WO2014000852A1 - Heat management system - Google Patents

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WO2014000852A1
WO2014000852A1 PCT/EP2013/001625 EP2013001625W WO2014000852A1 WO 2014000852 A1 WO2014000852 A1 WO 2014000852A1 EP 2013001625 W EP2013001625 W EP 2013001625W WO 2014000852 A1 WO2014000852 A1 WO 2014000852A1
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heat
management system
heat exchanger
circuit
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Albert Vögerl
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Voegerl Albert
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    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Definitions

  • the invention relates to a thermal management system.
  • a thermal management system is used, for example, to temper a machine, a building cooling and / or a building heating to a required temperature in the industrial sector.
  • refrigerators which cool the flowing in the cooling circuit heat transfer medium (usually water) to a desired temperature.
  • a disadvantage of refrigerators is their high energy consumption.
  • cooling circuits have hitherto also been cooled in cooling towers via fluid-air heat exchangers or in direct contact of the fluid with the air.
  • a limiting factor for the achievable cooling circuit temperature is the ambient temperature, which is often subject to high annual and / or daily fluctuations.
  • the invention has for its object to provide an efficient and simple heat management system.
  • a thermal management system comprises a first heat cycle for a heat transfer medium, a first heat exchanger connected to the first heat cycle, and a hollow pile.
  • the hollow pile has a much greater length compared to its width.
  • the hollow pile is embedded in the earth and thereby aligned with its longitudinal extent substantially, that is, exactly or at least approximately, perpendicular to the earth's surface.
  • the hollow pile is filled with liquid.
  • the first heat exchanger is arranged in the hollow pile and thereby preferably completely surrounded by the liquid.
  • the first heat exchanger serves for heat transfer between the liquid in the hollow pile and the heat transfer medium flowing in the first heat cycle.
  • the first heat exchanger can be flowed through by the heat transfer medium for this purpose.
  • the liquid, with which the hollow pile is filled advantageously enables heat transfer between the heat transfer medium and the liquid, as well as between the liquid and the surrounding soil, by heat-induced flow around the heat exchanger.
  • an advantageous temperature stratification within the liquid occurs.
  • very different temperature levels are established within the liquid at the longitudinal ends of the hollow pile, ie in the region of a lower and an upper end.
  • An advantageous effect of the stratification consists in the fact that the low and high temperature levels at the lower or upper end of the hollow pile remain largely constant even with heat input into the hollow pile - up to an energetic exhaustion of the hollow pile, as within the hollow pile a nearly Mix-free exchange of heated liquid volumes with cold liquid takes place. The same applies to a heat extraction from the hollow pile.
  • the stable temperature stratification in the hollow pile also makes it possible to use the hollow pile both as a heat sink for cooling purposes and as a heat source for heating. If required, the hollow pile can also be used simultaneously for cooling and heating.
  • the temperature stratification and the associated high temperature stability are supported in a preferred embodiment of the invention in that the hollow pile is formed with a length of at least 5 meters, in particular a length between 20 to 40 meters. As a result of this great length and corresponding installation depth, the temperature stratification already inherently sets by heat exchange of the liquid in the hollow pile with the surrounding soil, which leads to an approximation of the local liquid temperature to the natural temperature profile of the soil.
  • the soil regularly has an at least approximately constant and thus year-independent temperature, which is typically about 8 ° C. in temperate climates.
  • the heat exchange with the surrounding soil extends the heat storage capacity of the hollow pile given by the liquid and enables a rapid energetic regeneration of the hollow pile after extensive heat input or heat extraction.
  • the first heat cycle and the heat exchanger connected thereto are preferably a closed system to which, for example, a heat source or heat sink assigned to a consumer, in particular a machine to be cooled or tempered, can be connected.
  • the hollow pile preferably has a width between 0.2 and 4 meters.
  • the profile of the hollow pile in the invention is arbitrary. Due to ease of manufacture, high stability and ease of mounting in a borehole, however, the hollow pile is expediently circular-cylindrical.
  • the average width depends in particular on the energy conversion required in the hollow pile. Thus, the width can be kept relatively small with low energy consumption.
  • An appropriate average width of the hollow pile is for example about 2 m.
  • the hollow pile is designed with a wall thickness between 2 to 30 centimeters. In particular, the hollow pile has a wall thickness of about 7.5 centimeters.
  • the hollow pile is made of concrete.
  • the hollow pile is manufactured in a centrifugal casting process as a prestressed concrete component, which results in a particularly high strength of the hollow pile at a comparatively cost-effective production.
  • the wall thickness can be kept as low as possible in this production.
  • the hollow pile is made of steel, in particular stainless steel.
  • Steel offers the advantage of good heat conduction and thus high heat exchange with the surrounding soil.
  • the hollow pile may be composed in the context of the invention of several sections, which may be advantageous, for example, at long lengths in terms of handling and manufacturing.
  • the hollow pile is made in one piece, so that over the entire length a high stability and a high density result, which are not affected by joints.
  • the hollow pile is closed liquid-tight at the lower end.
  • a bottom plate is integrally formed on the hollow pile.
  • the hollow pile in the borehole is expediently pressed with a filler in order to stabilize the hollow pile in the borehole.
  • the filler is, for example, bentonite.
  • several hollow piles are used in the ground, in each of which a first heat exchanger is arranged.
  • the hollow piles are comparable to a geothermal probe field distributed over an available area used in the earth.
  • the first heat cycle may be a refrigeration cycle.
  • the first heat exchanger is expediently arranged at the lower end in the hollow pile, so that due to the temperature stratification of the liquid advantageously always the lowest liquid temperature is present at the first heat exchanger.
  • the first heat exchanger serves to release heat to the liquid and thus to cool the heat transfer medium.
  • the first heat cycle can also be a heating cycle.
  • the first heat exchanger is arranged in this case at the upper end in the hollow pile, where due to the temperature stratification regularly forms the highest liquid temperature, so that a heat absorption by the first heat exchanger in this area is particularly efficient.
  • the first heat cycle can also be an (intermediate) storage cycle.
  • the first heat exchanger is expediently arranged between the lower and the upper end (and with distance to these ends) in the hollow pile.
  • the storage circuit is connected, for example, to a solar thermal system and serves to deliver residual heat that can no longer be absorbed by a storage system of the solar thermal system via the third heat exchanger in the liquid of the hollow pile, so that it is cached by the liquid and the surrounding soil , If necessary, the residual heat stored in this way can be withdrawn from the liquid (and possibly from the surrounding soil) via the or another heat exchanger and used for heating.
  • one and the same hollow pile may have a plurality of heat exchangers of different heat cycles of the type described above, so that the hollow pile can simultaneously serve as a heat sink and source for several of the functions cooling, heating and / or heat storage.
  • the hollow pile comprises in particular as a first heat cycle, which is associated with the first heat exchanger, a cooling circuit of the type described above, as a second heat cycle to which a second heat exchanger is connected, a heating circuit of the type described above and optionally as Third heat cycle to which a third heat exchanger is connected, a storage circuit of the type described above.
  • the third heat exchanger - if present - arranged in the longitudinal direction of the hollow pile between the first and the second heat exchanger in the hollow pile.
  • the or each heat exchanger is a tube heat exchanger, which is arranged helically in the hollow pile.
  • a tube heat exchanger represents a particularly simple structure.
  • the tube of the tube heat exchanger can also simultaneously form a supply line or return line to or from the heat exchanger.
  • the or each heat exchanger can in principle be realized in a different design, for example with a lamellar design.
  • the plastic may also be a thermally conductive filled plastic.
  • the or each heat exchanger is made of metal, in particular stainless steel.
  • the inlet and / or outlet (also referred to as flow and return), which connect the heat exchanger within the hollow pile with the arranged outside of the hollow pile part of the associated heat cycle, are preferably way thermally insulated, so that the respective heat cycle is almost exclusively on the respective heat exchanger (and at the location of this heat exchanger) in thermal contact with the liquid in the hollow pile.
  • the or each heat exchanger is attached to a frame which is reversibly inserted into the hollow pile.
  • the frame makes it possible that the heat exchanger during assembly can be easily inserted into the hollow pile.
  • the or each heat exchanger is fixed to the frame in its position in the hollow pile.
  • the frame advantageously stabilizes its helical winding.
  • rollers are laterally arranged on the frame, by means of which the frame is supported against the inner wall of the hollow pile and allow easy insertion and removal of the frame in or out of the hollow pile.
  • the hollow pile has an inspection opening in order, for example, to remove the or each heat exchanger and optionally the frame from the hollow pile for maintenance purposes or for repair.
  • the inspection opening is arranged at the upper end of the hollow pile, so that the optionally existing frame can be pulled out of the hollow pile upwards.
  • the hollow pile may also have a lateral inspection opening, through which the frame can be removed, for example, in segments.
  • the liquid with which the hollow pile is filled is water.
  • Water in the sense of the invention comprises not only fresh water (drinking water), but also, in particular, process water or salt water
  • the hollow pile is filled with a special heat transfer fluid, for example a water-glycol mixture or the like.
  • an intake pipe for extinguishing water removal is arranged in the hollow pile. As extinguishing water is used in this case, the water with which the hollow pile is filled. As a result, a fire extinguishing water supply is ensured without significant additional expense and particularly cost.
  • the hollow pile is used as a foundation pile for a building - in particular a building such as a machine hall.
  • temperature sensors are expediently arranged within the hollow pile and / or on its outer wall.
  • several of these temperature sensors are distributed along the longitudinal extent of the hollow pile and connected to a control and control unit of the thermal management system.
  • overheating of the liquid of a hollow pile can be detected, for example, in the case of several hollow piles, and the cooling capacity can be redistributed to the other hollow pile or piles.
  • a regulation of the temperatures in the hollow pile and the surrounding soil is possible.
  • the hollow pile is thermally insulated from the ground.
  • the insulation prevents heat exchange with the surrounding soil. This is particularly advantageous if the thermal management system is used in a climatic zone or an area whose soil temperatures counteract the intended and advantageous temperature stratification in the hollow pile.
  • thermal insulation of the hollow pile is in a simple embodiment of the invention on the outside or inside of the hollow pile - for example by sheathing or lining with Styrofoam or similar insulation material - applied.
  • thermally insulating granules may be mixed into the concrete.
  • the insulation of the hollow pile is mounted in an alternative embodiment of the invention only in a partial region of the longitudinal extent of the hollow pile or incorporated therein.
  • the hollow pile may be thermally insulated in the area of its upper end, so that in particular in areas near the upper end of the hollow pile regularly high ground temperatures - for example 20 degrees and higher - Have, an additional heating of the liquid is prevented by heat exchange with the ground. In the area of the lower end, however, the heat removal from the liquid into the surrounding soil is possible.
  • the thermal management system is mainly used for heating and / or temporary storage of heat
  • the lower portion of the hollow pile may be insulated so that additional heat is not extracted due to the low ground temperatures in the region of the lower end of the liquid.
  • the hollow pile is preferably sunk completely and at a distance from the earth's surface in the ground, so that the solar radiation has no or only negligible influence on the temperatures within the hollow pile.
  • the hollow pile terminates with the earth's surface or even partially protrudes from the earth.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a thermal management system of a
  • FIG. 2 shows the hollow pile with two heat exchangers arranged therein, as shown in FIG. 2, FIG.
  • FIG. 5 shows in representation according to FIG. 2 the hollow pile with three heat exchangers arranged therein
  • FIG. 6 in a representation according to FIG. 2, the hollow pile with three heat exchangers fixed to the frame according to FIG. 3, FIG.
  • FIG. 7 in illustration according to FIG. 2, the hollow pile with two heat exchangers arranged therein and with a thermal insulating layer, and
  • Fig. 8 shows an embodiment of the thermal management system as pile foundation.
  • the thermal management system 1 shows a thermal management system 1 comprising a hollow pile 2, a control unit 3 and a first heat exchanger 4 arranged in the hollow pile 2. Furthermore, the thermal management system 1 comprises a first heat cycle, which is connected to the heat exchanger 4.
  • the first heat cycle is used here by way of example for cooling a machine 6, which is installed in a building of an industrial plant 7, and is therefore referred to below as the cooling circuit 5.
  • the hollow pile 2 As shown in more detail in Fig. 2, it is in the hollow pile 2 to a circular cylindrical prestressed concrete pipe with a length L, a width (due to the length L is many times greater than the diameter D.
  • the hollow pile has a length L of 20m with a diameter D of 2m.
  • the thickness S is, for example, 7.5 cm.
  • the hollow pile 2 is embedded in a borehole in the ground and pressed in this hole with a filler, here bentonite 8.
  • the hollow pile 2 is arranged with an upper end 9 about 1 m below the surface of the earth 10.
  • At a lower end 11 of the hollow pile 2 is liquid-tight with a bottom plate
  • the upper end 6 is equipped with a removable inspection cover
  • the hollow pile 2 is filled with water 14.
  • the water 14 serves as a heat source and heat sink as well as to convey an effective heat exchange with the ground.
  • the heat exchanger 4 is a (plastic) tube, which is helically wound in the hollow pile 2.
  • Two pipes, which represent a flow 18 and a return 20 of the cooling circuit 5, are led out of the hollow pile 2 through the inspection cover 13.
  • the heat exchanger 4 is arranged in the region of the lower end 11 in the hollow pile 2.
  • a temperature stratification of the water 14 sets, whereby at the lower end 1 always the lowest water temperature, in particular a constant, seasonal independent temperature of about 8 ° C prevails.
  • the highest temperature which has certain temporal variations as a function of the season and the introduced heat, on the other hand adjusts itself at the upper end 9.
  • the heat exchanger 4 and its helical windings are fixed in the embodiment of FIG. 2, for example, on the inner wall of the hollow pile 2.
  • the heat exchanger 4 deviating therefrom attached to a frame 22.
  • the frame 22 is formed by a central vertical tube 23 which is supported on the inner wall of the hollow pile 2 via transverse arms 24, at the ends of which rollers 26 are arranged.
  • the heat exchanger 4 can be easily inserted into the hollow pile 2 and removed for repair purposes and, if necessary, necessary retrofitting from the hollow pile 2.
  • an extinguishing water intake pipe 28 is arranged in the hollow pile 2, which extends to the lower end 11 of the hollow pile 2.
  • the hollow pile 2 additionally serves as an extinguishing water reservoir.
  • the extinguishing water intake pipe 28 is suitably fixed to the frame 22.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of the thermal management system 1, in which a second heat exchanger 30 is arranged in the hollow pile 2.
  • the second heat exchanger 30 is connected to a second (heat) circuit, which is operated as a heating circuit 32.
  • the heat exchanger 30 is arranged for this purpose in the region of the upper end 9, so that this is always in the range of the highest water temperatures.
  • a third heat exchanger 34 is arranged in the hollow pile 2.
  • the heat exchanger 34 is connected to a third circuit, which is operated as a so-called (intermediate) storage circuit 36.
  • the heat exchanger 34 serves to transfer residual heat, which originates for example from a solar thermal system, in the water 14 of the hollow pile 2, so that the residual heat in the hollow pile 2 and the hollow pile surrounding the ground 2 is cached.
  • the heat exchanger 34 is arranged between the heat exchanger 4 and the heat exchanger 30.
  • the heat exchangers 30 and 34 are arranged in the hollow pile 2 at a distance of, for example, about 1 m. Between the heat exchangers 4 and 34, the distance is significantly greater. This ensures that an optionally present heat input through the storage circuit 36 does not affect the low water temperatures in the region of the lower end 11 or at least only negligibly.
  • the heat exchangers 4, 30 and 34 are mounted on the frame 22 for ease of installation and maintenance.
  • the fire water intake pipe 28 is arranged in the hollow pile 2.
  • the fire water intake pipe 28 is, comparable to the embodiment of FIG. 3, attached to the frame 22 and extends to the lower end 11 of the hollow pile. 2
  • the removable frame 22 makes it possible in particular to retrofit an existing hollow pile at a later time with further heat exchangers.
  • the hollow pile 2 is thermally insulated from the ground by means of an insulation layer 37.
  • the insulation layer 37 is applied over approximately one third of the length L in the upper region of the hollow pile 2 on the outside thereof.
  • FIG. 8 shows a further exemplary embodiment of the thermal management system 1, wherein a plurality of hollow piles 2 (only two visible in FIG. 8) are used for pile foundation of the industrial plant 7 as so-called foundation piles.
  • the hollow piles 2 are embedded below the building of the industrial plant 7 in the ground.
  • the industrial plant 7 is placed with a foundation 38 on the hollow piles 2.
  • a supply passage 40 is arranged between the hollow piles 2.
  • the supply passage 40 serves in conjunction with a leading to each hollow pile 2 inspection passage 42 for guiding the cooling circuit 5 on the one hand and for maintenance and repair purposes on the other.
  • the respective hollow piles 2 thus have a lateral inspection opening.

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Abstract

The invention relates to a heat management system (1) comprising a first heat circuit (5) for a heat exchange medium, and at least one hollow pile (2) filled with liquid (14), which is embedded in the ground. The hollow pile (2) has a length (L) that is substantially greater in comparison with the width (D), and the hollow pile (2) is oriented with the longitudinal direction thereof substantially perpendicular to the surface of the ground (10).The heat management system (1) further comprises a first heat exchanger (4), which is arranged in the hollow pile (2) and which is connected to the first heat circuit (5). The heat exchange medium can flow through the first heat exchanger (4) in order to transfer heat between the liquid (14) and the first heat circuit (5).

Description

Beschreibung  description
Wärmemanagementsystem  Thermal management system
Die Erfindung betrifft ein Wärmemanagementsystem. Ein solches Wärmemanagementsystem wird genutzt, um beispielsweise im industriellen Bereich eine Maschine, eine Gebäudekühlung und/oder eine Gebäudeheizung auf eine benötigte Temperatur zu temperieren. The invention relates to a thermal management system. Such a thermal management system is used, for example, to temper a machine, a building cooling and / or a building heating to a required temperature in the industrial sector.
Zur Versorgung von Kühlkreisläufen für Maschinen werden herkömmlicherweise Kältemaschinen eingesetzt, die das in dem Kühlkreislauf strömende Wärmeträgermedium (meist Wasser) auf eine gewünschte Temperatur abkühlen. Ein Nachteil der Kältemaschinen ist deren hoher Energieverbrauch. To supply cooling circuits for machines refrigerators are conventionally used, which cool the flowing in the cooling circuit heat transfer medium (usually water) to a desired temperature. A disadvantage of refrigerators is their high energy consumption.
Als energiesparende Alternative werden bisher Kühlkreisläufe auch in Kühltürmen über Fluid-Luft-Wärmeübertrager oder in direktem Kontakt des Fluids mit der Luft abgekühlt. Hierbei ist ein limitierender Faktor für die erreichbare Kühlkreistemperatur die Umgebungstemperatur, die häufig einer hohen Jahres- und/oder tageszeitlichen Schwankungen unterliegt. As an energy-saving alternative, cooling circuits have hitherto also been cooled in cooling towers via fluid-air heat exchangers or in direct contact of the fluid with the air. Here, a limiting factor for the achievable cooling circuit temperature is the ambient temperature, which is often subject to high annual and / or daily fluctuations.
Niedrige und vergleichsweise konstante Temperaturen stehen dagegen im Erdboden zur Verfügung. Beispielsweise kann durch eine Erdwärmesonde oder einen Flachkollektor Wärme an den Erdboden abgegeben werden. Allerdings ist der Wirkungsgrad von Erdwärmesonden und Flachkollektoren begrenzt. In contrast, low and comparatively constant temperatures are available in the ground. For example, heat can be dissipated to the ground by a geothermal probe or a flat collector. However, the efficiency of geothermal probes and flat plates is limited.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein effizientes und einfach aufgebautes Wärmemanagementsystem anzugeben. The invention has for its object to provide an efficient and simple heat management system.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausführungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt. Ein erfindungsgemäßes Wärmemanagementsystem umfasst einen ersten Wärme-Kreislauf für ein Wärmeträgermedium, einen an den ersten Wärme-Kreislauf angeschlossenen ersten Wärmeübertrager und einen Hohlpfahl. Der Hohlpfahl weist eine im Vergleich zu seiner Breite wesentlich größere Länge auf. Der Hohlpfahl ist in die Erde eingelassen und dabei mit seiner Längserstreckung im Wesentlichen, das heißt exakt oder zumindest näherungsweise, senkrecht zur Erdoberfläche ausgerichtet. Des Weiteren ist der Hohlpfahl mit Flüssigkeit gefüllt. Der erste Wärmeübertrager ist in dem Hohlpfahl angeordnet und dabei vorzugsweise vollständig von der Flüssigkeit umgeben. Der erste Wärmeübertrager dient dabei zur Wärmeübertragung zwischen der Flüssigkeit in dem Hohlpfahl und dem im ersten Wärme-Kreislauf strömenden Wärmeträgermedium. Der erste Wärmeübertrager ist hierzu von dem Wärmeträgermedium durchströmbar. This object is achieved by the features of claim 1. Advantageous and in part inventive embodiments and developments of the invention are set forth in the dependent claims and the description below. A thermal management system according to the invention comprises a first heat cycle for a heat transfer medium, a first heat exchanger connected to the first heat cycle, and a hollow pile. The hollow pile has a much greater length compared to its width. The hollow pile is embedded in the earth and thereby aligned with its longitudinal extent substantially, that is, exactly or at least approximately, perpendicular to the earth's surface. Furthermore, the hollow pile is filled with liquid. The first heat exchanger is arranged in the hollow pile and thereby preferably completely surrounded by the liquid. The first heat exchanger serves for heat transfer between the liquid in the hollow pile and the heat transfer medium flowing in the first heat cycle. The first heat exchanger can be flowed through by the heat transfer medium for this purpose.
Die Flüssigkeit, mit der der Hohlpfahl gefüllt ist, ermöglicht vorteilhafterweise durch wärmeinduzierte Umströmung des Wärmeübertragers eine besonders effektive Wärmeübertragung zwischen dem Wärmeträgermedium und der Flüssigkeit, sowie ferner auch zwischen der Flüssigkeit und dem umgebenden Erdboden. Zusätzlich stellt sich durch die ausgeprägte Längserstreckung und die senkrechte Einbaulage im Betrieb des Hohlpfahls eine vorteilhafte Temperaturschichtung innerhalb der Flüssigkeit ein. Infolge der Schichtung stellen sich innerhalb der Flüssigkeit an den Längsenden des Hohlpfahls, also im Bereich eines unteren und eines oberen Endes, stark verschiedene Temperaturniveaus ein. Ein vorteilhafter Effekt der Schichtung besteht dabei darin, dass die Tief- und Hoch- Temperaturniveaus am unteren bzw. oberen Ende des Hohlpfahls - bis zu einer energetischen Erschöpfung des Hohlpfahls - auch bei Wärmeeintrag in den Hohlpfahl weitgehend konstant bleiben, da innerhalb des Hohlpfahls ein nahezu vermischungsfreier Austausch von erwärmten Flüssigkeitsvolumina mit kalter Flüssigkeit stattfindet. Gleiches gilt für eine Wärmeentnahme aus dem Hohlpfahl. The liquid, with which the hollow pile is filled, advantageously enables heat transfer between the heat transfer medium and the liquid, as well as between the liquid and the surrounding soil, by heat-induced flow around the heat exchanger. In addition, due to the pronounced longitudinal extension and the vertical installation position during operation of the hollow pile, an advantageous temperature stratification within the liquid occurs. As a result of the stratification, very different temperature levels are established within the liquid at the longitudinal ends of the hollow pile, ie in the region of a lower and an upper end. An advantageous effect of the stratification consists in the fact that the low and high temperature levels at the lower or upper end of the hollow pile remain largely constant even with heat input into the hollow pile - up to an energetic exhaustion of the hollow pile, as within the hollow pile a nearly Mix-free exchange of heated liquid volumes with cold liquid takes place. The same applies to a heat extraction from the hollow pile.
Die stabile Temperaturschichtung in dem Hohlpfahl ermöglicht es außerdem, den Hohlpfahl sowohl als Wärmesenke für Kühlzwecke als auch als Wärmequelle zum Heizen zu nutzen. Bei Bedarf kann der Hohlpfahl auch gleichzeitig zum Kühlen und Heizen eingesetzt werden. Die Temperaturschichtung und die damit einhergehende hohe Temperaturkonstanz werden in bevorzugter Ausführung der Erfindung dadurch unterstützt, dass der Hohlpfahl mit einer Länge von mindestens 5 Metern, insbesondere einer Länge zwischen 20 bis 40 Metern ausgebildet ist. Infolge dieser großen Länge und entsprechenden Einbautiefe stellt sich die Temperaturschichtung bereits von Haus aus durch Wärmeaustausch der Flüssigkeit im Hohlpfahl mit dem umgebenden Erdboden ein, der zu einer Angleichung der örtlichen Flüssigkeitstemperatur an das natürliche Temperaturprofil des Erdbodens führt. Für Kühlzwecke wird hierbei ausgenützt, dass ab etwa einer Tiefe von 10 Metern der Erdboden regelmäßig eine zumindest näherungsweise konstante und somit jahreszeitenunabhängige Temperatur aufweist, die in gemäßigten Klimazonen typischerweise etwa 8° C beträgt. Der Wärmeaustausch mit dem umgebenden Erdboden erweitert die durch die Flüssigkeit gegebene Wärmespeicherkapazität des Hohlpfahls und ermöglicht nach extensivem Wärmeeintrag oder Wärmeentzug eine schnelle energetische Regenerierung des Hohlpfahls. The stable temperature stratification in the hollow pile also makes it possible to use the hollow pile both as a heat sink for cooling purposes and as a heat source for heating. If required, the hollow pile can also be used simultaneously for cooling and heating. The temperature stratification and the associated high temperature stability are supported in a preferred embodiment of the invention in that the hollow pile is formed with a length of at least 5 meters, in particular a length between 20 to 40 meters. As a result of this great length and corresponding installation depth, the temperature stratification already inherently sets by heat exchange of the liquid in the hollow pile with the surrounding soil, which leads to an approximation of the local liquid temperature to the natural temperature profile of the soil. For cooling purposes, use is made here of the fact that, starting at a depth of about 10 meters, the soil regularly has an at least approximately constant and thus year-independent temperature, which is typically about 8 ° C. in temperate climates. The heat exchange with the surrounding soil extends the heat storage capacity of the hollow pile given by the liquid and enables a rapid energetic regeneration of the hollow pile after extensive heat input or heat extraction.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem ersten Wärme-Kreislauf und dem daran angeschlossenen Wärmeübertrager um ein geschlossenes System, an das beispielsweise eine einem Verbraucher zugeordnete Wärmequelle oder Wärmesenke, insbesondere eine zu kühlende oder zu temperierende Maschine, anschließbar ist. The first heat cycle and the heat exchanger connected thereto are preferably a closed system to which, for example, a heat source or heat sink assigned to a consumer, in particular a machine to be cooled or tempered, can be connected.
Der Hohlpfahl weist vorzugsweise eine Breite zwischen 0,2 und 4 Metern auf. Grundsätzlich ist das Profil des Hohlpfahls im Rahmen der Erfindung beliebig wählbar. Aufgrund einfacher Herstellbarkeit, hoher Stabilität und einfacher Montierbarkeit in einem Bohrloch ist der Hohlpfahl allerdings zweckmäßigerweise kreiszylindrisch ausgebildet. Die durchschnittliche Breite richtet sich dabei insbesondere nach dem in dem Hohlpfahl benötigten Energieumsatz. Somit kann die Breite bei geringem Energieumsatz vergleichsweise klein gehalten werden. Eine zweckmäßige durchschnittliche Breite des Hohlpfahls liegt beispielsweise bei etwa 2m. Um, je nach Länge und Durchmesser des Hohlpfahls, eine ausreichende Stabilität des Hohlpfahls gegen Bersten oder Quetschen zu gewährleisten, ist der Hohlpfahl mit einer Wandstärke zwischen 2 bis 30 Zentimetern ausgeführt. Insbesondere weist der Hohlpfahl eine Wandstärke von etwa 7,5 Zentimetern auf. The hollow pile preferably has a width between 0.2 and 4 meters. Basically, the profile of the hollow pile in the invention is arbitrary. Due to ease of manufacture, high stability and ease of mounting in a borehole, however, the hollow pile is expediently circular-cylindrical. The average width depends in particular on the energy conversion required in the hollow pile. Thus, the width can be kept relatively small with low energy consumption. An appropriate average width of the hollow pile is for example about 2 m. In order to ensure sufficient stability of the hollow pile against bursting or crushing, depending on the length and diameter of the hollow pile, the hollow pile is designed with a wall thickness between 2 to 30 centimeters. In particular, the hollow pile has a wall thickness of about 7.5 centimeters.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist der Hohlpfahl aus Beton hergestellt. Insbesondere ist der Hohlpfahl dabei in einem Schleudergussverfahren als Spannbetonbauteil gefertigt, wodurch sich eine besonders hohe Festigkeit des Hohlpfahls bei vergleichsweise kostengünstiger Herstellung ergibt. Zudem kann bei dieser Herstellung die Wandstärke möglichst gering gehalten werden. In an advantageous embodiment, the hollow pile is made of concrete. In particular, the hollow pile is manufactured in a centrifugal casting process as a prestressed concrete component, which results in a particularly high strength of the hollow pile at a comparatively cost-effective production. In addition, the wall thickness can be kept as low as possible in this production.
In alternativer Ausgestaltung ist der Hohlpfahl aus Stahl, insbesondere aus Edelstahl, gefertigt. Stahl bietet den Vorteil einer guten Wärmeleitung und somit einem hohen Wärmeaustausch mit dem umgebenden Erdboden. In an alternative embodiment, the hollow pile is made of steel, in particular stainless steel. Steel offers the advantage of good heat conduction and thus high heat exchange with the surrounding soil.
Der Hohlpfahl kann im Rahmen der Erfindung aus mehreren Teilstücken zusammengesetzt sein, was beispielsweise bei großen Längen im Hinblick auf die Handhabbarkeit und die Herstellung vorteilhaft sein kann. Vorteilhafterweise ist der Hohlpfahl jedoch einstückig hergestellt, so dass sich über die gesamte Länge eine hohe Stabilität und eine hohe Dichtheit ergeben, die nicht durch Verbindungsstellen beeinträchtigt werden. The hollow pile may be composed in the context of the invention of several sections, which may be advantageous, for example, at long lengths in terms of handling and manufacturing. Advantageously, however, the hollow pile is made in one piece, so that over the entire length a high stability and a high density result, which are not affected by joints.
Um einen Austritt der Flüssigkeit zu verhindern, ist der Hohlpfahl an dem unteren Ende flüssigkeitsdicht verschlossen. Beispielsweise ist an dem Hohlpfahl eine Bodenplatte einstückig angeformt. In order to prevent leakage of the liquid, the hollow pile is closed liquid-tight at the lower end. For example, a bottom plate is integrally formed on the hollow pile.
Zweckmäßigerweise ist der Hohlpfahl in dem Bohrloch mit einem Füllmittel ver- presst, um den Hohlpfahl in dem Bohrloch zu stabilisieren. Zudem ergibt sich dadurch insbesondere eine gute wärmeübertragungstechnische Anbindung zu dem umgebenden Erdboden. Bei dem Füllmittel handelt es sich hierbei beispielsweise um Bentonit. Zweckmäßigerweise sind, um beispielsweise vergleichsweise große Energielasten mittels des Wärmemanagementsystems beherrschen zu können, mehrere Hohlpfähle im Erdboden eingesetzt, in denen jeweils ein erster Wärmeübertrager angeordnet ist. Die Hohlpfähle sind dabei vergleichbar einem Erdwärmesondenfeld über eine zur Verfügung stehende Fläche verteilt in die Erde eingesetzt. The hollow pile in the borehole is expediently pressed with a filler in order to stabilize the hollow pile in the borehole. In addition, this results in particular a good heat transfer connection to the surrounding soil. The filler is, for example, bentonite. Conveniently, in order to be able to control, for example, relatively large energy loads by means of the thermal management system, several hollow piles are used in the ground, in each of which a first heat exchanger is arranged. The hollow piles are comparable to a geothermal probe field distributed over an available area used in the earth.
Bei dem ersten Wärme-Kreislauf kann es sich im Rahmen der Erfindung um einen Kühlkreislauf handeln. In diesem Fall ist der erste Wärmeübertrager zweckmäßigerweise am unteren Ende in dem Hohlpfahl angeordnet, so dass aufgrund der Temperaturschichtung der Flüssigkeit vorteilhafterweise stets die niedrigste Flüssigkeitstemperatur an dem ersten Wärmeübertrager ansteht. Der erste Wärmeübertrager dient hierbei dazu, Wärme an die Flüssigkeit abzugeben und somit das Wärmeträgermedium abzukühlen. In the context of the invention, the first heat cycle may be a refrigeration cycle. In this case, the first heat exchanger is expediently arranged at the lower end in the hollow pile, so that due to the temperature stratification of the liquid advantageously always the lowest liquid temperature is present at the first heat exchanger. The first heat exchanger serves to release heat to the liquid and thus to cool the heat transfer medium.
Alternativ kann es sich bei dem ersten Wärme-Kreislauf auch um einen Heizkreislauf handeln. Der erste Wärmeübertrager ist in diesem Fall an dem oberen Ende in dem Hohlpfahl angeordnet, wo sich aufgrund der Temperaturschichtung regelmäßig die höchste Flüssigkeitstemperatur bildet, so dass eine Wärmeaufnahme durch den ersten Wärmeübertrager in diesem Bereich besonders effizient ist. Alternatively, the first heat cycle can also be a heating cycle. The first heat exchanger is arranged in this case at the upper end in the hollow pile, where due to the temperature stratification regularly forms the highest liquid temperature, so that a heat absorption by the first heat exchanger in this area is particularly efficient.
Wiederum alternativ kann es sich bei dem ersten Wärme-Kreislauf auch um einen (Zwischen-)Speicherkreislauf handeln. In diesem Fall ist der erste Wärmeübertrager zweckmäßigerweise zwischen dem unteren und dem oberen Ende (und mit Abstand zu diesen Enden) in dem Hohlpfahl angeordnet. Der Speicherkreislauf ist beispielsweise an eine Solarthermieanlage angeschlossen und dient dabei dazu, Restwärme, die von einem Speichersystem der Solarthermieanlage nicht mehr aufgenommen werden kann, über den dritten Wärmeübertrager in die Flüssigkeit des Hohlpfahls abzugeben, so dass diese von der Flüssigkeit und dem umgebenden Erdboden zwischengespeichert wird. Die auf diese Weise zwischengespeicherte Restwärme kann im Bedarfsfall über den oder einen weiteren Wärmeübertrager wieder aus der Flüssigkeit (und gegebenenfalls aus dem umgebenden Erdboden) entzogen und zum Heizen eingesetzt werden. Im Rahmen der Erfindung kann ein und der derselbe Hohlpfahl mehrere Wärmeübertrager unterschiedlicher Wärme-Kreisläufe der vorstehend beschriebenen Art aufweisen, so dass der Hohlpfahl gleichzeitig als Wärmesenke und -quelle für mehrere der Funktionen Kühlen, Heizen und/oder Wärmespeichern dienen kann. Again alternatively, the first heat cycle can also be an (intermediate) storage cycle. In this case, the first heat exchanger is expediently arranged between the lower and the upper end (and with distance to these ends) in the hollow pile. The storage circuit is connected, for example, to a solar thermal system and serves to deliver residual heat that can no longer be absorbed by a storage system of the solar thermal system via the third heat exchanger in the liquid of the hollow pile, so that it is cached by the liquid and the surrounding soil , If necessary, the residual heat stored in this way can be withdrawn from the liquid (and possibly from the surrounding soil) via the or another heat exchanger and used for heating. In the context of the invention, one and the same hollow pile may have a plurality of heat exchangers of different heat cycles of the type described above, so that the hollow pile can simultaneously serve as a heat sink and source for several of the functions cooling, heating and / or heat storage.
In bevorzugter Ausgestaltung umfasst der Hohlpfahl insbesondere als ersten Wärme-Kreislauf, dem der erste Wärmeübertrager zugeordnet ist, einen Kühlkreislauf der vorstehend beschriebenen Art, als zweiten Wärme-Kreislauf, an dem ein zweiter Wärmeübertrager angeschlossen ist, einen Heizkreislauf der vorstehend beschriebenen Art sowie optional als dritten Wärme-Kreislauf, an dem ein dritter Wärmeübertrager angeschlossen ist, einen Speicherkreislauf der vorstehend beschriebenen Art. Zweckmäßigerweise ist der dritte Wärmeübertrager - sofern vorhanden - in Längsrichtung des Hohlpfahls zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmeübertrager in dem Hohlpfahl angeordnet. In a preferred embodiment, the hollow pile comprises in particular as a first heat cycle, which is associated with the first heat exchanger, a cooling circuit of the type described above, as a second heat cycle to which a second heat exchanger is connected, a heating circuit of the type described above and optionally as Third heat cycle to which a third heat exchanger is connected, a storage circuit of the type described above. Conveniently, the third heat exchanger - if present - arranged in the longitudinal direction of the hollow pile between the first and the second heat exchanger in the hollow pile.
In bevorzugter Ausführung handelt es sich bei dem oder jedem Wärmeübertrager um einen Rohrwärmeübertrager, der wendeiförmig in dem Hohlpfahl angeordnet ist. Ein solcher Rohrwärmeübertrager stellt einen besonders einfachen Aufbau dar. Das Rohr des Rohrwärmeübertragers kann dabei auch gleichzeitig eine Zuleitung oder Rückleitung zu bzw. von dem Wärmeübertrager bilden. Im Rahmen der Erfindung kann der oder jeder Wärmeübertrager grundsätzlich auch in einer anderen Bauform realisiert sein, beispielsweise mit lamellenförmiger Gestaltung. In a preferred embodiment, the or each heat exchanger is a tube heat exchanger, which is arranged helically in the hollow pile. Such a tube heat exchanger represents a particularly simple structure. The tube of the tube heat exchanger can also simultaneously form a supply line or return line to or from the heat exchanger. In the context of the invention, the or each heat exchanger can in principle be realized in a different design, for example with a lamellar design.
In fertigungstechnisch einfacher und besonders kostengünstiger Ausführung ist der erste Wärmeübertrager - oder im Fall mehrerer jeder der Wärmeübertrager - aus Kunststoff gebildet. Um die Effizienz des Rohrwärmeübertragers weiter zu steigern, kann es sich bei dem Kunststoff auch um einen wärmeleitfähig gefüllten Kunststoff handeln. In einer alternativen Ausführung ist der oder jeder Wärmeübertrager aus Metall, insbesondere Edelstahl, gebildet. In manufacturing technology simple and particularly cost-effective design of the first heat exchanger - or in the case of several each of the heat exchanger - made of plastic. In order to further increase the efficiency of the tube heat exchanger, the plastic may also be a thermally conductive filled plastic. In an alternative embodiment, the or each heat exchanger is made of metal, in particular stainless steel.
Die Zu- und/oder Ableitung (auch als Vorlauf und Rücklauf bezeichnet), die den Wärmeübertrager innerhalb des Hohlpfahls mit dem außerhalb des Hohlpfahls angeordneten Teil des zugehörigen Wärme-Kreislaufs verbinden, sind vorzugs- weise wärmeisoliert, so dass der jeweilige Wärme-Kreislauf nahezu ausschließlich über den jeweiligen Wärmeübertrager (und am Ort dieses Wärmeübertragers) in thermischem Kontakt mit der Flüssigkeit im Hohlpfahl steht. The inlet and / or outlet (also referred to as flow and return), which connect the heat exchanger within the hollow pile with the arranged outside of the hollow pile part of the associated heat cycle, are preferably way thermally insulated, so that the respective heat cycle is almost exclusively on the respective heat exchanger (and at the location of this heat exchanger) in thermal contact with the liquid in the hollow pile.
Zweckmäßigerweise ist der oder jeder Wärmeübertrager an einem Gestell befestigt, das reversibel in den Hohlpfahl einsetzbar ist. Das Gestell ermöglicht dabei, dass der Wärmeübertrager während der Montage einfach in den Hohlpfahl eingesetzt werden kann. Zudem ist der oder jeder Wärmeübertrager an dem Gestell in seiner Position in dem Hohlpfahl fixiert. Für den Fall, dass der oder jeder Wärmeübertrager als Rohrwärmeübertrager ausgebildet ist, stabilisiert das Gestell vorteilhafterweise dessen wendeiförmige Wicklung. Zusätzlich oder optional sind an dem Gestell seitlich Rollen angeordnet, mittels derer das Gestell gegen die Innenwand des Hohlpfahls abgestützt ist und die ein einfaches Einsetzen und Entnehmen des Gestells in den bzw. aus dem Hohlpfahl ermöglichen. Conveniently, the or each heat exchanger is attached to a frame which is reversibly inserted into the hollow pile. The frame makes it possible that the heat exchanger during assembly can be easily inserted into the hollow pile. In addition, the or each heat exchanger is fixed to the frame in its position in the hollow pile. In the event that the or each heat exchanger is designed as a tube heat exchanger, the frame advantageously stabilizes its helical winding. In addition or optionally, rollers are laterally arranged on the frame, by means of which the frame is supported against the inner wall of the hollow pile and allow easy insertion and removal of the frame in or out of the hollow pile.
Zweckmäßigerweise weist der Hohlpfahl eine Revisionsöffnung auf, um beispielsweise zu Wartungszwecken oder zur Reparatur den oder jeden Wärmetauscher und gegebenenfalls das Gestell aus dem Hohlpfahl entnehmen zu können. In besonderes einfacher Gestaltung ist die Revisionsöffnung an dem oberen Ende des Hohlpfahls angeordnet, so dass das gegebenenfalls vorhandene Gestell aus dem Hohlpfahl nach oben herausgezogen werden kann. Alternativ kann der Hohlpfahl auch eine seitliche Revisionsöffnung aufweisen, durch die das Gestell beispielsweise segmentweise entnommen werden kann. Expediently, the hollow pile has an inspection opening in order, for example, to remove the or each heat exchanger and optionally the frame from the hollow pile for maintenance purposes or for repair. In a particularly simple design, the inspection opening is arranged at the upper end of the hollow pile, so that the optionally existing frame can be pulled out of the hollow pile upwards. Alternatively, the hollow pile may also have a lateral inspection opening, through which the frame can be removed, for example, in segments.
In besonders einfacher und zweckmäßiger Ausführung handelt es sich bei der Flüssigkeit, mit der der Hohlpfahl gefüllt ist, um Wasser.„Wasser" umfasst im Sinn der Erfindung dabei nicht nur Frischwasser (Trinkwasser), sondern insbesondere auch Brauchwasser oder Salzwasser. Letzteres ist besonders in Gebieten mit niedriger Verfügbarkeit von Frischwasser besonders vorteilhaft. Im Rahmen der Erfindung ist es allerdings auch denkbar, dass der Hohlpfahl mit einem speziellen Wärmeträgerfluid, beispielsweise einer Wasser-Glycol-Mischung oder dergleichen, gefüllt ist. In vorteilhafter Ausgestaltung ist in dem Hohlpfahl ein Ansaugrohr zur Löschwasserentnahme angeordnet. Als Löschwasser dient in diesem Fall das Wasser, mit dem der Hohlpfahl gefüllt ist. Dadurch ist ohne signifikanten Mehraufwand und besonders kostengünstig auch eine Löschwasserversorgung sichergestellt. In a particularly simple and expedient embodiment, the liquid with which the hollow pile is filled is water. "Water" in the sense of the invention comprises not only fresh water (drinking water), but also, in particular, process water or salt water In the context of the invention, however, it is also conceivable that the hollow pile is filled with a special heat transfer fluid, for example a water-glycol mixture or the like. In an advantageous embodiment, an intake pipe for extinguishing water removal is arranged in the hollow pile. As extinguishing water is used in this case, the water with which the hollow pile is filled. As a result, a fire extinguishing water supply is ensured without significant additional expense and particularly cost.
In einer weiteren und vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist der Hohlpfahl als Gründungspfahl für ein Bauwerk - insbesondere ein Gebäude wie beispielsweise eine Maschinenhalle - eingesetzt. Dadurch ist mit der Integration des Wärmemanagementsystems in die Gebäudegründung eine besonders hohe Effizienz, vor allem hinsichtlich der Nutzung der zur Verfügung stehenden Fläche, erreicht. Zudem ist bei einer Pfahlgründung die Installation des erfindungsgemäßen Wärmemanagementsystems besonders kostengünstig realisierbar. In a further and advantageous embodiment of the invention, the hollow pile is used as a foundation pile for a building - in particular a building such as a machine hall. As a result, with the integration of the thermal management system in the building foundation a particularly high efficiency, especially with regard to the use of the available area, achieved. In addition, the installation of the thermal management system according to the invention can be realized particularly cost-effectively in a pile foundation.
Zur Überwachung der Temperaturen der Flüssigkeit in dem Hohlpfahl einerseits und dem Erdboden andererseits, sind zweckmäßigerweise Temperatursensoren innerhalb des Hohlpfahls und/oder an dessen Außenwand angeordnet. Vorzugsweise sind mehrere dieser Temperatursensoren entlang der Längserstreckung des Hohlpfahls verteilt und auf eine Regel- und Steuereinheit des Wärmemanagementsystems aufgeschaltet. Dadurch kann beispielsweise bei mehreren Hohlpfählen eine Überhitzung der Flüssigkeit eines Hohlpfahls erkannt werden und die Kühlleistung auf den oder die anderen Hohlpfähle umverteilt werden. Somit ist eine Regelung der Temperaturen in dem Hohlpfahl und dem umgebenden Erdboden möglich. For monitoring the temperatures of the liquid in the hollow pile on the one hand and the soil on the other hand, temperature sensors are expediently arranged within the hollow pile and / or on its outer wall. Preferably, several of these temperature sensors are distributed along the longitudinal extent of the hollow pile and connected to a control and control unit of the thermal management system. As a result, overheating of the liquid of a hollow pile can be detected, for example, in the case of several hollow piles, and the cooling capacity can be redistributed to the other hollow pile or piles. Thus, a regulation of the temperatures in the hollow pile and the surrounding soil is possible.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist der Hohlpfahl gegenüber dem Erdboden thermisch isoliert ausgeführt. Durch die Isolation ist ein Wärmeaustausch mit dem umgebenden Erdboden verhindert. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn das Wärmemanagementsystem in einer Klimazone oder einem Gebiet eingesetzt ist, dessen Erdboden-Temperaturen der beabsichtigten und vorteilhaften Temperaturschichtung in dem Hohlpfahl entgegenwirken. In a further embodiment of the invention, the hollow pile is thermally insulated from the ground. The insulation prevents heat exchange with the surrounding soil. This is particularly advantageous if the thermal management system is used in a climatic zone or an area whose soil temperatures counteract the intended and advantageous temperature stratification in the hollow pile.
Eine solche thermische Isolierung des Hohlpfahls ist in einfacher Ausführung der Erfindung auf die Außenseite oder die Innenseite des Hohlpfahls - beispielsweise durch Ummantelung oder Auskleidung mit Styropor oder ähnlichem Isolationsmaterial - aufgebracht. Alternativ ist es im Rahmen der Erfindung auch denkbar, den Hohlpfahl aus einem Beton mit besonders hoher thermischer Isolation herzustellen. Beispielsweise kann in den Beton thermisch isolierendes Granulat eingemischt sein. Such thermal insulation of the hollow pile is in a simple embodiment of the invention on the outside or inside of the hollow pile - for example by sheathing or lining with Styrofoam or similar insulation material - applied. Alternatively, it is also conceivable within the scope of the invention to produce the hollow pile from a concrete having a particularly high thermal insulation. For example, thermally insulating granules may be mixed into the concrete.
Die Isolierung des Hohlpfahls ist in einer alternativen Ausführung der Erfindung lediglich in einem Teilbereich der Längserstreckung an dem Hohlpfahl angebracht oder in diesen eingearbeitet. Dadurch kann das Wärmemanagementsystem hinsichtlich eines primären Einsatzzwecks - Kühlen, Heizen oder Zwischenspeichern von Wärme - angepasst werden. Beispielsweise kann der Hohlpfahl für den Fall, dass dieser hauptsächlich zum Kühlen eingesetzt ist, im Bereich seines oberen Endes thermisch isoliert sein, so dass insbesondere in Gebieten, die im Bereich des oberen Endes des Hohlpfahls regelmäßig hohe Erdboden-Temperaturen - beispielsweise 20 Grad und höher - aufweisen, eine zusätzliche Erwärmung der Flüssigkeit durch Wärmeaustausch mit dem Erdboden unterbunden ist. Im Bereich des unteren Endes ist die Wärmeabfuhr aus der Flüssigkeit in den umgebenden Erdboden allerdings möglich. Für den Fall, dass das Wärmemanagementsystem hauptsächlich zum Heizen und/oder Zwischenspeichern von Wärme eingesetzt ist, kann beispielsweise der untere Bereich des Hohlpfahls isoliert sein, so dass aufgrund der niedrigen Erdboden-Temperaturen im Bereich des unteren Endes der Flüssigkeit nicht zusätzlich Wärme entzogen wird. The insulation of the hollow pile is mounted in an alternative embodiment of the invention only in a partial region of the longitudinal extent of the hollow pile or incorporated therein. This allows the thermal management system to be adjusted for a primary use - cooling, heating or buffering heat. For example, in the case where it is mainly used for cooling, the hollow pile may be thermally insulated in the area of its upper end, so that in particular in areas near the upper end of the hollow pile regularly high ground temperatures - for example 20 degrees and higher - Have, an additional heating of the liquid is prevented by heat exchange with the ground. In the area of the lower end, however, the heat removal from the liquid into the surrounding soil is possible. In the event that the thermal management system is mainly used for heating and / or temporary storage of heat, for example, the lower portion of the hollow pile may be insulated so that additional heat is not extracted due to the low ground temperatures in the region of the lower end of the liquid.
Der Hohlpfahl ist vorzugsweise vollständig und mit Abstand zur Erdoberfläche im Erdboden versenkt, so dass die Sonneneinstrahlung keine oder nur vernachlässigbaren Einfluss auf die Temperaturen innerhalb des Hohlpfahls hat. Im Rahmen der Erfindung ist es aber ebenfalls vorstellbar, dass der Hohlpfahl mit der Erdoberfläche abschließt oder sogar teilweise aus der Erde ragt. The hollow pile is preferably sunk completely and at a distance from the earth's surface in the ground, so that the solar radiation has no or only negligible influence on the temperatures within the hollow pile. In the context of the invention, it is also conceivable that the hollow pile terminates with the earth's surface or even partially protrudes from the earth.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen: Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Wärmemanagementsystem einesEmbodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Show: 1 is a schematic representation of a thermal management system of a
Industriebetriebs mit einem Hohlpfahl und einem darin angeordneten Wärmeübertrager in einem bestimmungsgemäßen Installationszustand, Industrial plant with a hollow pile and a heat exchanger arranged therein in a designated installation state,
Fig. 2 in schematischer Darstellung den Hohlpfahl mit dem Wärmeübertrager,  2 is a schematic representation of the hollow pile with the heat exchanger,
Fig. 3 in Darstellung gemäß Fig. 2 den Hohlpfahl mit dem Wärmeübertrager, der an einem Gestell fixiert ist,  2 shows the hollow pile with the heat exchanger, which is fixed to a frame,
Fig. 4 in Darstellung gemäß Fig. 2 den Hohlpfahl mit zwei darin angeordneten Wärmeübertragern,  2 shows the hollow pile with two heat exchangers arranged therein, as shown in FIG. 2, FIG.
Fig. 5 in Darstellung gemäß Fig. 2 den Hohlpfahl mit drei darin angeordneten Wärmeübertragern,  5 shows in representation according to FIG. 2 the hollow pile with three heat exchangers arranged therein, FIG.
Fig. 6 in Darstellung gemäß Fig. 2 den Hohlpfahl mit drei an dem Gestell gemäß Fig. 3 fixierten Wärmeübertragern,  FIG. 6 in a representation according to FIG. 2, the hollow pile with three heat exchangers fixed to the frame according to FIG. 3, FIG.
Fig. 7 in Darstellung gemäß Fig. 2 den Hohlpfahl mit zwei darin angeordneten Wärmeübertragern sowie mit einer thermischen Isolierschicht, und  Fig. 7 in illustration according to FIG. 2, the hollow pile with two heat exchangers arranged therein and with a thermal insulating layer, and
Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel des Wärmemanagementsystems als Pfahlgründung.  Fig. 8 shows an embodiment of the thermal management system as pile foundation.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen. Corresponding parts are always provided with the same reference numerals in all figures.
Fig. 1 zeigt ein Wärmemanagementsystem 1 , das einen Hohlpfahl 2, eine Steuereinheit 3 und einen in dem Hohlpfahl 2 angeordneten ersten Wärmeübertrager 4 umfasst. Weiterhin umfasst das Wärmemanagementsystem 1 einen ersten Wärme-Kreislauf, der mit dem Wärmeübertrager 4 verbunden ist. Der erste Wärme- Kreislauf dient hier beispielhaft zur Kühlung einer Maschine 6, die in einem Gebäude eines Industriebetriebs 7 aufgestellt ist, und wird deshalb nachfolgend als Kühlkreislauf 5 bezeichnet. 1 shows a thermal management system 1 comprising a hollow pile 2, a control unit 3 and a first heat exchanger 4 arranged in the hollow pile 2. Furthermore, the thermal management system 1 comprises a first heat cycle, which is connected to the heat exchanger 4. The first heat cycle is used here by way of example for cooling a machine 6, which is installed in a building of an industrial plant 7, and is therefore referred to below as the cooling circuit 5.
Wie in Fig. 2 näher dargestellt ist, handelt es sich bei dem Hohlpfahl 2 um ein kreiszylindrisches Spannbetonrohr mit einer Länge L, einer Breite (die aufgrund des rotationssymmetrischen Aufbaus des Hohlpfahls 2 einem Durchmesser D entspricht) und einer (Rohrwandungs-)Dicke S. Die Länge L ist dabei um ein Vielfaches größer als der Durchmesser D. Beispielsweise hat der Hohlpfahl eine Länge L von 20m bei einem Durchmesser D von 2m. Die Dicke S beträgt dabei beispielsweise 7,5cm. As shown in more detail in Fig. 2, it is in the hollow pile 2 to a circular cylindrical prestressed concrete pipe with a length L, a width (due to the length L is many times greater than the diameter D. For example, the hollow pile has a length L of 20m with a diameter D of 2m. The thickness S is, for example, 7.5 cm.
Der Hohlpfahl 2 ist in ein Bohrloch im Erdboden eingelassen und in diesem Bohrloch mit einem Füllmittel, hier Bentonit 8 verpresst. Der Hohlpfahl 2 ist dabei mit einem oberen Ende 9 etwa 1 m unterhalb der Erdoberfläche 10 angeordnet. An einem unteren Ende 11 ist der Hohlpfahl 2 flüssigkeitsdicht mit einer BodenplatteThe hollow pile 2 is embedded in a borehole in the ground and pressed in this hole with a filler, here bentonite 8. The hollow pile 2 is arranged with an upper end 9 about 1 m below the surface of the earth 10. At a lower end 11 of the hollow pile 2 is liquid-tight with a bottom plate
12 verschlossen. Das obere Ende 6 ist mit einem abnehmbaren Revisionsdeckel12 closed. The upper end 6 is equipped with a removable inspection cover
13 verschlossen. Der Hohlpfahl 2 ist mit Wasser 14 gefüllt. Das Wasser 14 dient als Wärmequelle und Wärmesenke sowie zur Vermittlung eines effektiven Wärmeaustausches mit dem Erdboden. 13 closed. The hollow pile 2 is filled with water 14. The water 14 serves as a heat source and heat sink as well as to convey an effective heat exchange with the ground.
Zur Kühlung der Maschine 6 strömt in dem Kühlkreislauf 5 und dem Wärmeübertrager 4 ein Wärmeträgermedium. Bei dem Wärmeübertrager 4 handelt es sich um ein (Kunststoff-)Rohr, das wendeiförmig in dem Hohlpfahl 2 gewickelt ist. Zwei Rohre, die einen Vorlauf 18 und einen Rücklauf 20 des Kühlkreislaufs 5 darstellen, sind durch den Revisionsdeckel 13 aus dem Hohlpfahl 2 herausgeführt. For cooling the machine 6 flows in the cooling circuit 5 and the heat exchanger 4, a heat transfer medium. The heat exchanger 4 is a (plastic) tube, which is helically wound in the hollow pile 2. Two pipes, which represent a flow 18 and a return 20 of the cooling circuit 5, are led out of the hollow pile 2 through the inspection cover 13.
Um eine besonders gute Kühlung des Wärmeträgermediums zu erreichen, ist der Wärmeübertrager 4 im Bereich des unteren Endes 11 in dem Hohlpfahl 2 angeordnet. In dem Hohlpfahl 2 stellt sich eine Temperaturschichtung des Wassers 14 ein, wodurch an dem unteren Ende 1 stets die geringste Wassertemperatur, insbesondere eine konstante, jahreszeitenunabhängige Temperatur von ca. 8°C herrscht. Die höchste Temperatur, die gewisse zeitliche Schwankungen in Abhängigkeit der Jahreszeit und der eingebrachten Wärme aufweist, stellt sich dagegen an dem oberen Ende 9 ein. In order to achieve a particularly good cooling of the heat transfer medium, the heat exchanger 4 is arranged in the region of the lower end 11 in the hollow pile 2. In the hollow pile 2, a temperature stratification of the water 14 sets, whereby at the lower end 1 always the lowest water temperature, in particular a constant, seasonal independent temperature of about 8 ° C prevails. The highest temperature, which has certain temporal variations as a function of the season and the introduced heat, on the other hand adjusts itself at the upper end 9.
Der Wärmeübertrager 4 und dessen wendeiförmige Wicklungen sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 beispielsweise an der Innenwand des Hohlpfahls 2 befestigt. In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist, wie in Fig. 3 dargestellt, der Wärmeübertrager 4 abweichend hiervon an einem Gestell 22 befestigt. Das Gestell 22 ist durch ein zentrales Vertikalrohr 23 gebildet, das über Querarme 24, an deren Enden Rollen 26 angeordnet sind, an der Innenwand der Hohlpfahls 2 abgestützt ist. Durch das Gestell 22, insbesondere infolge der Rollen 26, kann der Wärmeübertrager 4 einfach in den Hohlpfahl 2 eingesetzt sowie zu Reparaturzwecken und gegebenenfalls nötiger Nachrüstung aus dem Hohlpfahl 2 entnommen werden. The heat exchanger 4 and its helical windings are fixed in the embodiment of FIG. 2, for example, on the inner wall of the hollow pile 2. In a further embodiment of the invention, as shown in Fig. 3, the heat exchanger 4 deviating therefrom attached to a frame 22. The frame 22 is formed by a central vertical tube 23 which is supported on the inner wall of the hollow pile 2 via transverse arms 24, at the ends of which rollers 26 are arranged. By the frame 22, in particular due to the rollers 26, the heat exchanger 4 can be easily inserted into the hollow pile 2 and removed for repair purposes and, if necessary, necessary retrofitting from the hollow pile 2.
Weiterhin ist in dem Hohlpfahl 2 ein Löschwasseransaugrohr 28 angeordnet, das bis zu dem unteren Ende 11 des Hohlpfahls 2 reicht. Dadurch dient der Hohlpfahl 2 zusätzlich als Löschwasserreservoir. Das Löschwasseransaugrohr 28 ist zweckmäßigerweise an dem Gestell 22 befestigt. Furthermore, an extinguishing water intake pipe 28 is arranged in the hollow pile 2, which extends to the lower end 11 of the hollow pile 2. As a result, the hollow pile 2 additionally serves as an extinguishing water reservoir. The extinguishing water intake pipe 28 is suitably fixed to the frame 22.
In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Wärmemanagementsystems 1 dargestellt, bei dem ein zweiter Wärmeübertrager 30 in dem Hohlpfahl 2 angeordnet ist. Der zweite Wärmeübertrager 30 ist an einem zweiten (Wärme-)Kreislauf angeschlossen, der als Heizkreislauf 32 betrieben wird. Der Wärmeübertrager 30 ist hierfür im Bereich des oberen Endes 9 angeordnet, so dass dieser stets im Bereich der höchsten Wassertemperaturen liegt. FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of the thermal management system 1, in which a second heat exchanger 30 is arranged in the hollow pile 2. The second heat exchanger 30 is connected to a second (heat) circuit, which is operated as a heating circuit 32. The heat exchanger 30 is arranged for this purpose in the region of the upper end 9, so that this is always in the range of the highest water temperatures.
Gemäß einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel des Wärmemanagementsystems 1 , dargestellt in Fig. 5, ist ein dritter Wärmeübertrager 34 in dem Hohlpfahl 2 angeordnet. Der Wärmeübertrager 34 ist an einen dritten Kreislauf angeschlossen, der als sogenannter (Zwischen-)Speicherkreislauf 36 betrieben wird. Der Wärmeübertrager 34 dient dazu, Restwärme, die beispielsweise von einer Solarthermieanlage stammt, in das Wasser 14 des Hohlpfahls 2 zu übertragen, so dass die Restwärme in dem Hohlpfahl 2 und dem den Hohlpfahl 2 umgebenden Erdboden zwischengespeichert wird. Der Wärmeübertrager 34 ist dabei zwischen dem Wärmeübertrager 4 und dem Wärmeübertrager 30 angeordnet. Die Wärmeübertrager 30 und 34 sind mit einem Abstand von beispielsweise etwa 1 m in dem Hohlpfahl 2 angeordnet. Zwischen den Wärmeübertragern 4 und 34 ist der Abstand deutlich größer. Dadurch wird erreicht, dass ein gegebenenfalls vorhandener Wärmeeintrag durch den Speicherkreislauf 36 die niedrigen Wassertemperaturen im Bereich des unteren Endes 11 nicht oder zumindest nur vernachlässigbar beeinflusst. According to a further alternative embodiment of the thermal management system 1, shown in FIG. 5, a third heat exchanger 34 is arranged in the hollow pile 2. The heat exchanger 34 is connected to a third circuit, which is operated as a so-called (intermediate) storage circuit 36. The heat exchanger 34 serves to transfer residual heat, which originates for example from a solar thermal system, in the water 14 of the hollow pile 2, so that the residual heat in the hollow pile 2 and the hollow pile surrounding the ground 2 is cached. The heat exchanger 34 is arranged between the heat exchanger 4 and the heat exchanger 30. The heat exchangers 30 and 34 are arranged in the hollow pile 2 at a distance of, for example, about 1 m. Between the heat exchangers 4 and 34, the distance is significantly greater. This ensures that an optionally present heat input through the storage circuit 36 does not affect the low water temperatures in the region of the lower end 11 or at least only negligibly.
In Fig. 6 sind gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel des Wärmemanagementsystems 1 die Wärmeübertrager 4, 30 und 34 zur vereinfachten Installation und Wartung an dem Gestell 22 befestigt. Zusätzlich zu dem Gestell 22 ist in dem Hohlpfahl 2 das Löschwasseransaugrohr 28 angeordnet. Das Löschwasseransaugrohr 28 ist, vergleichbar zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3, an dem Gestell 22 befestigt und reicht bis zu dem unteren Ende 11 des Hohlpfahls 2. In FIG. 6, according to an alternative embodiment of the thermal management system 1, the heat exchangers 4, 30 and 34 are mounted on the frame 22 for ease of installation and maintenance. In addition to the frame 22, the fire water intake pipe 28 is arranged in the hollow pile 2. The fire water intake pipe 28 is, comparable to the embodiment of FIG. 3, attached to the frame 22 and extends to the lower end 11 of the hollow pile. 2
Das entnehmbare Gestell 22 ermöglicht hierbei insbesondere, einen bestehenden Hohlpfahl zu einem späteren Zeitpunkt mit weiteren Wärmeübertragern nachzu- rüsten. The removable frame 22 makes it possible in particular to retrofit an existing hollow pile at a later time with further heat exchangers.
In einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel des Wärmemanagementsystems 1 gemäß Fig. 7 ist der Hohlpfahl 2 gegenüber dem Erdboden mittels einer Isolationsschicht 37 thermisch isoliert. Die Isolationsschicht 37 ist dabei über etwa ein Drittel der Länge L im oberen Bereich des Hohlpfahls 2 auf dessen Außenseite aufgebracht. In a further alternative embodiment of the thermal management system 1 according to FIG. 7, the hollow pile 2 is thermally insulated from the ground by means of an insulation layer 37. The insulation layer 37 is applied over approximately one third of the length L in the upper region of the hollow pile 2 on the outside thereof.
In Fig. 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Wärmemanagementsystems 1 dargestellt, wobei mehrere Hohlpfähle 2 (in Fig. 8 nur zwei sichtbar) zur Pfahlgründung des Industriebetriebs 7 als sogenannte Gründungspfähle eingesetzt sind. Die Hohlpfähle 2 sind dabei unterhalb des Gebäudes des Industriebetriebs 7 in den Erdboden eingelassen. Der Industriebetrieb 7 ist mit einem Fundament 38 auf die Hohlpfähle 2 aufgesetzt. Um den Kühlkreislauf 5 aus den Hohlpfählen 2 zu der Maschine 6 führen zu können, ist zwischen den Hohlpfählen 2 ein Versorgungsgang 40 angeordnet. Der Versorgungsgang 40 dient in Verbindung mit einem zu jedem Hohlpfahl 2 führenden Revisionsgang 42 zur Führung des Kühl- kreislaufs 5 einerseits und zu Wartungs- und Reparaturzwecken andererseits. Die jeweiligen Hohlpfähle 2 weisen somit eine seitliche Revisionsöffnung auf. FIG. 8 shows a further exemplary embodiment of the thermal management system 1, wherein a plurality of hollow piles 2 (only two visible in FIG. 8) are used for pile foundation of the industrial plant 7 as so-called foundation piles. The hollow piles 2 are embedded below the building of the industrial plant 7 in the ground. The industrial plant 7 is placed with a foundation 38 on the hollow piles 2. In order to guide the cooling circuit 5 from the hollow piles 2 to the machine 6, a supply passage 40 is arranged between the hollow piles 2. The supply passage 40 serves in conjunction with a leading to each hollow pile 2 inspection passage 42 for guiding the cooling circuit 5 on the one hand and for maintenance and repair purposes on the other. The respective hollow piles 2 thus have a lateral inspection opening.
Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden. Insbesondere können die anhand der verschiedenen Ausführungsbeispiele beschriebenen Einzelmerkmale der Erfindung und deren Ausgestaltungsvarianten auch in anderer Weise miteinander kombiniert werden. The object of the invention is not limited to the embodiments described above. Rather, other embodiments of the invention may be derived by those skilled in the art from the foregoing description. In particular, the individual features of the invention described with reference to the various exemplary embodiments and their design variants can also be combined with one another in a different manner.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Wärmemanagementsystem1 thermal management system
2 Hohlpfahl 2 hollow pile
3 Steuereinheit  3 control unit
4 erster Wärmeübertrager 4 first heat exchanger
5 Kühlkreislauf 5 cooling circuit
6 Maschine  6 machine
7 Industriebetrieb  7 industrial enterprise
8 Bentonit  8 bentonite
9 oberes Ende  9 upper end
10 Erdoberfläche  10 Earth's surface
11 unteres Ende  11 lower end
12 Bodenplatte  12 base plate
13 Revisionsdeckel  13 inspection cover
14 Wasser  14 water
18 Vorlauf 18 forerun
20 Rücklauf 20 return
22 Gestell  22 frame
23 Vertikalrohr  23 vertical tube
24 Querarm  24 crossarm
26 Rolle 26 roll
28 Löschwasseransaugrohr 28 fire water intake pipe
30 zweiter Wärmeübertrager30 second heat exchanger
32 Heizkreislauf 32 heating circuit
34 dritter Wärmeübertrager 34 third heat exchanger
36 Speicherkreislauf 36 storage circuit
37 Isolationsschicht  37 insulation layer
38 Fundament  38 foundation
40 Versorgungsgang  40 supply passage
42 Revisionsgang  42 revision
L Länge  L length
D Durchmesser  D diameter
S (Rohrwandungs-)Dicke  S (pipe wall) thickness

Claims

Schutzansprüche Protection claims
1. Wärmemanagementsystem (1 ), 1. Thermal management system (1),
mit einem ersten Wärme-Kreislauf (5) für ein Wärmeträgermedium, mit mindestens einem mit Flüssigkeit (14) gefüllten Hohlpfahl (2), der in den Erdboden eingelassen ist, wobei der Hohlpfahl (2) eine im Vergleich zu seiner Breite (D) wesentlich größere Länge (L) aufweist, und wobei der Hohlpfahl (2) mit seiner Längsrichtung im Wesentlichen senkrecht zur Erdoberfläche (10) ausgerichtet ist, with a first heat circuit (5) for a heat transfer medium, with at least one hollow pile (2) filled with liquid (14) which is embedded in the ground, the hollow pile (2) being substantially larger than its width (D). has a greater length (L), and wherein the hollow pile (2) is aligned with its longitudinal direction essentially perpendicular to the earth's surface (10),
mit einem ersten Wärmeübertrager with a first heat exchanger
(4), der in dem Hohlpfahl (2) angeordnet ist, der an den ersten Wärme-Kreislauf (5) angeschlossen ist und der zur Wärmeübertragung zwischen der Flüssigkeit (14) und dem ersten Wärme-Kreislauf (5) von dem Wärmeträgermedium durchströmbar ist. (4), which is arranged in the hollow pile (2), which is connected to the first heat circuit (5) and through which the heat transfer medium can flow for heat transfer between the liquid (14) and the first heat circuit (5). .
Wärmemanagementsystem (1 ) nach Anspruch 1 , Heat management system (1) according to claim 1,
wobei der Hohlpfahl (2) eine Länge (L) von mindestens 5 Metern aufweist. wherein the hollow pile (2) has a length (L) of at least 5 meters.
Wärmemanagementsystem (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, Heat management system (1) according to claim 1 or 2,
wobei der Hohlpfahl (2) eine Breite (D) zwischen 0,2 und 4 Metern aufweist. wherein the hollow pile (2) has a width (D) between 0.2 and 4 meters.
Wärmemanagementsystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Hohlpfahl (2) eine Wandstärke (S) zwischen 2 und 30 Zentimetern aufweist. Heat management system (1) according to one of claims 1 to 3, wherein the hollow pile (2) has a wall thickness (S) between 2 and 30 centimeters.
5. Wärmemanagementsystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 5. Heat management system (1) according to one of claims 1 to 4,
wobei der Hohlpfahl (2) aus Beton geformt ist. wherein the hollow pile (2) is formed from concrete.
6. Wärmemanagementsystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Hohlpfahl (2) aus Stahl geformt ist. 6. Heat management system (1) according to one of claims 1 to 4, wherein the hollow pile (2) is formed from steel.
7. Wärmemanagementsystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 7. Heat management system (1) according to one of claims 1 to 6,
wobei der Hohlpfahl (2) einteilig ausgeführt ist. wherein the hollow pile (2) is made in one piece.
8. Wärmemanagementsystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 8. Heat management system (1) according to one of claims 1 to 7,
wobei der Hohlpfahl (2) an einem unteren Ende (11 ) dicht verschlossen ist. wherein the hollow pile (2) is tightly closed at a lower end (11).
9. Wärmemanagementsystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, 9. Heat management system (1) according to one of claims 1 to 8,
wobei der Hohlpfahl (2) in ein Bohrloch eingesetzt und in diesem mit einem Füllmittel (8) verpresst ist. wherein the hollow pile (2) is inserted into a borehole and pressed into it with a filler (8).
10. Wärmemanagementsystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, 10. Heat management system (1) according to one of claims 1 to 9,
wobei der erste Wärme-Kreislauf als Kühlkreislauf (5) ausgebildet ist und wobei der erste Wärmeübertrager (4) an dem unteren Ende (11 ) in dem Hohlpfahl (2) angeordnet ist. wherein the first heat circuit is designed as a cooling circuit (5) and wherein the first heat exchanger (4) is arranged at the lower end (11) in the hollow pile (2).
11. Wärmemanagementsystem (1 ) nach Anspruch 10, 11. Thermal management system (1) according to claim 10,
wobei ein zweiter Wärme-Kreislauf (32) mit einem zweiten Wärmeübertrager (30) verbunden ist, wobei der zweite Wärme-Kreislauf als Heizkreislauf (32) ausgebildet ist, und wobei der zweite Wärmeübertrager (30) an einem oberen Ende (9) in dem Hohlpfahl (2) angeordnet ist. wherein a second heat circuit (32) is connected to a second heat exchanger (30), wherein the second heat circuit is designed as a heating circuit (32), and wherein the second heat exchanger (30) is at an upper end (9) in the Hollow pile (2) is arranged.
12. Wärmemanagementsystem (1 ) nach Anspruch 10 oder 11 , 12. Heat management system (1) according to claim 10 or 11,
wobei ein dritter Wärme-Kreislauf (36) mit einem dritten Wärmeübertrager (34) verbunden ist, wobei der dritte Wärme-Kreislauf als Speicherkreislauf (36) ausgebildet ist, und wobei der dritte Wärmeübertrager (34) zwischen dem unteren Ende (11 ) und dem oberen Ende (9) in dem Hohlpfahl (2) angeordnet ist. wherein a third heat circuit (36) is connected to a third heat exchanger (34), the third heat circuit being designed as a storage circuit (36), and the third heat exchanger (34) between the lower end (11) and the upper end (9) is arranged in the hollow pile (2).
13. Wärmemanagementsystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der oder jeder Wärmeübertrager (4,30,34) als Rohrwärmeübertrager ausgebildet und wendeiförmig in dem Hohlpfahl (2) angeordnet ist. 13. Heat management system (1) according to one of claims 1 to 12, wherein the or each heat exchanger (4,30,34) is designed as a tubular heat exchanger and is arranged helically in the hollow pile (2).
14. Wärmemanagementsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, 14. Heat management system (1) according to one of claims 1 to 13,
wobei der oder jeder Wärmeübertrager (4,30,34) an einem Gestell (22) befestigt ist, das reversibel in den Hohlpfahl (2) einsetzbar ist. wherein the or each heat exchanger (4,30,34) is attached to a frame (22) which can be reversibly inserted into the hollow pile (2).
15. Wärmemanagementsystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, 15. Heat management system (1) according to one of claims 1 to 14,
wobei die Flüssigkeit in dem Hohlpfahl (2) Wasser (14) ist. wherein the liquid in the hollow pile (2) is water (14).
16. Wärmemanagementsystem (1 ) nach Anspruch 15, 16. Thermal management system (1) according to claim 15,
wobei in dem Hohlpfahl (2) ein Ansaugrohr (28) zur Löschwasserentnahme angeordnet ist. wherein a suction pipe (28) for removing extinguishing water is arranged in the hollow pile (2).
17. Wärmemanagementsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, 17. Heat management system (1) according to one of claims 1 to 16,
wobei der Hohlpfahl (2) als Gründungspfahl für ein Bauwerk eingesetzt ist. wherein the hollow pile (2) is used as a foundation pile for a building.
18. Wärmemanagementsystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, 18. Heat management system (1) according to one of claims 1 to 17,
wobei an dem Hohlpfahl (2) innenseitig und außenseitig Temperatursensoren angeordnet sind. wherein temperature sensors are arranged on the inside and outside of the hollow pile (2).
19. Wärmemanagementsystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, 19. Heat management system (1) according to one of claims 1 to 18,
wobei der Hohlpfahl (2) gegenüber dem Erdboden thermisch isoliert ist. wherein the hollow pile (2) is thermally insulated from the ground.
20. Wärmemanagementsystem (1 ) nach Anspruch 19, 20. Heat management system (1) according to claim 19,
wobei der Hohlpfahl (2) nur in einem Teilbereich seiner Längserstreckung thermisch isoliert ist. wherein the hollow pile (2) is thermally insulated only in a portion of its longitudinal extent.
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