DE102010046719B4

DE102010046719B4 - geothermal probe

Info

Publication number: DE102010046719B4
Application number: DE102010046719A
Authority: DE
Inventors: Karl Mrukwia
Original assignee: INTEC GmbH
Current assignee: INTEC GmbH
Priority date: 2010-09-23
Filing date: 2010-09-23
Publication date: 2013-04-18
Anticipated expiration: 2030-09-24
Also published as: DE102010046719A1

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 (18) 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 in den Verdampfungsraum (9) eingebrachten und dort verdampften Fluid den Aufstieg zum oberen Ende (7) ermöglicht,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wand (18) des Verdampfungsraumes (9) eine der Fluidleitung...From the earth's surface to be sunk in a borehole geothermal probe (1) with an in the region of the earth's surface (5) to be arranged upper end (7) and to be lowered into the wellbore lower end (3), which comprises:
An evaporation space (9) which is present at least in the area 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 via at least one fluid outlet opening (16) in the evaporation chamber (9) opens, wherein the evaporation space (9) has a wall (18 ), which surrounds the fluid line (13), and
- At least one rising space (11), which leads from the evaporation space (9), starting to the upper end and a via the at least one fluid line (13) in the in the evaporation chamber (9) introduced and vaporized there fluid the rise to the upper end (7) allows
characterized in that
the wall (18) of the evaporation chamber (9) one of the fluid line ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine von der Erdoberfläche aus in ein Bohrloch zu versenkende Erdwärmesonde.The present invention relates to a geothermal probe to be sunk into a borehole from the earth's surface.

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 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 condenses the refrigerant heat extracts. 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.

Die DE 10 2008 049 731 A1 beschreibt eine Fallfilmsonde mit einem in das Erdreich eingebrachten Wärmerohr, das als Wellrohr ausgebildet ist.The DE 10 2008 049 731 A1 describes a falling film probe with an introduced into the ground heat pipe, which is designed as a corrugated pipe.

Die DE 20 2004 018 559 U1 beschreibt einen Wärmeerzeuger mit einer Erdsonde, die ein Wellrohr als Sondenmantelrohr aufweist. Die Innenfläche des Sondenmantelrohres wird über eine im Inneren des Sondenmantelrohres verlaufendes und mit Flüssigkeitsaustrittsöffnungen versehenes Flüssigkeitsverteilerrohr mit einem Kältemittel benetzt.The DE 20 2004 018 559 U1 describes a heat generator with a ground probe having a corrugated tube as a probe sheath tube. The inner surface of the probe casing tube is wetted with a refrigerant via a liquid distributor tube extending in the interior of the probe casing tube and provided with liquid outlet openings.

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.

Aufgabe wird durch eine Erdwärmesonde nach Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.Task is solved by a geothermal probe according to claim 1. 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 Bohrloch 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. In der erfindungsgemäßen Erdwarmesonde weist die Wand des Verdampfungsraumes eine der Fluidleitung zugewandte Wandinnenfläche auf, an der ein sich spiralförmig um den Umfang der Wandinnenfläche erstreckendes Fluidleitelement angeordnet 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 sunk 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, extends 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 allows a via the at least one fluid line introduced into the evaporation chamber and evaporated there evaporation fluid to the upper end. In the geothermal probe according to the invention, the wall of the evaporation space has a wall of the inner wall facing the fluid line, on which a spiral is formed is arranged around the circumference of the wall inner surface extending fluid guide.

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 herab laufendem 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 with falling-film probes a sump of cold fluid forms on the probe bottom, which is fed by non-vaporized refrigerant flowing down 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.

In der erfindungsgemäßen Erdwärmesonde verhindert das Fluidleitelement, dass das Fluid infolge der Schwerkrafteinwirkung geradewegs zum Sondenboden läuft. Stattdessen wird es vom Fluidleitelement entlang eines spiralförmigen Bahn nach unten geleitet, wodurch es einen längeren Weg bis zum Sondenboden zurücklegen muss als ohne Fluidleitelement. Wegen des längeren Weges steht dem Fluid mehr Zeit zum Verdampfen zur Verfügung, so dass der Bildung eines Sumpfes entgegengewirkt werden. Ein Sumpf bildet sich dann, wenn überhaupt, nur langsam, so dass die Zahl an Betriebsunterbrechungen deutlich verringert werden kann. Die dem Fluid zum Verdampfen zur Verfügung stehende Zeit kann dabei durch die Steigung der Spirale an die Bedürfnisse der jeweiligen Erdwärmesonde angepasst werden.In the geothermal probe according to the invention, the fluid guiding element prevents the fluid from running straight to the probe bottom as a result of the action of gravity. Instead, it is directed downwardly by the fluidic guide along a helical path, which requires it to travel a longer distance to the probe bottom than without the fluidic guide. Because of the longer path, the fluid has more time to evaporate, thus counteracting the formation of a sump. A sump forms then, if at all, only slowly, so that the number of business interruptions can be clearly reduced. The time available for evaporation of the fluid can be adjusted by the slope of the spiral to the needs of each geothermal probe.

Das Fluidleitelement kann bspw. in Form einer Spiralfeder ausgebildet sein, deren Außendurchmesser dem Innendurchmesser der Wand entspricht. Insbesondere kann die Spiralfeder als individuelles Bauteil ausgestaltet sein, das lose in den in den Verdampfungsraum eingesetzt ist. Eine bestehende Erdwärmesonde kann so mit einem Fluidleitelement nachgerüstet werden. Selbst wenn die Spiralfeder an manchen Stellen eine kleinen Abstand von der Wandinnenfläche aufweist, sorgt die Oberflächenspannung des an der Wand befindlichen flüssigen Fluids dafür, dass die Leitwirkung der Spiralfeder eintritt. Dies gilt solange der Abstand der Spiralfeder von der Wand nicht zu groß ist. Die Spiralfeder kann in einer alternativen Ausgestaltung statt lose in den Verdampfungsraum eingesetzt zu sein auch mit der Wandinnenfläche fest verbunden sein, bspw. mittels einer stoffschlüssigen Verbindung wie etwa einer Lot-, Schweiß- oder Klebeverbindung.The fluid guide element may, for example, be designed in the form of a spiral spring, the outer diameter of which corresponds to the inner diameter of the wall. In particular, the coil spring may be configured as an individual component that is loosely inserted into the evaporation space. An existing geothermal probe can be retrofitted with a fluid guide. Even if the coil spring in some places has a small distance from the wall inner surface, the surface tension of the liquid fluid on the wall ensures that the guiding action of the spiral spring occurs. This applies as long as the distance of the coil spring from the wall is not too large. In an alternative embodiment, instead of being inserted loosely into the evaporation space, the spiral spring can also be fixedly connected to the wall inner surface, for example by means of a material connection, such as a solder, welding or adhesive connection.

Statt in Form einer Spiralfeder kann das Fluidleitelement auch in Form einer in die Wandinnenfläche integrierten Rinne ausgebildet sein, wodurch eine Verengung des Verdampfungsraumes vermieden werden kann. Eine solche Rinne kann bspw. in die Wandinnenfläche eingefräst werden. Das Einfräsen ist eine rasche und kostengünstige Methode zum Herstellen des FluidleitelementsInstead of in the form of a spiral spring, the fluid guide element can also be designed in the form of a groove integrated in the wall inner surface, whereby a constriction of the evaporation space can be avoided. Such a channel can, for example, be milled into the inner wall surface. Milling is a quick and inexpensive method for making the fluid guide

An der Fluidleitung kann wenigstens eine Nebeldüse mit einer die wenigstens eine Fluidaustrittsöffnung bildende Düsenöffnung angeordnet sein, wobei die Nebeldüse optional einen steuerbaren Aktor zum öffnen und Schließen der Düsenöffnung aufweist. Als Aktor wird hierbei eine Vorrichtung zum Bewegen oder Steuern eines Systems, welche Energie (bspw. in Form eines Fluiddrucks oder in Form von Strom) in eine Bewegung (Öffnen und Schließen der Düsenöffnung) überführt, angesehen. Zudem ist im Falle eines steuerbaren Aktors eine Steuerleitung vorhanden, die mit dem Aktor der wenigstens einen Nebeldüse zum Empfang von Steuersignalen verbunden ist. 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.At least one mist nozzle with a nozzle opening forming the at least one fluid outlet opening can be arranged on the fluid line, wherein the mist nozzle optionally 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 a fluid pressure or in the form of electricity) converted into a movement (opening and closing the nozzle opening) considered. In addition, in the case of a controllable actuator, a control line is provided, which is connected to the actuator of the at least one mist nozzle for receiving control signals. 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.

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 verringert, so dass ein spiralförmiges Fluidleitelement mit größerer Steigung und/oder geringerem Fluidaufnahmevermögen Verwendung finden kann, bspw. eine Spiralfeder mit geringerem Drahtdurchmesser oder eine Rinne mit geringerer Querschnittsfläche für strömendes Fluid. Wenn die Nebeldüse zudem einen steuerbaren Aktor enthält, der es ermöglicht, die Düsenöffnung gesteuert zu öffnen und zu schließen, lässt sich die Menge an Fluid, das in den Verdampfungsraum eingedüst wird so steuern, dass eine Benetzung der Wand des Verdampfungsraumes weiter unterdrückt werden kann, was die Anforderungen an die Steigung und/oder das Fluidaufnahmevermögen des Fluidleitelements noch weiter verringert.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, so that a spiral Fluidleitelement with greater pitch and / or lower fluid absorption capacity can be used, for example. A coil spring with a smaller wire diameter or a channel with a smaller cross-sectional area for flowing fluid. In addition, if the mist nozzle includes a controllable actuator that allows the nozzle opening to be opened and closed in a controlled manner, the amount of fluid injected into the evaporation space can be controlled so that wetting of the wall of the evaporation space can be further suppressed. which further reduces the requirements for the slope and / or the fluid absorption capacity of the fluid guide element.

Die wenigstens eine Nebeldüse kann derart an der Fluidleitung angeordnet sein, 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.The at least one mist nozzle may be arranged on the fluid line such that its nozzle opening points in a direction that 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.

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 along the longitudinal direction of the fluid line is arranged distributed thereon, so that the evaporation space can be filled uniformly with fluid.

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 Erdwärmesonde mit einer Spiralfeder als Fluidleitelement in einem schematischen Längsschnitt. 1 shows an embodiment of the geothermal probe with a coil spring as Fluidleitelement 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.

4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Erdwärmesonde mit einer eingefrästen Rinne als Fluidleitelement in einem schematischen Längsschnitt. 4 shows an embodiment of the geothermal probe with a milled groove as Fluidleitelement in a schematic longitudinal section.

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 18 des Verdampfungsraumes und ggf. des Steigraumes umgeben, wobei die Außenseite der Wand 18 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 18 surrounded the evaporation space and possibly the rising space, the outside of the wall 18 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 Nebeltröpfchen ist, desto schneller können sie verdampfen, so dass weniger Nebeltröpfchen innerhalb einer bestimmten Zeitspanne die Wand 18 der Erdwärmesonde 1 erreichen können. Viele Nebeltröpfchen verdampfen dann bereits, bevor sie die Wand 18 erreichen. Diejenigen Nebeltröpfchen, welche die Wand 18 erreichen, benetzen die Wand 18, und es bildet sich ein Film aus flüssigem Fluid, der aufgrund der Schwerkrafteinwirkung an der Wand 18 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. Für diesen Fall ist in den Verdampfungsraum 9 eine Spiralfeder 20a eingesetzt, die als ein Fluidleitelement dient. Der Außendurchmesser der Spiralfeder 20a ist dabei derart an den Innendurchmesser der Wand 18 angepasst, dass sie in den Verdampfungsraum 9 eingeschoben die Wandinnenseite 19 leicht berührt. An der Wandinnenseite 19 vorhandenes flüssiges Fluid wird dann beim Herablaufen von der Spiralfeder 20a aufgefangen und entlang dieser auf einer spiralförmigen Bahn in Richtung auf den Sondenboden geführt. Von der Spiralfeder 20a wird einem infolge der Schwerkrafteinwirkung an der Wand 18 herab laufenden Fluidfilm also eine spiralförmige Bahn aufgezwungen, wodurch sich der Weg des Fluids bis zum Sondenboden am unteren Ende 3 der Sonde verlängert, und somit auch die Zeit, die das Fluid benötigt, um von einer bestimmten Stelle der Wand 18 bis zum Sondenboden zu gelangen. Bei geeigneter Steigung der Spiralfeder 20a ist die spiralförmige Bahn lang genug, damit das Fluid vor Erreichen des Sondenbodens verdampfen kann.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 18 the geothermal probe 1 reachable. Many mist droplets evaporate already before they hit the wall 18 to reach. Those mist droplets, which the wall 18 reach, wet the wall 18 , and it forms a film of liquid fluid, due to the gravitational force on the wall 18 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. For this case is in the evaporation chamber 9 a coil spring 20a used, which serves as a fluid guide. The outer diameter of the spiral spring 20a is so on the inner diameter of the wall 18 adapted that they are in the evaporation room 9 sandwiched the wall inside 19 slightly touched. On the wall inside 19 Existing liquid fluid will then run down from the coil spring 20a collected and guided along this on a spiral track in the direction of the probe bottom. From the coil spring 20a is due to the effect of gravity on the wall 18 down spiraling fluid film thus forced a spiral path, whereby the path of the fluid to the probe bottom at the bottom 3 the probe lengthens, and thus the time it takes for the fluid to move from a specific point of the wall 18 to get to the probe bottom. With suitable pitch of the spiral spring 20a the spiral path is long enough for the fluid to evaporate before reaching the bottom of the probe.

Zwar ist die Spiralfeder 20a in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel nicht an der Wandinnenseite 19 befestigt, jedoch ist auch eine Befestigung an der Wandinnenseite 19 grundsätzlich möglich. Hierzu können die gängigen Befestigungsmethoden zur Anwendung kommen, etwa eine Befestigung mittels Stoffschluss wie bspw. eine Löt-, Schweiß- oder Klebeverbindung.Although the coil spring 20a not in the described embodiment on the inside of the wall 19 attached, however, is also a fixture on the inside wall 19 at least possible. For this purpose, the usual fastening methods can be used, such as a fastening means of material such as, for example, a soldering, welding or adhesive connection.

Obwohl der Außendurchmesser der Spiralfeder 20a im vorliegenden Ausführungsbeispiel derart an den Innendurchmesser der Wand 18 angepasst ist, dass sie die Wandinnenseite 19 leicht berührt, ist auch eine Ausbildung derart, dass ein geringes Spiel zwischen der Spiralfeder 20a und der Wandinnenseite 19 vorhanden ist, nicht schädlich, solange der Abstand zwischen Spiralfeder 20a und Wandinnenseite 19 nicht so groß wird, dass die Leitwirkung der Spiralfeder für das Fluid überall verloren geht. Der entsprechende Abstand wird in erster Linie von der Oberflächenspannung des flüssigen Fluids bestimmt.Although the outer diameter of the coil spring 20a in the present embodiment, to the inner diameter of the wall 18 adapted to the wall inside 19 slightly touched, is also a training such that a slight play between the coil spring 20a and the Inside wall 19 is present, not harmful, as long as the distance between spiral spring 20a and wall inside 19 does not become so large that the directivity of the spiral spring for the fluid is lost everywhere. The corresponding distance is determined primarily by the surface tension of the liquid fluid.

Eine Maßnahme, welche die Mächtigkeit des Fluidfilms an der Wand 18 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 Nebeltröpfchen eine relativ langen Weg zurücklegen, bis sie die Wand 18 erreichen, wodurch die Wahrscheinlichkeit, das sie vor Erreichen der Wand 18 verdampft sind, im Vergleich zu einer in Richtung auf die Wand 18 zeigenden Düsenöffnung erhöht ist.A measure of the thickness of the fluid film on the wall 18 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 causes the mist droplets to travel a relatively long distance until they reach the wall 18 achieve, thereby increasing the likelihood that they will reach the wall 18 are vaporized, compared to one towards the wall 18 pointing nozzle opening is increased.

In der in 1 dargestellten Erdwärmesonde erfolgt das Vernebeln von Fluid in der erfindungsgemäßen Erdwarmesonde 1 nicht kontinuierlich, sondern in gepulstem Betrieb, so das der Nachschub an Nebeltröpfchen, welche innerhalb einer bestimmten Zeitspanne die Wand erreichen können, begrenzt ist.In the in 1 shown geothermal probe is done nebulizing fluid in the invention geothermal probe 1 not continuously, but in pulsed operation, so that the supply of mist droplets, which can reach the wall within a certain period of time, is limited.

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 piezoelektrisches Element ausgebildet, dessen Dicke in Richtung des Pfeils 37 sich durch Anlegen einer 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 18 Temperatursensoren 25 angebracht. Diese ermöglichen es, die Temperatur der Wand 18 zu messen. Entspricht die Temperatur der Wand 18 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 18 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 18 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 18 vorliegt.In the geothermal probe 1 are on the wall 18 temperature sensors 25 appropriate. These allow the temperature of the wall 18 to eat. Corresponds to the temperature of the wall 18 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 18 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 18 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 18 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 18 zu öffnen oder zu schließen. Auf diese Weise lässt sich vermeiden, dass der an der Wand 18 befindliche Fluidfilm zu mächtig wird. 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 18 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 18 to open or close. That way you can avoid being on the wall 18 fluid film is too powerful. One way of operating the geothermal probe here is, for example, the injection in short fog pulses, being waited between two pulses, to at least in the area of the probe bottom no Wetting the wall 18 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 18 des Verdampfungsraumes 9 möglichst ununterbrochen benetzt ist und das Fluid beim Herablaufen entlang des Fluidleitelements vollständig verdampfen kann. Durch geeignete Verlängerung der Intervalle zwischen den Nebelpulsen lässt sich zwischen dieser Einstellung und einer zweiten Einstellung, in der die Außenwand 18 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 18 the evaporation room 9 wetted as continuously as possible and the fluid can completely evaporate during the downflow along the Fluidleitelements. By appropriate extension of the intervals between the fog pulses can be between this setting and a second setting in which the outer wall 18 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.

Eine Abwandlung der mit Bezug auf 1 beschriebenen Erdwärmesonde ist in einer schematischen Darstellung ausschnittsweise in 4 gezeigt. Die Fluidleitung mit den Nebeldüsen ist der Übersichtlichkeit halber in 4 nicht dargestellt. Im Unterschied zu der in 1 gezeigten Erdwärmesonde weist die Wandinnenseite 19 der in 4 gezeigten Erdwärmesonde ein Fluidleitelement in Form einer spiralförmig in die Wandinnenseite 19 eingefrästen Rinne 20b auf, die sich bis zum Sondenboden erstreckt. An der Wandinnenseite 19 vorhandenes flüssiges Fluid wird beim Herablaufen von der Rinne 20b aufgefangen und auf einer spiralförmigen Bahn in Richtung auf den Sondenboden geführt. Bei geeigneter Steigung der Rinne 20b ist die spiralförmige Bahn lang genug, damit das Fluid vor Erreichen des Sondenbodens verdampfen kann.A modification of with reference to 1 geothermal probe described is fragmentary in a schematic representation in 4 shown. The fluid line with the mist nozzles is in for clarity 4 not shown. Unlike the in 1 shown geothermal probe has the inside wall 19 the in 4 geothermal probe shown a fluid guide in the form of a spiral in the wall inside 19 milled gutter 20b which extends to the bottom of the probe. On the wall inside 19 Existing liquid fluid will leak from the gutter 20b collected and guided on a spiral track in the direction of the probe bottom. With suitable slope of the gutter 20b the spiral path is long enough for the fluid to evaporate before reaching the bottom of the probe.

Als Fluid können in der mit Bezug auf die 1 bis 4 beschriebenen Erdwärmesonde 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 with respect to the 1 to 4 described geothermal probe 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
1818: Wandwall
1919: WandinnenflächeWall inner surface
20a, b20a, b: Fluidleitelementfluid guide
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 ) a wall ( 18 ), 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 ) into the evaporation space ( 9 ) introduced and vaporized there fluid the rise to the upper end ( 7 ), characterized in that the wall ( 18 ) of the evaporation space ( 9 ) a wall of the fluid facing inner wall ( 19 ), at which a spiral around the circumference of the inner wall surface ( 19 ) extending fluid guide element ( 20a . 20b ) is arranged.

Geothermal probe ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the fluid guide element in the form of a spiral spring ( 20a ) is formed, the outer diameter of the inner diameter of the wall ( 18 ) corresponds.

Geothermal probe ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the spiral spring ( 20a ) is designed as an individual component that is loose in the evaporation chamber ( 9 ) is used.

Geothermal probe ( 1 ) according to claim 2, characterized in that spiral spring ( 20a ) with the inner wall surface ( 19 ) is firmly connected.

Geothermal probe ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the fluid guiding element in the form of a channel ( 20b ) in the inner wall surface ( 19 ) is integrated.

Geothermal probe ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the gutter ( 20b ) in the inner wall surface ( 19 ) is milled.

Geothermal probe ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least one of the fluid line ( 13 ) arranged misting nozzle ( 15 ) with a the at least one fluid outlet opening ( 16 ) forming nozzle opening is present,

Geothermal probe ( 1 ) according to claim 7, characterized in that 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 7 or claim 8, characterized in that a number of mist nozzles ( 15 ) along the longitudinal direction of the fluid line ( 13 ) is arranged distributed at this.