DE3139868A1 - Sonde fuer waermepumpen - Google Patents

Description

• Sonde für Wärmepumpen
• Die Erfindung betrifft eine Sonde für Warmepumpen, insbesondere für die vertikale Einbringung in das Erdreich.
• Für die Wärme entnahme aus dem Erdreich ist es bekannt, Vertikalbohrungen in die Erde niederzubringen und in diese als Wärmetauscher Sonden in Form von Rohren mit in diesem gelagertem Zentralrohr oder Zentralschlauch einzuführen. Die Sole wirddabei in der Regel in dem innenliegenden Schlauch niedergedrückt, tritt an dem unteren Ende aus dem Schlauch aus und steigt zwischen Schlauch und Rohrinnenwand wieder nach oben.
• An das Rohr der Sonde werden dabei ganz bestimmte Anforderungen in mechanischer, chemischer und wärmetechnischer Hinsicht gestellt, die erfüllt sein müssen, um einen wirtschaftlichen Betrieb der Wärmepumpe sicherzustellen. Das Rohr muß mechanisch fest und widerstandsfähigsein, sein Material darf mit den im Boden vorhandenen metallischen Substanzen kein elektrolytisches Element bilden, und der Wärmeübergangswlderstand zwischen Sole und Erdreich muß möglichst gering sein.
• Der Erfindung. liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sonde anzugeben, deren Rohr die vorgenannten Forderungen.
• möglichst weitgehend erfüllt.
• Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe durch ein Rohr gelöst, das die folgenden Merkmale aufweist: das- äuß-ereRohr besteht aus einem ca. 0,5 mm dickem Edelstahl- oder Kupferrohr. Die<Rohrwardung hat im Querschnitt einen wellenförmigen Verlauf, und die Außenwand des Rohres ist mit einer ca. 0,5 mm starken Kunststoffbeschichtung versehen.
• Insbesondere wird vorgeschlagen, der Rohrwandung die Form eines Rundgewindes zu geben und die Kunststoffbeschichtung durch Überziehen und Aufschrumpfen eines Schrumpfschlauches aus Polyvenilchlorid (PVC) oder Polyäthylen (PE) oder Teflon etc. - herzustellen.
• Ein solches Rohr besitzt infolge des wellenförmigen Querschnittes eine hohe mechanische Festigkeit und ist daher gegenüber dem Druck des umgebenden Erdreiches sehr widerstandsfähEg. Gleichzeitig ist es aber auch biegsam und kann daher auch dann leicht in die Bohrung eingebracht werden, wenn diese im Erdreich aus der Senkrechten heraus leicht seitlich verlaufen sein sollte.
• Außerdem kann ein solches-Wellrohr leicht aufgerollt transportiert werden.
• Die Wellenform bewirkt ferner'eine Herabsetzung der Strömungsgeschwindigkeit der Sole an der Rohrinnenwaid.
• XBeim Fließen der Sole entstehen Turbulenzen, die diese Fließgeschwindigkeit herabsetzen, so daß die Wärmeaufnahme in der Sole aus dem umgebenden Erdreich intensiviert wird.
• Durch die Kunststoffbeschichtung des Rohres wird jede Berührung zwischen dem Metall des Rohres und den im Erdreich enthaltenen metallischen Substanzen vermieden.
• Es wird daher verhindert, daß es zu einer galvanischen Elementenbildung kommt, die Korrosion und Lochfraß bewirken würde.
• An sich besitzen Kunststoffe einen schlechten Wärmeleitkoeffizienten, was an dieser Stelle durchaus unerwünscht ist. Da jedoch die Wanddicke der Beschichtung nur ca. 0,5 mm beträgt, kann dieser Gesichtspunkt außer Betracht bleiben.
• Das Metall des Rohrmaterials besitzt seinerseits eine hohe Wärmeleitfähigkeit, d.h. einen geringen Wärmeübergangswiderstand und ist außerdem inder Wand ebenfalls nur ca. 0,5 mm dick.
• Insgesamt hat daher das Rohr einen sehr niedrigen Wärmeübergangswiderstand, was sich günstig auf den Wirkungsgrad der Wärmepumpenanlage auswirkt, von der dieses Rohr ein Bestandteil ist.
• Ein besonderes Merkmal des erfundenen Rohres ist es,-daß es am unteren Ende leicht dicht abgeschlossen werden kann. Dazu dient ein Kunststoffstopfen, der mit einem ii in das Rohr passenden Außengewinde versehen ist und einen Bund hat, der sich-beim Einschrauben gegen die untere Stirnwand des Rohres legt. Durch festes Einschrauben des Stopfens, gegenenfalis unter Zwischenfügung einen Dichtmittels, ist das Rohr am unteren Ende leicht dicht zu bekommen.
• Am oberen Ende können die mit Innengewinde versehenen Armaturen ebenfalls leicht auf das Rohr aufgeschraubt und abgedichtet werden Unter dem hier verwandten Ausdruck "Rundgewinde'! sind auch alle anderen Querschnittsformen zu verstehen, die an einem derartigen Rohr zwecks Erzeugung eines etwa wellenförmigen Querschnittes anbringbar sind, also z.B. - abgewandelte Trapezgewindeformen etc.
• In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausfuhrungsbeispiel dargestellt. Es zeigen: Fig. i schematisch eine Sonde für Wärmepumpen mit dem erfundenen Rohr, Fig. 2 die verschiedenen Wandschichten in vergrößerter Darstellung der Einzelheit A der Fig.1 In Fig.1 ist mit 1 das Edelstahlrohr einer Sonde bezeichnet.
• Dieses Rohr 1 hat einen wellenförmigen Wandquerschüitt in Form eines Rundgewindes. Die Wandstärke des Rohres beträgt ca. 0,5 mm, jedoch ist diese Strkenangabe nur beispielsweise. Auf den eigentlichen~Erfindungsgedanken haben diese und die folgenden Maßangaben keinen Einfluß.
• Das Rohr t ist auf seiner Außenseite mit einer Kunststoffschicht aus Polyvenilchlorid 2 überzogen.
• An seinem unteren Ende ist das Rohr 1 durch einen Kunststoffstopfen 3 abgedichtet. Es ist erkennbar, daß an diesem Stopfen ein entsprechendes Außengewinde angeformt ist, mit dem der Stopfen in einfacher Weise in das Rohr 1 eingeschraubt ist. Das Rohr 1 liegt dabei gegen einen Bund 3a an.
• An seinem oberen Ende trägt das Rohr eine Endarmatur 4, mit dem Anschluß 5 für den Abfluß und dem Anschluß 6 für den Zufluß der Sole. Diese Endarmatur 4 ist mit Innengewinde versehen, mit dem sie auf das Rohr i aufgeschraubt ist. Der Anschluß 6 ist mit seinem Ende 6a umgebogen und endet mittig in der Armatur 4. An diesem Ende 6a ist- ein PVC-Schlauch 7 befestigt, durch den die Sole innerhalb des Rohres 1 nach unten geleitet wird, wo es in -Pfeilrichtung B umgelenkt wird und an der Rohrinnenwand nach oben steigt.
• Der verwendete PVC-Innenschlauch ist ein schlechter Wärmeleiter. Dadurch ist sichergestellt, daß die Sole beim Aufsteigen die'Wärme auch wirklich durch die Rohrwan'd aus -dem Erdreich entnimmt und nicht etwa schon beim Heralströmen aus der aufsteigenden Sole.
• Insbesondere wird vermieden, daß es im Bereich der Armatur zwischen der einströmenden, abgekühlten Sole und der ausströmenden, aufgewärmten Sole zu einem thermischen Kurzschluß kommt.
• Das in dieser Weise gemäß der Erfindung ausgebildete Rohr 1 erfüllt in hervorragender Weise die eingangs genannten Bedingungen. Es ist widerstandsfähig gegen mechanischen seitlichen Druck, und ist trotzdem flexibel bei der Einführung in die Erdbohrung. Es hat einen sehr geringen Wärmeübergangswiderstand und ist gegen chemischelektrolytische Einflüsse aus dem Erdreich gut geschützt.
• Fig.2 zeigt die verschiedenen Schichten des Rohrquerschnittes in vergrößerter Darstellung.
• Leerseite

Claims (6)

1. A n s p r ü c h e Sonde für Wärmepumpen zur vorzugsweisen vertikalen Einbringung in das Erdreich, die aus einem äußeren Rohr und einem inneren Rohr bzw. Schlauch und den Zu- und Abfluß armaturen für die Sole besteht gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a das äußere Rohr (1) besteht aus einem ca. 0,5 mm dickem Edelstahl- oder Kupferrohr, b die Rohrwandung hat im Querschnitt einen wellenförmigen Verlauf, und c die Außenwand des Rohres (i) ist mit einer ca.

   0,5 mm starken Kunststoffbeschichtung (2) versehen.
2. 2.) Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wellenförmige Querschnitt der Rohrwandung die Form eines Rundgewindes besitzt.
3. 3.) Sonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffbeschichtung (2) aus Polyvenilchlorid (PVC), Polyäthylen (PE) oder Teflon Etc. besteht.
4. 4.) Sonde nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffbeschichtung (2) in Form eines Schrumpfschlauches über das Rohr (i) gezogen und durch Erwärmung aufgeschrumpft wird.
5. 5.) Sonde nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Abschluß des Rohres (i) aus einem Stopfen (3) mit zum von der Rohrwand gebildeten Rundgewinde passenden Rundgewinde besteht und von unten mit dem Rohr (i) verschraubt ist.
6. 6.) Sonde nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- und Abflußarmatur () für die Sole mit zum von der Rohrwand gebildeten Rundgewinde passendem Rundgewinde versehen und mit dem oberen Rohrende verschraubt ist.