DE8008592U1 - DEVICE FOR THE EXTRACTION OF EARTH HEAT - Google Patents

DEVICE FOR THE EXTRACTION OF EARTH HEAT

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DE8008592U1 DE19808008592U DE8008592U DE8008592U1 DE 8008592 U1 DE8008592 U1 DE 8008592U1 DE 19808008592 U DE19808008592 U DE 19808008592U DE 8008592 U DE8008592 U DE 8008592U DE 8008592 U1 DE8008592 U1 DE 8008592U1
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

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dipl.-phys. DR. WALTHER JUNIUS 3 HannoverDipl.-Phys. DR. WALTHER JUNIUS 3 Hanover

WOLFSTRASSE 24 ■ TELEFON (05 11) 83 45 30 27 ]>prZ 1980WOLFSTRASSE 24 ■ TELEPHONE (05 11) 83 45 30 27]> prZ 1980

Dr.J/HaDr.J / Ha

Meine Akte: 626My files: 626

WiIo Erd- und ßrunnenbohrungen, 3051 Hagenburg, Steigerstr.WiIo Erd- und ßrunnenbohrungen, 3051 Hagenburg, Steigerstr.

Vorrichtung zum Entzug von ErdwärmeDevice for extracting geothermal energy

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entzug von Erdwärme für den Betrieb einer Wärmepumpe, bestehend aus Rohren, die mit der wärmepumpe einen geschlossenen Kreislauf bilden.The invention relates to a device for extracting geothermal energy for the operation of a heat pump, consisting of pipes, which form a closed circuit with the heat pump.

Derartige Vorrichtungen sind in verschiedener Ausführungsweise bekannt. Meistens wird in einer einheitlichen Tiefe unter der Erdoberfläche ein Rohrsystem horizontal verlegt. Hierzu sind erhebliche Erdbewegungen notwendig, um eine relativ große !Fläche, nämlich mindestens die 3-fache Fläche der zu beheizenden i/ohnf lache, in einer Ebene von beispielsweise 1,60 m Tiefe freizulegen. Anschließend an die Verlegung der Rohre muß die Erde wieder auf die Rohre gelegt werden. Größere Pflanzen, z.B. Sträucher, gedeihen nicht, da das Erdreich abgekühlt wird Da sich die Arbeiten der Erdbewegung und der Rohrverlegung unter Umständen im grundwasserführenden Erdreich abspielen, kann die Verlegung eines derartigen Rohrsysteins mit ganz erheblichen Kosten verbunden sein.Such devices are known in various ways. Mostly it is under a uniform depth a pipe system laid horizontally on the surface of the earth. Considerable earth movements are necessary for this, in order to achieve a relatively large one ! Area, namely at least 3 times the area of the area to be heated, in a level of, for example, 1.60 m deep to expose. Subsequent to the laying of the pipes, the earth must be put back on the pipes. Larger plants, E.g. shrubs, do not thrive because the soil is cooled because the work of moving the earth and laying pipes may take place in the groundwater-bearing soil, The laying of such a pipe system can be associated with considerable costs.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, mehrere Löcher einer Tiefe von 60 bis 70 Metern zu bohren und in diese Löcher Rohr-Another option is to drill several holes 60 to 70 meters deep and pipe into these holes.

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systeme abzusenken, die aus einem vertikalen Sisenrohr bestelien, welches ein zentral in diesem untergebrachtes Kunststoffrohr umschließt. Durch das Kunststoffrohr wird eine Flüssigkeit bis auf die das Eisenrohr unten abschließende Kappe geleitet, die dann in dem Zwischenraum zwischen der Aussenwandung des Kunststoffrohres und der Innenwandung des Eisenrohres aufsteigt und dabei der Erde Y/ärme entzieht. Die Kunststoff rohre dieser Vorrichtung sind oben durch Querrohre miteinander verbunden, die j Eisenrohre ebenfalls. Diese bekannte Vorrichtung unterließt einer nicht unerheblichen Korrosion, weist einen erheblichen Strömungswiderstand auf und ist vor allem durch die Tiefbohrungen, aber auch durch dieaus vielen Einzelstücken während der Bohrung zusammenzusetzenden RohB teuer.lowering systems that are made up of a vertical iron pipe, which is a centrally housed in this Plastic tube encloses. A liquid is drawn through the plastic pipe except for the one that closes off the iron pipe at the bottom Cap passed, which is then in the space between the outer wall of the plastic tube and the Inner wall of the iron pipe rises and thereby withdraws Y / poor from the earth. The plastic tubes of this device are connected at the top by cross tubes, as are the iron tubes. This known device is omitted a not inconsiderable corrosion, has a considerable flow resistance and is above all through the deep drilling, but also through the raw material that has to be assembled from many individual pieces during the drilling expensive.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine aus billigem Rohrmaterial herstellbare Vorrichtung zu schaffen, die in billig herstellf baren G-lachbohrungen einsenkbar ist und sich durch geringen Strömungswiderstand auszeichnet.The invention avoids these disadvantages. It is the object of the invention to produce one from cheap pipe material To create a device that can be lowered into G-hole bores that can be produced cheaply and is characterized by low Characterized by flow resistance.

Die Vorrichtung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, j daß U-förmige Rohrschleifen vertikal angeordnet sind, die aus zwei Rohren bestehen, deren Abstand min-destens 10 cm beträgt und die an ihrem unteren Ende durch einen runden oder ü-förmigen Rolirbogen miteinander verbunden sind, daß die ü-förmigen Rohrschleifen in einem Abstand von min| destens 150 cm angeordnet sind lind daß die oberen Enden der Rohre dieser Rohrschleifen durch genähert horizontal liegende Rohrstücke zu zwei Sammelrohren miteinander verbunden sind, von denen das eine einen Anschlußstutzen für die Zuleitung zur Y/ärmepumpe, das andere einen Anschlußstutzen für die .ableitung von der Wärmepumpe aufweist .The device of the invention is characterized in that U-shaped pipe loops are arranged vertically, the consist of two tubes, the distance between them is at least 10 cm and the lower end with a round one or U-shaped Rolirbogen are connected to each other that the U-shaped pipe loops at a distance of min | at least 150 cm are arranged and that the upper ends the pipes of these pipe loops are approximated by horizontally lying pipe pieces are connected to each other to form two manifolds, one of which is a connecting piece for the supply line to the heat pump, the other a connection piece for the discharge from the heat pump.

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Diese Vorrichtung lässt sich aus billigen, relativ leichten Rohren herstellen, deren Durchmesser nicht groß zu sein braucht. Diese U-förmigen Rohrschleifen können in Flachbohrungen eingesenkt werden, die selbst billig herstellbar sind und in demjenigen tiefen Bereich der Jrde liegen, der durch seinen Grundwassergehalt für die Erdwärmeabgabe am besten geeignet ist. Diese Vorrich tung weist einen niedrigen Strömungswiderstand auf voad zeichnet sich durch eine hohe Wärmeübergabe aus.This device can be made from inexpensive, relatively light tubing, the diameter of which need not be large. These U-shaped pipe loops can be sunk into shallow bores, which can be produced cheaply and which are located in that deep area of the Jrde which, due to its groundwater content, is best suited for the dissipation of geothermal energy. This device has a low flow resistance. Voad is characterized by high heat transfer.

Besonders vorteilhaft ist es im Hinblick auf Preis und Verarbeitungsmöglichkeit, wenn die Rohre aus Kunststoff, insbesondere Hart-PVC, hergestellt sind.It is particularly advantageous in terms of price and processing options if the pipes are made of plastic, in particular hard PVC, are made.

Vorteilhaft ist es, wenn die genähert horizontal angeordneten Rohre zum Anschlußstutzen hin ansteigen. Hierdurch wird erreicht, daß keinerlei Entlüftungsvorrichtung gen andieser Vorrichtung zum Entzug von Erdwärme angebracht zu werden braiicht.It is advantageous if the approximately horizontally arranged pipes rise towards the connecting piece. Through this it is achieved that no ventilation device is attached to this device for extracting geothermal heat to become.

Vorteilhaft ist es, wenn mehrere U-förmige Rohrschle ifen miteinander verbindende horizontal liegende Sammelrohre parallel zueinander angeordnet und mit Verbindungsrohren miteinander verbunden sind.It is advantageous if several U-shaped pipe loops interconnecting horizontally lying header pipes arranged parallel to one another and with connecting pipes are connected to each other.

Der Vorteil ist: Die Bepflanzung mit Sträuchern u.a. ist unkritisch, da die Erde im oberen Bereich nicht abgeküh.11] wird. Sine Abkühlung im unteren Bereich wird durch die Grundwasserströmung verhindert.The advantage is: The planting with shrubs, etc. is not critical, as the earth has not cooled down in the upper area.11] will. Its cooling in the lower area is prevented by the groundwater flow.

Das Wesen der vorliegenden Erfindung ist nachstehend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Lls zeigen:The essence of the present invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments shown schematically in the drawing. L l s show:

Il Il JJjJ)I 1) J (Il Il YYYY) I 1) J (

1111 1 ί > JJIt1111 1 ί> JJIt

I J I ) J 1 J)III J I) J 1 J) II

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Fig. 1 eine einreihige Vorrichtung in perspektivischer Ansicht,1 shows a single-row device in a perspective view,

Pig. 2 die Vorrichtung der Fig. 1 in Ansicht von oben,Pig. 2 the device of FIG. 1 in a view from above,

Fig. 3 eine dreireihige Vorrichtung in Ansicht von oben,3 shows a three-row device in a view from above,

Fig. 4 einen Seitenanblick der Vorrichtung,4 shows a side view of the device,

Fig. 5 eine Stirnseitenansicht der Vorrichtung der Pig.I Fig. 5 is an end view of the Pig device. I.

Jeweils zwei vertikal angeordnete Rohre 1 und 2 sind durch 90° Winkelbogen 3 und ein zwischen diesen angeordnetes Rohrstück 4 zu einer U-förmigen Rohrschleife verbunden. Diese weist an den oberen xiaden ihrer Rohre 1,2 Fittings in Form von T-Stücken 15 oder 90°-Vvrinkeln 3 auf, die ihrerseits durch Rohrstücke 6 miteinander verbunden sind. Die Rohrstücke 6 sowie die T-Stücke 15 und die V/inkel 3 bilden zusammen Sammelrohre, die einen Anschlußstutzen 7 für den --nschluß der Zuleitung zur Wärmepumpe sowie einen Anschlußstutzen S für den Anschluß der Ableitung von der Wärmepumpe auf v/eist.In each case two vertically arranged tubes 1 and 2 are connected by 90 ° angle bends 3 and a tube section 4 arranged between these to form a U-shaped tube loop. This has, at the top of their xiaden tubes 1,2 fittings in the form of T-pieces 15 or 90 ° -Vv inkeln r 3, which in turn are connected by pieces of pipe. 6 The pipe sections 6 as well as the T-pieces 15 and the legs 3 together form collecting pipes which have a connection piece 7 for connecting the supply line to the heat pump and a connection piece S for connecting the discharge line from the heat pump.

Der Abstand A jeweils zweier Rohrschleifen voneinander beträgt mindestens 150 cm. Der Abstand B der .Rohre 1 wxä 2 voneinander beträgt mindestens 10 cm.The distance A between two pipe loops is at least 150 cm. The distance B of the .Rohre 1 wxä 2 from one another is at least 10 cm.

Die Rohrschleifen werden in den in Fig. 2 gestrichelt angedeuteten Flachbohrungen einer Tiefe von bis zu 25 m abgesenkt. Derartige Flachbohrungen 9 lassen sich mit relativ geringem Aufwand herstellen.The pipe loops are in the flat bores indicated by dashed lines in Fig. 2 to a depth of up to 25 m lowered. Such flat bores 9 can be produced with relatively little effort.

In Fig. 3 ist eine Vorrichtung dargestellt, die aus drei Reihen X, Ϊ, Z von Rolirschleifen besteht, wobei jede Reihe durch Rohrstücke 5,6 miteinander verbunden sind und diese die Sammelrohre bildenden RohrstückeIn Fig. 3 a device is shown which consists of three rows X, Ϊ, Z of Rolirschleifen, wherein each row are connected to one another by pipe sections 5, 6 and these pipe sections forming the header pipes

wiederum durch VerMndungsrohre 10,11 miteinander verbunden sind.again through connecting pipes 10, 11 to one another are connected.

Die gesamte Vorrichtung wird in Bohrungen 9 abgesenkt, die anschließend wieder mit Erde gefüllt werden, wobei für die aus Rohrstücken 5,6 gebildeten Sammelrohre Gräben gezogen v/erden, die die einzelnen Bohrungen miteinander ver-v binden. Ebenso werden für die Verbindungsröhre 10,11 Grabe'! gezogen. Diese Erdarbeiten sind relativ billig und einfach ausführbar. Dadurch wird das Vergraben der erfindungsgemäßen Vorrichtung einfach und billig. Die Vorrichtung selbst ist ebenfalls aus billigem Rohr, insbesondere aus Kunststoff, vorzugsweise Hart-PVO, einfach herstellbar, so daß die Vorrichtung selbst ebenfalls billig und einfach herstellbar ist. Dabei weist sie einen sehr hohen Wirkungsgrad auf.The entire device is lowered into holes 9, which are then filled again with earth, with for the collecting pipes formed from pipe sections 5, 6 v / ground trenches that connect the individual bores with one another tie. Likewise, for the connecting tube 10,11 grave '! drawn. These earthworks are relatively cheap and easy to carry out. This will make the burial of the invention Device simple and cheap. The device itself is also made of cheap pipe, in particular from Plastic, preferably hard PVO, can be easily produced, so that the device itself is also cheap and simple can be produced. It has a very high level of efficiency.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Anschlußstutzen 7,8 aussermittig an den Sammelrohren angeordnet sind. Sie können ebenscgut mittig oder ganz am Rande angeordnet sein.In the drawing, an embodiment is shown in which the connecting pieces 7, 8 eccentrically on the header pipes are arranged. You can just as well center or be arranged at the very edge.

Claims (5)

Il · · « * · u ■ » Ii ■· tit* - · * IfII I I · ft » t 11(1 (I · · · * 111 11 I 1 I · · · · ( till -.aw ti *» Ii Il Ii Sohutzansprüche :Il · «* · u ■» Ii ■ · tit * - · * IfII II · ft »t 11 (1 (I · · · * 111 11 I 1 I · · · · (till -.aw ti *» Ii Il Ii Sohutz Claims: 1. Vorrichtung zum Entzug von Erdwärme für den Betrieb einer Wärmepumpe, bestehend ..aus Rohren, die mit der Wärmepumpe einen geschlossenen Kreislauf bilden, dadurch gekennzeichnet,1. Device for extracting geothermal energy for operation a heat pump, consisting of pipes connected to the Heat pumps form a closed circuit, characterized in that daß U-förmige Rohrschleifen vertikal angeordnet sind, die aus zwei Rohren (1,2) bestehen, deren Abstand mindestens 10 cm beträgt und die an ihrem unteren Ende durch einen runden oder U-förmigen Rohrbogen (3,4) mit· einander verbunden sind,that U-shaped pipe loops are arranged vertically, which consist of two tubes (1,2), the distance between which is at least 10 cm and which are at their lower end by a round or U-shaped pipe bend (3, 4) with are connected to each other, daß die U-förmigen Rohrschleifen in einem Abstand von mindestens 150 cm angeordnet sind, und daß die oberen Enden der Rohre (1,2) dieser Rohrschleifen durch genähert horizontal liegende Rohrstücke (5,6) zu zwei Sammelrohren miteinander verbünde: sind, von denen das eine einen Anschlußstutzen (7) für die Zuleitung zur Wärmepumpe, das andere einen Anschlußstutzen (8) für die Ableitung von der Wärmepump e aufwe ist.that the U-shaped pipe loops are arranged at a distance of at least 150 cm, and that the upper ends of the pipes (1, 2) of these pipe loops through pipe pieces lying approximately horizontally (5,6) combine to form two manifolds: are, one of which has a connecting piece (7) for the supply line to the heat pump, the other a connection piece (8) for the discharge from the heat pump e aufwe is. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,2. Device according to claim 1,
characterized, daß die Rohrbogen aus zwei Rohrwinkeln (3) und einem graden Zwischenstück (4) gebildet sind.that the pipe bends are formed from two pipe angles (3) and a straight intermediate piece (4). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,3. Device according to claim 1,
characterized, daß die genähert horizontal angeordneten Rohrstücke (5,6) zu den Anschlußstutzen (7,8) hin ansteigen.that the approximately horizontally arranged pipe sections (5,6) rise towards the connection piece (7,8). 4. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,4. Apparatus according to claim 1,
characterized, daß die Rohre aus Kunststoff, vorzugsweise Hart-PVC, •i.i hergestellt sind.that the pipes are made of plastic, preferably rigid PVC, • i.i. f. f. 5. Vorrichtung nach .'.nspruch 1,5. device according to claim 1, 4 dadurch gekennzeichnet, 4 characterized by ί daß mehrere Paare (X,Y,Z) von aus Rohrstücken (5,6)ί that several pairs (X, Y, Z) of pipe pieces (5,6) hergestellten Sammelrohren mit Rohrschleifen (1,2,3,4)manufactured manifolds with pipe loops (1,2,3,4) ; parallel zueinander angeordnet sind und deron Anschluß·; are arranged parallel to each other and deron connection ;j stutzen ( 7,8) durch Verbindungsrohre (10,11) mitein-; j connector (7,8) through connecting pipes (10,11) '; arider verbunden sind.'; arider are connected.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2492043A1 (en) * 1980-10-15 1982-04-16 Svensson Bruno Combined drilling and vertical-pipe laying rig - has drill head with hinged cover and rollers to keep flexible pipe in tension
DE3801933A1 (en) * 1988-01-23 1989-08-03 Georg Knochel Method for absorbing geothermal energy using flowing water
DE4131989A1 (en) * 1991-09-26 1993-04-01 Heinrich Dr Lesker Extraction of heat from below ground - involves deep situated heat-exchangers heating cold water supplied from surface subsequently pumped back up to ground level
EP2557385A1 (en) * 2011-08-10 2013-02-13 Caplin Solar Systems Ltd Thermal Energy Stores and Heat Exchange Assemblies Therefor

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