiedenen Abschnitten der Fluidleitung unterschiedlich zu steuern, oder unterschiedlich zu regeln, wenn ein ortsaufgelöstes Bestimmen der Benetzung erfolgt.In the case of spray nozzles mounted distributed along the longitudinal direction of the fluid line, it is possible to control the nozzles differently in different sections of the fluid line, or to regulate them differently, if a spatially resolved determination of the wetting takes place.

Um die Benetzung der Wand der Fluidleitung gring zu halten und so eine höhere Pulsfolge zu ermöglichen, können die Fluidnebelpulse parallel zur Längsrichtung der Fluidleitung in den Verdampfungsraum eingebracht werden.In order to keep the wetting of the wall of the fluid line gring and thus to enable a higher pulse sequence, the fluid mist pulses can be introduced into the evaporation space parallel to the longitudinal direction of the fluid line.

Durch Einstellen der Zeit zwischen den Fluidnebelpulsen kann außerdem die Leistung der Erdwärmesonde eingestellt werden, wobei die höchste Leistung erzielt werden kann, wenn die kürzest mögliche Zeit zwischen zwei Pulsen eingestellt wird. Zum Verringern der Leistung kann die Zeit zwischen zwei Pulsen verlängert werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Leistung auch verringert werden, wenn im Falle von entlang der Längsrichtung der Fluidleitung verteilt angebrachten Nebeldüsen ein Teil der Nebeldösen geschlossen bleibt und nur die übrigen Düsen betrieben werden.In addition, by adjusting the time between the fluid mist pulses, the power of the geothermal probe can be adjusted, and the highest power can be achieved by setting the shortest possible time between two pulses. To reduce the power, the time between two pulses can be extended. Additionally or alternatively, the power can also be reduced if, in the case of nozzles distributed along the longitudinal direction of the fluid line, a part of the fogging eyes remains closed and only the remaining nozzles are operated.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.Further features, properties and advantages of the present invention will become apparent from the following description of an embodiment with reference to the accompanying figures.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Erdwärmesonde in einem schematischen Längsschnitt. 1 shows an embodiment of the geothermal probe according to the invention in a schematic longitudinal section.

2 zeigt ein erstes Beispiel für ein in einer Nebeldüse zum Einsatz kommendes Ventil in einer stark schematisierten Darstellung. 2 shows a first example of a coming in a fogger valve used in a highly schematic representation.

3 zeigt ein zweites Beispiel für ein in einer Nebeldüse zum Einsatz kommendes Ventil in einer stark schematisierten Darstellung. 3 shows a second example of a valve used in a misting valve in a highly schematic representation.

Mit Bezug auf 1 wird nachfolgend der Aufbau der erfindungsgemäßen Erdwärmesonde beschrieben. 1 zeigt dabei eine erfindungsgemäße Erdwärmesonde 1 nach dem Einbringen in ein Bohrloch im Erdreich 2 in einem Längsschnitt. Das am unteren Ende des Bohrlochs befindliche Ende 3 der Erdwärmesonde 1 wird nachfolgend als unteres Ende bezeichnet, das im Bereich der Erdoberfläche 5 gelegene Ende 7 als oberes Ende.Regarding 1 The structure of the geothermal probe according to the invention will be described below. 1 shows a geothermal probe according to the invention 1 after insertion into a borehole in the soil 2 in a longitudinal section. The end located at the bottom of the borehole 3 the geothermal probe 1 is referred to below as the lower end, which is in the area of the earth's surface 5 situated end 7 as the upper end.

Die Erdwärmesonde 1 umfasst einen Verdampfungsraum 9, welcher sich im Bereich des unteren Endes 3 der Erdwärmesonde 1 befindet, einen sich zum oberen Bereich 7 der Erdwärmesonde 1 hin an den Verdampfungsraum 9 anschließenden Steigraum 11 sowie ein Fluidrohr 13, welches als Fluidleitung zum Zuführen eines Fluids in den Verdampfungsraum 9 dient. Das Fluidrohr 13 ist zentrisch durch den Steigraum 11 und den Verdampfungsraum 9 hindurchgeführt und erstreckt sich bis zum unteren Ende 3 der Erdwärmesonde 1. Es ist von der Wand 19 des Verdampfungsraumes und ggf. des Steigraumes umgeben, wobei die Außenseite der Wand 19 zumindest im Bereich des Verdampfungsraumes von Erdreich umgeben ist, dessen Wärme zum Verdampfen des Fluids genutzt wird.The geothermal probe 1 includes a vaporization space 9 , which is in the area of the lower end 3 the geothermal probe 1 is located, one to the upper area 7 the geothermal probe 1 towards the evaporation room 9 adjoining climbing space 11 and a fluid tube 13 serving as a fluid conduit for supplying a fluid into the vaporization space 9 serves. The fluid tube 13 is centric through the climbing room 11 and the evaporation room 9 passed and extends to the lower end 3 the geothermal probe 1 , It's from the wall 19 surrounded the evaporation space and possibly the rising space, the outside of the wall 19 at least in the region of the evaporation space surrounded by soil, the heat is used to evaporate the fluid.

In demjenigen Abschnitt des Fluidrohrs 13, welcher sich im Verdampfungsraum 9 befindet, sind Nebeldüsen 15 angeordnet, welche das Einsprühen von flüssigem Fluid aus dem Fluidrohr 13 in den Verdampfungsraum 9 ermöglichen. Die Nebeldüsen 15 ermöglichen das Zerstäuben von flüssigem Fluid beim Einbringen in den Verdampfungsraum 9. Das Zerstäuben schafft dabei kleine Flüssigkeitströpfchen, die im Verdampfungsraum 9 einen Nebel bilden, der leicht verdampfen kann. Der Durchmesser der Nebeltröpfchen beträgt dabei nicht mehr als 100 μm, vorzugsweise nicht mehr als 50 μm. Je kleiner der Durchmesser der Nebeltröpchen ist, desto schneller können sie verdampfen, so dass weniger Nebeltröpfchen innerhalb einer bestimmten Zeitspanne die Wand 19 der Erdwärmesonde 1 erreichen können. Viele Nebeltröfchen verdampfen dann bereits, bevor sie die Wand 19 erreichen. Diejenigen Nebeltröpfchen, welche die Wand 19 erreichen, benetzen die Wand 19 und es bildet sich ein Fluidfilm, der aufgrund der Schwerkrafteinwirkung an der Wand 19 nach unten läuft. Dabei nimmt das Fluid Wärme aus dem umgebenden Erdreich 2 auf, was schließlich zu einem Verdampfen des Fluids führt. Wenn der Fluidfilm allerdings zu mächtig wird, kann nicht das gesamte Fluid des Films verdampfen, bevor der Boden des Erdwärmesonde 1 erreicht ist, so dass sich am Boden der Sonde ein Sumpf ausbildet. Daher erfolgt das Vernebeln von Fluid in der erfindungsgemäßen Erdwärmesonde 1 nicht kontinuierlich, sondern in gepulstem Betrieb, so das der Nachschub an Nebeltröpfchen, welche innerhalb einer bestimmten Zeitspanne die Wand erreichen können, begrenzt ist und der Fluidfilm der Wand 19 nicht zu mächtig werden kann. Eine weitere Maßnahme, welche die Mächtigkeit des Fluidfilms an der Wand 19 zu begrenzen hilft, ist die, dass die Nebeldüsen so angeordnet sind, dass ihre Düsenöffnungen im Wesentlichen in Richtung der Längsausdehnung des Fluidrohres 13 zeigen. Dadurch müssen die Nebeltröpchen eine relativ langen Weg zurücklegen, bis sie die Wand 19 erreichen, wodurch die Wahrscheinlichkeit, das sie vor Erreichen der Wand 19 verdampft sind, im Vergleich zu einer in Richtung auf die Wand 19 zeigenden Düsenöffnung erhöht ist.In that section of the fluid tube 13 which is in the evaporation chamber 9 There are fogging nozzles 15 arranged, which is the spraying of liquid fluid from the fluid pipe 13 in the evaporation room 9 enable. The mist nozzles 15 allow the atomization of liquid fluid when introduced into the evaporation chamber 9 , The sputtering creates small liquid droplets in the evaporation chamber 9 form a mist that can evaporate easily. The diameter of the mist droplets is not more than 100 microns, preferably not more than 50 microns. The smaller the diameter of the mist droplets, the faster they can evaporate, so that fewer fog droplets within a certain time span the wall 19 the geothermal probe 1 reachable. Many fog droplets then evaporate before they hit the wall 19 to reach. Those mist droplets, which the wall 19 reach, wet the wall 19 and it forms a fluid film, due to the gravitational force on the wall 19 goes down. The fluid takes heat from the surrounding soil 2 on, which eventually leads to evaporation of the fluid. However, if the fluid film becomes too powerful, not all of the film's fluid can evaporate before the bottom of the geothermal probe 1 is reached, so that forms a swamp at the bottom of the probe. Therefore, the atomization of fluid takes place in the geothermal probe according to the invention 1 not continuously, but in pulsed mode, so that the supply of mist droplets, which can reach the wall within a certain period of time, is limited and the fluid film of the wall 19 can not become too powerful. Another measure showing the thickness of the fluid film on the wall 19 helps to limit, is that the mist nozzles are arranged so that their nozzle openings substantially in the direction of the longitudinal extent of the fluid pipe 13 demonstrate. This will require the mist droplets to travel a relatively long distance until they reach the wall 19 achieve, thereby increasing the likelihood that they will reach the wall 19 are vaporized, compared to one towards the wall 19 pointing nozzle opening is increased.

Um den gepulsten Betrieb der Nebeldüsen 15 zu ermöglichen, weisen die Nebeldüsen 15 einen steuerbaren Aktor zum Öffnen und Schließen der Düsenöffnung auf. In den 2 und 3 ist der Schließmechanismus schematisch als Ventil 34 mit einem Aktor 35, der den Strömungspfad durch das Ventil 34 öffnen und schließen kann, indem er in Richtung des Pfeils 37 bewegt wird, dargestellt. In der in 2 gezeigten Variante ist dem Aktor zu dessen Bewegung ein pneumatischer Antrieb 39 zugeordnet. In diesem kann der Aktor 35 bspw. mittels einer Feder in eine Endposition gedrückt werden und mittels Gasdrucks gegen die Federkraft in eine zweite Endposition bewegt werden. Die erste Endposition kann bspw. die Schließposition für das Ventil 34 sein, so dass das Ventil pneumatisch geöffnet werden kann. Alternativ kann die erste Endposition auch die den Strömungspfad des Ventils 34 freigebende Position sein, so dass das Ventil 34 pneumatisch geschlossen werden kann. Statt eines pneumatischen Antriebs kann auch ein hydraulischer Antrieb Verwendung finden, so dass des Öffnen bzw. schließen des Ventils 34 mittels Flüssigkeitsdrucks bewerkstelligt wird. Der jeweilige Gas- oder Flüssigkeitsdruck wird dem Antrieb 39 über eine pneumatische oder hydraulische Steuerleitung 41 als Steuersignal zugeführt. Diese kann bspw. durch das Innere des Fluidrohres 13 verlaufen. Aber auch ein Verlauf an der Außenseite ist möglich. Der besseren Darstellbarkeit wegen ist der Fluidkanal des Fluidrohres 13, welcher für die Zufuhr des zu verdampfenden Fluids dient, in 2 schematisch unter der Bezugsziffer 45 eingezeichnet. Tatsächlich kann dieser Fluidkanal 45 durch das Lumen des Fluidrohres 13 gebildet sein. Durch diese Lumen kann auch die Steuerleitung 41 verlaufen. To the pulsed operation of the mist nozzles 15 to allow to have the mist nozzles 15 a controllable actuator for opening and closing the nozzle opening. In the 2 and 3 the locking mechanism is schematically as a valve 34 with an actor 35 passing the flow path through the valve 34 can open and close by pointing in the direction of the arrow 37 is moved, shown. In the in 2 the variant shown is the actuator to the movement of a pneumatic drive 39 assigned. In this the actor can 35 For example, be pressed by means of a spring in an end position and moved by means of gas pressure against the spring force in a second end position. The first end position can, for example, the closed position for the valve 34 so that the valve can be pneumatically opened. Alternatively, the first end position may also be the flow path of the valve 34 be releasing position, leaving the valve 34 can be closed pneumatically. Instead of a pneumatic drive and a hydraulic drive can be used, so that the opening or closing of the valve 34 accomplished by fluid pressure. The respective gas or liquid pressure is the drive 39 via a pneumatic or hydraulic control line 41 supplied as a control signal. This can, for example, through the interior of the fluid pipe 13 run. But also a course on the outside is possible. For better representability because of the fluid channel of the fluid pipe 13 , which serves for the supply of the fluid to be evaporated, in 2 schematically under the reference number 45 located. In fact, this fluid channel 45 through the lumen of the fluid tube 13 be formed. Through these lumens can also control line 41 run.

Eine alternative Ausgestaltung des Aktors 35 ist in 3 dargestellt. In dieser Ausgestaltung erfolgt das Öffnen und schließen des Ventils 34 mittels elektrischer Steuersignale, die über eine elektrische Steuerleitung 43 and das Ventil 34 geleitet werden. Die elektrische Steuerleitung 43 kann wie die pneumatische oder hydraulische Steuerleitung 41 durch das Innere des Fluidrohres 13 oder an dessen Außenseite verlaufen. Das mit Bezug auf 2 zum Fluidkanal 45 Gesagte gilt bei der in 3 gezeigten Ausgestaltung analog.An alternative embodiment of the actuator 35 is in 3 shown. In this embodiment, the opening and closing of the valve takes place 34 by means of electrical control signals via an electrical control line 43 and the valve 34 be directed. The electrical control line 43 can be like the pneumatic or hydraulic control line 41 through the interior of the fluid tube 13 or run on the outside. With respect to 2 to the fluid channel 45 The above applies to the in 3 shown embodiment analog.

Der Aktor 35 ist in der in 3 dargestellten Ausgestaltung als piezoelektisches Element ausgebildet, dessen Dicke in Richtung des Pfeils 37 sich durch Anlegen eines geeigneten Spannung verändern lässt. Andere Alternativen zum elektrischen Antreiben des Aktors 35 sind aber auch möglich, bspw. mittels eines mit dem Aktor 35 verbundenen Elektromotors oder mittels einer Magnetspule (Solenoid), die mit einem magnetischen Aktor zusammenwirkt.The actor 35 is in the in 3 illustrated embodiment formed as a piezoelectric element whose thickness in the direction of the arrow 37 can be changed by applying a suitable voltage. Other alternatives for electrically driving the actuator 35 But are also possible, for example. By means of a with the actuator 35 connected by an electric motor or by means of a magnetic coil (solenoid), which cooperates with a magnetic actuator.

In der Erdwärmesonde 1 sind an der Wand 19 Temperatursensoren 25 angebracht. Diese ermöglichen es, die Temperatur der Wand 19 zu messen. Entspricht die Temperatur der Wand 19 der Temperatur des umgebenden Erdreiches (bei einer Tiefe von 100 m oder mehr etwa 12° bis 14°C), so bedeutet dies, dass eine Benetzung der Wand durch das Fluid nicht gegeben ist. Liegt die von den Temperatursensoren gemessene Temperatur hingegen unter der Temperatur des umgebenden Erdreiches, so bedeutet dies, dass Fluid die Innenseite der Wand 19 benetzt und dieser beim Verdampfen Wärme entzieht. Zudem kühlt das Fluid beim Eindüsen in den Verdampfungsraum 9 ab, so dass das an die Wand gelangende Fluid diese ebenfalls kühlt. Falls dagegen kein Fluid an der Wand 19 vorhanden ist, wird dieser keine Wärme entzogen und es stellt sich eine höhere, der Temperatur des umgebenden Erdreichs angenäherte Temperatur ein. Mittels der Temperaturmessung ist daher feststellbar, ob eine Benetzung der Wand 19 vorliegt.In the geothermal probe 1 are on the wall 19 temperature sensors 25 appropriate. These allow the temperature of the wall 19 to eat. Corresponds to the temperature of the wall 19 the temperature of the surrounding soil (at a depth of 100 m or more about 12 ° to 14 ° C), this means that a wetting of the wall by the fluid is not given. By contrast, if the temperature measured by the temperature sensors is below the temperature of the surrounding soil, this means that fluid is the inside of the wall 19 wetted and this withdraws heat during evaporation. In addition, the fluid cools during injection into the evaporation chamber 9 so that the fluid reaching the wall also cools it. If, on the other hand, there is no fluid on the wall 19 is present, this heat is removed and it sets a higher, the temperature of the surrounding soil approximate temperature. By means of the temperature measurement it can therefore be determined whether a wetting of the wall 19 is present.

Die Temperatursensoren ermöglichen den Aufbau eines Steuer- oder Regelkreises zum Steuern bzw. Regeln der erfindungsgemäßen Erdwärmesonde 1. So wird es möglich, die Düsenöffnungen 16 der Nebeldüsen 15 in Abhängigkeit von der festgestellten Temperatur bzw. der festgestellten Benetzung der Wand 19 zu öffnen oder zu schließen. Auf diese Weise lässt sich vermeiden, dass der an der Wand 19 befindliche Fluidfilm zu mächtig wird und den Sondenboden erreicht. Eine Möglichkeit des Betriebs der Erdwärmesonde ist hierbei bspw. das Eindüsen in kurzen Nebelpulsen, wobei zwischen zwei Pulsen abgewartet wird, bis zumindest im Bereich des Sondenbodens keine Benetzung der Wand 19 mehr vorliegt. Auf diese Weise ist ein geregelter Betrieb der Erdwärmesonde möglich. Alternativ können geeignete Zeitintervalle zwischen den Nebelpulsen auch empirisch festgelegt werden. In diesem Falle kann auf die Temperatursensoren verzichtet werden. Das Öffnen und insbesondere das Schließen den Nebeldüsen 15 erfolgt dabei vorzugsweise innerhalb von maximal einer Sekunde, insbesondere innerhalb von maximal 100 ms.The temperature sensors allow the construction of a control or regulating circuit for controlling or regulating the geothermal probe according to the invention 1 , So it becomes possible, the nozzle openings 16 the mist nozzles 15 depending on the detected temperature or the observed wetting of the wall 19 to open or close. That way you can avoid being on the wall 19 fluid film is too powerful and reaches the bottom of the probe. One way of operating the geothermal probe here is, for example, the injection in short fog pulses, being waited between two pulses until at least in the region of the probe bottom no wetting of the wall 19 more present. In this way, a controlled operation of the geothermal probe is possible. Alternatively, suitable time intervals between the fog pulses may also be determined empirically. In this case, can be dispensed with the temperature sensors. Opening and especially closing the mist nozzles 15 takes place preferably within a maximum of one second, in particular within a maximum of 100 ms.

Um im gepulsten Betrieb die maximale Leistung der Erdwärmesonde zu erzielen, werden die Intervalle zwischen den Nebelpulsen so eingestellt, dass die Wand 19 des Verdampfungsraumes 9 möglichst ununterbrochen benetzt ist, ohne dass jedoch die Mächtigkeit des Fluidfilms so groß wird, dass das Fluid beim Herablaufen an der Wand 19 nicht vollständig verdampfen kann. Durch geeignete Verlängerung der Intervalle zwischen den Nebelpulsen lässt sich zwischen dieser Einstellung und einer zweiten Einstellung, in der die Außenwand 19 überhaupt nicht benetzt ist, kontinuierlich variieren.In order to achieve the maximum power of the geothermal probe in pulsed operation, the intervals between the fog pulses are adjusted so that the wall 19 the evaporation room 9 wetted as continuously as possible, but without the thickness of the fluid film is so large that the fluid as it runs down the wall 19 can not evaporate completely. By appropriate extension of the intervals between the fog pulses can be between this setting and a second setting in which the outer wall 19 not wetted at all, vary continuously.

Wenn die Nebeldüsen jeweils eine eigne Steuerleitung zur Zufuhr von Steuersignalen aufweisen, kann zudem eine Leistungsregelung erfolgen, indem Abschnitte des Sonde zu- oder abgeschaltet werden. Mittels individueller Steuerleitungen können durch Übermitteln individueller Steuersignale ggf. auch Unterschiede in den Kennlinien der Aktoren 35 ausgeglichen werden. Individuelle Steuerleitungen können im Falle elektrischer Steuerleitungen auch in Form einer gemeinsamen Steuerleitung in Vermindung mit einer individuellen Adressierung der jeweiligen Aktoren 35 realisiert sein.If the mist nozzles each have their own control line for the supply of control signals, a power control can also be done by switching sections of the probe on or off. By means of individual control lines, by transmitting individual control signals, differences in the characteristics of the actuators may also be possible 35 be compensated. In the case of electrical control lines, individual control lines can also take the form of a common control line in conjunction with an individual addressing of the respective actuators 35 be realized.

Das im Verdampfungsraum 9 verdampfte Fluid steigt als Dampf durch die Steigraum 11 zur Erdoberfläche auf. Über eine Entnahmeleitung 21, welche die Vorlaufleitung 21 eines über der Erde angeordneten Fluidkreislaufes darstellt, wird das verdampfte Wärmefluid aus dem Steigraum 11 abgeführt. Nachdem ihm im über der Erde befindlichen Kreislauf die Wärme entzogen worden ist, wird das Wärmefluid im Verdichter 17 verdichtet und über eine Rücklaufleitung 23 als flüssiges Fluid mit einem Einpressdruck im Bereich von 1,5 bar bis 20 bar in das Fluidrohr 13 eingeführt. Als über der Erde befindlicher Fluidkreislauf kann jeder Fluidkreislauf Verwendung finden, der es ermöglicht, dem verdampften Fluid Wärme zu entziehen.That in the evaporation room 9 vaporized fluid rises as vapor through the riser 11 to the earth's surface. About a sampling line 21 which the supply line 21 represents a disposed above the earth fluid circuit, the evaporated heat fluid from the riser 11 dissipated. After the heat has been removed in the circuit located above the earth, the heat fluid in the compressor becomes 17 compressed and via a return line 23 as a liquid fluid with a press-in pressure in the range of 1.5 bar to 20 bar in the fluid pipe 13 introduced. As the above-ground fluid circuit, any fluid circuit can be used, which makes it possible to extract heat from the evaporated fluid.

Die Rücklaufleitung 22 des über der Erde befindlichen Wärmekreislaufs ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einem Ventil 27 ausgestattet. Mittels dieses Ventils 27 kann die Rücklaufleitung 22 gedrosselt und ggf. vollständig abgesperrt werden. Ebenso ist in der Vorlaufleitung 21 (Entnahmeleitung) ein Ventil 29 angeordnet, mit dem sich die Leitung drosseln bzw. vollständig absperren lässt.The return line 22 of the above-ground heat cycle is in the present embodiment with a valve 27 fitted. By means of this valve 27 can the return line 22 throttled and possibly completely shut off. Likewise is in the supply line 21 (Sampling line) a valve 29 arranged, with which the line can be throttled or completely shut off.

Zwischen der Vorlaufleitung 21 und der Rücklaufleitung 22 befindet sich eine Verbindungsleitung 39, die ebenfalls mit einem Ventil 33 ausgestattet ist. Die Verbindungsleitung 31 und die Ventile 27, 29, 33 ermöglichen es, verdampftes Fluid, welches mit einem hohen Druck aus der Erdwärmesonde 1 aufsteigt, in die Fluidleitung 13 umzuleiten. Mittels dieser Umleitung kann der Druck im Fluidrohr 13 erhöht werden. Die Verbindungsleitung 31 dient daher zusätzlich oder alternativ zum Verdichter 17 als eine Vorrichtung zum Einstellen des in der Fluidleitung 13 herrschenden Fluiddrucks.Between the supply line 21 and the return line 22 there is a connection line 39 which also has a valve 33 Is provided. The connection line 31 and the valves 27 . 29 . 33 allow vaporized fluid, which with a high pressure from the geothermal probe 1 ascends, into the fluid line 13 redirect. By means of this bypass, the pressure in the fluid pipe 13 increase. The connection line 31 therefore serves additionally or alternatively to the compressor 17 as a device for adjusting the in the fluid line 13 prevailing fluid pressure.

Wenn der Öffnungsquerschnitt des Ventils 33 in der Verbindungsleitung einstellbar ist, kann der Druckabfall über das Ventil 33 eingestellt werden, so dass eine Steuerung des Druckes, mit dem das Fluidrohr 13 beaufschlagt wird, möglich ist.If the opening cross-section of the valve 33 adjustable in the connecting line, the pressure drop across the valve can 33 be adjusted, allowing a control of the pressure with which the fluid pipe 13 is possible.

Als Fluid können in der Erdwärmesonde 1 insbesondere Ammoniak (NH₃), Propan (C₃H₈) oder Kohlendioxid (CO₂) zur Anwendung kommen. Es sind aber auch Gemische dieser Stoffe möglich. Zwar bietet von diesen Stoffen Ammoniak die höchste Energieleistung, jedoch kann Ammoniak nicht zusammen ohne Weiteres mit allen Materialien der Erdwärmesonde Verwendung finden, das Ammoniak bei manchen Materialien durch die Wand des Rohres diffundieren kann. Weniger problematisch ist die Diffusion bei Verwendung von Propan, das ca. 50% der Energieleistung, die mit Ammoniak möglich ist, erreicht. Kohlendioxid, welches ebenfalls weniger problematisch als Ammoniak ist und zudem in großen Mengen als Abgas anfällt, weist etwa ein Drittel der mit Propan möglichen Energieleistung auf.As fluid can in the geothermal probe 1 in particular ammonia (NH ₃ ), propane (C ₃ H ₈ ) or carbon dioxide (CO ₂ ) are used. But there are also mixtures of these substances possible. Although ammonia provides the highest energy output of these materials, ammonia can not readily be used together with any of the geothermal probe materials that ammonia may diffuse through the wall of some materials. Less problematic is the diffusion when using propane, which achieves about 50% of the energy that is possible with ammonia. Carbon dioxide, which is also less problematic than ammonia and also accumulates in large quantities as waste gas, has about one third of the potential with propane energy performance.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Erdwärmesondegeothermal probe
22: Erdreichsoil
33: unteres Endelower end
55: Erdoberflächeearth's surface
77: oberes Endetop end
99: VerdampfungsraumEvaporation space
1111: Steigraumheadspace
1313: Fluidrohrfluid pipe
1515: Nebeldüsefog nozzle
1616: Düsenöffnungnozzle opening
1717: Verdichtercompressor
1919: Wandwall
2121: Vorlaufleitungsupply line
2323: RücklaufleitungReturn line
2525: Temperatursensortemperature sensor
2727: VentilValve
2929: VentilValve
3131: Verbindungsleitungconnecting line
3333: VentilValve
3434: VentilValve
3535: Aktoractuator
3737: Pfeilarrow
3939: pneumatischer Antriebpneumatic drive
4141: Steuerleitungcontrol line
4343: Steuerleitungcontrol line

Claims

From the earth's surface to be sunk into a borehole geothermal probe ( 1 ) with one in the area of the earth's surface ( 5 ) upper end ( 7 ) and to be lowered into the wellbore lower end ( 3 ), which comprises: - an evaporation space ( 9 ), which at least in the region of the lower end of the geothermal probe ( 1 ) is present, - at least one fluid line ( 13 ), which is accessible from the upper end, to the evaporation space ( 9 ) and via at least one fluid outlet opening ( 16 ) in the evaporation chamber ( 9 ), wherein the evaporation space ( 9 ) has a wall which the fluid line ( 13 ), and - at least one rising space ( 11 ), which from the evaporation space ( 9 ) leads to the upper end and one via the at least one fluid line ( 13 ) in the evaporation chamber ( 9 ) introduced and vaporized fluid the rise to the upper end ( 7 ), characterized in that - at least one on the fluid line ( 13 ) arranged misting nozzle ( 15 ) with a the at least one fluid outlet opening ( 16 ) forming nozzle opening is present, - the mist nozzle ( 15 ) a controllable actuator ( 35 ) for opening and closing the nozzle opening, and - a control line ( 41 . 43 ) is present, with which the actuator ( 35 ) is connected to the at least one mist nozzle for receiving control signals.

Geothermal probe ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the controllable actuator ( 35 ) a fluid-powered drive ( 39 ) having.

Geothermal probe ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the controllable actuator ( 35 ) has an electrically operated drive.

Geothermal probe ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that a number of mist nozzles ( 15 ) along the longitudinal direction of the fluid line ( 13 ) are arranged distributed at this.

Geothermal probe ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the at least one mist nozzle ( 15 ) on the fluid line ( 13 ) is arranged so that its nozzle opening points in a direction parallel to the longitudinal direction of the fluid line ( 13 ) runs.

Geothermal probe ( 1 ) according to claim 5, characterized in that in each case two mist nozzles ( 15 ) are arranged in pairs so that their nozzle openings point in opposite directions.

Geothermal probe ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that on the wall ( 19 ) of the evaporation space ( 9 ) Temperature sensor ( 25 ) are arranged.

Geothermal probe ( 1 ) according to claim 7, characterized in that misting nozzles ( 15 ) in the axial direction of the fluid line ( 13 ) and that each axial position, in the at least one mist nozzle ( 15 ), at least one temperature sensor ( 25 ) assigned.

Method for operating a geothermal probe ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid in the form of fluid mist pulses in the evaporation space ( 9 ), wherein the mist valve ( 15 ) is opened and closed in response to control signals.

A method according to claim 9, characterized in that along the longitudinal direction of the fluid line ( 13 ) distributed spray nozzles ( 15 ) are present and the mist nozzles ( 15 ) in different sections of the fluid line ( 13 ) are controlled or regulated differently.

A method according to claim 9 or 10, characterized in that the fluid mist pulses parallel to the longitudinal direction of the fluid line ( 13 ) in the evaporation chamber ( 9 ) are introduced.

Method according to one of claims 9 to 11, characterized in that the power of the geothermal probe is adjusted by adjusting the time between the fluid mist pulses.