Die vorliegende Erfindung betrifft einen Erdkollektor für eine Wärmepumpe eines Gebäudes.The present invention relates to a ground collector for a heat pump of a building.
Aus der DE 10 2006 061 065 A1 ist ein Erdkollektormodul für eine Wärmepumpe und Verfahren zur Errichtung eines Erdkollektors bekannt. Das Erdkollektormodul weist einen Träger auf, der als formstabile Gitterstruktur ausgebildet ist und eine ebene Form aufweist. Das Erdkollektormodul weist weiterhin ein flexibles Kunststoffrohr auf, das für ein durchlaufendes Rohrsystem als durchgehende Schlaufe über die Ebene des Trägers verlegt und auf dem Träger befestigt ist.From the DE 10 2006 061 065 A1 is known a Erdkollektormodul for a heat pump and method for establishing a ground collector. The Erdkollektormodul has a support which is formed as a dimensionally stable grid structure and has a planar shape. The Erdkollektormodul further comprises a flexible plastic tube, which is laid for a continuous pipe system as a continuous loop on the plane of the carrier and fixed on the carrier.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde einen Erdkollektor für eine möglichst einfache Errichtung anzugeben.The invention is based on the object of specifying a ground collector for the simplest possible construction.
Diese Aufgabe wird durch einen Erdkollektor mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen und in der Beschreibung enthalten.This object is achieved by a ground collector having the features of independent claim 1. Advantageous developments are the subject of dependent claims and included in the description.
Demzufolge ist ein Erdkollektor für ein Gebäude vorgesehen. Der Erdkollektor weist mehrere Erdkollektorvorrichtungen auf, die jeweils als flächige Einheit (Modul) ausgebildet sind. Die vorteilhafterweise vorgefertigte Einheit kann auch als Modul bezeichnet werden. Die Einheit ist dabei separat handhabbar und sowohl als Funktionselement als auch als Organisationseinheit zu verstehen. Vorzugsweise weist die Einheit ein Rohr und einen Träger auf, wobei eine Verlegungsform des Rohres mit dem Träger fixiert ist. Die flächige Ausbildung jeder Erdkollektorvorrichtung ermöglicht es eine größere Gesamtfläche eines Erdkollektors durch eine Mehrzahl von Erdkollektorvorrichtungen auf einer Baustelle schnell zu errichten.Accordingly, a ground collector is provided for a building. The earth collector has several Erdkollektorvorrichtungen, each of which is designed as a flat unit (module). The advantageously prefabricated unit can also be referred to as a module. The unit is to be handled separately and to understand both as a functional element and as an organizational unit. Preferably, the unit comprises a tube and a carrier, wherein a laying form of the tube is fixed to the carrier. The planar design of each ground collector device allows a larger total area of a ground collector to be quickly erected by a plurality of ground collector devices on a construction site.
Für eine Errichtung des Gebäudes ist eine Grube (Baugrube) vorgesehen. Die Erdkollektorvorrichtungen sind – ausgerichtet an einer Fläche der Grube – für eine Errichtung des Gebäudes im Erdreich positioniert. Vorzugsweise sind die einzelnen Erdkollektorvorrichtungen voneinander beabstandet positioniert. Die Grube wird in Doppelfunktion für die Errichtung des Gebäudes und zur Positionierung der Erdkollektorvorrichtungen im Erdreich verwendet.For a construction of the building a pit (pit) is provided. The earth collector devices are - aligned on a surface of the pit - positioned for erection of the building in the ground. Preferably, the individual ground collector devices are positioned at a distance from each other. The pit is used in a double function for the construction of the building and for the positioning of the earth collector devices in the ground.
Zwischen einem zumindest teilweise im Erdreich ausgebildeten Geschoss des Gebäudes und den Erdkollektorvorrichtungen ist Füllmaterial zum Verfüllen der Grube angeordnet. Das Geschoss ist beispielsweise ein Kellergeschoss oder ein Souterrain.Between an at least partially formed in the ground projectile of the building and the Erdkollektorvorrichtungen filling material for filling the pit is arranged. The floor is, for example, a basement or a basement.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Erdkollektor für ein Gebäude vorgesehen, der ebenfalls mehrere, jeweils als flächige Einheit (Modul) ausgebildete Erdkollektorvorrichtungen aufweist. Die Erdkollektorvorrichtungen sind in einem Grundwasserbereich zumindest teilweise unterhalb eines Gebäudes angeordnet.According to another aspect of the invention, a ground collector is provided for a building, which also has a plurality of earth collector devices each formed as a flat unit (module). The Erdkollektorvorrichtungen are arranged in a groundwater area at least partially below a building.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Erdkollektorvorrichtungen vorwiegend horizontal im Grundwasserbereich angeordnet sind. Beispielsweise sind die Erdkollektorvorrichtungen im Bereich der Gründung des Gebäudes angeordnet. Bevorzugt weist das Geschoss des Gebäudes eine Wärmedämmung auf.It is preferably provided that the Erdkollektorvorrichtungen are arranged mainly horizontally in the groundwater area. For example, the earth collector devices are arranged in the area of the foundation of the building. Preferably, the floor of the building on a thermal insulation.
In einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Erdkollektor für ein Gebäude vorgesehen, wobei der Erdkollektor ebenfalls mehrere, jeweils als flächige Einheit (Modul) ausgebildete Erdkollektorvorrichtungen aufweist.In another aspect of the invention, a ground collector is provided for a building, wherein the ground collector also has a plurality of each formed as a flat unit (module) Erdkollektorvorrichtungen.
Die Erdkollektorvorrichtungen sind vom Gebäude durch Füllmaterial getrennt. Die Erdkollektorvorrichtungen sind in einem stumpfen Winkel zu einer Sohle für ein Fundament des Gebäudes angeordnet.The earth collector devices are separated from the building by filler material. The ground collector devices are disposed at an obtuse angle to a base for a foundation of the building.
Ein weiterer Aspekt ist ein Verfahren zur Errichtung eines Erdkollektors. In dem Verfahren zur Errichtung des Erdkollektors werden mehrere Erdkollektorvorrichtungen jeweils als flächige Einheit (Modul) vorgefertigt.Another aspect is a method of constructing a ground collector. In the method for the construction of the earth collector several Erdkollektorvorrichtungen are each prefabricated as a flat unit (module).
Vorzugsweise nachfolgend oder zeitgleich wird eine Grube für eine Errichtung eines Gebäudes im Erdreich ausgebildet. Die Erdkollektorvorrichtungen werden in die Grube eingebracht und an zumindest einer Fläche der Grube positioniert. Eine derartige Fläche der Grube ist beispielsweise eine Fläche einer Böschung oder eine Fläche einer Sohle der Grube.Preferably, subsequently or at the same time, a pit is constructed for the erection of a building in the ground. The earth collector devices are placed in the pit and positioned on at least one face of the pit. Such a surface of the pit is, for example, a surface of a slope or a surface of a bottom of the pit.
Die Grube wird nach der Positionierung der Erdkollektorvorrichtungen mit Füllmaterial im Bereich der Erdkollektorvorrichtungen angefüllt. Zusätzlich kann das Füllmaterial verdichtet werden.The pit is filled after positioning the Erdkollektorvorrichtungen with filler in the field of Erdkollektorvorrichtungen. In addition, the filling material can be compacted.
Ein Geschoss des Gebäudes wird in der Grube errichtet. Dies kann vor, nach oder zeitgleich zur Positionierung der Erdkollektorvorrichtungen erfolgen. Zwischen dem Geschoss des Gebäudes und den Erdkollektorvorrichtungen wird das Füllmaterial angeordnet. Das Füllmaterial ist beispielsweise Erdreich, das beispielsweise als Aushub der Baugrube entnommen wurde.A storey of the building is being built in the pit. This can be done before, after or at the same time as the positioning of the ground collector devices. Between the floor of the building and the earth collector devices, the filling material is placed. The filling material is, for example, soil that has been removed, for example, as a excavation of the excavation.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Geschoss des Gebäudes im Bereich des Füllmaterials mit einer Wärmedämmung versehen wird. Die Wärmedämmung bewirkt, dass die vom Erdkollektor entzogene Wärmeenergie zum weit überwiegenden Teil aus dem Erdreich entnommen wird, so dass die Wärmeentnahme aus dem Geschoss auf ein Minimum reduziert ist. Vorzugsweise ist das Geschoss zudem gegen Wasser und Feuchtigkeit gedichtet, so dass das Geschoss in einem Grundwasserbereich errichtet werden kann.According to a preferred embodiment, it is provided that the floor of the building in the region of the filling material is provided with a thermal insulation. The thermal insulation causes the extracted from the collector heat energy for the greater part of the soil is removed, so that the heat extraction from the projectile is reduced to a minimum. Preferably, the projectile is also sealed against water and moisture, so that the projectile can be erected in a groundwater area.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildungsvariante werden die Erdkollektorvorrichtungen in einen Grundwasserbereich zumindest teilweise unterhalb des Gebäudes in die Grube eingebracht. Hierdurch kann ein Erdkollektor für eine Wärmepumpe auch dann verwendet werden, wenn das Gebäude auf einem relativ kleinen Grundstück errichtet wird.According to an advantageous development variant, the ground collector devices are introduced into a groundwater area at least partially below the building into the pit. In this way, a ground collector for a heat pump can be used even if the building is erected on a relatively small plot.
In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Erdkollektorvorrichtungen an zumindest einer Böschung der Grube positioniert in die Grube eingebracht werden. Vorzugsweise sind Bereiche der Böschung durch das Gebäude nicht überdeckt, beispielsweise durch ein Dach nicht überdacht, so dass Regenwasser im Bereich der Böschung in das Erdreich eindringt und somit zu einer Zufuhr von Wärmeenergie beiträgt. Bevorzugt ist die Position der Erdkollektorvorrichtungen daher beabstandet von dem Gebäude für einen Energieeintrag über die Erdoberfläche.In another advantageous development, it is provided that the Erdkollektorvorrichtungen be placed on at least one slope of the pit positioned in the pit. Preferably, areas of the embankment are not covered by the building, for example, not roofed by a roof, so that rainwater penetrates into the soil in the embankment and thus contributes to a supply of heat energy. Preferably, the position of the earth collector devices is therefore spaced from the building for energy input over the earth's surface.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist zumindest eine erste Erdkollektorvorrichtung der Erdkollektorvorrichtungen vorwiegend horizontal in einem Grundwasserbereich im Erdreich angeordnet. Horizontal bezeichnet hierbei die idealisierte Erdoberfläche. Die Flächennormale der ersten vorwiegend horizontal angeordnete Erdkollektorvorrichtung kann dabei von der Lotrichtung (Schwerevektor) abweichen. Das Grundwasser im Grundwasserbereich ist Wasser, das unter der Erdoberfläche in Hohlräumen im Grundwasserbereich einen Wasserkörper bildet. Mittels der ersten Erdkollektorvorrichtung wird vorteilhafterweise dem Grundwasser Wärmeenergie entzogen und zur Wärmepumpe mittels eines in der ersten Erstkollektorvorrichtung fließenden Mediums geführt.According to an advantageous development, at least one first earth collector device of the earth collector devices is arranged predominantly horizontally in a groundwater area in the ground. Horizontal here denotes the idealized earth surface. The surface normal of the first predominantly horizontally arranged earth collector device can deviate from the vertical direction (gravity vector). The groundwater in the groundwater area is water that forms a body of water beneath the earth's surface in cavities in the groundwater area. By means of the first ground collector device, heat energy is advantageously extracted from the groundwater and led to the heat pump by means of a medium flowing in the first primary collector device.
Gemäß dieser Weiterbildung ist vorteilhafterweise zumindest eine zweite Erdkollektorvorrichtung der Erdkollektorvorrichtungen ebenfalls vorwiegend horizontal angeordnet. Dabei ist die zweite Erdkollektorvorrichtung oberhalb der zumindest einen ersten Erdkollektorvorrichtung außerhalb des Grundwasserbereichs im Erdreich angeordnet. Der zweiten Erdkollektorvorrichtung wird vorwiegend durch Oberflächenwasser oder Regenwasser Energie zugeführt.According to this development, at least one second earth collector device of the ground collector devices is advantageously also arranged predominantly horizontally. In this case, the second Erdkollektorvorrichtung is arranged above the at least one first Erdkollektorvorrichtung outside the groundwater area in the ground. The second earth collector device is supplied primarily by surface water or rain water energy.
Aufgrund zumindest teilweise unterschiedlicher Energiequelle ist bevorzugt vorgesehen, dass sich die erste Erdkollektorvorrichtung und die zweite Erdkollektorvorrichtung zumindest teilweise überdecken. In Lotrichtung gesehen überlappen sich daher die zumindest eine erste Erdkollektorvorrichtung und die zumindest eine zweite Erdkollektorvorrichtung. Hierdurch kann eine besonders Platzsparende Anordnung der Erdkollektorvorrichtungen des Erdkollektors in der Baugrube des Gebäudes erzielt werden, so dass bereits aus kleineren Grundstücken die gleiche Energiemenge für die Wärmepumpe entzogen werden kann.Due to at least partially different energy source is preferably provided that overlap the first Erdkollektorvorrichtung and the second Erdkollektorvorrichtung at least partially. Seen in the direction of the solder, therefore, the at least one first ground collector device and the at least one second ground collector device overlap. As a result, a particularly space-saving arrangement of the earth collector devices of the ground collector in the excavation of the building can be achieved, so that the same amount of energy can be withdrawn from smaller plots of land for the heat pump.
Gemäß einer anderen, auch kombinierbaren Weiterbildungsvariante ist zumindest eine dritte Erdkollektorvorrichtung der Erdkollektorvorrichtungen zur zumindest einen ersten Erdkollektorvorrichtung beabstandet im Erdreich angeordnet, wobei die dritte Erdkollektorvorrichtung zur ersten Erdkollektorvorrichtung in einem stumpfen Winkel angeordnet ist. Vorzugsweise ist der stumpfe Winkel durch den Böschungswinkel gebildet. Bevorzugt ist die zumindest eine dritte Erdkollektorvorrichtung vorwiegend vertikal – bezogen auf die Sohle der Baugrube – positioniert.According to another, also combinable further development variant, at least a third Erdkollektorvorrichtung the Erdkollektorvorrichtungen to at least a first Erdkollektorvorrichtung spaced in the ground, wherein the third Erdkollektorvorrichtung is arranged to the first Erdkollektorvorrichtung at an obtuse angle. Preferably, the obtuse angle is formed by the angle of repose. Preferably, the at least one third Erdkollektorvorrichtung is predominantly vertically - based on the sole of the excavation - positioned.
Die zuvor beschriebenen Weiterbildungsvarianten sind sowohl einzeln als auch in Kombination besonders vorteilhaft. Dabei können sämtliche Weiterbildungsvarianten untereinander kombiniert werden. Einige mögliche Kombinationen sind in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Figuren erläutert. Diese dort dargestellten Möglichkeiten von Kombinationen der Weiterbildungsvarianten sind jedoch nicht abschließend.The further development variants described above are particularly advantageous both individually and in combination. All training variants can be combined with each other. Some possible combinations are explained in the description of the embodiments of the figures. However, these possibilities of combinations of further development variants presented there are not exhaustive.
Im Folgenden wird die Erfindung durch Ausführungsbeispiele anhand zeichnerischer Darstellungen näher erläutert.In the following the invention will be explained in more detail by exemplary embodiments with reference to drawings.
Dabei zeigenShow
1 eine Erdkollektorvorrichtung, 1 a ground collector device,
2a eine schematische Darstellung eines Grundstücks mit mehreren Bereichen zur Errichtung eines Erdkollektors, 2a a schematic representation of a property with several areas for the construction of an earth collector,
2b eine schematische Darstellung eines Grundstücks mit zwei Bereichen zur Errichtung eines Erdkollektors, 2 B a schematic representation of a plot with two areas for the construction of an earth collector,
3a eine schematische Schnittdarstellung mit zwei im Erdreich angeordneten Erdkollektorvorrichtungen, 3a a schematic sectional view with two arranged in the ground Erdkollektorvorrichtungen,
3b eine schematische Schnittdarstellung mit drei im Erdreich angeordneten Erdkollektorvorrichtungen, 3b a schematic sectional view with three arranged in the ground Erdkollektorvorrichtungen,
4a eine schematische Schnittdarstellung einer Baugrube für ein Gebäude mit im Erdreich angeordneten Erdkollektorvorrichtungen, und 4a a schematic sectional view of a pit for a building with arranged in the ground Erdkollektorvorrichtungen, and
4b eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Baugrube für ein Gebäude mit im Erdreich angeordneten Erdkollektorvorrichtungen. 4b a schematic sectional view of another excavation for a building with ground collector devices arranged in the ground.
In 1 ist eine Erdkollektorvorrichtung 100 schematisch dargestellt. Die in 1 dargestellte Erdkollektorvorrichtung 100 kann mit einem Medium gefüllt werden, das zum Transport der Wärmeenergie zu einer Wärmepumpe dient. Hierzu weist die Erdkollektorvorrichtung 100 der 1 ein Rohr 110, beispielsweise ein Kunststoffrohr 110, auf. Das Rohr 110 weist zwei Anschlussbereiche 111 und 112 beispielsweise zum Anschluss an einen Verteilungsknoten auf. Die Erdkollektorvorrichtung 100 ist dabei flächig ausgebildet und weist eine im Verhältnis zur Höhe H und Länge L kleinere Breite B auf. Vorzugsweise erstreckt sich der Träger 113 über die Höhe H der Erdkollektorvorrichtung 100. Die Erdkollektorvorrichtung 100 erstreckt sich dabei über eine Fläche A, die durch die Höhe H und Länge L und somit durch die größten Maße (H, L) der Erdkollektorvorrichtung definiert ist.In 1 is a ground collector device 100 shown schematically. In the 1 illustrated earth collector device 100 can be filled with a medium that serves to transport the heat energy to a heat pump. For this purpose, the earth collector device 100 of the 1 a pipe 110 , For example, a plastic pipe 110 , on. The pipe 110 has two connection areas 111 and 112 for example, for connection to a distribution node. The earth collector device 100 is flat and has a smaller width B relative to the height H and length L. Preferably, the carrier extends 113 about the height H of the earth collector device 100 , The earth collector device 100 extends over an area A, which is defined by the height H and length L and thus by the largest dimensions (H, L) of the Erdkollektorvorrichtung.
Die Erdkollektorvorrichtung 100 ist vorzugsweise formstabil ausgebildet. Beispielsweise ist die Erdkollektorvorrichtung 100 eine starre, biegesteife Konstruktion aus einem festen Leitungskörper für das Medium. Die Erdkollektorvorrichtung 100 der 1 liegt jedoch in Form eines Erdkollektormoduls vor, dessen Leitungsrohr 110 aus einem fortlaufenden flexiblen Kunststoffrohr 110 besteht, das auf einem mehrteiligen Träger 113, 114 aufgebracht ist. Das Rohr 110 ist als durchgehende Schlaufe verlegt. Unter einer durchgehenden Schlaufe wird dabei verstanden, dass innerhalb der Erdkollektorvorrichtung 100 das Rohr 110 keine Abzweigung, Verteiler oder dergleichen aufweist. Das als durchgehende Schlaufe auf dem Träger 113, 114 positionierte Rohr 110 kann daher auch als Rohrschlange bezeichnet werden. Das Rohr kann für den Energietransport zur Wärmepumpe mit einem beispielsweise flüssigen Wärmeträger als Medium gefüllt werden.The earth collector device 100 is preferably formed dimensionally stable. For example, the earth collector device 100 a rigid, rigid construction of a solid conduit body for the medium. The earth collector device 100 of the 1 However, it is in the form of a Erdkollektormoduls whose conduit 110 from a continuous flexible plastic tube 110 that is on a multi-part support 113 . 114 is applied. The pipe 110 is laid as a continuous loop. Under a continuous loop is understood that within the Erdkollektorvorrichtung 100 the pipe 110 has no branch, distributor or the like. The as a continuous loop on the support 113 . 114 positioned pipe 110 can therefore also be referred to as a pipe coil. The tube can be filled with an example, liquid heat transfer medium as a medium for energy transport to the heat pump.
Ins Erdreich eingebracht ermöglicht die Erdkollektorvorrichtung 100 eine gute Wärmekopplung auf beiden Hauptseiten der Erdkollektorvorrichtung 100 zum Erdreich. Die Erdkollektorvorrichtung ist für eine Wärmepumpe vorgesehen. Hierzu wird die Erdkollektorvorrichtung 100 mittels der Anschlussbereiche 111, 112 über Zuleitungen an die Wärmepumpe angeschlossen. Die Erdkollektorvorrichtung 100 weist eine derartige Formstabilität auf, dass insbesondere während der Errichtung des Erdkollektors Abschnitte des flexiblen Kunststoffrohres 110 zueinander auf Distanz gehalten werden können. Die Befestigung des auf dem Träger 113, 114 verlegten flexiblen Kunststoffrohres 110 bewirkt die Beibehaltung der geometrischen Form der Rohrverlegung, wie beispielsweise eine Spirale oder dergleichen.Inserted into the ground allows the Erdkollektorvorrichtung 100 a good heat coupling on both main sides of the earth collector device 100 to the ground. The ground collector device is intended for a heat pump. For this purpose, the earth collector device 100 by means of the connection areas 111 . 112 connected to the heat pump via supply lines. The earth collector device 100 has such a dimensional stability that, in particular during the erection of the ground collector sections of the flexible plastic pipe 110 can be kept at a distance to each other. The attachment of the on the support 113 . 114 laid flexible plastic pipe 110 causes the maintenance of the geometric shape of the pipe laying, such as a spiral or the like.
Das Kunststoffrohr 110 ist vorzugsweise hochdruckvernetzt. Das Kunststoffrohr 110 ist vorzugsweise auf dem Träger 113, 114 kreuzungsfrei verlegt. Beispielsweise ist das Kunststoffrohr 110 auf dem Träger 113, 114 mäanderförmig oder spiralförmig verlegt.The plastic pipe 110 is preferably high pressure crosslinked. The plastic pipe 110 is preferably on the carrier 113 . 114 laid without crossing. For example, the plastic tube 110 on the carrier 113 . 114 Meandering or spiral laid.
Vorzugsweise wird mittels Klemmung des Kunststoffrohres 110 in Nuten des Trägers 113, 114 eine Formstabilität der gesamten Erdkollektorvorrichtung 100 bewirkt. Die Erdkollektorvorrichtung 100 weist als Träger mehrere voneinander beabstandete Trägerelemente 113, 114 auf. Die Trägerelemente 113, 114 sind dabei nicht untereinander verbunden. Die Trägerelemente 113, 114 sind dabei formstabil, beispielsweise aus Fichtenholz, ausgebildet. Die Erdkollektorvorrichtung 100 erhält ihre Festigkeit dabei aus der Befestigung des Kunststoffrohres 110 auf den Trägerelementen 113, 114.Preferably, by means of clamping of the plastic tube 110 in grooves of the carrier 113 . 114 a dimensional stability of the entire Erdkollektorvorrichtung 100 causes. The earth collector device 100 has as a carrier a plurality of spaced carrier elements 113 . 114 on. The carrier elements 113 . 114 are not interconnected. The carrier elements 113 . 114 are dimensionally stable, such as spruce wood trained. The earth collector device 100 gets its strength from the attachment of the plastic tube 110 on the support elements 113 . 114 ,
Die Erdkollektorvorrichtung 100 ist vorzugsweise als Modul ausgebildet, wobei ein Modul eine vorgefertigte Baueinheit ist, die als Einheit an die Baustelle zur Errichtung angeliefert werden kann. Die Erdkollektorvorrichtung 100 kann für eine bezüglich der Erdoberfläche horizontale oder vertikale Errichtung ausgebildet sein. Die ebene Form der Erdkollektorvorrichtung 100 bewirkt eine im Vergleich zur Länge L und Tiefe/Höhe H wesentlich kleinere Breite B der Erdkollektorvorrichtung 100. Eine Planarität der Erdkollektorvorrichtung 100 ist hingegen nicht erforderlich. Die Modularität ermöglicht es, je nach Umgebungsbedingungen, wie Bodenbeschaffenheit, Abmessungen etc. die Abmessungen der Erdkollektorvorrichtung 100 anzupassen. Der Träger 113, 114 ist vorzugsweise formstabil, bevorzugt starr ausgebildet. Eine Länge der Holzplatten 113 bildet die Höhe H der Erdkollektorvorrichtung 100. Hingegen definieren die Rundungen des Kunststoffrohres 110 mit den optionalen Holzplatten 114 an den Stirnseiten der Erdkollektorvorrichtung 100 die Länge L der Erdkollektorvorrichtung 100. Die Breite B kann beispielsweise durch die Dicke der Holzplatten 113 definiert sein.The earth collector device 100 is preferably designed as a module, wherein a module is a prefabricated unit that can be delivered as a unit to the site for construction. The earth collector device 100 may be formed for a relative to the earth's surface horizontal or vertical erection. The plane shape of the earth collector device 100 causes a much smaller compared to the length L and depth / height H width B of the earth collector device 100 , A planarity of the earth collector device 100 is not required. The modularity allows, depending on environmental conditions, such as soil conditions, dimensions, etc., the dimensions of the earth collector device 100 adapt. The carrier 113 . 114 is preferably dimensionally stable, preferably rigid. A length of wood panels 113 forms the height H of the earth collector device 100 , On the other hand define the curves of the plastic pipe 110 with the optional wooden boards 114 at the ends of the earth collector device 100 the length L of the earth collector device 100 , The width B, for example, by the thickness of the wood panels 113 be defined.
Die Erdkollektorvorrichtung 100 wird vorzugsweise für die folgenden Ausgestaltungen der 2a bis 4b verwendet. Es können jedoch auch andere Erdkollektorvorrichtungen (nicht dargestellt) beispielsweise aus flächigen Kunststoffkörpern auch ohne Träger verwendet werden.The earth collector device 100 is preferably for the following embodiments of 2a to 4b used. However, other ground collector devices (not shown) may also be used, for example, made of sheet-like plastic bodies, even without carriers.
Muss aufgrund der Bodenbeschaffenheit ein horizontaler Erdkollektor für ein Erdwärmesystem errichtet werden, steigen die Kosten mit dem Umfang der Erdreichbewegungen. Um die Kosten für die Errichtung eines zumindest teilweise horizontalen Erdkollektors zu reduzieren ist in der 2a und 2b vorgesehen ein für den Erdkollektor vorgesehenes Grundstück 200 in mehrere Bereiche 200-1 bis 200-9 zu unterteilen.If, due to the nature of the soil, a horizontal geothermal collector must be built for a geothermal system, the costs increase with the extent of the earth's movements. To reduce the cost of constructing an at least partially horizontal ground collector is in the 2a and 2 B provided a planned for the earth collector plot 200 in several areas 200-1 to 200-9 to divide.
Zur Errichtung eines Erdkollektors werden eine oder mehrere erste Erdkollektorvorrichtungen 100, 100', 100'', 100''' jeweils als flächiges Modul vorgefertigt. Weiterhin werden eine oder mehrere zweite Erdkollektorvorrichtungen 102 des Erdwärmesystems, wie in 2b strichliniert dargestellt, ebenfalls jeweils als flächige Einheit (Modul) vorgefertigt. To establish a ground collector, one or more first earth collector devices are used 100 . 100 ' . 100 '' . 100 ' each prefabricated as a sheet-like module. Furthermore, one or more second earth collector devices 102 of the geothermal system, as in 2 B shown in dashed lines, also prefabricated in each case as a flat unit (module).
Ein Grundstück 200 für die Errichtung eines Erdkollektors des Erdwärmesystems wie dies in der 2a dargestellt ist, wird zumindest in einen ersten Bereich, bestehend aus den Flächen 200-1, 200-7, 200-8, 200-9 und einen zweiten Bereich, bestehend aus den Flächen 200-2, 200-4, 200-5, 200-6 unterteilt. Die Unterteilung in 2a ist dabei rein beispielhaft. So können der erste Bereich und der zweite Bereich auch größer oder kleiner sein. Vorzugsweise ist eine erste Fläche des ersten Bereichs jedoch nicht größer als eine zweite Fläche des zweiten Bereichs. Ebenfalls ist es möglich, dass mehr als zwei, beispielsweise zusätzlich ein dritter Bereich 200-3, vorgesehen sind.A plot 200 for the erection of an earth collector of the geothermal system like this in the 2a is shown, at least in a first area consisting of the areas 200-1 . 200-7 . 200-8 . 200-9 and a second area consisting of the areas 200-2 . 200-4 . 200-5 . 200-6 divided. The subdivision into 2a is purely exemplary. Thus, the first area and the second area may be larger or smaller. Preferably, however, a first area of the first area is not larger than a second area of the second area. It is also possible that more than two, for example, in addition to a third area 200-3 , are provided.
Im ersten Bereich 200-1, 200-7, 200-8, 200-9 wird zumindest eine erste Grube 210, 210' im Erdreich 290 mit einer ersten Grundfläche 230 ausgebildet. Die Grundfläche 230 kann auch als Sohlefläche bezeichnet werden. Zur Ausbildung der ersten Grube 210, 210' kann diese z. B. ausgebaggert werden. Vorteilhafterweise weist die erste Grube 210, 210' eine ebene (nicht zwingend plane) erste Grundfläche 230 auf. Vorteilhafterweise weist die erste Grube 210, 210' eine ebene (nicht zwingend plane) Böschung auf.In the first area 200-1 . 200-7 . 200-8 . 200-9 will be at least a first pit 210 . 210 ' in the soil 290 with a first base 230 educated. The base area 230 can also be referred to as a sole surface. To the formation of the first pit 210 . 210 ' can this z. B. dredged. Advantageously, the first pit 210 . 210 ' a flat (not necessarily plane) first base 230 on. Advantageously, the first pit 210 . 210 ' a flat (not necessarily flat) embankment.
Die erste Grundfläche 230 der ersten Grube 210, 210' beinhaltet zumindest eine erste Fläche A der ersten Erdkollektorvorrichtung 100, 100', 100'', 100'''. Die erste Fläche A der ersten Erdkollektorvorrichtung 100, 100', 100'', 100''' ist dabei durch die Höhe H und Länge L der ersten Erdkollektorvorrichtung 100, 100', 100'', 100''' bestimmt, wobei die Höhe H und die Länge L gegenüber der Breite B größere Ausmaße haben, so dass die erste Erdkollektorvorrichtung 100, 100', 100'', 100''' flächig mit der ersten Fläche A ausgebildet ist, wobei die erste Fläche A durch die größten Abmessungen (H, L) der ersten Erdkollektorvorrichtung 100, 100', 100'', 100''' definiert ist. Vorteilhafterweise beinhaltet die erste Grundfläche 230 der ersten Grube 210, 210' ein Vielfaches der ersten Fläche A der Erdkollektorvorrichtung 100, 100', 100'', 100''', so dass mehrere Erdkollektorvorrichtung 100', 100'', 100''' in der ersten Grube 210' gleichzeitig auf der Sohle der ersten Grube 210' verlegt werden können, wie dies in 2a für die Flächen 200-7, 200-87, 200-9 des Grundstücks 200 dargestellt ist.The first floor space 230 the first pit 210 . 210 ' includes at least a first surface A of the first ground collector device 100 . 100 ' . 100 '' . 100 ' , The first surface A of the first earth collector device 100 . 100 ' . 100 '' . 100 ' is by the height H and length L of the first Erdkollektorvorrichtung 100 . 100 ' . 100 '' . 100 ' determined, wherein the height H and the length L over the width B have larger dimensions, so that the first Erdkollektorvorrichtung 100 . 100 ' . 100 '' . 100 ' is formed flat with the first surface A, wherein the first surface A by the largest dimensions (H, L) of the first Erdkollektorvorrichtung 100 . 100 ' . 100 '' . 100 ' is defined. Advantageously, the first base area includes 230 the first pit 210 . 210 ' a multiple of the first area A of the earth collector device 100 . 100 ' . 100 '' . 100 ' , so that several earth collector device 100 ' . 100 '' . 100 ' in the first pit 210 ' at the same time on the sole of the first pit 210 ' can be relocated, as in 2a for the surfaces 200-7 . 200-87 . 200-9 of the property 200 is shown.
Die erste Grube 210, 210' wird dabei derart ausgebildet, dass die Abmessung d201 der Sohle 230 der ersten Grube 210 (im Schnitt dargestellt) größer als die Länge L oder die Höhe H der ersten Erdkollektorvorrichtung 100, 100', 100'', 100''' ist. Ebenfalls ist die Abmessung d201, d202 der jeweiligen Sohle 230, 232 kleiner als die zugehörige Abmessung d200-1, d200-2 des Bereichs 200-1, 200-2. Der bei der Ausbildung der ersten Grube 210, 210' entstehende Aushub 220, 220' aus der ersten Grube 210, 210' wird im zweiten Bereich 200-2, 200-4, 200-5, 200-6 zwischengelagert. Die Zwischenlagerung des Aushubs 220, 220' ist in 2a in den Flächen 200-2, 200-4, 200-5, 200-6 des Grundstücks 200 dargestellt.The first pit 210 . 210 ' is formed such that the dimension d201 of the sole 230 the first pit 210 (shown in section) greater than the length L or the height H of the first ground collector device 100 . 100 ' . 100 '' . 100 ' is. Also, the dimension d201, d202 of the respective sole 230 . 232 smaller than the corresponding dimension d200-1, d200-2 of the range 200-1 . 200-2 , The at the training of the first pit 210 . 210 ' resulting excavation 220 . 220 ' from the first pit 210 . 210 ' will be in the second area 200-2 . 200-4 . 200-5 . 200-6 stored. The intermediate storage of the excavation 220 . 220 ' is in 2a in the areas 200-2 . 200-4 . 200-5 . 200-6 of the property 200 shown.
Nach der Ausbildung der ersten Grube 210, 210' wird die erste Erdkollektorvorrichtung 100, 100', 100'', 100''' in die erste Grube 210, 210' eingebracht und an der Grundfläche 230, 230' der ersten Grube 210, 210' positioniert. Vorteilhafterweise werden zudem die Anschlussbereiche 111, 112 der ersten Erdkollektorvorrichtung 100, 100', 100'', 100''' aus der ersten Grube 210, 210' herausgeführt. Zusätzlich kann an einer Böschung der ersten Grube 210, 210' eine weitere Erdkollektorvorrichtung positioniert werden, wie dies in der 3b dargestellt ist. Ebenfalls ist es möglich zusätzlich in einer Zwischenebene in der ersten Grube 210, 210' eine weitere Erdkollektorvorrichtung zu positionieren, wie dies in 3a beispielhaft dargestellt ist.After the formation of the first pit 210 . 210 ' becomes the first earth collector device 100 . 100 ' . 100 '' . 100 ' in the first pit 210 . 210 ' inserted and at the base 230 . 230 ' the first pit 210 . 210 ' positioned. Advantageously, also the connection areas 111 . 112 the first earth collector device 100 . 100 ' . 100 '' . 100 ' from the first pit 210 . 210 ' led out. In addition, on an embankment of the first pit 210 . 210 ' another Erdkollektorvorrichtung be positioned, as in the 3b is shown. It is also possible in addition in an intermediate level in the first pit 210 . 210 ' to position another earth collector device as shown in FIG 3a is shown by way of example.
Die erste Grube 210, 210' gemäß den 2a oder 2b wird nach der Positionierung der ersten Erdkollektorvorrichtung 100, 100', 100'', 100''' mit einem Füllmaterial, wie Erdreich, verfüllt. Vorteilhafterweise wird die erste Grube 210, 210' mit dem Aushub 220, 220' aus der ersten Grube 210, 210' nach der Positionierung der ersten Erdkollektorvorrichtung 100, 100', 100'', 100''' verfüllt. Der Aushub 220, 220' oder anderes Füllmaterial weist üblicherweise eine geringere Dichte als das Erdreich auf. Vorteilhafterweise wird daher das in die erste Grube 210, 210' eingebrachte Füllmaterial verdichtet.The first pit 210 . 210 ' according to the 2a or 2 B becomes after the positioning of the first earth collector device 100 . 100 ' . 100 '' . 100 ' filled with a filling material, such as soil. Advantageously, the first pit 210 . 210 ' with the excavation 220 . 220 ' from the first pit 210 . 210 ' after the positioning of the first ground collector device 100 . 100 ' . 100 '' . 100 ' filled. The excavation 220 . 220 ' or other filler material usually has a lower density than the soil. Advantageously, therefore, that in the first pit 210 . 210 ' introduced filling material compacted.
Nach dem Verfüllen der ersten Grube 210, 210' wird im zweiten Bereich 200-2, 200-4, 200-5, 200-6 eine zweite Grube 211 im Erdreich 290 mit einer zweiten Grundfläche 232 ausgebildet. Zur Ausbildung der zweiten Grube 211 wird diese beispielsweise ausgebaggert. Die zweite Grundfläche 232 der zweiten Grube 211 beinhaltet zumindest eine zweite Fläche A der zweiten Erdkollektorvorrichtung 102, wobei die zweite Fläche A durch die größten Abmessungen (H, L) der zweiten Erdkollektorvorrichtung 102 definiert ist. Beispielsweise sind die erste und zweite Fläche A der ersten und zweiten Erdkollektorvorrichtungen 100, 100', 100'', 100''' bzw. 102 abgesehen von Herstellungstoleranzen gleich.After filling the first pit 210 . 210 ' will be in the second area 200-2 . 200-4 . 200-5 . 200-6 a second pit 211 in the soil 290 with a second footprint 232 educated. To the formation of the second pit 211 this is dredged, for example. The second floor space 232 the second pit 211 includes at least a second area A of the second ground collector device 102 , wherein the second area A by the largest dimensions (H, L) of the second Erdkollektorvorrichtung 102 is defined. For example, the first and second surfaces A of the first and second ground collector devices 100 . 100 ' . 100 '' . 100 ' respectively. 102 the same except for manufacturing tolerances.
Vorteilhafterweise wird der Aushub 221 aus der zweiten Grube 211 im ersten Bereich 200-1, 200-7, 200-8, 200-9 zwischengelagert. Alternativ kann der Aushub 221 auch in dem dritten Bereich 220-3 zwischengelagert werden.Advantageously, the excavation 221 from the second pit 211 in the first area 200-1 . 200-7 . 200-8 . 200-9 stored. alternative can the excavation 221 also in the third area 220-3 be stored.
Nach der Ausbildung der zweiten Grube 211 wird die zweite Erdkollektorvorrichtung 102 in die zweite Grube 211 eingebracht und an der Grundfläche 232 der zweiten Grube 211 positioniert. 2b zeigt strichliniert die Position der zweiten Erdkollektorvorrichtung 102 in der zweiten Grube 211. Die ersten und zweiten Erdkollektorvorrichtungen 100, 100', 100'', 100''' bzw. 102 sind dabei im Wesentlichen horizontal ausgerichtet und in einem Abstand d110 von der Erdoberfläche positioniert. Der Abstand d110 ist die Grubentiefe und ist größer als die ortsabhängige Frosttiefe.After the formation of the second pit 211 becomes the second earth collector device 102 in the second pit 211 inserted and at the base 232 the second pit 211 positioned. 2 B shows the position of the second Erdkollektorvorrichtung dashed lines 102 in the second pit 211 , The first and second earth collector devices 100 . 100 ' . 100 '' . 100 ' respectively. 102 are aligned substantially horizontally and positioned at a distance d110 from the earth's surface. The distance d110 is the pit depth and is greater than the location-dependent frost depth.
Wiederum kann mindestens eine zusätzliche Erdkollektorvorrichtung entsprechend den Varianten der 3a und/oder 3b in die zweite Grube 211 eingebracht werden. Die zweite Grube 211 wird nach der Positionierung der zweiten Erdkollektorvorrichtung 102 mit einem Füllmaterial verfüllt. Vorteilhafterweise wird die zweite Grube 211 mit dem Aushub 221 aus der zweiten Grube 211 verfüllt.Again, at least one additional earth collector device according to the variants of 3a and or 3b in the second pit 211 be introduced. The second pit 211 becomes after the positioning of the second earth collector device 102 filled with a filling material. Advantageously, the second pit 211 with the excavation 221 from the second pit 211 filled.
Durch das zuvor erläuterte Verfahren zur Errichtung eines Erdwärmesystems wird der Vorteil erzielt, dass die Erdbewegungen für die Positionierung der Erdkollektorvorrichtungen (in horizontaler Richtung) innerhalb des Grundstücks 200 durchgeführt werden können. Ein Ab- oder Zutransport von Aushub, bzw. Füllmaterial von und zum Grundstück 200 kann minimiert werden oder erübrigt sich vollständig. Durch die modulare Bauweise und flächige Ausbildung der Erdkollektorvorrichtungen ist eine schnelle Errichtung des Erdwärmesystems möglich. Hierdurch werden weitere Arbeiten auf dem Grundstück 200 nur unwesentlich oder gar nicht behindert. Die schnelle Errichtung wird dadurch erzielt, dass die als flächige Module ausgebildeten Erdkollektorvorrichtungen einfach in die Grube eingebracht werden können und nicht in der Grube einzelne Rohre aufwendig verlegt werden müssen. Das Verfahren kann besonders vorteilhaft für sandige bzw. fließende Böden oder für Böden mit hohem Grundwasserspiegel eingesetzt werden.The aforementioned method of constructing a geothermal system achieves the advantage that the ground movements for the positioning of the earth collector devices (in the horizontal direction) within the property 200 can be performed. A transport or removal of excavation or filling material from and to the property 200 can be minimized or completely unnecessary. Due to the modular design and planar design of the Erdkollektorvorrichtungen a rapid establishment of the geothermal system is possible. This will further work on the property 200 only insignificant or not handicapped. The quick erection is achieved in that the designed as a sheet-like modules Erdkollektorvorrichtungen can be easily inserted into the pit and not individual pipes have to be laid consuming in the pit. The method can be used particularly advantageously for sandy or flowing soils or for soils with a high groundwater level.
Das zuvor erläuterte Verfahren kann vorteilhaft in Kombination mit der Errichtung eines Gebäudes durchgeführt werden, wie dies in den 4a und/oder 4b dargestellt ist. Dabei kann das Verfahren zur Positionierung der Erdkollektorvorrichtungen unterhalb des Gebäudes, wie in 4a dargestellt, oder zur Positionierung der Erdkollektorvorrichtung neben dem Gebäude, wie in 4b dargestellt, angewendet werden.The above-described method can be advantageously carried out in combination with the construction of a building, as shown in the 4a and or 4b is shown. In this case, the method for positioning the Erdkollektorvorrichtungen below the building, as in 4a represented, or for positioning of the Erdkollektorvorrichtung next to the building, as in 4b shown, are applied.
In 3a sind Erdkollektorvorrichtungen 110-1, 100-2 eines Erdwärmesystems dargestellt. Ebenfalls sind in 3b Erdkollektorvorrichtungen 110-2, 100-3, 100-4 eines Erdwärmesystems dargestellt.In 3a are earth collector devices 110-1 . 100-2 a geothermal system shown. Also are in 3b Erdkollektorvorrichtungen 110-2 . 100-3 . 100-4 a geothermal system shown.
Im Ausführungsbeispiel der 3a weist ein Erdkollektor mehrere jeweils als flächige Einheit (Modul) ausgebildete Erdkollektorvorrichtungen 100-1, 100-2 auf. Eine erste Erdkollektorvorrichtung 100-2 ist mit ihrer Hauptfläche vorwiegend horizontal in einem Grundwasserbereich 900 im Erdreich 390 angeordnet. Eine zweite Erdkollektorvorrichtung 100-1 ist mit ihrer Hauptfläche vorwiegend horizontal oberhalb der ersten Erdkollektorvorrichtung 100-2 und außerhalb des Grundwasserbereichs 900 im Erdreich 390 angeordnet. Die erste Erdkollektorvorrichtung 100-2 und die zweite Erdkollektorvorrichtung 100-1 überdecken sich zumindest teilweise. Aus vertikaler Blickrichtung überlappen sich die Flächen A der ersten Erdkollektorvorrichtung 100-2 und der zweiten Erdkollektorvorrichtung 100-1 zumindest teilweise.In the embodiment of 3a has a ground collector several each as a flat unit (module) trained Erdkollektorvorrichtungen 100-1 . 100-2 on. A first earth collector device 100-2 with its main surface is predominantly horizontal in a groundwater area 900 in the soil 390 arranged. A second earth collector device 100-1 is with its main surface mainly horizontally above the first earth collector device 100-2 and outside the groundwater area 900 in the soil 390 arranged. The first earth collector device 100-2 and the second ground collector device 100-1 at least partially overlap. From the vertical viewing direction, the surfaces A of the first ground collector device overlap 100-2 and the second ground collector device 100-1 at least partially.
Auch im Ausführungsbeispiel der 3a weist ein Erdkollektor mehrere jeweils als flächige Einheit (Modul) ausgebildete Erdkollektorvorrichtungen 100-1, 100-3, 100-4 auf. Eine erste Erdkollektorvorrichtung 100-2 ist wiederum vorwiegend horizontal in einem Grundwasserbereich 900 im Erdreich 390 angeordnet. Eine dritte Erdkollektorvorrichtung 100-3, 100-4 ist zur ersten Erdkollektorvorrichtung 100-2 beabstandet außerhalb des Grundwasserbereichs 900 im Erdreich 390 angeordnet. Die dritte Erdkollektorvorrichtung 100-3, 100-4 ist dabei zur ersten Erdkollektorvorrichtung 100-2 in einem stumpfen, vom Böschungswinkel vorbestimmten Winkel angeordnet.Also in the embodiment of 3a has a ground collector several each as a flat unit (module) trained Erdkollektorvorrichtungen 100-1 . 100-3 . 100-4 on. A first earth collector device 100-2 is again predominantly horizontal in a groundwater area 900 in the soil 390 arranged. A third earth collector device 100-3 . 100-4 is the first earth collector device 100-2 spaced outside the groundwater area 900 in the soil 390 arranged. The third earth collector device 100-3 . 100-4 is the first earth collector device 100-2 arranged in an obtuse, predetermined by the angle of repose angle.
Zur Errichtung werden die Erdkollektorvorrichtungen 100-1, 100-2, 100-3, 100-4 des Erdwärmesystems jeweils als flächige Einheit (Modul) vorgefertigt. Danach wird eine Grube 300 im Erdreich 390 ausgebildet. Zur Ausbildung kann die Grube beispielsweise ausgebaggert werden.The erection will be made by the earth collector devices 100-1 . 100-2 . 100-3 . 100-4 of the geothermal system each prefabricated as a flat unit (module). After that, a pit 300 in the soil 390 educated. For training, the pit can be dredged, for example.
Eine erste Erdkollektorvorrichtung 100-2 wird in die Grube 300 eingebracht und auf der Sohle 330 der Grube 300 positioniert. Die Sohle 330 ist dabei durch die möglichst ebene Grundfläche der Grube 300 gebildet.A first earth collector device 100-2 gets into the pit 300 introduced and on the sole 330 the pit 300 positioned. The sole 330 This is due to the very flat surface of the pit 300 educated.
Im Ausführungsbeispiel der 3a wird eine zweite Erdkollektorvorrichtung 100-1 in die Grube 300 mit den Böschungen 310, 320 eingebracht und von der ersten Erdkollektorvorrichtung 100-2 beabstandet positioniert. Dabei wird Füllmaterial 380 in die Grube 300 eingebracht, indem das Füllmaterial 380 zwischen die erste, im Grundwasserbereich 900 angeordnete Erdkollektorvorrichtung 100-2 und die zweite, oberhalb des Grundwasserbereichs 900 angeordnete Erdkollektorvorrichtung 100-1 in die Grube 300 eingebracht wird. Die zweite Erdkollektorvorrichtung 100-1 wird demzufolge in einer Zwischenebene 360 der Grube 300 positioniert. Im Ausführungsbeispiel der 3a ist die zweite Erdkollektorvorrichtung 100-1 in vertikaler Richtung versetzt oberhalb der ersten Erdkollektorvorrichtung 100-2 positioniert. Nach der Positionierung der zweiten Erdkollektorvorrichtung 100-1 wird das verbleibende Volumen der Grube 300 mit dem Füllmaterial 370 bis zur Erdoberfläche 350 aufgefüllt. Die zweite Erdkollektorvorrichtung 100-1 befindet sich somit im Abstand dF1 von der Erdoberfläche 350. Der Abstand dF1 zwischen der Erdoberfläche 350 und der zweiten Erdkollektorvorrichtung 100-1 ist größer als die Frosttiefe und beträgt in Abhängigkeit von der Frosttiefe 1,0 m bis 1,5 m. Die zweite Erdkollektorvorrichtung 100-1 entzieht die Wärmeenergie dem durch die Erdoberfläche 350 einsickerndem Wasser, wie Regenwasser oder dergleichen.In the embodiment of 3a becomes a second earth collector device 100-1 in the pit 300 with the embankments 310 . 320 introduced and from the first Erdkollektorvorrichtung 100-2 positioned at a distance. This is filling material 380 in the pit 300 introduced by the filler material 380 between the first, in the groundwater area 900 arranged earth collector device 100-2 and the second, above the groundwater area 900 arranged earth collector device 100-1 in the pit 300 is introduced. The second earth collector device 100-1 is therefore in a between level 360 the pit 300 positioned. In the embodiment of 3a is the second earth collector device 100-1 offset in the vertical direction above the first ground collector device 100-2 positioned. After positioning the second earth collector device 100-1 will be the remaining volume of the pit 300 with the filler 370 to the earth's surface 350 refilled. The second earth collector device 100-1 is thus located at a distance dF1 from the earth's surface 350 , The distance dF1 between the earth's surface 350 and the second ground collector device 100-1 is greater than the depth of frost and is 1.0 m to 1.5 m depending on the depth of frost. The second earth collector device 100-1 withdraws the heat energy through the earth's surface 350 infiltrating water, such as rainwater or the like.
Von der zweiten Erdkollektorvorrichtung 100-1 ist die erste Erdkollektorvorrichtung 100-2 durch den Abstand dG1 beabstandet. Der Abstand dG1 zwischen der ersten Erdkollektorvorrichtung 100-2 und der zweiten Erdkollektorvorrichtung 100-1 ist von der Position des Grundwasserbereichs 900 abhängig und beträgt beispielsweise 2 m. Die erste Erdkollektorvorrichtung 100-2 entzieht die Wärmeenergie dem Grundwasser.From the second earth collector device 100-1 is the first earth collector device 100-2 spaced by the distance dG1. The distance dG1 between the first ground collector device 100-2 and the second ground collector device 100-1 is from the position of the groundwater area 900 depends, for example, 2 m. The first earth collector device 100-2 withdraws the heat energy from the groundwater.
Im Ausführungsbeispiel der 3b werden zwei dritte Erdkollektorvorrichtungen 100-3, 100-4 in die Grube 300 eingebracht und von der ersten Erdkollektorvorrichtung 100-2 beabstandet positioniert. Die zwei dritten Erdkollektorvorrichtungen 100-3, 100-4 werden an Böschungen der Grube 300 positioniert. Eine Oberkante der dritten Erdkollektorvorrichtungen 100-3, 100-4 ist dabei von der Erdoberfläche 350 durch den Abstand dF2 beabstandet, wobei der Abstand dF2 größer als die Frosttiefe ist und beispielsweise zwischen 1 m und 1,5 m beträgt. Die erste Erdkollektorvorrichtung 100-2 wird auf der Sohle 330 der Grube 300 positioniert und weist zur Erdoberfläche die Summe der Abstände dF2 und dG2 auf. Der Abstand dG2 kann auch als Frosttiefe-Grundwasser-Abstand bezeichnet werden.In the embodiment of 3b become two third earth collector devices 100-3 . 100-4 in the pit 300 introduced and from the first Erdkollektorvorrichtung 100-2 positioned at a distance. The two third earth collector devices 100-3 . 100-4 be on slopes of the pit 300 positioned. An upper edge of the third earth collector devices 100-3 . 100-4 is from the earth's surface 350 spaced apart by the distance dF2, wherein the distance dF2 is greater than the depth of frost and is for example between 1 m and 1.5 m. The first earth collector device 100-2 gets on the sole 330 the pit 300 positioned and has the sum of the distances dF2 and dG2 to the earth's surface. The distance dG2 can also be referred to as frost depth-groundwater distance.
Im Ausführungsbeispiel der 3b wird Füllmaterial 370, 380 in die Grube 300 eingebracht, indem das Füllmaterial 370, 380 auf die erste Erdkollektorvorrichtung 100-2 und auf die beiden dritten, an jeweils einer Böschung 310, 320 der Grube 300 positionierten Erdkollektorvorrichtungen 100-3, 100-4 eingebracht wird. Die beiden dritten Erdkollektorvorrichtungen 100-3, 100-4 entziehen die Wärmeenergie dem durch die Erdoberfläche 350 einsickerndem Wasser, wie Regenwasser oder dergleichen. Alternativ zu den in 3b beiden dritten Erdkollektorvorrichtungen 100-3, 100-4 kann auch eine einzige dritte Erdkollektorvorrichtung 100-3 an einer Böschung 310 positioniert werden, wenn dies zur Entnahme der Wärmeenergie ausreichend ist. Ebenfalls ist möglich an jeder Böschung jeweils eine dritte Erdkollektorvorrichtung 100-3 zu positionieren, so dass zum Beispiel drei oder mehr dritte Erdkollektorvorrichtungen 100-3, 100-4 in der Grube 300 positioniert werden.In the embodiment of 3b becomes filling material 370 . 380 in the pit 300 introduced by the filler material 370 . 380 on the first earth collector device 100-2 and on the two third, on one embankment 310 . 320 the pit 300 positioned earth collector devices 100-3 . 100-4 is introduced. The two third earth collector devices 100-3 . 100-4 remove the heat energy through the earth's surface 350 infiltrating water, such as rainwater or the like. Alternatively to the in 3b both third earth collector devices 100-3 . 100-4 may also be a single third earth collector device 100-3 on a slope 310 be positioned if this is sufficient to remove the heat energy. It is also possible on each embankment in each case a third Erdkollektorvorrichtung 100-3 so that, for example, three or more third earth collector devices 100-3 . 100-4 in the pit 300 be positioned.
Die Ausführungsbeispiele der 3a und 3b können auch miteinander kombiniert werden, indem beispielsweise in der 3b die zweite Erdkollektorvorrichtung 100-1 (der 3a) in der Zwischenebene 360 positioniert wird. Dabei wird vorzugsweise die erste Erdkollektorvorrichtung 100-1 von den dritten Erdkollektorvorrichtungen 110-3 und 100-4 beabstandet positioniert.The embodiments of the 3a and 3b can also be combined with each other by, for example, in the 3b the second earth collector device 100-1 (of the 3a ) in the intermediate level 360 is positioned. In this case, preferably, the first Erdkollektorvorrichtung 100-1 from the third earth collector devices 110-3 and 100-4 positioned at a distance.
Die Ausführungsbeispiele der 3a und 3b können auch mit dem Ausführungsbeispiel der 2a und 2b vorteilhafterweise kombiniert werden. Dabei werden in jeder Grube 210, 210' im ersten Bereich zumindest eine erste Erdkollektorvorrichtung im Grundwasserbereich und zumindest eine weitere Erdkollektorvorrichtung an zumindest einer der Böschungen oder in der Zwischenebene positioniert.The embodiments of the 3a and 3b can also with the embodiment of the 2a and 2 B be advantageously combined. It will be in each pit 210 . 210 ' in the first region, at least one first ground collector device in the groundwater region and at least one further ground collector device positioned on at least one of the slopes or in the intermediate plane.
In den 4a und 4b sind Erdkollektorvorrichtungen eines Erdwärmesystems in Verbindung mit der Errichtung eines Gebäudes schematisch dargestellt.In the 4a and 4b are Erdkollektorvorrichtungen a geothermal system in connection with the construction of a building shown schematically.
In einem Verfahren zur Errichtung eines Erdwärmesystems werden mehrere Erdkollektorvorrichtungen 100a, 100b, 100c, 100d des Erdwärmesystems jeweils als flächige Einheit (Modul) vorgefertigt. Danach wird eine Grube 460, 560 für eine Errichtung eines Gebäudes 800 im Erdreich 490, 590 ausgebildet. Die Erdkollektorvorrichtungen 100a, 100b, 100c, 100d werden in die Grube 460, 560 eingebracht und an zumindest einer Fläche 430, 510, 520 der Grube 460, 560 positioniert.In a method of constructing a geothermal system, there are multiple ground collector devices 100a . 100b . 100c . 100d of the geothermal system each prefabricated as a flat unit (module). After that, a pit 460 . 560 for a construction of a building 800 in the soil 490 . 590 educated. The earth collector devices 100a . 100b . 100c . 100d be in the pit 460 . 560 introduced and on at least one surface 430 . 510 . 520 the pit 460 . 560 positioned.
Im Ausführungsbeispiel der 4a ist eine geböschte Baugrube 460 dargestellt. Für die Ausbildung von geböschten Baugruben 460 gelten durch Normen definierte Vorgaben. Beispielsweise ist der Böschungswinkel (ohne Nachweis der Standsicherheit) bei nichtbindigen oder weichen bindigen Böden 45°, bei steifen oder halbfesten bindigen Böden 60° und bei felsigen Böden 80°.In the embodiment of 4a is a dammed excavation 460 shown. For training of excavated excavations 460 are standards defined by standards. For example, the slope angle (without proof of stability) is 45 ° for non-cohesive or soft cohesive soils, 60 ° for cohesive or semi-cohesive soils and 80 ° for rocky soils.
Den unteren Abschluss der Baugrube bildet die Sohle 430, 530. Die Sohle 430, 530 stellt die Gründungsebene für das zu errichtende Gebäude 800 dar. An sie werden gewisse Anforderungen hinsichtlich Ebenheit und Tragfähigkeit gestellt. Es muss zudem eine ausreichende Sicherheit gegenüber Grundbruch oder Sohlaufbruch vorhanden sein. Bindet die Baugrube 460 in das Grundwasser ein, so ist die Sohle 430 abzudichten. Dies kann mit Hilfe von Injektionssohlen oder Unterwasserbetonsohlen erfolgen.The bottom of the excavation is formed by the sole 430 . 530 , The sole 430 . 530 represents the foundation level for the building to be constructed 800 There are certain requirements with regard to evenness and carrying capacity. In addition, there must be sufficient security against groundbreaking or bottoming out. Bind the pit 460 into the groundwater, that's the sole 430 seal. This can be done with the help of Injection soles or underwater concrete soles.
Im Ausführungsbeispiel der 4a werden die Erdkollektorvorrichtungen 100a, 100b zumindest teilweise unterhalb des Gebäudes 800 in einem Grundwasserbereich 900 positioniert. Hierzu wird die Baugrube 460 vom Anfangsmaß 440 zumindest teilweise bis in den Grundwasserbereich hinein vergrößert. Im Ausführungsbeispiel der 4b werden die Erdkollektorvorrichtungen 100c, 100d an den Böschungen 510, 520 der Baugrube 560 positioniert. Hierzu kann die Baugrube 560 gegenüber dem ursprünglichen Maß 540 verbreitert werden, um einen ausreichenden Abstand (1,5 m) gegenüber einem Geschoss 810 des Gebäudes zu gewährleisten.In the embodiment of 4a become the earth collector devices 100a . 100b at least partially below the building 800 in a groundwater area 900 positioned. For this purpose, the excavation 460 from the initial dimension 440 at least partially enlarged into the groundwater area. In the embodiment of 4b become the earth collector devices 100c . 100d on the slopes 510 . 520 the excavation pit 560 positioned. For this purpose, the excavation 560 opposite to the original measure 540 be widened to a sufficient distance (1.5 m) from a projectile 810 of the building.
Die Grube 460, 560 wird mit Füllmaterial 470, 480, 570 im Bereich der Erdkollektorvorrichtungen 100a, 100b, 100c, 100d angefüllt, wobei ein Geschoss 810 des Gebäudes 800 innerhalb der Grube 460, 560 errichtet wird, so dass zwischen dem Geschoss 810 des Gebäudes 800 und den Erdkollektorvorrichtungen 100a, 100b, 100c, 100d das Füllmaterial 470, 480, 570 angeordnet ist. Das Geschoss 810 des Gebäudes 800 wird dabei zumindest teilweise unterhalb der Erdoberfläche 450, 550 errichtet, während weitere Geschosse 820 des Gebäudes 800 oberhalb der Erdoberfläche 450, 550 errichtet werden können.The pit 460 . 560 comes with filler 470 . 480 . 570 in the field of earth collector devices 100a . 100b . 100c . 100d filled, with one bullet 810 of the building 800 inside the pit 460 . 560 is erected, so that between the floor 810 of the building 800 and the earth collector devices 100a . 100b . 100c . 100d the filling material 470 . 480 . 570 is arranged. The projectile 810 of the building 800 is at least partially below the earth's surface 450 . 550 erected while more floors 820 of the building 800 above the earth's surface 450 . 550 can be built.
In den 4a und 4b sind zudem weitere Elemente des Erdwärmesystems für das Gebäude 800 schematisch dargestellt. Die Erdkollektorvorrichtungen 100a, 100b, 100c, 100d sind über die Anschlussbereiche 111a, 112a, 111b, 112b, 111c, 112c, 111d, 112d mit einer im Kellergeschoss 810 angeordneten Wärmepumpe 850 verbunden. Das Gebäude 800 weist zumindest im Bereich der angeordneten Erdkollektorvorrichtungen 100a, 100b, 100c, 100d mittels Dämmmaterial 830 eine Wärmedämmung auf.In the 4a and 4b are also other elements of the geothermal system for the building 800 shown schematically. The earth collector devices 100a . 100b . 100c . 100d are about the connection areas 111 . 112a . 111b . 112b . 111c . 112c . 111d . 112d with one in the basement 810 arranged heat pump 850 connected. The building 800 at least in the region of the arranged Erdkollektorvorrichtungen 100a . 100b . 100c . 100d by means of insulating material 830 a thermal insulation on.
Die Ausführungsbeispiele der 4a und 4b können untereinander kombiniert werden, indem sowohl im Grundwasserbereich 900 als auch an den Böschungen Erdkollektorvorrichtungen positioniert werden. Zudem ist es möglich die Erdkollektorvorrichtungen innerhalb der Baugrube 460, 560 entsprechend den Ausführungsbeispielen der 3a oder der 3b zu positionieren.The embodiments of the 4a and 4b can be combined with each other, both in the groundwater area 900 as well as on the slopes earth collector devices are positioned. In addition, it is possible the Erdkollektorvorrichtungen within the excavation 460 . 560 according to the embodiments of the 3a or the 3b to position.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausgestaltungsvarianten der 1 bis 4b beschränkt. Beispielsweise ist es möglich andere als die in 1 dargestellten Erdkollektorvorrichtungen, beispielsweise flächig ausgebildete Kunststoffkörper, zu verwenden. Auch ist es je nach Bodenbeschaffenheit möglich die Gruben durch ein anderes Verfahren beispielsweise mittels Laderaupe oder Planierraube auszubilden.The invention is not limited to the illustrated embodiments of the 1 to 4b limited. For example, it is possible other than the one in 1 shown earth collector devices, for example, flat-shaped plastic body to use. It is also possible depending on the nature of the ground to form the pits by another method, for example by means of crawler loader or grader.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
-
100, 100', 100'', 100-1, 100-2, 100-3, 100-4, 100a, 100b, 100c, 100d, 102100, 100 ', 100 ", 100-1, 100-2, 100-3, 100-4, 100a, 100b, 100c, 100d, 102
-
ErdkollektorvorrichtungErdkollektorvorrichtung
-
110110
-
Rohr, KunststoffrohrPipe, plastic pipe
-
113, 114113, 114
-
Trägercarrier
-
111, 111a, 111b, 111c, 111d, 112, 112a, 112b, 112c, 112d111, 111a, 111b, 111c, 111d, 112, 112a, 112b, 112c, 112d
-
Anschlussbereichterminal area
-
200200
-
GrundstückProperty
-
200-1, 200-2, 200-3, 200-4, 200-5, 200-6, 200-7, 200-8, 200-9200-1, 200-2, 200-3, 200-4, 200-5, 200-6, 200-7, 200-8, 200-9
-
BereichArea
-
210, 210', 211, 300, 400, 500210, 210 ', 211, 300, 400, 500
-
Grube, BaugrubePit, excavation pit
-
220, 200', 221220, 200 ', 221
-
Aushubexcavation
-
230, 230', 232230, 230 ', 232
-
Grundfläche, SohleflächeBase area, sole area
-
290, 390, 490, 590290, 390, 490, 590
-
Erdreichsoil
-
310, 320, 510, 520310, 320, 510, 520
-
Böschungembankment
-
330, 430, 530330, 430, 530
-
Sohlesole
-
350, 450, 550350, 450, 550
-
Erdoberflächeearth's surface
-
360,360,
-
Zwischenebenebetween level
-
370, 380, 470, 480370, 380, 470, 480
-
Füllmaterialfilling material
-
440, 540440, 540
-
Baugrubenabmessungpit dimensions
-
460, 560460, 560
-
Baugrube mit erweiterter AbmessungExcavation pit with extended dimension
-
800800
-
Gebäudebuilding
-
810810
-
Geschoss, KellergeschossFloor, basement
-
820820
-
Geschossbullet
-
830830
-
Wärmedämmungthermal insulation
-
850850
-
Wärmepumpeheat pump
-
900900
-
GrundwasserbereichGround water
-
dF1, dF2dF1, dF2
-
FrosttiefeFrost depth
-
dG1, dG2dG1, dG2
-
Frosttiefe-Grundwasser-AbstandFrost depth groundwater distance
-
AA
-
Flächearea
-
HH
-
Höheheight
-
BB
-
Breitewidth
-
TT
-
Tiefedepth
-
d200-1, d200-2d200-1, d200-2
-
Bereichsbreitearea width
-
d100d100
-
Sohlenbreitesole width
-
d110d110
-
Grubentiefepit depth
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
-
DE 102006061065 A1 [0002] DE 102006061065 A1 [0002]
