WO2008014848A2 - Ersonde als doppelrohrsystem zur nutzung der erdwärme für den betrieb von wärmepumpen - Google Patents

Ersonde als doppelrohrsystem zur nutzung der erdwärme für den betrieb von wärmepumpen Download PDF

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WO2008014848A2
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    • Y02E10/10—Geothermal energy

Definitions

  • VDi Guideline 4640 offers.
  • It can be preferably used a spirally arranged flexible, thin-walled tube.
  • the protective tube is carried along with the drill head, whereby the borehole is directly supported and a connection between two groundwater zones is avoided.
  • the protective tube is thin-walled and can be smooth or advantageously wavy. It is thus an optimal heat exchanger with disproportionate
  • VDI Guideline 4640 are thick-walled one-pipe systems, for which a special permit is always required, especially as a heat transfer medium with a
  • the new probes are also approvable for use in
  • the spiral-shaped, thin-walled inner PE tube does not have the insulating effect of conventional thick-walled tubes. Efn faster heat transfer increases the efficiency of the system.
  • the probe tube is corrugated and thus has high stability and nearly twice the surface area, which improves the temperature exchange. The system is ideal for removing heat from groundwater because of higher temperatures than in dry zones.
  • the distances between the probes can therefore be reduced in deviation to the instructions in VDI Guideline 4640.
  • a smaller plot of land for the withdrawal of geothermal energy can be used.
  • Near-surface groundwater is present in many areas.
  • the drilling depth e.g., less than 50 meters
  • the use of heavy Brun ⁇ e ⁇ bohrstrom ⁇ avoidable. It is drilled with portable light drills that can be used on almost any location on a property and allow the choice of an optimal location. It also results in a significant price advantage for drilling.
  • Today's costs can be reduced by up to 50%. It is recommended to set several probes and to allow time for individual probes to regenerate. The regeneration effect reduces the use of primary energy for the heat pump.

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Abstract

Es wird ein Erdsondensystem vorgeschlagen, das als Doppelrohrsystem- (Schutzrohr / Innenrohr) konzipiert ist, wobei es ein Schutzrohr gibt, das am unteren Ende zum Schutz des Grundwassers verschlossen ist und mit einem Fluid befällt wird. Das System kann vorzugsweise aus dünnwandigen, gewellten Rohren hergestellt werden, um den Temperaturaustausch zu begünstigen. Wird das Innenrohr mit dem Fluid zum Wärmetransport spiralförmig eingebracht, können größere Rohrmengen in einem Schutzrohr untergebracht werden, wodurch der Primärenergieeinsatz für eine Wärmepumpe verringert werden kann.

Description

Bezeichnung der Erfindung:
Erdsonde als Doppelrohrsystem zur Nutzung der Erdwärme für den Betrieb von
Wärmepumpen
Beschreibung:
Es wird ein neuartiges Erdsondensystem vorgeschlagen, das Vorteile gegenüber den heute verwendeten Sonden gem. VDi-Richtiinie 4640 bietet.
Es besteht aus einem wassergefüllten Schutzrohr in dem ein Rohr untergebracht ist.
Es kann vorzugsweise ein spiralförmig angeordnetes flexibles, dünnwandiges Rohr eingesetzt werden.
Bei der Spülbohrung wird das Schutzrohr zusammen mit dem Bohrkopf mitgeführt, wodurch das Bohrloch unmittelbar abgestützt wird und eine Verbindung zwischen zwei Grundwassertioήzonten vermieden wird.
Der Einsatz von Chemikalien zur Stabilisierung des Bohrloches ist vermeidbar.
Das Schutzrohr ist dünnwandig und kann glatt bzw. vorteilhafter gewellt sein. Es handelt sich somit um einen optimalen Wärmetauscher mit überproportionaler
Oberfläche.
Es wird nach dem Einbringen ins Erdreich am Fuß verschlossen, sodass ein zweiwandiges System vorliegt, das vom Gesetzgeber vorgeschrieben ist.
Die Sonden gem. VDI-Richtlinie 4640 sind dickwandige Einrohrsysteme, für die stets eine Ausnahmegenehmigung erforderlich ist, zumal als Wärmeträgermittel eine mit
Chemikalien angereicherte Flüssigkeit (Frostschutz) eingesetzt wird.
Die neuen Sonden sind auch genehmigungsfähig für den Einsatz in
Wasserschutzgebieten, da keine chemischen Zusätze (Sole) dem Wärmeträgermittel
(Trinkwasser oder destilliertes Wasser) zugesetzt werden.
Das spiralförmige, dünnwandige innere PE-Rohr hat nicht den isolierenden Effekt wie herkömmliche dickwandige Rohre. Efn schnellerer Wärmeübergang erhöht die Effizienz des Systems. Das Sondenrohr ist gewellt und hat somit eine hohe Stabilität und eine beinahe doppelt große Oberfläche, wodurch der Temperaturaustausch verbessert wird. Das System ist hervorragend geeignet für den Entzug von Wärme aus dem Grundwasser, weil dort höhere Temperaturen herrschen als in Trockenzonen.
Es findet auch im Winter ein optimaler Wärmeaustausch statt, weil ausgekühltes
Wasser insbesondere bei fließendem Grundwasser fort getragen wird. Durch
Konvektion steigt temperiertes Wasser im Schutzrohr nach oben, wo sich auch dort die
Umgebungstemperatur in nicht wasserführenden Schichten verbessert.
Die Abstände zwischen den Sonden können deshalb abweichend von den Hinweisen in der VDI-Richtlinie 4640 verringert werden. Somit kann auch ein kleineres Grundstück für den Entzug von Erdwärme genutzt werden. Oberflächennahes Grundwasser ist in zahlreichen Gebieten vorhanden. Somit kann die Bohrtiefe ( z.B.: auf weniger als 50 Meter) begrenzt werden. Deshalb ist der Einsatz von schweren Brunπeπbohranlageπ vermeidbar. Es wird mit transportablen Leichtbohrgeräten gebohrt, die an beinahe jedem Ort auf einem Grundstück einsetzbar sind und die Wahl eines optimalen Standortes ermöglichen. Es ergibt sich ferner ein erheblicher Preisvorteil für Bohrarbeiten. Die heute üblichen Kosten können um bis zu 50% gesenkt werden. Es empfiehlt sich, mehrere Sonden zu setzen und durch Taktung einzelnen Sonden Zeit zum Regenerieren zu lassen. Der Regenerierungseffekt reduziert den Einsatz von Primärenergie für die Wärmepumpe.

Claims

Patentansprüche:
1. Die Erfindung betrifft eine Erdsonde als Wärmetauscher für den Betrieb von Wärmepumpen, gekennzeichnet durch eine doppelwandige Ausführung, wobei sich das Rohr mit dem Wärmeträgermedium innerhalb eines unten geschlossenen mit einem Fluid gefüllten Schutzrohres befindet und mit dem Wärmetauscher einer Wärmepumpe verbunden ist.
2. Ein System nach Anspruch 1 bei dem glatte oder vorzugsweise gewellte dünnwandige Rohre horizontal oder vorzugsweise vertikal ins Erdreich eingebracht werden, um die Wärmetauscherfläche zu vergrößern und die Stabilität zu erhöhen.
3. Ein System nach Anspruch und 2 bei dem das Innenrohr spiralförmig eingebracht wird um größere Längen in einem Schutzrohr unterzubringen.
4. Ein Schutzrohr nach Anspruch 1 kann mit einem Quellmittel (wie Hochofenzement o.a.) beschichtet werden, das mit Grundwasser reagiert und den Ringraum in den sensiblen Grundwasserhorizonten abdichtet.
5. Ein Schutzrohr nach Anspruch 1 kann durch eine Spreizvorrichtung beim Einbringen mit dem Bohrwerkzeug zeitweilig verbunden sein, um mit dem vordringen Bohrkopf gleichzeitig in die Tiefe verbracht wird. Verschiedene Grundwasserhorizonte bleiben so voneinander getrennt und beim Einsatz von PE-Rohren kann dem Auftrieb in Grundwasserzonen entgegengewirkt werden.
6. Ein Schutzrohr nach Anspruch 1 besteht aus mehreren Rohrstücken, die auf der Bohrstelte zusammengefügt und im Heißklebeverfahren verschweißt werden. In die Verbindungsstellen werden Bohrlöcher horizontal ringförmig eingebracht, so dass Schweißmittel eindringen kann und eine größere Stabilität gewährleistet. Als zusätzliche Abdichtung wird ein Schrumpfschlauch an den Verbindungsstellen eingesetzt.
PCT/EP2007/005428 2006-06-20 2007-06-20 Ersonde als doppelrohrsystem zur nutzung der erdwärme für den betrieb von wärmepumpen WO2008014848A2 (de)

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