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Die Erfindung betrifft ein lasttragendes Element mit einem Rohr.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein Heiz- oder Kühlsystem mit wenigstens einem lasttragenden Element.
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Aus der Gründungstechnik für Gebäude ist bekannt, lasttragende Elemente in Form von Betonpfählen dann einzusetzen, wenn hohe Lasten abgetragen und in einen gut tragfähigen Boden eingeleitet werden sollen, der in einer gewissen Tiefe ansteht. Dazu können Betonpfähle vor Ort als Bohrpfähle oder auch als Fertigteilbetonrammpfähle ausgeführt werden.
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Im ersten Fall werden dazu Bohrungen in den Erdboden bis in eine Tiefe eingebracht, in der dieser die notwendige Tragfähigkeit besitzt bzw. bis die Last über die Pfahlmantelreibung abtragbar ist. Anschließend wird ein Bewehrungselement, beispielsweise in Form eines Eisenkorbes, eingebracht und der Hohlraum mit Beton ausgefüllt.
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Im zweiten Fall werden Fertigteilbetonrammpfähle in den Erdboden eingerammt bis zu einer Tiefe, in der gut tragfähiger Boden ansteht bzw. bis die Last über die Pfahlmantelreibung abtragbar ist.
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Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass für diese beiden Varianten Rohre in den Betonpfählen eingebringbar sind, um nach Installation dieser Pfähle im Erdboden Wärmeenergie mit dem umgebenden Erdreich auszutauschen.
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Bei Fertigteilbetonrammpfählen werden die Rohre im Herstellwerk in das Betonfertigteil eingebaut, in dem diese beispielsweise an der Eisenbewehrung befestigt werden, woraufhin die Form dann mit Beton ausgefüllt wird.
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Auf der Baustelle ist damit ein schneller Einbau möglich.
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Diese Fertigteilbetonrammpfähle weisen den Nachteil auf, dass diese in einer bestimmten Anzahl und Anordnung in unterschiedliche Tiefen – bis zum Erreichen einer gedachten Tragfähigkeit – eingerammt werden und anschließend zur Herstellung eines gemeinsamen gleichen Niveaus/Höhenhorizontes für die Herstellung einer Fundamentplatte eines Bauwerks an dem aus dem Boden herausragenden Endabschnitt zu kürzen sind.
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Es kann dabei vorkommen, dass die Betonrammpfähle soweit zu kürzen sind, dass die im Rammpfahl eingebetteten Rohre durchtrennt werden. Das anschließend vorzunehmende Anschließen der Rohre an die Leitungen der Heizungs-/Kühlanlage ist dann nicht mehr oder nur und mit großem Aufwand möglich und insbesondere mit einer umfangreichen Nacharbeit – die auch fehleranfällig ist – verbunden.
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Hier setzt die Erfindung ein, die es sich zur Aufgabe gemacht hat, ein lasttragendes Element mit einem Rohr anzugeben, das die vorstehend genannten Nachteile überwindet, in einfacher Art und Weise herstellbar ist, insbesondere bei Kürzung des aus dem Boden herausragenden Endabschnitts in variierender Höhe ein einfaches und schnelles Anschließen der Rohre an die Heizungs-/Kühlanlage ermöglicht und kostengünstig ist.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt gemäß Anspruch 1.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, dass ein lasttragendes Element zur Einbringung in den Erdboden mit einem Bewehrungselement und einem Rohr zur Durchströmung mit einem Wärmeträgermedium, um Wärmeenergie mit dem Erdboden auszutauschen, dann sehr vorteilhaft bereitgestellt werden kann, wenn das lasttragende Element zwei Abschnitte aufweist.
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Erfindungsgemäß gibt es einen zuerst in den Erdboden einbringbaren ersten Abschnitt, in dem neben dem abschnittsübergreifenden Bewehrungselement das Rohr zum Wärmeenergieaustausch angeordnet ist. Daran ist erfindungsgemäß ein anschließender zweiter Abschnitt ausgebildet, der einen Anschlussraum beinhaltet, in dem die Enden des Rohres nach Freilegung des Anschlussraumes zu deren Verbindung bedarfsgerecht herausziehbar münden.
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Durch das erfindungsgemäße Vorsehen eines Anschlussraumes, in dem die Enden des Rohres nach Freilegung des Anschlussraumes zu deren Verbindung bedarfsgerecht herausziehbar münden, sind die oben geschilderten Nachteile des Standes der Technik überwunden.
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Ein solches lasttragendes Element in Form eines Fertigbetonrammpfahles mit einem Rohr kann dann am zweiten Abschnitt, der nach dem Einbringen des lasttragenden Elementes in den Erdboden aus diesem ein Stück weit herausragt, in einer variierenden Höhe gekürzt werden, wonach der Anschlussraum frei zugänglich ist, um die Enden des Rohres, die in diesem Anschlussraum münden, mit dem Heizungs-/Kühlsystem zu verbinden.
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Das Kürzen des lasttragenden Elements kann durch einen Sägevorgang oder durch Abmeißeln oder durch eine ähnliche Technik erfolgen.
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Es hat sich im Rahmen der Erfindung als günstig erwiesen, wenn der Anschlussraum im zweiten Abschnitt etwa mittig oder an einer Seitenwand ausgebildet ist.
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Wenn der Anschlussraum im zweiten Abschnitt mittig ausgebildet ist, resultiert ein sehr stabiler zweiter Abschnitt, womit der Rammpfahl durch einen Rammvorgang in den Erdboden einbringbar ist.
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Beim erfindungsgemäßen Vorsehen des Anschlussraumes im zweiten Abschnitt an einer Seitenwand resultiert ebenso ein stabiler zweiter Abschnitt, wobei die Enden des Rohres nach dem Kürzen sehr leicht zugänglich sind.
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Als sehr vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn der Anschlussraum in einer Zylinder-, Kugel-, Halbkugel-, Pyramiden-, Würfel-, Kegel-, Quader- oder einer Mischform der vorgenannten ausgebildet ist. In einem Anschlussraum der geschilderten Geometrie lassen sich die Enden des Rohres in einfacher Weise anordnen.
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Die Größe des Anschlussraumes ist so zu wählen, dass die Enden des Rohres in der gewünschten Länge darin unterzubringen sind und dass bei der Kürzung des aus dem Boden herausragenden Endabschnitts in variierender Höhe sicher der Anschlussraum geöffnet wird, ohne dass die Enden der Rohre beschädigt werden.
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Dazu kann der Anschlussraum entsprechende Abmessungen aufweisen, die dieser Anforderung Rechnung tragen.
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Als sehr vorteilhaft hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung erwiesen, wenn der Anschlussraum durch Vorsehen eines Mittels bei der Herstellung des lasttragenden Elements ausgebildet ist.
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Hierzu kann eine Schalung oder ein Schaumelement oder eine Box oder eine Kombination der vorgenannten eingesetzt werden.
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Bei der Herstellung des lasttragenden Elements werden nach Positionierung des Bewehrungselements in einer entsprechenden Form die Enden des Rohres zu dem erfindungsgemäßen Mittel geführt und diese in das Mittel eingeführt.
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Die Schalung definiert hierbei einen freien Raum, der geeignet ist, die Enden des Rohres aufzunehmen.
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In einer alternativen Ausführungsart kann beispielsweise auch ein Schaumelement oder eine Box herangezogen werden, die in gleicher Weise wie vorgenannt fungieren.
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Die Schalung oder das Schaumelement oder die Box oder eine Mischform aus den vorgenannten wird dann an der ausgewählten Stelle des zweiten Abschnitts des lasttragenden Elements in der Form positioniert, die dann mit Beton ausgefüllt wird.
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Das Mittel ist so zu wählen bzw. einzusetzen, dass verhindert wird, dass bei der Herstellung des lasttragenden Elements Beton in den Anschlussraumes eintritt.
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Nach dem Aushärten des Betons kann das einbaufertige lasttragende Element mit dem Rohr, und einem Anschlussraumes, in dem die Enden des Rohres nach Freilegung des Anschlussraumes zu deren Verbindung bedarfsgerecht herausziehbar münden, aus der Form entnommen werden und steht zum Einbau bereit.
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Wesentlich ist bei der vorliegenden Erfindung, dass nach Herstellung des lasttragenden Elements die Enden des Rohres im Anschlussraum geschützt sind. Der Schutz der Enden des Rohres bis zur Öffnung des Anschlussraumes vereinfacht die Verbindung mit dem Heizungs-/Kühlsystem des Gebäudes und macht diese sicherer.
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Als sehr günstig hat sich dabei herausgestellt, wenn die Enden des Rohres im Anschlussraum vorzugsweise in einer Wellen- oder einer Schrauben- oder einer Spiral- oder einer Mäander- oder einer Mischform der vorgenannten angeordnet sind.
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Durch das Anordnen der Enden des Rohres im Anschlussraum in einer der vorstehend bezeichneten Formen ist es möglich, eine bestimmte Länge an Rohrenden in dem Anschlussraum unterzubringen. Nach Freiliegen des Anschlussraumes, also nach Kürzen des zweiten Abschnitts des lasttragenden Elements ist dann diese Rohrlänge der Enden frei zugänglich, indem diese beispielsweise herausziehbar sind, um die Enden des Rohres an das Heizungs-/Kühlsystem anzuschließen.
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Das Rohr des lasttragenden Elements ist in vorteilhafter Weise aus Polymermaterial oder enthält solches.
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Derartige Rohre aus Polymermaterial oder die Polymermaterial enthalten, sind sehr widerstandsfähig, langlebig und für den Austausch von Wärmeenergie mit dem Erdboden sehr gut geeignet. Diese Rohre lassen sich in einfacher Art und Weise an dem Bewehrungselement festlegen, indem diese beispielsweise mit einem Kabelbinder an den Eisenteilen des Bewehrungselements befestigt werden. Die Flexibilität eines Rohres aus Polymermaterial oder eines solchen, das Polymermaterial enthalten, ist beim Anordnen am Bewehrungselement und bei der Befestigung an diesem besonders vorteilhaft.
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Rohre aus Polymermaterial oder solche, die Polymermaterial enthalten, sind gegenüber dem Beton, mit dem das lasttragende Element hergestellt wird, sehr widerstandsfähig, darüber hinaus lassen sie sich in einfacher Weise mittels einer ganzen Reihe von Verbindungstechniken, wie beispielsweise Stumpfschweißen, Anwendung von Schweißfittingen, durch eine Schiebehülsentechnik etc., mit den Rohren des Heizungs-/Kühlsystems koppeln.
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Im Rahmen der Erfindung wurde als vorteilhaft erkannt, wenn der Anschlussraum des lasttragenden Elements derartig ausgeführt ist, dass er nach Verbindung der Enden des Rohres mit einem Füllmaterial ausfüllbar ist. Als Füllmaterial kann in diesem Zusammenhang Beton herangezogen werden.
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Durch das Ausfüllen des Anschlussraumes nach Verbinden der Enden des Rohres mit einem Füllmaterial resultiert eine sehr hohe Stabilität des lasttragenden Elements insbesondere im zweiten Abschnitt.
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In vorteilhafter Weise kann bei der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass der zweite Abschnitt etwa 1/10 bis 1/3 der Länge des ersten Abschnitts aufweist.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Heiz- oder Kühlsystem anzugeben, erfährt ihre Lösung in Anspruch 8.
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Erfindungsgemäß umfasst ein Heiz- oder Kühlsystem wenigstens ein lasttragendes Element gemäß der vorstehend beschriebenen Art.
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Bei einem Heizsystem gemäß vorliegender Erfindung wird Wärmeenergie mit Hilfe des lasttragenden Elements mit einem Rohr aus dem Erdboden entzogen und mittels einer Wärmepumpe auf ein Temperaturniveau gebracht, das zu Heizzwecken geeignet ist.
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Bei einem Kühlsystem gemäß vorliegender Erfindung wird Wärmeenergie mit Hilfe des lasttragenden Elements mit einem Rohr in den Erdboden eingebracht, indem diese mittels einer Umwälzpumpe (passive Kühlung) oder einer Wärmepumpe (aktive Kühlung) beispielsweise dem Gebäudeinneren entzogen wird und die Luft darin abkühlt.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Figuren und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der zugehörigen Figur dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche oder ähnliche Bauteile beziehen.
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Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Fig. näher erläutert.
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Hierzu zeigt die
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1a) eine teilweise geschnittene seitliche Ansicht und
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1b) eine teilweise geschnittene Draufsicht
auf das lasttragende Element gemäß vorliegender Erfindung.
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In 1 ist das lasttragende Element 1 gemäß vorliegender Erfindung dargestellt. Hierzu ist in 1a) eine teilweise geschnittene seitliche Ansicht wiedergegeben. Das lasttragende Element 1 weist zwei Abschnitte I, II auf, wobei der erste Abschnitt I in den Erdboden einbringbar ist.
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An den ersten Abschnitt I schließt sich ein zweiter Abschnitt II an, in dem der Anschlussraum 5 angeordnet ist.
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Erster Abschnitt I und zweiter Abschnitt II sind fest miteinander verbunden.
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In dem lasttragenden Element 1 sind Bewehrungselemente 3 angeordnet, die abschnittsübergreifend gestaltet sind, also sich über die Abschnitte I und II hinweg erstrecken.
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Als Bewehrungselemente 3 sind beispielsweise Moniereisen, Stahlstäbe, Bewehrungskörbe und Ähnliches geeignet.
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Im ersten Abschnitt I ist ein Rohr 2 angeordnet, welches dazu geeignet ist, Wärmeenergie mit dem Erdboden auszutauschen. Das Rohr 2 ist aus Polymermaterial, in diesem Beispiel aus vernetztem Polyethylen (PE-X) hergestellt.
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Das Rohr 2 ist schraubenlinienförmig ausgebildet und im ersten Abschnitt I angeordnet, wobei vom untersten Punkt der Schraubenlinie aus das Rohr dann in etwa zentral durch den von der Schraubenlinie gebildeten Raum zurückgeführt ist.
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Vorteilhafterweise ist das Rohr 2 an dem Bewehrungselement 3 festgelegt, beispielsweise indem das Rohr 2 mit Kabelbindern an dem hier nur schematisch gezeigten Bewehrungselement 3 in Form eines Bewehrungskorbes fixiert ist.
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Am ersten Abschnitt I kann eine hier nicht dargestellte Spitze ausgebildet sein, um das lasttragende Element 1 einfacher in den Erdboden einzubringen.
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An dem ersten Abschnitt I schließt sich der zweite Abschnitt II an. Die Größen der Abschnitte I und II sind in der 1 nicht maßstäblich wiedergegeben. In vorteilhafter Weise weist der Abschnitt 2 etwa 1/10 bis 1/3 der Länge des Abschnitts I auf.
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Der zweite Abschnitt II beinhaltet den Anschlussraum 5, in den die Enden des Rohres 2.1, 2.2 münden. Der Anschlussraum 5 ist im zweiten Abschnitt II des lasttragenden Elements 1 etwa mittig ausgebildet. Der Anschlussraum 5 weist etwa eine Quaderform auf.
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Die Enden des Rohres 2.1., 2.2 im Anschlussraum 5 sind derart untergebracht, dass diese über eine bestimmte vorgegebene Länge darin angeordnet sind, wobei nach Öffnung des Anschlussraumes 5 die Enden des Rohres 2.1., 2.2 zum Anschluss an das Heizungs-/Kühlsystem herausziehbar sind.
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Hierzu ist in 1 gezeigt, dass die Enden des Rohres 2.1, 2.2 in einer Wellenform in dem Anschlussraum 5 untergebracht sind.
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Der Anschlussraum 5 im zweiten Abschnitt II des lasttragenden Elements 1 wird durch eine Wand 5.1 begrenzt.
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Die Wand 5.1 kann beispielsweise eine Schalung sein, mit der der Anschlussraum 5 im zweiten Abschnitt II des lasttragenden Elements 1 in einfacher Art herstellbar ist.
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Die Wand 5.1 des Anschlussraumes 5 kann in einer anderen Ausführungsform der Erfindung aber auch durch eine Box gebildet werden, in die die Enden des Rohres 2.1, 2.2 münden.
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In 1a) ist nicht gezeigt, dass in vorteilhafter Form der Anschlussraum 5 mit seinen Wänden 5.1 in einfacher Art an dem Bewehrungselement 3 beispielsweise in Form eines Bewehrungskorbes fixierbar ist, so dass eine einfache Herstelltechnik angewendet werden kann.
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Hierzu werden in einer Form die Bewehrungselemente 3 positioniert, das Rohr 2 entsprechend eingelegt und fixiert und der auszubildende Anschlussraum 5 vorgesehen. Der Freiraum in der Form wird dann mit Beton 4 ausgegossen.
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Beim zweiten Abschnitt II ist weiterhin vorgesehen, dass an der vom ersten Abschnitt I abgewandten Seite ein Abschluss 6 ausgebildet wird, der in besonders stabiler Weise aus Beton 4 – der insbesondere mit hier nicht gezeigten Bewehrungselementen versehen ist – besteht, um an dieser Stelle Energie, die durch einen Rammvorgang in das lasttragende Element 1 eingebracht wird, zum Einrammen in den Erdboden zu nutzen.
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In 1b) ist eine teilweise geschnittene Draufsicht auf das lasttragende Element 1 gemäß vorliegender Erfindung wiedergegeben.
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Das lasttragende Element 1 weist gemäß Draufsicht in einen etwa uadratischen Querschnitt auf.
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Bewehrungselemente 3 in Form von Bewehrungseisen sind im Bereich der Ecken des lasttragenden Elements 1 angeordnet und verstärken dieses. Die Bewehrungselemente 3 sind in Beton 4 eingebettet.
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Im lasttragenden Element 1 ist ein Rohr 2 angeordnet, das geeignet ist, Wärmeenergie mit dem Erdboden auszutauschen.
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Die Enden des Rohres 2.1, 2.2 münden in den Anschlussraum 5, aus dem sie nach Freilegung des Anschlussraumes 5 bedarfsgerecht herausziehbar sind, um mit dem Heizungs-/Kühlsystem eines Gebäudes verbunden zu werden.
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In vorteilhafter Weise wird dazu das Ende 2.1 des Rohres 2 mit dem Vorlauf und das Ende 2.2 des Rohres 2 mit dem Rücklauf des Heizungs-/Kühlsystems verbunden.
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Nicht gezeigt ist, dass der Anschlussraum 5 nach Verbindung der Enden des Rohres 2.1, 2.2 mit einem Füllmaterial ausfüllbar ist.
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In einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die hier nicht gezeigt ist, kann das lasttragende Element 1 auch einen kreisrunden oder etwa runden Querschnitt aufweisen, wobei das Bewehrungselement 3 dann bevorzugt ein Bewehrungskorb ist.
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Die Ausbildung eines kreisrunden oder etwa runden Querschnitts ist beim lasttragenden Element 1 dann bevorzugt, wenn das lasttragende Element 1 beispielsweise in eine Bohrung in den Erdboden eingebracht werden soll.
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Nach Einbringung des lasttragenden Elements 1 in den Erdboden und nachdem es dort stabil positioniert ist, wird das lasttragende Element 1 im Bereich des zweiten Abschnitts II je nach Notwendigkeit gekürzt, wobei der Anschlussraum 5 freigelegt wird.
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Hierbei sind die Enden des Rohres 2.1, 2.2 dann frei zugänglich, können aus dem Anschlussraum herausgezogen werden und stehen für die Verbindung mit dem Heizungs-/Kühlsystem des Gebäudes in einfacher Art zur Verfügung.
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Wesentlich ist bei der vorliegenden Erfindung, dass nach Herstellung des lasttragenden Elements 1 die Enden 2.1, 2.2 des Rohres 2 im Anschlussraum 5 geschützt sind, so dass sie unter den teils rauen Baustellenbedingungen nicht beschädigt werden. Der Schutz der Enden 2.1, 2.2 des Rohres 2 bis zur Öffnung des Anschlussraumes 5 vereinfacht die Verbindung mit dem Heizungs-/Kühlsystem des Gebäudes und macht diese sicherer.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lasttragendes Element
- 2
- Rohr
- 2.1
- Ende des Rohres
- 2.2
- Ende des Rohres
- 3
- Bewehrungselement
- 4
- Beton
- 5
- Anschlussraum
- 5.1
- Wand
- 6
- Abschluss
- I
- erster Abschnitt
- II
- zweiter Abschnitt
