DE10342920B3

DE10342920B3 - Collector for using earth's temperature for heating/cooling, has collector line at level of lower third of foil trough/channel, filler consisting of material forming bearing layer

Info

Publication number: DE10342920B3
Application number: DE10342920A
Authority: DE
Inventors: Peter Dr.-Ing. Siegert
Original assignee: GERMAAT POLYMER GmbH
Current assignee: GERMAAT POLYMER GmbH
Priority date: 2003-09-15
Filing date: 2003-09-15
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2023-09-16

Abstract

The device has a water-tight foil trough/channel (5) in the ground and a collector line (9) connected via feed and return lines (4) to a heating system heat pump (2) or an industrial system heat exchanger. The trough/channel is filled with water and filler (10) and covered by a water-conducting resistive top. The collector line is laid at the level of the lower third of the trough/channel. The filler material is a material forming a bearing layer and a large hollow volume.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kollektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Kollektoren werden in Anlagen zur Beheizung zum Beispiel von Räumen oder zur Kühlung zum Beispiel von Industrieanlagen verwendet.The invention relates to a Collector according to the preamble of claim 1. Such collectors are used in systems for heating rooms or for example for cooling used for example by industrial plants.

Derartige Kollektoren werden in das Erdreich eingesetzt, um einen Temperaturausgleich zwischen der Erdtemperatur und der Temperatur einer den Kollektor durchströmenden Flüssigkeit zu erreichen. Ist die Temperatur der Erde höher als die Temperatur der Flüssigkeit, dann wird die Flüssigkeit erwärmt und mit oder ohne Unterstützung einer Wärmepumpe zur Beheizung eines Raumes oder zur Erzeugung von warmem Brauchwasser verwendet. Im anderen Fall wird die Temperatur der strömenden Flüssigkeit abgesenkt und die abgekühlte Flüssigkeit zur Kühlung von technischen Anlagen benutzt. Erdreich in der am häufigsten vorkommenden Art hat aber bekanntermaßen eine relativ geringe Wärmeleitfähigkeit und so haben Kollektoren, die direkt in das Erdreich eingesetzt sind, auch einen geringen Wirkungsgrad.Such collectors are in the Soil used to balance the temperature between the earth's temperature and the temperature of a liquid flowing through the collector. Is the Earth's temperature higher than the temperature of the liquid, then the liquid warmed and with or without support a heat pump for Heating a room or producing hot domestic water used. In the other case, the temperature of the flowing liquid is lowered and the cooled one liquid for cooling used by technical systems. Soil in the most common occurring type is known to have a relatively low thermal conductivity and so have collectors that are used directly in the ground are also low efficiency.

Es ist allgemein bekannt, zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit des Erdreiches, die Kollektoren mit einem Wasser führenden oder mit einem Wasser getränkten Füllstoff zu umgeben. Damit kann der Wirkungsgrad des Temperaturaustausches um mindestens das Vierfache verbessert werden.It is well known to improve thermal conductivity of the ground, the collectors with a water leading or soaked in water filler to surround. This can increase the efficiency of the temperature exchange be improved by at least four times.

Dazu sind Kollektoren bekannt geworden, die ständig vom Wasser umspült werden. So ist beispielsweise in der DE 31 48 600 A1 ein Kollektor für die Beheizung eines Raumes beschrieben, dessen Flüssigkeit führende Leitungen in einer flachen Ausdeh nung in ein Kiesbett verlegt sind. Dieses Kiesbett ist allseitig mit Erdreich umgeben und zwischen den Leitungen des Kollektors befinden sich Drainageleitungen, die das Kiesbett mit Regenwasser versorgen und so das Kiesbett feucht halten.For this purpose, collectors have become known that are constantly flushed by the water. For example, in the DE 31 48 600 A1 described a collector for heating a room, the liquid-carrying lines are laid in a flat expansion in a gravel bed. This gravel bed is surrounded on all sides by soil and there are drainage pipes between the lines of the collector, which supply the gravel bed with rain water and thus keep the gravel bed moist.

Dieser Kollektor hat aber den Nachteil, dass sich das Kiesbett relativ schnell mit dem umgehenden Erdreich vermischt und so die Wasser führenden Hohlräume verengt. Damit verringert sich mit der Zeit der Wasseranteil im Bereich der Kollektorleitungen, was zu einer Leistungsminderung führt. Zudem kann eine notwendige Feuchthaltung des Kiesbettes nicht ständig gewährleistet werden, da die Feuchtigkeit relativ schnell versickert oder durch die Kapillarwirkung des Erdreiches in die Atmosphäre entweicht und Regenwasser nicht immer im gleichen Maße nach fließen kann. Außerdem hat dieser Kollektor den Nachteil, dass das Kiesbett nur begrenzte Lasten tragen kann und damit die darüber liegende Erdoberfläche keine weitere Nutzungsmöglichkeit bietet.But this collector has the disadvantage that the gravel bed settles relatively quickly with the surrounding soil mixed and narrowed the water-bearing cavities. This means that the water content in the area decreases over time Collector lines, which leads to a reduction in performance. moreover cannot ensure that the gravel bed is kept moist because the moisture seeps away or through relatively quickly the capillary action of the soil escapes into the atmosphere and rainwater cannot always flow to the same extent. Moreover this collector has the disadvantage that the gravel bed is limited Can carry loads and therefore none of the earth's surface above further possible use offers.

Die Firma ELWA Wassertechnik GmbH hat nun einen AquaGeoKollektor (ELWA-Prospekt Ausgabe 4/2003) bekannt gemacht, der ebenfalls ständig von Wasser umspült wird. Dieser Kollektor besteht aus einer flachen Folienwanne mit einer Erdfüllung. In dieser Folienwanne sind die Flüssigkeit führenden Leitungen des Kollektors eingebracht. Über eine Regenwasserzuführungsanlage und eine Drainageanlage besteht die Möglichkeit, aus der Erdfüllung ein Schlammbad zu realisieren und das Schlammbad durch eine Regulierung der Wasserzuführung und durch eine Regulierung der Wasserabführung ausreichend feucht zu halten.The company ELWA Wassertechnik GmbH has now announced an AquaGeo collector (ELWA brochure, edition 4/2003), who is also constantly from Washed around water becomes. This collector consists of a flat foil tray with an earth filling. In this tray is the liquid leading lines of the collector. about a rainwater supply system and a drainage system there is the possibility of a sludge bath from the earth filling to realize and the mud bath by regulating the water supply and through regulation of water drainage to keep it sufficiently moist.

Hierbei ist nachteilig, dass der Kollektor zur Feuchthaltung des Schlammbades einen erheblichen gerätetechnischen Aufwand bzw. eine Regelung benötigt, wodurch der Kollektor stark verteuert wird. Außerdem ist dieser Kollektor nur in der Nähe eines Regenwasser spendenden Gebäudes einsetzbar. Nachteilig ist auch, dass die über dem großflächigen Kollektor liegende Erdoberfläche nicht für andere Zwecke genutzt werden kann, da das Schlammbad keine Lasten tragen kann. Ein wesentlicher Nachteil besteht darin, dass das Schlammbad von vielen Kleinstteilen durchsetzt ist, sodass nur eine begrenzte Wasseraufnahme möglich ist.The disadvantage here is that the Collector for keeping the sludge moist a considerable device Effort or regulation is required which makes the collector very expensive. This is also the collector just near one Rainwater building used. Another disadvantage is that the surface of the earth above the large collector is not for others Purposes can be used since the mud bath does not carry any loads can. A major disadvantage is that the mud bath is interspersed with many small parts, so only a limited one Water absorption possible is.

Es sind aber auch Kollektoren bekannt, die nicht ständig vom Wasser umspült werden, sondern als Wasserspeicher ausgebildet sind.But collectors are also known who are not constantly washed by the water are, but are designed as water storage.

Dazu gehört der in der DE 27 38 254 A1 beschriebene Kollektor, der als Füllstoff Teile aus Feuchtigkeit absorbierendem Gel verwendet. Diese Gelteile haben eine hohe Wasseraufnahmefähigkeit und bestehen aus einem hydrophilen, in Wasser quellfähigen, jedoch nicht in Wasser löslichen Polymer. Diese Gelteile sind zur Verringerung des Oberflächen-Volumen-Verhältnisses mit einem Durchmesser von 10 cm und mehr verhältnismäßig groß ausgeführt. Die Gelteile werden zusammen mit Erdreich um die Kühl- oder Wärmeflüssigkeit führenden Leitungen des Kollektors verfüllt, wobei das Erdreich insbesondere die Aufgabe hat, die Hohlräume zwischen den großen Gelteilen auszufüllen und damit Temperaturisolationsräume zu vermeiden. Die Verlegung der Kollektorleitungen, die Verfüllung mit dem Gemisch von Gelteilen und Erdreich und die Anfeuchtung der Gelteile erfolgt in einer offenen Grube.This includes the in the DE 27 38 254 A1 described collector that uses parts of moisture-absorbent gel as a filler. These gel parts have a high water absorption capacity and consist of a hydrophilic, water-swellable, but not water-soluble polymer. These gel parts are designed to reduce the surface-volume ratio with a diameter of 10 cm and more relatively large. The gel parts are filled together with soil around the lines of the collector that carry the cooling or heating fluid, the soil in particular having the task of filling the cavities between the large gel parts and thus avoiding temperature insulation spaces. The laying of the collector lines, the filling with the mixture of gel parts and soil and the moistening of the gel parts takes place in an open pit.

Zur Verhinderung einer unverhältnismäßigen Verdunstung oder der Versickerung des in den Gelteilen absorbierten Wassers wird vorgeschlagen, die Gelteile nach ihrer Wasseraufnahme mit einem dünnen, praktisch wasserundurchlässigen und im Erdreich biologisch nicht abbaubaren Schutzschicht zu überziehen.To prevent excessive evaporation or the seepage of the water absorbed in the gel parts it is suggested to gel the gel parts after their water absorption with a thin, practical impermeable and to cover non-biodegradable protective layers in the ground.

Zur Verhinderung einer unverhältnismäßigen Verdunstung oder der Versickerung des in den Gelteilen absorbierten Wassers wird weiter vorgeschlagen, die Grube nach allen Seiten zusätzlich mit einer temperaturleitfähigen Abdeckung abzuschirmen. Diese Abdeckung besteht aus einem wasserundurchlässigen, biologisch nicht abbaubaren Werkstoff wie es beispielsweise Metall oder ein synthetisches Polymer sind.To prevent disproportionate evaporation or seepage of the water absorbed in the gel parts, it is further proposed to additionally shield the pit on all sides with a thermally conductive cover. This cover consists of a water-impermeable, non-biodegradable material such as metal or a syn are synthetic polymer.

Diese verschiedenen Kollektorausführungen haben aber Nachteile. So handelt es sich bei den Gelteilen um ein mit viel Aufwand herzustellendes Füllmaterial und das erst recht, wenn diese Gelteile nach mit einem schützenden Überzug versehen werden müssen. Diese bereits in der Herstellung aufwendigen Gelteile müssen obendrein in aufwendiger Weise und in einem richtigen Verhältnis mit Erdreich vermischt werden, womit auch die Verarbeitung dieser Gelteile teuer wird. Daher ist die Verwendung solcher Gelteile bereits aus Kostengründen unvertretbar.These have different collector designs but disadvantages. So the gel parts are a with a lot of effort to produce filling material And even more so if these gel parts are provided with a protective coating Need to become. These gel parts, which are already expensive to manufacture, must also be added mixed with soil in a complex manner and in a correct ratio become, which also makes the processing of these gel parts expensive. The use of such gel parts is therefore unacceptable for cost reasons.

Dieser Füllstoff aus Gelteilen und Erdreich hat aber auch funktionelle Nachteile. Die Gelteile ermöglichen ihre Wasseraufnahmefähigkeit dadurch, dass sie das Wasser aufsaugen und sich dabei im Volumen vergrößern. In der Umkehrung verringert sich das Volumen, wenn Wasser aus den Gelteilen verdunstet. Daher benötigen diese Gelteile im umgehenden Erdreich einen erforderlichen Volumenausgleichsraum, der einfach nicht vorhanden ist. Entweder können sich die Gelteile im Erdreich nicht ausdehnen und damit nicht ausreichend Wasser aufnehmen oder das umgebende Erdreich sackt nach, wenn Wasser aus den Gelteilen verdunstet. Diese Erdbewegungen erhöhen auch die Gefahr der Beschädigung der die Gelteile umgebenden Schutzschicht oder der in der Grube eingesetzten Abdeckungsfolie. Wegen dieser möglichen Erdbewegungen und auch wegen der fehlenden Starre der Gelteile ist dieser Kollektor also ebenfalls nicht zur Aufnahme von äußeren Lasten geeignet.This filler has gel parts and soil but also functional disadvantages. Allow the gel parts their water absorption capacity in that they absorb the water while changing in volume enlarge. In Conversely, the volume decreases when water evaporates from the gel parts. Therefore need these gel parts have a necessary volume compensation space in the surrounding soil, that just doesn't exist. Either the gel parts can be in the ground do not expand and thus do not absorb sufficient water or the surrounding soil sags when water comes out of the gel evaporates. These earth movements also increase the risk of damage to the the protective layer surrounding the gel parts or the one used in the pit Cover sheet. Because of this possible Earth movements and also because of the lack of rigidity of the gel parts this collector is therefore also not suitable for absorbing external loads suitable.

Nachteilig ist auch, dass der Anteil des Erdreiches innerhalb des Füllstoffes relativ groß ist, weil die großen Gelteile zwangsläufig auch große Hohlräume erzeugen. Das Erdreich in diesen Hohlräumen nimmt damit zwangsläufig den größeren Teil der Kontaktfläche zu den Kollektorleitungen in Anspruch und da dieses Erdreich grundsätzlich trocken ist, erfolgt eine Temperaturaustausch in diesem Bereich nur mit dem schlechten Wärmeleitfähigkeitsfaktor des trockenen Erdreiches. Dieser Kollektors ist daher trotz der hohen Kosten relativ leistungsschwach.Another disadvantage is that the share of the soil within the filler is relatively large because the big ones Gel parts inevitably also great cavities produce. The soil in these cavities inevitably takes the bigger part the contact area to the collector lines and since this soil is basically dry is a temperature exchange in this area only with the poor thermal conductivity factor of the dry soil. This collector is therefore despite the high costs relatively underperforming.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen gattungsgemäßen Kollektor als Wasserspeicher auszubilden und dabei die Kontaktflächen zwischen den Wasser führenden Anteilen des Füllstoffes und den Kollektorleitungen sowie gleichzeitig die Tragfähigkeit gegenüber äußeren Lasten zu erhöhen.The invention is therefore the object based on a generic collector to train as a water reservoir and thereby the contact surfaces between leading the water Proportions of the filler and the collector lines as well as the load capacity to external loads to increase.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 8. Der neue Kollektor beseitigt die genannten Nachteile des Standes der Technik.This task is characterized by the Features of claim 1 solved. Other design options result from the subclaims 2 to 8. The new collector eliminates the disadvantages mentioned State of the art.

Dabei liegt der besondere Vorteil des neuen Kollektors darin, dass er als Wasserspeicher ausgebildet ist, der keinerlei regelbare Wasserzuführungs- und Wasserabführungsanlagen benötigt. Das macht den Kollektor äußerst kostengünstig und standortunabhängig. Diese Speicherfunktion wird dabei durch einfache Einrichtungen ermöglicht. Dazu gehört eine nach unten und nach den Seiten wasserdichte Folienwanne, die ein Versickern des vorhandenen Wasser unterbindet. Zu den einfachen Einrichtungen gehört auch eine Anordnung der Kollektorleitungen in Höhe des unteren Drittels der Folienwanne, weil dadurch auch bei einem verringerten Wasserstand die hohe Leistungsfähigkeit erhalten bleibt und weil durch den hohen Überbau der Kollektor weitestgehend unabhängig gegen eine teilweise auftretende Verdunstung des Wassers wird. Und zu den einfachen Einrichtungen gehört auch die wasserdurchlässige Abdeckung der Folienwanne, weil dadurch einerseits Regenwasser nach fließen kann und andererseits verhindert wird, dass durch ein Nachrutschen von Erdreich die Hohlräume im Füllstoff verschlossen und damit der Wasseranteil in der Folienwanne verringert werden würde.The particular advantage lies here of the new collector in that it was trained as a water reservoir is that of no controllable water supply and drainage systems needed. That makes the collector extremely inexpensive and regardless of location. This storage function is made possible by simple facilities. That is part of it a down and to the sides waterproof film tray that prevents the existing water from seeping away. To the simple ones Facilities heard also an arrangement of the collector lines in the amount of the lower third of the Foil trough because this also means that the water level is reduced the high performance is retained and because of the high superstructure the collector largely independently against partial evaporation of the water. And The simple facilities also include the water-permeable cover the foil tray, because on the one hand rainwater can flow in after this and on the other hand is prevented from slipping by Soil the cavities in the filler closed, thus reducing the water content in the foil tray would be.

Ein sehr wesentlicher Vorteil liegt in der hohen Wasserspeicherfähigkeit des Füllstoffes. Das ist in erster Linie darin begründet, dass die Verwendung des erfindungsgemäßen Füllstoffes ein hohes Füllungsvolumens für das Wasser schafft.A very significant advantage lies in the high water storage capacity of the filler. This is primarily due to the fact that the use of the filler according to the invention a high filling volume for the Water creates.

Der neue Kollektor hat aber auch ein sehr hohes Leistungsvermögen, weil die besondere Struktur des Füllmaterials die Kontaktflächen zwischen den Materialteilen und der Kollekturleitung verringert und die Kontaktflächen zwischen dem eingeschlossenen Wasser und der Kollektorleitung erhöht.The new collector also has very high performance, because the special structure of the filling material creates the contact areas between the Parts of the material and the collector line are reduced and the contact areas between the trapped water and the collector pipe increased.

Mit der besonderen Struktur und der Zusammensetzung des Füllmaterials wird aber auch gleichzeitig eine hohe Tragfähigkeit der Füllschicht erreicht bzw. kann der Füllstoff nach dem Festigkeitsbedarf ausgewählt werden. Dadurch wird es möglich, dass die darüber liegenden Flächen der Erdoberfläche für andere Anwendungen genutzt werden kann. So können zum Beispiel Parkplätze errichtet werden oder eine Auslegung für eine Schwerlastbefahrbarkeit erfolgen, ohne dass es die Funktion des Kollektors beeinflusst.With the special structure and the Composition of the filler but also a high load-bearing capacity of the filling layer reached or can the filler can be selected according to the strength requirement. It will possible, that the above lying areas the earth's surface for others Applications can be used. For example, parking spaces can be built become or an interpretation for a heavy load driveability can take place without it having the function of the collector.

Die Erfindung soll anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.The invention is based on two embodiments are explained in more detail.

Dazu zeigen:To show:

1: eine prinzipielle Ausführungsform mit einem Kollektor zur Nutzung der Erdtemperatur für die Beheizung eines Raumes, 1 : a basic embodiment with a collector to use the earth's temperature for heating a room,

2: eine prinzipielle Ausführungsform mit einem Kollektor zur Nutzung der Erdtemperatur zur Kühlung einer industriellen Anlage, 2 : a basic embodiment with a collector to use the earth's temperature to cool an industrial plant,

3: den Kollektor nach der 2 im Querschnitt, 3 : the collector after the 2 in cross section,

4: den Kollektor nach der 3 mit einem Kontrollschacht und 4 : the collector after the 3 with egg a control shaft and

5: den Kullektor nach der 3 mit einem anderen Kontrollschacht. 5 : the lecturer after the 3 with another control shaft.

Die 1 zeigt ein zu beheizendes Gebäude 1 mit einer Wärmepumpe 2 und einen flach unter der Erdoberfläche verlegten Kollektor 3, der über Zu- und Rücklaufleitungen 4 mit der Wärmepumpe 2 verbunden ist. Der Kollektor 3 besteht aus einer Folienwanne 5 mit Seitenteilen und einem Bodenteil, die miteinander verschweißt oder verklebt sind. Dabei besteht die Folienwanne 5 aus einer wasserdichten PVC-Folie, einer PE-Folie oder aus einer EPDM-Fnlie. Die Seitenflächen als auch die Bodenfläche der Folienwanne 5 besitzen eine innere Schutzschicht 6 und eine äußere Schutzschicht 7. Beide Schutzschichten 6, 7 bestehen aus einem strapazierfähigen Vlies oder einem Geotextil, um die Folienwanne 5 vor Beschädigungen durch das Umgebungsmaterial zu schützen. Oberhalb der Folienwanne 5 befindet sich eine Deckelwand 8, das aus einem wasserdurchlässigen und strapazierfähigen Vlies oder einem Geotextil besteht. Diese Deckelwand 8 greift mit ihrem Rand über die Seitenflächen der Folienwanne 5 und ermöglicht einerseits ein gewolltes Eindringen von Regenwasser in die Folienwanne 5 und verhindert andererseits ein Eindringen von darüber liegendem Erdreich in die Folienwanne 5.The 1 shows a building to be heated 1 with a heat pump 2 and a collector laid flat under the surface of the earth 3 that via inlet and return lines 4 with the heat pump 2 connected is. The collector 3 consists of a foil tray 5 with side parts and a base part that are welded or glued together. There is the foil tray 5 from a waterproof PVC film, a PE film or an EPDM film. The side surfaces and the bottom surface of the film tray 5 have an inner protective layer 6 and an outer protective layer 7 , Both protective layers 6 . 7 consist of a durable fleece or a geotextile around the foil tray 5 Protect against damage from the surrounding material. Above the foil tray 5 there is a cover wall 8th , which consists of a water-permeable and durable fleece or a geotextile. This top wall 8th reaches with its edge over the side surfaces of the foil tray 5 and, on the one hand, enables rainwater to penetrate into the film tray 5 and on the other hand prevents the overlying soil from penetrating into the foil tray 5 ,

Die Folienwanne 5 hat eine Seitenhöhe von etwa 25 bis 50 cm und ist etwa in einer Tiefe von 1,5 bis 3 m im Erdreich eingelassen. In der Folienwanne 5 befindet sich eine Kollektorleitung 9, die gleichmäßig in Schlangenform und in einer Ebene verlegt ist und die mit der Vor- und Rücklaufleitung 4 der Wärmepumpe 2 verbunden ist und so einen primären Wärmekreislauf ausbilden. Die Höhe der Ebene der Kollektorleitung 9 innerhalb der Folienwanne 5 beträgt etwa 10 bis 20 cm.The foil tray 5 has a side height of about 25 to 50 cm and is embedded in the ground at a depth of 1.5 to 3 m. In the foil tray 5 there is a collector line 9 , which is laid evenly in the form of a snake and on one level and with the supply and return line 4 the heat pump 2 is connected and so form a primary heat cycle. The level of the collector line 9 inside the foil tray 5 is about 10 to 20 cm.

Die Folienwanne 5 ist vollständig mit einem Füllstoff 10 ausgefüllt, sodass die Kollektorleitung 9 in diesen Füllstoff 10 eingebettet ist. Der Füllstoff 10 hat besondere Eigenschaften. So besteht der Füllstoff 10 aus Materialkörpern mit Ausmaßen von ca. 10 bis 40 mm. Diese Materialkörper mit einem nur sehr geringen internen Wasseraufnahmevermögen und definierter Eigenfestigkeit weisen eine solche geometrische Form auf, dass auch nach dem Verdichten durch die aufzubringende Erdlast in dem Füllmaterial der Kollektorwanne ein freies Volumen für eine Wasseraufnahme von ca. 15 bis 30% verbleibt. Dies wird im Wesentlichen durch die geometrische Form der Materialkörper erreicht. Durch den Wechsel von runden, stark konkaven, zylindrischen und prismatischen Körperflächen und/oder Materialkörper mit Hohlräumen und Durchbrüchen wird ein großes freies Volumen geschaffen. Ähnliche Formen bilden z.B. die Schaumteile, die zum Verpacken von empfindlichen Gütern in Paketen verwendet werden. Solche für den Kollektor geeignete Füllmaterialien können z.B. aus kompakten oder geschäumten Kunststoffmaterialien oder Kunststoffrecyclingmaterial nach bekannten Verfahren hergestellt werden. Vorzugsweise eignen sich geschäumte z.B. sternförmige oder ringförmige Formteile mit Dichten im Bereich von 50 bis 500 g/dm³, abhängig vom Polymermaterial und von der Einsatz bedingt erforderlichen Festigkeit. Alternativ, aber mit einem nicht ganz so großen freien Volumen, können auch naturlich vorkommende Materialien wie z.B. gesiebte Fraktionen mit Korngrößen von ca. 10 bis 40 mm aus Kiesel, Basalt oder anderen Gesteinen verwendet werden. Auch der Einsatz von gleichermaßen gesiebtem Betonrecycling ist möglich.The foil tray 5 is complete with a filler 10 filled in so that the collector line 9 in this filler 10 is embedded. The filler 10 has special properties. This is how the filler is made 10 from material bodies with dimensions of approx. 10 to 40 mm. These material bodies with only a very low internal water absorption capacity and defined inherent strength have such a geometrical shape that even after compression by the earth load to be applied, a free volume remains for a water absorption of approx. 15 to 30% in the filling material of the collector trough. This is essentially achieved through the geometric shape of the material body. The alternation of round, strongly concave, cylindrical and prismatic body surfaces and / or material bodies with cavities and openings creates a large free volume. Similar forms are, for example, the foam parts that are used to package sensitive goods in packages. Such filling materials suitable for the collector can be produced, for example, from compact or foamed plastic materials or plastic recycling material by known processes. Foamed, for example star-shaped or ring-shaped molded parts with densities in the range from 50 to 500 g / dm ³ are preferably suitable, depending on the polymer material and the strength required for the use. Alternatively, but with a not quite as large free volume, naturally occurring materials such as sieved fractions with grain sizes of approx. 10 to 40 mm made of pebbles, basalt or other rocks can also be used. The use of equally screened concrete recycling is also possible.

Nach dem Einbringen des Füllmaterials umschließ das Füllmaterial mehr oder weniger durch eine punktförmige Anlage die Kollektorleitung 9. Im Weiteren verkeilt sich der Füllstoff 10 derart, dass sich eine tragfähige Schicht ausbildet. Dem Füllstoff 10 ist soviel Wasser beigegeben, dass alle Hohlräume der Folienwanne 5 mit Wasser gefüllt sind.After the filling material has been introduced, the filling material encloses the collector line more or less by means of a point system 9 , The filler then wedges 10 in such a way that a stable layer is formed. The filler 10 So much water is added that all the voids in the foil tray 5 are filled with water.

Mit diesem Kollektor 3 wird dem Erdreich Wärme entzogen und über den Wärmekreislauf zur Wärmepumpe 2 transportiert, wo die Wärme durch die bekannte Funktion der Wärmepumpe auf ein gewünschtes Niveau weiter angehoben wird.With this collector 3 heat is extracted from the ground and via the heat cycle to the heat pump 2 transported where the heat is raised to a desired level by the known function of the heat pump.

Die 2 zeigt ein Gehäude 1' mit einer industriellen Anlage 11 und einen wiederum flach unter der Erdoberfläche verlegten Kollektor 3'. Der industriellen Anlage 11 ist ein Wärmetauscher 12 zugenrdnet, der einerseits über einen Wärmekreislauf 13 mit der industriellen Anlage 11 und andererseits über einen Kühlflüssigkeitskreislauf 14 mit dem unterirdischen Kollektor 3' verbunden ist. Innerhalb des Kühlflüssigkeitskreislaufes 14 besteht zwischen den Kollektorleitungen 9' des Kollektors 3' und dem Wärmetauscher 12 eine Kühlflüssigkeitszulaufleitung 15, in der ein Kühlflüssigkeitsbehälter 16 angeordnet ist. Eine Kühlflüssigkeitsrücklaufleitung 17 verbindet den Wärmetauscher 12 mit den Kollektorleitungen 9' des Kollektors 3'.The 2 shows a building 1' with an industrial plant 11 and a collector again laid flat under the surface of the earth 3 ' , The industrial plant 11 is a heat exchanger 12 assigned, on the one hand, via a heat cycle 13 with the industrial plant 11 and on the other hand via a coolant circuit 14 with the underground collector 3 ' connected is. Within the coolant circuit 14 exists between the collector lines 9 ' of the collector 3 ' and the heat exchanger 12 a coolant supply line 15 in which a coolant tank 16 is arranged. A coolant return line 17 connects the heat exchanger 12 with the collector lines 9 ' of the collector 3 ' ,

Der Kollektor 3' besitzt grundsätzlich den gleichen Aufbau wie der Kollektor 3 nach der 1. In Anpassung an die Bedingungen eines industriell genutzten Kühlkreislaufes ist der Kollektor 3' gemäß der 3 mit einer Folienrinne 18 ausgestattet, die in ihrer Länge die Kollekturleitung 9' aufnimmt. Dabei ist die Folienrinne 18 in ihrer Breite und Höhe auf die erforderliche Kühlleistung und an dem Durchmesser der Kollektorleitung angepasst.The collector 3 ' basically has the same structure as the collector 3 after 1 , The collector is adapted to the conditions of an industrially used cooling circuit 3 ' according to the 3 with a foil trough 18 the length of the collector line 9 ' receives. Here is the foil trough 18 adjusted in width and height to the required cooling capacity and to the diameter of the collector line.

Die überschüssige Wärme innerhalb des Wärmekreislaufes 13 wird über den Wärmetauscher 12 an den Kühlflüssigkeitskreislauf 14 abgegeben. Die so erwärmte Kühlmittelflüssigkeit gelangt über die Kühlflüssigkeitsrücklaufleitung 17 zum Kollektor 3', wo es wiederum zu einem Temperaturaustausch mit der geringeren Temperatur des Erdreiches kommt. Die so abgekühlte Kühlflüssigkeit gelangt dann über den Kühlflüssigkeitsbehälter 16 und der Kühlflüssigkeitszulaufleitung 15 wiederum zum Wärmetauscher 12.The excess heat within the heat cycle 13 is via the heat exchanger 12 to the coolant circuit 14 issued. The coolant liquid thus heated passes through the coolant return line 17 to the collector 3 ' , where there is a temperature exchange with the lower temperature of the soil. The coolant cooled in this way then passes through the coolant container 16 and the coolant supply line 15 again to the heat exchanger 12 ,

Gemäß der 4 ist der Kollektor 3, 3' mit einem Kontrollschacht 19 ausgerüstet. Dieser Kontrollschacht 19 befindet sich in unmittelbarer Nähe des Kollektors 3, 3' und ist begehbar ausgeführt. Der begehbare Kontrollschacht 19 ist über einen Kontrollkanal 20 mit dem Inneren der Folienwanne 5 bzw. mit der Folienrinne 18 verbunden, der die Deckelwand 8, 8' durchdringt und durch den der Flüssigkeitsstand innerhalb des Kollektors 3, 3' ertastet oder gemessen und bei Bedarf neues Wasser nachgefüllt werden kann. Nach der 5 ist der Kollektor 3, 3' alternativ mit einem nicht begehbaren Kontrollschacht 21 verbunden, der über einen Pegelstandskanal 22 mit dem Kollektor 3, 3' verbunden ist. Dieser Pegelstandskanal 22 durchdringt die Seitenwand der Folienwanne 5 bzw. der Folienrinne 18 in Höhe der Kollektorleitung 9, 9'. Durch eine Inaugenscheinnahme von außen kann so der Wasserstand im nichtbegehbaren Kontrollschacht 21 überprüft und bei Bedarf Wasser in den nichtbegehbaren Kontrollschacht 21 nachgefüllt werden.According to the 4 is the collector 3 . 3 ' With a control shaft 19 equipped. This control shaft 19 is in the immediate vicinity of the collector 3 . 3 ' and is walkable. The accessible inspection shaft 19 is through a control channel 20 with the inside of the foil tray 5 or with the foil trough 18 connected to the top wall 8th . 8th' penetrates and through which the liquid level inside the collector 3 . 3 ' can be felt or measured and new water can be refilled if necessary. After 5 is the collector 3 . 3 ' alternatively with a non-accessible inspection shaft 21 connected via a level channel 22 with the collector 3 . 3 ' connected is. This level channel 22 penetrates the side wall of the foil tray 5 or the film channel 18 at the level of the collector line 9 . 9 ' , The water level in the inspection shaft that cannot be walked on can be checked from outside 21 checked and if necessary water in the non-accessible inspection shaft 21 be refilled.

11: Gebäudebuilding
22: Wärmepumpeheat pump
33: Kollektorcollector
44: Zu- und RücklaufleitungTo- and return line
55: Folienwannefoil pan
66: Innere SchutzschichtInner protective layer
77: Äußere SchutzschichtOuter protective layer
88th: Deckelwandcover wall
99: Kollektorleitungcollector line
1010: Füllstofffiller
1111: industrielle Anlageindustrial investment
1212: Wärmetauscherheat exchangers
1313: WärmekreislaufHeat cycle
1414: KühlflüssigkeitskreislaufCoolant circuit
1515: KühlflüssigkeitszulaufleitungCoolant supply line
1616: KühlflüssigkeitsbehälterCoolant reservoir
1717: KühlflüssigkeitsrücklaufleitungCoolant return line
1818: Folienrinnefilm channel
1919: Begehbarer Kontrollschachtwalk inspection chamber
2020: Kontrollkanalcontrol channel
2121: nicht begehbarer KontrollschachtNot accessible inspection shaft
2222: PegelstandskanalWater level channel

Claims

Collector for using the earth's temperature for heating or cooling processes, consisting of a watertight foil tray embedded in the soil ( 5 ) or foil channel ( 18 ) in which a collector line ( 9 . 9 ' ) is introduced, the collector line ( 9 . 9 ' ) via supply and return lines ( 4 . 15 . 17 ) with the heat pump ( 2 ) a heating system or with the heat exchanger ( 12 ) an industrial plant (( 11 ) is connected and the foil tray ( 5 ) or the foil channel ( 18 ) with water and a filler ( 10 ) which the collector line ( 9 . 9 ' ) completely surrounds, characterized in that the foil tray ( 5 ) or the foil channel ( 18 ) with a water-permeable and resistant top wall ( 8th ) is covered, the collector line ( 9 . 9 ' ) in the amount of the lower third of the height of the foil tray ( 5 ) or the foil channel ( 18 ) is arranged and the filler ( 10 ) consists of a material forming a load-bearing layer and a large cavity.

Collector according to claim 1, characterized in that the filler ( 10 ) consists of a material with only a very low internal water absorption capacity, the outer shape and surface properties of which are selected so that a water-carrying volume of 15 to 30% is created.

Collector according to claim 2, characterized in that the filler ( 10 ) consists of pebble, basalt, rock or recycled concrete or of specially shaped pellets made of compact or foamed plastics or recycled plastics.

Collector according to one of claims 1 to 3, characterized in that the side walls and the bottom wall of the film trough ( 5 ) or the foil channel ( 18 ) a resistant protective layer inside and outside ( 6 . 7 ) wear.

Collector according to claim 4, characterized in that the resistant protective layer ( 6 . 7 ) and the resistant top wall ( 8th . 8th' ) is a fleece or geotextile of sufficient strength and thickness.

Collector according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the vicinity of the film trough ( 5 ) or the inside of the film ( 18 ) a control shaft ( 19 . 21 )) to check the water level in the foil tray ( 5 ) or the foil channel ( 18 ) is provided.

Collector according to claim 6, characterized in that the control shaft ( 19 ) is designed to be walked on and into the foil tray from above ( 5 ) or the foil channel ( 18 ) immersed control channel ( 20 ) has.

Collector according to claim 6, characterized in that the control shaft ( 21 ) is not accessible and a level channel ( 22 ) which is at the level of the collector lines (( 9 . 9 ' ) is arranged.