DE202004007567U1

DE202004007567U1 - Geothermal sonde of pipe and inside tube uses roll-up corrugated pipe or plastics forming annulus with metal inner tube with enclosed temperature compensator for heat exchange technology.

Info

Publication number: DE202004007567U1
Application number: DE202004007567U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Jansen AG
Priority date: 2004-04-26
Filing date: 2004-05-12
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2014-05-13
Also published as: AT7510U1

Abstract

The outer pipe (5) is corrugated for most its length to give outside diameter of 100 mm and maximum wall thickness of 3 mm. The corrugations can be sinusoidal, trapezoidal or rectangular or form superposed rectangles and to maximum corrugation height of 3-5 mm. The inner tube (15) is heat-insulated (14) in its upper reaches and stands less than 1 mm from the bottom end of the outer pipe (5). A metal sleeve in the annulus (11) compensates for medium volume temperature changes and connecting pipe passes through the outer pipe (5) part (7) into the annulus (11). The length of ground heat sonde is preferably above 12 m but less than 100 m. The casing mass (4) round the sonde in borehole (2) presents flexible cement-bound mix or bentonite.

Description

Die Erfindung betrifft eine Erdwärmesonde zum Einbringen in ein Bohrloch im Erdreich, umfassend ein eine Außenwand der Erdwärmesonde bildendes Außenrohr, welches an seinem unteren Ende verschlossen ist, und ein innerhalb des Außenrohrs verlaufendes Innenrohr, wobei der Ringraum zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr und der Innenraum des Innenrohrs Leitungen für ein Wärmeträgermedium bilden.The Invention relates to a geothermal probe Installation in a borehole in the ground, comprising an outer wall the geothermal probe forming outer tube, which is closed at its lower end, and one inside of the outer tube Inner tube, the annular space between the outer tube and the inner tube and the interior of the inner tube form lines for a heat transfer medium.

Es sind Erdwärmesonden bekannt, die zur Ausbildung eines Wärmetauschers formsteife Rohre verwenden, welche in ein Bohrloch im Erdreich eingesetzt und mit einer Ausgussmasse zur Herstellung eines wärmeleitenden Kontakts mit dem Erdreich vergossen werden. Es ist hierbei bekannt Rohrpaare einzusetzen, die an ihrem unteren Ende einen Verbindungsbogen bzw. ein Verbindungsstück aufweisen. Das eine Rohr bildet die Zuleitung, das andere Rohr die Rückleitung. Es können in einem Bohrloch auch mehrere Rohrpaare zum Einsatz kommen, die an ihrem unteren Ende ein oder mehrere Formstücke als Verbindungselement aufweisen.It are geothermal probes known who use rigid tubes to form a heat exchanger, which is inserted into a borehole in the ground and with a pouring compound to produce a thermally conductive Contact with the soil to be shed. It is known here Insert pairs of pipes that have a connecting bend at their lower end or a connector exhibit. One pipe forms the supply line, the other pipe the Return. It can Several pairs of pipes are used in a borehole their lower end one or more fittings as a connecting element exhibit.

Weiters wurden bei derartigen Erdwärmesonden auch bereits koaxial ineinanderliegend angeordnete formsteife Rohre eingesetzt. Das äußere Rohr ist hierbei an seinem unteren Ende geschlossen und der Ringraum zwischen dem äußeren Rohr und dem inneren Rohr bildet die Zuleitung, während der Innenraum des innenliegenden Rohrs die Rückleitung für das Wärmeträgermedium bildet. Eine Erdwärmesonde dieser Art ist beispielsweise aus der DE 29 28 414 A1 bekannt. Bei derartigen Erdwärmesonden können Rohre mit den erforderlichen Längen weder transportiert noch gelagert werden und müssen daher am Einsatzort aus Einzelstücken zusammengebaut werden. Nachteilig ist hierbei neben dem hohen Montageaufwand unter anderem die im Rahmen eines Baustellenbetriebes erschwerte Qualitätssicherung.Furthermore, dimensionally stable pipes which have already been arranged coaxially one inside the other have also been used in such geothermal probes. The outer tube is closed at its lower end and the annular space between the outer tube and the inner tube forms the feed line, while the interior of the inner tube forms the return line for the heat transfer medium. A geothermal probe of this type is from, for example DE 29 28 414 A1 known. With geothermal probes of this type, pipes of the required lengths cannot be transported or stored and must therefore be assembled from individual pieces on site. In addition to the high assembly effort, a disadvantage here is the quality assurance, which is difficult as part of a construction site operation.

Aus der DE 43 29 269 A1 ist weiters eine Erdwärmesonde bekannt, die einen dehnbaren Schlauch aufweist, der in ein Bohrloch eingesetzt wird, welches durch eine druckfeste Verrohrung ausgebaut ist. Der Schlauch wird drucklos in die Bohrlochverrohrung eingebracht und anschließend durch Füllung mit einer Flüssigkeit oder durch Druckbeaufschlagung soweit ausgedehnt, dass er vor allem im unteren Bereich an der festen Verrohrung innen vollflächig anliegt. In den Schlauch wird weiters ein Zentralrohr als Rückleitung für das Wärme trägermedium eingeführt. Dieses System dient zur Herstellung von Erdsonden mit Tiefen von 500m und mehr.From the DE 43 29 269 A1 a geothermal probe is also known which has an expandable hose which is inserted into a borehole which is expanded by pressure-resistant piping. The hose is inserted into the borehole piping without pressure and then expanded by filling with a liquid or by pressurizing it to such an extent that it is in full contact with the inside of the fixed piping, especially in the lower area. A central tube is also introduced into the hose as a return line for the heat transfer medium. This system is used to manufacture earth probes with depths of 500m and more.

Bei einem anderen Typ von Erdwärmesonden werden Fundierungselemente, insbesondere aus Beton, als Erdwärmesonde ausgebildet. Solche Fundierungselemente werden direkt in das Erdreich eingeschlagen, ohne dass zuvor ein Bohrloch ausgebildet wird. Die Fundierungselemente weisen einen inneren Hohlraum auf, in welche Rohre als Zu- bzw. Ableitung für das Wärmeträgermedium eingebracht werden. Es ist hierbei auch bereits bekannt geworden, den Ringraum zwischen der Wand des Fundierungselements und einem Innenrohr als Zuleitung und den Innenraum des Innenrohrs als Rückleitung vorzusehen.at another type of geothermal probes are foundation elements, especially made of concrete, as a geothermal probe educated. Such foundation elements are hammered directly into the ground, without first forming a borehole. The foundation elements have an internal cavity, into which pipes as supply or discharge for the Heat transfer medium be introduced. It has already become known the annular space between the wall of the foundation element and one To provide the inner tube as a feed line and the interior of the inner tube as a return line.

In der prioritätsälteren, nicht vorveröffentlichten europäischen Patentanmeldung EP 0 301 522 ist weiters eine Erdwärmesonde beschrieben, die ein Außenrohr aus Metall aufweist, welches insbesondere als Fundierungselement dient. Innerhalb dieses Außenrohrs ist ein Leitungssystem angeordnet, welches zumindest ein Innenrohr als Rückleitung für das Wärmeträgermedium aufweist. Zwischen dem Außenrohr aus Metall und dem Innenrohr kann weiters auch ein Auskleidungsteil vorhanden sein, der unter anderem auch als Wellrohr (Wellschlauch) ausgebildet sein kann.In the older, unpublished European patent application EP 0 301 522 a geothermal probe is also described, which has an outer tube made of metal, which serves in particular as a foundation element. A line system is arranged within this outer tube and has at least one inner tube as a return line for the heat transfer medium. Between the outer tube made of metal and the inner tube there can also be a lining part, which can also be designed as a corrugated tube (corrugated tube), among other things.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Erdwärmesonde der eingangs genannten Art bereitzustellen, die einen hohen Wärmeübergang aufweist. Erfindungsgemäß gelingt dies durch eine Erdwärmesonde mit den Merkmalen des Anspruchs 1.task The invention is an improved geothermal probe of the aforementioned Provide type that has a high heat transfer. Successful according to the invention this through a geothermal probe with the features of claim 1.

Durch die erfindungsgemäße Wellung des Außenrohrs wird die Formsteifigkeit der Rohrwandung erhöht. Dies ermöglicht es, die Wandstärke vergleichsweise gering zu halten. Im Weiteren wird durch die Wellung des Außenrohres die Oberfläche vergrößert. Die geringere Wandstärke und die größere Oberfläche bewirken beide verbesserte Werte für den Wärmedurchgang und Wärmeübergang.By the curl according to the invention of the outer tube the stiffness of the pipe wall is increased. This enables the wall thickness to keep comparatively low. Furthermore, due to the corrugation of the outer tube enlarges the surface. The reduced wall thickness and bring about the larger surface both improved values for the Heat transfer and heat transfer.

Weiters können sich beim Durchfluss des Wärmeträgermediums durch den Ringraum zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr durch die Wellung des Außenrohrs vorteilhafterweise lokale Mikroturbulenzen an der Innenfläche des Wellrohrs bilden. Diese Mikroturbulenzen begünstigen die Wärmeübertragung von der Innenfläche des Wellrohrs in das Wärmeträgermedium zusätzlich.Furthermore, can the flow of the heat transfer medium through the annular space between the outer tube and the inner tube the corrugation of the outer tube advantageously local microturbulence on the inner surface of the Form corrugated tube. These microturbulences favor heat transfer from the inner surface of the corrugated pipe into the heat transfer medium additionally.

Vorteilhafterweise kann durch die erfindungsgemäße gewellte Ausbildung des Außenrohrs dieses mit einer ausreichenden Biegbarkeit ausgebildet werden, sodass es zusammenrollbar ist. Insgesamt kann dadurch die Erdwärmesonde einerseits zur Lagerung andererseits für ihren Transport auf die Baustelle zu einer Rolle bzw. zu einem Wickel aufgerollt werden (d. h. es werden mehrere Windungen gebildet). Es wird dadurch die Lagerung und der Transport einer fertiggestellten Erdwärmesonde ermöglicht, welche üblicherweise eine Länge von mehr als 20m, beispielsweise eine Länge von 50m besitzt. Die Montagearbeit auf der Baustelle kann dadurch deutlich reduziert werden und die Fertigstellung der Erdwärmesonde kann in einem Fachbetrieb in Serienfertigung erfolgen, wobei auch die Qualitätssicherung wesentlich verbessert ist.Advantageously, the corrugated design of the outer tube according to the invention allows it to be designed with sufficient flexibility so that it can be rolled up. Overall, the geothermal probe can be rolled up on the one hand for storage on the other hand for its transport to the construction site to form a roll or a coil (ie several turns are formed). This enables the storage and transport of a completed geothermal probe, which is usually longer than 20m, for example has a length of 50m. The assembly work on the construction site can thereby be significantly reduced and the completion of the geothermal probe can take place in a specialist company in series production, whereby the quality assurance is also significantly improved.

Vorzugsweise ist das Außenrohr abgesehen von einem oder mehreren Abschnitten, deren Längen weniger als 2m betragen, über seine gesamte Länge als Wellrohr ausgebildet.Preferably is the outer tube apart from one or more sections, their lengths are less than 2m, about its entire length designed as a corrugated tube.

Die Begriffe "Wellrohr", "Wellung" und "gewellt" werden in der vorliegenden Anmeldung in einem breiten Sinn verwendet, derart, dass alle sich in Längsrichtung wiederholenden Durchmesseränderungen des Außenrohrs, bei welchen die Periodenlänge klein im Vergleich zur Länge des gewellten Abschnitts des Außenrohres ist, fallen sollen. Neben sinusförmigen oder anderen bogenförmigen Wellungen sind somit beispielsweise auch trapez-, dreieck- oder rechteckartige Wellungen mit eingeschlossen.The Terms "corrugated pipe", "corrugation" and "corrugated" are used in the present Registration used in a broad sense, such that everyone is longitudinal repetitive changes in diameter the outer tube, where the period length small compared to the length of the corrugated section of the outer tube is to fall. In addition to sinusoidal or other arcuate Corrugations are, for example, trapezoidal, triangular or rectangular Curls included.

Die Begriffe "oben" und "unten" sind auf die Einbaulage der Erdwärmesonde bezogen.The Terms "top" and "bottom" refer to the installation position the geothermal probe based.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert. In dieser zeigen:Further Advantages and details of the invention are described below the accompanying drawing explained. In this show:

1 einen schematischen Längsschnitt einer in ein Bohrloch eingesetzten Erdwärmesonde; 1 a schematic longitudinal section of a geothermal probe used in a borehole;

2 einen Querschnitt durch die Erdwärmesonde entlang der Linie A–A von 1; 2 a cross section through the geothermal probe along the line A-A of 1 ;

3 einen Längsschnitt durch einen oberen Abschnitt einer erfindungsgemäßen Erdwärmesonde gemäß einer weiteren Ausführungsform; 3 a longitudinal section through an upper portion of a geothermal probe according to the invention according to a further embodiment;

4 eine Ansicht von oben (Blickrichtung C in 3); 4 a view from above (viewing direction C in 3 );

5 einen Schnitt entlang der Linie B–B von 3; 5 a section along the line B - B of 3 ;

6 einen Längsschnitt durch einen unteren Endabschnitt einer Erdwärmesonde gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; 6 a longitudinal section through a lower end portion of a geothermal probe according to a further embodiment of the invention;

die 7 bis 10 verschiedene Möglichkeiten für die Wellung des Außenrohres.the 7 to 10 different possibilities for the corrugation of the outer tube.

Die Fig. weisen unterschiedliche Maßstäbe auf.The Fig. Have different scales.

Ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Erdwärmesonde ist in den 1 und 2 dargestellt. Die Erdwärmesonde 1 besitzt ein Außenrohr 5, welches an seinem unteren Ende durch ein Verschlussteil 8 verschlossen ist. Innerhalb des Außenrohrs 5 erstreckt sich ein Innenrohr 15 bis in die Nähe des unteren Endes des Außenrohrs, wobei das Innenrohr vorzugsweise in einem Abstand von weniger als 1 m vom unteren Ende des Außenrohrs endet. Zwischen dem Innenrohr 15 und dem Außenrohr 5 liegt ein Ringraum 11, der ebenso wie der Innenraum 12 des Innenrohrs 15 als Leitung für das die Erdwärmesonde 1 durchströmende Wärmeträgermedium dient. Das Innenrohr 15 liegt mit Ausnahme seines obersten Abschnittes koaxial zum Außenrohr 5. Zur Definition der Lage des Innenrohrs 15 im Außenrohr 5 dienen Abstandhalter 13.A first exemplary embodiment of a geothermal probe according to the invention is shown in FIGS 1 and 2 shown. The geothermal probe 1 has an outer tube 5 , which at its lower end by a closure part 8th is closed. Inside the outer tube 5 extends an inner tube 15 up to the vicinity of the lower end of the outer tube, the inner tube preferably ending at a distance of less than 1 m from the lower end of the outer tube. Between the inner tube 15 and the outer tube 5 there is an annulus 11 that just like the interior 12 of the inner tube 15 as a line for the geothermal probe 1 flowing heat transfer medium is used. The inner tube 15 is coaxial with the outer tube, with the exception of its uppermost section 5 , To define the position of the inner tube 15 in the outer tube 5 serve spacers 13 ,

Ein oberster Abschnitt des Außenrohrs 5 wird von einem Anschlussstück 6 gebildet, das im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Abstufung seines Durchmessers aufweist, wobei sich ein verbreiterter oberer Teil ergibt, um ausreichend Platz für die Anschlussrohre 9, 10 zu schaffen. Ein Deckel bzw. Verschlussteil 7 schließt das Anschlussstück an seinem oberen Ende ab. Durch eine erste Öffnung im Verschlussteil 7 tritt das zur Zuleitung des Wärmeträgermediums dienende Anschlussrohr 9, welches in den Ringraum 11 mündet. Eine zweite Öffnung im Verschlussteil 7 wird vom Anschlussrohr 10 durchsetzt, dessen Innenraum den Innenraum 12 des Innenrohres 15 fortsetzt und das zur Rückleitung des Wärmeträgermediums dient. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Anschlussrohr 10 von einem aus dem Verschlussteil 7 herausragenden Endabschnitt des das Innenrohr 15 bildenden Rohrs gebildet. Es ist also für das Innenrohr 15 und das Anschlussrohr 10 ein durchgehendes Rohr vorgesehen, dessen innerhalb des Außenrohres 5 liegender Teil das Innenrohr 15 und dessen außerhalb und oberhalb des Außenrohres 5 liegender Teil das Anschlussrohr 10 bildet. Dieses durchgehende Rohr kann bei der Herstellung aus mehreren Einzelstücken zusammengesetzt werden, die beispielsweise mittels einer Verschweißung verbunden werden.A top section of the outer tube 5 is from a connector 6 formed, which has a gradation of its diameter in the embodiment shown, with a widened upper part results to have enough space for the connecting pipes 9 . 10 to accomplish. A lid or closure part 7 closes the connector at its upper end. Through a first opening in the closure part 7 occurs the connecting pipe for supplying the heat transfer medium 9 which in the annulus 11 empties. A second opening in the closure part 7 is from the connection pipe 10 interspersed, the interior of the interior 12 of the inner tube 15 continues and that serves to return the heat transfer medium. In the exemplary embodiment shown, the connecting pipe 10 from one of the closure part 7 protruding end portion of the inner tube 15 forming tube. So it's for the inner tube 15 and the connection pipe 10 a continuous tube is provided, its inside the outer tube 5 lying part the inner tube 15 and its outside and above the outer tube 5 lying part the connecting pipe 10 forms. During production, this continuous tube can be composed of several individual pieces which are connected, for example, by means of a weld.

Das Außenrohr 5 bildet eine Außenwand 22 der Erdwärmesonde, und zwar im gezeigten Ausführungsbeispiel die gesamte Umfangswand der Erdwärmesonde. Die Stirnwände der Erdwärmesonde werden von den Verschlussteilen 7, 8 gebildet.The outer tube 5 forms an outer wall 22 the geothermal probe, in the exemplary embodiment shown the entire peripheral wall of the geothermal probe. The end walls of the geothermal probe are covered by the locking parts 7 . 8th educated.

Das Außenrohr 5 ist über den Großteil seiner Längserstreckung als Wellrohr (Wellschlauch) ausgebildet. Und zwar ist aus 1 ersichtlich, dass das Außenrohr 5 mit Ausnahme des das Anschlussstück 6 bildenden Abschnitts über seine gesamte Länge von einem Wellrohr gebildet wird.The outer tube 5 is formed over the majority of its longitudinal extent as a corrugated tube (corrugated hose). And that's over 1 seen that the outer tube 5 with the exception of the connector 6 forming section over its entire length is formed by a corrugated tube.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht das Außenrohr zumindest in seinem gewellten Bereich aus Kunststoff, beispielsweise Polyäthylen oder Polypropylen. Die Wandstärke des Außenrohrs 5 in seinem gewellten Bereich beträgt hierbei vorzugsweise höchstens 5mm, wobei für Wellrohre mit Durchmessern von höchstens 100mm ein Wert von höchstens 3mm besonders bevorzugt ist. Es wird dabei eine zusammenrollbare Ausbildung des Außenrohrs 5 und in weiterer Folge der gesamten Erdwärmesonde 1 erreicht.In an advantageous embodiment of the invention, the outer tube consists at least in its corrugated area of plastic, for example polyethylene or polypropylene. The wall thickness of the outer tube 5 in its corrugated area preferably carries at most 5mm, with a value of at most 3mm being particularly preferred for corrugated pipes with diameters of at most 100mm. It becomes a rollable design of the outer tube 5 and subsequently the entire geothermal probe 1 reached.

Das Anschlussstück 6 kann ebenfalls aus Kunststoff bestehen und mit dem gewellten Teil des Außenrohres 5 durch Verschweißung verbunden sein. Auch die Verschlussteile 7 und 8 können aus Kunststoff bestehen und das Verschlussteil 8 kann mit dem unteren Ende des Außenrohrs 5 und das Verschlussteil 7 mit dem Anschlussstück 6 des Außenrohrs 5 verschweißt sein.The connector 6 can also consist of plastic and with the corrugated part of the outer tube 5 be connected by welding. Even the locking parts 7 and 8th can be made of plastic and the closure part 8th can with the lower end of the outer tube 5 and the closure part 7 with the connector 6 of the outer tube 5 be welded.

Insbesondere im Fall der Ausbildung des Außenrohres 5 aus Kunststoff ist auch eine Ausbildung des Innenrohrs 15 aus Kunststoff bevorzugt. Es kann hierbei der gleiche Kunststoff wie für das Außenrohr 5 eingesetzt werden. Da auf das Innenrohr nur wesentlich kleinere Belastungen als auf das Außenrohr wirken, kann dieses auch ohne Wellung mit einer entsprechend geringen Wandstärke bzw. entsprechend flexibel ausgebildet werden, sodass es zusammenrollbar ist.Especially in the case of the formation of the outer tube 5 the inner tube is also made of plastic 15 made of plastic preferred. It can be the same plastic as for the outer tube 5 be used. Since only significantly smaller loads act on the inner tube than on the outer tube, this can also be designed without a corrugation with a correspondingly small wall thickness or correspondingly flexible, so that it can be rolled up.

Im oberen Abschnitt des Innenrohres 15 ist dieses bevorzugterweise mit einer Wärmedämmung 14 versehen, um Wärmeverluste des innerhalb des Innenrohres 15 hinausströmenden Wärmeträgermediums zu verringern.In the upper section of the inner tube 15 this is preferably with thermal insulation 14 provided to prevent heat loss from inside the inner tube 15 to reduce flowing out heat transfer medium.

Die Erdwärmesonde 1 kann in einem Fachbetrieb fertiggestellt werden und im zu einer Spule bzw. Rolle zusammengerollten Zustand auf die Baustelle geliefert werden. Im Erdreich 3 wird ein Bohrloch 2 hergestellt, in welches die Erdwärmesonde 1 in der Folge eingebracht wird. In der Folge wird zwischen die Außenwand 22 der Erdwärmesonde 1, die von der Außenseite des Außenrohrs 5 gebildet wird und der Wand des Bohrlochs 2 eine Ausgussmasse 4 eingefüllt. Verschiedene Ausgussmassen für diesen Zweck sind bekannt. Beispielsweise kann als Ausgussmasse 4 Bentonit eingesetzt werden, eine Mischung aus gemahlenem gebranntem Ton und Wasser. Auch weitere Zuschlagstoffe, beispielsweise Zement, Quarzsand, Stahlfasern sind beimischbar. Auch andere zementgebundene Massen sind bekannt. Die Ausgussmasse soll einen guten thermischen Übergang zum Erdreich gewährleisten.The geothermal probe 1 can be completed in a specialist company and delivered to the construction site in a state rolled up into a spool or reel. In the ground 3 becomes a borehole 2 manufactured, in which the geothermal probe 1 is subsequently introduced. As a result, between the outer wall 22 the geothermal probe 1 from the outside of the outer tube 5 is formed and the wall of the borehole 2 a pouring compound 4 filled. Various pouring compounds for this purpose are known. For example, as a pouring compound 4 Bentonite are used, a mixture of ground, fired clay and water. Other additives such as cement, quartz sand and steel fibers can also be added. Other cement-bound compounds are also known. The pouring compound should ensure a good thermal transition to the ground.

Durch das Anschlussrohr 9 wird der Erdwärmesonde Wärmeträgermedium zugeführt und dieses nach der Erwärmung zu Heizzwecken oder der Abkühlung zu Kühlzwecken dem Anschlussrohr 10 wieder entnommen.Through the connection pipe 9 the geothermal probe is transferred to the heat transfer medium and after heating for heating or cooling for cooling purposes the connecting pipe 10 removed again.

Beim Einsatz zu Heizzwecken weist das die Erdwärmesonde 1 umfassende Heizsystem weiters eine Wärmepumpe auf. Aufgrund des sehr guten Wärmeübergangs einer erfindungsgemäßen Erdwärmesonde kann ein geringer mittlerer Temperaturunterschied zwischen dem Erdreich 3 im Bereich des unteren Endes der Erdwärmesonde 1 und der Erdwärmesonde 1 erreicht werden. Das Wärmeträgermedium kann dadurch gegenüber herkömmlichen Erdwärmesonden höhere Temperaturen erhalten, sodass es auch nach dem Durchgang durch die Wärmepumpe noch eine Temperatur von deutlich über 0° C aufweist, beispielsweise eine Temperatur im Bereich zwischen 2°C und 6°C aufweist. Es kann dadurch als Wärmeträgermedium zuschlagstofffreies Wasser, d. h. reines Leitungswasser eingesetzt werden ohne dass eine Frostgefahr besteht. Der Einsatz von Gefrierschutzmittel, wie dies herkömmlicherweise erforderlich ist, kann sich dadurch erübrigen.This is shown by the geothermal probe when used for heating purposes 1 comprehensive heating system also a heat pump. Due to the very good heat transfer of a geothermal probe according to the invention, there can be a slight mean temperature difference between the ground 3 in the area of the lower end of the geothermal probe 1 and the geothermal probe 1 can be achieved. The heat transfer medium can thereby receive higher temperatures than conventional geothermal probes, so that even after passing through the heat pump it still has a temperature of significantly above 0 ° C, for example a temperature in the range between 2 ° C and 6 ° C. As a result, aggregate-free water, ie pure tap water, can be used as a heat transfer medium without the risk of frost. The use of antifreezes, as is conventionally required, can therefore be dispensed with.

Im Kühlbetrieb kann das Wärmeträgermedium entweder nach seinem Abzug aus der Erdwärmesonde 1 zur indirekten Raumkühlung eingesetzt werden, indem es einem Kühlaggregat zugeführt wird. Da eine vergleichsweise geringe Temperatur des Wärmeträgermediums nach dem Durchlaufen der Erdwärmesonde erreicht wird, ist auch eine Direktkühlung beispielsweise über herkömmliche Wand- oder Bodenheizungen möglich.In cooling mode, the heat transfer medium can either be removed from the geothermal probe 1 can be used for indirect room cooling by supplying it to a cooling unit. Since a comparatively low temperature of the heat transfer medium is reached after passing through the geothermal probe, direct cooling is also possible, for example using conventional wall or floor heating systems.

Der Außendurchmesser d des Außenrohrs 5 kann beispielsweise im Bereich zwischen 6 und 20cm liegen. Der Durchmesser D des Bohrlochs ist an den Durchmesser d des Außenrohrs 5 angepasst und kann beispielsweise im Bereich zwischen 10cm und 35cm liegen, z. B. bei einem Außendurchmesser des Außenrohrs 5 von 8cm einen Wert im Bereich von 13cm aufweisen.The outer diameter d of the outer tube 5 can be, for example, in the range between 6 and 20 cm. The diameter D of the borehole is equal to the diameter d of the outer pipe 5 adjusted and can for example be in the range between 10cm and 35cm, z. B. with an outer diameter of the outer tube 5 of 8cm have a value in the range of 13cm.

Die Länge der Erdwärmesonde liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 12m und 100m.The Length of geothermal probe is preferably in the range between 12m and 100m.

Bei dem in den 3 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zusätzlich eine Dehneinrichtung zum Ausgleich von Volumenänderungen des Wärmeträgermediums vorhanden (beim Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2 wird eine solche außerhalb der Erdwärmesonde 1 vorgesehen). Zu diesem Zweck werden zwei Metallhülsen 16 in den Ringraum 11 eingesetzt, die an ihrem oberen Ende durch eine Wand 17 geschlossen sind und an ihrem unteren Ende eine Öffnung 18 aufweisen. Ein Abstandhalter 13 gibt einen Abstand zum oberen Verschlussteil 7 vor. Beim Einfüllen eines Wärmeträgermediums kann die in den Metallhülsen 16 anfangs vorhandene Luft nicht aus den Metallhülsen 16 entweichen und bildet ein komprimierbares Luftpolster. Die Ausbildung aus Metall gewährleistet die langfristige Luftdichtheit.In the in the 3 to 5 illustrated embodiment of the invention, there is also an expansion device to compensate for changes in volume of the heat transfer medium (in the embodiment according to the 1 and 2 becomes such outside the geothermal probe 1 intended). For this purpose, two metal sleeves 16 in the annulus 11 inserted at its upper end by a wall 17 are closed and an opening at their lower end 18 exhibit. A spacer 13 gives a distance to the upper closure part 7 in front. When filling a heat transfer medium, it can be in the metal sleeves 16 initially no air from the metal sleeves 16 escape and forms a compressible air cushion. The metal construction ensures long-term airtightness.

Der Schnitt entlang der Linie D–D von 3 entspricht dem in 2 dargestellten Schnitt entlang der Linie A–A von 1.The section along the line D – D of 3 corresponds to that in 2 shown section along the line AA from 1 ,

6 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der sich das Innenrohr 15 bis zum unteren Ende des Außenrohrs 5 erstreckt. Das Innenrohr 15 weist dafür in seinem unteren Endbereich Öffnungen 21 zum Durchtritt des Wärmeträgermediums auf. 6 shows a variant in which the inner tube 15 to the lower end of the outer tube 5 extends. The inner tube 15 has openings for it in its lower end region 21 for the passage of the heat transfer medium.

Das in den 1 und 6 dargestellte Gewindeloch 20 an der Unterseite des Verschlussteils 8 dient zum Einschrauben eines Zusatzgewichts, um das Einbringen der Erdwärmesonde 1 in das Bohrloch 2 zu unterstützen, wenn das Eigengewicht der Erdwärmesonde 1 und des darin eingefüllten Wärmeträgermediums zu diesem Zweck nicht ausreichend ist.That in the 1 and 6 illustrated threaded hole 20 on the underside of the closure part 8th is used to screw in an additional weight to insert the geothermal probe 1 into the borehole 2 to support when the dead weight of the geothermal probe 1 and the heat transfer medium filled therein is not sufficient for this purpose.

Um die Erdwärmesonde im Bohrloch 2 möglichst zu zentrieren bzw. um Beschädigungen beim Einbringen zu vermeiden, ist das Außenrohr 5 an der Außenseite vorzugsweise mit in den Fig. nicht dargestellten Abstandhaltern versehen, die auch die Funktion von Führungs- und Gleitelementen haben.Around the geothermal probe in the borehole 2 Center the outer tube as much as possible or to avoid damage during insertion 5 on the outside preferably provided with spacers, not shown in the figures, which also have the function of guide and slide elements.

Mit der Erdwärmesonde 1 wird vorzugsweise ein Schlauch in das Bohrloch 2 mit eingeführt, der an der Erdwärmesonde 1 außen befestigt werden kann und sich bis zum unteren Ende der Erdwärmesonde 1 erstreckt. Durch diesen kann der Füllstoff bzw. die Ausgussmasse 4 eingefüllt werden. Es wäre auch denkbar und möglich, zu diesem Zweck ein weiteres innerhalb des Außenrohres 5 verlaufendes Rohr vorzusehen, welches durch Öffnungen im oberen Verschlussteil 7 und im unteren Verschlussteil 8 tritt und an der Unterseite des unteren Verschlussteils 8 mündet.With the geothermal probe 1 preferably a hose is placed in the borehole 2 with introduced on the geothermal probe 1 can be attached outside and down to the bottom of the geothermal probe 1 extends. Through this the filler or the pouring compound 4 be filled in. It would also be conceivable and possible for this purpose to have another inside the outer tube 5 running pipe to be provided, which through openings in the upper closure part 7 and in the lower closure part 8th occurs and at the bottom of the lower fastener 8th empties.

Die 7 bis 10 zeigen Beispiele für verschiedene Ausbildungsmöglichkeiten der Wellung des Außenrohrs 5. Neben der aus den 1 bis 6 hervorgehenden sinusförmigen Wellung sind unter anderem derartige Wellungen denkbar und möglich, wie sie in den 7 bis 10 gezeigt sind. So zeigt 7 trapezförmige, 8 eine rechteckförmige und 9 eine dreieckförmige bzw. gezackte Wellung. Die Wellung von 10 wird durch aufeinanderfolgende halbkreisförmige Abschnitte gebildet, die durch gerade Abschnitte verbunden sind.The 7 to 10 show examples of different training options for the corrugation of the outer tube 5 , In addition to that from the 1 to 6 resulting sinusoidal corrugation are conceivable and possible, among other things, such as those in the 7 to 10 are shown. So shows 7 trapezoidal, 8th a rectangular and 9 a triangular or serrated curl. The curl of 10 is formed by successive semicircular sections that are connected by straight sections.

Die Höhe h der Wellung (zwischen Wellenberg und Wellental) beträgt vorteilhafterweise mindestens 2mm. Ein Wert im Bereich zwischen 3mm und 5mm ist besonders bevorzugt.The Height h the corrugation (between wave crest and wave valley) is advantageously at least 2mm. A value in the range between 3mm and 5mm is special prefers.

Auch eine Ausbildung des Außenrohrs 5 aus Metall, beispielsweise Edelstahl, ist denkbar und möglich. Um das gewellte Außenrohr und in der weiteren Folge die gesamte Erdwärmesonde aufrollbar auszubilden, ist in diesem Fall eine Wandstärke des Außenrohrs von höchstens 3mm bevorzugt, wobei für Wellrohre mit einem Durchmesser von höchstens 100mm eine Wandstärke von höchstens 2mm bevorzugt ist. Auch das Innenrohr 15 kann in diesem Fall aus Metall bestehen. Eine Ausbildung des Außenrohrs 5 und gegebenen falls des Innen rohrs 15 aus Metall ist insbesondere bei einem Einsatz eines Wärmeträgermediums bevorzugt, welches seinen Aggregatzustand im Systemkreislauf zwischen flüssig und gasförmig wechselt. Ein solches Wärmeträgermedium kann beispielsweise von unter einem entsprechenden Überdruck (beispielsweise im Bereich von 40bar) stehenden Kohlendioxyd oder Kohlenwasserstoff gebildet werden. Auch höhere Arbeitstemperaturen werden bei einer Ausbildung aus Metall möglich.Also training the outer tube 5 made of metal, for example stainless steel, is conceivable and possible. In this case, in order to design the corrugated outer tube and subsequently the entire geothermal probe to be rollable, a wall thickness of the outer tube of at most 3 mm is preferred, with a wall thickness of at most 2 mm being preferred for corrugated tubes with a diameter of at most 100 mm. Even the inner tube 15 can be made of metal in this case. A training of the outer tube 5 and if necessary the inner tube 15 Made of metal is particularly preferred when using a heat transfer medium that changes its state of matter in the system cycle between liquid and gaseous. Such a heat transfer medium can be formed, for example, by a corresponding excess pressure (for example in the range of 40 bar) of carbon dioxide or hydrocarbon. Higher working temperatures are also possible with a training made of metal.

Denkbar und möglich wäre es auch, das Innenrohr 15 ebenfalls zumindest über einen Großteil seiner Längserstreckung als Wellrohr auszubilden, beispielsweise im Bereich seiner Längserstreckung, in welchem es innerhalb des als Wellrohr ausgebildeten Abschnittes des Außenrohrs 5 verläuft.It would also be conceivable and possible for the inner tube 15 likewise at least over a large part of its longitudinal extension as a corrugated tube, for example in the region of its longitudinal extension in which it is within the section of the outer tube designed as a corrugated tube 5 runs.

Unterschiedliche Modifikationen der gezeigten Ausführungsbeispiele der Erfindung sind denkbar und möglich, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.different Modifications of the illustrated embodiments of the invention are conceivable and possible without leaving the scope of the invention.

11: Erdwärmesondegeothermal probe
22: Bohrlochwell
33: Erdreichsoil
44: AusgussmasseAusgussmasse
55: Außenrohrouter tube
66: Anschlussstückconnector
77: Verschlussteilclosing part
88th: Verschlussteilclosing part
99: Anschlussrohrconnecting pipe
1010: Anschlussrohrconnecting pipe
1111: Ringraumannulus
1212: Innenrauminner space
1313: Abstandshalterspacer
1414: Wärmedämmungthermal insulation
1515: Innenrohrinner tube
1616: Metallhülsemetal sleeve
1717: Wandwall
1818: Öffnungopening
1919: Abstandshalterspacer
2020: Gewindelochthreaded hole
2121: Öffnungopening
2222: Außenwandouter wall

Claims

Geothermal probe for insertion in a borehole ( 2 ) in the ground ( 3 ), comprising an outer wall ( 22 ) the geothermal probe ( 1 ) forming outer tube ( 5 ), which is closed at its lower end, and one inside the outer tube ( 5 ) reasonable inner tube ( 15 ), where the annulus ( 11 ) between the outer tube ( 5 ) and the inner tube ( 15 ) and the interior ( 12 ) of the inner tube ( 15 ) Form lines for a heat transfer medium, characterized in that the outer tube ( 5 ) is designed as a corrugated tube at least over a large part of its longitudinal extent.

geothermal probe according to claim 1, characterized in that the geothermal probe can be rolled up into a roll for storage and transport.

Geothermal probe according to claim 1 or claim 2, characterized in that the outer tube ( 5 ) consists of plastic at least in its corrugated area, preferably over its entire length.

Geothermal probe according to claim 3, characterized in that the wall thickness of the outer tube ( 5 ) is at most 5mm in its corrugated area, preferably at most 3mm for corrugated pipes with outside diameters of at most 100mm.

Geothermal probe according to one of claims 3 or 4, characterized in that the inner tube ( 15 ) is made of plastic.

Geothermal probe according to claim 1 or claim 2, characterized in that the outer tube ( 5 ) consists of metal at least in its corrugated area, preferably over its entire length.

Geothermal probe according to claim 6, characterized in that the wall thickness of the outer tube ( 5 ) is at most 3mm in its corrugated area, preferably at most 2mm for corrugated pipes with outer diameters of at most 100mm.

Geothermal probe according to claim 6 or claim 7, characterized in that the inner tube ( 15 ) is made of metal.

geothermal probe according to one of the claims 1 to 8, characterized in that the corrugations of the outer tube sinusoidal, trapezoidal, rectangular, triangular or in the form of successive semicircles or in the form of a A combination of these are formed.

geothermal probe according to one of claims 1-9, characterized characterized that the height (h) the corrugations are at least 2mm, with a value in the range between 3mm and 5mm is particularly preferred.

Geothermal probe according to one of claims 1 to 10, characterized in that the inner tube ( 15 ) at least over an upper section of its longitudinal extent with thermal insulation ( 14 ) is provided.

Geothermal probe according to one of claims 1 to 11, characterized in that the inner tube ( 15 ) at a distance of less than 1 m from the lower end of the outer tube ( 5 ) ends.

Geothermal probe according to one of claims 1 to 12, characterized in that in the annular space ( 11 ) an expansion device to compensate for changes in volume of the heat transfer medium is arranged.

Geothermal probe according to claim 13, characterized in that the expansion device at least one downwardly open and upwardly closed metal sleeve ( 16 ) having.

Geothermal probe according to one of claims 1 to 14, characterized in that a connecting pipe ( 9 ) by an upper closure part ( 7 ) of the outer tube ( 5 ) in the annulus ( 11 ) is performed.

Geothermal heat probe according to one of claims 1 to 15, characterized in that a connecting pipe ( 10 ) by an upper closure part ( 7 ) of the outer tube ( 5 ), whose interior is separated from the interior ( 12 ) of the inner tube ( 15 ) is continued.

Geothermal probe according to claim 16, characterized in that the connecting pipe ( 10 ) from one of the upper closure part ( 7 ) of the outer tube ( 5 ) protruding end section of the inner tube ( 15 ) forming tube is formed.

geothermal probe according to one of claims 1 to 17, characterized in that the length of the geothermal probe is less than 100m.

geothermal probe according to one of claims 1 to 18, characterized in that the length of the geothermal probe larger than Is 12m.

Geothermal probe according to one of claims 1 to 19, characterized in that the outer diameter (d) of the outer tube in the corrugated part of the outer tube ( 5 ) is between 6cm and 20cm.

Geothermal probe according to one of claims 1 to 20, characterized in that the outer tube ( 5 ) apart from one or more sections, the lengths of which are less than 2 m, is formed over its entire length as a corrugated tube.

In a borehole ( 2 ) in the ground ( 3 ) inserted geothermal probe, whereby between the outer wall ( 22 ) the geothermal probe and the wall of the borehole ( 2 ) a pouring compound ( 4 ) is filled, characterized in that the geothermal probe is designed according to one of claims 1 to 21.

In a borehole ( 2 ) in the ground ( 3 ) introduced geothermal probe according to claim 22, characterized in that the pouring mass is a flowable cement-bound mass or bentonite.

Heating or cooling system with one in a borehole ( 2 ) in the ground ( 3 ) introduced geothermal probe ( 1 ), where between the outer wall ( 22 ) the geothermal probe ( 1 ) and the wall of the borehole ( 2 ) a pouring compound ( 4 ) is filled, characterized in that the geothermal probe ( 1 ) is designed according to one of claims 1 to 21.

Heating or cooling system according to claim 24, characterized in that the heat transfer medium aggregate-free water.