DE10216739A1

DE10216739A1 - Erdsonde zur Wärmegewinnung aus dem Boden

Info

Publication number: DE10216739A1
Application number: DE10216739A
Authority: DE
Inventors: Toralf Hansen; Juergen Strebe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-04-18
Filing date: 2002-04-16
Publication date: 2003-05-22
Also published as: DE20106707U1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Erdsonde zur Wärmegewinnung aus dem Boden. DOLLAR A Es ist Stand der Technik, mittels Sonden Erdwärme zu nutzen. Bekannte Sonden haben Vor- und Rücklaufleitungen mit gleicher Nennweite und Wandstärke. Hier besteht der Nachteil, dass zur Wärmegewinnung aus dem Boden die Wandung der Rohre isolierend wirkt und im oberen Bereich der Bohrung relativ viel Wärme von der Leitung mit der höheren Temperatur an die Leitung mit der niederen Temperatur übertragen wird. Dieser Wärmetransport ist nicht gewünscht. DOLLAR A Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Erdsonde zur Wärmegewinnung aus dem Boden vorzuschlagen, die es erlaubt, mit möglichst geringem Primärenergieaufwand möglichst viel Wärmeenergie aus der Umwelt zu nutzen. DOLLAR A Gelöst wird dieses Problem durch ein zentrales Rohr (1) mit großer Nennweite und starker Wanddicke und mindestens zwei Rohrleitungen (2) mit geringerer Nennweite und geringerer Wanddicke, die konzentrisch um den Außenumfang herum symmetrisch angeordnet sind und mit entsprechenden Verteiler- und Anschlussstücken am Sondenfuß verbunden sind. DOLLAR A Der mit der Erfindung erzielte Vorteil liegt insbesondere darin, dass durch die größere Wandstärke der zentralen Rohrleitung der Wärmeaustausch zwischen Vor- und Rücklauf entscheidend reduziert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Erdsonde zur Wärmegewinnung aus dem Boden gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Es ist Stand der Technik, mittels Sonden Erdwärme zu nutzen. Bekannte Sonden haben Vor- und Rücklaufleitungen mit gleicher Nennweite und Wandstärke. Hier besteht der Nachteil, dass zur Wärmegewinnung aus dem Boden die Wandung der Rohre isolierend wirkt und im oberen Bereich der Bohrung relativ viel Wärme von der Leitung mit der höheren Temperatur an die Leitung mit der niederen Temperatur übertragen wird. Dieser Wärmetransport ist nicht gewünscht.
Der gleiche Effekt tritt bei der Einbringung von Abwärme oder Solarwärme (z. B. zur späteren Nutzung) auf.

Nach DE 197 27 493 ist eine Heizvorrichtung mit einer Wärmepumpe bekannt, deren Kondensator von Wasser eines Heizkreislaufes und deren Verdampfer von Wasser oder einer Solelösung einer Erdsonde beaufschlagt ist und deren Vorlauf- und Rücklaufleitung in eine Erdbohrung einsetzbar sind. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rücklaufleitung der Erdsonde aus einem mit Wärmedämmung versehenen Zentralrohr mit relativ großer Innenquerschnittfläche und mehreren konzentrisch um seinen Außenumfang herum symmetrisch angeordneten Vorlaufrohren besteht, die über einen Verteilerkopf am Fuße und deren Summe ihrer Innenquerschnittsflächen etwa der Innenquerschnittsfläche des Zentralrohres entspricht.

Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass die Kosten für diese Sonde insbesondere durch die spezielle Isolierung des Zentralrohres und deutlich höher liegen.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt deshalb das Problem zugrunde, eine Erdsonde zur Wärmegewinnung aus dem Boden vorzuschlagen, die es erlaubt, mit möglichst geringem Primärenergieaufwand möglichst viel Wärmeenergie aus der Umwelt nutzen zu können.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale der Erfindung gelöst, die durch die Merkmale des Unteranspruches ergänzt werden.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil liegt insbesondere darin, dass durch die größere Wandstärke der zentralen Rohrleitung der Wärmeaustausch zwischen Vor- und Rücklauf entscheidend reduziert wird sowie der Wärmeübergang zwischen Erdreich und der Rohrleitungen mit geringerer Wandstärke und in der Summe mit der größeren Oberfläche auf dem Außenumfang wesentlich verbessert wird.

Dadurch braucht nur noch ein geringerer Teil des Wärmetransportmediums umgewälzt zu werden, da die Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf steigt, wodurch der Wirkungsgrad der Anlage gesteigert wird, da weniger Energie für die Umwälzung des Wärmetransportmediums z. B. Wasser oder Sole benötigt wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gegeben, dass durch eine Umsteuerung von Vor- und Rücklauf zusätzlich eine bessere Ausnutzung der verschiedenen Bodenschichten erreicht wird.

Eine noch weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, wenn das Wärmetransportmedium schnell durch das Zentralrohr und langsamer durch die Rohre auf dem Außenumfang strömt, wenn die Querschnittsfläche der Rohre auf dem Außenumfang größer ist als die der zentralen Rohrleitung. Dadurch kann die Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf weiter vergrößert werden.

Die gleichen Vorteile ergeben sich beim Einsatz der Sonde zur Einbringung von Solarer- oder Abwärmeenergie in den Boden zur späteren Nutzung.

Die Erfindung wird nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine zentrale Rohrleitung 1 mit zwei konzentrisch um den Außenumfang herum symmetrisch angeordnete Rohrleitungen 2 mit kleiner Nennweite und geringerer Wanddicke

Fig. 2 eine zentrale Rohrleitung 1 mit vier konzentrisch um den Außenumfang herum symmetrisch angeordnete Rohrleitungen 2 mit kleiner Nennweite und geringerer Wanddicke

Die in den Fig. 1 bis 2 dargestellten Ausführungsbeispiele der Sondenanordnungen zur Wärmegewinnung aus dem Boden mit definierten Abständen von einer zentralen Rohrleitung 1 mit relativ großer Nennweite und starker Wandstärke und mindestens zwei angeordneten Rohrleitungen 2 mit kleinerer Nennweite und geringerer Wandstärke, die am Sondenfuß miteinander verbunden sind, ermöglichen mit geringem Primäraufwand möglichst viel Wärmeenergie aus der Umwelt zu gewinnen.

Claims

1. Erdsonde zur Wärmegewinnung aus dem Boden, bestehend aus Rohren, dadurch gekennzeichnet, dass ein zentrales Rohr (1) mit großer Nennweite und starker Wanddicke und mindestens zwei Rohrleitungen (2) mit geringerer Nennweite und geringerer Wanddicke, die konzentrisch um den Außenumfang herum symmetrisch angeordnet sind, mit entsprechenden Verteiler- und Anschlussstücken am Sondenfuß verbunden sind.

2. Erdsonde zur Wärmegewinnung aus dem Boden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fließrichtung von Vor- und Rücklauf umtauschbar ist.