DE102012102739B4

DE102012102739B4 - geothermal probe

Info

Publication number: DE102012102739B4
Application number: DE102012102739.0A
Authority: DE
Inventors: Karl Mrukwia; Günter Heinrich
Original assignee: G ON GmbH; G-ON GmbH
Current assignee: G-ON GMBH, DE
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2014-07-03
Anticipated expiration: 2032-03-30
Also published as: DE102012102739A1

Abstract

Es wird eine 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) zur Verfügung gestellt. Die Erdwärmesonde (1) umfasst: – einen Verdampfungsraum (9), welcher in einem unter der Erdoberfläche (5) befindlichen Bereich der Erdwärmesonde (1) vorhanden ist, und – wenigstens eine Fluidleitung (13), welche vom oberen Ende der Erdwärmesonde (1) aus zugänglich ist, sich bis zum Verdampfungsraum (9) erstreckt und wenigstens zwei Verdampferabschnitte (14) mit jeweils mindestens einer darin vorhandenen Fluidaustrittsöffnung (16) umfasst, über welche die Fluidleitung (13) in den Verdampfungsraum (9) mündet, wobei die Verdampferabschnitte (14) in unterschiedlichen Abständen vom oberen Ende der Erdwärmesonde möglich sind Vorzugsweise sind sie jedoch in gleichen Abständen angeordnet. (1). Jeder Verdampferabschnitt (14) der Fluidleitung (13) umfasst jeweils mindestens ein im Inneren der Fluidleitung (13) angeordnetes Drosselelement, die im Falle von gleichen Abständen der Verdampferabschnitte (14) mit gleichen Widerstandswerten ausgelegt sind und damit gleiche Verdampfungsbedingungen in jedem Verdampferabschnitt sichern. (18).A geothermal probe (1) to be sunk into a borehole from the earth's surface is provided with an upper end (7) to be arranged in the region of the earth's surface (5) and a lower end (3) to be sunk into the borehole. The geothermal probe (1) comprises: - an evaporation chamber (9), which is present in an area of the geothermal probe (1) below the earth's surface (5), and - at least one fluid line (13), which runs from the upper end of the geothermal probe (1 ) is accessible, extends to the evaporation chamber (9) and comprises at least two evaporator sections (14), each with at least one fluid outlet opening (16) therein, via which the fluid line (13) opens into the evaporation chamber (9), the evaporator sections (14) at different distances from the upper end of the geothermal probe are possible, but they are preferably arranged at equal distances. (1). Each evaporator section (14) of the fluid line (13) in each case comprises at least one throttle element which is arranged in the interior of the fluid line (13) and which, in the case of equal distances between the evaporator sections (14), is designed with the same resistance values and thus ensures the same evaporation conditions in each evaporator section. (18).

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.

Die DE 30 37 721 A1 bezieht sich auf eine Verdampfung nach Art des Wärmerohres, bei der eine Regelung zur rationellen Wärmeausnutzung mit Schaltern erfolgt.The DE 30 37 721 A1 refers to an evaporation of the type of heat pipe, in which a regulation for the rational use of heat takes place with switches.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine vorteilhafte Konstruktion für eine Erdwärmesonde zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird durch eine Erdwärmesonde nach Anspruch 1 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. This object is achieved 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 in einem unter der Erdoberfläche befindlichen Bereich der Erdwärmesonde vorhanden ist. Wenigstens eine Fluidleitung, welche vom oberen Ende der Erdwärmesonde aus zugänglich ist, erstreckt sich bis zum Verdampfungsraum und umfasst wenigstens zwei Verdampferabschnitte mit jeweils mindestens einer darin vorhandenen Fluidaustrittsöffnung, über welche die Fluidleitung in den Verdampfungsraum mündet. Diese Verdampferabschnitte sind in unterschiedlichen Abständen vom oberen Ende der Erdwärmesonde angeordnet. Jeder Verdampferabschnitt der Fluidleitung umfasst jeweils mindestens ein im Inneren der Fluidleitung angeordnetes Drosselelement, bspw. eine Verengung, eine Blende, eine sieb- oder filterartige Konstruktion, etc.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 a vaporization space which is present in a region of the geothermal probe located below the earth's surface. At least one fluid line, which is accessible from the upper end of the geothermal probe, extends to the evaporation space and comprises at least two evaporator sections, each having at least one fluid outlet opening therein, via which the fluid line opens into the evaporation chamber. These evaporator sections are arranged at different distances from the upper end of the geothermal probe. Each evaporator section of the fluid line comprises in each case at least one throttle element arranged in the interior of the fluid line, for example a constriction, a diaphragm, a sieve-like or filter-like construction, etc.

Aufgrund der Gravitationswirkung auf das im Fluidrohr befindliche flüssige Kältefluid steigt der statische Flüssigkeitsdruck in einer vertikal angeordneten Fluidleitung mit zunehmender Tiefe immer mehr an, was ohne weitere Maßnahmen an den Fluidaustrittsöffnungen in den verschiedenen Verdampferabschnitten zu unterschiedlichen Austrittsdrücken des Fluids führen würde. Grundsätzlich kann dieser Problematik dadurch begegnet werden, dass jede Fluidaustrittsöffnung mit einem regelbaren Aktor versehen wird, der für eine geeignete Drosselung des an der jeweiligen Austrittsöffnung herrschenden Druckes sorgt, wie dies bspw. in der am Anmeldedatum der vorliegenden Anmeldung noch unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2010 046 221 A1 beschrieben ist. Dabei hängt der Widerstandsbeiwert, der für die an einer Austrittsöffnung zu erzielende Drosselwirkung einzustellen ist, von der Tiefe der jeweiligen Austrittsöffnung unter der Erdoberfläche ab. Eine derartige Regelung ist jedoch kompliziert. Außerdem befinden sich die Aktoren in nicht ohne weiteres zugänglichen Tiefen, was eine Wartung aufwändig macht.Due to the gravitational effect on the liquid refrigerant fluid in the fluid pipe, the static fluid pressure in a vertically arranged fluid conduit increases more and more with increasing depth which, without further measures at the fluid outlet openings in the different evaporator sections, would lead to different outlet pressures of the fluid. In principle, this problem can be counteracted by providing each fluid outlet opening with a controllable actuator which ensures a suitable throttling of the pressure prevailing at the respective outlet opening, as for example in the German patent application still unpublished on the filing date of the present application DE 10 2010 046 221 A1 is described. In this case, the resistance coefficient, which is to be set for the throttle effect to be achieved at an outlet opening, depends on the depth of the respective outlet opening below the earth's surface. However, such a scheme is complicated. In addition, the actuators are located in not easily accessible depths, which makes maintenance expensive.

Gemäß der Erfindung wird daher eine andere Lösung vorgeschlagen, nämlich für jeden Verdampferabschnitt wenigstens ein Drosselelement vorzusehen, das in der Fluidleitung selbst angeordnet ist. Die Drosselelemente erlauben es, mit Hilfe einer geeigneten Wahl ihrer Widerstandsbeiwerte die Fluiddrücke in den Verdampferabschnitten in einfacher Weise jeweils an den für die Fluidaustrittsöffnung oder die Fluidaustrittsöffnungen im entsprechenden Verdampferabschnitt gewünschten Austrittsdruck des Fluids optimal anzupassen. Insbesondere können die Drosselelemente Widerstandsbeiwerte aufweisen, die im Hinblick auf die Position der Drosselelemente in der Fluidleitung so gewählt sind, dass der Austrittsdruck des Fluids an allen Fluidaustrittsöffnung gleich ist.According to the invention, therefore, another solution is proposed, namely to provide for each evaporator section at least one throttle element, which is arranged in the fluid line itself. The throttle elements make it possible, with the aid of a suitable choice of their resistance coefficients, to optimally optimally adapt the fluid pressures in the evaporator sections to the outlet pressure of the fluid desired for the fluid outlet opening or the fluid outlet openings in the corresponding evaporator section. In particular, the throttle elements may have resistance coefficients that are selected with regard to the position of the throttle elements in the fluid line so that the outlet pressure of the fluid is the same at all fluid outlet openings.

In einer einfachen Ausgestaltung der Erdwärmesonde kann dies erreicht werden, indem die Verdampferabschnitte der Fluidleitung alle dieselbe Länge aufweisen, die Fluidaustrittsöffnungen der Verdampferabschnitte jeweils denselben Abstand zu den zugeordneten Drosselelementen aufweisen und die Drosselelemente alle denselben Widerstandsbeiwert besitzen. Wenn Drosselelemente mit einstellbarem Widerstandsbeiwert Verwendung finden, ist außerdem ein Einstellen des Austrittsdrucks über den Fluiddruck in den Verdampferabschnitten möglich. Nicht einstellbare Drosselelemente sind jedoch im Hinblick auf einen verringerten Wartungsbedarf vorteilhaft.In a simple embodiment of the geothermal probe this can be achieved by the evaporator sections of the fluid line all have the same length, the fluid outlet openings of the evaporator sections each have the same distance to the associated throttle elements and the throttle elements all have the same coefficient of resistance. In addition, if throttle elements with adjustable drag coefficient are used, it is possible to adjust the discharge pressure via the fluid pressure in the evaporator sections. However, non-adjustable throttle elements are advantageous in terms of reduced maintenance requirements.

In der erfindungsgemäßen Erdwärmesonde ist es außerdem vorteilhaft, wenn alle Drosselelemente konstruktiv gleich ausgeführt sind, also bspw. alle Drosselelemente als Verengung, alle Drosselelemente als Blende, alle Drosselelemente als sieb- oder filterartige Konstruktion, etc.In the geothermal probe according to the invention, it is also advantageous if all throttle elements are structurally the same, so for example. All throttle elements as a constriction, all throttle elements as a diaphragm, all throttle elements as sieve or filter-like construction, etc.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Erdwärmesonde besteht die Fluidleitung aus einer Mehrzahl von Montageabschnitten mit jeweils wenigstens einem Verdampferabschnitt. Dies vereinfacht bspw. den Austausch eines Drosselelementes in einem relativ weit oben befindlichen Verdampferabschnitt, da nicht das gesamte Fluidrohr ausgebaut oder gar zerteilt werden muss. Besonders vorteilhaft ist es, wenn jeder Verdampferabschnitt genau einem Montageabschnitt entspricht und das einem Verdampferabschnitt zugeordnete Drosselelement jeweils an einem Ende des Montageabschnittes angeordnet ist, da dann das Drosselement besonders leicht zugänglich ist.In an advantageous embodiment of the geothermal probe according to the invention, the fluid line consists of a plurality of mounting sections, each with at least one evaporator section. This simplifies, for example, the replacement of a throttle element in a relatively high overhead evaporator section, since not the entire fluid pipe must be removed or even divided. It is particularly advantageous if each evaporator section corresponds exactly to one mounting section and the throttle element assigned to an evaporator section is arranged in each case at one end of the mounting section, since then the throttle element is particularly easily accessible.

In der erfindungsgemäßen Erdwärmesonde können die Fluidaustrittsöffnungen jeweils mit Nebeldüsen ausgestattet sein, um das Fluid in Form von Nebeltröpfchen in den Verdampfungsraum einzubringen und so das Verdampfen des Fluids im Verdampfungsraum zu fördern.In the geothermal probe according to the invention, the fluid outlet openings can each be equipped with mist nozzles to introduce the fluid in the form of mist droplets in the evaporation chamber and thus to promote the evaporation of the fluid in the evaporation chamber.

In einer speziellen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Erdwärmesonde ist die Fluidleitung insbesondere helixförmig ausgeführt, und der Verdampfungsraum besitzt eine Wand mit einer Innenseite, an dem die helixförmige Fluidleitung angeordnet ist. In dieser Ausgestaltung kann die Außenseite der Fluidleitung als Fluidleitelement dienen, das verhindert, dass an der Wand des Verdampfungsraums befindliches Fluid infolge der Schwerkrafteinwirkung geradewegs an der Wand zum Sondenboden läuft. Stattdessen wird es von der als Fluidleitelement dienenden Außenfläche der Fluidleitung entlang einer helixförmigen 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. Die dem Fluid zum Verdampfen zur Verfügung stehende Zeit kann dabei durch die Steigung der Helix an die Bedürfnisse der jeweiligen Erdwärmesonde angepasst werden.In a special embodiment of the geothermal probe according to the invention, the fluid line is designed in particular helical, and the evaporation chamber has a wall with an inner side, on which the helical fluid line is arranged. In this embodiment, the outside of the fluid line can serve as a fluid guide, which prevents running on the wall of the evaporation space fluid due to the gravitational force running straight on the wall to the probe bottom. Instead, it is directed downwardly by the fluid line outer surface of the fluid conduit along a helical path, whereby it has to travel a longer distance to the probe bottom than without the fluid guide. Because of the longer path, the fluid has more time to evaporate. The time available for the evaporation of the fluid can be adjusted by the slope of the helix to the needs of each geothermal probe.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erdwärmesonde kann anstatt einer helixförmigen Fluidleitung eine Fluidleitung Verwendung finden, die als ein vorzugsweise im Zentrum des Verdampfungsraums verlaufendes gerades Fluidrohr ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung der Fluidleitung erfordert weniger Herstellungsaufwand als die helixförmige Fluidleitung und ist einfacher zu montieren.In an alternative embodiment of the geothermal probe, instead of a helical fluid line, a fluid line can be used which is designed as a straight fluid pipe extending preferably in the center of the evaporation space. This embodiment of the fluid line requires less manufacturing effort than the helical fluid line and is easier to assemble.

In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Erdwärmesonde befindet sich zwischen dem oberen Ende der Erdwärmesonde und dem Verdampfungsraum ein Steigraum für im Verdampfungsraum verdampftes Fluid, durch den sich ein Abschnitt der Fluidleitung ohne Fluidaustrittsöffnungen – nachfolgend Steigraumabschnitt genannt – erstreckt. Gemäß der Weiterbildung der erfindungsgemäßen Erdwärmesonde ist in dem Steigraumabschnitt aber wenigstens ein Drosselelement vorhanden. Mit einem oder mehreren Drosselelementen im Steigraumabschnitt der Fluidleitung kann ein statischer Druck, der sich aufgrund der Tiefe unterhalb der Erdoberfläche aufbaut, kompensiert werden, wodurch erreicht werden kann, dass der Druck im gesamten Fluidrohr einen vorgegebenen Maximaldruck nicht übersteigt. Außerdem können die den Verdampferabschnitten des Fluidrohrs zugeordneten Drosseln dann für geringere Fluiddrücke ausgelegt sein.In a further development of the geothermal probe according to the invention is located between the upper end of the geothermal probe and the evaporation space a rising space for vaporized in the evaporation space fluid through which a portion of the fluid line without fluid outlet openings - hereinafter called Steigraumabschnitt - extends. According to the embodiment of the invention Geothermal probe is in the riser section but at least one throttle element available. With one or more throttle elements in the riser section of the fluid line, a static pressure, which builds up due to the depth below the earth's surface, can be compensated, whereby it can be achieved that the pressure in the entire fluid tube does not exceed a predetermined maximum pressure. In addition, the throttles associated with the evaporator sections of the fluid tube can then be designed for lower fluid pressures.

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

2 zeigt einen Ausschnitt aus 1 2 shows a section 1

3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Erdwärmesonde in einem schematischen Längsschnitt. 3 shows a second embodiment of the geothermal probe according to the invention in a schematic longitudinal section.

4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Erdwärmesonde in einem schematischen Längsschnitt. 4 shows a third embodiment of the geothermal probe according to the invention in a schematic longitudinal section.

Mit Bezug auf die 1 und 2 wird nachfolgend der Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels für die erfindungsgemäße Erdwärmesonde beschrieben. 1 zeigt dabei eine erfindungsgemäße Erdwärmesonde 1 nach dem Einbringen in ein Bohrloch im Erdreich 2 in einem schematischen 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.With reference to the 1 and 2 the structure of a first embodiment 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 schematic 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 in dem unterhalb der Vegetationszone befindlichen Bereich der Erdwärmesonde 1 befindet und sich über einen möglichst großen Teil der Erdwärmesonde 1 erstreckt. Zum oberen Bereich 7 der Erdwärmesonde 1 hin schließen sich an den Verdampfungsraum 9 ein Steigraum 11 für den Aufstieg verdampften Fluids an. Außerdem ist ein Fluidrohr 13 vorhanden, welches als Fluidleitung zum Zuführen eines Fluids in den Verdampfungsraum 9 dient. Das Fluidrohr 13 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel 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. Die Außenseite der Wand 19, die in der Regel durch die Rohrwand eines Außenrohrs gebildet ist, ist zumindest im Bereich des Verdampfungsraumes von Erdreich umgeben, dessen Wärme zum Verdampfen des Fluids genutzt wird.The geothermal probe 1 includes a vaporization space 9 , which is located in the area below the vegetation zone of the geothermal probe 1 located and over as much of the geothermal probe as possible 1 extends. To the upper area 7 the geothermal probe 1 close to the evaporation room 9 a climbing space 11 for the rise of evaporated fluid. There is also a fluid tube 13 present, which serves as a fluid conduit for supplying a fluid into the evaporation space 9 serves. The fluid tube 13 is centric in the present embodiment by the rising space 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 room. The outside of the wall 19 , which is usually formed by the tube wall of an outer tube is surrounded at least in the region of the evaporation space of soil, the heat is used to evaporate the fluid.

In demjenigen Abschnitt des Fluidrohrs 13, welcher sich im Verdampfungsraum 9 befindet, sind Verdampferabschnitte 14 mit Fluidaustrittsöffnungen 16 im Mantel des Fluidrohres 13 vorhanden, welche sich in vertikaler Richtung erstrecken und das Einsprühen von flüssigem Fluid aus dem Fluidrohr 13 in den Verdampfungsraum 9 ermöglichen. Alle in derselben Tiefe angeordneten Fluidaustrittsöffnungen 16 befinden sich in demselben Verdampferabschnitt 14. Die vertikale Ausdehnung eines Verdampferabschnittes 14 ist so gewählt, dass ein am oberen Ende des Verdampferabschnittes 14 existierender Fluidfilm bei maximaler Leistung der Erdwärmesonde bis zum unteren Ende verdampft ist. Zusammen mit dem entsprechenden vertikalen Abschnitt des Verdampfungsraumes 9 bilden die Verdampferabschnitte 14 des Fluidrohres 13 daher Verdampfungsabschnitte der Erdwärmesonde 1.In that section of the fluid tube 13 which is in the evaporation chamber 9 are evaporator sections 14 with fluid outlet openings 16 in the jacket of the fluid pipe 13 present, which extend in the vertical direction and the spraying of liquid fluid from the fluid pipe 13 in the evaporation room 9 enable. All in the same depth arranged fluid outlet openings 16 are in the same evaporator section 14 , The vertical extension of an evaporator section 14 is chosen so that one at the top of the evaporator section 14 existing fluid film at maximum power of the geothermal probe is evaporated to the lower end. Along with the corresponding vertical section of the evaporation chamber 9 form the evaporator sections 14 of the fluid tube 13 therefore evaporation sections of the geothermal probe 1 ,

Jedem Verdampferabschnitt 14 ist ein Drosselelement in Form einer den Strömungsquerschnitt der Fluidleitung reduzierenden Drosselblende 18 vorgelagert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Drosselblenden 18 unmittelbar vor den Fluidaustrittsöffnungen 16 angeordnet. Ein Ausschnitt aus einem Verdampferabschnitt 14 sowie die diesem Verdampferabschnitt zugeordnete Drosselblende 18 sind in 2 vergrößert dargestellt. Durch eine geeignete Wahl der Widerstandsbeiwerte der Drosselblenden 18 lassen sich in den jeweiligen Verdampferabschnitten 14 die für den jeweils gewünschten Austrittsdruck des Fluids beim Austritt aus der Fluidaustrittsöffnung 16 gewünschten Fluiddrücke einstellen.Each evaporator section 14 is a throttle element in the form of a flow cross-section of the fluid line reducing orifice 18 upstream. In the present embodiment, the orifices are 18 immediately before the fluid outlet openings 16 arranged. A section of an evaporator section 14 and the throttle plate associated with this evaporator section 18 are in 2 shown enlarged. By a suitable choice of the resistance coefficients of the orifices 18 can be in the respective evaporator sections 14 for the respectively desired outlet pressure of the fluid at the exit from the fluid outlet opening 16 set desired fluid pressures.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die vertikalen Abmessungen aller Verdampferabschnitte 14 gleich, und die zugehörigen Drosselblenden 18 sind jeweils in regelmäßigen Abständen in dem im Verdampfungsraum 9 befindlichen Abschnitt des Fluidrohres 13 angeordnet. Auch die Abstände zwischen einem Verdampferabschnitt 14 und der zugeordneten Drosselblende 18 sind dabei für jeden Verdampferabschnitt 14 gleich. Dies ermöglicht es, alle Drosselblenden 18 mit demselben Widerstandsbeiwert auszustatten. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen die Drosselblenden 18 zudem alle dieselbe konstruktive Ausgestaltung auf, was die Konstruktion des Fluidrohres 13 vereinfacht.In the present embodiment, the vertical dimensions of all evaporator sections 14 same, and the associated orifices 18 are each at regular intervals in the evaporation chamber 9 located portion of the fluid pipe 13 arranged. Also the distances between an evaporator section 14 and the associated orifice 18 are there for each evaporator section 14 equal. This allows all orifices 18 equip with the same coefficient of resistance. In the present embodiment, the throttle diaphragms 18 Moreover, all the same structural design, what the construction of the fluid pipe 13 simplified.

Ein Abschnitt 20 des Fluidrohres, in welchem keine Austrittsöffnungen 16 vorhanden sind, erstreckt sich durch den Steigraum 11 der Erdwärmesonde 1, der sich im Bereich der Vegetationszone an den Verdampfungsraum 9 anschließt. Um den aufgrund der zunehmenden Tiefe ansteigenden Fluiddruck in dem sich im Steigraum 11 befindlichen Abschnitt 20 des Fluidrohres 13 zu vermindern, sind auch in diesem Abschnitt 20 ein oder mehrere Drosselblenden 18 vorhanden.A section 20 the fluid tube, in which no outlet openings 16 are present, extending through the riser 11 the geothermal probe 1 located in the area of the vegetation zone to the evaporation area 9 followed. Because of the increasing depth of increasing fluid pressure in the rising space 11 located section 20 of the fluid tube 13 to lessen, are also in this section 20 one or more orifices 18 available.

Das Fluidrohr 13 kann aus Montageabschnitten 17 aufgebaut sein, die jeweils wenigstens einen Verdampferabschnitt 14 umfassen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht ein Montageabschnitt 17 jeweils genau einem Verdampferabschnitt 14, wobei sich die Drosselblende 18 die Austrittsöffnungen 16 jeweils am unteren Ende eines Montageabschnittes 17 befinden. Das Anordnen des Verdampferabschnitte 14 mit den Fluidaustrittsöffnungen 16 sowie der Drosselblende 18 möglichst nahe an einem Ende eines Montageabschnittes 17 erleichtert die Zugänglichkeit der Fluidaustrittsöffnungen 16 und der Drosselblende 18 nach erfolgtem Ausbau des entsprechenden Montageabschnittes 17, bspw. im Rahmen einer Wartung.The fluid tube 13 can be from assembly sections 17 be constructed, each having at least one evaporator section 14 include. In the present embodiment corresponds to a mounting section 17 exactly one evaporator section 14 , where the orifice 18 the outlet openings 16 each at the lower end of a mounting section 17 are located. Arranging the evaporator sections 14 with the fluid outlet openings 16 as well as the orifice plate 18 as close to one end of a mounting section 17 facilitates the accessibility of the fluid outlet openings 16 and the orifice 18 after completion of the corresponding assembly section 17 , eg as part of a maintenance.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das durch das Fluidrohr 13 strömende Fluid mit Hilfe der Fluidaustrittsöffnungen 16 an die Innenseite der des Verdampfungsraum 9 umgebenden Wand 19 gespritzt bzw. gesprüht, so dass sich am oberen Ende des nachfolgenden Verdampfungsabschnittes 14 ein Fluidfilm an der Wand 19 bildet. Grundsätzlich ist es auch möglich, das Fluid in Form eines Strahls an die Wand 19 zu leiten, wobei das Spritzen wegen der dabei entstehenden keinen Tröpfchen und der dadurch erleichterten Verdampfung vorteilhaft ist. Das Einspritzen kann insbesondere mit Hilfe einer als Düsenöffnung ausgebildeten Fluidaustrittsöffnung 16 realisiert werden. Der an der Wand 19 gebildete Fluidfilm läuft aufgrund der Schwerkrafteinwirkung an dem Wandbereich 19 des nachfolgenden Verdampfungsabschnittes nach unten. Dabei nimmt das Fluid Wärme aus dem umgebenden Erdreich 2 auf, was schließlich zu einem Verdampfen des Fluids führt, bis das untere Ende des Verdampfungsabschnittes 14 erreicht ist. Wenn der Fluidfilm allerdings zu mächtig wird, kann nicht das gesamte Fluid des Films verdampfen, bevor das untere Ende des Verdampfungsabschnittes 14 erreicht ist. Als Folge davon würde die Mächtigkeit des Fluidfilms von Verdampfungsabschnitt zu Verdampfungsabschnitt zunehmen, bis der Boden des Erdwärmesonde 1 erreicht ist, so dass sich am Boden der Sonde ein Sumpf ausbilden kann. Durch Einspritzen des Fluids in den Verdampfungsraum 9 kann der Bildung eines Sumpfes vorgebeugt werden, da aufgrund der erleichterten Verdampfung die Mächtigkeit des Fluidfilms an der Wand 19 reduziert werden kann.In the present embodiment, this is through the fluid pipe 13 flowing fluid by means of the fluid outlet openings 16 to the inside of the evaporation chamber 9 surrounding wall 19 sprayed or sprayed so that at the upper end of the subsequent evaporation section 14 a fluid film on the wall 19 forms. In principle it is also possible, the fluid in the form of a jet to the wall 19 to direct, wherein the spraying is advantageous because of the resulting no droplets and thereby facilitated evaporation. The injection can in particular by means of a nozzle opening formed as a fluid outlet opening 16 will be realized. The one on the wall 19 formed fluid film runs due to the gravitational force on the wall area 19 the subsequent evaporation section down. The fluid takes heat from the surrounding soil 2 which eventually leads to evaporation of the fluid until the lower end of the evaporation section 14 is reached. However, if the fluid film becomes too thick, not all of the film's fluid can vaporize before the bottom of the evaporation section 14 is reached. As a result, the thickness of the fluid film would increase from evaporation section to evaporation section until the bottom of the geothermal probe 1 is reached, so that at the bottom of the probe can form a swamp. By injecting the fluid into the evaporation space 9 can prevent the formation of a swamp, since due to the facilitated evaporation, the thickness of the fluid film on the wall 19 can be reduced.

Eine Maßnahme, welche die Mächtigkeit des Fluidfilms an der Wand 19 weiter zu begrenzen hilft, ist in 3 gezeigt, die ein zweites Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Erdwärmesonde in einer schematischen Darstellung zeigt. In dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Fluidaustrittsöffnungen der Verdampferabschnitte 114 als Düsenöffnungen von Nebeldüsen 116 ausgebildet. Diese ermöglichen das Zerstäuben von flüssigem Fluid beim Einbringen in den Verdampfungsraum 9. Das Zerstäuben schafft dabei einen Kegel mit sehr kleinen Flüssigkeitströpfchen (Nebeltröpfchen), die im Verdampfungsraum 9 leicht verdampfen können. Der Durchmesser der Nebeltröpfchen beträgt dabei vorzugsweise nicht mehr als 100 μm, insbesondere 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 19 der Erdwärmesonde 1 erreichen können. Viele Nebeltröpfchen verdampfen dann bereits, bevor sie die Wand 19 erreichen. Diejenigen Nebeltröpfchen, welche die Wand 19 erreichen, bilden lediglich einen relativ dünnen Fluidfilm, der in der Regel vollständig verdampft ist, bevor er das untere Ende des Verdampfungsabschnittes, wo erneut Wärmefluid eingebracht wird, erreicht.A measure of the thickness of the fluid film on the wall 19 helps further limit is in 3 shown, which shows a second embodiment of the geothermal probe according to the invention in a schematic representation. In the second embodiment, the fluid outlet openings of the evaporator sections 114 as nozzle openings of mist nozzles 116 educated. These allow the atomization of liquid fluid when introduced into the evaporation chamber 9 , The atomizing creates a cone with very small liquid droplets (mist droplets), which are in the evaporation chamber 9 can evaporate easily. The diameter of the mist droplets is preferably not more than 100 .mu.m, in particular 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 mist droplets evaporate already before they hit the wall 19 to reach. Those mist droplets, which the wall 19 reach only form a relatively thin fluid film, which is usually completely evaporated before it reaches the lower end of the evaporation section, where again thermal fluid is introduced.

Die Mächtigkeit des Fluidfilms an der Wand 19 kann weiter verringert werden, wenn die Nebeldüsen 116 so angeordnet sind, dass ihre Düsenöffnungen im Wesentlichen in Richtung der Längsausdehnung des Fluidrohrs 13 zeigen, so dass die Öffnung des Kegels mit den Nebeltröpfchen nicht in Richtung auf die Wand 19 zeigt. 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 Öffnung der Nebeldüsen erhöht ist.The thickness of the fluid film on the wall 19 can be further reduced when the mist nozzles 116 are arranged so that their nozzle openings substantially in the direction of the longitudinal extent of the fluid pipe 13 show so that the opening of the cone with the mist droplets is not in the direction of the wall 19 shows. 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 showing opening of the mist nozzles is increased.

In einem dritten Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Erdwärmesonde 1 ist die Fluidleitung als helixförmiges Rohr 213 ausgebildet, das an der Innenseite der Wand 19 angeordnet ist. Dieses Ausführungsbeispiel ist schematisch in 4 dargestellt.In a third embodiment of the geothermal probe according to the invention 1 is the fluid line as a helical tube 213 formed on the inside of the wall 19 is arranged. This embodiment is shown schematically in FIG 4 shown.

Das helkixförmige Rohr 213 weist Verdampferabschnitte 214 auf, in denen es an seiner Unterseite mit Fluidaustrittsöffnungen 216 ausgestattet ist. Die Fluidaustrittsöffnungen 216 können als einfache Öffnungen oder als Düsenöffnungen, insbesondere als Öffnungen von Nebeldüsen, ausgestaltet sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind sie als Düsenöffnungen ausgestaltet. Vorzugsweise sind die Verdampferabschnitte 214 mit den Fluidaustrittsöffnungen 216 so im helixförmigen Rohr 213 verteilt, dass sich eine gleichmäßige Verteilung der Öffnungen sowohl in Axialrichtung des Verdampfungsraumes 9 als auch in Umfangsrichtung der Wand 19 ergibt, damit eine gleichmäßige Benetzung der Wand 19 erfolgt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht ein Verdampferabschnitt 214 genau einer Windung des helixförmigen Fluidrohres 213.The helical pipe 213 has evaporator sections 214 on which there are fluid outlets on its underside 216 Is provided. The fluid outlet openings 216 can be configured as simple openings or as nozzle openings, in particular as openings of fog nozzles. In the present embodiment, they are designed as nozzle openings. Preferably, the evaporator sections 214 with the fluid outlet openings 216 so in the helical tube 213 that distributes a uniform distribution of openings both in the axial direction of the evaporation space 9 as well as in the circumferential direction of the wall 19 results, thus a uniform wetting of the wall 19 he follows. In the present embodiment corresponds to an evaporator section 214 exactly one turn of the helical fluid tube 213 ,

Jeder Verdampferabschnitt 214 umfasst ein im Inneren des Fluidrohres 213 angeordnetes Drosselelement in Form eines den Strömungsquerschnitt der Fluidleitung reduzierenden Pollers 218. Durch eine geeignete Wahl der Widerstandsbeiwerte, welche sich durch die Poller 218 an den Engstellen ergeben, lassen sich in den jeweiligen Verdampferabschnitten 214 die für den jeweils gewünschten Austrittsdruck des Fluids beim Austritt aus der Düsenöffnung 216 gewünschten Fluiddrücke einstellen. Wie die Verdampferabschnitte 14 und die zugehörigen Drosselblenden 18 im ersten Ausführungsbeispiel sind die Verdampferabschnitte 214 und die zugehörigen Poller 218 im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils in regelmäßigen Abständen in dem im Verdampfungsraum 9 befindlichen Abschnitt des Fluidrohres 213 angeordnet, wobei die Abstände zwischen einem Verdampferabschnitt 214 und dem zugeordneten Poller 218 für jeden Verdampferabschnitt gleich, so dass alle Poller 218 so ausgebildet sein können, dass sie denselben Widerstandsbeiwert vermitteln.Each evaporator section 214 includes one inside the fluid tube 213 arranged throttle element in the form of a flow cross section of the fluid line reducing bollards 218 , By a suitable choice of the resistance coefficients, which are determined by the bollards 218 at the bottlenecks, can be in the respective evaporator sections 214 for the respectively desired outlet pressure of the fluid at the exit from the nozzle opening 216 set desired fluid pressures. Like the evaporator sections 14 and the associated orifices 18 in the first embodiment, the evaporator sections 214 and the associated bollards 218 in the present embodiment in each case at regular intervals in the evaporation chamber 9 located portion of the fluid pipe 213 arranged, wherein the distances between an evaporator section 214 and the associated bollard 218 for each evaporator section the same, so all bollards 218 can be designed so that they convey the same coefficient of resistance.

Der Außendurchmesser des helixförmigen Rohres 213 ist derart an den Innendurchmesser der Wand 19 angepasst, dass es die Innenseite der Wand 19 berührt, wenn es in den Verdampfungsraum 9 eingebracht ist. Wenn der Fluidfilm innerhalb eines Verdampfungsabschnittes nicht vollständig verdampft, wird das am unteren Ende des Verdampfungsabschnittes noch vorhandene flüssige Fluid des Fluidfilms beim Herablaufen an der Innenseite der Wand von dem helixförmigen Rohre 113 aufgefangen und entlang des Rohres 213 auf einer helixförmigen Bahn in Richtung auf den Sondenboden geführt Von dem helixförmigen Rohr 213 wird einem infolge der Schwerkrafteinwirkung an der Wand 19 herab laufenden Fluidfilm also eine helixförmige Bahn aufgezwungen, wodurch sich der Weg des Fluids bis zum Sondenboden am unteren Ende 3 der Erdwärmesonde 1 verlängert, und somit auch die Zeit, die das Fluid benötigt, um von einer bestimmten Stelle der Wand 19 bis zum Sondenboden zu gelangen. Bei geeigneter Steigung des helixförmigen Rohres 213 ist die spiralförmige Bahn lang genug, damit das Fluid vor Erreichen des Sondenbodens verdampfen kann. Dadurch kann auch bei einfachen Fluidaustrittsöffnungen 216, die einen Strahl oder relativ große Tröpfchen erzeugen, dem Bilden eines Sumpfes am Boden der Erdwärmesonde entgegengewirkt werden.The outer diameter of the helical tube 213 is so at the inner diameter of the wall 19 adapted that it is the inside of the wall 19 touched when it's in the evaporation room 9 is introduced. When the fluid film does not completely evaporate within an evaporation section, the liquid fluid of the fluid film still remaining at the lower end of the evaporation section becomes sloppy on the inside of the wall of the helical pipe 113 caught and along the pipe 213 guided on a helical path towards the probe bottom From the helical tube 213 is due to the effect of gravity on the wall 19 down so-called fluid film thus forced a helical path, whereby the path of the fluid to the probe bottom at the bottom 3 the geothermal probe 1 lengthened, and thus the time it takes for the fluid to move from a specific point of the wall 19 to get to the probe bottom. With a suitable slope of the helical tube 213 the spiral path is long enough for the fluid to evaporate before reaching the bottom of the probe. As a result, even with simple fluid outlet openings 216 which produce a jet or relatively large droplets, are counteracted to form a sump at the bottom of the geothermal probe.

Obwohl der Außendurchmesser des helixförmigen Rohres 213 im vorliegenden Ausführungsbeispiel derart an den Innendurchmesser der Wand 19 angepasst ist, dass sie die Innenseite der Wand 19 leicht berührt, ist auch eine Ausbildung derart, dass ein geringes Spiel zwischen der dem helixförmigen Rohr 213 und der Innenseite der Wand 19 vorhanden ist, nicht schädlich, solange der Abstand zwischen dem helixförmigen Rohr 213 und der Innenseite der Wand 19 nicht so groß wird, dass die Leitwirkung des helixförmigen Rohres 213 für das Fluid verloren geht. Der maximal zulässige Abstand wird in erster Linie von der Oberflächenspannung des flüssigen Fluids bestimmt.Although the outer diameter of the helical tube 213 in the present embodiment, to the inner diameter of the wall 19 adapted to the inside of the wall 19 Lightly touched, training is also such that there is little play between the helical tube 213 and the inside of the wall 19 is present, not harmful, as long as the distance between the helical tube 213 and the inside of the wall 19 not so great that the guiding action of the helical tube 213 lost for the fluid. The maximum allowable distance is determined primarily by the surface tension of the liquid fluid.

Andererseits ist aber auch eine Befestigung des helixförmigen Rohres 213 an der Innenseite der Wand 19 grundsätzlich möglich. Hierzu können die gängigen Befestigungsmethoden zur Anwendung kommen, etwa eine Befestigung mittels Stoffschluss wie bspw. eine Löt-, Schweiß- oder Klebeverbindung. Eine Befestigung erschwert jedoch die Wartung der Erdwärmesonde 1, da dann die gesamte Erdwärmesonde 1 bis zu dem zu wartenden Abschnitt aus der Bohrung entfernt werden muss.On the other hand, however, is an attachment of the helical tube 213 on the inside of the 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. An attachment, however, complicates the maintenance of the geothermal probe 1 , because then the entire geothermal probe 1 must be removed from the bore to the section to be serviced.

Wie das gerade Fluidrohr 13 des ersten Ausführungsbeispiels kann auch das helixförmige Fluidrohr 213 des dritten Ausführungsbeispiels aus Montageabschnitten aufgebaut sein, die jeweils wenigstens einen Verdampferabschnitt 214 umfassen.Like the straight fluid pipe 13 of the first embodiment may also be the helical fluid tube 213 of the third embodiment be constructed of mounting portions, each having at least one evaporator section 214 include.

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.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.

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 is located in a subterranean 5 ) located area of the geothermal probe ( 1 ) is present, and - at least one fluid line ( 13 . 213 ), which from the upper end of the geothermal probe ( 1 ) is accessible from, to the evaporation space ( 9 ) and at least two evaporator sections ( 14 . 214 ) each with at least one existing therein Fluid outlet opening ( 16 . 116 . 216 ), over which the fluid line ( 13 . 213 ) in the evaporation chamber ( 9 ), wherein the evaporator sections ( 14 . 214 ) at different distances from the upper end ( 7 ) of the geothermal probe ( 1 ), characterized in that - each evaporator section ( 14 . 214 ) of the fluid line ( 13 . 213 ) at least one in the interior of the fluid line ( 13 ) arranged throttle element ( 18 . 218 ).

Geothermal probe ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the throttle elements have resistance coefficients which, with regard to the position of the throttle elements ( 18 . 218 ) in the fluid line ( 13 . 213 ) are selected so that at all fluid outlet opening ( 16 . 116 . 216 ) the discharge pressure of the fluid is the same.

Geothermal probe ( 1 ) according to claim 2, characterized in that - the evaporator sections of the fluid line ( 13 . 213 ) all have the same length, - the fluid outlet openings ( 16 . 116 . 216 ) of the evaporator sections ( 14 . 214 ) each have the same distance to the associated throttle elements ( 18 . 218 ) and - the throttle elements ( 18 . 218 ) all have the same coefficient of resistance.

Geothermal probe ( 1 ) according to claim 3, characterized in that all throttle elements ( 18 . 218 ) are structurally the same.

Geothermal probe ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid line ( 13 ) of a plurality of mounting sections ( 17 ) each having at least one evaporator section ( 14 ) consists

Geothermal probe ( 1 ) according to claim 5, characterized in that each evaporator section ( 14 ) exactly one assembly section ( 17 ) and that an evaporator section ( 14 ) associated throttle element ( 18 ) each at one end of the mounting section ( 17 ) is arranged.

Geothermal probe ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid outlet openings ( 116 ) are each equipped with fog nozzles.

Geothermal probe ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the fluid line ( 213 ) is helical and the evaporation space ( 9 ) a wall ( 19 ) has an inner side, on which the helical fluid line ( 213 ) is arranged.

Geothermal probe ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the fluid line ( 13 ) is formed as a straight fluid pipe.

Geothermal probe ( 1 ) according to claim 9, characterized in that the fluid line ( 13 ) in the center of the evaporation space ( 9 ) is arranged.

Geothermal probe ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that - between the upper end ( 7 ) of the geothermal probe ( 1 ) and the evaporation space ( 9 ) a climbing space ( 11 ) for in the evaporation room ( 9 ) is vaporized fluid, - the fluid line ( 13 ) through the climbing space ( 11 ) extending riser section ( 20 ) without fluid outlet openings ( 16 . 116 . 216 ), and - in the rising space section ( 20 ) at least one throttle element ( 18 ) is available.

Geothermal probe ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that throttle elements ( 18 . 218 ) are used with adjustable resistance coefficient