DE202008017556U1

DE202008017556U1 - Plant for environmental heat utilization

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Publication number: DE202008017556U1
Application number: DE202008017556U
Authority: DE
Original assignee: Tracto Technik GmbH and Co KG
Current assignee: Tracto Technik GmbH and Co KG
Priority date: 2008-01-17
Filing date: 2008-01-17
Publication date: 2010-01-07
Anticipated expiration: 2018-01-18
Also published as: DE102008004988A1

Abstract

Anlage zur mittelbaren Umwelt-Wärmenutzung in erdverlegten Altleitungen (1) mit mindestens einer in der Altleitung angeordneten Rohrsonde (4, 5, 6, 7, 8) als Rohrwärmetauscher, die mit einer externen Wärmepumpe verbunden ist.Plant for the indirect use of environmental heat in buried old pipes (1) with at least one arranged in the old pipe probe (4, 5, 6, 7, 8) as a tube heat exchanger, which is connected to an external heat pump.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Anlage zur mittelbaren bzw. unspezifischen Umwelt-Wärmenutzung unter Verwendung oberflächennaher Altleitungen.The The invention relates to a plant for indirect or unspecific Environmental heat utilization using nearer surface Old pipes.

Die in zunehmendem Maße steigenden Kosten für Heizungen mit fossilen Energien der elektrischen Energie und die vielfältigen Grenzen für die Nutzung von Sonnen- und Windenergie haben in neuerer Zeit ein breites Feld für unterschiedliche Verfahren zur Nutzung von Erdwärme eröffnet. Der besondere Nachteil dieser Wärmenutzung besteht jedoch in den hohen Kosten der Erschließung und Nutzung von vertikalen Erdbohrungen zum Betrieb von Wärmepumpen mit Erdwärme.The increasingly rising costs for Heaters with fossil energies of electric energy and the diverse Limits for The use of solar and wind energy have recently wide field for different methods of using geothermal heat opened. The particular disadvantage this heat utilization However, there is the high cost of tapping and using vertical Drill holes for operation of heat pumps with geothermal energy.

Dies hat dazu geführt, daß in neuerer Zeit Verfahren zur Nutzung von Abwärme im erdoberflächennahen Bereich in den Vordergrund getreten sind. Dies kann mit Hilfe horizontaler oder auch im Vergleich zur Erdoberfläche mehr oder weniger stark geneigten Erdbohrungen für Wärmetauscherrohre geschehen, die in Blindbohrungen U-förmig oder U-förmig-konzentrisch verlaufen und eine Wärmepumpe mit Warmwasser niedriger Temperatur versorgen.This it lead to, that in more recent method of using waste heat near the surface of the earth Area have come to the fore. This can be done using horizontal or even more or less inclined compared to the earth's surface Ground bores for Heat exchanger tubes happen the in blind holes U-shaped or U-shaped concentric run and a heat pump supply with low temperature hot water.

Schließlich sind auch die verschiedensten Verfahren und Anlagen zur Nutzung der in Abwässern gespeicherten Wärme mit Hilfe einer Wärmepumpe bekannt. Derartige Anlagen zur Nutzung von Abwasserenergie nutzen entweder die im verschmutzten Rohwasser mit einer mittleren Temperatur von 15° gebundene Wärmeenergie mit Hilfe von in den üblichen Abwasserleitungen direkt oder im Bypass verlegten Wärmetauscherrohren. Bekannt sind jedoch auch Anlagen, bei denen die Wärmeenergie dem bereits gereinigten Abwasser in einer Kläranlage mittels Wärmetauschern entzogen wird.Finally are also the most different procedures and plants for the use of in wastewater stored heat with the help of a heat pump known. Use such systems for the use of wastewater energy either those in polluted raw water with a medium temperature bound by 15 ° Thermal energy with the help of in the usual Sewer pipes directly or bypassed heat exchanger tubes. However, plants are also known in which the heat energy the already treated wastewater in a sewage treatment plant by means of heat exchangers is withdrawn.

Die Energiegewinnung in Abwasserleitungen erfordert jedoch spezielle im Abwasserkanal eingebaute Wärmetauscher, beispielsweise mit Wärmetauscherrohren ausgestattete Rinnen auf der Sohle eines Abwasserkanals oder auch vorgefertigte und daher teure Kanalrohre mit in der Rohrwandung verlaufenden Wärmetauscherrohren. In gleicher Weise aufwendig sind auch Bypass-Leitungen, in denen sich die Wärmetauscherrohre befinden, weil dies mit der Verwendung von speziellen Bypass-Rohren verbunden ist und deren Installation im allgemeinen von der Erdoberfläche aus geschehen muß.The However, energy production in sewers requires special built-in heat exchanger in the sewer, for example, with heat exchanger tubes equipped gutters on the bottom of a sewer or otherwise prefabricated and therefore expensive sewer pipes in the pipe wall extending heat exchanger tubes. In the same way consuming are also bypass lines in which the heat exchanger tubes because this is with the use of special bypass pipes is connected and their installation generally from the earth's surface must happen.

All diese Systeme zur Nahwärmeversorgung von Gebäuden beruhen auf einer zusätzlichen bzw. gleichzeitigen Nutzung bekannter Abwassersysteme bzw. -leitungen. Sie sind daher zum einen abhängig von dem Wärmeinhalt bzw. der Temperatur und der Menge des ungereinigten oder auch bereits gereinigten Abwassers und erfordern insbesondere auch spezielle, die Abwasserwirtschaft zumindest temporär beeinträchtigende technische Maßnahmen. Hinzu kommt, daß sich bei im ungereinigten Abwasser verlegten Rohr- oder Kanalwärmetauschern auf deren Oberfläche den Wärmeübergang beeinträchtigende Ablagerungen bilden, die ein regelmäßiges Reinigen der mit dem Abwasser in Berührung stehenden Oberflächen erfordern und daher den Wartungsaufwand erheblich erhöhen.Alles these systems for local heating supply of buildings are based on an additional or simultaneous use of known sewage systems or pipes. They are therefore dependent on the one hand the heat content or the temperature and the amount of unpurified or even already purified waste water and in particular also require special, the wastewater management at least temporarily affecting technical measures. In addition, that is with pipe or duct heat exchangers installed in unpurified sewage on their surface the heat transfer interfering deposits form a regular cleaning of the in contact with the wastewater standing surfaces require and therefore significantly increase the maintenance.

Mit gereinigtem Abwasser aus Kläranlagen betriebene Austauschsysteme erfordern lediglich eine einzige, nicht wärmegedämmte Rohrleitung zwischen der Kläranlage und dem Wärmeaustauscher, während ungereinigtes Abwasser ein Zweirohrsystem erfordert, d. h. ein geschlossener Kreislauf aus einem Vorlaufrohr und einem Rücklaufrohr das Abwassersystem mit dem Wärmetauscher verbindet.With purified wastewater from sewage treatment plants Replacement systems require only a single, non-insulated pipe between the sewage treatment plant and the heat exchanger while uncleaned Waste water requires a two-pipe system, d. H. a closed circuit from a flow pipe and a return pipe the sewer system with the heat exchanger combines.

Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, im erdoberflächenahen Bereich die dort vorhandene Erdwärme unterschiedlicher Herkunft mit verhältnismäßig geringen Investitions- und Betriebskosten zu nutzen.Of the The invention is therefore based on the problem in Erddflächenflächenahen Area the existing geothermal energy of different origin with relatively low investment and operating costs.

Die Lösung dieses Problems geschieht mit einer Anlage zur mittelbaren bzw. unspezifischen Umwelt-Wärmenutzung, bei der erdverlegte Altleitungen mit innen angeordneten Rohrsonden als Rohrwärmetauscher mit einem Wärmetauscher verbunden sind.The solution This problem happens with an attachment to the indirect or unspecific environmental heat utilization, in the buried old lines with tube probes inside as a tube heat exchanger with a heat exchanger are connected.

Dazu bedarf es im wesentlichen nur einer Kopfgrube, von der aus einerseits die Wärmetauscherrohre in das Altrohr verlegt werden und andererseits entsprechende Rohre zu einer Wärmepumpe verlaufen. Die Kosten für eine solche Grube sind minimal, so daß bei einer erfindungsgemäßen Anlage im wesentlichen nur die Kosten für das Verrohren anfallen.To it essentially requires only one head pit, from the one hand on the one hand the heat exchanger tubes be laid in the old pipe and on the other hand corresponding pipes to a heat pump. The price for Such a pit are minimal, so that in a system according to the invention in essentially just the cost of the piping accrue.

Die Erfindung macht sich dabei die Erkenntnis zunutze, daß es insbesondere in dicht bebauten, beispielsweise städtischen Regionen eine Vielzahl von nicht mehr benutzten Altleitungen gibt, für deren bloße Existenz manche Stadtverwaltungen Gebühren erheben und/oder die vor einem Befall durch Ratten gesichert werden müssen, da eine Entsorgung praktisch nicht möglich ist. Solche unbenutzten Altrohre erlauben es, den vollen Rohrquerschnitt für die Installation von Rohrsonden zu benutzen oder auch im Falle eines nicht zur Gänze ausgenutzten Querschnitts der Altrohre die Wärmetauscherrohre mit einem thermischen Dämm- bzw. Kopplungsmaterial, beispielsweise aus einem Gemisch von Graphit, Zement und Bentonit zu verfüllen.The The invention makes use of the fact that it in particular in densely built-up, for example, urban areas a variety of old utilities that are no longer used, for the very existence of which some municipalities fees raise and / or be protected from infestation by rats have to, since disposal is practically impossible. Such unused Old pipes allow the full pipe cross-section for installation use of tube probes or even in the case of a not fully exploited Cross section of the old pipes, the heat exchanger tubes with a thermal insulation or coupling material, for example from a mixture of graphite, Cement and bentonite to fill.

Selbst beschädigte Altrohrleitungen erlauben die Installation einer erfindungemäßen Anlage; sie erfordern allenfalls eine Innenreinigung.Even damaged old pipes allow ben the installation of a erfindungemäßen plant; they require at best an internal cleaning.

Die Altrohre können je nach ihrer Innenbeschaffenheit unmittelbar für die Installation der Wärmetauscherrohre genutzt oder zuvor nach herkömmlichen Verfahren gereinigt und/oder auch an der Innenoberfläche bearbeitet werden, beispielsweise bei Stahlrohren durch Fräsen, Schleifen und Spachteln zum Entfernen von Schweißresten.The Old pipes can depending on their internal condition directly for the installation of the heat exchanger tubes used or previously conventional Process cleaned and / or edited on the inner surface be, for example, steel pipes by milling, grinding and filling for Removal of sweat residues.

Das Verfüllen der mit dem Wärmetauscherrohren ausgestatteten Altleitungen mit Thermodämmaterial bietet keine Schwierigkeiten und kann mit Hilfe eines Schlauchs geschehen, der beim Einbringen der Wärmetauscherrohre mitgeführt und anschließend beim Verfüllen aus der Altleitung sukzessive herausgezogen wird. Die Größe und die Anzahl der Sondenrohre richtet sich nach dem Querschnitt der Altrohre sowie nach dem Raumbedarf für die Sondenrohre, die als Doppelrohrsonden aus einem einseitig geschlossenen Außenrohr und einem am einen Ende offenen Innenrohr oder einem U-förmigen Doppelrohr bestehen können.The filling with the heat exchanger tubes equipped old pipes with Thermodämmaterial offers no difficulty and can be done with the help of a hose that when inserting the heat exchanger tubes carried and subsequently when filling is pulled out successively from the old line. The size and the Number of probe tubes depends on the cross section of the old pipes as well as the space required for the probe tubes, which are double tube probes from a closed on one side outer tube and an open at one end of the inner tube or a U-shaped double tube can.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels für eine oberflächennahe Altleitung des näheren erläutert.The Invention will now be described with reference to a drawing embodiment for one shallow Old line of the nearer explained.

In der Zeichnung zeigen:In show the drawing:

1 eine verrohrte Altleitung und 1 a cased old pipe and

2 das freie Ende eines der in 1 dargestellten Wärmetauscherrohrs. 2 the free end of one of the 1 illustrated heat exchanger tube.

In der Zeichnung ist ein Altrohr 1 dargestellt, das in einer üblichen Tiefe im wesentlichen horizontal, gegebenenfalls auch mit einer Krümmung im Erdreich verlegt ist. In dem Altrohr 1 erstrecken sich mehrere Erdwärmesonden 2, 3, 4, 5 und 6, die jeweils, wie in 2 dargestellt, aus einem Doppelrohr 6, 7 bestehen. Das Außenrohr 6 läuft in einer Spitze 8 aus, während das Innenrohr 7 im Bereich der Spitze 8 des Außenrohrs 6 offen ist. Das Rohrbündel 2, 3, 4, 5, 6 ist in eine nicht dargestellte Rettungsmasse eingebettet. Eine ebenfalls nicht dargestellte Wärmepumpe bildet mit dem Außenrohr 6 und dem Innenrohr 7 einen geschlossenen Kreislauf für das als Wärmeträger dienende Medium, in aller Regel Wasser, eine Sole oder ein Glykolalkoho/Wassergemisch mit geringem Gefrierpunkt, das beispielsweise über das Außenrohr 6 zur Spitze 8 der ebenso wie die Sonde 6 beschaffenen Erdwärmesonden 2, 3, 4, 5 gelangt und von dort durch das Innenrohr 7 zurück zur Wärmepumpe strömt.In the drawing is an old pipe 1 represented, which is laid in a usual depth substantially horizontally, possibly also with a curvature in the ground. In the old pipe 1 extend several geothermal probes 2 . 3 . 4 . 5 and 6 , respectively, as in 2 shown, from a double tube 6 . 7 consist. The outer tube 6 runs in a bit 8th out while the inner tube 7 in the area of the top 8th of the outer tube 6 is open. The tube bundle 2 . 3 . 4 . 5 . 6 is embedded in a rescue mass, not shown. A heat pump, also not shown, forms with the outer tube 6 and the inner tube 7 a closed circuit for serving as a heat carrier medium, usually water, a brine or a glycol alcohol / water mixture with low freezing point, for example, via the outer tube 6 to the top 8th the same as the probe 6 provided geothermal probes 2 . 3 . 4 . 5 passes and from there through the inner tube 7 flows back to the heat pump.

Dabei nimmt das Kreislaufwasser Wärme aus dem das Altrohr 1 umgebende Erdreich auf, die es in der Wärmepumpe auf übliche Weise abgibt.The circulating water takes heat from the old pipe 1 surrounding soil, which it emits in the heat pump in the usual way.

Die Investitionskosten für eine solche Anlage sind äußerst gering; sie ergeben sich im wesentlichen aus der Notwendigkeit einer üblichen Startgrube, über die eine Verbindung zwischen der Altrohrleitung 1 bzw. den Sondenrohren 2, 3, 4, 5, 6 zu einer Wärmepumpe hergestellt wird. In der Startgrube werden Rohrstücke in handhabbarer Länge zu den Sonden aneinandergeschweißt und schrittweise in das Altrohr eingeschoben, das zuvor noch gereinigt werden kann.The investment costs for such a system are extremely low; they result essentially from the need for a conventional starting pit, over which a connection between the old pipeline 1 or the probe tubes 2 . 3 . 4 . 5 . 6 is made to a heat pump. In the starting pit, pieces of pipe of manageable length are welded together to the probes and gradually inserted into the old pipe, which can be cleaned beforehand.

Claims

Plant for the indirect use of environmental heat in buried old lines ( 1 ) with at least one tube probe arranged in the old line ( 4 . 5 . 6 . 7 . 8th ) as a tube heat exchanger, which is connected to an external heat pump.

Plant according to claim 1, characterized by a unilaterally closed outer tube ( 6 . 8th ) and at least one concentric inner tube ( 7 ).

Plant according to claim 1, characterized in that a flow and a return pipe U-shaped connected to each other.

Plant according to claim 3, characterized in that in an old pipeline ( 1 ) a plurality of U-shaped tube probes are arranged.

Use of a plant according to one of claims 1 to 4 for heating buildings.

Use of a buried old pipe for heat exchange with a heat pump.