NL2025824B1 - Installeren van een ondergrondse leiding van een systeem voor het benutten van geothermische energie (aardwarmte en-koude). - Google Patents

Abstract

Werkwijze voor het maken van een ondergronds systeem voor het benutten van geothermische energie, waarbij een mediumleiding in de aardbodem wordt ingebracht door middel van een inbrengprofiel. Het inbrengprofiel wordt teruggetrokken nadat de mediumleiding op de gewenste einddiepte in de grond is gebracht, onder achterlating van de mediumleiding in de grond. Met de mediumleiding in de aardbodem wordt warmte of koude uit de omringende aardbodenlgehaairìdoor uitwisselerlvan thermische energie of door uitwisselen van medium.

Description

installeren van een ondergrondse leiding van een systeem voor het benutten van geothermische energie (aardwarmte en koude}. Deze uitvinding heeft betrekking op het maken van een ondergronds systeem voor het benutten van geothermische energie, waarbij een ondergrondse vloeistofleiding wordt geplaatst. Geothermische energie als alternatieve energiebron staat in de belangstelling.

Bijvoorbeeld het document NL1002731 openbaart een prefab betonnen heipaal met daarin ingestort een doorgaande vloeistofleiding voor aansluiting op een vloeistofcircuit dat zich in de bodem uitstrekt teneinde warmte of koude voor het gebouw aan de bodem te onttrekken. Document NL1030223 openbaart het maken van een fundering uit heipalen voor een gebouw dat moet worden voorzien van een vloeistofcircuit dat zich in de bodem uitstrekt teneinde warmte uit de bodem te onttrekken. Vloeistofleidingen worden om het ondereinde van de heipalen gelegd voordat deze in het bodem worden geheid, zodat het ondereinde de vloeistofleidingen mee de bodem in sleept. Als voorbeeld van het gebruik van een buispaal bij het aanleggen van een ondergrondse warmtewisselaar openbaart document JP-A-20051388866 een dunwandige stalen schroefpaal met aan het ondereinde uitwendige schroefbladen waarmee de paal in de grond wordt geschroefd. Boven de schroefbladen is rond de buitenzijde van de paal een buis spiraalvormig gewikkeld waarvan de uiteinden langs de buitenzijde van de paal omhoog tot boven de grond lopen voor aansluiting op een mediumcircuit, zodat het medium in het spiraaldeel van de buis warmte of koude kan uitwisselen met de omgevende grond. Aldus openbaart deze JP-A-20051388866 een buispaal met warmtewisselaar extern van de buispaal. N2008895 (Flow Capital bv) openbaart eveneens een buispaal met warmtewisselaar, De voorgaand besproken stand van de techniek betreft het uitrusten van een funderingspaal met een ondergrondse warmtewisselaar. De ondergrondse warmtewisselaar zal niet dieper reiken in de grond dan de diepte die de funderingspaal in de grond bereikt. Dientengevolge zal de warmtewisselaar niet dieper komen dan 20 meter. Om een grondgebonden eengezinswoning van gebruikelijke afmeting in Nederland (tussen 100 en 150 m2 BVO en tussen 300 en 500 m3 bruto inhoud) van voldoende energie uit de bodem te voorzien voor verwarming en warm tapwater, zijn minimaal vijf van dergelijke funderingspalen die elk zijn uitgerust met een ondergrondse warmtewisselaar, nodig.

Uit de praktijk is het bekend door middel van grondboring een ondergrondse warmtewisselaar uit een enkele kunststof slang in de vorm van een verticale slanglus over een diepte van 200 meter in de grond aan te brengen.

Een enkele ondergrondse slanglus is voldoende voor de warmtevraag van een grondgebonden eengezinswoning van gebruikelijke afmeting in Nederland.

De slanglus wordt neergelaten in een grondgat dat is gevormd door een tot de einddiepte lopende pijp, vervolgens wordt de pijp verwijderd en het grondgat gevuld met een groutachtig vulmateriaal teneinde de verschillende ondergrondse waterlagen te sealen en van elkaar te isoleren.

Dientengevolge raakt de slanglus ingebed in het van elders aangevoerde en in het grondgat ingebrachte vulmateriaal.

Uitgaande van alles wat tot nu toe bekend is heeft de uitvinder zich als doel gesteld het ontwikkelen van een verbeterde werkwijze en inrichting (bijvoorbeeld het hierna beschreven inbrengprofiel) voor het aanleggen van een systeem voor het benutten van geothermische energie.

Als resultaat is de uitvinder gekomen tot een werkwijze waarbij een mediumleiding (voor vloeistof en/of gas) in de grond wordt ingebracht door middel van een drukvast langwerpig element {hierna ook genoemd: “inbrengprofiel”) dat tijdens het inbrengen de mediumleiding met zich meesleept en welk inbrengprofiel de mediumleiding op de gewenste diepte in de grond brengt en vervolgens uit de grond wordt teruggetrokken waarbij de mediumleiding op zijn plaats op de gewenste diepte in de grond wordt achter gelaten.

Deze mediumleiding is bestemd om deel uit te maken van een mediumcircuit voor het benutten van geothermische energie.

Bijvoorbeeld wordt met behulp van het medium dat door de mediumleiding heen stroomt, warmte of koude in de aardbodem opgeslagen of daaraan onttrokken, Het mediumcircuit kan zowel een gesloten als open circuit zijn in welk laatste geval dus medium {vloeistof of gas) vanuit de omringende grond in de leiding stroomt, en omgekeerd (aquifer-principe). De mediumleiding die aldus in de grond wordt geplaatst kan in de grond een warmtewisselaar verschaffen die thermische energie uitwisselt met de aardbodemomgeving waarin de mediumleiding is geplaatst.

Bij voorkeur baant het inbrengprofiel zich een weg door de grond heen en is om die reden bij voorkeur uitgerust met een, bij voorkeur permanent daaraan gemonteerd, beschermprofiel, bijvoorbeeld voetlichaam, en de mediumleiding die wordt meegesleept door het inbrengprofiel tijdens het door de grond heen bewegen wordt door dit voetlichaam beschermd tegen invloed van de omringende grond. Het voetlichaamis bij voorkeur inklapbaar gemonteerd zodat dit de mediumleiding ongehinderd kan passeren tijdens het uit de grond terugtrekken van het inbrengprofiel.

Het inbrengprofiel maakt bij voorkeur een verticaal of zich neerwaarts uitstrekkend kanaal, ook wel gat genoemd, in de grond, waarin de mediumleiding wordt opgenomen, bij voorkeur door grond neerwaarts en/of zijwaarts weg te drukken zodat de vrije ruimte van het kanaal wordt gevormd in de grond. Het inbrengprofiel maakt dit gat bij voorkeur in onbewerkte grond (ook wel maagdelijke of ongeroerde grond genoemd) . Het doel is om de mediumleiding over zijn gehele lengte of minimaal 80 of 90% van zijn lengte in de grond, thermisch contact te laten hebben met de omringende grond zodat tussen de grond en de mediumleiding overdracht van contactwarmte plaatsvindt.

Het inbrengprofiel vormt bij voorkeur een holle ruimte in de grond terwijl dit zich door de grond voortbeweegt en de mediumleiding wordt door het inbrengprofiel naar binnen in deze holle ruimte getrokken, Het inbrengprofiel is bij voorkeur minimaal 5 of 10 of 15 meter lang, bij voorkeur zo lang mogelijk, eventueel maximaal 25 of 30 of 40 meter lang. Alternatief is de lengte van het inbrengprofiel minimaal 1 of 3 of 5 meter langer dan de volgens de constructieberekeningen minimaal vereiste lengte van de funderingspalen voor het betreffende grondperceel.

De voorkeur verdient dat het inbrengprofiel functioneert als een makelaar voor de mediumleiding. Bij voorkeur wordt dit gerealiseerd op één of meer van het volgende manieren: in voorbereiding op het inbrengen wordt de mediumleiding langs het inbrengprofiel uitgestrekt, bij voorkeur over een lengte van minimaal 5 of 10 meter, en deze toestand wordt tijdens het inbrengen gehandhaafd zodat de mediumleiding langs de lengte van het zich boven de grond bevindende lengtedeel van het inbrengprofiel daardoor wordt ondersteund; tijdens het inbrengen strekt de mediumleiding zich vanaf het grondoppervlak omhoog uit langs het boven het grondoppervlak uitstekende lengtedeel van het inbrengprofiel, bij voorkeur over een lengte van minimaal 5 meter, gemeten vanaf het grondoppervlak, met meer voorkeur over minimaal 50 of 80 of 90% van het bovengrondse lengtedeel van het inbrengprofiel. Door dit uitstrekken langs het inbrengprofiel wordt beschadigen of ongewenst permanent vervormen van de mediumleiding vermeden.

Het inbrengprofiel wordt in de grond ingedreven, bij voorkeur door een aandrijfmiddel dat op het inbrengprofiel aangrijpt, bij voorkeur op het boven de grond uitstekende uiteinde (hierna genoemd: “boveneinde”). Het in de grond indrijven van het inbrengprofiel kan op elke denkbare wijze, zoals heien, drukken of trillen of schroeven. In de regel zal het inbrengprofiel voornamelijk in verticale of opwaartse positie in de grond worden ingedreven.

Bij voorkeur wordt de uitvinding toegepast op een perceel met “slappe” grond. Met de uitdrukking “slap” wordt grond bedoeld die voor het inbrengprofiel relatief weinig weerstand oplevert tijdens het inbrengen. Daarvan is bijvoorbeeld sprake bij bouwgrond voor een gebouw, in het bijzonder een woonhuis van hooguit twee of drie verdiepingen, waarvoor vereist is een paalfundering, bijvoorbeeld een paalfundering van funderingspalen met een lengte van minimaal 5 of 10 meter. Geschikte grond bevat bij voorkeur geen of ten hoogste dunne zand- en/of kleilagen (bijv. maximaal 2 meter dik) over de inbrengdiepte van het inbrengprofiel.

Bij voorkeur wordt minimaal 50% of 75% van de ondergrondse slanglussen recht onder het geassocieerde gebouw, zoals woonhuis, geplaatst. Bij voorkeur worden minimaal 3 of 5 slanglussen geassocieerd met een enkel gebouw, zoals woonhuis, 5 bijvoorbeeld een aantal slanglussen zodat minimaal 150 of 290 meter ondergrondse slanglengte is geassocieerd met het gebouw. De minimaal 3 of 5 slanglussen worden aangesloten op het warmtesysteem van het gebouw, bijvoorbeeld aangesloten op een gemeenschappelijke collector en/of circulatiepomp en vormen een met het gebouw geassocieerd winningsveld, ook wel genoemd “vloerveld”, bij voorkeur geheel op het tot het gebouw behorende grondperceel. Bij voorkeur houden de slanglussen onderling een horizontale afstand van minimaal 2 of 3 meter.

Aldus wordt op het betreffende grondperceel bij voorkeur minimaal drie of vijf keer na elkaar op horizontaal minimaal 2 of 3 meter van elkaar verwijderde locaties een respectieve slanglus ingebracht met behulp van het inbrengprofiel dat rechtstandig in de grond wordt ingebracht en daarbij de slanglus meeneemt en vervolgens uit de grond wordt getrokken waarbij de slanglus in de grond achter blijft.

Een mogelijk inzicht waarop de uitvinding is gebaseerd is het over een beperkte diepte in onvoorbereide grond indrijven van slanglussen door middel van een telkens opnieuw te gebruiken inbrengprofiel, waarbij de voor de warmtevraag van het gebouw benodigde hoeveelheid ondergrondse slang wordt gerealiseerd door meer dan twee of drie ondergrondse slanglussen op horizontale afstand van elkaar te installeren. Een grondboring naar grote diepte met daarmee gepaard gaand passeren van diverse ondergrondse waterlagen, het gebruik van veel spoelwater met bijbehorend reinigingssysteem en het noodzakelijke inbedden van de slanglus in grout of dergelijke, kan worden vermeden. Dit kan leiden tot een lager milieurisico. In vergelijking met een grondboring naar grote diepte is de afmeting van de dwarsdoorsnede van het inbrengprofiel aan minder beperkingen onderworpen. Bij een grondboring moet de slanglus binnen een diameter van 140 millimeter passen (de diameter van de boorpijp). Het inbrengprofiel kan toelaten dat de poten van de U-vormige slanglus wederzijds een tussenruimte houden van 200 millimeter of meer, waardoor de toe- en afvoerstromen door de slanglus heen elkaar minder beïnvloeden.

De buisdiameter van de slanglus kan kleiner worden gekozen dan bij diepe grondboring (bijvoorbeeld 20 in plaats van 40 millimeter diameter) waardoor er een intensievere uitwisseling van warmte tussen binnen en buiten de slanglus plaatsvindt wegens een relatief groot contactoppervlak.

Aan het gat dat het inbrengprofiel in de grond maakt hoeven geen hoge eisen gesteld te worden en het gat sluit zich weer vanzelf zodat geen vulimateriaal vanaf het maaiveld op kunstmatige wijze aan het gat hoeft te worden toegevoerd om het te dichten.

Het toe- en afvoerdeel van de ondergrondse mediumleiding blijft bij voorkeur boven de grond en/of wordt aangesloten, bij voorkeur samen met minimaal 2 of 4 andere dergelijke mediumleidingen, op een pompmiddel en/of bovengrondse, bij voorkeur in een gebouw opgestelde, warmtewisselaar en/of collector.

Voorbeelden voor de mediumleiding (van bijv.

PE (polyethyleen) of PP (polypropyleen) of andere polymeer), zijn als volgt: een enkelvoudige slang; twee concentrische slangen waarvan de binnenste de toevoer en de ringspleet tussen de binnenste en de buitenste de afvoer vormt, of omgekeerd; enkel of dubbel of meervoudig uitgevoerd; een ribbeling (intern of extern) hetgeen het oppervlak van de mediumleiding vergroot voor een intensiever warmtewisselend contact met de omgeving.

De mediumleiding wordt, bij voorkeur samen met minimaal 2 of 4 andere dergelijke mediumleidingen, aangesloten op een thermisch systeem, bijvoorbeeld ruimteverwarming of -koeling of tapwaterverwarming voor bijv. baden en douchen, bij voorkeur van een enkel gebouw, bijvoorbeeld woonhuis.

Het thermische systeem kan beperkt zijn tot het betreffende gebouw/woning waartoe de mediumleiding behoort, of kan deel uitmaken van een gedeeld systeem bijvoorbeeld een gebouw met appartementen of stadsverwarming.

Door de uitvinding kan de plaats van de mediumleiding in de bodem worden geoptimaliseerd naar de locale omstandigheden.

Bij voorkeur heeft het zich in de grond bevindende deel van de mediumleiding een in hoofdzaak U-vorm of anders gezegd twee wederzijds een afstand houdende, rechte en parallelle leidingdelen die op het diepste punt in de grond via een, bij voorkeur uit rechte leiding voorgevormd, lus- of bochtvormig leidingdeel (de termen “lus” en “bocht” zijn hierna gemeenschappelijk aangeduid met: “lus”)}) op elkaar aansluiten. Dit lusvormige leidingdeel heeft bij voorkeur de vorm van een cirkelsegment, met meer voorkeur beschrijft dit een halve cirkel. Echter is een alternatieve lusvorm eveneens mogelijk, bijvoorbeeld elliptisch of hoekig, bijvoorbeeld V-vormig. Het lusvormige leidingdeel is bij voorkeur vormvast of permanent van vorm, bijvoorbeeld door een vervormingsbewerking, zoals een plastisch vervormen, eventveel met warmte, door bijvoorbeeld buigen, van het betreffende leidingdeel voorafgaande aan het in de grond inbrengen van de mediumleiding. Deze U-vorm van de ondergrondse mediumleiding is een voorbeeld van een ondergrondse slanglus (afgekort ook genoemd “slanglus”). Een ondergrondse slanglus bevat in het bijzonder een ondergrondse toe- en afvoerleiding die op het diepste punt op elkaar zijn aangesloten zodat de slanglus een gesloten mediumcircuit verschaft.

Voor het lusvormige leidingdeel is bij voorkeur één of meer van het volgende van toepassing: heeft een buigstraal van minimaal 50 of 75, zoals bijvoorbeeld 100 en/of maximaal 200 of 300 millimeter; heeft een buigstraal van minimaal 2 of 3, zoals bijvoorbeeld 5 en/of maximaal 10 of 15 keer de uitwendige buisdiameter; is als aanvankelijk separaat onderdeel geassembleerd met de aansluitende rechte leidingdelen, bijvoorbeeld door spiegellassen; is ongedeeld van de aansluitende rechte leidingdelen.

Voor de mediumleiding is bij voorkeur één of meer van het volgende van toepassing: van HDPE (hogedichtheids polyethyleen), bij voorkeur PESO of PE100 of PE100-RC; uitwendige diameter minimaal 10 of 15 en/of maximaal 50 of 100 of 150 millimeter, zoals 20 of 25 0f 30 of 40 millimeter; voldoet aan NEN-EN 1555 en/of 13244; wanddikte minimaal 1 of 1,5 en/of maximaal 2,5 of 3 millimeter; ongedeeld over het gehele lengtedeel dat zich vitstrekt vanaf 1 of 2 meter onder het grondoppervlak tot het diepste punt in de grond en weer terug naar tot 1 of 2 meter onder het grondoppervlak; ongedeeld over het gehele lengtedeel dat de lus bevat en de beide direct op de lus aansluitende stukken mediumleiding over een lengte van 5 of 10 of 15 meter, gemeten vanaf de lus; de vanaf het diepste punt in de grond recht omhoog lopende leidingdelen hebben een wederzijdse horizontale afstand van minimaal 100 of 150, zoals bijvoorbeeld 200 en/of maximaal 400 of 600 millimeter of van minimaal 4 of 6, zoals bijvoorbeeld 10 en/of maximaal 20 of 30 keer de uitwendige buisdiameter.

Voor het inbrengprofiel is bij voorkeur één of meer van het volgende van toepassing: ééndelig; recht; van metaal, bijvoorbeeld staal; een open profiel zoals een H- of I-profiel of bak- of trogvormig profiel of een damwandprofiel; een dunwandige balk of profiel; twee wederzijds parallelle flensplaten, bij voorkeur met vrije langsranden, en daartussen een lijfplaat, waarmee een kanaalvormige ruimte aan drie langszijden is begrensd en een vierde langszijde open; een aan een enkele langszijde open profiel; een afgeschuind of puntig uiteinde, bijvoorbeeld verschaft door afgeschuinde flensplaten, dat dient als onderste of voorste uiteinde {hierna ook genoemd: “ondereinde”) tijdens het indrijven; bevat nabij het ondereinde een aangrijplichaam (hierna ook genoemd: “meenemer”), bijvoorbeeld uitsteeksel, bijvoorbeeld in de vorm van een pukkel of paddenstoel, met een vorm aangepast voor het meeslepen van de mediumleiding, bijvoorbeeld voor het, bij voorkeur vrijgeefbaar, vasthaken van de lus van de mediumleiding; heeft een breedte van het lijf van minimaal 200 of 300, zoals bijvoorbeeld 400 en/of maximaal 600 of 800 millimeter; naar zijn aard en/of uitvoering niet geschikt of bestemd om te functioneren als funderingspaal en/of om permanent in de ondergrond achter te blijven.

Voor de meenemer is bij voorkeur één of meer van het volgende van toepassing: houdt een afstand tot de flenzen van het inbrengprofiel, bij voorkeur minimaal 25 of 50 en/of maximaal 150 of 200 millimeter; is centraal tussen de flenzen van het inbrengprofiel geplaatst; heeft tot het voetlichaam een afstand van minimaal 50 of 100 en/of maximaal 300 of 400 millimeter; omvat aan zijn van het inbrengprofiel zijde een opsluitflens zodat de door de meenemer aangegrepen mediumleiding tussen de opsluitflens en het inbrengprofiel wordt opgesloten; heeft een met de mediumleiding aangrijpende oppervlakteprofilering die vormsluitend is met het uitwendige profiel, bijvoorbeeld buisvorm, van de mediumleiding; heeft de vorm van een boldervormige meerpaal met verdikte of verbrede kop met bij voorkeur afgeronde hoeken; verschaft een lijncontact met de lus, bij voorkeur over minimaal 80 of 90 of 95% van de luslengte; heeft alleen aangrijpwerking of tegenhoudwerking, zoals haakwerking, op de mediumleiding tijdens voorwaarts bewegen van het inbrengprofiel met het ondereinde naar voren gekeerd.

Voor het voetlichaam is bij voorkeur één of meer van het volgende van toepassing: verschaft een afsluiting bij het ondereinde van het inbrengprofiel; bevindt zich tussen het ondereinde en de meenemer, betrokken op de lengterichting van het inbrengprofiel; is zwenkend gemonteerd, bij voorkeur rond een as loodrecht op de lengterichting van het inbrengprofiel; heeft een inklapstand, bij voorkeur vlak tegen het inbrengprofiel, en een uitklapstand, bij voorkeur dwars op het inbrengprofiel georiënteerd, bij voorkeur iets schuin achterover stekend; omvat een vlakke plaat en/of is van metaal, bij voorkeur staal; bevindt zich tijdens het terugtrekken van het inbrengprofiel ingeklapt aan de naar het inbrengprofiel gekeerde zijde van de mediumleiding.

Bij voorkeur is één of meer van het volgende van toepassing tijdens het in de grond inbrengen van de mediumleiding: de mediumleiding is opgenomen in een kanaalvormige ruimte van het inbrengprofiel, die bijvoorbeeld is gevormd tussen de zich tegenover elkaar bevindende flenzen van het inbrengprofiel en/of rust tegen een wand, bijvoorbeeld de lijfplaat, van het inbrengprofiel; de mediumleiding bevindt zich door een haakbevestiging tijdelijk aan het inbrengprofiel.

Eventueel wordt een vloeistof, bijvoorbeeld water, nabij het ondereinde van het inbrengprofiel geïnjecteerd, bijvoorbeeld tijdens inbrengen van het inbrengprofiel om de grond gemakkelijker te doorklieven te maken; en/of tijdens uit de grond terugtrekken van het inbrengprofiel om het instorten van het door het inbrengprofiel in de grond gemaakte gat te stimuleren. Daartoe is bij voorkeur het inbrengprofiel uitgerust met een in lengterichting daarlangs lopende toevoerleiding voor deze vloeistof, welke toevoerleiding bij voorkeur nabij het in bedrijf ondereinde, bijvoorbeeld binnen een afstand van een hele of halve meter van het ondereinde, van het inbrengprofiel uitmondt en welke toevoerleiding is of kan worden aangesloten op een vloeistofbron die bij voorkeur bovengronds is opgesteld. Het verdient de voorkeur geen gebruik te maken van het injecteren van vloeistof tijdens het inbrengen en/of uit de grond verwijderen.

De vormgeving van het systeem is gunstig om het instorten van het door het inbrengprofiel in de grond gemaakte gat te stimuleren tijdens uit de grond terugtrekken van het inbrengprofiel.

Het systeem kan op vele verschillende locaties toegepast worden, bijvoorbeeld in de tuin, op het land bij de boerderij of onder een weg. In de regel wordt een veelheid van lussen, bijvoorbeeld minimaal vier of zes, op afstand van elkaar toegepast en, binnen of buiten het te verwarmen gebouw, fluidumtechnisch met elkaar gekoppeld. In een toepassing worden de ene of meer lussen aangesloten op een transportleiding die aansluit op de mediumpomp.

De uitvinding wordt met voordeel toegepast op een locatie met hoge grondwaterstand, bijvoorbeeld minder dan 5 of 3 of 2 of 1,5 of 1 meter beneden het locale grondoppervlak. Uit proeven is gebleken dat het deel van de mediumleiding beneden de locale grondwaterstand snel en optimaal ingebed raakt in de omringende grond nadat het inbrengprofiel is teruggetrokken zodat snel en veel warmte kan worden uitgewisseld. Bij voorkeur heeft het inbrengprofiel een zodanige lengte dat een lengte van minimaal 10 meter of minimaal 50% van de inbrenglengte in de grond, zich beneden de locale grondwaterstand bevindt.

Een synoniem voor “mediumleiding” is “slang” of “buis”.

Bijvoorbeeld wordt als volgt te werk gegaan: Bij aanvang van de werkzaamheden ligt het inbrengprofiel met een lengte bijvoorbeeld tussen 15 en 25 meter horizontaal op de grond. Aan de bovenkant van het inbrengprofiel wordt het vrije uiteinde van de (eventueel op de haspel gewikkelde} slang tijdelijk vastgemaakt (bijv. geklemd). De makelaar van de heimachine zet het profiel rechtop en dus beweegt de bovenkant van het profiel opwaarts en de slang beweegt gedwongen mee (en wordt daarmee van de haspel/rol getrokken, indien van toepassing inzake de haspel). Als het profiel rechtop staat loopt de slang van boven naar beneden langs het profiel en vormt de ene poot van de U-vormige slanglus. De slang wordt nu aan de onderkant van het profiel om de flens geleid. Het trillen wordt gestart en het profiel verdwijnt langzaam in de grond en de slanglus wordt mee de grond in getrokken, waarbij de andere poot van de slanglus van de haspel wordt getrokken (indien van toepassing inzake de haspel). Zodra het profiel op diepte is wordt de andere poot van de slanglus gescheiden (bijv. doorgeknipt) van de voorraad (bijvoorbeeld op een haspel gewikkelde} slang. Het vrije uiteinde van de slang (bijvoorbeeld op de haspel) wordt nu tijdelijk aan de bovenkant van het profiel vastgemaakt. Dan wordt het profiel opwaarts uit de grond gehaald (bijv. getrild). De slanglus die door het profiel in de grond is gebracht blijft achter in de grond. De bovenkant van het profiel beweegt opwaarts en trekt het daaraan bevestigde uiteinde van de zich in de voorraad (bijvoorbeeld op de haspel) bevindende slang mee omhoog ter voorbereiding van het inbrengen (bijv. intrillen) van de volgende slanglus.

Bijvoorbeeld is één of meer van het volgende van toepassing op de voorraad slang: de voorraad slang is gewikkeld op een haspel; een bouwmachine, bijvoorbeeld heimachine, is uitgerust met één of meer haspelhouders die elk een haspel met voorraad slang bevat, bijvoorbeeld zodat de bouwmachine een voorraad slang met een lengte van minimaal 1 of 5 kilometer draagt; het van de haspel afrollen van de slang wordt aangedreven door het omhoog bewegen van het inbrengprofiel (bijvoorbeeld op een wijze zoals in de voorgaande alinea beschreven), waarbij het vrije uiteinde van de op de haspel gewikkelde slang met het boveneinde van het inbrengprofiel mee naar boven beweegt, bijvoorbeeld door aan dat boveneinde te zijn bevestigd.

De verbindingsleidingen die de ondergrondse lussen verbinden met een verzamelpunt, bijvoorbeeld een collector of circulatiepomp, worden in een zodanig patroon gelegd zodat voor alle ondergrondse lussen de lengte van de respectieve verbindingsleidingen gelijk is zodat er een hydraulische balans ontstaat, zodat de energie gelijkmatig over het vloerveld uit de grond onttrokken wordt. Ten behoeve van een hydraulische balans wordt voor een vloerveld bij voorkeur een even aantal ondergrondse lussen toegepast. Indien de verbindungsleidingen onder de grond liggen, kan daarmee eveneens warmte met de bodem worden uitgewisseld.

Een de bescherming van het octrooi niet beperkend voorbeeld wordt nu beschreven aan de hand van de bijgaande tekening.

Fig. 1 toont een woning in perspectief; Pig. 2 toont het inbrengprofiel in de inbrengstand; Fig. 3 toont het inbrengprofiel in de terugtrekstand; Fig. 4 toont een vloerveld in bovenaanzicht; Fig. 5-7 tonen een aiternatieve uitvoering van het inbrengprofiel; Fig. 8 toont een slangpositionering; Fig. 9 toont een slanggeleiding; en Fig. 10 toont een slanghaspel.

Onder een woning bevinden zich vanaf het grondoppervlak neerwaarts uitstrekkende mediumleidingen (cijfer 1 in de tekening) in de grond. De mediumleidingen 1 zijn via een mediumpomp (cijfer 2 in de tekening) aangesloten op de vloerverwarming (cijfer 3 in de tekening) van de woning. Met de pomp 2 wordt vloeistof door de mediumleiding 1 gecirculeerd.

De vloeistof onttrekt warmte aan de aardbodem en deze warmte wordt vervolgens aan de vloer van de woning afgegeven. Dit gebeurt met tussenkomst van een warmtepomp voor warmte en eventueel voor koude voor actieve koeling (bij passieve koeling zonder tussenkomst van een warmtepomp) . De warmtewisselaar is bij voorkeur een platenwisselaar Iedere mediumleiding 1 heeft een “U” vorm in de grond waarbij de mediumleiding recht naar beneden loopt en via een bocht op het diepste punt weer recht omhoog loopt.

Fig. 2 en 3 tonen het inbrengprofiel (een H-profiel) en een voorgevormd stuk gebogen U-vormige mediumleiding, Op de voorgrond van de weergave bevindt zich het puntig gemaakte ondereinde van het inbrengprofiel.

Fig. 2 toont de situatie zoals tijdens het inbrengen in de grond. De lus van de mediumleiding loopt strak om de meenemer. De voet, waarmee het inbrengprofiel aan het ondereind is afgesloten, bevat een schuin naar buiten en van het ondereinde weg lopend flensdeel. Dit flensdeel vormt een scherm voor de mediumleiding.

Fig. 3 toont de situatie zoals tijdens het uit de grond terugtrekken van het inbrengprofiel. De lus van de mediumleiding wordt van nature vrijgegeven door de meenemer en blijft in de grond achter. De voet wordt door de zwaartekracht of de omringende grond weggeklapt zodat deze de lus ongehinderd kan passeren.

In fig. 2 en 3 is van de mediumleiding slechts een gedeelte weergegeven van de minimaal 5 of 10 meter lange parallelle poten van de “U”. In de praktijk lopen van de mediumleiding de parallelle poten van de “U” verder door naar of tot of voorbij het boveneinde van het inbrengprofiel.

In fig. 4 zijn weergegeven een collector 4, ondergrondse slanglussen 5 (acht in aantal), en verbindingsleidingen © tussen de slanglussen 5 en de gemeenschappelijke collector 4. Het patroon van de verbindingsleidingen 6 is zodanig dat de stroomweg tussen een slanglus 5 en de collector voor de toe- respectievelijk afvoer vrijwel gelijk is voor alle slanglussen 5, hetgeen een hydraulische balans verschaft.

Volgens fig. 5-7 vormt de wegklapbare voet het ondereinde van het inbrengprofiel.

De slangpositionering van fig. 8 zorgt ervoor dat de poten van de slanglus zo ver mogelijk van elkaar weg blijven tijdens het in de grond inbrengen. Fig. 8 toont tevens het inbrengprofiel.

Fig. 9 toont een slanggeleiding waarmee de slang vanaf de slangvoorraad (zie de slanghaspel van fig. 10) naar de makelaar wordt geleid.

Claims (1)

CONCLUSIE

1. Werkwijze voor het maken van een ondergronds systeem voor het benutten van geothermische energie, waarbij een aantal mediumleidingen in de aardbodem wordt ingebracht door middel van een inbrengprofiel, met de mediumleidingen in de aardbodem wordt warmte of koude uit de omringende aardbodem gehaald door uitwisselen van thermische energie, doordat de mediumleiding een warmtewisselaar verschaft die thermische energie uitwisselt met de aardbodemomgeving waarin de mediumleiding is geplaatst; het inbrengprofiel wordt verticaal ingebracht in ongeroerde grond en neemt de mediumleiding mee op zijn weg naar beneden en het inbrengprofiel wordt omhoog uit de grond teruggetrokken nadat de mediumleiding op de gewenste einddiepte in de grond is gebracht, onder achterlating van de mediumleiding in de grond; waarbij het inbrengprofiel een flensdeel bevat als een uitsteeksel, zodat de voorafgaande aan het in de grond indrijven aan het inbrengprofiel aangebrachte mediumleiding tijdens het in de grond indrijven wordt beschermd door dit flensdeel; tevens wordt door het inbrengprofiel in de aardbodem een tijdelijk, ondergronds verticaal kanaal gemaakt waarin de mediumleiding wordt opgenomen, welk kanaal door de druk van de omringende grond vervolgens wordt dichtgedrukt door de omringende grond zodra het inbrengprofiel wordt teruggetrokken omhoog uit de grond, zodat de mediumleiding ingebed raakt in de grond; de aandrijving voor het inbrengen in de grond van het inbrengprofiel grijpt aandrijvend aan op het boveneinde van het opwaarts opgestelde inbrengprofiel; het inbrengprofiel fungeert als een makelaar voor het zich boven de grond bevindende deel van de mediumleiding tijdens het inbrengen in de grond; de mediumleiding wordt aangesloten op een thermisch systeem, bijvoorbeeld ruimteverwarming of koeling of tapwaterverwarming voor bijv. baden en douchen, welk thermische systeem beperkt is tot het betreffende gebouw/woning waartoe de grond met de mediumleiding daarin behoort; het inbrengprofiel en de mediumleiding worden minimaal 10 meter diep onder de locale grondwaterstand ingebracht;

de mediumleiding vormt een ondergrondse slanglus; het flensdeel bevindt zich bij het onderste einde van het inbrengprofiel en vormt een voetlichaam dat inklapbaar gemonteerd is zodat dit de mediumleiding ongehinderd kan passeren tijdens het uit de grond terugtrekken van het inbrengprofiel met in de grond achterlaten van de mediumleiding en de mediumleiding is vlak boven het voetlichaam tijdelijk aan het inbrengprofiel bevestigd; het inbrengprofiel vormt een holle ruimte in de grond terwijl dit zich door de grond neerwaarts voortbeweegt en de mediumleiding wordt door het inbrengprofiel naar binnen in deze holle ruimte getrokken; het inbrengprofiel is minimaal 15 meter lang; in voorbereiding op het inbrengen wordt de mediumleiding langs het zich boven de grond bevindende inbrengprofiel uitgestrekt,

over een lengte van minimaal 10 meter, en deze toestand wordt tijdens het inbrengen gehandhaafd zodat de mediumleiding langs de lengte van het zich boven de grond bevindende lengtedeel van het inbrengprofiel daardoor wordt ondersteund; tijdens het inbrengen strekt de mediumleiding zich vanaf het grondoppervlak omhoog uit langs het boven het grondoppervlak uitstekende lengtedeel van het inbrengprofiel, tot aan het boveneinde van het inbrengprofiel; de werkwijze wordt toegepast op een perceel met “slappe” grond waarop wordt gebouwd een woonhuis van hooguit drie verdiepingen, waarvoor een paalfundering wordt verschaft van funderingspalen met een lengte van minimaal 10 meter; minimaal 75% van de ondergrondse slanglussen worden door de werkwijze recht onder het geassocieerde, na het plaatsen van de ondergrondse slanglussen te realiseren, woonhuis geplaatst;

minimaal 5 slanglussen worden geassocieerd met het woonhuis, zodat minimaal 200 meter ondergrondse slanglengte is geassocieerd met het woonhuis;

de minimaal 5 slanglussen worden aangesloten op het warmtesysteem van het woonhuis, nl. aangesloten op een gemeenschappelijke collector en circulatiepomp en vormen een met het woonhuis geassocieerd winningsveld, ook wel genoemd “vloerveld”, geheel op het tot het woonhuis behorende grondperceel; de ondergrondse slanglussen houden onderling een horizontale afstand van minimaal 3 meter; aldus wordt op het betreffende grondperceel minimaal vijf keer na elkaar op horizontaal minimaal 3 meter van elkaar verwijderde locaties een respectieve slanglus ingebracht met behulp van het inbrengprofiel dat rechtstandig in de grond wordt ingebracht en daarbij de slanglus meeneemt en vervolgens uit de grond wordt getrokken waarbij de slanglus in de grond achter blijft; het zich in de grond bevindende deel van de mediumleiding heeft een in hoofdzaak U-vorm of anders gezegd twee wederzijds een afstand houdende, rechte en parallelle leidingdelen die op het diepste punt in de grond via een, uit rechte leiding voorgevormd, lus- of bochtvormig leidingdeel op elkaar aansluiten; het lusvormige leidingdeel heeft de vorm van een cirkelsegment en beschrijft een halve cirkel; het lusvormige leidingdeel is vormvast en permanent van vorm, verschaft door een vervormingsbewerking met een plastisch vervormen, met warmte, door buigen, van het betreffende leidingdeel voorafgaande aan het in de grond inbrengen van de mediumleiding; de U-vormige ondergrondse slanglus bevat een ondergrondse toe- en afvoerleiding die op het diepste punt op elkaar zijn aangesloten zodat de slanglus een gesloten mediumcircuit verschaft; de mediumleiding is van HDPE met een uitwendige diameter minimaal 10 en maximaal 100 millimeter, ongedeeld over het gehele lengtedeel dat zich uitstrekt vanaf 2 meter onder het grondoppervlak tot het diepste punt in de grond en weer terug naar tot 2 meter onder het grondoppervlak;

de vanaf het diepste punt in de grond recht omhoog lopende leidingdelen hebben een wederzijdse horizontale afstand van minimaal 100 en maximaal 600 millimeter; het inbrengprofiel is ééndelig; recht; van staal; een open

H-profiel, waarmee een kanaalvormige ruimte aan drie langszijden is begrensd en een vierde langszijde open; een afgeschuind puntig uiteinde dat dient als onderste uiteinde tijdens het indrijven; bevat nabij het ondereinde een aangrijplichaam dat functioneert als een meenemer en verschaft een uitsteeksel in de vorm van een paddenstoel, met een vorm aangepast voor het meeslepen van de mediumleiding, voor het, vrijgeefbaar, vasthaken van de lus van de mediumleiding; is naar zijn aard en/of uitvoering niet geschikt of bestemd om te functioneren als funderingspaal en om permanent in de ondergrond achter te blijven; voor de meenemer is het volgende van toepassing: houdt een afstand tot de flenzen van het inbrengprofiel, minimaal 25 en maximaal 200 millimeter; is centraal tussen de flenzen van het inbrengprofiel geplaatst; heeft tot het voetlichaam een afstand van minimaal 50 en maximaal 400 millimeter; omvat aan zijn van het inbrengprofiel zijde een opsluitflens zodat de door de meenemer aangegrepen mediumleiding tussen de opsluitflens en het inbrengprofiel wordt opgesloten; heeft een met de mediumleiding aangrijpende oppervlakteprofilering die vormsluitend is met het uitwendige buisvorm-profiel, van de mediumleiding; heeft de vorm van een boldervormige meerpaal met verdikte of verbrede kop met afgeronde hoeken; verschaft een lijncontact met de lus, over minimaal 30% van de luslengte; heeft alleen aangrijpwerking of tegenhoudwerking, zoals haakwerking, op de mediumleiding tijdens voorwaarts bewegen van het inbrengprofiel met het ondereinde naar voren gekeerd; voor het voetlichaam is het volgende van toepassing: verschaft een afsluiting bij het ondereinde van het inbrengprofiel; bevindt zich tussen het ondereinde en de meenemer, betrokken op de lengterichting van het inbrengprofiel; is zwenkend gemonteerd, rond een as loodrecht op de lengterichting van het inbrengprofiel; heeft een inklapstand, vlak tegen het inbrengprofiel, en een uitklapstand, dwars op het inbrengprofiel georiënteerd, iets schuin achterover stekend; omvat een vlakke plaat en is van staal; bevindt zich tijdens het terugtrekken van het inbrengprofiel ingeklapt aan de naar het inbrengprofiel gekeerde zijde van de mediumleiding; het volgende is van toepassing tijdens het in de grond inbrengen van de mediumleiding: de mediumleiding is opgenomen in een kanaalvormige ruimte van het inbrengprofiel, die is gevormd tussen de zich tegenover elkaar bevindende flenzen van het inbrengprofiel en rust tegen de lijfplaat, van het inbrengprofiel; de mediumleiding bevindt zich door een haakbevestiging tijdelijk aan het inbrengprofiel; de werkwijze wordt toegepast op een locatie met hoge grondwaterstand, minder dan 2 meter beneden het locale grondoppervlak; als volgt wordt te werk gegaan: bij aanvang van de werkzaamheden ligt het inbrengprofiel horizontaal op de grond, aan de bovenkant van het inbrengprofiel wordt het vrije uiteinde van de slang van de bovengrondse slangvoorraad tijdelijk vastgemaakt door klemmen, de makelaar van de heimachine zet het profiel rechtop en dus beweegt de bovenkant van het profiel opwaarts en het vastgeklemde uiteinde van de slang beweegt gedwongen mee; als het profiel rechtop staat loopt de slang van boven naar beneden langs het profiel en vormt de ene poot van de U-vormige slanglus; de slang wordt nu aan de onderkant van het profiel om de meenemer geleid; het intrillen wordt gestart en het profiel verdwijnt langzaam in de grond en de slanglus wordt mee de grond in getrokken; zodra het profiel op diepte is wordt de andere poot van de slanglus gescheiden van de voorraad slang; het vrije uiteinde van de slang van de bovengrondse slangvoorraad wordt nu tijdelijk aan de bovenkant van het zich nog steeds op maximale diepte in de grond bevindende profiel vastgemaakt; dan wordt het profiel opwaarts uit de grond gehaald; de slanglus die door het profiel in de grond is gebracht blijft achter in de grond; de bovenkant van het profiel beweegt opwaarts en trekt het daaraan bevestigde uiteinde van de slangvoorraad mee omhoog ter voorbereiding van het inbrengen van de volgende slanglus.