DE19963473B4

DE19963473B4 - Arrangement for dissipating heat from low-temperature cooling circuits

Info

Publication number: DE19963473B4
Application number: DE19963473A
Authority: DE
Inventors: Rainer Pietsch; Jochen Dipl.-Ing. Henke
Original assignee: GERODUR MPM KUNSTSTOFFVERARBEI; Gerodur Mpm Kunststoffverarbeitung & Co KG GmbH
Current assignee: GERODUR MPM KUNSTSTOFFVERARBEI; Gerodur Mpm Kunststoffverarbeitung & Co KG GmbH
Priority date: 1999-12-29
Filing date: 1999-12-29
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2019-12-30
Also published as: DE19963473A1

Abstract

Anordnung zur Ableitung von Wärme aus Niedrigtemperatur-Kühlkreisläufen, insbesondere für Kühlzwecke beliebiger Produktionsprozesse im Niedrigtemperaturbereich , enthaltend eine Einrichtung zur Bevorratung einer Kühlflüssigkeit, die über Rohrleitungen mit den zu kühlenden Einrichtungen (Verbraucher) einerseits und mit wenigstens einem Wärmetauscher andererseits, einen Flüssigkeitskreislauf bildend, verbunden ist, sowie Pumpen zur Umwälzung der Kühlflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher in Form einer Erdsondenanlage (1) mit einer Mehrzahl von im Abstand zueinander angeordneten und parallel- bzw. in Reihe geschalteten Erdsonden (2) ausgebildet ist, wobei die Erdsonden (2) unmittelbar mit dem umgebenden Erdreich (3) bzw. Gestein (4) mittels einer gut wärmeleitenden Füllmasse in Wärmekontakt stehen und bis in den untiefen Bereich reichen, wobei der Wärmetauscher die Erd kühle mittels des Flüssigkeitskreislaufs an die zu kühlenden Einrichtungen (Verbraucher) überträgt, und dass die Erdsondenanlage über einen Kühlflüssigkeitsspeicher mit dem Verbraucher (9) gekoppelt ist.Arrangement for dissipating heat from low-temperature cooling circuits, in particular for cooling purposes of any production processes in the low-temperature range, containing a device for storing a cooling liquid, which is connected via pipes to the devices to be cooled (consumers) on the one hand and to at least one heat exchanger on the other, forming a liquid circuit and pumps for circulating the cooling liquid, characterized in that the heat exchanger is designed in the form of an earth probe system (1) with a plurality of earth probes (2) arranged at a distance from one another and connected in parallel or in series, the earth probes (2 ) are in direct thermal contact with the surrounding soil (3) or rock (4) by means of a good heat-conducting filling compound and reach into the shallow area, the heat exchanger cooling the earth by means of the liquid circuit to the devices to be cooled (Ve user) and that the geothermal probe system is coupled to the consumer (9) via a coolant reservoir.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Ableitung von Wärme aus Niedrigtemperatur-Kühlkreisläufen, insbesondere für Kühlzwecke beliebiger Produktionsprozesse im Niedrigtemperaturbereich, enthaltend eine Einrichtung zur Bevorratung einer Kühlflüssigkeit, die über Rohrleitungen mit den zu kühlenden Einrichtungen (Verbraucher) einerseits und mit wenigstens einem Wärmetauscher andererseits, einen Flüssigkeitskreislauf bildend, verbunden ist, sowie Pumpen zur Umwälzung der Kühlflüssigkeit.The invention relates to an arrangement to dissipate heat from low-temperature cooling circuits, in particular for cooling purposes any production processes in the low temperature range, containing one Device for storing a coolant that flows through pipes with the ones to be cooled Institutions (consumers) on the one hand and with at least one heat exchangers on the other hand, a fluid circuit forming, connected, and pumps for circulating the coolant.

In der Industrie werden eine Vielzahl von Herstellungs- und Verarbeitungsverfahren eingesetzt, bei denen eine Kühlung der Maschinen selbst oder zumindest der Produkte während des Herstellungsprozesses erforderlich ist. Als Kühlmedium wird häufig Wasser oder auch Sole o. dgl. verwendet. Dieses Kühlmedium soll dem Produktionsprozess die Prozesswärme entziehen und erwärmt sich daher mehr oder weniger. Dabei wird also Wärmeenergie auf das Kühlmedium übertragen, die dann mit geeigneten Mitteln entweder an die Umgebung abgegeben werden muss, oder mittels Wärmetauscher zu Nutzenergie umgewandelt werden kann.In the industry there are a variety of manufacturing and processing processes used in which a cooling of the machines themselves or at least of the products during the Manufacturing process is required. Water is often used as the cooling medium or also brine or the like. This cooling medium is intended to help the production process the process heat withdraw and warmed therefore more or less. So thermal energy is transferred to the cooling medium, which are then released into the environment using suitable means must be, or using a heat exchanger can be converted to useful energy.

Im ersteren Fall finden Kühltürme (Nutzung der Verdunstungskälte), Freikühler mit und ohne Elektrolüfter (Konvektionskühlung), oder auch Kältemaschinen Anwendung. Im zweiten Fall werden in Abhängigkeit von den vorhandenen Temperaturdifferenzen entweder einfache Wärmetauscher oder auch Wärmepumpen verwendet. In jedem Fall wird zum Betrieb der Kühleinrichtungen Elektroenergie benötigt, um die Pumpen, die Lüfter oder auch die Kompressoren der Kühlmaschinen bzw. der Wärmepumpen zu betreiben. Je nach der erforderlichen Kühlleistung kann der Bedarf an Elektroenergie sehr erheblich sein. Bei hohen Kühlmitteltemperaturen ist es relativ einfach, durch geeignete Wärmekopplung Nutzenergie zu erhalten. Sind die Kühlmitteltemperaturen jedoch niedrig, beispielsweise unter 30 °C, so lässt sich Nutzenergie nur mit Hilfe von Wärmepumpen gewinnen, was aber unwirtschaftlich und kostenintensiv ist. Wärmepumpen sind bekanntlich energetisch relativ ungünstig und erfordern im Verhältnis zur rückgewonnenen Wärmeenergie vergleichsweise hohen Energieeinsatz.In the former case, cooling towers (use evaporative cooling), Free cooling with and without electric fan (Convection), or also chillers Application. In the second case, depending on the existing Temperature differences either simple heat exchangers or heat pumps used. In any case, electrical energy is used to operate the cooling devices needed around the pumps, the fans or the compressors of the cooling machines or the heat pumps to operate. Depending on the cooling capacity required, the need in electrical energy. At high coolant temperatures it is relatively easy to add useful energy through suitable heat coupling receive. Are the coolant temperatures however, low, for example below 30 ° C, useful energy can only be used with Help from heat pumps win, which is uneconomical and costly. Heat pumps are known to be relatively unfavorable energetically and require in relation to recovered Thermal energy comparatively high energy input.

Das ganz allgemeine Ziel ist jedoch, den Energieeinsatz deutlich zu reduzieren und damit den Schadstoffausstoß, ganz besonders die CO₂-Emission und folglich die Umweltbelastung erheblich zu vermindern.However, the very general goal is to significantly reduce energy consumption and thus significantly reduce pollutant emissions, especially CO ₂ emissions and consequently environmental pollution.

Beispielsweise wird in der kunststoffverarbeitenden Industrie der größte Teil der eingesetzten Elektroenergie in Wärme umgewandelt. Der Anteil dieser Wärme, der nicht durch Strahlung und Konvektion an die Umgebung abgegeben wird, muss durch gezielte Kühlung (im Durchschnitt 50 %) abgeführt werden. Dies ist notwendig, da ansonsten an Maschinen und Anlagen Schäden auftreten würden, die deren Zerstörung zur Folge hätten. Das hieße, dass technologische Prozesse nicht durchführbar wären.For example, in plastic processing Industry the largest part converted electrical energy into heat. The amount this warmth, which is not released into the environment by radiation and convection through targeted cooling (50% on average) become. This is necessary because otherwise on machines and systems damage would occur the their destruction would result. That would mean that technological processes would not be feasible.

Deshalb werden zur Kühlung der Produktionsanlagen und der hergestellten Erzeugnisse Medien eingesetzt, die in der Regel mit Hilfe von Elektroenergie rückgekühlt werden. Das bedeutet, dass Energie aufgewendet wird, um Energie aus dem Fertigungsprozess zu ziehen. Da die Kühlmedien beispielsweise in der kunststoffverarbeitenden Industrie meistens ein Temperaturniveau von <= 30 °C aufweisen, wird dieses Potenzial gegenwärtig bedingt durch das geringe Arbeitsvermögen unzureichend genutzt.Therefore, for cooling the Production equipment and the manufactured media used, which are usually recooled with the help of electrical energy. It means that Energy is used to generate energy from the manufacturing process pull. Because the cooling media for example in the plastics processing industry mostly a temperature level of <= Have 30 ° C, this potential becomes present insufficiently used due to the low work capacity.

Zur Verringerung des Energieeinsatzes bei der Kühlung und somit zur Verringerung der Umweltbelastung mit C₂ wurde versucht, beispielsweise die Kühlkreisläufe nach Kaltwassertemperaturen aufzuteilen, oder eine Winterentlastung von Kältemaschinen durch den Einsatz von Freikühlern zu erreichen. Auch wurde versucht, das Grundwasser oder Uferfiltrat zur Kühlung heranzuziehen, was jedoch nicht an jedem Standort verfügbar ist und zum anderen besondere Sicherheitsvorkehrungen erforderlich macht, um eine Verschmutzung des Grundwassers, auch jede zufällige, mit Sicherheit zu verhindern.In order to reduce the use of energy in cooling and thus to reduce the environmental impact with C ₂ , attempts have been made to divide the cooling circuits according to cold water temperatures, for example, or to relieve the chillers from winter by using free coolers. Attempts have also been made to use the groundwater or bank filtrate for cooling, but this is not available at every location and, on the other hand, requires special safety precautions to prevent contamination of the groundwater, even accidental, with certainty.

Aus der Druckschrift DE 30 16 456 A1 ist ein Erdboden-Wärmespeicher mit Wärmetauscherelementen bekannt, der der Speicherung von Sonnen- oder Abfallenergie als Erdwärme dient, welche bei Bedarf, z.B. für Heizzwecke wieder entnommen werden kann. Der Wärmespeicher besteht aus einer Vielzahl von Wärmetauscher-Elementen 61, die unterhalb einer oberen Wärmedämmschicht 76 in das Erdreich eingebracht sind und wobei zusätzlich seitliche Wärmedämmwände 77 vorgesehen sind. Um ein Eindringen von Oberflächenwasser in den Wärmespeicher zu verhindern, befindet sich über der Wärmedämmschicht zusätzlich eine wasserundurchlässige Schicht 78. Zur Gewährleistung eines bestimmungsgemäßen Gebrauchs des Erdboden-Wärmespeichers, muss dieser sich außerdem oberhalb des Grundwasserspiegels befinden.From the publication DE 30 16 456 A1 is an earth heat storage with heat exchanger elements is known, which serves to store solar or waste energy as geothermal energy, which can be removed if necessary, for heating purposes, for example. The heat accumulator consists of a large number of heat exchanger elements 61 that are below an upper layer of thermal insulation 76 are introduced into the ground and additional lateral thermal insulation walls 77 are provided. In order to prevent surface water from entering the heat accumulator, there is an additional water-impermeable layer above the thermal insulation layer 78 , To ensure the intended use of the ground heat storage, it must also be above the groundwater level.

Hierbei wird der Erdboden insbesondere als Zwischenspeicher von Wärmeenergie genutzt, was gleichzeitig Wärmeisolationseigenschaften des umgebenden Erdreiches bedingt. Diese Anordnung ist jedoch nicht für die dauerhafte Wärmeableitung an die Erdreichumgebung und damit zur Kühlung eines Niedertemperatur- Kühlkreislaufes geeignet.Here, the soil in particular as a temporary store of thermal energy used what is at the same time heat insulation properties of the surrounding soil. However, this arrangement is not for the permanent heat dissipation to the ground environment and thus to cool a low-temperature Cooling circuit suitable.

Die Druckschrift DE 33 12 329 A1 beschreibt ebenfalls einen Erd-Wärmespeicher, bei dem ganzjährig eine Wärmeentnahme zur direkten Beheizung von Gebäuden ohne Zwischenschaltung einer Wärmepumpe möglich sein soll. Das Speichermedium ist hier ebenfalls gewachsener Erdboden, wobei als Wärmetauscher Mantelrohre verwendet werden und die Speichertemperatur ganzjährig mindestens 45 °C betragen soll.The publication DE 33 12 329 A1 also describes an underground heat accumulator, in which heat extraction for the direct heating of buildings is to be possible all year round without the interposition of a heat pump. The storage medium here is also grown soil, being used as a heat exchanger Jacket pipes are used and the storage temperature should be at least 45 ° C all year round.

Um die Speicherung in diesem Temperaturbereich zu ermöglichen, muss ein genügender Abstand zum Grundwasserspiegel eingehalten werden und der Speicherraum im Erdreich vollkommen trocken sein. Auch hier wird der Erdboden mit Wärmeisolationsmaßnahmen als Zwischenspeicher von Wärmeenergie genutzt, und ist nicht für die dauerhafte Wärmeableitung an die Erdreichumgebung und damit zur Kühlung geeignet.To save in this temperature range to allow must be a sufficient one Distance to the water table and the storage space be completely dry in the ground. Here, too, is the ground with thermal insulation measures as a temporary store of thermal energy used, and is not for permanent heat dissipation suitable for the soil environment and thus for cooling.

Ein weiteres Prinzip der Erdwärmespeicherung ist aus der Druckschrift DE 30 18 337 A1 bekannt. Ein Absorber zur Wärmeaufnahme aus der Erde oder zur Wärmeladung der Erde, dient ebenfalls der Funktion Wärme in der Erde zu speichern und bei Bedarf der Erde zu Heizzwecken wieder zu entziehen. Um dies zu erreichen, sollen die Rohrelemente radial von einem nahe der Erdoberfläche liegenden Verzweigungspunkt ausgehen. Der Winkel der Rohre zur Vertikalebene soll hier zwischen 10° und 80° liegen. Das Ziel dieser Anordnung ist, ein möglichst großes Erdraumvolumen konzentriert auf einer eng begrenzten Bodenfläche abdecken zu können. Auch hiermit wird das Problem, einen Niedertemperatur-Kühlkreislaufes energetisch günstig zu kühlen, nicht gelöst.Another principle of geothermal energy storage is from the publication DE 30 18 337 A1 known. An absorber for absorbing heat from the earth or for heating the earth also serves the function of storing heat in the earth and, if necessary, extracting it from the earth again for heating purposes. To achieve this, the tubular elements should start radially from a branching point close to the surface of the earth. The angle of the pipes to the vertical plane should be between 10 ° and 80 °. The aim of this arrangement is to be able to cover as large a volume of the earth as possible concentrated on a narrowly limited floor area. This also does not solve the problem of cooling a low-temperature cooling circuit in terms of energy efficiency.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Ableitung von Wärme aus Niedrigtemperatur-Kühlkreisläufen, insbesondere für Kühlzwecke beliebiger Produktionsprozesse im Niedrigtemperaturbereich mit einfachem Aufbau zu schaffen, die auf Dauer kostengünstig und wartungsarm betrieben werden kann und bei welcher der Energieeinsatz erheblich verringert wird.The invention is therefore the object based on an arrangement for dissipating heat from low-temperature cooling circuits, in particular for cooling purposes any production processes in the low temperature range with simple To create structures that are inexpensive and low-maintenance in the long run can and in which the use of energy is significantly reduced.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung wird bei einer Anordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Wärmetauscher in Form einer Erdsondenanlage mit einer Mehrzahl von im Abstand zueinander angeordneten und parallel oder in Reihe geschalteten Erdsonden ausgebildet ist, wobei die Erdsonden über Wärmebrücken unmittelbar mit dem umgebenden Erdreich bzw. Gestein mittels einer gut wärmeleitenden Füllmasse in Wärmekontakt stehen und bis in den untiefen Bereich reichen wobei der Wärmetauscher die Erdkühle mittels des Flüssigkeitskreislaufs an die zu kühlenden Einrichtungen (Verbraucher) überträgt, und dass die Erdsondenanlage über einen Kühlflüssigkeitsspeicher mit dem Verbraucher gekoppelt ist.The basis of the invention The task is given in an arrangement of the above Kind of solved by that the heat exchanger in the form of an earth probe system with a plurality of at a distance arranged to each other and connected in parallel or in series Earth probes is formed, the earth probes directly via thermal bridges with the surrounding Soil or rock using a heat-conducting filler in thermal contact stand and reach into the shallow area with the heat exchanger the coolness of the earth by means of the liquid cycle to the ones to be cooled Facilities (consumers) transmits, and that the geothermal system over a coolant reservoir is coupled with the consumer.

Somit kann die Erdkühle für großtechnische Kühlanlagen, insbesondere für die Ableitung von Wärme aus Niedrigtemperatur-Kühlkreisläufen bei Kühlmitteltemperaturen von unter 30 °C, z.B. zur Ableitung von überschüssiger Prozesswärme bei der Kunststoffproduktion, äußerst effektiv nutzbar gemacht werden. Der besondere Vorteil einer solchen Lösung ist neben dem einfachen Aufbau, der höheren Verfügbarkeit und der langen Lebensdauer besonders in den niedrigen Betriebskosten zu sehen. Durch den einfachen Aufbau steigt auch die Wartungsfreundlichkeit, bzw. die Wartungskosten können reduziert werden. Aus dem erheblich reduzierten Energieverbrauch im Vergleich zu einer konventionellen Kühlanlage, der bis zu ca. 80 % betragen kann, resultiert eine sehr gute Umweltverträglichkeit, so dass Primärenergieträger geschont werden.Thus, the geothermal cooling can be used for large-scale Cooling Systems, especially for the dissipation of heat Low temperature cooling circuits at Coolant temperatures below 30 ° C, e.g. to dissipate excess process heat plastic production, extremely effective be made usable. The particular advantage of such a solution is in addition to the simple structure, the higher availability and the long service life especially seen in the low operating costs. Because of the simple Construction also increases the ease of maintenance or maintenance costs can be reduced. From the significantly reduced energy consumption compared to a conventional cooling system that can handle up to approx. 80 % can result in very good environmental compatibility, so that primary energy sources are spared become.

Die bis in den untiefen Bereich eingebrachten Erdsonden stehen mit dem umgebenden Erdreich oder Gestein in direkten Wärmekontakt und übertragen die Erdkühle mittels des Flüssigkeitskreislaufs an die zu kühlenden Einrichtungen (Verbraucher), wie zum Beispiel an die Produktionsmaschinen zur Kunststoffrohrherstellung. Die im Einzelfall zu realisierende Tiefe der Erdsonden bestimmt sich aus den geologischen Bedingungen und aus der erforderlichen Kühlleistung.The brought into the shallow area Earth probes are in direct contact with the surrounding soil or rock thermal contact and broadcast the coolness of the earth by means of the liquid cycle to the ones to be cooled Facilities (consumers), such as on the production machines for plastic pipe production. The one to be implemented in individual cases The depth of the earth probes is determined by the geological conditions and from the required cooling capacity.

In einer Fortführung der Erfindung sind die Erdsonden in Bohrungen angeordnet, wobei der Zwischenraum zwischen dem Außenmantel der Erdsonde und dem umgebenden Felsen mit einer gut wärmeleitenden Füllmasse ausgefüllt ist. Auf diese Weise wird ein besonders guter Wärmekontakt erreicht. Bevorzugt ist die Wärmeleitfähigkeit der Füllmasse etwa an die Wärmeleitfähigkeit des umgebenden Felsens angepasst, was am besten durch die Verwendung von dünnflüssigem Beton erreicht wird, der gleichzeitig das Bohrloch stabilisiert.In a continuation of the invention Earth probes arranged in bores, the space between the outer jacket the earth probe and the surrounding rock with a good heat-conducting filling compound filled out is. In this way, particularly good thermal contact is achieved. Prefers is the thermal conductivity the filling mass about thermal conductivity of the surrounding rock adapted to what is best through use of thin concrete is achieved, which simultaneously stabilizes the borehole.

Besonders kostengünstig können die Erdsonden aus Kunststoffrohren hergestellt werden. Derartige Erdsonden sind äußerst langlebig und besitzen eine ausreichende Wärmeleitfähigkeit. Übliche Kunststoffrohre können beispielsweise eine Wärmeleitfähigkeit aufweisen, die der von Granit weitgehend entspricht.The geothermal probes made of plastic pipes can be cost-effective getting produced. Such geothermal probes are extremely durable and possess adequate thermal conductivity. Usual plastic pipes can for example a thermal conductivity have that largely corresponds to that of granite.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das Material der Kunststoffrohre zur Vergrößerung der Wärmeleitfähigkeit Zuschlagstoffe enthalten. Damit lässt sich auf einfache Weise eine Anpassung an besondere geologische Bedingungen erreichen, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn die Wärmeleitfähigkeit des umgebenen Erdreiches besonders gut ist.In a further embodiment of the Invention can increase the material of the plastic tubes thermal conductivity Aggregates included. It can be done easily achieve an adaptation to special geological conditions, what is particularly advantageous if the thermal conductivity of the surrounding soil is particularly good.

Um einen besonders einfachen und kostengünstigen Einbau der Erdsonden zu ermöglichen, bestehen diese aus einer vormontierten U-rohrförmigen oder doppel-U-rohrförmigen Anordnung, wobei die einzelnen Rohre in Abständen durch Abstandshalter miteinander verbunden sind.To a particularly simple and inexpensive Installation of the earth probes to enable they consist of a pre-assembled U-tube or double U-tube arrangement, the individual tubes spaced apart by spacers are connected.

In einer Variante können die Erdsonden auch aus mehreren koaxial ineinander angeordneten Kunststoffrohren bestehen, wobei die zu kühlende Kühlflüssigkeit im äußeren Ring abwärts und im inneren Rohr aufwärts geführt wird.In a variant, the geothermal probes can also consist of a plurality of plastic tubes arranged coaxially one inside the other, the cooling liquid to be cooled downward in the outer ring and open in the inner tube is led.

Eine weitere Fortführung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsspeicher aus wenigstens einem Kaltwasser- und wenigstens einem Warmwassertank besteht und dass der Kaltwasser- und der Warmwassertank unterirdisch oder Überflur angeordnet sind.Another continuation of the Invention is characterized in that the liquid reservoir from at least one cold water and at least one hot water tank exists and that the cold water and hot water tanks are underground or above ground are arranged.

Bevorzugt bestehen die Tanks aus PE und sind somit besonders langlebig und kostengünstig, wobei der Kaltwasser- und der Warmwassertank direkt in das Erdreich versenkbar sind und in unmittelbarem Kontakt mit diesem stehen.The tanks preferably consist of PE and are therefore particularly durable and inexpensive, the Cold water and hot water tanks can be sunk directly into the ground and are in direct contact with it.

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung sind der Erdsondenanlage Freikühler zugeordnet, die bevorzugt temperaturgesteuert der Erdsondenanlage zuschaltbar sind.In a special configuration Free coolers are assigned to the invention of the geothermal probe system, which are preferred are controlled by temperature control of the geothermal system.

Weiterhin kann eine Zusatzkühlung mit einer Kältemaschine geringerer Leistung vorgesehen werden, mit deren Hilfe bei hohen sommerlichen Temperaturen die Kühlleistung der Erdsondenanlage und des Freikühlers ergänzt werden kann.Additional cooling can also be used a chiller lower power are provided, with the help of high summer temperatures the cooling capacity the geothermal system and the free cooler can be added.

Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein vom Verbraucher mit Warmwasser gespeister Warmwassertank vorgesehen ist, der mit der Erdsondenanlage und dem parallel geschalteten Freikühler verbunden ist, dass das von der Erdsondenanlage und/oder dem Freikühler erzeugte Kaltwasser über Kaltwasserleitungen in einen Zwischenspeicher geleitet wird, der über eine Rohrleitung mit der Kältemaschine verbunden ist, dass die Kältemaschine mit einem Kaltwassertank verbunden ist, der über eine weitere Rohrleitung mit dem Verbraucher verbunden ist.A special design of the Invention is characterized in that a consumer with Hot water fed hot water tank is provided with the Earth probe system and the parallel connected free cooler is that the cold water generated by the geothermal probe system and / or the free cooler via cold water pipes is fed into a buffer, which is connected to the refrigeration machine is connected to the chiller is connected to a cold water tank, which is connected to another pipe connected to the consumer.

Der Kaltwassertank ist zusätzlich mit einer Kaltwassereinspeisung versehen, mit deren Hilfe Wasserverluste im Kühlkreislauf ausgeglichen werden können.The cold water tank is also included a cold water supply, with the help of which water losses in the cooling circuit can be compensated.

Um sicherzustellen, dass jeweils nur eine minimale elektrische Leistung installiert wird, sind der Erdsondenanlage, dem Freikühler und der Kältemaschine jeweils eine separate Kühlmittelpumpe zugeordnet. Damit können die Pumpen exakt für die jeweilig benötigte Pumpleistung des jeweiligen Kühlkreislaufes aus gelegt werden.To make sure that each only minimal electrical power is installed Geothermal system, the free cooler and the chiller each a separate coolant pump assigned. So that can the pumps exactly for the one required Pump performance of the respective cooling circuit be laid out.

Weiterhin sind mehrere Sensoren, speziell Temperaturfühler vorgesehen, die jeweils im Zulauf des Warmwassertanks und des Kaltwassertanks angeordnet sind, die mit einer zentralen Steuereinheit verbunden sind und mit denen die Pumpen der jeweiligen Kühlkreisläufe bedarfsweise zugeschaltet werden können.Furthermore, there are several sensors especially temperature sensors provided, each in the inlet of the hot water tank and the cold water tank are arranged, which are connected to a central control unit and with which the pumps of the respective cooling circuits are switched on as required can be.

Es ist zweckmäßig, sämtliche Rohrleitungen als Kunststoffrohrleitungen auszubilden, wodurch diese äußerst wartungsarm sind. Bei Verwendung von Metallrohren können sämtliche oberirdisch geführten Rohrleitungen, insbesondere wenn diese eine große Länge aufweisen, mit einer Wärmeisolierung versehen werden, um Temperatureinflüsse der Umgebung auszuschließen.It is advisable to use all pipes as plastic pipes train, which makes them extremely low maintenance are. When using metal pipes, all above-ground pipelines, especially if they are long, with thermal insulation be provided in order to exclude temperature influences of the environment.

Zur weiteren Reduzierung des Energieverbrauches sollte die Kühlleistung der Erdsondenanlage ca. 80 % der durchschnittlich benötigten Gesamtkühlleistung betragen, wobei die Vorlauftemperatur zwischen >= 14 °C und die Rücklauftemperatur < 30°C speziell für Verarbeitungsprozesse der Kunststoffindustrie betragen sollte.To further reduce energy consumption should the cooling capacity the geothermal probe system approx. 80% of the average total cooling capacity required amount, the flow temperature between> = 14 ° C and the return temperature <30 ° C specifically for processing processes the plastics industry.

Mit einer entsprechenden Steuerung kann eine optimale Anpassung der Kaltwassertemperatur an die jeweils geforderten technologischen Bedingungen gewährleistet werden.With an appropriate control can optimally adjust the cold water temperature to each required technological conditions are guaranteed.

Einer unzulässigen bleibenden Erwärmung des Erdreiches kann vorgebeugt werden, wenn die Erdsondenanlage mit der leer laufenden Freikühleranlage gekoppelt ist. Sinkt die Außentemperatur unter die erforderliche Rücklauftemperatur des Kühlmediums, kann der Freikühler automatisch die Wärmeabfuhr zumindest teilweise übernehmen. Dabei kommt es zur Entlastung des für die Kühlung genutzten Erdreiches oder des Gesteins.An inadmissible permanent warming of the Soil can be prevented if the geothermal system is included the idling free cooling system is coupled. The outside temperature drops below the required return temperature the cooling medium, can the free cooler automatically the heat dissipation take over at least partially. This relieves the soil used for cooling or the rock.

Mit einer computergestützten Simulation wurde festgestellt, dass nach einer ca. 10jährigen Nutzungsdauer die langsame Erwärmung des Umfeldes der Erdsondenanlage bei entsprechender Fahrweise zum Stillstand kommt.With a computer-aided simulation it was found that after about 10 years of use, the slow warming the environment of the geothermal probe system with the appropriate driving style Standstill comes.

Da in der Regel die installierten Produktionskapazitäten ohnehin nicht ständig zu 100 % genutzt werden, ist die bereits genannte Kombination der Erdsondenanlage mit einer kleinen Kältemaschine zweckmäßig, um Spitzenbelastungen auszugleichen. Wobei gleichzeitig die Aufwendungen für das Sondenfeld reduziert werden können.As a rule, the installed production capacity not always anyway the combination already mentioned is 100% used Geothermal probe system with a small chiller useful to Compensate for peak loads. At the same time, the expenses for the Probe field can be reduced.

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Erdsondenanlage über einen Wärmetauscher an den Flüssigkeitskreislauf angekoppelt. Das bietet den besonderen Vorteil, dass bei einer Verschmutzung des Flüssigkeitskreislaufes, z.B. mit Ö1, keinerlei Schadstoffe in das erdreich gelangen können.In a special configuration the invention is the geothermal system via a heat exchanger to the liquid circuit coupled. This offers the particular advantage that if the Liquid circuit, e.g. with Ö1, no pollutants can get into the soil.

Grundsätzlich ist ein derartiger Kühlkreislauf für Kühlzwecke beliebiger Produktionsprozesse im Niedertemperaturbereich geeignet, wo eine Energierückgewinnung infolge des geringen Arbeitsvermögens unwirtschaftlich ist. Es sind jedoch auch völlig andere Anwendungsfälle denkbar. So ist z.B. die Temperierung von Fahrbahnen, wie Brückenfahrbahnen oder Tiefgarageneinfahrten mit vergleichsweise geringem technischem Aufwand denkbar.Basically, such a cooling circuit for cooling purposes suitable for any production process in the low temperature range, where energy recovery due to the low work capacity is uneconomical. However, completely different applications are also conceivable. For example, the tempering of lanes, such as bridge lanes or underground car park entrances with comparatively little technical effort conceivable.

Die Erfindung soll nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention is intended to: embodiments are explained in more detail. In the accompanying drawings demonstrate:

1 ein Beispiel für eine besonders einfache Variante eines erfindungsgemäßen Niedrigtemperatur-Kühlkreislaufes mit einer Erdsondenanlage, bei der die Erdsonden durch das Erdreich und durch eine grundwasserführende Gesteinsschicht reichen; 1 an example of a particularly simple variant of a low-temperature cooling circuit according to the invention with a geothermal probe system, in which the geothermal probes extend through the ground and through a rock layer that carries groundwater;

2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kühlkreislaufes nach 1, der mit einer Freikühlanlage ergänzt ist; 2 a schematic representation of a cooling circuit according to the invention 1 , which is supplemented with a free cooling system;

3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kühlkreislaufes nach 2, der noch mit einer Kälte maschine ergänzt ist, die der Leistungsspitzenabdeckung dient; 3 a schematic representation of a cooling circuit according to the invention 2 , which is supplemented with a refrigerator that serves to cover the peak power;

4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kühlkreislaufes entsprechend 3, bei dem die Ankopplung der Erdsondenanlage über einen Wärmetauscher erfolgt; und 4 a schematic representation of a cooling circuit according to the invention accordingly 3 , in which the geothermal probe system is connected via a heat exchanger; and

5 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kühlkreislaufes nach 2, bei dem eine Wärmepumpe zum Betrieb einer Heizungsanlage vorgesehen ist. 5 a schematic representation of a cooling circuit according to the invention 2 , in which a heat pump is provided for operating a heating system.

Aus 1 ist der schematische Aufbau einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Temperierung eines Niedrigtemperatur-Kühlkreislaufes ersichtlich. Das Kernstück der Anordnung ist eine Erdsondenanlage 1, bestehend aus einer Vielzahl von parallel oder in Reihe geschalteten Erdsonden 2, die in das Erdreich 3 bzw. das Gestein 4 eingebracht sind. Die Tiefe, bis zu der die Erdsonden reichen und deren Anzahl bestimmen sich aus der zu installierenden Kühlleistung. Wobei zusätzlich die geologischen und hydrogeologischen Bedingungen zu berücksichtigen sind. Wenn sich die Erdsonden 2 beispielsweise durch Grundwasser 5 erstrecken, so kann erheblich mehr Wärme in kurzer Zeit abgeführt werden, als über trockenes Gestein 4. Die im vorgesehenen Einsatzgebiet herrschenden geologischen und hydrogeologischen Bedingungen müssen auf jeden Fall zunächst erkundet werden, bevor die Erdsondenanlage 1 dimensioniert werden kann.Out 1 the schematic structure of an arrangement according to the invention for tempering a low-temperature cooling circuit can be seen. The centerpiece of the arrangement is an earth probe system 1 , consisting of a large number of earth probes connected in parallel or in series 2 that are in the ground 3 or the rock 4 are introduced. The depth to which the geothermal probes reach and their number are determined by the cooling capacity to be installed. The geological and hydrogeological conditions must also be taken into account. If the earth probes 2 for example through groundwater 5 extend, so much more heat can be dissipated in a short time than over dry rock 4 , In any case, the geological and hydrogeological conditions prevailing in the intended area of application must first be explored before the geothermal system 1 can be dimensioned.

Die Erdsondenanlage 1 ist weiterhin über eine Kaltwasserleitung 6 mit einem Kaltwassertank 7 verbunden, der seinerseits über eine weitere Kaltwasserleitung 8 (Vorlauf) mit dem Verbraucher 9 verbunden ist. Unter Verbraucher 9 ist beispielsweise ein beliebiger Herstellungsprozess zu verstehen, bei dem die entstehende Prozesswärme über einen Niedrigtemperatur-Kühlkreislauf abgeführt werden soll.The geothermal system 1 is still on a cold water pipe 6 with a cold water tank 7 connected, which in turn via another cold water pipe 8th (Lead) with the consumer 9 connected is. Among consumers 9 For example, any manufacturing process is to be understood in which the process heat is to be dissipated via a low-temperature cooling circuit.

Das durch die Prozesswärme erwärmte Wasser wird dann über eine Warmwasserleitung 10 (Rücklauf) zunächst in einen Warmwassertank 11 geleitet und von dort über eine weitere Warmwasserleitung 12 mittels einer Pumpe 13 in die Erdsondenanlage 1 gedrückt. Die Zuführung des Kaltwassers zum Verbraucher erfolgt über eine mit der Kaltwasserleitung 8 verbundenen Pumpe 13'.The water heated by the process heat is then fed through a hot water pipe 10 (Return) first in a hot water tank 11 passed and from there via another hot water pipe 12 by means of a pump 13 into the geothermal system 1 pressed. The cold water is supplied to the consumer via a with the cold water pipe 8th connected pump 13 ' ,

Ein derartiger Niedrigtemperatur-Kühlkreislauf kann äußerst kostengünstig betrieben werden und erfordert nur einen sehr geringen Wartungsaufwand, beispielsweise zur Kontrolle der Funktionsfähigkeit der Erdsondenanlage 1.Such a low-temperature cooling circuit can be operated extremely inexpensively and requires very little maintenance, for example to check the functionality of the geothermal probe system 1 ,

Die Erdsonden 2 können kostengünstig aus Kunststoffrohren hergestellt werden, wobei eine vormontierte U-rohrförmige, doppel-U-rohrförmige oder auch eine koaxiale Anordnung einfach in ein Bohrloch eingeschoben werden kann. Um einen guten Wärmekontakt insbesondere zum umgebenden Gestein 3 herzustellen, wird der Raum zwischen der Bohrlochwandung und der Erdsonde 2 mit einer dünnflüssigen betonartigen Masse verfüllt. Technologisch kann das derart erfolgen, dass die Erdsonde 2 bei der koaxialen Anordnung mit einem diese umgebenden Zusatzrohr in das Bohrloch eingebracht wird und durch das Zusatzrohr der dünnflüssige Beton eingefüllt wird und gleichzeitig das Zusatzrohr aus dem Bohrloch gezogen wird.The earth probes 2 can be manufactured inexpensively from plastic pipes, whereby a pre-assembled U-tubular, double U-tubular or also a coaxial arrangement can simply be inserted into a borehole. To ensure good thermal contact, especially with the surrounding rock 3 the space between the borehole wall and the earth probe 2 filled with a thin concrete-like mass. Technologically, this can be done in such a way that the earth probe 2 in the coaxial arrangement with an additional pipe surrounding it, is introduced into the borehole and the low-viscosity concrete is poured in through the additional pipe and at the same time the additional pipe is pulled out of the borehole.

Im Falle der Verwendung der doppel-U-Rohr-Anordnung sind die vier Rohre in Abständen mit Abstandshaltern/Verbindungselementen (nicht dargestellt) versehen, wobei jeweils mittig eine Bohrung zur Aufnahme eines zentralen Zusatzrohres vorgesehen ist. Dieses zentrale Zusatzrohr dient zur Zuführung der dünnflüssigen betonartigen Masse und wird ebenfalls während des Verfüllens aus dem Bohrloch gezogen.In case of using the double U-tube arrangement are the four tubes at intervals provided with spacers / connecting elements (not shown), with a hole in the middle for receiving a central additional pipe is provided. This central additional pipe is used to feed the thin concrete-like Mass and will also during of backfilling pulled out of the borehole.

2 zeigt eine Anordnung zur Temperierung eines Niedrigtemperatur-Kühlkreislaufes, der um einen Freikühler 14 ergänzt ist. Der Freikühler 14 ist über Rohrleitungen 15 an den Warmwassertank 11 angeschlossen, wobei das zu kühlende Wasser mit einer Pumpe 16 durch den Freikühler 14 und von diesem über eine Rohrleitung 15' in den Kaltwassertank 7 gepumpt wird. 2 shows an arrangement for temperature control of a low-temperature cooling circuit, which is a free cooler 14 is added. The free cooler 14 is about piping 15 to the hot water tank 11 connected, the water to be cooled with a pump 16 through the free cooler 14 and from this via a pipeline 15 ' in the cold water tank 7 is pumped.

Durch den Einsatz dieses zusätzlichen Freikühlers 14 ist es möglich, die Erdsondenanlage 1 ab Außentemperaturen, die unter der Rücklauftemperatur liegen, zu entlasten, bzw. ab einer bestimmten Temperaturdifferenz zur geforderten Kaltwassertemperatur gänzlich abzuschalten.By using this additional free cooler 14 it is possible to use the geothermal probe system 1 Relieve from outside temperatures that are below the return temperature, or switch off completely from a certain temperature difference to the required cold water temperature.

Zum Ausgleich von Spitzenbelastungen kann entsprechend 3 eine Kältemaschine 17 geringer Leistung vorgesehen werden. Der grundsätzliche Aufbau des Niedrigtemperatur-Kühlkreislaufes entspricht dem nach 2, wobei hier noch zusätzlich ein Zwischenspeicher 18 vorgesehen ist, der über die Kaltwasserleitung 15' des Freikühlers 14 und die Kaltwasserleitung 6 der Erdsondenanlage 1 gespeist wird. Ausgangsseitig ist der Zwischenspeicher 18 über eine Rohrleitung 19 und eine Pumpe 20 mit der Kältemaschine 17 gekoppelt. Das durch die Kältemaschine 17 im Bedarfsfall zusätzlich gekühlte Kühlwasser wird über eine Rohrleitung 21 in den Kaltwassertank 7 und von dort zum Verbraucher geleitet.To compensate for peak loads can be done accordingly 3 a chiller 17 low power can be provided. The basic structure of the low-temperature cooling circuit corresponds to this 2 , with an additional buffer here 18 is provided, via the cold water pipe 15 ' of the free cooler 14 and the cold water pipe 6 the geothermal probe system 1 is fed. The buffer is on the output side 18 via a pipeline 19 and a pump 20 with the chiller 17 coupled. That through the chiller 17 if necessary, additionally cooled cooling water is supplied via a pipeline 21 in the cold water tank 7 and from there to the consumer.

wird die zusätzliche Kühlleistung der Kältemaschine 17 nicht benötigt, so kann das Wasser aus dem Zwischenspeicher 18 über die hydraulische Ausgleichsleitung 22 direkt in den Kaltwassertank 7 geleitet werden. Zum Ausgleich von Kühlwasserverlusten ist weiterhin noch eine Wassereinspeisung 23 vorgesehen. Durch den Einsatz der Kältemaschine 17 ist es möglich, die Erdsondenanlage 1 für ca. 80 % der durchschnittlich benötigten Kühlleistung auszulegen.the additional cooling capacity of the chiller 17 not needed, so the water from the temporary store 18 via the hydraulic compensation line 22 directly into the cold water tank 7 be directed. There is still a water supply to compensate for cooling water losses 23 intended. By using the chiller 17 it is possible to use the geothermal probe system 1 to be designed for approx. 80% of the average cooling capacity required.

Aus 4 geht ein Kühlkreislauf entsprechend 3 hervor, bei dem die Erdsondenanlage 1 über einen Wärmetauscher 25 angekoppelt ist. Da hier kein zusätzlicher Tank zum Volumenausgleich vorgesehen ist, wird ein besonderes Ausdehnungsgefäß 26 benötigt. Der Anschluss des Wärmetauschers 25 an die Erdsondenanlage 1 erfolgt primärseitig durch Einschaltung in die Kaltwasserleitung 6 und die Warmwasserleitung 12 und sekundär seitig durch Verbindung mit dem Zwischenspeicher 18 und dem Warmwassertank 11. Zusätzlich muss hier noch eine weitere Pumpe 24 auf der Primärseite des Wärmetauschers 25 vorgesehen werden. Durch die Verwendung des Wärmetauschers 25 wird eine besonders hohe Betriebssicherheit und ein sehr guter Umweltschutz erreicht. Das ist insbesondere dann wichtig, wenn die Gefahr besteht, dass der Kühlkreislauf z.B. mit Öl kontaminiert werden kann. Es versteht sich, dass der Wärmetauscher 25 selbstverständlich auch an anderer Stelle angeordnet werden kann. So ist es beispielsweise auch möglich, diesen in die Warmwasserleitung 10 und die Kaltwasserleitung 8 zwischenzuschalten.Out 4 a cooling circuit goes accordingly 3 in which the geothermal system 1 via a heat exchanger 25 is coupled. Since there is no additional tank for volume compensation, a special expansion tank is required 26 needed. The connection of the heat exchanger 25 to the geothermal system 1 takes place on the primary side by switching on the cold water pipe 6 and the hot water pipe 12 and on the secondary side by connection to the buffer 18 and the hot water tank 11 , In addition, there must be another pump here 24 on the primary side of the heat exchanger 25 be provided. By using the heat exchanger 25 a particularly high level of operational safety and very good environmental protection are achieved. This is particularly important if there is a risk that the cooling circuit may be contaminated with oil, for example. It is understood that the heat exchanger 25 can of course also be arranged elsewhere. For example, it is also possible to place this in the hot water pipe 10 and the cold water pipe 8th interpose.

5 zeigt eine Ergänzung der Kühlanlage, bei der die Erdsondenanlage 1 zusätzlich mit einer Wärmepumpe 27 ausgestattet ist. Die Wärmepumpe 27 ist durch Dreiwegeventile 28, 29 an die Kaltwasserleitung 6 und die Warmwasserleitung 12 angeschlossen. Um den erforderlichen Wasserkreislauf auf der Sekundärseite zu erreichen, ist eine weitere Pumpe 30 vorgesehen. Weiterhin ist noch ein Druckausgleichsgefäß 31 an die Zuleitung 32 angeschlossen, um die nötige Betriebssicherheit auch bei zufälligen Druckstößen zu gewährleisten. Die Wärmepumpe 27 kann mit einem Heizkreislauf verbunden werden, so dass während der Zeiten, in denen die Erdsondenanlage 1 nicht benötigt wird, bzw. abgeschaltet ist, eine Umschaltung auf Heizen erfolgen kann. Das hat den besonderen Vorteil, dass im Winter die dem Gestein zugeführte Wärmeenergie wieder rückgewonnen werden kann. Das bedeutet aber auch, dass dadurch eine übermäßige Erwärmung des Gesteines verhindert werden kann. 5 shows a supplement to the cooling system, in which the geothermal system 1 additionally with a heat pump 27 Is provided. The heat pump 27 is through three-way valves 28 . 29 to the cold water pipe 6 and the hot water pipe 12 connected. In order to achieve the required water cycle on the secondary side, there is another pump 30 intended. There is also a pressure compensation vessel 31 to the supply line 32 connected to ensure the necessary operational safety even in the event of accidental pressure surges. The heat pump 27 can be connected to a heating circuit so that during the times when the geothermal system 1 is not required, or is switched off, a switchover to heating can take place. This has the particular advantage that the thermal energy supplied to the rock can be recovered in winter. However, this also means that excessive heating of the rock can be prevented.

Die Leistung einer erfindungsgemäßen Erdsondenanlage wird im Wesentlichen vom Energietransport im Erdreich oder im Gestein bestimmt. Dieser Energietransport wird beeinflusst von der Grundwassermächtigkeit, der Grundwasserfließgeschwindigkeit und insbesondere von der Wärmeleitfähigkeit des umgebenden Gesteins. Die Fließgeschwindigkeit von Grundwasser liegt in der Regel zwischen wenigen Metern im Jahr und 0,1 m/sek. Aus dieser Tatsache ergibt sich, dass der für die Erdsondenherstellung verwendete Werkstoff bezüglich der Wärmeleitfähigkeit in der Regel nicht leistungsbestimmend für die Erdsondenanlage ist.The performance of a geothermal probe system according to the invention is essentially from the energy transport in the ground or in the rock certainly. This energy transport is influenced by the groundwater thickness, the groundwater flow rate and in particular on thermal conductivity of the surrounding rock. The flow rate of groundwater is usually between a few meters a year and 0.1 m / sec. From this fact it follows that for the production of geothermal probes material used regarding thermal conductivity usually does not determine the performance of the geothermal probe system.

Sämtliche Tanks 7, 11 und der Zwischenspeicher 18 können aus handelsüblichem PE hergestellt werden, was beispielsweise durch Blasen besonders kostengünstig erfolgen kann. Selbstverständlich können die Tanks auch aus anderen Materialien, wie z.B. PVC durch Kunststoffschweißen oder auch aus Edelstahl gefertigt werden.All tanks 7 . 11 and the cache 18 can be made from commercially available PE, which can be done particularly inexpensively by blowing, for example. Of course, the tanks can also be made of other materials, such as PVC by plastic welding or stainless steel.

Für die Sicherheit der Gesamtanlage ist es wichtig, dass bei der Verwendung mehrerer Tanks 7, 11, 18 diese über hydraulische Ausgleichsleitungen 22 miteinander verbunden sind.For the safety of the overall system it is important that when using multiple tanks 7 . 11 . 18 this via hydraulic compensation lines 22 are interconnected.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, anstelle mehrerer Tanks mit unterschiedlicher Funktion einen einzigen Tank zu verwenden, der funktionell aufgeteilt ist. So könnten der Kaltwassertank 7 und der Warmwassertank 11 zu einem einzigen Tank zusammengefasst werden, indem das kalte und das warme Wasser vertikal geschichtet eingebracht werden oder bei dem eine horizontale Teilung durch eine Schottwand erfolgt. In letzterem Fall ist die Schottwand im Bodenbereich des Tanks mit einer Öffnung zwecks des erforderlichen hydraulischen Ausgleichs versehen.It is also possible to use a single tank that is functionally divided instead of several tanks with different functions. So could the cold water tank 7 and the hot water tank 11 can be combined into a single tank by introducing the cold and warm water in layers, or by dividing them horizontally using a bulkhead. In the latter case, the bulkhead in the bottom area of the tank is provided with an opening for the necessary hydraulic compensation.

Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, die Gesamtanlage als geschlossenes System aufzubauen, d.h. die Tanks sind vollständig geschlossen, wodurch eine zufällige Verunreinigung des Wassers und eine Luftsauerstoffanreicherung verhindert werden kann.There is also the possibility to set up the entire system as a closed system, i.e. the tanks are complete closed, creating a random Water pollution and atmospheric oxygenation prevented can be.

In jedem Fall ist es sinnvoll, die Speiseleitungen, also die Leitungen, mit denen der jeweilige Tank gefüllt wird, so lang auszulegen, dass diese in jedem Fall vollständig in das Wasser eintaucht. Damit wird eine sonst erfolgende Anreicherung des Wassers mit Sauerstoff verhindert.In any case, it makes sense that Feed lines, i.e. the lines with which the respective tank filled will be interpreted so long that it is completely the water dips. This is an otherwise enrichment of water with oxygen prevented.

Um die Energieeinsparung durch einen erfindungsgemäßen Kühl kreislauf zu verdeutlichen, wurde eine herkömmliche 200 kW Kühlanlage mit einer erfindungsgemäßen Kühlanlage verglichen. Weitere Randbedingungen sind ein Strompreis von 11 Pf./kWh und eine Wärmeleistung der doppel-U-rohrförmigen Erdsonde von 35 W/m.To save energy by one cooling circuit according to the invention To illustrate, a conventional 200 kW cooling system with a cooling system according to the invention compared. Other boundary conditions are an electricity price of 11 Pf./kWh and a heat output the double U-tubular Earth probe of 35 W / m.

Das Ergebnis zeigt nachfolgende Tabelle:

The result is shown in the following table:

11: Erdsondenanlagegeothermal probe
22: ErdsondeErdsonde
33: Erdreichsoil
44: Gesteinrock
55: Grundwassergroundwater
66: KaltwasserleitungCold water line
77: KaltwassertankCold water tank
88th: KaltwasserleitungCold water line
99: Verbraucherconsumer
1010: WarmwasserleitungHot water pipe
1111: WarmwassertankHot water tank
1212: WarmwasserleitungHot water pipe
1313: Pumpepump
13'13 ': Pumpepump
1414: FreikühlerFree cooling
1515: Rohrleitungpipeline
1616: Pumpepump
1717: Kältemaschinerefrigeration machine
1818: Zwischenspeichercache
1919: Rohrleitungpipeline
2020: Pumpepump
2121: Rohrleitungpipeline
2222: hydraulischer Druckausgleichhydraulic pressure equalization
2323: Wassereinspeisungwater supply
2424: Pumpepump
2525: Wärmetauscherheat exchangers
2626: Ausdehnungsgefäßexpansion tank
2727: Wärmepumpeheat pump
2828: DreiwegeventilThree-way valve
2929: DreiwegeventilThree-way valve
3030: Pumpepump
3131: DruckausgleichsgefäßThe pressure equalizing vessel
3232: Zuleitungsupply

Claims

Arrangement for dissipating heat from low-temperature cooling circuits, in particular for cooling purposes of any production processes in the low-temperature range, containing a device for storing a cooling liquid, which is connected via pipes to the devices to be cooled (consumers) on the one hand and to at least one heat exchanger on the other, forming a liquid circuit is, as well as pumps for circulating the cooling liquid, characterized in that the heat exchanger in the form of a ground probe ( 1 ) with a plurality of earth probes arranged at a distance from one another and connected in parallel or in series ( 2 ) is formed, the earth probes ( 2 ) directly with the surrounding soil ( 3 ) or rock ( 4 ) are in thermal contact with a good heat-conducting filling compound and reach into the shallow area, the heat exchanger transferring the earth's cooling by means of the liquid circuit to the devices to be cooled (consumers), and that the geothermal probe system is connected to the consumer via a coolant reservoir ( 9 ) is coupled.

Arrangement according to claim 1, characterized in that the thermal conductivity of the filling compound approximately the thermal conductivity of the surrounding rock ( 4 ) is adjusted.

Arrangement according to claim 2, characterized in that the filling compound a thin concrete-like Material is.

Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the earth probes ( 2 ) consist of plastic pipes.

Arrangement according to claim 4, characterized in that the material of the plastic pipes surcharge contains substances to increase the thermal conductivity.

Arrangement according to claim 4 and 5, characterized in that the geothermal probe system ( 1 ) consists of a preassembled u-tube or a double tube-shaped arrangement, the individual tubes being connected at intervals by spacers.

Arrangement according to claim 4 and 5, characterized in that the earth probes ( 2 ) consist of several coaxially arranged plastic tubes, the cooling liquid to be cooled being guided downwards in the outer ring and upwards in the inner tube.

Arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the liquid reservoir from at least one cold water and at least one hot water tank ( 7 . 11 ) exists and that the cold water and hot water tanks ( 7 . 11 ) are arranged underground as well as above ground.

Arrangement according to claim 8, characterized in that the tanks ( 7 ; 11 ) consist of PE.

Arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized in that the cold water and the hot water tank ( 7 . 11 ) directly in the ground ( 3 ) are sunk and in direct contact with it.

Arrangement according to one of claims 1 to 10, characterized in that the geothermal probe system free cooler ( 14 ) assigned.

Arrangement according to claim 11, characterized in that the free coolers ( 14 ) temperature controlled of the geothermal system ( 1 ) can be activated.

Arrangement according to one of claims 1 to 12, characterized in that a cooling machine ( 17 ) lower power is provided.

Arrangement according to one of claims 1 to 13, characterized in that a consumer ( 9 ) hot water tank fed with hot water ( 11 ) is provided, which with the geothermal probe system ( 1 ) and the free cooler connected in parallel ( 14 ) is connected that the cold water generated by the geothermal probe system and / or the free cooler via cold water pipes ( 6 . 15 ' ) into a buffer ( 18 ) which is piped ( 19 ) with the chiller ( 17 ) is connected that the refrigerator ( 17 ) with the cold water tank ( 7 ) connected via another pipe ( 8th ) with the consumer ( 9 ) connected is.

Arrangement according to one of claims 1 to 14, characterized in that the cold water tank ( 7 ) with a cold water supply ( 23 ) is provided.

Arrangement according to one of claims 1 to 15, characterized in that the geothermal probe system ( 1 ), the free cooler ( 14 ) and the chiller ( 17 ) one coolant pump each ( 13 . 16 . 19 ) assigned.

Arrangement according to one of claims 1 to 16, characterized in that in the inlet of the hot water tank ( 11 ) and the cold water tank ( 7 ) a temperature sensor is arranged, which is connected to a central control unit.

Arrangement according to one of claims 1 to 17, characterized in that the cooling capacity of the geothermal probe system ( 1 ) is approximately 80% of the total cooling capacity required.

Arrangement according to one of claims 1 to 18, characterized in that that the flow temperature (cold water temperature) is> = 14 ° C and that the return temperature (Hot water temperature) is <30 ° C.

Arrangement according to one of claims 1 to 19, characterized in that the geothermal probe system ( 1 ) via a heat exchanger ( 25 ) is coupled to the liquid circuit.

Arrangement according to one of claims 1 to 20, characterized in that the geothermal probe system ( 1 ), which primarily serves for cooling in the summer months, during the heating season via a heat pump system ( 27 ) uses geothermal energy for heating purposes.