DE102010056115A1 - Method for carrying out geothermal response tests in e.g. terrestrial heat exchanger, involves measuring time parallel to temperature gradient in region of heating element so as to determine thermal conductivity of mountain portion - Google Patents

Method for carrying out geothermal response tests in e.g. terrestrial heat exchanger, involves measuring time parallel to temperature gradient in region of heating element so as to determine thermal conductivity of mountain portion Download PDF

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Abstract

The method involves portion-wise measuring by a measuring probe (9) with an integrated temperature sensor system (6), a heating element (5) and a sealing device (4) in a portion of terrestrial heat exchanger (1) or bore hole. A portion below and above the probe is thermally and hydraulically retained by the sealing device, defined heat energy is introduced into the retained portion of the exchanger, and time parallel to temperature gradient in the region of the heating element is measured so as to determine thermal conductivity of a presumptuous mountain portion. An independent claim is also included for a measuring probe comprising a temperature sensor.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur diskreten und abschnittsweisen Durchführung von geothermischen Responsetests in Erdreichwärmeübertragern, auch geothermisch aktivierten Bauteilen. Auch eine Anwendung in verrohrten und standsicheren unverrohrten Bohrungen ist möglich. Die erfindungsgemäße geothermische Messsonde dafür wird für die diskrete und abschnittsweise Ermittlung der effektiven Warmeleitfähigkeit von Böden mittels geothermischen Responsetests sowie zur diskreten und abschnittsweisen Messung der Temperatur in Erdreichwärmeübertragern, verrohrten und standsicheren unverrohrten Bohrlöchern genutzt.The invention relates to a method for the discrete and sectional execution of geothermal response tests in Erdwärwärmeübertragern, including geothermally activated components. An application in cased and stable uncased holes is possible. The geothermal measuring probe according to the invention is used for the discrete and sectional determination of the effective thermal conductivity of soils by means of geothermal response tests as well as for the discrete and sectional measurement of the temperature in geothermal heat exchangers, cased and stable uncased boreholes.

Stand der TechnikState of the art

Die Bestimmung der effektiven Wärmeleitfähigkeit des Untergrundes als maßgeblichen Parameter der Bemessung von Erdreichwärmeübertragern erfolgt in-situ über geothermische Responsetests/thermische Responsetests an Test-Erdwärmesonden, Test-Energiepfählen, zu testenden erdberührten Betonbauteilen oder auch Test-Erdreichkollektoren. Dabei werden in der Regel auch die Untergrundtemperaturen mit erfasst.The determination of the effective thermal conductivity of the subsurface as relevant parameters of the dimensioning of geothermal heat exchangers is carried out in-situ via geothermal response tests / thermal response tests on test geothermal probes, test energy piles, earth-tested concrete components to be tested or also test soil collectors. As a rule, the background temperatures are also recorded.

Die thermische Anregung des Untergrundes/des thermisch aktivierten Betonbauteils erfolgt dabei normalerweise über einen geschlossenen Fluidkreislauf des Erdreichwärmeübertragers, welchem bei konstantem Volumenstrom Warme aufgeprägt wird. Aber auch thermische Anregungen mittels installiertem Heizdraht im Erdreichwärmeübertrager sind bekannt. Die thermische Anregung erfolgt zumeist durch konstante Wärmebeaufschlagung, kann aber auch wahlweise durch konstanten Wärmeentzug mittels Wärmepumpenaggregat erfolgen.The thermal excitation of the substrate / the thermally activated concrete component is normally carried out via a closed fluid circuit of the Erdreichwärmeübertragers, which is impressed at constant volume flow heat. But also thermal suggestions by means of installed heating wire in Erdreichwärmeübertrager are known. The thermal excitation is usually done by constant application of heat, but can also be done either by constant heat extraction by means of heat pump unit.

In der DE 10 2004 026 381 B3 wird ein Verfahren zur Messung der Temperatur in mehreren Tiefenbereichen einer Erdwärmesonde und eine Bohrlochsonde zur Messung offenbart. Damit kann ein Temperaturverlaufsprofil angefertigt und können Rückschlüsse auf die Warmeleitfähigkeit der einzelnen Tiefenbereiche gezogen werden. Die Ergebnisse sind aber nur grob ermittelbar, da diese durch Wärmeleitung der Flüssigkeit in der Erdwärmesonde beeinflusst werden.In the DE 10 2004 026 381 B3 discloses a method of measuring temperature in multiple depth ranges of a geothermal probe and a borehole probe for measurement. Thus, a temperature profile can be made and conclusions about the thermal conductivity of the individual depth ranges can be drawn. However, the results can only be roughly determined, as they are influenced by heat conduction of the liquid in the geothermal probe.

Gemäß der DE 10 2007 048 978 wird zur Messung der zeit- und ortsabhängigen Temperatur in einer Erdwärmesonde vorgeschlagen, in dieser über deren Länge ein Temperatursensorkabel einzubringen. Damit können orts- und zeitaufgelöste Temperaturmessungen erfolgen, woraus die thermische Kopplung mit der Umgebung ermittelt werden soll.According to the DE 10 2007 048 978 is proposed for measuring the time and location-dependent temperature in a geothermal probe to introduce in this over the length of a temperature sensor cable. This can be done location and time resolved temperature measurements, from which the thermal coupling with the environment should be determined.

Auch dieses Messverfahren ermittelt nur Näherungswerte fur größere Tiefenabschnitte. Eine genaue örtliche Erfassung ist mit diesen Verfahren nicht möglich bzw. erfordert die zeitlich sehr aufwendige Messung der thermischen Wiederangleichung an die Ausgangstemperatur.Also, this measuring method determines only approximate values for larger depth sections. Accurate local detection is not possible with these methods or requires the very time-consuming measurement of thermal re-equalization to the starting temperature.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, an bereits in den Erdboden eingebrachten Erdreichwärmeübertragern wie Erdwärmesonden, Horizontalkollektoren, Spiralkollektoren oder an mittels Energierohren geothermisch aktivierten erdberührten Betonbauteilen wie Energiepfählen, geothermisch aktivierten Schlitzwänden und Bohrpfahlwänden, aber auch an kleinerkalibrigen Brunnen, verrohrten und an standsicheren unverrohrten Bohrlöchern die effektive Wärmeleitfähigkeit ortlich diskret und unbeeinflusst von den benachbarten Schichten zu erfassen.The object of the invention is the already introduced into the ground Erdwärwärübertragern as borehole heat exchangers, horizontal collectors, spiral collectors or geothermal by means of energy pipes earth-contacting concrete components such as energy piles, geothermally activated slot walls and bored pile walls, but also kleinerkalibrigen wells, cased and stable on uncased boreholes effective Thermal conductivity locally discreet and unaffected by the adjacent layers to capture.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe entsprechend den Merkmalen des Verfahrens nach Anspruchs eins gelöst. Eine Messsonde zur Durchführung des Verfahrens enthalt Anspruch 8. Demnach wird zur diskreten und abschnittsweisen Messung mindestens eine Messsonde (9) mit integrierter Temperatursensorik (6), Heizelement (5) und Abdichtvorrichtung (4, 4) in den zu vermessenden Abschnitt des Erdreichwärmeübertragers (1) eingebracht. Anschließend wird der Abschnitt unterhalb und oberhalb der Messsonde (9) thermisch und hydraulisch durch die Abdichtvorrichtung (4, 4) abgedämmt. Danach wird eine definierte Wärmemenge in den abgedammten Abschnitt (10) des Erdreichwarmeübertragers (1) oder Bohrlochs eingebracht und zeitlich parallel der Temperaturverlauf im Bereich des Heizelementes (5) gemessen und so die Warmeleitfähigkeit des vermessenen Gebirgsabschnittes ermittelt.According to the invention the object is achieved according to the features of the method according to claim one. A measuring probe for carrying out the method contains claim 8. Accordingly, for the discrete and section-wise measurement at least one measuring probe ( 9 ) with integrated temperature sensor ( 6 ), Heating element ( 5 ) and sealing device ( 4 . 4 ) into the section of the soil heat exchanger to be measured ( 1 ) brought in. Then the section below and above the probe ( 9 ) thermally and hydraulically by the sealing device ( 4 . 4 ). Thereafter, a defined amount of heat in the abgeschiedten section ( 10 ) of the soil heat exchanger ( 1 ) or borehole and parallel in time the temperature profile in the region of the heating element ( 5 ) and thus determines the thermal conductivity of the measured mountain section.

Der Vorteil der Erfindung ergibt sich aus der Möglichkeit einer diskreten und abschnittsweisen Bestimmung der effektiven Wärmeleitfähigkeit im Untergrund in bisher nicht praktizierter kurzer Messzeit von unter einer Stunde. Bei Nutzung des Instationaransatzes und numerischer inverser Parametrisierung mittels FE-Modell sind daher insgesamt deutlich kürzere Messzeiten als üblich (Empfehlung fur Geradlinienverfahren: > 48 h) möglich.The advantage of the invention results from the possibility of a discrete and sectional determination of the effective thermal conductivity in the underground in previously not practiced short measurement time of less than one hour. When using the instationary approach and numerical inverse parameterization by means of the FE model, significantly shorter measurement times are possible than usual (recommendation for straight-line methods:> 48 h).

Desweiteren ist der Nachweis von Schichtbereichen mit besonders starker Grundwasserdynamik möglich.Furthermore, the detection of layer areas with particularly strong groundwater dynamics is possible.

In den Ansprüchen 2 bis 7 sind bevorzugte Verfahrensvarianten enthalten.In claims 2 to 7 preferred method variants are included.

sNach Anspruch 2 werden gleichzeitig mehrere Leitungen von U-formigen Erdreichwarmeübertragern (1), bzw. einem U-förmigen Erdreichwärmeübertrager (1) mit je einer Messsonde (9) vermessen.According to claim 2, a plurality of lines of U-shaped simultaneously Soil heat exchangers ( 1 ), or a U-shaped soil heat exchanger ( 1 ) each with a measuring probe ( 9 ).

Nach Anspruch 3 werden mehrere Abschnitte eines U-formigen Erdreichwarmeubertragers (1) nacheinander mittels einer Messsonde (9) vermessen.According to claim 3, several sections of a U-shaped Erdundwarmeubertragers ( 1 ) successively by means of a measuring probe ( 9 ).

Je nach Umfang der Messungen und der zur Verfügung stehenden Messtechnik kann das Verfahren entsprechend den Bedingungen angepasst werden.Depending on the scope of the measurements and the available measuring technology, the method can be adapted according to the conditions.

Gemäß Anspruch 4 wird nach der Einbringung der Messsonde (9) in den zu vermessenden Abschnitt eine am oberen und unteren Endbereich der Messsonde (9) angeordnete Abdichtvorrichtung (4, 4), in Form druckluftbetriebener Packer, eingesetzt. Der freie Querschnitt des Erdreichwarmeübertragers (1) wird dann durch Vergrößerung des Volumens der Abdichtvorrichtung hydraulisch abdichtet und gleichzeitig eine Warmedammung des abgedämmten Abschnittes (10) gegenüber dem verbleibenden oberen und unteren Abschnitt des Erdreichwarmeubertragers (1) bewirkt.According to claim 4, after the introduction of the measuring probe ( 9 ) in the section to be measured one at the upper and lower end of the probe ( 9 ) arranged sealing device ( 4 . 4 ), in the form of compressed air operated packer used. The free cross-section of the soil heat exchanger ( 1 ) is then hydraulically sealed by increasing the volume of the sealing device and at the same time a heat recovery of the dammed section ( 10 ) with respect to the remaining upper and lower portions of the underground heat carrier ( 1 ) causes.

Diese Verfahrensvariante ermöglicht mit einfachen Mitteln, einen thermisch und hydraulisch nach oben und unten abgedammten Raum innerhalb des Erdreichwärmeübertragers zu schaffen.This variant of the method makes it possible, by simple means, to create a space which is thermally and hydraulically upwardly and downwardly evacuated within the soil heat exchanger.

In einer bevorzugten Ausführung nach Anspruch 5 erfolgt die Volumenvergroßerung der Abdichtvorrichtung (4, 4) durch Aufblasen je eines Packers an den Enden der Messsonde (9) mittels Druckluft, gesteuert durch eine Steuereinheit.In a preferred embodiment according to claim 5, the volume increase of the sealing device ( 4 . 4 ) by inflating one packer each at the ends of the measuring probe ( 9 ) by means of compressed air, controlled by a control unit.

Anspruch 6 enthalt verschiedene Verfahrensvarianten zur Durchführung der Messungen und Auswertung der Messergebnisse. Damit kann das Verfahren den jeweiligen Erfordernissen angepasst werden.Claim 6 contains various process variants for carrying out the measurements and evaluation of the measurement results. Thus, the process can be adapted to the respective requirements.

Anspruch 7 enthält die Verfahrensvariante, vor der Vermessung einen Probekörper mit Abmessungen ähnlich der Messsonde (9) in den zu vermessenden Erdreichwärmeübertrager (1) einzubringen.Claim 7 contains the variant of the method, prior to the measurement a specimen with dimensions similar to the measuring probe ( 9 ) in the soil heat exchanger to be measured ( 1 ).

Damit wird die vollständige und gefahrlose Durchgängigkeit der Messobjekte überprüft und eine Verklemmen oder Verlust der eigentlichen Messsonde vermindert.This verifies the complete and safe continuity of the measurement objects and reduces jamming or loss of the actual measuring probe.

Die Ansprüche 8 bis 10 enthalten bevorzugte Varianten der Ausbildung der Messsonde zur Durchführung des Verfahrens, wie diese in dem Ausführungsbeispiel genauer beschrieben sind.Claims 8 to 10 contain preferred variants of the design of the measuring probe for carrying out the method, as described in more detail in the exemplary embodiment.

Ausführungsbeispielembodiment

Nachfolgend sollen das Verfahren und die Messsonde an einem Beispiel erläutert werden.The procedure and the measuring probe are explained below using an example.

1 zeigt den Querschnitt eines Abschnittes eines Erdreichwärmeübertragers 1 mit der darin befindlichen Messsonde 9. 1 shows the cross section of a portion of a geothermal heat exchanger 1 with the measuring probe inside 9 ,

Zur Messung wird die speziell konstruierte längliche Messsonde 9 in den bereits mit Wasser oder Wärmeträgerfluid gefüllten Erdreichwärmeübertrager 1 bis in die zu untersuchende Tiefe oder Lage des Untergrundes eingeführt bzw. eingelassen. Dabei ist diese an einem Seil 2 befestigt und an eine Stromversorgung mit parallel laufendem Datenkabel 8 angeschlossen. Auserden verbindet eine Pressluftleitung 7 die Packer (Abdichtvorrichtung 4, 4) mit einer Pressluftflasche oder einem Kompressor auf der Erdoberfläche. Ober- und Unterseite der speziell konstruierten Messsonde 9 werden zur Vermeidung von Konvektionserscheinungen im Erdreichwärmeübertrager 1 nach dem Erreichen des Zielbereiches mittels zweier Packer nach oben und unten durch Aufblasen abgedichtet (Abpackern).To measure the specially designed elongated probe 9 in the already filled with water or heat transfer fluid soil heat exchanger 1 introduced or embedded in the depth or position of the substrate to be examined. This is on a rope 2 attached and to a power supply with parallel data cable 8th connected. Auserden connects a compressed air line 7 the packer (sealing device 4 . 4 ) with a compressed air cylinder or a compressor on the earth's surface. Top and bottom of the specially designed probe 9 are used to avoid convection phenomena in the soil heat exchanger 1 after reaching the target area by means of two packers up and down sealed by inflation (packers).

Die speziell konstruierte Messsonde 9 wird dann mittels integriertem thermoelektrischem Heizelement 5 thermisch angeregt, wobei vorzugsweise mit einem konstanten Warmeeintrag gearbeitet wird. Mittels einer in der Messsonde 9 integrierten Temperatursensorik 6 wird der zeitliche Temperaturgang an der Messsonde 9 fortlaufend gemessen und am Datenloggersystem in der Messsonde 9 und/oder an der Oberflache fortlaufend dokumentiert.The specially designed probe 9 is then by means of integrated thermoelectric heating element 5 thermally excited, preferably with a constant heat input is used. By means of a in the measuring probe 9 integrated temperature sensor 6 is the temporal temperature response at the probe 9 measured continuously and on the datalogger system in the measuring probe 9 and / or continuously documented on the surface.

Der spezielle diskrete und abschnittsweise geothermische Responsetest kann dabei zeitlich variabel und/oder auch mit variabler thermischer Anregung durchgeführt werden, wobei quasistationäre thermische Verhältnisse im Warmefeld um die Messsonde 9 günstiger auszuwerten sind. Jedoch können wahlweise auch kurze thermische Anregungsphasen von wenigen Stunden bis weniger als eine Stunde zur Auswertung genutzt werden. Die Auswertung kann wahlweise nach der Stationarmethodik, Instationärmethodik, (hier: mit analytischen Ansätzen), aber auch durch numerische inverse Parametrisierung erfolgen.The special discrete and partially geothermal response test can be carried out variable in time and / or with variable thermal excitation, with quasi-stationary thermal conditions in the warm field around the measuring probe 9 are cheaper to evaluate. However, alternatively, short thermal excitation phases of a few hours to less than one hour can be used for the evaluation. The evaluation can be carried out optionally according to the station methodology, instation methodology (here: with analytical approaches), but also by numerical inverse parameterization.

Für U-förmige Erdreichwärmeübertrager 1, bei denen Vor- und Rücklauf im Bohrloch bzw. im erdberührten geothermisch aktivierten Bauteil direkt nebeneinander angeordnet sind, können abweichend von der beschriebenen Methodik auch mehrere Messsonden 9 gleichzeitig verwendet werden, insbesondere auch um beispielsweise – im Falle der Vermessung einer Doppel-U-Erdwärmesonde – ein symmetrisches Warmefeld der thermischen Anregung im Gebirge zu erzeugen.For U-shaped soil heat exchangers 1 , in which supply and return in the borehole or in the geothermally activated component in contact with earth are arranged directly next to each other, deviating from the described methodology also several probes 9 be used simultaneously, in particular also, for example - in the case of the measurement of a double underground geothermal probe - to produce a symmetrical warm field of thermal excitation in the mountains.

Die Testergebnisse können dann direkt am Messstandort oder an einer PC-Station mit analytischen Ansatzen, aber auch durch numerische inverse Parametrisierung mittels FE-Modell ausgewertet werden. Insofern ist auch eine simultane Feldauswertung möglich. The test results can then be evaluated directly at the measurement site or at a PC station with analytical approaches, but also by numerical inverse parameterization by means of an FE model. In this respect, a simultaneous field evaluation is possible.

Die beschriebene Messsonde 9 ist auch geeignet, um die thermische Qualität und die Durchgängigkeit der Ringraumverpressung bzw. der Anbindung des Erdreichwärmeübertragers 1 an das Gebirge bzw. das Betonbauteil zu dokumentieren.The described probe 9 is also suitable for the thermal quality and the continuity of the annular space compression or the connection of the soil heat exchanger 1 to document the mountain or the concrete component.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
ErdreichwärmeübertragerGround heat exchanger
22
Seilrope
33
Fluidfüllung (Wasser, Wärmeträgerfluid)Fluid filling (water, heat transfer fluid)
44
Abdichtvorrichtung (Packer)Sealing device (packer)
55
Heizelement, ThermoelementHeating element, thermocouple
66
Temperatursensoriktemperature sensor
77
PressluftleitungCompressed air line
88th
Stromversorgungs-/DatenkabelPower / data cable
99
Messsondeprobe
1010
abgedämmter Abschnittdammed section

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102004026381 B3 [0004] DE 102004026381 B3 [0004]
  • DE 102007048978 [0005] DE 102007048978 [0005]

Claims (10)

Verfahren zur Durchführung von geothermischen Responsetests in Erdreichwärmeübertragern, verrohrten und standsicheren unverrohrten Bohrlöchern durch in diesen eingebrachte Messsonden zur Messung der örtlichen Temperatur, Einbringung von Wärme und gleichzeitiger Messung zur Ermittlung der Wärmeleitfähigkeit, dadurch gekennzeichnet, – dass zur diskreten und abschnittsweisen Messung mindestens eine Messsonde (9) mit integrierter Temperatursensorik (6), Heizelement (5) und Abdichtvorrichtung (4, 4) in den zu vermessenden Abschnitt des Erdreichwärmeübertragers (1) eingebracht, – der Abschnitt unterhalb und oberhalb der Messsonde (9) thermisch und hydraulisch durch die Abdichtvorrichtung (4, 4) abgedämmt wird, eine definierte Wärmemenge in den abgedämmten Abschnitt (10) des Erdreichwarmeübertragers (1) oder Bohrlochs eingebracht und zeitlich parallel der Temperaturverlauf im Bereich des Heizelementes (5) gemessen und so die Wärmeleitfähigkeit des vermessenen Gebirgsabschnittes ermittelt wird.Method for carrying out geothermal response tests in Erdreichwärmeübertragern, cased and was safe uncased boreholes by introduced into this measuring probes for measuring the local temperature, transfer of heat and the simultaneous measurement for determining the thermal conductivity, characterized in that - (discrete and piecewise measuring at least one measuring probe 9 ) with integrated temperature sensor ( 6 ), Heating element ( 5 ) and sealing device ( 4 . 4 ) into the section of the soil heat exchanger to be measured ( 1 ), - the section below and above the measuring probe ( 9 ) thermally and hydraulically by the sealing device ( 4 . 4 ), a defined amount of heat in the dammed section ( 10 ) of the soil heat exchanger ( 1 ) or borehole and parallel in time the temperature profile in the region of the heating element ( 5 ) and thus the thermal conductivity of the measured mountain section is determined. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mehrere Leitungen von U-förmigen Erdreichwärmeübertragern (1) bzw. einem U-förmigen Erdreichwärmeübertrager (1) mit je einer Messsonde (9) vermessen werden.A method according to claim 1, characterized in that simultaneously several lines of U-shaped Erdreichwärmeübertragern ( 1 ) or a U-shaped soil heat exchanger ( 1 ) each with a measuring probe ( 9 ) are measured. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Abschnitte eines U-förmigen Erdreichwärmeübertragers (1) nacheinander mittels einer Messsonde (9) vermessen werden.A method according to claim 1, characterized in that several sections of a U-shaped Erdreichwärmeübertragers ( 1 ) successively by means of a measuring probe ( 9 ) are measured. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach Einbringung der Messsonde (9) in den zu vermessenden Abschnitt eine am oberen und unteren Endbereich der Messsonde (9) angeordnete Abdichtvorrichtung (4, 4), in Form druckluftbetriebener Packer, den freien Querschnitt des Erdreichwärmeübertragers (1) durch Vergrößerung ihres Volumens hydraulisch abdichtet und gleichzeitig eine Warmedämmung des abgedämmten Abschnittes (10) gegenüber dem verbleibenden oberen und unteren Abschnitt des Erdreichwärmeubertragers (1) bewirkt.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that after introduction of the measuring probe ( 9 ) in the section to be measured one at the upper and lower end of the probe ( 9 ) arranged sealing device ( 4 . 4 ), in the form of compressed-air-operated packers, the free cross-section of the soil heat exchanger ( 1 ) hydraulically seals by increasing its volume and at the same time a thermal insulation of the dammed section ( 10 ) with respect to the remaining upper and lower portions of the geothermal heat transfer ( 1 ) causes. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenvergrößerung der Abdichtvorrichtung (4, 4) durch Aufblasen je eines Packers an den Enden der Messsonde (9) mittels Druckluft, gesteuert durch eine Steuereinheit, erfolgt.A method according to claim 4, characterized in that the increase in volume of the sealing device ( 4 . 4 ) by inflating one packer each at the ends of the measuring probe ( 9 ) by means of compressed air, controlled by a control unit, takes place. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der geothermische Responsetest zeitlich variabel und/oder auch mit variabler thermischer Anregung oder mit kurzen thermischen Anregungsphasen zur Auswertung durchgeführt wird, oder nach der Stationärmethodik, Instationärmethodik, sowie der numerischen inversen Parametrisierung mit Hilfe eines 3 D-FEM-Programms erfolgt.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the geothermal response test is carried out variable in time and / or variable thermal excitation or with short thermal excitation phases for evaluation, or by the stationary methodology, Instationärmethodik, as well as the numerical inverse parameterization with the help of a 3 D-FEM program. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Vermessung ein Probekörper mit Abmessungen ahnlich der Messsonde (9) in den zu vermessenden Erdreichwärmeübertrager (1) eingebracht wird, um dessen vollständige und gefahrlose Durchgängigkeit zu testen.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that before the measurement, a test specimen with dimensions similar to the measuring probe ( 9 ) in the soil heat exchanger to be measured ( 1 ) to test its complete and safe patency. Messsonde zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem druckfesten Körper mit kleinerem Querschnitt als der des Erdreichwärmeübertragers (1), mit einem Heizelement (5) und einer Temperatursensorik (6), die über eine Stromversorgung mit parallel laufendem Datenkabel (8) und Seil (2) mit einer Steuer- und Messeinheit sowie Stromversorgung an der Erdoberfläche verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abdichtvorrichtung (4, 4) in Form je eines aufblasbaren Packers am oberen und unteren Endbereich der Messsonde (9) angeordnet ist, die mit einer Druckluftquelle und einer Steuereinheit zum Abdichten verbunden ist, um eine Konvektion und einen Wärmeübergang in den darüber und darunter liegenden Abschnitt zu vermeiden.Measuring probe for carrying out the method according to claim 1, consisting of a pressure-resistant body with a smaller cross-section than that of the soil heat exchanger ( 1 ), with a heating element ( 5 ) and a temperature sensor ( 6 ), which is powered by a parallel-running data cable ( 8th ) and rope ( 2 ) is connected to a control and measuring unit and power supply to the earth's surface, characterized in that a sealing device ( 4 . 4 ) in the form of an inflatable packer at each of the upper and lower end regions of the measuring probe ( 9 ), which is connected to a compressed air source and a control unit for sealing, in order to avoid convection and heat transfer into the above and below section. Messsonde nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtvorrichtung (4, 4) über eine Pressluftleitung (7) mit einer oberirdisch vorgehaltenen Druckluftflasche oder einem Kompressor verbunden ist.Measuring probe according to claim 8, characterized in that the sealing device ( 4 . 4 ) via a compressed air line ( 7 ) is connected to an above-ground reproached compressed air cylinder or a compressor. Messsonde nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtvorrichtung (4, 4) im wesentlichen dem handelsüblichen Packersystem aus dem Brunnenbau entsprechen, jedoch kleine Abmessungen haben.Measuring probe according to claim 8, characterized in that the sealing device ( 4 . 4 ) essentially correspond to the commercial packer system from the well, but have small dimensions.
DE102010056115A 2010-12-23 2010-12-23 Method for carrying out geothermal response tests in e.g. terrestrial heat exchanger, involves measuring time parallel to temperature gradient in region of heating element so as to determine thermal conductivity of mountain portion Withdrawn DE102010056115A1 (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109083633A (en) * 2018-06-22 2018-12-25 山西元森科技有限公司 A kind of hillock residual-heat utilization method
IT201900023082A1 (en) * 2019-12-05 2021-06-05 Univ Degli Studi Genova Method and device for measuring geothermal parameters for sizing and subsequent monitoring of geothermal heat pumps

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004026381B3 (en) 2004-05-29 2006-01-05 Geowatt Ag Method and device for measuring the temperature or other variables in a U-shaped geothermal probe and Ausspülanordnung therefor
DE102007048978A1 (en) 2006-12-14 2008-06-19 GESO Gesellschaft für Sensorik, Geotechnischen Umweltschutz und Mathematische Modellierung mbH Jena Method for measuring function parameters of geothermal heat utilization arrangement, involves determining time and location dependent thermal coupling between geothermal heat utilization arrangement and surrounding

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004026381B3 (en) 2004-05-29 2006-01-05 Geowatt Ag Method and device for measuring the temperature or other variables in a U-shaped geothermal probe and Ausspülanordnung therefor
DE102007048978A1 (en) 2006-12-14 2008-06-19 GESO Gesellschaft für Sensorik, Geotechnischen Umweltschutz und Mathematische Modellierung mbH Jena Method for measuring function parameters of geothermal heat utilization arrangement, involves determining time and location dependent thermal coupling between geothermal heat utilization arrangement and surrounding

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109083633A (en) * 2018-06-22 2018-12-25 山西元森科技有限公司 A kind of hillock residual-heat utilization method
CN109083633B (en) * 2018-06-22 2022-03-11 山西元森科技有限公司 Waste heat utilization method for waste rock hill
IT201900023082A1 (en) * 2019-12-05 2021-06-05 Univ Degli Studi Genova Method and device for measuring geothermal parameters for sizing and subsequent monitoring of geothermal heat pumps
WO2021111373A1 (en) * 2019-12-05 2021-06-10 Università Degli Studi Di Genova Method and device for measuring geothermal parameters for dimensioning and subsequent monitoring ground coupled heat pumps

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