CH715338A2

CH715338A2 - Geothermal energy absorber and method for producing the same.

Info

Publication number: CH715338A2
Application number: CH01095/18A
Authority: CH
Inventors: Klemens Waterkotte Oskar
Original assignee: Marnya Waterkotte
Priority date: 2018-09-14
Filing date: 2018-09-14
Publication date: 2020-03-31

Abstract

Der erfindungsgemässe Erdwärmeabsorber enthält zumindest ein Modul (1), der als eine vorgefertigte und anschlussfertige Einheit ausgeführt ist. Der Modul (1) weist vorzugsweise einen zylinderförmigen Grundkörper (11) auf, der so ausgeführt ist, dass er mit Wasser gefüllt werden kann. Im zylinderförmigen Grundkörper (11) ist ein fluidbeaufschlagbarer Wärmeaustauscher (20) angeordnet. Ein Schlauch bildet den Grundkörper dieses Wärmeaustauschers (20), der zu einer Wendel (21) geformt ist. Die aussen liegenden Flächen der Wendel (21) liegen an der Innenfläche (6) des zylinderförmigen Grundkörpers (11) des Moduls (1) an. Der Modul weist Wasseranschlüsse (4, 5) auf. Der Wärmeaustauscher weist auch L-förmige Anschlussvorrichtungen (23, 24) für ein Fluid auf, deren Teile durch die Wände des Moduls (1) hindurchgehen.The geothermal energy absorber according to the invention contains at least one module (1) which is designed as a prefabricated and ready-to-connect unit. The module (1) preferably has a cylindrical base body (11) which is designed such that it can be filled with water. A heat exchanger (20) which can be subjected to fluid is arranged in the cylindrical base body (11). A tube forms the base body of this heat exchanger (20), which is shaped into a coil (21). The outer surfaces of the helix (21) lie against the inner surface (6) of the cylindrical base body (11) of the module (1). The module has water connections (4, 5). The heat exchanger also has L-shaped connecting devices (23, 24) for a fluid, the parts of which pass through the walls of the module (1).

Description

[0001] Die vorliegenden Erfindung betrifft einen Erdwärmeabsorber sowie Verfahren zur Herstellung desselben. The present invention relates to a geothermal absorber and a method for producing the same.

[0002] 1. Im Stand der Technik werden die folgenden Einrichtungen und Methoden zur Gewinnung von Energie aus oberflächennahem Erdreich angewendet. 1. In the prior art, the following facilities and methods for generating energy from near-surface soil are used.

1.1 Flächenkollektoren:1.1 surface collectors:

[0003] Es handelt sich um die Gewinnung von Energie, die durch Einstrahlung der Sonne erneuert wird, wozu Rohregister-Absorber benutzt werden, die in 1,0 m bis 1,2 m Tiefe im Erdreich verlegt sind. Dabei ist eine flächenspezifische Entzugsleistung von 25 und 35 W/qm erzielbar. It is about the generation of energy, which is renewed by the sun, for which raw register absorbers are used, which are laid in the ground at a depth of 1.0 m to 1.2 m. A surface-specific withdrawal power of 25 and 35 W / sqm can be achieved.

1.2 Erdreich-Volumen-Kollektoren:1.2 Soil volume collectors:

[0004] Es handelt sich um die Gewinnung von Energie, de durch Einstrahlung der Sonne erneuert wird. Die Erdreich-Volumen-Kollektoren nutzen die Wärme-Speicherkapazität entsprechend grosser Erdreichvolumina bzw. entsprechend grosser Erdreichmassen ab etwa 1,5 m Tiefe bei einer flächenspezifischen Entzugsleistung von etwa 140 W/qm. It is about the generation of energy, which is renewed by exposure to the sun. The soil volume collectors use the heat storage capacity corresponding to large soil volumes or correspondingly large earth masses from a depth of approximately 1.5 m with a surface-specific extraction capacity of approximately 140 W / m2.

1.3 Erdenergiesonden:1.3 Earth energy probes:

[0005] Die Energiegewinnung erfolgt durch Einbringung von Rohrsonden in Bohrungen mit der Tiefe bis zu 150 m, und zwar unter Erzielung einer Entzugsleistung, je nach Bodenbeschaffenheit von 35 bis 50 W je Bohrmeter mit einer Temperatur im Bereich von +5 bis +7 °C. Gewonnen wird die Energie dabei überwiegend aus dem Wärmereservoir tiefer liegende Erdreich-Formationen. Sie wird nur zu einem geringen Teil aus der Einstrahlung der Sonne und nur zu einem unbedeutend geringem Anteil aus dem «heissen» Erdinneren erneuert. The energy is obtained by introducing pipe probes into holes with a depth of up to 150 m, and in doing so to achieve a withdrawal performance, depending on the nature of the soil from 35 to 50 W per drilling meter with a temperature in the range of +5 to +7 ° C. . Most of the energy is obtained from the earth's deep-lying soil formations. It is only renewed to a small extent from the sun's radiation and only to an insignificant amount from the “hot” interior of the earth.

Unterscheidungsmerkmale der Energiegewinnung aus dem Erdreich:Distinguishing features of energy generation from the ground:

[0006] Während die unter 1.1 und 1.2 genannten Systeme im Jahreszyklus durch Energie von der Sonne, in unseren Breiten mit einer etwa 1000 kWh pro Quadratmeter im Jahr, regeneriert werden, kann die unter 1.3 genannte Erdenergiesonde weit überwiegend die entzogen Energie nur aus der Tiefe schöpfen. Die nicht selten vorgetragene Erklärung, die entzogene Energie würde aus dem heissen Erdinneren nachgeliefert und entstünde auch teilweise neu durch natürlichen radioaktiven Zerfall der Isotope Kalium, Thorium und Uran, ist unzutreffend, wenn nicht sogar ein bewusster «Bluff». Das «heisse Erdinnere» liefert nur einen Wärmezustrom von 0,07 W/qm, bedeutungslos selbst im Vergleich mit der Wärmeabgabe des menschlichen Körpers, die pro Quadrat-Meter Hautoberfläche (die beträgt etwa 1,73 qm) im Ruhezustand bereits etwa 100 W abgibt, d.h. flächenspezifisch mehr als das 800fache des Wärmestromes aus der Grundfläche durch das heisse Erdinnere. While the systems mentioned under 1.1 and 1.2 in the annual cycle by energy from the sun, in our latitudes with an approximately 1000 kWh per square meter per year, are regenerated, the earth energy probe mentioned under 1.3 can predominantly the energy withdrawn only from the depth draw. The not infrequent explanation that the energy withdrawn would be supplied from the hot interior of the earth and would also arise in part from natural radioactive decay of the isotopes potassium, thorium and uranium is incorrect, if not a deliberate bluff. The "hot interior of the earth" only provides a heat inflow of 0.07 W / sqm, meaningless even compared to the heat emitted by the human body, which already emits about 100 W per square meter of skin surface (which is about 1.73 sqm) at rest , ie area-specific more than 800 times the heat flow from the base area through the hot interior of the earth.

[0007] Tatsächlich schöpft die Erdenergiesonde aus einem grossen Wärmereservoir, das durch Wärmegewinnung langsam abgekühlt wird, je nach Sondenlänge und örtlichen Verhältnissen. Gemessen wurden Abkühlungen von 4 K in 16 Jahren. Die typische Abkühlung liegt bei 0,14 K pro Jahr bzw. 7 K in 50 Jahren. Einen anschaulichen Nachweis dafür, dass die Theorie von der Wärmezufuhr aus dem Erdinneren unzutreffend ist, liefert die Tiefsee, wo die Wassertemperatur mit zunehmender Tiefe nicht ansteigt, wie zu erwarten wäre, sondern absinkt, von +5 °C in etwa 1.000 m Tiefe auf nahe 0 °C in 10.000 m Tiefe, da wo das Wasser nach der genannten Theorie sehr heiss sein sollte. Aus diesem Grunde empfehlen seriöse Berater eine regelmässige Regeneration der Erdenergiesonde durch Umkehrbetrieb, wozu sich der Kühlbetrieb unter Nutzung des Fussbodenflächenheizsystems anbietet. Möglich ist auch die Einleitung von Wärme aus Solarkollektoren. Dieses Verfahren ruft jedoch immer einen zusätzliche Aufwand an elektrischer Energie hervor. In fact, the earth energy probe draws from a large heat reservoir, which is slowly cooled by heat, depending on the probe length and local conditions. Coolings of 4 K were measured in 16 years. The typical cooling is 0.14 K per year or 7 K in 50 years. The deep sea provides clear evidence that the theory of heat input from the interior of the earth is incorrect, where the water temperature does not rise as expected, but decreases, from +5 ° C to a depth of around 1,000 m 0 ° C at a depth of 10,000 m, where the water should be very hot according to the theory mentioned. For this reason, serious consultants recommend regular regeneration of the earth energy probe by reverse operation, for which cooling operation using the underfloor heating system is an option. It is also possible to introduce heat from solar collectors. However, this method always causes additional electrical energy expenditure.

2. Wärmegewinnung aus oberflächennahem Erdreich entsprechend der unter 1.2 genannten Methode:2. Heat generation from near-surface soil according to the method mentioned under 1.2:

[0008] 2.1 Stand der Technik ist dabei die Anordnung von Erdabsorberplatten vertikal im Erdreich mit einer Erdreichüberdeckung von ca. 1,2 m. Die dabei erzielbare grundflächenspezifische Entzugsleistung beträgt etwa 140 W/qm bei etwa 160 W/qm, bezogen auf die Absorberfläche. Genannt werden von den Anbietern Fluidtemperaturen, die nach einer Stunde Betriebszeit im Mittelwert 5,5 K unter der jeweiligen Erdreichtemperatur liegen. Ausgehend von der tiefsten Temperatur in genannter Tiefe von +6 °C im Februar entspräche das einer mittleren Fluidtemperatur von +0,5 °C. 2.1 State of the art is the arrangement of earth absorber plates vertically in the soil with a soil coverage of about 1.2 m. The base-specific extraction power that can be achieved is approximately 140 W / m2 at approximately 160 W / m2, based on the absorber area. Fluid temperatures are mentioned by the suppliers, which after an hour of operation are on average 5.5 K below the respective soil temperature. Based on the lowest temperature at the specified depth of +6 ° C in February, this would correspond to an average fluid temperature of +0.5 ° C.

[0009] Erdabsorberplatten haben mit ca. 18l/kW den geringsten Bedarf an Kälteträgerfluid, der noch in vertretbaren Grenzen liegt. Plattenförmige Erdabsorber müssen zur «Erfassung» der beidseitig anliegenden Erdreichmasse und wegen der Entlüftungsmöglichkeit senkrecht im Erdreich angeordnet sein. Die Plattenelemente müssen auf der Baustelle unter «Tiefbaubedingungen» durch «Fusionsschweissung» zu Kollektoreinheiten verbunden werden, was bei niedrigen Aussentemperaturen unzulässig ist. Behindernd ist ferner, dass die Schweissverbindungen erst 30 Minuten nach Ausführung mechanisch belastbar sind. Die Gewährleistung der Hersteller von 10 Jahren ist gemessen an der Lebenserwartung eines Gebäudes unzureichend. At around 18l / kW, earth absorber plates have the lowest requirement for refrigerant fluid, which is still within reasonable limits. Plate-shaped earth absorbers must be arranged vertically in the earth to “record” the earth mass on both sides and because of the possibility of ventilation. The plate elements must be connected to the collector units on the construction site under «civil engineering conditions» by «fusion welding», which is not permitted at low outside temperatures. It is also a hindrance that the welded joints cannot be mechanically loaded until 30 minutes after execution. The manufacturer's guarantee of 10 years is insufficient compared to the life expectancy of a building.

[0010] 2.2 Erdenergiekörbe sind im Erdreich vertikal angeordnet. Die Erdüberdeckung liegt bei 1,5 m. Sie sind in einem Raster von 4 m angeordnet, wobei die Höhe 2 m beträgt. Der Aussendurchmesser liegt bei 0,5 m. Der Erdenergiekorb besteht beispielsweise aus einem wendeiförmig, zylindrisch angeordnetem Rohr aus PE mit den Dimensionen 25 × 2,5 mm. Die Wendel weist eine gestreckte Rohrlänge von 55 m auf. Der Bedarf an Kälteträgerfluid liegt relativ hoch, und zwar bei ca. 35 I/kW. Gemessen wurden Entzugsleistungen von 500 W/Korb. Bei dem geforderten Verlegeraster von 4 m ergibt sich eine Flächenspezifische Entzugsleistung von ca. 40 W/qm bei einer Fluidtemperatur von –3 °C/0 °C. Demzufolge ist für Erdenergiekörbe keine grosse Marktchance zu erwarten. 2.2 Earth energy baskets are arranged vertically in the ground. The earth cover is 1.5 m. They are arranged in a grid of 4 m, the height being 2 m. The outside diameter is 0.5 m. The earth energy basket consists, for example, of a helical, cylindrical tube made of PE with the dimensions 25 × 2.5 mm. The helix has an elongated tube length of 55 m. The requirement for coolant fluid is relatively high, namely around 35 I / kW. Withdrawal capacities of 500 W / basket were measured. With the required installation grid of 4 m, there is an area-specific extraction power of approx. 40 W / m² at a fluid temperature of -3 ° C / 0 ° C. As a result, no major market opportunity is expected for earth energy baskets.

[0011] 2.3 Koaxial-Erdsonden: Bei Koaxialerdenergiesonden handelt es sich um «Rohr in Rohr-Sonden», die zur Anordnung in senkrechten Erdbohrungen von bis zu 60 Meter Tiefe bestimmt sind. Diese Sonden bestehen aus einem PE-Rohr mit einem Aussendurchmesser von 140 mm. Solche Sonden haben eine Länge bis zu 60 m. Diese Sonden werden mantelseitig von oben nach unten vom Wärmeträgerfluid durchströmt. Das Fluid wird über ein in der Sonde konzentrisch angeordnetes Rohr nach oben zurückgeführt, was einen gewissen thermischem Kurzschluss unvermeidbar macht, zumal die Sondenmodule bis zu 60 m lang in Serien geschaltet sind. Die Sonden sind erhältlich mit der Länge von 15 m oder 30 m. Diese Längen machen den vollständigen Zusammenbau der Sonden in senkrechter Position auf der Baustelle erforderlich, wobei entsprechende Hebezeuge bereitzustellen sind. Das Verschweissen kann und darf nur durch geschulte, zertifizierte Fachkräfte ausgeführt werden. 2.3 Coaxial earth probes: Coaxial earth energy probes are «tubes in tube probes», which are intended for arrangement in vertical earth bores of up to 60 meters depth. These probes consist of a PE pipe with an outer diameter of 140 mm. Such probes have a length of up to 60 m. The heat transfer fluid flows through these probes on the jacket side from top to bottom. The fluid is returned upwards via a tube arranged concentrically in the probe, which makes a certain thermal short-circuit unavoidable, especially since the probe modules are connected in series for up to 60 m. The probes are available in lengths of 15 m or 30 m. These lengths require the complete assembly of the probes in a vertical position on the construction site, whereby appropriate lifting devices must be provided. The welding can and must only be carried out by trained, certified specialists.

[0012] Die Füllung der Sonden beträgt nach Herstellerangabe 13,5 l/m. Aus dieser Füllmenge errechnet sich ein Bedarf an Wärmeträgerfluid von 193I/kW. Die Kosten für die vorgesehenen «Bio-Wärmeträgerflüssigkeit» dürften sich im Bereich von 1,20 €/l entsprechend 232.– €/kW Entzugsleistung bewegen. Die erzielbare Wärmeentzugsleistung liegt etwa um Faktor 1,5 bis 1,7 über der einer Erdenergiesonde. Die leistungsbezogenen Erstellungskosten dürften unter denen für die Erstellung von Erdsonden liegen. Anzunehmen ist auch, dass bei ausreichendem Abstand der Sonden die Regeneration im Jahreszyklus von oben her erfolgen kann. Die beim genannten Volumen erzielbare Wärmespeicherfähigkeit beträgt entsprechend dem genannten Fluidinhalt 0,016 W/m K. Die erzielbare Entzugsleitung von 70 W/m liegt etwa um Faktor 1,5 über der einer Erdsonde. The filling of the probes is 13.5 l / m according to the manufacturer. From this filling quantity, a requirement for heat transfer fluid of 193I / kW is calculated. The costs for the envisaged “bio heat transfer fluid” should be in the range of 1.20 € / l, corresponding to 232.– € / kW withdrawal power. The heat extraction capacity that can be achieved is about a factor of 1.5 to 1.7 above that of an earth energy probe. The performance-related creation costs are likely to be lower than for the creation of geothermal probes. It can also be assumed that if the probes are sufficiently far apart, regeneration can take place from above in the annual cycle. The heat storage capacity that can be achieved with the stated volume is 0.016 W / m K in accordance with the stated fluid content. The achievable withdrawal line of 70 W / m is about a factor of 1.5 above that of an earth probe.

[0013] Ein wichtiges Kriterium dürfte der Abstand der Sonden zueinander sein, und zwar unter Berücksichtigung des Umstandes, dass die gewonnene Energie von oben im Laufe des Jahres zu regenerieren ist. Dies dürfte einen Mindestabstand von ca. 2,5 m bei einer 30m-Sonde erfordern. Die Vorteile der GeoCox-Sonden sind nicht erkennbar. Der geologische Gutachter Lichtenberger, s. Hompage Lichtenberger, bestätigt nur 50 bis 60 W/m, wobei 70 W/m (= 160 W/qm) erzielbar sein dürfte. Wohlmöglich resultiert ein gewisser Verlust aus dem inneren thermischen Kurzschluss infolge der vom Hersteller genannten möglichen Reihenschaltung der Sonden von bis zu 60 m. An important criterion should be the distance between the probes, taking into account the fact that the energy obtained is to be regenerated from above in the course of the year. This should require a minimum distance of approx. 2.5 m for a 30 m probe. The advantages of the GeoCox probes cannot be seen. The geological expert Lichtenberger, s. Homepage Lichtenberger, confirmed only 50 to 60 W / m, whereby 70 W / m (= 160 W / qm) should be achievable. A certain loss may result from the internal thermal short-circuit as a result of the possible series connection of the probes of up to 60 m, as stated by the manufacturer.

3. Volumenkollektor3. Volume collector

[0014] Das unter 2. Beschriebene Prinzip des «Volumenkollektors» gewinnt in jedem Falle an wirtschaftlicher Bedeutung. Infolge abnehmendem spezifischem Wärmebedarf neu errichteter Gebäude, die der Wärmeschutzverordnung entsprechend einem spezifischen Wärmebedarf von 40 W/qm gedämmt sein müssen, was zu einem Bedarf an Entzugsfläche im Verhältnis von 1: 4 gegenüber der Gebäudenutzfläche führt. Bei Niedrigenergiehäusern genügt bereits ein Verhältnis von 1: 8. Eine derart geringe Entzugsfläche ist bei vielen Bauvorhaben verfügbar und ermöglicht es, bisherige Lösungen der Erdwärmegewinnung kostengünstiger zu ersetzen. Das genannte Prinzip kommt auch zum Einsatz in den nicht seltenen Fällen, in denen Erdenergiesonden nicht ausführbar sind bzw. nicht genehmigt werden. Beim genannten Prinzip werden grossflächige Erdabsorber erforderlich sein, was beim Stand der Technik hinsichtlich der erforderlichen Füllmenge an kostenaufwendigem Kälteträgerfluid (volkstümlich «Sole») am wirtschaftlichsten durch plattenförmigen Absorber erzielt werden kann. Der plattenförmige Absorber begnügt sich im Gegensatz zur Koaxialsonde mit einer Fluidmenge von ca. 18 l/kW statt 193 I/kW. Schon alleine wegen der geringeren erforderlichen Füllmenge an Wärmeträgerfluid dürfte der Einsatz von plattenförmigen Wärmeaustauschern derzeit bessere Marktschanzen erzielen. The principle of the «volume collector» described under 2. gains economic importance in any case. As a result of the decreasing specific heat requirement of newly constructed buildings, which must be insulated in accordance with the Heat Protection Ordinance in accordance with a specific heat requirement of 40 W / sqm, which leads to a need for withdrawal area in a ratio of 1: 4 compared to the building usable area. A ratio of 1: 8 is already sufficient for low-energy houses. Such a small withdrawal area is available for many construction projects and makes it possible to replace previous geothermal energy solutions more cost-effectively. The principle mentioned is also used in the not uncommon cases in which earth energy probes cannot be carried out or are not approved. With the principle mentioned, large-area earth absorbers will be required, which can be achieved most economically by plate-shaped absorbers in the state of the art in terms of the required amount of costly refrigerant fluid (popularly “brine”). In contrast to the coaxial probe, the plate-shaped absorber is satisfied with a fluid quantity of approx. 18 l / kW instead of 193 I / kW. If only because of the lower filling quantity of heat transfer fluid required, the use of plate-shaped heat exchangers should currently achieve better market jumps.

[0015] Bei allen Einrichtungen und Methoden des Standes der Technik ist die Wärmeentzugsleistung verhältnismässig niedrig, sie weisen ungenügende Wirtschaftlichkeit auf und die gewonnene Energie wird auf einem niedrigen und demzufolge wenig effizienten Temperaturniveau für die Wärmepumpe bereitgestellt. In all devices and methods of the prior art, the heat extraction performance is relatively low, they have insufficient economy and the energy obtained is provided at a low and consequently inefficient temperature level for the heat pump.

[0016] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, diese sowie noch weitere Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen. [0016] The object of the present invention is to eliminate these and other disadvantages of the prior art.

[0017] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss so gelöst, wie dies im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 definiert ist. This object is achieved according to the invention as defined in the characterizing part of patent claim 1.

[0018] Die genannte Aufgabe wird auch durch ein Verfahren gelöst, welches im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 13 definiert ist. The above object is also achieved by a method which is defined in the characterizing part of claim 13.

[0019] Nachstehend werden Ausführungsformen des vorliegenden Erdwärmeabsorbers anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: <tb>Fig. 1<SEP>in einer Seitenansicht und schematisch den vorliegenden Erdwärmeabsorber, <tb>Fig. 2<SEP>in einer Axialansicht eine der Endpartien des Erdwärmeabsorbers nach Fig. 1 , <tb>Fig. 3<SEP>in einer Draufsicht die in Fig. 2 abgebildete Endpartie des Erdwärmeabsorbers, und <tb>Fig. 4<SEP>in einer Seitenansicht eine weitere Ausführung des Erdwärmeabsorbers.Embodiments of the present geothermal absorber are explained in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows: <tb> Fig. 1 <SEP> in a side view and schematically the present geothermal absorber, <tb> Fig. 2 <SEP> in an axial view one of the end parts of the geothermal absorber according to FIG. 1, <tb> Fig. 3 <SEP> in a top view the end portion of the geothermal absorber shown in FIG. 2, and <tb> Fig. 4 <SEP> in a side view another version of the geothermal energy absorber.

[0020] Der Erdwärmeabsorber enthält zumindest einen Modul 1, welcher als eine vorgefertigte und anschlussfertige Einheit ausgeführt ist. Der Modul 1 weist einen zylinderförmigen Grundkörper 11 auf, der so ausgeführt ist, dass er mit Wasser gefüllt werden kann. Der Modul 1 umfasst ferner einen fluidbeaufschlagbaren Wärmeaustauscher 20, der im zylinderförmigen Grundkörper 11 des Moduls 1 untergebracht ist. Der Grundkörper 11 des Moduls 1 ist mit Abschlussmitteln 2 und 3 versehen, von welchen je eines einer der Endpartien 12 bzw. 13 des zylinderförmigen Grundkörpers 11 des Moduls 1 wasserdicht zugeordnet ist. Der Grundkörper 11 des Moduls 1 ist ferner mit Anschlussstutzen 4, 5 versehen, von welchen sich je einer in einem der Endbereiche 12 bzw. 13 des zylinderförmigen Grundkörpers 11 des Moduls 1 befindet. Die Anschlussstutzen 4 und 5 stehen von der Oberseite des zylinderförmigen Grundkörpers 11 des Moduls 1 ab. An diese Anschlussstutzen 4 und 5 sind Abschnitte einer Wasserversorgungsleitung 7 anschliessbar. The geothermal absorber contains at least one module 1, which is designed as a prefabricated and ready-to-connect unit. The module 1 has a cylindrical base body 11, which is designed so that it can be filled with water. The module 1 further comprises a heat exchanger 20 which can be acted on by fluid and which is accommodated in the cylindrical base body 11 of the module 1. The base body 11 of the module 1 is provided with closure means 2 and 3, one of which is assigned to each of the end parts 12 and 13 of the cylindrical base body 11 of the module 1 in a watertight manner. The base body 11 of the module 1 is also provided with connecting pieces 4, 5, one of which is located in one of the end regions 12 or 13 of the cylindrical base body 11 of the module 1. The connecting pieces 4 and 5 protrude from the top of the cylindrical base body 11 of the module 1. Sections of a water supply line 7 can be connected to these connecting pieces 4 and 5.

[0021] Das jeweilige Abschlussmittel 2 bzw. 3 ist plattenähnlich ausgeführt, wobei je eines dieser Abschlussmittel 2 bzw. 3 einer der Endpartien 12 bzw. 13 des zylinderförmigen Grundkörpers 11 des Moduls 1 wasserdicht zugeordnet ist. Das jeweilige Abschlussmittel 2 bzw. 3 ist im dargestellten Fall als ein Deckel ausgeführt, der eine der Endpartien 12 bzw. 13 des zylinderförmigen Grundkörpers 11 des Moduls 1 übergreift. Das Abschlussmittel 2 bzw. 3 hat einen plattenähnlichen Grundkörper 48 mit einer kreisförmig verlaufenden Umlaufskante. An diese Kante schliesst sich ein ringförmiger Kragen 49 an. Zweckmässigerweise ist der Randbereich der Endpartie 13 bzw. 14 des zylinderförmigen Grundkörpers 11 des Moduls 1 mit einem Aussengewinde versehen. Die Innenfläche des ringförmigem Kragens 49 ist mit einem entsprechenden Gegengewinde versehen. So kann der Deckel 2 bzw. 3 auf eine der Endpartien 12 bzw. 13 des zylinderförmigen Grundkörpers 11 des Moduls 1 aufgeschraubt werden. The respective end means 2 and 3 is designed like a plate, one of these end means 2 and 3 being assigned to one of the end parts 12 and 13 of the cylindrical base body 11 of the module 1 in a watertight manner. In the case shown, the respective closure means 2 or 3 is designed as a cover which engages over one of the end parts 12 or 13 of the cylindrical base body 11 of the module 1. The closure means 2 and 3 has a plate-like base body 48 with a circular circumferential edge. An annular collar 49 adjoins this edge. The edge region of the end section 13 or 14 of the cylindrical base body 11 of the module 1 is expediently provided with an external thread. The inner surface of the annular collar 49 is provided with a corresponding counter thread. Thus, the cover 2 or 3 can be screwed onto one of the end parts 12 or 13 of the cylindrical base body 11 of the module 1.

[0022] Der Wärmeaustauscher 20 umfasst eine Wendel 21, welche zweckmässigerweise aus einem Schlauch, z.B. aus einem Kunststoffschlauch ist. Die aussen liegenden Flächen der Windungen 22 der Wendel 21 liegen an der Innenfläche 6 des zylinderförmigen Grundkörpers 11 des Moduls 1 an. Der Wärmeaustauscher 20 umfasst ferner Anschlussvorrichtungen 23 und 24, mit deren Hilfe die Wendel 21 über Fluidleitungen 25 und 26 (Fig. 2 und 3 ) an eine Wärmepumpe (nicht dargestellt) anschliessbar ist. Ein Teil der jeweiligen Anschlussvorrichtung 23 bzw. 24 geht durch eines der Abschlussmittel 2 bzw. 3 am Grundkörper 11 des Moduls 1 wasserdicht hindurch. The heat exchanger 20 comprises a coil 21, which expediently from a hose, e.g. from a plastic tube. The outer surfaces of the windings 22 of the helix 21 rest on the inner surface 6 of the cylindrical base body 11 of the module 1. The heat exchanger 20 further comprises connection devices 23 and 24, with the aid of which the coil 21 can be connected to a heat pump (not shown) via fluid lines 25 and 26 (FIGS. 2 and 3). A part of the respective connection device 23 or 24 passes through one of the closure means 2 or 3 on the base body 11 of the module 1 in a watertight manner.

[0023] Die jeweilige Anschlussvorrichtung 23 bzw. 24 ist als ein Rohr-Formstück ausgeführt. Dieses Rohrstück hat einen etwa L-förmigen Grundkörper. Das freie Ende eines der Schenkel 27 der L-förmigen Anschlussvorrichtung 23 bzw. 24 ist an eines der Enden der Wendel 21 fluidmässig angeschlossen. Der andere Schenkel 28 der L-förmigen Anschlussvorrichtung 23 bzw. 24 geht durch einen der Abschlussmittel 2 bzw. 3 des Modulgrundkörpers 11 flüssigkeitsdicht hindurch. Das freie Ende der zweiten Schenkel 28 der L förmigen Anschlussvorrichtung 23 bzw. 24 ist an das Ende eines der Abschnitte der Fluidleitungen 25 und 26 anschliessbar. 23 bzw. 24 kann auch bogenförmig sein. The respective connection device 23 or 24 is designed as a pipe fitting. This piece of pipe has an approximately L-shaped base body. The free end of one of the legs 27 of the L-shaped connecting device 23 or 24 is fluidly connected to one of the ends of the helix 21. The other leg 28 of the L-shaped connection device 23 or 24 passes liquid-tight through one of the closure means 2 or 3 of the module base body 11. The free end of the second leg 28 of the L-shaped connection device 23 or 24 can be connected to the end of one of the sections of the fluid lines 25 and 26. 23 or 24 can also be arcuate.

[0024] Der Wärmeaustauscher 20 umfasst auch ein Umgehungsstück 30. Der Hauptteil 31 dieses Umgehungsstücks 30 ist als ein Rohrabschnitt ausgeführt. Dieser Rohrabschnitt 31 verläuft praktisch parallel zur Längsachse A der Wendel 21. Im dargestellten Fall verläuft der Rohrabschnitt 31 des Umgehungsstückes 30 ausserhalb des Modulgrundkörpers 11. Das Umgehungsstück 30 umfasst ferner ein praktisch U-förmiges Kniestück 32, welches ebenfalls als ein Rohrstück ausgeführt ist. Das freie Ende eines der U-Schenkel 33 des Kniestücks 32 ist an die freie Endpartie des zweiten Schenkels 28 der ersten Anschlussvorrichtung 23 fluidmässig angeschlossen. Das freie Ende des zweiten U-Schenkels 34 des Kniestücks 32 ist an die erste Endpartie 35 des Rohrabschnittes 31 des Umgehungsstücks 30 fluidmässig angeschlossen. Dieses freie Ende des zweiten U-Schenkels 34 des Kniestücks 32 ist mit der ersten Endpartie 35 des Umgehungsstücks 30 zweckmässigerweise einstückig. Die andere Endpartien 36 des Umgehungsrohrstücks 30 liegt neben der zweiten Anschlussvorrichtung 24. Einer der Abschnitte 26 der Fluidleitung 25 ist an diese zweite Endpartien 36 des Umgehungsrohrstücks 30 angeschlossen. The heat exchanger 20 also includes a bypass piece 30. The main part 31 of this bypass piece 30 is designed as a pipe section. This pipe section 31 runs practically parallel to the longitudinal axis A of the helix 21. In the illustrated case, the pipe section 31 of the bypass piece 30 runs outside the module base body 11. The bypass piece 30 further comprises a practically U-shaped elbow piece 32, which is also designed as a pipe piece. The free end of one of the U-legs 33 of the elbow 32 is fluidly connected to the free end part of the second leg 28 of the first connection device 23. The free end of the second U-leg 34 of the elbow 32 is fluidly connected to the first end portion 35 of the pipe section 31 of the bypass piece 30. This free end of the second U-leg 34 of the elbow 32 is expediently in one piece with the first end part 35 of the bypass piece 30. The other end portions 36 of the bypass tube piece 30 lie next to the second connection device 24. One of the sections 26 of the fluid line 25 is connected to these second end portions 36 of the bypass tube piece 30.

[0025] Der zylinderförmige Grundkörper 11 des Moduls 1 kann eine beträchtliche Länge aufweisen. Dieser zylinderförmige Grundkörper 11 kann beispielweise 3m bzw. 6m lang sein. Beispielweise aus transporttechnischen Gründen kann es zweckmässig sein, dass der zylinderförmige Grundkörpers 11 des Moduls 1 aus zumindest zwei Abschnitten 8 und 9 besteht. Diese Abschnitte 8 und 9 sind mit Hilfe einer Muffe 10 miteinander verbunden. Eine solche Verbindungsstelle ist in Fig. 1 etwa in der Mitte der Länge des zylinderförmigen Grundkörpers 11 des Moduls 1 dargestellt. Die stumpf aneinander an-stossenden Endpartien 14 und 15 der Grundkörperabschnitte 8 und 9 sind mit Aussengewinde versehen. Die Innenfläche der Muffe 10 weist ein entsprechendes Innengewinde auf. Mittels der Gewindemuffe 10 können die Grundkörperabschnitte 8 und 9 miteinander verbunden sein. Die Länge der Wendel 21 muss in einem solchen Fall ebenfalls zweitgeteilt werden. Diese zwei Teile der Wendel 21 sind mit Hilfe einer weiteren Muffe 19 miteinander verbunden. The cylindrical base body 11 of the module 1 can have a considerable length. This cylindrical base body 11 can be 3m or 6m long, for example. For transport reasons, for example, it may be expedient for the cylindrical base body 11 of the module 1 to consist of at least two sections 8 and 9. These sections 8 and 9 are connected to one another by means of a sleeve 10. Such a connection point is shown in FIG. 1 approximately in the middle of the length of the cylindrical base body 11 of the module 1. The end parts 14 and 15 of the base body sections 8 and 9 butting against one another are provided with external threads. The inner surface of the sleeve 10 has a corresponding internal thread. The base body sections 8 and 9 can be connected to one another by means of the threaded sleeve 10. In such a case, the length of the helix 21 must also be divided into two. These two parts of the helix 21 are connected to one another by means of a further sleeve 19.

[0026] Es ist zumindest eine Platte 40 vorgesehen, welche zur Führung und Stabilisierung der Module 1 im Erdreich 18 (Fig. 2 und 3 ). bestimmt ist. Diese Führungsplatte 40 weist einen Grundkörper 41 auf. Im Grundkörper 41 der Führungsplatte 40 ist eine Öffnung 42 ausgeführt ist. Der Durchmesser dieser Hauptöffnung 42 ist so bemessen, dass der zylinderförmige Grundkörper 11 des Moduls 1 durch diese Öffnung 42 hindurchgeht. Die unten liegenden Eckpartien der Führungsplatte 40 weisen Abschrägungen 43 und 44 auf, welche von der Hauptöffnung 42 weg zusammenlaufen. Diese untere Partie der Führungsplatte 40 ist daher im Wesentlichen keilförmig. Der Grundkörper 41 der Führungsplatte 40 weist zusätzliche Öffnungen 45 und 46 auf, durch welche die Wasserleitung 7 und das Umgehungsrohrstück 30 hindurchgehen. At least one plate 40 is provided, which for guiding and stabilizing the modules 1 in the ground 18 (FIGS. 2 and 3). is determined. This guide plate 40 has a base body 41. An opening 42 is made in the base body 41 of the guide plate 40. The diameter of this main opening 42 is dimensioned such that the cylindrical base body 11 of the module 1 passes through this opening 42. The lower corner portions of the guide plate 40 have bevels 43 and 44 which converge away from the main opening 42. This lower part of the guide plate 40 is therefore essentially wedge-shaped. The base body 41 of the guide plate 40 has additional openings 45 and 46, through which the water line 7 and the bypass tube piece 30 pass.

[0027] Der zylinderförmige Grundkörper 11 des Moduls 1 und der Wärmeaustauscher 20 sind zweckmässigerweise aus Kunststoff. Das Wasser im Modul 1 kann einen Zusatz enthalten, der zur Senkung des Gefrierpunktes von Wasser dient. Dieser Zusatz kann ein Frostschutzmittel bzw. ein Salz sein. The cylindrical base body 11 of the module 1 and the heat exchanger 20 are expediently made of plastic. The water in module 1 can contain an additive that serves to lower the freezing point of water. This additive can be an antifreeze or a salt.

[0028] Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsmöglichkeit des vorliegenden Erdwärmeaustauschers. Die Module 1 des Erdwärmeaustauschers werden zu einer Reihe hintereinander angeordnet und dieser linienförmige Satz aus Modulen 1 wird im Erdreich 18 schräg abwärts angeordnet. Die einzelnen Module 1 werden über ihre Anschlussvorrichtungen 23 und 24 in Serie geschaltet. Das Umgehungsrohrstück 30 führt vom zutiefst liegenden Modul 1 entlang dieser Reihe aus Modulen 1 schräg aufwärts. Fig. 4 shows a further embodiment of the present geothermal heat exchanger. The modules 1 of the geothermal heat exchanger are arranged in a row one behind the other and this linear set of modules 1 is arranged obliquely downwards in the ground 18. The individual modules 1 are connected in series via their connecting devices 23 and 24. The bypass pipe section 30 leads obliquely upwards from the deeply lying module 1 along this row of modules 1.

[0029] In Fig. 3 ist noch eine weitere Möglichkeit für den Anschluss von mehreren Modulen 1 angedeutet. Aus Fig. 3 ist es unter anderem ersichtlich, dass die Fluidleitungen 25 und 26 beim teilweise abgebildeten Modul 1 nicht enden, sondern dass diese Fluidleitungen 25 und 26 nach links weiterführen. An diese Fortsetzungen der Fluidleitungen 25 und 26 können weitere Module 1 angeschlossen werden, die dann zum in Fig. 3 teilweise abgebildeten Modul 1 parallel liegen. Entsprechendes gilt auch für die Wasserleitungen 7. A further possibility for the connection of several modules 1 is indicated in FIG. 3. It can be seen from FIG. 3, among other things, that the fluid lines 25 and 26 do not end in the module 1 that is partially shown, but that these fluid lines 25 and 26 continue to the left. Further modules 1 can be connected to these continuations of the fluid lines 25 and 26, which are then parallel to the module 1 partially shown in FIG. 3. The same applies to the water pipes 7.

[0030] Der Erdwärmeabsorbers wird in der Weise hergestellt, dass ein Schlauch, zweckmässigerweise ein Kunststoffschlauch, auf eine zylinderförmige Lehre aufgewickelt und dann so behandelt wird, dass er die Form einer Wendel dauerhaft behält. Der Durchmesser der zylinderförmigen Lehre ist so bemessen, dass der äussere Durchmesser der Wendel 21 nach der erwähnten Behandlung dem Durchmesse der Innenfläche 6 des zylinderförmigen Grundkörpers 11 des Moduls 1 entspricht. Die Wendel 21 wird gestreckt, damit ihr äusserer Durchmesser kleiner wird als der innere Durchmesser des zylinderförmigen Grundkörpers 11 des Moduls 1. The geothermal absorber is manufactured in such a way that a hose, expediently a plastic hose, is wound onto a cylindrical gauge and then treated in such a way that it permanently retains the shape of a spiral. The diameter of the cylindrical gauge is dimensioned such that the outer diameter of the helix 21 after the treatment mentioned corresponds to the measurement of the inner surface 6 of the cylindrical base body 11 of the module 1. The helix 21 is stretched so that its outer diameter becomes smaller than the inner diameter of the cylindrical base body 11 of the module 1.

[0031] Die Wendel 21 wird in diesem gestreckten Zustand in den zylinderförmigen Grundkörper 11 des Moduls 1 eingeführt, wonach die Wendel von der Streckungskraft befreit wird. Jetzt liegen die äusseren Flächen der Windungen 22 der Wendel 21 an der Innenfläche 6 des zylinderförmigen Grundkörpers 11 des Moduls 1 an. Hiernach können die Abschlussmittel 2 und 3 dem Grundkörper 11 des Moduls 1 zugeordnet werden, und zwar unter der Durchführung der zweiten Schenkel 28 der Anschlussvorrichtungen 23 und 24 durch die Abschlussmittel 2 und 3. Dabei gehen die Anschlussvorrichtungen 23 und 24 des Wärmeaustauschers durch die Abschlussmittel 2 und 3 wasserdicht hindurch. Hiernach können die Abschnitte der Wasserleitung 7 und der Fluidleitungen 25 und 26 an den Modul 1 angeschlossen werden. The coil 21 is inserted into the cylindrical base body 11 of the module 1 in this stretched state, after which the coil is released from the stretching force. Now the outer surfaces of the turns 22 of the helix 21 rest on the inner surface 6 of the cylindrical base body 11 of the module 1. According to this, the terminating means 2 and 3 can be assigned to the base body 11 of the module 1, specifically by passing the second legs 28 of the connecting devices 23 and 24 through the terminating means 2 and 3. The connecting devices 23 and 24 of the heat exchanger pass through the terminating means 2 and 3 waterproof through. The sections of the water line 7 and the fluid lines 25 and 26 can then be connected to the module 1.

[0032] Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: <tb>Fig. 1<SEP>den länglichen Erdwärmeabsorber in einer Seitenansicht, <tb>Fig. 2<SEP>vergrössert einen Ausschnitt aus dem mittleren Bereich des länglichen Erdwärmeabsorbers, und <tb>Fig. 3<SEP>den Erdwärmeabsorber in einer axialen Ansicht.[0032] Embodiments of the present invention are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. It shows: <tb> Fig. 1 <SEP> the elongated geothermal absorber in a side view, <tb> Fig. 2 <SEP> enlarges a section of the central area of the elongated geothermal absorber, and <tb> Fig. 3 <SEP> the geothermal absorber in an axial view.

[0033] Der in Fig. 1 dargestellte Absorber umfasst zumindest einen Modul 1, welcher einen rohrförmigen Grundkörper 11 aufweist. Die Enden dieses Grundkörpers 11 sind mit Hilfe von Deckeln 2 wasserdicht verschlossen. Dieser Grundkörper 11 ist zweckmässigerweise aus einem Kunststoff angefertigt, was auch für die Deckel 2 und 3 zutreffen kann. Im Bereich der Endpartien des Rohres 11 sind Anschlüsse 4 und 5 angebracht, welche vom Rohr 11 abstehen. Zweckmässigerweise stehen diese Stutzen 4 und 5 von einer bestimmten Stelle am Umfang des Rohres 11 ab. Im dargestellten Fall stehen die Stutzen 4 und 5 von der Oberseite des Rohres 11 ab, was das Befüllen des Absorbergrundkörpers 11 mit Wasser erleichtert. Die abstehenden Enden der Stutzen 4 und 5 lassen sich mittels Stopfen (nicht dargestellt) verschliessen. Der längliche Erdwärmeabsorber kann sich während seinem Betrieb in einer horizontalen Lage befinden, wie dies in den Zeichnungen dargestellt ist. Der Erdwärmeabsorber kann sich während seinem Betrieb jedoch auch in einer vertikalen Lage befinden. The absorber shown in FIG. 1 comprises at least one module 1, which has a tubular base body 11. The ends of this base body 11 are closed watertight with the help of lids 2. This base body 11 is expediently made of a plastic, which can also apply to the covers 2 and 3. In the area of the end parts of the tube 11, connections 4 and 5 are attached, which protrude from the tube 11. Advantageously, these nozzles 4 and 5 protrude from a certain point on the circumference of the tube 11. In the illustrated case, the sockets 4 and 5 protrude from the top of the tube 11, which facilitates the filling of the absorber base body 11 with water. The protruding ends of the connecting pieces 4 and 5 can be closed by means of plugs (not shown). The elongated geothermal absorber can be in a horizontal position during its operation, as shown in the drawings. However, the geothermal energy absorber can also be in a vertical position during its operation.

[0034] Im Inneren des Absorbergrundkörpers 11 befindet sich eine Rohrvorrichtung 20. Diese Rohrvorrichtung 20 umfasst eine Wendel 21, welche sich praktisch über die ganze Länge des Absorbergrundkörpers 11 streckt. Diese Wendel 21 ist ebenfalls aus einem Kunststoff angefertigt. Im Bereich einer der Endpartien des Absorbergrundkörpers 11 weist die Wendel 21 einen Stutzen 22 auf, durch welchen ein Fluid in die Wendel 21 eingeführt oder aus dieser ausgeführt werden kann. An das gegenüberliegende Ende der Wendel 21 schliesst sich einerends ein Durchgangsrohr 23 an, welches durch die Wendel 21 hindurchgeht. Das andere Ende dieses Durchgangsrohres 23 trägt einen zweiten Stutzen 24, welcher etwa neben dem ersten Stutzen 22 liegt. Durch diesen Stutzen 24 kann das Fluid in die Wendel 21 eingeführt oder aus dieser ausgeführt werden. Die Stutzen 22 und 24 liegen im Bereich des rechts dargestellten Rohrdeckels 5. Die Fluidstutzen 22 und 24 gehen wasserdicht durch diesen zweiten Rohrdeckel 5 hindurch. Die ausserhalb des Rohres 1 liegenden Teile der Stutzen 22 und 24 sind an eine Wärmepumpe (nicht dargestellt) in einer an sich bekannten Weise anschliessbar. In the interior of the absorber base body 11 there is a pipe device 20. This pipe device 20 comprises a helix 21 which extends practically over the entire length of the absorber base body 11. This coil 21 is also made of a plastic. In the area of one of the end parts of the absorber base body 11, the helix 21 has a connecting piece 22, through which a fluid can be introduced into the helix 21 or can be carried out therefrom. At the opposite end of the helix 21 there is a through tube 23 at one end which passes through the helix 21. The other end of this through tube 23 carries a second nozzle 24, which lies approximately next to the first nozzle 22. Through this nozzle 24, the fluid can be introduced into the spiral 21 or be carried out from the latter. The sockets 22 and 24 lie in the area of the tube cover 5 shown on the right. The fluid sockets 22 and 24 pass through this second tube cover 5 in a watertight manner. The parts of the connecting pieces 22 and 24 lying outside the pipe 1 can be connected to a heat pump (not shown) in a manner known per se.

[0035] In der Darstellung gemäss Fig. 1 ist der Absorber im Erdreich 10 versenkt, und zwar zum Beispiel etwa 1,5 m unter der Erdreichoberfläche. Diesem Bereich des Erdreiches 10 entnimmt der Absorber die Energie, d.h. Wärme. Die Wendel 21 steht mit dem Absorbergrundkörper 11 in einem innigen Wärmekontakt. Dieser Kontakt wird normalerweise durch das sich im Absorbergrundkörper 11 befindliche Wasser hergestellt. Fig. 2 zeigt den Fall, in dem die Temperatur im Bereich des Erdwärmeabsorbers unter Null Celsius fiel. Aus Fig. 2 ist es auch ersichtlich, dass die Abschnitte der Wendel 21, welche der Innenfläche 6 des Absorbergrundkörpers 11 am nächsten liegen, an der Innenfläche des Absorbergrundkörpers 11 anliegen. Nachdem die Temperatur unter Null Celsius sank, bilden sich in den Bereichen, wo die Aussenflächen der genannten Abschnitte der Wendel 21 an der Innenfläche 6 des Absorbergrundkörpers 11 Brücken 15 aus Eis. Eis weist eine Wärmeleitfähigkeit auf, welche noch besser ist, als die Wärmeleitfähigkeit von Wasser. 1, the absorber is sunk in the ground 10, for example about 1.5 m below the surface of the ground. The absorber takes the energy from this area of the soil 10, i.e. Warmth. The coil 21 is in intimate thermal contact with the absorber base body 11. This contact is normally made by the water located in the absorber body 11. 2 shows the case in which the temperature in the area of the geothermal absorber fell below zero Celsius. From FIG. 2 it can also be seen that the portions of the helix 21 which are closest to the inner surface 6 of the absorber base body 11 lie against the inner surface of the absorber base body 11. After the temperature has dropped below zero Celsius, bridges 15 of ice are formed in the areas where the outer surfaces of the mentioned portions of the helix 21 on the inner surface 6 of the absorber base body 11. Ice has a thermal conductivity that is even better than the thermal conductivity of water.

[0036] Fig. 3 zeigt den Erdwärmeabsorber in einer axialen Sicht, wobei sich der Erdwärmeabsorber in einer horizontalen Lage befindet. An der Aussenseite des Erdwärmeabsorbers sind abwärts gerichtete Keile 16 und 17 angebracht. Je ein Satz solcher Keile 16 bzw. 17 ist zu einer der Seiten des Erdwärmeabsorbers angebracht und gegebenenfalls am Absorber an Ort und Stelle befestigt. Zweckmässig ist es, wenn diese Keile entlang dem gesamten Erdwärmeabsorber angebracht sind. 3 shows the geothermal absorber in an axial view, the geothermal absorber being in a horizontal position. Downward wedges 16 and 17 are attached to the outside of the geothermal energy absorber. A set of such wedges 16 and 17 is attached to one of the sides of the geothermal absorber and optionally attached to the absorber in place. It is expedient if these wedges are attached along the entire geothermal energy absorber.

[0037] Entgegen der Lösung mit Plattenelementen, die unter Tiefbaubedingungen untereinander zu verbinden sind, werden die Module 1 als werkmässig bzw. industriell hergestellten und geprüften Einheiten angeliefert, und zwar in 6m Länge. Die Länge der Module 1 wird durch die Transportmöglichkeiten eingeschränkt. Contrary to the solution with plate elements that are to be connected to each other under civil engineering conditions, the modules 1 are delivered as factory or industrially manufactured and tested units, namely in 6m length. The length of the modules 1 is limited by the transport options.

[0038] Die Module 1 sind in einer für die Wärmegewinnung unübertreffbar effizient wirksamen und grossflächig zylindrischen Geometrie ausgeführt, die sich bei gleichgrosser Entzugsfläche gegenüber den Platten dadurch auszeichnen, dass die für den Wärmeentzug erfasste «Erdreichvolumen» bzw. dessen Masse in quadratischer Funktion mit dem Abstand zum Entzugskörper zunimmt. Die Wärme kann radial zufliessen. Die Wärmestromdichte nimmt proportional zum Radius des rohrförmigen Grundkörpers 11 ab. Dadurch wird der Wärmeleitwiderstand verringert, und zwar im Gegensatz zum plattenförmigen Absorber, bei dem die Wärmestromdichte bei zunehmendem Abstand konstant bleibt und sich nur in horizontaler Richtung auswirkt. The modules 1 are designed in an unsurpassably efficient effective and large-area cylindrical geometry, which are characterized by the same size withdrawal surface compared to the plates in that the "soil volume" for heat extraction or its mass in a square function with the Distance to the withdrawal body increases. The heat can flow in radially. The heat flow density decreases in proportion to the radius of the tubular base body 11. This reduces the thermal resistance, in contrast to the plate-shaped absorber, in which the heat flow density remains constant with increasing distance and only has an effect in the horizontal direction.

[0039] Die Dimensionierung des Erdwärmeabsorbers betrifft zunächst seinen zylindrischen Grundkörper 11 mit dem Durchmesser von 250 mm und die Kollektoraussenfläche von 0,785 qm/m. Diese ist flächenmässig identisch mit einem beidseitig wirkendem plattenförmigem Absorber von 392 mm Höhe. Ferner geht es um die Entzugsleistung: 125 W/m bzw. 159,8 W/qm, = 0,75 kW/Modul von 6 m Länge. Der Verlegeraster beträgt min. 0,85 und die flächenspezifische Entzugsleistung liegt bei 147 W/qm. The dimensioning of the geothermal absorber initially relates to its cylindrical base body 11 with a diameter of 250 mm and the collector outer surface of 0.785 square meters / m. In terms of area, this is identical to a double-sided plate-shaped absorber with a height of 392 mm. Another issue is the withdrawal power: 125 W / m or 159.8 W / m2, = 0.75 kW / module of 6 m length. The laying grid is min. 0.85 and the area-specific withdrawal power is 147 W / sqm.

[0040] Die sich bei der grösseren zylindrischen Geometrie ergebende Diskrepanz zwischen Inhalt und Oberfläche wird beim Erdwärmeabsorber dadurch ausgeschaltet, dass der Modul 1 auf der Innenseite mit der Rohrwendel 21 versehen ist, die auf ihrer gesamten Länge an der Innenwand 6 anliegt. Für die Rohrwendel 21 ist ein PE-Rohr mit den Dimensionen 16 × 2 mm, mit einem zulässigen Biegeradius von 5 d = 80 mm bzw. einen Biegedurchmesser von 160 mm vorgesehen. Bei der Herstellung des Moduls 1 wird das Fluidrohr 20 auf einen Zylinder mit max. 200 mm Durchmesser aufgewickelt, woraus sich ein Aussendurchmesser der Rohrwendel 21 von 232 mm ergibt. Dieser Wicke 21 wird auseinander gezogen und dann wird sie in diesem gespannten Zustand in das zylindrische Rohr 11 mit den standardisierten Abmessungen 250 × 7,7 mm, di = 234,6 mm mit 2,6 mm Untermass eingeschoben. Nach der Wegnahme der Spannung von der Wendel 21 wirkt sich die dadurch frei werdende elastische Rückstellkraft der Rohrwendel 21 so aus, dass sich die Aussenbezirke der Wendel an die Innenseite 6 des Rohres 11 anlehnen. Dadurch wird das Rohr 11 stabilisiert, sodass dessen Wandstärke mit 7,7 mm für die Erdüberdeckung statisch ausreichend bemessen ist. The resulting discrepancy between the content and surface in the larger cylindrical geometry is switched off in the geothermal absorber in that the module 1 is provided on the inside with the tube coil 21, which bears on the inner wall 6 over its entire length. A PE pipe with the dimensions 16 × 2 mm, with a permissible bending radius of 5 d = 80 mm or a bending diameter of 160 mm is provided for the pipe coil 21. In the manufacture of module 1, the fluid tube 20 is placed on a cylinder with a max. 200 mm in diameter, resulting in an outer diameter of the tube coil 21 of 232 mm. This vetch 21 is pulled apart and then in this tensioned state it is inserted into the cylindrical tube 11 with the standardized dimensions 250 × 7.7 mm, di = 234.6 mm with 2.6 mm undersize. After the tension has been removed from the helix 21, the elastic restoring force of the helical coil 21 which is released in this way has an effect such that the outer regions of the helix lean against the inner side 6 of the tube 11. This stabilizes the pipe 11, so that its wall thickness of 7.7 mm is statically sufficient for covering the earth.

[0041] Der Modul 1 ist ferner so gestaltet, dass er nach der Verlegung im Erdreich, jedoch noch vor der Erdreichüberdeckung mit Wasser gefüllt wird, nämlich mit Wasser statt mit teurem Wärrneträgerfluid, was durch die besondere konstruktive Ausführung des Moduls 1 ermöglicht wird. Wasser erfüllt dabei im Vergleich zu sämtlichen anderen Flüssigkeiten optimal die gegebenen Anforderungen. Es hat die höchste spezifische Wärmekapazität, die höchste spezifische Wärmeleitfähigkeit, die bei Eisbildung um Faktor 3,88 ansteigt. Das Wasser hat den höchsten ruhenden Wärmeübergangskoeffizienten 350 bis 580 W/qm,K, ansteigend bei Strömung auf 2300 bis 4700 W/qm,K, die geringste thermische Ausdehnung und bei +4 °C das kleinste Volumen, die höchste spezifische Erstarrungswärme/Latentwärme von 93 W/kg (Quelle: www.schweizer-fn. de/stoff/wuebergang/php). The module 1 is also designed so that it is filled with water after laying in the ground, but before the ground cover, namely with water instead of expensive heat transfer fluid, which is made possible by the special design of module 1. Water optimally fulfills the given requirements compared to all other liquids. It has the highest specific heat capacity, the highest specific thermal conductivity, which increases by a factor of 3.88 when ice forms. The water has the highest resting heat transfer coefficients 350 to 580 W / qm, K, increasing with flow to 2300 to 4700 W / qm, K, the lowest thermal expansion and at +4 ° C the smallest volume, the highest specific solidification heat / latent heat of 93 W / kg (source: www.schweizer-fn. De / stoff / wuebergang / php).

[0042] Das innen an der Zylinderwand 6 anliegende Fluidrohr 20 der Rohrwendel 21 bildet gegenüber dem Mantel zunächst einmal einen ca. 90 m langen linienförmigen thermischen Kontakt mit 20 Windungen/m. Zwischen dem Fluidrohr 20 und dem Rohrmantel 11 ergibt sich nach Wasserfüllung eine kurze, wirksame «thermische Brücke», ebenso wie ein grossflächiger Wärmeübergang mit hohem Wärmeübergangskoeffizienten gegenüber der Wasserfüllung mit einer Temperaturdifferenz von kleiner 0,5 Kelvin. Die herausragenden Eigenschaften von Wasser bilden beim Betrieb eine kurze, thermisch leitende Brücke zwischen der Zylinderinnenwand 11 und dem fluidführenden, linienförmig an der Zylinderinnenwand 6 anliegendem Rohr 20, und zwar mit ca. 50 mm Mittenabstand. The fluid tube 20 of the helical coil 21 lying against the inside of the cylinder wall 6 initially forms an approximately 90 m long linear thermal contact with 20 turns / m compared to the jacket. After the water filling, a short, effective “thermal bridge” results between the fluid pipe 20 and the pipe jacket 11, as does a large-area heat transfer with a high heat transfer coefficient compared to the water filling with a temperature difference of less than 0.5 Kelvin. During operation, the outstanding properties of water form a short, thermally conductive bridge between the cylinder inner wall 11 and the fluid-carrying pipe 20, which lies linearly against the cylinder inner wall 6, with a center distance of approximately 50 mm.

[0043] Unterschreitet die Fluidtemperatur in seltenen Fällen die Frostgrenze, wird zunächst einmal für mehrere Betriebsstunden durch die Eisbildung Latentwärme freigesetzt. Der wachsende Eisansatz 15 verstärkt den Wärmeübergang zwischen fluidführendem Rohr 20 und der Zylinderwand 6. Sobald der Eisansatz 15 etwa 15 mm überschreitet, bildet das Eis an Stelle von Wasser eine vollständige, kurze thermische Brücke zwischen Rohr 20 und Zylindermantel 11. Eis 15 verstärkt die kurze thermische Brücke infolge seiner um Faktor 3,88 höheren Wärmeleitfähigkeit gegenüber Wasser erheblich, so dass auch der Aussenmantel auf Temperaturen unter «Null» bzw. auf Fluidtemperatur abgekühlt wird. If the fluid temperature falls below the frost limit in rare cases, latent heat is initially released for several operating hours due to the formation of ice. The growing ice accumulation 15 increases the heat transfer between the fluid-carrying tube 20 and the cylinder wall 6. As soon as the ice accumulation 15 exceeds approximately 15 mm, the ice instead of water forms a complete, short thermal bridge between the tube 20 and the cylinder jacket 11. Ice 15 reinforces the short one thermal bridge due to its 3.88 higher thermal conductivity compared to water, so that the outer jacket is cooled to temperatures below «zero» or to fluid temperature.

[0044] Der grosse Vorteil der Wasserfüllung 26, nämlich 45 l/m entspr. 52 W/Kelvin, kommt im Normalbetrieb zu Stande. Grund dafür ist, das die Wärmepumpe ständig taktet, statistisch über 4.850 mal in der Heizperiode mit einer mittleren Laufzeit von jeweils 23 Minuten. Selbst im Januar liegt das Taktverhältnis noch bei 35% «ein», 65% «aus». Die Folge ist, dass die Wasserfüllung 26 jeweils die Wärme liefert, dabei geringfügig abkühlt, um sich «interaktiv» in den Schaltpausen mit Erdwärme wieder aufzuladen. Berechnungen ergeben dadurch für die Wärmepumpe mindestens eine um 4 K höhere Quellentemperatur, wodurch der Jahreswirkungsgrad (Arbeitszahl) um ca. 4,5 × 3,2% = 14,4% verbessert wird. The great advantage of the water filling 26, namely 45 l / m, corresponding to 52 W / Kelvin, is achieved in normal operation. The reason for this is that the heat pump runs continuously, statistically over 4,850 times in the heating period with an average running time of 23 minutes each. Even in January, the clock ratio is still 35% "on", 65% "off". The result is that the water filling 26 in each case supplies the heat, thereby cooling slightly in order to “interactively” recharge with geothermal energy during the switching breaks. This results in calculations for the heat pump that the source temperature is at least 4 K higher, which improves the annual efficiency (coefficient of performance) by approx. 4.5 × 3.2% = 14.4%.

[0045] Der Modul 1 weist sämtliche Anschlüsse 4 und 5 an einer Seite auf. Das 16 mm Fluidrohr 23 wird durch den Zylinder 11 geführt und kommt als Wendel 21 zurück. Durch diese Anordnung ist es bei horizontaler paralleler Anordnung der Absorber 1 möglich, die Durchlaufrichtung zu wechseln, um so die umliegende Erdreichmasse gleichmässig zu belasten. Die genannte Gestaltung ermöglicht auch eine vertikale Anordnung der Module in entsprechenden Bohrlöchern, die wegen ihrem Durchmesser noch mit «Brunnenbohrgeräten» ausführbar sind. Bei der vertikalen Anordnung wird das Fluid von oben nach unten durch die Wendel 21 geleitet, so das die im Erdreich zwischen –1,5 m und –7,5 m von +6 °C auf +11 °C ansteigende Temperatur genutzt wird. The module 1 has all connections 4 and 5 on one side. The 16 mm fluid tube 23 is guided through the cylinder 11 and comes back as a coil 21. With this arrangement, it is possible in the case of a horizontal parallel arrangement of the absorbers 1 to change the direction of passage in order to evenly load the surrounding earth mass. The design mentioned also enables the modules to be arranged vertically in corresponding boreholes, which, owing to their diameter, can still be carried out using “well drilling devices”. In the vertical arrangement, the fluid is passed from top to bottom through the helix 21, so that the temperature rising in the ground between -1.5 m and -7.5 m from +6 ° C to +11 ° C is used.

[0046] Die Oberfläche der 96 m langen Rohrwendel 21 beträgt 4,83 qm und ist damit grösser als die Aussenfläche des Moduls mit 4,71 qm. Die zu erwartende Temperaturdifferenz gegenüber der Wasserfüllung ist auf Grund der Fläche kleiner als 0,2 K. Der Fluidinhalt der Rohrwendel 21 mit di = 12mm beträgt bei genannter Länge 10,85 I. Dies entspricht 14,46 I/kW. Der Bedarf an Fluid liegt damit spezifisch noch ca. 20% unter der vergleichbaren Erdabsorber-Platte. Das umlaufende Fluidvolumen beträgt ca. 250 l/h und bewirkt einen Druckabfall von weniger als 2 mWS. Aufgrund der industriellen Herstellung mit kleinsten Toleranzen ist es möglich bis zu 5 Module 1 oder auch mehr in «Tichelmann-Schaltung» mit Fluid zu beaufschlagen, sodass der Aufwand für Fluidverteilerstationen entfällt oder wesentlich gesenkt wird. The surface of the 96 m long tube coil 21 is 4.83 square meters and is thus larger than the outer surface of the module with 4.71 square meters. The temperature difference to be expected compared to the water filling is less than 0.2 K due to the area. The fluid content of the coiled tubing 21 with di = 12 mm is 10.85 I for the stated length. This corresponds to 14.46 I / kW. The need for fluid is therefore still approximately 20% below the comparable earth absorber plate. The circulating fluid volume is approx. 250 l / h and causes a pressure drop of less than 2 mWS. Due to the industrial production with the smallest tolerances, it is possible to apply fluid to up to 5 modules 1 or more in a «Tichelmann connection», so that the effort for fluid distribution stations is eliminated or significantly reduced.

[0047] Ein Vergleich der jeweiligen Entzugstemperatur infolge der unterschiedlichen Flächengeometrie bei der Überwindung einer Erdreichschicht entsprechend der halben Distanz der Wärmeübertragung einer Platte (350 mm 12 = 175 mm) aus der mit dem Kollektor thermisch verbundenen Erdreich-Entzugsmasse bei einer spezifischen Leistung von 100 W/m, bei einer Erdreich-Wärmeleitfähigkeit von 2,6 W/qm,K, unter Heranziehung der einschlägigen Berechnungsformeln: Flächenkollektor: Wärmeentzug von 100 W über die Fläche von 0,62 qm über die halbe Distanz = 0,175 m V = 0.175 m × 0,62 qm = 0,1085 cbm. Der Temperaturabfall: dt = 100 W × 0,175 m/(0,62 qm × 2,6 W/qm,K) = 10,85 K. A comparison of the respective withdrawal temperature due to the different surface geometry when overcoming a soil layer corresponding to half the distance of the heat transfer of a plate (350 mm 12 = 175 mm) from the soil extraction mass thermally connected to the collector at a specific power of 100 W. / m, with a ground thermal conductivity of 2.6 W / qm, K, using the relevant calculation formulas: Area collector: heat extraction of 100 W over the area of 0.62 qm over half the distance = 0.175 m V = 0.175 m × 0.62 sqm = 0.1085 cbm. The temperature drop: dt = 100 W × 0.175 m / (0.62 qm × 2.6 W / qm, K) = 10.85 K.

[0048] Der innovative Absorber: Das für den Wärmeentzug erfasste Erdreichvolumen entspricht einem zylindrischen Durchmesser von 0,371 m. Der Temperaturabfall errechnet sich dabei wie folgt: dt = 100 W × (In: da/di)/(2,6 W/qm,K × 2 × Pi), da/di = 0,371/0,250 = 1,484 ergibt In = 0,3947 (Logarithmus Naturalis) dt = 100 × 0,3947/(2,6 × 2 × Pi) = 2,416 K. Das Resultat: Der Temperaturgewinn beträgt: 10,85 K – 2,41 K = 8,43 K und entspricht nach Abzug der Übertragungsverluste in der Wasserfüllung des Moduls einer Effizienzerhöhung von ca. 8 K × 3,2%/K = 25,6%. Das bedeutet, dass die Arbeitszahlen dadurch wie folgt erhöht werden: Von 4,0 auf 4,96, von 4,5 auf 5,58 und von 5,0 auf 6,20. Hinzu kommt beim erfindungsgemässen Absorber der Temperaturgewinn der interaktiven Speicherung von ca. 3 K. Dies bedeutet, dass die Arbeitszahlen insgesamt wie folgt erhöht werden: Von 4,0 auf 5,08, von 4,5 auf 5,40 und von 5,0 auf 6,35. Realistisch dürfte die Arbeitszahl beim zweiten der zuletzt genannten Werte, bei 5,4 liegen, kann jedoch unter günstigen Umständen durchaus den Wert von 6,35 überschreiten. Geht man davon aus, das die Temperatur des Absorbers im Extremfall 0 °C an der Modul-Aussenfläche erreicht, wird sie bei der Lösung nach dem Stand der Technik unter gleichen Verhältnissen –11 °C erreichen. The innovative absorber: The soil volume recorded for heat extraction corresponds to a cylindrical diameter of 0.371 m. The temperature drop is calculated as follows: dt = 100 W × (In: da / di) / (2.6 W / qm, K × 2 × Pi), since / di = 0.371 / 0.250 = 1.484 gives In = 0, 3947 (logarithm naturalis) dt = 100 × 0.3947 / (2.6 × 2 × Pi) = 2.416 K. The result: The temperature gain is: 10.85 K - 2.41 K = 8.43 K and corresponds to Deduction of the transmission losses in the water filling of the module with an increase in efficiency of approx. 8 K × 3.2% / K = 25.6%. This means that the labor figures are increased as follows: From 4.0 to 4.96, from 4.5 to 5.58 and from 5.0 to 6.20. In addition, in the case of the absorber according to the invention, there is the temperature gain of the interactive storage of approximately 3 K. This means that the total number of working cycles is increased as follows: from 4.0 to 5.08, from 4.5 to 5.40 and from 5.0 to 6.35. Realistically, the number of jobs at the second of the latter values, 5.4, may well exceed 6.35 in favorable circumstances. If one assumes that the temperature of the absorber reaches 0 ° C on the outer surface of the module in extreme cases, it will reach –11 ° C in the solution according to the prior art under the same conditions.

[0049] Ein indirekter Nachweis dafür, dass beim Stand der Technik zeitweise derart tiefe Temperaturen zu erwarten sind, ist die Forderung des Systemanbieters, den Stockpunkt der Fluidfüllung auf –15 °C einzustellen. Bei Betrachtung der geometrischen Verhältnisse zwischen Platte und Zylinder in Bezug auf die jeweils von oben bzw. unten nachströmende Wärme ist anzunehmen, das die vorliegende Betrachtung auf der sicheren Seite liegt bzw. dass sie beim Stand der Technik noch um 1 bis 2 K tiefer absinken kann. Indirect evidence that such low temperatures are to be expected at times in the prior art is the requirement of the system provider to set the pour point of the fluid filling to −15 ° C. When considering the geometrical relationships between the plate and the cylinder in relation to the heat flowing in from above and below, it can be assumed that the present consideration is on the safe side or that it can drop 1 to 2 K lower in the prior art .

[0050] Die Wasserfüllung kann als interaktiver Speicher in Verbindung mit dem ständig taktendem Betrieb der Wärmepumpe genutzt werden, die entsprechend dem Taktverhältnis eine Anhebung der Wärmequellentemperatur und so eine Anhebung der Wärmepumpeneffizienz bewirkt. Der Wirkungsgrad der Wärmepumpe steigt in dem Bereich um ca. +3,2% pro Kelvin. Das Taktverhältnis der Wärmepumpe, verursacht durch den «interaktiven Speicher», bewirkt eine Senkung der erforderlichen Temperaturdifferenz gegenüber dem Erdreich um beispielsweise ca. 25% von 5,0 K = 1,25 K. The water filling can be used as an interactive memory in connection with the constantly clocked operation of the heat pump, which causes an increase in the heat source temperature and thus an increase in the heat pump efficiency in accordance with the clock ratio. The efficiency of the heat pump increases in the range by approx. + 3.2% per Kelvin. The cycle ratio of the heat pump, caused by the «interactive storage», reduces the required temperature difference compared to the ground by, for example, approx. 25% from 5.0 K = 1.25 K.

[0051] Aufzeichnungen haben ergeben, dass bei richtiger Dimensionierung der für 1800 Betriebsstunden die Wärmepumpe während des Heizbetriebes 4800 mal taktet, entsprechend einer mittleren Laufzeit von 23 Minuten, bezogen auf die gesamte Heizperiode, entspricht dieses einem durchschnittlichen Taktbetrieb im Verhältnis von 15% ein und 85% aus. Der taktende Betrieb hat für die Wärmepumpe und deren Effizienz keine erkennbaren Nachteile. Dies im Gegensatz zur Brennstoffheizung, wo wegen Verpuffungsgefahr die im Brennraum erforderliche Luftspülung den Wirkungsgrad der Heizung negativ beeinflusst. Records have shown that with the correct dimensioning of the heat pump for 1800 operating hours the heating cycle 4800 times during heating operation, corresponding to an average running time of 23 minutes, based on the entire heating period, this corresponds to an average cycle operation in a ratio of 15% and 85% off. Cyclical operation has no discernible disadvantages for the heat pump and its efficiency. This is in contrast to fuel heating, where due to the risk of deflagration, the air purging required in the combustion chamber has a negative impact on the efficiency of the heating.

[0052] Das Taktverhältnis der Wärmepumpe liegt, erwiesenermassen selbst in der kältesten Jahreszeit bei Zugrundelegung und Einhaltung der in Deutschland vorgeschriebenen Dimensionierung (DIN ENV 12831, Normtemperaturen) bei etwa 35% «ein» und 75% «aus», was eine Temperaturdifferenz von 0,35 × 5,0 K = 1,75 K bzw. einen Temperaturgewinn von 3,25 K bewirkt. Die Verteilung der «Entzugsarbeit» (Wh) auf nahezu die dreifache Zeit bewirkt, dass die Modultemperatur bzw. deren Wasserfüllung sich immer im Plusbereich befindet bzw. dass eine tiefste Modultemperatur von 0 °C für die Wärmegewinnung ausreicht. Bei entsprechender Einstellung der Heizungsregelung auf einen Laufzeitintervall von 60 Min wird der Wasserspeicher des Moduls jeweils nur um etwa 2 K entladen und in der nachfolgenden Taktpause, selbst bei Höchstbelastung, beispielsweise im Januar, 110 Min lang passiv durch die umschliessenden Erdreichmassen wieder aufgeladen und steht danach wieder auf erhöhtem Temperaturniveau für die nächste Wärmeentnahme zur Verfügung. The cycle ratio of the heat pump has been proven to be around 35% "on" and 75% "off", even in the coldest season based on and adhering to the dimensions prescribed in Germany (DIN ENV 12831, standard temperatures), which means a temperature difference of 0 , 35 × 5.0 K = 1.75 K or a temperature gain of 3.25 K. The distribution of the “withdrawal work” (Wh) over almost three times the time means that the module temperature or its water filling is always in the positive range or that a lowest module temperature of 0 ° C is sufficient for heat generation. If the heating control is set appropriately to a runtime interval of 60 minutes, the module's water tank is only discharged by about 2 K and passively recharged for 110 minutes in the subsequent cycle break, even at maximum load, for example in January, through the surrounding earth masses and then stands again at an elevated temperature level for the next heat extraction.

[0053] Der Wärmeentzug aus dem Erdreich erfolgt durch den interaktiven Speicher fortlaufend, während der interaktive Speicher beim Einschalten der Wärmepumpe die gespeicherte Energie mit einer mittleren Temperaturdifferenz von etwa 0,2 K bereitstellt. Der erzielte Temperaturgewinn gegenüber der umgebenden Erdreichmasse beträgt etwa 5,0 K × 0,65 = 3,25 K. Bei dem bereits genannten über die Heizperiode zu erwartenden Taktverhältnis von unter 25% «ein», 75% «aus», beträgt der Temperaturgewinn ca. 6,0 × 0,75 = 3,75 K. Der erzielte Temperaturgewinn lässt eine jährliche Effizienzsteigerung der Wärmepumpe von etwa 3,75 × 3% = 11,25% erwarten und sorgt ausserdem dafür, dass der Gefrierpunkt der Wasserfüllung nicht unterschritten wird. Sollte es zu einer aussergewöhnlichen Wettersituation kommen, bei der die Fluidtemperatur die Nullgradgrenze längere Zeit unterschreitet, hat der Fluid-Wärmeaustauscher bereits bei einem «Eisansatz» von 10 mm eine «Eisspeicher-Reserve», d.h. eine Reserve an latenter Wärme von 640 W/m Kollektorlänge. The heat is extracted from the ground continuously by the interactive memory, while the interactive memory provides the stored energy with an average temperature difference of about 0.2 K when the heat pump is switched on. The temperature gain achieved compared to the surrounding earth mass is about 5.0 K × 0.65 = 3.25 K. With the already mentioned cycle ratio of less than 25% expected to be "on", 75% "off", the temperature gain is approx. 6.0 × 0.75 = 3.75 K. The temperature gain achieved suggests an annual increase in efficiency of the heat pump of approximately 3.75 × 3% = 11.25% and also ensures that the freezing point of the water filling is not below becomes. If there is an unusual weather situation in which the fluid temperature falls below the freezing level for a long time, the fluid heat exchanger already has an «ice reserve» with an «ice accumulation» of 10 mm, i.e. a reserve of latent heat of 640 W / m collector length.

[0054] Dank der Wasserfüllung eignen sich die Module 1 zur Naturkühlung im Sommer ohne wesentlichen Mehraufwand. Die Wasserfüllung ermöglicht die alternative Ausführung der Module für die direkte Kältemittel-Verdampfung unter Verwendung von üblichem, mit Kunststoff ummanteltem Kupferrohr. Die Herstellung der Module 1 erfolgt kostengünstig aus extrudiertem, dauerbeständigem, thermoplastischem Kunststoff PE 80 bzw. PE 100. Thanks to the water filling, the modules 1 are suitable for natural cooling in summer without significant additional effort. The water filling enables the alternative design of the modules for direct refrigerant evaporation using conventional, plastic-coated copper tubing. The modules 1 are manufactured inexpensively from extruded, durable, thermoplastic PE 80 or PE 100.

[0055] Die Anpassung der Erdverlegung der Module an die jeweiligen genormten Klimazone in Deutschland kann durch eine Anpassung der Verlegetiefe erfolgen, etwa wie folgt: <tb>Klimazone 1<SEP>–10 °C bei –1,2 bis –1,5 m, <tb>Klimazone 2<SEP>–12 °C bei –1,5 bis –1,7 m, <tb>Klimazone 3<SEP>–14 °C bei –1,7 bis –1,9 m, <tb>Klimazone 4<SEP>–16 °C bei –1,9 bis –2,1 m.The laying of the modules in the ground can be adapted to the respective standardized climate zone in Germany by adjusting the laying depth, for example as follows: <tb> climate zone 1 <SEP> –10 ° C at –1.2 to –1.5 m, <tb> Climate zone 2 <SEP> –12 ° C at –1.5 to –1.7 m, <tb> Climate zone 3 <SEP> –14 ° C at –1.7 to –1.9 m, <tb> Climate zone 4 <SEP> –16 ° C at –1.9 to –2.1 m.

[0056] Bei der Wahl der Verlegetiefe ist auch die jeweilige Leitfähigkeit des Untergrundes einzubeziehen, bzw. ist die Entzugsfläche dementsprechend anzupassen. Zur Ausführung einer Anlage gehört demzufolge immer eine entsprechend Fachplanung. When choosing the laying depth, the respective conductivity of the substrate must also be taken into account, or the withdrawal surface must be adapted accordingly. Accordingly, the execution of a system always requires appropriate specialist planning.

[0057] Zur Sicherstellung der richtigen Positionierung der Module 1 bei der Erdeinbringung werden plattenförmige Füsse 16 und 17 über die ganze Länge des Grundkörpers 11 des Absorbers verteilt angeordnet. Diese Füsse 16 und 17 sind nach unten keilförmig ausgebildet, um die Einbringung der Module 1 z.B. in schmalen, ausgebaggerten Gräben zu erleichtern, und um sicherzustellen, dass allseitig genügend Raum bleibt, um die Module nach der Verlegung mit gut wärmeleitendem Erdmaterial, z.B. mit Sand zu verfüllen und einzuschwämmen. Entsprechende Führungselemente sind auch zur vertikalen Einbringung vorgesehen, die z.B. durch Kabelbinder gesichert sind. In order to ensure the correct positioning of the modules 1 when placing the earth, plate-shaped feet 16 and 17 are arranged distributed over the entire length of the base body 11 of the absorber. These feet 16 and 17 are wedge-shaped in the downward direction in order to insert the modules 1 e.g. in narrow, excavated trenches, and to ensure that there is enough space on all sides to cover the modules with heat-conducting earth material, e.g. to be filled with sand and sponged in. Corresponding guide elements are also provided for vertical insertion, e.g. are secured by cable ties.

[0058] Die thermisch bedingte Volumenveränderung der Wasserfüllung im Temperaturbereich von 0 °C bzw. +4 °C bis ca. +15 °C kann über ein Expansionsgefäss im Heizungskreislauf erfolgen, zumal sich die Module 1 in der Ausdehnung kompensieren. Der Anschluss an das Heizungssystem, insbesondere bei Flächenheizsystemen, erfolgt derart, dass bei Kühlbedarf ein Teilstrom über die Module geleitet werden kann. Bei der alternativen Ausführung für «direkte Kältemittelverdampfung» wird der Zylinder mit dem fluidführenden «Kälte-Kupferrohr» ausgestattet, vorzugsweise ausgeführt als innen an der Zylinderwand anliegende Rohrwendel unter Verwendung von PE-ummanteltem Cu-Rohr. Unter besonders kritischen Bedingungen kann der Gefrierpunkt der Wasserfüllung beispielsweise durch Salz als kostengünstiges Frostschutzmittel abgesenkt werden, wobei eine Gefrierpunktabsenkung von 5 K genügen dürfte. Dies ist eine Massnahme, die bei der Erstausführung zu Messzwecken vorgesehen ist. The thermally induced change in volume of the water filling in the temperature range from 0 ° C or +4 ° C to about +15 ° C can take place via an expansion vessel in the heating circuit, especially since the modules 1 compensate for the expansion. The connection to the heating system, in particular in the case of surface heating systems, is made in such a way that a partial flow can be passed over the modules when cooling is required. In the alternative version for "direct refrigerant evaporation", the cylinder is equipped with the fluid-carrying "cold copper pipe", preferably designed as a pipe coil lying inside the cylinder wall using PE-coated Cu pipe. Under particularly critical conditions, the freezing point of the water filling can be lowered, for example, using salt as an inexpensive antifreeze, a freezing point drop of 5 K being sufficient. This is a measure that is planned for the first time for measurement purposes.

[0059] Es folgt der Vergleich mit dem Stand der Technik: Der plattenförmige Absorber weist auf einen Verlegeraster von 0,7 m, die Plattenlänge 1 m, die Höhe 0,35 m, die Plattenfläche mit Kontakt zum Erdreich: 0,62 qm, den Verlegeraster 0,7 m, erfasstes Erdreichvolumen 0,35 m × 0,62 qm = 0,217 cbm/m. Speicherkapazität: 0,6 kWh/cbm, K × 0,217 cbm/m = 0,130 kWh/K.m. Dies Entspricht bei Abkühlung um 5 K einer WP-Laufzeit von 6,5 h. The comparison with the prior art follows: The plate-shaped absorber has a laying grid of 0.7 m, a length of 1 m, a height of 0.35 m, the surface of the board in contact with the ground: 0.62 sqm, the laying grid of 0.7 m, measured ground volume 0.35 m × 0.62 sqm = 0.217 cbm / m. Storage capacity: 0.6 kWh / cbm, K × 0.217 cbm / m = 0.130 kWh / K.m. When cooling by 5 K, this corresponds to a WP runtime of 6.5 h.

[0060] Kommt es in der erfassten Erdreichmasse zur Gefrierpunktunterschreitung, kommt der wassergefüllte Porenanteil im Erdreich, der etwa 40 Volumenprozent beträgt, durch Bildung von Latent-Eis zur Auswirkung. Bezogen auf das erfasste Erdreich ergibt sich dabei eine Masse an Porenwasserwasser von 0,217 cbm × 40% × 1000 l/cbm = 86,8 Liter. Diese Masse an Wasser liefert bei Gefrierpunktunterschreitung zusätzlich eine Latent-Wärme von 86,8 I × 0,093 kWh/1 = ca. 8.07 kWh und entspricht damit alleine einer Laufzeitreserve von ca. 8.07 kWh/100 W gleich 80,7 h. Legt man dabei ein Taktverhältnis von 35% zu Grunde, so entspricht das einer Betriebszeit von ca. 230 h, also von etwa 9,6 Tage. If the ground mass falls below freezing point, the water-filled portion of pores in the ground, which is approximately 40 percent by volume, comes into play through the formation of latent ice. Based on the recorded soil, this results in a mass of pore water of 0.217 cbm × 40% × 1000 l / cbm = 86.8 liters. This mass of water also supplies a latent heat of 86.8 I × 0.093 kWh / 1 = approx. 8.07 kWh when the temperature falls below freezing and thus corresponds to a runtime reserve of approx. 8.07 kWh / 100 W equal to 80.7 h. Assuming a cycle ratio of 35%, this corresponds to an operating time of approx. 230 h, i.e. around 9.6 days.

[0061] Daraus ergibt sich ein Porenvolumen an Wasser von 0,3358 cbm × 40% = 0,134 cbm bzw. 134 Liter/m und liefert demzufolge eine Latent-Wärme bei Gefrierpunktunterschreitung von 120 I × 0,093 kW/1 = 12,46 kWh und damit eine WP-Laufzeit von 124,6 h und analog zu 1. eine Betriebszeit von 124,6/0,35% = 3.56 h bzw. von 14,8 Tage, d.h. 54% höhere Laufzeitreserve im Vergleich zum Stand der Technik bei gleichem Verlegeraster. Beim tatsächlich vorgesehen Verlegeraster von 0,75 m vergrössert sich die Speicherreserve auf 21,7 Tage und übertrifft damit den Stand der Technik um Faktor 2,26. This results in a pore volume of water of 0.3358 cbm × 40% = 0.134 cbm or 134 liters / m and consequently provides a latent heat when the freezing point falls below 120 I × 0.093 kW / 1 = 12.46 kWh and thus a WP runtime of 124.6 h and analogous to 1. an operating time of 124.6 / 0.35% = 3.56 h or 14.8 days, ie 54% higher runtime reserve compared to the state of the art with the same laying grid. With the actually planned laying grid of 0.75 m, the storage reserve increases to 21.7 days and thus exceeds the state of the art by a factor of 2.26.

[0062] Der vorliegenden Erdwärmeabsorber übertrifft den Stand der Technik auch hinsichtlich der Schichtstärke, die im bekanntlich schlecht wärmleitenden Erdreich zu überwinden ist. Der Vergleich über die halbe Erdreich-Schichtstärke ergibt dabei folgendes: Stand der Technik, 0,175 m. Innovation bei 0,70 m. Verlegeraster: 0,112 m entspricht 64%, der Innovation bei 0,75 m. Verlegeraster: 0,125 m entspricht 71%. Hinzu ist beim Stand der Technik die senkrechte Anordnung der Absorber nachteilig in Bezug auf die von oben und unten nachströmende Erdwärme. Der innovative Absorber übertrifft den Flachabsorber (Stand der Technik) in der Speicherkapazität um Faktor 2,23. Die Summe der Effizienzverbesserung gegenüber dem Stand der Technik ist wie folgt: Infolge der genannten Effekte ist davon auszugehen das selbst nach Abzug von 1 K für die Übertragungsverluste innerhalb der Wasserfüllung des innovativen Moduls 1 eine Effizienzerhöhung im Bereich von bis zu 27% über die Heizperiode durch die innovative Lösung erzielbar ist. The present geothermal absorber also surpasses the state of the art with regard to the layer thickness, which is to be overcome in the soil, which is known to be poorly heat-conducting. The comparison over half the soil layer thickness reveals the following: state of the art, 0.175 m. Innovation at 0.70 m. Laying grid: 0.112 m corresponds to 64%, the innovation at 0.75 m. Laying grid: 0.125 m corresponds to 71%. In addition, the vertical arrangement of the absorbers is disadvantageous in relation to the geothermal heat flowing in from above and below in the prior art. The innovative absorber exceeds the flat absorber (state of the art) in the storage capacity by a factor of 2.23. The sum of the efficiency improvements compared to the prior art is as follows: As a result of the effects mentioned, it can be assumed that even after subtracting 1 K for the transmission losses within the water filling of the innovative module 1, the efficiency will increase by up to 27% over the heating period the innovative solution is achievable.

[0063] Die Gewinnung der Erdwärme durch bohrtechnisch erstellte Erdenergiesonden hat Vorteile in Bezug auf den geringen Flächenbedarf und ist aus diesem Grunde trotzt hohem Investitionsaufwand weit verbreitet. Die Erdenergiesonden werden üblicherweise mit zwei parallel angeordneten, vorkonfektionierten, U-förmigen Rohsonden aus PE ausgeführt. Erzielt werden, je nach Erdreichformation, Leistungen zwischen 35 und 50 Watt je Bohrmeter. Zur Erzielung von 1 kW Entzugsleistung sind dementsprechend 20 bis 28 Bohrmeter erforderlich. Dies entspricht der Installation von 80 bis 112 m an PE-Rohr pro kW Entzugsleistung. Nachteilig bei Erdsonden ist der thermische Kurzschluss des ständig parallel im Gegenstrom zueinander verlaufendem Vor- und Rücklaufs. Nachteilig ist auch der hohe hydraulische Widerstand auf Grund der Rohrlängen bzw. bezüglich Einhaltung der Normbedingungen B0W35 mit nur 3 Kelvin Temperaturspreizung zwischen Vor- und Rücklauf bzw. Dies verursacht Aufwand an Pumpleistung, der zu den Verlusten zählt. Das Schweizerische Bundesamt für Energie, BfE, nennt als Richtwert eine Pumpenleistung von 8 W/Sondenmeter. Der Nachteil der hohen Verlustleistung durch die Umwälzpumpe wird allerdings durch die relativ hohe Wärmequellentemperatur kompensiert. Erdsonden sind genehmigungspflichtig und in zahlreichen Regionen wird die Ausführung von Erdsonden nicht gestattet. Ausserdem besteht ein gewisses Haftungsrisiko für Folgeschäden. The extraction of geothermal energy by drilling geothermal energy probes has advantages in terms of the small footprint and is therefore widespread despite the high investment costs. The earth energy probes are usually designed with two parallel, pre-assembled, U-shaped raw PE probes. Depending on the soil formation, outputs of between 35 and 50 watts per drilling meter are achieved. Accordingly, 20 to 28 drilling meters are required to achieve a 1 kW withdrawal power. This corresponds to the installation of 80 to 112 m of PE pipe per kW extraction power. A disadvantage of geothermal probes is the thermal short-circuit of the forward and return flow, which is always parallel and countercurrent to one another. Another disadvantage is the high hydraulic resistance due to the pipe lengths or with regard to compliance with the standard conditions B0W35 with only 3 Kelvin temperature spread between flow and return or this causes pumping effort, which is one of the losses. The Swiss Federal Office of Energy, BfE, gives a pump output of 8 W / probe meter as a guideline. The disadvantage of the high heat dissipation caused by the circulation pump is compensated for by the relatively high heat source temperature. Earth probes are subject to approval and in many regions the execution of earth probes is not permitted. There is also a certain risk of liability for consequential damage.

[0064] Eine «Protekt-Schaltung» ist so ausgeführt, dass bei Unterschreitung einer bestimmten Wärmequellentemperatur ein Teil der entzogenen Leistung aus dem Heizungsrücklauf in die Wärmequellenanlage zurückgeführt wird und so einen Totalausfall verhindert. Dazu gibt es das folgende Rechenbeispiel: Heizleistung 9,0 kW, COP = 5, Qo = 9: 5 × 4 = 7,2 kW. Von Qo sollen 20% = 1,4 kW zurückgeführt werden. Demzufolge fällt die Heizleistung auf 7,8 kW. Die fehlende Leistung wird durch längere Laufzeit ausgeglichen. Danach hat die Wärmepumpe (vorübergehend) eine Leistungszahl von 7,8/1,8 = 4,33. RWE bezeichnet eine Wärmepumpenanlage mit einer Jahresarbeitszahl grösser 3,5 noch als nennenswert energieeffizient. Ein Kälteträger-Rohrregister ist auch eine mögliche Variante zur Ausführung des vorliegenden Absorbers im Fluidbetrieb. A "Protekt circuit" is designed so that when a certain heat source temperature is undershot, part of the power withdrawn from the heating return is returned to the heat source system and thus prevents total failure. There is the following calculation example: Heating power 9.0 kW, COP = 5, Qo = 9: 5 × 4 = 7.2 kW. From Qo, 20% = 1.4 kW should be returned. As a result, the heating output drops to 7.8 kW. The lack of performance is compensated for by a longer runtime. After that, the heat pump (temporarily) has a coefficient of performance of 7.8 / 1.8 = 4.33. RWE describes a heat pump system with an annual coefficient of performance greater than 3.5 as being significantly energy efficient. A coolant pipe register is also a possible variant for executing the present absorber in fluid mode.

[0065] Die Wärmepumpen-Heizung entlastet die Umwelt und ist in der Lage die Heizkosten gegenüber der Brennstoffheizung zu halbieren. Wärmepumpen sind im Prinzip Kältemaschine mit Nutzung der warmen statt der kalten Seite, sie gewinnen erneuerbare Energie aus oberflächennahem Erdreich oder aus der Aussenluft und machen sie unter Aufwendung elektrischer Energie für die Gebäudeheizung, die Warmwasserbereitung und ggf. die Poolheizung nutzbar. Wärmepumpen eignen sich im Umkehrbetrieb auch zur Raumkühlung. The heat pump heater relieves the environment and is able to halve the heating costs compared to fuel heating. In principle, heat pumps are chillers that use the warm instead of the cold side, they generate renewable energy from near-surface soil or from the outside air and use it for the heating of buildings, hot water and possibly pool heating, using electrical energy. In reverse operation, heat pumps are also suitable for room cooling.

[0066] Effektivität und Leistung der Wärmepumpen sind in hohem Masse abhängig von der Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und Wärmenutzung. Aus diesem Grunde ist die Wärmegewinnung aus dem Erdreich in Kombination mit der Fussboden-Flächenheizung für die Raumheizung am besten geeignet. Sie benötigt bei heutigen wärmegedämmten Gebäuden nur noch eine maximale Temperaturdifferenz von 35 K. Auf der kalten Seite ist aus diesem Grunde die Wärmegewinnung aus dem Erdreich am besten geeignet. Sie ermöglicht im Vergleich zur Wärmequelle Aussenluft eine weitgehend gleichbleibend hohe Temperatur und demzufolge auch eine gleichbleibend hohe Effizienz und Leistung. The effectiveness and performance of the heat pumps are largely dependent on the temperature difference between the heat source and heat use. For this reason, heat extraction from the ground in combination with underfloor heating is best suited for space heating. In today's thermally insulated buildings, it only needs a maximum temperature difference of 35 K. For this reason, heat extraction from the ground is best suited on the cold side. Compared to the heat source outside air, it enables a largely constant temperature and consequently a consistently high efficiency and performance.

[0067] Bei der Wärmequelle Erdreich kann der technische Aufwand zur Leistungsanpassung durch Veränderung der Kompressor-Drehzahl entfallen. Es entfällt auch das Problem die Lärmbelästigung. Der taktende Betrieb hat für die Wärmepumpe keine Nachteile im Gegensatz zur Brennstoffheizung. Selbst bei modernen Heizkesseln muss zur Vermeidung von «Verpuffungen» der Brennraum vor dem Einschalten mit Luft durchspült werden. In the case of the heat source earth, the technical effort for adjusting the output by changing the compressor speed can be dispensed with. The problem of noise pollution is also eliminated. Cyclic operation has no disadvantages for the heat pump in contrast to fuel heating. Even with modern boilers, the combustion chamber must be flushed with air before switching on to avoid "deflagration".

[0068] Die Möglichkeit, ein Wohnhaus mit einer Wärmepumpe unter Gewinnung erneuerbare Wärme aus oberflächennahem Erdreich zu beheizen, erkannte und realisierte Klemens Oskar Waterkotte bereits im Jahre 1968 für sein Eigenheim. Entgegen der Auffassung damaliger Fachkollegen war er bereits von der Tauglichkeit, vor allem von der Langzeitbeständigkeit der Rohre aus dem zu der Zeit noch neuartigen, wenig bekannten Kunststoff «Polyäthylen» (HD-PE) überzeugt und nutzte ausschliesslich daraus hergestellte Rohre sowohl für den Flächenkollektor im Erdreich als auch für die Fussboden-Flächenheizung im Haus. Inzwischen hat sich die Beständigkeit des Rohrmaterials bestätigt. Beide Installationen sind in ursprünglichem Zustand weiterhin seit nunmehr über 50 Jahre mängelfrei in Funktion. Klemens Oskar Waterkotte recognized and realized the possibility of heating a residential house with a heat pump while generating renewable heat from near-surface soil back in 1968 for his own home. Contrary to the opinion of colleagues at the time, he was already convinced of the suitability, above all of the long-term durability of the pipes made of the at that time still new, little-known plastic "Polyethylene" (HD-PE) and used pipes made exclusively from them for both the surface collector in the Soil as well as for underfloor heating in the house. The resistance of the pipe material has now been confirmed. Both installations have remained in their original condition for more than 50 years.

[0069] Wärmepumpenanlagen mit Energiegewinnung aus oberflächennahem Erdreich werden wegen ihrer Umweltfreundlichkeit in Deutschland finanziell gefördert (BAFA-Förderung). Allein in Europa wurden nach genanntem Prinzip im Jahre 2016 über 100.000 Anlagen installiert. Begrenzt wird die Zahl der ausgeführten Anlagen weit überwiegend durch die fehlende Zugangsmöglichkeit zur Wärmequelle Erdreich. Insofern bildet die vorliegende Innovation einen Beitrag zur erhöhten Verbreitung dieser zukunftsweisenden Heizungstechnik. Heat pump systems with energy generation from near-surface soil are financially supported in Germany because of their environmental friendliness (BAFA funding). In Europe alone, over 100,000 systems were installed in 2016 according to the principle mentioned. The number of systems implemented is largely limited by the lack of access to the heat source soil. In this respect, the present innovation makes a contribution to the increased spread of this future-oriented heating technology.

[0070] Ein wesentliches Bauteil der Wärmepumpe ist der Kältekompressor. Nachfolgende Ausführungen beziehen sich überwiegend auf die gängige Lösung mit Antrieb des Kältekompressors durch einen kostengünstigen elektrischen Asynchronmotor ohne Drehzahlregelung. Wärmepumpen-Heizungsanlagen bestehen aus: Der Wärmepumpenzentrale, Der Wärmequellenanlage, Der Wärmenutzungsanlage zur Raumheizung und zur Warmwasserbereitung.An essential component of the heat pump is the refrigeration compressor. The following explanations mainly relate to the common solution with the refrigeration compressor being driven by an inexpensive electric asynchronous motor without speed control. Heat pump heating systems consist of: The heat pump center, The heat source system, The heat utilization system for space heating and water heating.

[0071] Die Leistungszahl der Wärmepumpe ist der Quotient aus der abgegebenen Leistung (kW) und der dafür aufgewendeten Leistung, (kW), Die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpenanlage ist der Quotient aus der jährlich nutzbaren Heizarbeit (kWh) und der dafür insgesamt (incl. Hilfsantriebe) aufgewendeten elektrischen Arbeit/Energie (kWh). Wirtschaftlich sinnvoll und eine Entlastung für die Umwelt ist eine Wärmepumpenanlage erst ab einer ausreichend hohen Jahresarbeitszahl. Laut «Deutscher Energieagentur (dena)» u. «RWE Essen» muss die Wärmepumpen-Jahresarbeitszahl > 3,0 sein, um eine Wärmepumpen-Anlage als energieeffizient zu bezeichnen. Und sie muss > 3,5 sein, um sie als nennenswert energieeffizient zu bezeichnen. The coefficient of performance of the heat pump is the quotient of the power output (kW) and the power expended for it, (kW), the annual coefficient of performance of the heat pump system is the quotient of the heating energy that can be used annually (kWh) and the total for this (including auxiliary drives ) spent electrical work / energy (kWh). A heat pump system is only economically sensible and is a relief for the environment if the annual performance factor is sufficiently high. According to «German Energy Agency (dena)» u. "RWE Essen" must have an annual heat pump coefficient> 3.0 in order to describe a heat pump system as energy-efficient. And it has to be> 3.5 in order to describe it as significantly energy-efficient.

[0072] Wärmepumpenanlagen mit Aussenluft als Wärmequelle erreichen die genannten Vorgaben nicht in jedem Falle. Die von unabhängigen Instituten gemessenen Wärmepumpenanlagen mit der Wärmequelle Aussenluft erreichten weit überwiegend nur Jahresarbeitszahlen von 2,7 bis 2,9, mehr dazu unter: https:/AA/Pmonitorinq.ise.fraunhofer.de/Wärmepumpeneffizienz,endbericht sowie www.agenda-energie-lahr.de. Heat pump systems with outside air as a heat source do not always meet the stated requirements. The heat pump systems with the outside air heat source, measured by independent institutes, largely only achieved annual performance figures of 2.7 to 2.9, more on: https: /AA/Pmonitorinq.ise.fraunhofer.de/W heat pump efficiency, final report and www.agenda-energie-lahr.de.

[0073] Die aus dem oberflächennahem Erdreich gewonnene Energie wird von oben nachgeliefert. In unseren Breiten erfolgt dies auf Grund der mittleren Jahrestemperatur von etwa +15 °C und durch eine Aussentemperatur, die in Deutschland im langjährigen Mittelwert selbst im kältesten Monat Januar noch +1,6 °C erreicht, sowie auf Grund der Globalstrahlung von 900 bis 1.200 kWh pro Quadratmeter Erdoberfläche und Jahr. Ab einer Erdreichtiefe von etwa 20 m herrscht eine nahezu konstante Temperatur, die der mittleren örtlichen Jahrestemperatur entspricht, und die in unseren Breiten etwa +15 °C beträgt. In etwa 2 Meter Tiefe erreicht die Temperatur im November einen Höchstwert von ca. +18 °C und im Februar einen Tiefstwert von ca. +7 °C. The energy obtained from the near-surface soil is supplied from above. In our latitudes, this is due to the mean annual temperature of around +15 ° C and an outside temperature, which in Germany over many years reaches +1.6 ° C even in the coldest month of January, as well as global radiation from 900 to 1,200 kWh per square meter of earth's surface and year. From a soil depth of about 20 m there is an almost constant temperature, which corresponds to the mean local annual temperature, and which is about +15 ° C in our latitudes. At a depth of about 2 meters, the temperature in November reaches a maximum of approx. +18 ° C and in February a low of approx. +7 ° C.

[0074] Die verbreitete Vorstellung, dass die Wärmeenergie aus dem Erdinneren nachströmt, ist unzutreffend. Der Wärmestrom aus dem Erdinneren beträgt etwa 0,07 Watt pro Quadratmeter. Das entspricht etwa 0,6 kWh pro Quadratmeter und Jahr. Für die Übertragung von 1 kW Leistung aus dem warmen Erdinneren ist eine horizontale Fläche von 1000 W/0,07 W/qm = 14.285 qm erforderlich. Erdwärmesonden schöpfen demnach unterhalb von ca. 50 m die Energie aus einem begrenzten Reservoir. Aus diesem Grunde wird empfohlen, die «Erdenergiesonden» in der warmen Jahreszeit zu regenerieren, z.B. durch Solarthermie oder durch die Nutzung als Wärmesenke zum Kühlen. Das Regenerieren ist jedoch immer mit einem zusätzlichen Aufwand an elektrischer Energie verbunden. Langzeit-Temperaturerfassungen an Erdsonden-Anlagen bestätigen diesen Zusammenhang. Die Temperatur im Fluid-Kreislauf sinkt von Jahr zu Jahr um etwa 0,14 Kelvin = 7 Kelvin in 50 Jahren. Zu beachten ist in diesem Zusammenhang auch, dass sich nahe beieinander liegende Erdsonden nicht unwesentlich gegenseitig beeinflussen. Objektive Informationen dazu findet man unter www.erdenerqieoptimierunq.ch. The widespread notion that thermal energy flows in from the interior of the earth is incorrect. The heat flow from inside the earth is about 0.07 watts per square meter. This corresponds to about 0.6 kWh per square meter and year. A horizontal area of 1000 W / 0.07 W / sqm = 14,285 sqm is required to transfer 1 kW of power from the warm interior of the earth. Geothermal probes therefore draw energy from a limited reservoir below approx. 50 m. For this reason it is recommended to regenerate the «Earth energy probes» in the warm season, e.g. by solar thermal or by using it as a heat sink for cooling. However, regeneration is always associated with an additional expenditure of electrical energy. Long-term temperature measurements on geothermal probe systems confirm this connection. The temperature in the fluid circuit drops from year to year by about 0.14 Kelvin = 7 Kelvin in 50 years. In this context, it should also be noted that geothermal probes that are close to each other have a significant influence on one another. Objective information can be found at www.erdenerqieoptimierunq.ch.

[0075] Für die Wärmegewinnung aus oberflächennahem Erdreich gelten zur Leistungsangabe die Normbedingungen B0W35 mit folgender Bedeutung: For heat generation from near-surface soil, the standard conditions B0W35 apply with the following meaning:

WärmequellenseitigOn the heat source side

[0076] Eintrittstemperatur an der Wärmepumpe 0 °C, Austrittstemperatur an der Wärmepumpe –3 °C.[0076] Inlet temperature at the heat pump 0 ° C, Outlet temperature at the heat pump –3 ° C.

WärmenutzungsseitigOn the heat use side

[0077] Eintrittstemperatur an der Wärmepumpe +30 °C, Austrittstemperatur an der Wärmepumpe +35 °C.[0077] Inlet temperature at the heat pump +30 ° C, Outlet temperature at the heat pump +35 ° C.

Kritische AnmerkungCritical remark

[0078] «Der Buchstabe «B» in der Leistungsabgabe für Wärmepupe ist eine «Anglizisme» für «Brine», auf Deutsch «Sole». Unter «Brine» bzw. «Sole» versteht man in der Fachsprache eine Salzlösung, wie beispielsweise Natriumchlorid, Calciumchlorid oder Magnesiumchlorid. Bei sämtlichen auf dem Markt befindlichen Wärmepumpen würde die Verwendung von «Sole» zum Totalschaden führen. In der Praxis wird daher Wasser mit einem organischem Frostschutzmittel wie Äthylen-Glykol eingesetzt. Dies ist keine «Sole». Aus diesen Gründen ist Bezeichnung «Wärmeträger-Fluid» vorzuziehen. "The letter" B "in the power output for heat pump is an" Anglizisme "for" Brine ", in English" brine ". In technical terms, “brine” or “brine” means a salt solution, such as sodium chloride, calcium chloride or magnesium chloride. With all heat pumps on the market, the use of “brine” would lead to total damage. In practice, water with an organic antifreeze such as ethylene glycol is therefore used. This is not a “brine”. For these reasons, the term "heat transfer fluid" is preferable.

[0079] Die Dimensionierung des Wärmeerzeugers und somit auch der Wärmepumpe erfolgt nach dem Leistungsbedarf entsprechend der DIN EN 12831 und den darin gebietsweise festgelegten niedrigsten Aussentemperatur. Siehe dazu auch www.bosy-online.de/klimazonen/026 anlagen heizlast.pdf. Die erforderlichen Parameter und Faktoren sind in nationalen Anhängern hinterlegt. Im Gegensatz zur vorherigen DIN 4108 bzw. DIN 4701 werden bei der Heizlastberechnung solare und interne Wärmegewinne nicht berücksichtigt, was beim heutigen Stand der Bauausführung zur erheblichen Überdimensionierung des Wärmeerzeugers führt. (Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Heizlast). The dimensioning of the heat generator and thus also of the heat pump takes place in accordance with the power requirement in accordance with DIN EN 12831 and the lowest outside temperature specified therein in certain areas. See also www.bosy-online.de/klimazonen/026 anlagen heizlast.pdf. The required parameters and factors are stored in national trailers. In contrast to the previous DIN 4108 and DIN 4701, solar and internal heat gains are not taken into account when calculating the heating load, which leads to considerable over-dimensioning of the heat generator at the current stage of construction. (Source: https://de.wikipedia.org/wiki/Heizlast).

[0080] Die niedrigste Norm-Aussentemperatur ist definiert als die Temperatur, die 10mal in 20 Jahren gemessen wurde. Im Nordwesten ist dies mit –10 °C, bis auf –16 °C im Südosten. Heizbeginn ist in Deutschland ab +15 °C Aussentemperatur, in der Schweiz, in Österreich und Lichtenstein ab +12 °C. Die Begriffsfestlegungen entsprechend DIN EN 12831 sind folgende: «Heizwärmebedarf’ mit Dimension: kWh, und «Heizlast», mit Dimension: kW. Gemäss der neuen EnEV darf in Deutschland bei Neubauten eine Heizlast, oft bezeichnet als Wärmebedarf, von 40 - 45 W/qm nicht überschritten werden. Bei integrierter Brauchwarmwassererwärmung wird mit einem Leistungszuschlag von 0,2 kW/Person oder von 1 kW je Wohnung gerechnet. The lowest standard outside temperature is defined as the temperature that was measured 10 times in 20 years. In the northwest this is -10 ° C, down to -16 ° C in the southeast. Heating starts in Germany from +15 ° C outside temperature, in Switzerland, Austria and Lichtenstein from +12 ° C. The definitions in accordance with DIN EN 12831 are as follows: "Heating demand’ with dimension: kWh, and "Heating load" with dimension: kW. According to the new EnEV, a heating load in new buildings in Germany, often referred to as heat demand, of 40 - 45 W / sqm must not be exceeded. With integrated domestic hot water heating, a performance surcharge of 0.2 kW / person or 1 kW per apartment is expected.

[0081] Die Leistung der Wärmepumpe liegt bis zum Erreichen der niedrigsten Norm-Aussentemperatur aus mehreren Gründen weit über dem jeweiligem Bedarf, der jeweiligen «Heizlast». Die Differenz zwischen Leistung und Bedarf ist bei Heizbeginn und im oberen bis mittleren Bereich der Aussentemperatur naturgemäss am grössten und ergibt sich aus dem Verlauf der statistischen Klimadaten. Die Diskrepanz wird noch erhöht durch die leistungsmässige Temperaturabhängigkeit der Wärmepumpe. Für die Energiegewinnung aus oberflächennahem Erdreich gibt es neben den bohrtechnisch erstellten Erdenergiesonden mehrere Lösungen, die sich im Bedarf an horizontaler Entzugsfläche und in den Herstellkosten unterscheiden. The performance of the heat pump is far above the respective requirement, the respective “heating load”, for several reasons until the lowest standard outside temperature is reached. The difference between output and demand is naturally greatest at the start of heating and in the upper to middle range of the outside temperature and results from the course of the statistical climate data. The discrepancy is further increased by the heat pump's temperature dependency. For energy generation from near-surface soil, there are several solutions in addition to the borehole-made geothermal energy probes, which differ in terms of the horizontal extraction area and the manufacturing costs.

Die InnovationspreiseThe innovation awards

[0082] Deutscher Innovationspreis für Klima und Umwelt, Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, Innovationsprogramme Mittelstand (ZIM) Fördermittel, www.zimbmwi.de. Bundesagentur für hervorragende innovatorische Leistungen. (Hans Ulrich Karsch/Harry Steinhäuser/Pat. Nr. DE 10 2010 025 681 B3 erhielten den Bayrischen Innovationspreis.[0082] German Innovation Award for Climate and Environment, Federal Ministry for Economic Affairs and Energy, Innovation Programs for SMEs (ZIM) Funding, www.zimbmwi.de. Federal Agency for Outstanding Innovative Achievements. (Hans Ulrich Karsch / Harry Steinhäuser / Pat. No. DE 10 2010 025 681 B3 received the Bavarian Innovation Award.

[0083] Es gibt die folgenden Flächenkollektoren: Hakagerudur: 25er Rohr 160 W/qm, 32er Rohr 180 W/qm, und GeoCollect: Für Platten 161,3 W/qm. Die Angaben über die Wärmeleitfähigkeit des Erdreichs sind in der Literatur nicht eindeutig und sie reichen bei feuchtem Erdreich bis 2,8 W/m, K. Die Wärmekapazität des Erdreich wird rätselhafterweise in der Literatur immer in Megajoule angegeben (soll wissenschaftlichen Eindruck machen -?). Beispielsweise feuchtes Erdreich: 2,25 MJ/cbm, = 537,75 kcal bzw. 6253.7 Vakuum Ultraschall Leckdetektor «eputes iris SDT SYNERGYS».www.stadtentwicklung.berlin.de/umwelt; wwwffg.at/aktuelles-forschungsprogramm; www.klimaforschung.gr.at/unserer-themenforschung/FTI-programm; Stadt der Zukunft. The following surface collectors are available: Hakagerudur: 25-pipe 160 W / qm, 32-pipe 180 W / qm, and GeoCollect: For slabs 161.3 W / qm. The information about the thermal conductivity of the soil is not clear in the literature and it ranges up to 2.8 W / m, K for moist soil. The heat capacity of the soil is mysteriously given in the literature in megajoules (should make a scientific impression -?) . For example, moist soil: 2.25 MJ / cbm, = 537.75 kcal or 6253.7 vacuum ultrasonic leak detector «eputes iris SDT SYNERGYS» .www.stadtentwicklung.berlin.de / environment; wwwffg.at/aktuelles-forschungsprogramm; www.klimaforschung.gr.at/unserer-themenforschung/FTI-programm; City of the future.

[0084] Patentansprüche werden geltend für die Erfindung einer neuartigen Einrichtung und ein zugehöriges thermisches Verfahren zur Gewinnung erneuerbarer Energie aus oberflächennahem Erdreich als Wärmequelle für eine Wärmepumpenheizung. Claims are made for the invention of a novel device and an associated thermal process for the production of renewable energy from near-surface soil as a heat source for a heat pump heating.

[0085] Die als Erfindung geltend gemachte Einrichtung und das thermische Verfahren zeichnen sich aus durch Erzielung höchstmöglicher flächnespezifischer Wärmegewinnung aus oberflächennahem Erdreich durch Nutzung der optimalen, zylindrischen Absorbergeometrie unter Vermeidung der bei grossflächiger zylindrischer Absorbergeometrie beim Stand der Technik erforderlichen grossen Menge an Wärmeträgerfluid, hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und Umweltfreundlichkeit. (Wärmeträgerfluid ist eine organische Substanz die Äthylenglykol enthält, eine persistente, grundwassergefährdende organische Substanz). Die Innovation löst das biherige Problem, die durch die geometrische Gesetzmässigkeit hervorgerufen wird, den Anstieg des Innenvolumens zylindrischer Absorber in quadratischer Funktion zur Absorberfläche, Grund dafür das beim Stand der Technik ausschliesslich Erdabsorber mit der weniger effizienten, plattenförmigen Geometrie angeboten werden. The claimed device and the thermal method are characterized by achieving the highest possible area-specific heat generation from near-surface soil by using the optimal, cylindrical absorber geometry while avoiding the large amount of heat transfer fluid required in the prior art in the case of large-area cylindrical absorber geometry, in terms of economy and environmental friendliness. (Heat transfer fluid is an organic substance that contains ethylene glycol, a persistent, groundwater-endangering organic substance). The innovation solves the major problem caused by the geometrical regularity, the increase in the internal volume of cylindrical absorbers with a square function to the absorber area, which is why the prior art only offers earth absorbers with the less efficient, plate-shaped geometry.

[0086] 1. Die Reduzierung der relativen Menge an Wärmeträgerfluid wird erfindungsgemäss erreicht durch Umgehung der geometrischen Gesetzmässigkeit, die hervorgerufen wird durch das Ansteigen des Innenvolumen in quadratischer Funktion zur Oberfläche, die es beim Stand der Technik wirtschaftlich wegen der hohen erforderlichen Menge an Kälteträgerfluid unmöglich macht, die Vorteile grossflächiger zylindrischer Ausführung als Erdabsorber zu nutzen. 1. The reduction of the relative amount of heat transfer fluid is achieved according to the invention by circumventing the geometric regularity, which is caused by the increase in the internal volume in a square function to the surface, which it is economically impossible in the prior art because of the high amount of coolant fluid required makes use of the advantages of a large cylindrical design as an earth absorber.

[0087] 1. Die Überwindung dieser Diskrepanz wird erzielt durch die Gestaltung der erfinderischen Einrichtung und das damit verbundene innovative thermische Verfahren: 1. This discrepancy is overcome by the design of the inventive device and the associated innovative thermal process:

[0088] 4.1. Gestaltung: Der zylindrische Erdwärmeabsorber besteht aus gängigem Rohr, industriell hergestellt durch Extrusion aus dem Werkstoff HDPE, in transportfähigen Längen von 6 Meter, zunächst vorgesehen in der Dimension 315 × 7,5 mm. 4.1. Design: The cylindrical geothermal absorber consists of a common pipe, manufactured industrially by extrusion from the material HDPE, in transportable lengths of 6 meters, initially intended in the dimension 315 × 7.5 mm.

[0089] 4.2 Im Inneren vorgen. Einrichtung wird auf ganzer Länge eine an der Innenwand fest anliegende Rohrwendel platziert, vorzugsweise der Dimension 25 × 2,5, ebenfalls aus HDPE. 4.2 Inside, the device is placed along the entire length of a coiled tubing firmly against the inner wall, preferably of dimensions 25 × 2.5, also made of HDPE.

[0090] 4.3 Die Länge der Wendel wird so gewählt, das deren Oberfläche der Oberfläche des umgebenden Absorberrohres entspricht. Beispiel: Rohrdurchmesser 300, Länge des Innenrohres 300/25 ergibt 12 m/m. 4.3 The length of the helix is chosen so that its surface corresponds to the surface of the surrounding absorber tube. Example: pipe diameter 300, length of the inner pipe 300/25 is 12 m / m.

[0091] 4.4 Das Innenrohr dient der Beaufschlagung durch Wärmeträgerfluid, unterscheidet sich jedoch auf Grund seiner Dimension im flächenspezifischen Inhalt gegenüber dem äusseren, als Erdabsorber dienendem Rohr wie folgt: Innenvolumen des Erdabsorberrohres: 71 I bezogen auf ca. 1 qm Oberfläche. Innenvolumen der Rohes der Wendel: 4,0 I ebenfalls auf 1 qm Oberfläche. Demzufolge beansprucht das innere, mit Wärmeträgerfluid beaufschlagte Rohr bei gleichgrosser äusserer Fläche einen ca. 18-fach geringeren Fluidinhalt. Diese erfinderische Lösung reduziert demzufolge den leistungsspezifischen Bedarf an Kälteträgerfluid auf einen beim Stand der Technik unerreichbar geringe Menge. 4.4 The inner tube is used to act on the heat transfer fluid, but differs in its surface-specific content from the outer tube serving as an earth absorber as follows because of its dimension: Internal volume of the earth absorber pipe: 71 I based on approx. 1 sqm surface. Internal volume of the coils of the helix: 4.0 I, also on a 1 square meter surface. As a result, the inner tube, which is loaded with heat transfer fluid, requires approximately 18 times less fluid content with the same size outer surface. This inventive solution consequently reduces the performance-specific need for refrigerant fluid to an amount unattainable in the prior art.

[0092] 4.5 Das zugehörige thermische Verfahren ermöglicht es, bei dem innovativen zylindrischen Absorber die gewonnene Erdwärme unter Aufwendung einer geringen Temperaturdifferenz an die im Zylinder angeordnete, von Kälteträgerfluid durchströmte Rohrwendel zu übertragen. Das «thermische Verfahren» wird ermöglicht durch Füllung des Zylinders mit einem, die Wärme übertragendem Medium, mit Wasser, das sich dafür am besten eignet dank seiner dafür besonders geeigneten Eigenschaften. 4.5 The associated thermal process makes it possible, in the innovative cylindrical absorber, to transfer the geothermal energy obtained, using a small temperature difference, to the tube coil arranged in the cylinder and through which the coolant fluid flows. The «thermal process» is made possible by filling the cylinder with a heat-transferring medium, with water, which is best suited for this thanks to its particularly suitable properties.

Der Ablauf des thermischen VerfahrensThe course of the thermal process

[0093] Die vom Erdabsorber gewonnene Erdenergie wird über die Innenfläche des Absorbers bereits teilweise auf die daran dicht anliegende, fluidführende Rohrwendel gleicher Oberfläche bzw. an das darin zirkulierende Kälteträgerfluid übertragen, unterstützt durch die Leitfähigkeit von Wasser im Kontaktbereich der Wendel zur Zylinderwand. Vollkommen ergänzt wird die Wärmeübertragung durch das thermische Verfahren mit Hilfe der Wasserfüllung des Zylinders, durch Nutzbarmachung der dafür herausragenden Eigenschaft von Wasser, gekennzeichnet durch: – Wärmeüberganskoeffizient ca. 400 W/qm,K, – Wärmekapazität «sensibel» 1,16 Wh/Liter,K, – Wärmekapazität «latent» 93 Wh/kg, – Ausdehnungskoeffizienten niedrig, neutral bei +4 °C. The earth energy obtained from the earth absorber is already partially transferred via the inner surface of the absorber to the fluid-carrying coiled tubing of the same surface lying close to it, or to the coolant fluid circulating therein, supported by the conductivity of water in the contact area of the coil to the cylinder wall. The heat transfer is completely complemented by the thermal process with the help of the cylinder's water filling, by utilizing the outstanding property of water, characterized by: - heat transfer coefficient approx. 400 W / qm, K, - Heat capacity «sensitive» 1.16 Wh / liter, K, - heat capacity «latent» 93 Wh / kg, - Expansion coefficients low, neutral at +4 ° C.

[0094] Möglich ist erforderlichenfalls eine geringe Gefrierpunktsenkung der Wasserfüllung durch eine nicht grundwassergefährdende Masse an mineralischem Frostschutzmittel, durch Salz. If necessary, a slight lowering of the freezing point of the water filling is possible due to a mass of mineral antifreeze, which is not hazardous to groundwater, by salt.

[0095] 4.6 Durch das thermische Verfahren ergeben sich weitere erfinderische Vorteile: – Die sensible Wärmekapazität der Wasserfüllung, des Moduls, ermöglicht die Wärmeentnahme durch die Wärmepumpe auf höherem Temperaturniveau, ausreichend für ein Laufintervall von über einer Stunde. – Infolge des nachgewiesenen Taktverhaltens von Wärmepumpenheizungen von jahresdurchschnittlich 23% ein/77% aus kann sich der Wasserinhalt in den Schaltpausen wieder auf Erdreichtemperatur aufladen und steht danach wieder auf hohem, effizienzerhöhendem Niveau für den nächsten Laufintervall der Wärmepumpe zur Verfügung. Dieser Betriebszustand ist während 75% der Heizperiode zu erwarten und bewirkt eine wesentliche Efizienzerhöhung des Heizbetriebes. 4.6 The thermal process results in further inventive advantages: - The sensitive heat capacity of the water filling, the module, enables heat to be drawn by the heat pump at a higher temperature level, sufficient for a running interval of over an hour. - As a result of the proven cycle behavior of heat pump heaters of an annual average of 23% on / 77% off, the water content can recharge to ground temperature during the switching breaks and is then available again at a high, efficiency-increasing level for the next running interval of the heat pump. This operating state can be expected during 75% of the heating period and causes a significant increase in heating efficiency.

[0096] 4.7 In der kältesten Jahreszeit liegt das Taktverhalten nachweisbar bei durchschnittlich 40% ein/60% aus. Bei diesem Betriebsverhalten wird im Eintrittsbereich der fluidführenden Wendel «latente Wärme» (infolge Eisbildung) gewonnen. Während der Schaltpause ermöglicht die zylindrische Bauform des Absorbers einen vorteilhaften «thermischen Ausgleich» in dem durchgehenden Zylinder infolge horizontaler Zirkulation im Absorberrohr, bekannt als aus der heizungstechnik als «Imrohrzirkulation», wodurch der Wärmeentzug durch der Wärmeentzug aus dem Erdreich durch höhere Nutzung der Entzugsfläche effizienter wird. Dieser Betriebszustand ist während 25% der Heizperiode zu erwarten. 4.7 In the coldest season, the cycle behavior is demonstrably at an average of 40% on / 60%. With this operating behavior, “latent heat” (due to ice formation) is obtained in the entry area of the fluid-carrying helix. During the switching break, the cylindrical design of the absorber enables advantageous "thermal compensation" in the continuous cylinder as a result of horizontal circulation in the absorber tube, known as "in-tube circulation" from heating technology, which means that heat is extracted more efficiently from the soil by using more heat from the extraction area becomes. This operating state is expected during 25% of the heating period.

[0097] 4.8 Bei gelegentlich auftretenden Frostperioden ist die Einrichtung in der Lage vorübergehend grosse Mengen an latenter Wärme freizusetzen. Bei einem mittleren Eisansatz an der Rohrwendel von 10 mm wird eine latente Energie von ca. 74 kWh freigesetzt. Infolge der dadurch permanent anstehenden Absorbertemperatur von 0 °C wird die Wärmegewinnung aus dem Erdreich wesentlich erhöht. Dieser Betriebszustand ist während 5% der Heizperiode zu erwarten. 4.8 In occasional freezing periods, the device is able to temporarily release large amounts of latent heat. With an average ice accumulation on the coiled tube of 10 mm, a latent energy of approx. 74 kWh is released. As a result of the permanently occurring absorber temperature of 0 ° C, heat generation from the ground is increased significantly. This operating state is expected during 5% of the heating period.

[0098] 4.9 Die Verlegung der Absorber ist vorgesehen in Gräben von 0,4 m Breite, in einer Tiefe von 1,70 Meter parallel zueinander in einem Raster von mindestens 1,8 m. Die Module sind auch für vertikale Anordnung geeignet, dabei erfolgt die Durchströmung vorteilhafter Weise von oben nach unten. Die Entzugsleistung der Module wurde ermittelt mit 2000 W bei 6 m Länge, entsprechend einer Heizleistung von 2500 W/Modul. 4.9 The absorbers are laid in trenches 0.4 m wide, at a depth of 1.70 m parallel to one another in a grid of at least 1.8 m. The modules are also suitable for vertical arrangement, the flow advantageously being from top to bottom. The withdrawal power of the modules was determined to be 2000 W at 6 m in length, corresponding to a heating power of 2500 W / module.

HerstellungManufacturing

[0099] Das innen im Absorberrohr anzuordnende Wärmeaustauscherrohr wird bei der Herstellung zu einer Wendel geformt, entsprechend dem Innendurchmesser des Absorbers. Die Rohrwendel wird dann in den Zylinder gezogen, «langgezogen» und so «auseinander gedreht» das sie gleichmässig, auf der Zylinderläng verteilt, innen anliegt. Die Wendel wird jeweils an beiden Enden mit einem 90° Bogen bestückt der in Richtung Zylindermitte weist, ein weiterer 90° Bogen wird so angeordnet dass er in der Zylinderachse liegt, nach aussen zeigend und im jeweiligen abschliessenden Boden/Korbboden, abgedichtet durchgeführt wird. Möglicherweis ist es auch Zweckmässig die gesamte Einrichtung in Segmenten anzufertigen und aneinander zu fügen. Die Wandstärke des Zylinders ist gering zu halten wg. der schlechten Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffs HDPE.[0099] The heat exchanger tube to be arranged inside the absorber tube is formed into a spiral during manufacture, corresponding to the inside diameter of the absorber. The coiled tubing is then pulled into the cylinder, "elongated" and "twisted apart" so that it lies evenly, distributed along the length of the cylinder, on the inside. The helix is fitted at both ends with a 90 ° bend pointing towards the center of the cylinder, a further 90 ° bend is arranged so that it lies in the cylinder axis, pointing outwards and sealed in the respective bottom / basket bottom. It may also be expedient to manufacture the entire facility in segments and to join them together. The wall thickness of the cylinder must be kept low. the poor thermal conductivity of the HDPE material.

MontageplatteMounting plate

[0100] Die Montageplatte dient dazu den Zylinder bei Verlegung in Gräben von 0,4 m Breite optimal zu positionieren, so das der Zwischenraum mit gut wärmeleitendem Material eingespült werden kann. Die Platte hat oben links und rechts jeweils eine Ausbuchtung zur Fixierung/Einklemmung der zur Installationsseite rückführenden Fluidleitung und zur Fixierung/Einklemmung der Wasser-Füllleitung Es können mehrere Absorber in «Tichelmann-Schaltung» versorgt werden, so das die der Aufwand an Verteilern reduziert wird. Der Zylinder wird beidseitig auf der Oberseite mit Füll bzw. Entlüftungsanschlüssen zur seriellen Wasserfüllung vor der Erdüberdeckung versehen, die zu einem Ausdehnungsgefäss (aus HDPE) in einen frostfreien Raum führen. Die Entzugsleistung des Zylinders kann bei schlecht wärmeleitendem Erdreich erforderlichenfalls erhöht werden. Die Erhöhung erfolgt, wie erwähnt, durch geringfügige Gefrierpunktsenkung der Wasserfüllung durch Zugabe eines preisgünstigen Frostschutzmittels (Salz), was bei dem Werkstoff des Moduls möglich ist. Die Einfüllung ist auch nachträglich möglich über die serielle Füllleitung. Das durch die Rohrwendel zirkulierende Wärmeträger-Fluid, wird in der Wärmepumpe um 3 bis 4 K entwärmt/abgekühlt, das kann ggf. abweichend von den normierten Bedingungen B0/W35 mit der Bedeutung –3°/0 °C//+30°/+35 °C mit 4 Kelvin Spreizung erfolgen, mit dem Ziel, die zu den Verlusten zählende Hilfsenergie um ca. 30% zu senken und die Zuleitung im Querschnitt um ca. 20% zu reduzieren. The mounting plate is used to optimally position the cylinder when laid in trenches 0.4 m wide, so that the intermediate space can be flushed in with heat-conducting material. The plate has a bulge on the top left and right for fixing / clamping the fluid line returning to the installation side and for fixing / clamping the water filling line. Several absorbers can be supplied in a «Tichelmann circuit», so that the effort required for distributors is reduced . The cylinder is provided on both sides with filling or venting connections for serial water filling in front of the earth cover, which lead to an expansion tank (made of HDPE) in a frost-free room. The extraction capacity of the cylinder can be increased if necessary with poorly heat-conductive soil. The increase takes place, as mentioned, by slightly lowering the freezing point of the water filling by adding an inexpensive antifreeze (salt), which is possible with the material of the module. Filling is also possible afterwards via the serial filling line. The heat transfer fluid circulating through the coiled tubing is heated / cooled in the heat pump by 3 to 4 K, which may differ from the standardized conditions B0 / W35 with the meaning –3 ° / 0 ° C // + 30 ° / +35 ° C with 4 Kelvin spread, with the aim of reducing the auxiliary energy, which is part of the losses, by approx. 30% and reducing the cross-section of the supply line by approx. 20%.

[0101] Die mit der Innovation erzielbaren höheren Wärmequellen-Temperaturen wirken sich im Jahresmittel leistungs- und effizienzerhöhend etwa wie folgt aus: Effizienzerhöhend um 3,2%/K, demzufolge um etwa 5 K × 3,2% = 16%, Leistungserhöhend um 3%/K demzufolge um etwa 5 K × 3% = 15%.The higher heat source temperatures achievable with the innovation have an annual average increase in output and efficiency, as follows: Efficiency-increasing by 3.2% / K, consequently by about 5 K × 3.2% = 16%, Increasing power by 3% / K consequently by about 5 K × 3% = 15%.

[0102] Die projektierte Wärmeentzugsleistung eines Absorbers je 1 m Länge mit einem zylindrischen Aussendurchmesser von 315 mm beträgt bei einer mittleren Temperaturdifferenz von 4 K gegenüber dem Erdreich bei durchschnittlichen Bodenverhältnissen 333,33 W/m. Bei einer Modullänge von 6 m und ergibt das eine Entzugsleistung von 2,0 kW und eine Heizleistung von ca. 2,5 kW. Bei Gebäuden die nach der deutschen Wärmeschutzverordnung gedämmt sind (max. 40 W/qm) kann mit der Entzugsfläche von einem Quadratmeter eine Wohnfläche von etwa 5 qm beheizt werden. Der zur Verlegung der Module erforderliche Aufwand an Erdaushub ist geringer im Vergleich zu sämtlichen in etwa vergleichbaren Lösungen nach dem Stand der Technik. The projected heat extraction capacity of an absorber, each 1 m in length, with a cylindrical outside diameter of 315 mm, is 333.33 W / m at an average temperature difference of 4 K compared to the ground with average soil conditions. With a module length of 6 m and this results in a withdrawal power of 2.0 kW and a heating power of approx. 2.5 kW. For buildings that are insulated according to the German Heat Protection Ordinance (max. 40 W / sqm), a living space of around 5 sqm can be heated with the withdrawal area of one square meter. The effort required for laying the modules in excavation is less compared to all comparable solutions according to the state of the art.

[0103] Der vorliegenden Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, die Wärmegewinnung aus einer tiefer liegenden Erdreichmasse zu verbessern. Dies wird dadurch erreicht, dass anstelle der bisher verwendeten plattenförmigen Absorber zylinderförmige Absorber benützt werden. Denn die Oberfläche der zylinderförmigen Absorber steigt mit dem Quadrat des Zylinderdurchmessers gegenüber den plattenförmigen Absorbern an. The present invention is also based on the object of improving heat recovery from a deeper ground mass. This is achieved by using cylindrical absorbers instead of the plate-shaped absorbers previously used. This is because the surface of the cylindrical absorbers increases with the square of the cylinder diameter compared to the plate-shaped absorbers.

Claims

1. Erdwärmeabsorber, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Modul (1) vorgesehen ist, der als eine vorgefertigte und anschlussfertige Einheit ausgeführt ist.1. Geothermal absorber, characterized in that at least one module (1) is provided, which is designed as a prefabricated and ready-to-connect unit.

2. Erdwärmeabsorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Modul (1) einen zylinderförmigen Grundkörper (11) aufweist, dass dieser Grundkörper (11) so ausgeführt ist, dass er sich mit Wasser füllen lässt, und dass ein fluidbeaufschlagbarer Wärmeaustauscher (20) im Grundkörper (11) des Moduls (1) untergebracht ist.2. Geothermal absorber according to claim 1, characterized in that the module (1) has a cylindrical base body (11), that this base body (11) is designed such that it can be filled with water, and that a heat exchanger (20) which can be subjected to fluid is accommodated in the base body (11) of the module (1).

3. Erdwärmeabsorber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (11) des Moduls (1) flächenhafte Abschlussmittel (2, 3) aufweist, dass je eines dieser Abschlussmittel (2, 3) einer der Endpartien (12, 13) des zylinderförmigen Grundkörpers (11) des Moduls (1) wasserdicht zugeordnet ist, dass der Modul (1) ferner Anschlussstutzen (4, 5) für Flüssigkeitsleitungen aufweist, von welchen sich je einer im Endbereich (12, 13) des zylinderförmigen Grundkörpers (11) des Moduls (1) befindet, und dass diese Anschlussstutzen (4, 5) von der Oberseite des zylinderförmigen Grundkörpers (11) des Moduls (1) abstehen.3. geothermal absorber according to claim 2, characterized in that the base body (11) of the module (1) has planar end means (2, 3), that each of these end means (2, 3) one of the end parts (12, 13) of the cylindrical Base body (11) of the module (1) is assigned in a watertight manner, that the module (1) further has connecting pieces (4, 5) for liquid lines, one of which is located in the end region (12, 13) of the cylindrical base body (11) of the module (1), and that these connecting pieces (4, 5) protrude from the top of the cylindrical base body (11) of the module (1).

4. Erdwärmeabsorber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaustauscher (20) eine Wendel (21) umfasst, dass die aussen liegenden Flächen der Windungen (22) der Wendel (21) an der Innenfläche (6) des zylinderförmigen Grundkörpers (11) des Moduls (1) anliegen, dass der Wärmeaustauscher (20) femer Anschlussvorrichtungen (23, 24) aufweist, mit deren Hilfe die Wendel (21) an eine Wärmepumpe anschliessbar ist, und dass diese Anschlussvorrichtungen (23, 24) durch zumindest eines der Abschlussmittel (2;3) am Grundkörper (11) des Moduls (1) wasserdicht hindurchgehen.4. geothermal absorber according to claim 2, characterized in that the heat exchanger (20) comprises a coil (21) that the outer surfaces of the turns (22) of the coil (21) on the inner surface (6) of the cylindrical base body (11) of the module (1), that the heat exchanger (20) also has connection devices (23, 24) by means of which the coil (21) can be connected to a heat pump, and that these connection devices (23, 24) by at least one of the termination means (2; 3) on the base body (11) of the module (1) go through watertight.

5. Erdwärmeabsorber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schlauch die Form der Wendel (21) hat, und dass dieser Schlauch aus einem Kunststoff ist.5. geothermal absorber according to claim 4, characterized in that a hose has the shape of the helix (21), and that this hose is made of a plastic.

6. Erdwärmeabsorber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Anschlussvorrichtung (23, 24) als ein Rohr-Formstück ausgeführt ist, dass dieses Rohrstück einen etwa L-förmigen Grundkörper aufweist, dass das freie Ende eines der Schenkel (27) der L-förmigen Anschlussvorrichtung (24) an eines der Enden der Wendel (21) fluidmässig angeschlossen ist, dass der andere Schenkel (28) der L-förmigen Anschlussvorrichtung (24) durch eines der Abschlussmittel (2) des Moduls (1) flüssigkeitsdicht hindurchgeht, und dass die freien Enden der anderen Schenkel (28) der L-förmigen Anschlussvorrichtungen (23, 24) an einen der Abschnitte von Fluidleitungen (25, 26) anschliessbar sind.6. geothermal absorber according to claim 4, characterized in that the respective connection device (23, 24) is designed as a pipe fitting, that this pipe section has an approximately L-shaped base body that the free end of one of the legs (27) of the L -shaped connection device (24) is fluidly connected to one of the ends of the helix (21), that the other leg (28) of the L-shaped connection device (24) passes through one of the closure means (2) of the module (1) in a liquid-tight manner, and that the free ends of the other legs (28) of the L-shaped connecting devices (23, 24) can be connected to one of the sections of fluid lines (25, 26).

7. Erdwärmeabsorber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umgehungsstück (30) vorgesehen ist, dass dieses Umgehungsstück (30) praktisch parallel zur Längsachse A der Wendel (21) verläuft, dass eine der Endpartien (35) dieses Umgehungsstückes (30) an den zweiten Schenkel (28) der ersten Anschlussvorrichtungen (23) fluidmässig angeschlossen ist, und dass die andere Endpartie (36) des Umgehungsstückes (30) sich neben der zweiten Anschlussvorrichtung (24) befindet.7. geothermal absorber according to claim 4, characterized in that a bypass piece (30) is provided, that this bypass piece (30) runs practically parallel to the longitudinal axis A of the coil (21), that one of the end portions (35) of this bypass piece (30) the second leg (28) of the first connection devices (23) is fluidly connected, and that the other end section (36) of the bypass piece (30) is located next to the second connection device (24).

8. Erdwärmeabsorber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Umgehungsstück (30) ausserhalb des zylinderförmigen Grundkörpers (11) des Moduls (1) liegt, oder dass das Umgehungsstück (30) durch die Wendel (21) hindurchgeht.8. geothermal absorber according to claim 7, characterized in that the bypass piece (30) lies outside the cylindrical base body (11) of the module (1), or that the bypass piece (30) passes through the helix (21).

9. Erdwärmeabsorber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Abschlussmittel (2, 3) als ein Deckel ausgeführt ist, der eine der Endpartien (12, 13) des zylinderförmigen Grundkörpers (11) des Moduls (1) übergreift.9. geothermal absorber according to claim 3, characterized in that the respective closure means (2, 3) is designed as a cover which engages over one of the end parts (12, 13) of the cylindrical base body (11) of the module (1).

10. Erdwärmeabsorber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zylinderförmige Grundkörper (11) des Moduls (1) aus Abschnitten (8, 9) besteht, dass diese Abschnitte (8, 9) mit Hilfe einer Muffe (10) miteinander verbunden sind, dass die stumpf aneinander anstossenden Endpartien (14, 15) der Grundkörperabschnitte (8, 9) mit Aussengewinde versehen sind, dass die Innenfläche der Muffe (10) ein entsprechendes Innengewinde aufweist, so dass die Grundkörperabschnitte (8, 9) mittels der Gewindemuffe (10) miteinander verbunden werden können, dass die Wendel (21) ebenfalls weitgeteilt ist und dass diese zwei Teile der Wendel (21) mit Hilfe einer weiteren Muffe (19) miteinander verbunden sind.10. geothermal absorber according to claim 3, characterized in that the cylindrical base body (11) of the module (1) consists of sections (8, 9), that these sections (8, 9) are connected to one another with the aid of a sleeve (10), that the butt abutting end parts (14, 15) of the base body sections (8, 9) are provided with an external thread, that the inner surface of the sleeve (10) has a corresponding internal thread, so that the base body sections (8, 9) by means of the threaded sleeve (10 ) can be connected to each other, that the helix (21) is also widely distributed and that these two parts of the helix (21) are connected to one another with the aid of a further sleeve (19).

11. Erdwärmeabsorber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Platte (40) vorgesehen ist, welche zur Führung des Moduls (1) im Erdreich (18) bestimmt ist, dass im Grundkörper (41) dieser Führungsplatte (40) eine Öffnung (42) ausgeführt ist, deren Durchmesser so bemessen ist, dass der zylinderförmige Grundkörper (11) des Moduls (1) durch diese Öffnung (42) hindurchgehen kann, dass die unten liegenden Eckpartien der Führungsplatte Abschrägungen (43, 44) aufweisen, sodass diese untere Partie der Führungsplatte (40) im Wesentlichen keilförmig ist, und dass der Grundkörper (41) der Führungsplatte (40) zusätzliche Öffnungen (45, 46) aufweist, durch welche Rohrleitungen (7, 30) hindurchgehen können.11. geothermal absorber according to claim 3, characterized in that at least one plate (40) is provided which is intended for guiding the module (1) in the ground (18) that in the base body (41) of this guide plate (40) an opening ( 42), the diameter of which is such that the cylindrical base body (11) of the module (1) can pass through this opening (42), that the corner parts of the guide plate lying at the bottom have bevels (43, 44) so that they are lower Part of the guide plate (40) is essentially wedge-shaped, and that the base body (41) of the guide plate (40) has additional openings (45, 46) through which pipes (7, 30) can pass.

12. Erdwärmeabsorber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser im Modul (1) einen Zusatz enthält, der zur Senkung des Gefrierpunktes von Wasser dient, und dass dieser Zusatz ein Frostschutzmittel oder ein Salz sein kann.12. Geothermal absorber according to claim 2, characterized in that the water in the module (1) contains an additive which serves to lower the freezing point of water, and that this additive can be an antifreeze or a salt.

13. Verfahren zur Herstellung des Erdwärmeabsorbers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch auf eine zylinderförmige Lehre aufgewickelt und so behandelt wird, dass er die Form einer Wendel (21) dauerhaft annimmt, dass der äussere Durchmesser der Wendel (21) dem inneren Durchmesse der Innenfläche (6) des zylinderförmigen Grundkörpers (11) des Moduls (1) entspricht, dass die Wendel (21) gestreckt wird, damit ihr äusserer Durchmesser kleiner wird als der innere Durchmesser des zylinderförmigen Grundkörpers (11) des Moduls (1), und dass die Wendel (21) in diesem gestreckten Zustand in den zylinderförmigen Grundkörper (11) des Moduls (1) eingeführt wird, wonach die Wendel von der Streckungskraft befreit wird.13. A method for producing the geothermal absorber according to claim 1, characterized in that the hose is wound on a cylindrical gauge and treated so that it permanently takes the form of a coil (21) that the outer diameter of the coil (21) the inner Measuring the inner surface (6) of the cylindrical base body (11) of the module (1) means that the helix (21) is stretched so that its outer diameter becomes smaller than the inner diameter of the cylindrical base body (11) of the module (1), and that the coil (21) is inserted into the cylindrical base body (11) of the module (1) in this stretched state, after which the coil is released from the stretching force.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlussmittel (2, 3) den Endpartien (12, 13) des die Wendel (21) enthaltenden zylinderförmigen Grundkörpers (11) des Moduls (1) so zugeordnet werden, dass die Anschlussvorrichtungen (23, 24) durch die Abschlussmittel (2, 3) wasserdicht hindurchgehen können.14. The method according to claim 13, characterized in that the termination means (2, 3) are assigned to the end parts (12, 13) of the cylindrical base body (11) of the module (1) containing the helix (21) in such a way that the connection devices ( 23, 24) can pass through the closure means (2, 3) in a watertight manner.