WO2011015341A1

WO2011015341A1 - Einbauvorrichtung für eine erdwärmesonde

Info

Publication number: WO2011015341A1
Application number: PCT/EP2010/004743
Authority: WO
Inventors: Guido Kania
Original assignee: Rehau AG and Co
Current assignee: Rehau Automotive SE and Co KG
Priority date: 2009-08-06
Filing date: 2010-08-03
Publication date: 2011-02-10
Anticipated expiration: 2012-02-06
Also published as: DE102009036325A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde (1) zum Einbringen einer Erdwärmesonde (2) in den Boden, die wenigstens eine Erdwärmesonde (2) mit einem Sondenkopf (2c) aufweist, der fluiddicht Vorlauf (2a, 2d) und Rücklauf (2b, 2e) einer Erdwärmesonden-Rohranordnung miteinander verbindet, und sich dadurch auszeichnet, dass der Sondenkopf (2c) in einem Vortriebskopf (3) festgelegt ist, wobei dem Vortriebskopf (3) eine Erdrakete (5) derart zugeordnet ist, dass deren Schlagenergie auf ihn einwirkt.

Description

Einbauvorrichtυng für eine Erdwärmesonde

Die Erfindung betrifft eine Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde, die dazu geeignet ist, eine Erdwärmesonde in den Boden einzubauen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einbringen einer Erdwärmesonde in den Boden unter Benutzung einer Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde und eine Einrichtung zur Gewinnung oder Speiche- rung von Erdwärme mit einer Erdwärmesonde, die nach dem Verfahren zum Einbringen einer Erdwärmesonde in den Boden unter Benutzung einer Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde eingebracht ist.

Erdwärmesonden dienen dazu, Wärmeenergie aus dem Boden zu gewinnen oder Wärme- energie im Boden zu speichern. Eine andere Anwendung ergibt sich, indem Abwärme aus Kühlprozessen so abzuführen ist.

Hierzu wird der Wärmetransport mittels eines Fluids bewerkstelligt, welches in einer Rohranordnung geleitet wird. So sind beispielsweise sogenannte U-Sonden in Form zweier in etwa parallel zueinander liegender in etwa senkrecht in den Boden eingebrachter Rohre bekannt, wobei eines der Rohre als Vorlauf und das andere Rohr als Rücklauf dient.

Die Rohre sind an ihrem Fußende, das heißt dem am tiefsten im Boden befindlichen Teil, durch eine im Allgemeinen U-förmig gestaltete Umlenkung, der als Sondenfuß gestaltet sein kann und die Strömung des Fluids vom Vorlauf zum Rücklauf ermöglicht, verbunden.

Ein weiterer bekannter Typ von Erdwärmesonden ist die sogenannte Koaxialsonde.

Hierbei wird eine Rohranordnung gewählt, bei der ein äußeres Rohr und ein im Lumen des äußeren Rohres in etwa koaxial aufgenommenes inneres Rohr vorgesehen ist.

Das äußere Rohr ist an seinem tiefsten Punkt im Boden verschlossen.

Der Flüssigkeitsstrom wird dann zwischen innerem und äußerem Rohr ausgebildet.

Derartige Erdwärmesonden werden typischerweise bis in Tiefen von bis zu ca. 300 m und mehr in den Boden eingebaut. Aufgrund des in tiefen Bodenschichten herrschenden konstanten und insbesondere in zunehmender Tiefe ansteigenden Temperaturniveaus werden Erdwärmesonden bevorzugt möglichst tief eingebaut.

Hierzu wird mit Hilfe einer entsprechend geeigneten Bohrmaschine zunächst ein Loch gebohrt, wobei nach Erreichen der gewünschten Tiefe Bohrkopf und Bohrgestänge aus dem hergestellten Bohrloch entfernt werden. Die Erdwärmesonde wird anschließend in dieses Bohrloch versenkt und der verbleibende Ringspalt zwischen Bohrlochinnenoberfläche und Erdwärmesonde mit einem geeigneten Verfüllmaterial verfüllt.

Mit dieser Verfüllung wird der thermische Anschluss der Erdwärmesonde an den Boden hergestellt, so dass diese effektiv aus dem Boden Wärmeenergie aufnehmen bzw. an diesen abgeben kann.

Die Arbeitsprozesse, die mit dem Herstellen des Bohrloches verbunden sind, also den eigentlichen Bohrvorgang umfassen, sowie die Herrichtung des Bohrloches für die dann ein- zubringende Erdwärmesonde und ebenso der Arbeitsgang des Verfüllens des Bohrloches nach Einbringen der Erdwärmesonde bedingen zum einen einen erheblichen Platzbedarf, um dort die benötigten Gerätschaften auf- bzw. abzustellen, ebenso wird Raum benötigt, um Gerätschaften an das Bohrloch heranzuführen, schließlich wird weiterer Raum benötigt, um beispielsweise den Bohrteich anzulegen. Der Bohrteich ist erforderlich, um das Bohr- klein aus dem Bohrloch auszuspülen und aufzunehmen.

Die Herstellung von Bohrlöchern im Bestand, dass heißt auf bebauten, bepflanzten oder anderweitig genutzten Flächen ist daher stets mit deren Rückbau oder aber Zerstörung verbunden.

Weiterhin ist es unter bestimmten Bedingungen nicht möglich, eine Bohrung durchzuführen, wenn beispielsweise kein genügender Raum vorhanden ist oder geschaffen werden kann, um das Bohrgerät aufzustellen. Dies kann sowohl durch mangelnden Platzbedarf, wie auch durch mangelnde lichte Höhe am Bohrort verursacht sein. Dies begrenzt die Möglichkeit erheblich, Erdwärmesonden an derartigen Orten vermehrt einzusetzen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Einbauvorrichtung für eine Erdwär- mesonde anzugeben, die die oben bezeichneten Nachteile überwindet, also ohne die Notwendigkeit großer und umfangreicher Gerätschaften betreibbar ist, und insbesondere gestattet, Erdwärmesonden in den Boden einzubauen, ohne dass vorhandene Baubestände in erheblichem Umfang in Mitleidenschaft gezogen werden. Die Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde soll auch an Orten genutzt werden können, an denen das Platzangebot im vorstehend bezeichneten Sinne äußerst knapp ist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Einbringen einer Erdwärmesonde in den Boden unter Benutzung einer derartigen Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde anzugeben.

Schließlich ist es noch Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur Gewinnung oder Spei- cherung von Erdwärme mit wenigstens einer Erdwärmesonde, die nach dem Verfahren zum Einbringen einer Erdwärmesonde in den Boden unter Benutzung einer derartigen Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde in den Boden eingebracht ist, zu nennen.

Die Lösung der Aufgabe gelingt gemäß Anspruch 1.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde zum Einbringen einer Erdwärmesonde in den Boden, die wenigstens eine Erdwärmesonde mit einem Sondenkopf aufweist, welcher fluiddicht Vorlauf und Rücklauf einer Erdwärmesonden-Rohranordnung miteinander verbindet, sich dadurch auszeichnet, dass der Son- denkopf in einem Vortriebskopf festgelegt ist, wobei dem Vortriebskopf eine Erdrakete derart zugeordnet ist, dass deren Schlagenergie auf ihn einwirkt.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist demnach vorgesehen, dass der freie Raum im Boden, das zur Aufnahme der Erdwärmesonden-Rohranordnung dient, mittels eines Vor- triebskopfes erzeugt wird, dem eine Erdrakete zugeordnet ist.

Die Erdrakete ist eine aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtung, die mittels eines pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen Antriebes mittels Schlagenergie derart wirkt, dass sie sich durch Bodenschichten fortbewegt, auf diese Art und Weise einen freien Raum durch die Bodenschicht hindurch erzeugt, der dann nutzbar ist. Im Bereich von sogenannten Horizontalbohrungen, wo also beispielsweise eine Straße von einer Leitung unterquert werden soll, werden mit Hilfe von Erdraketen derartige freie Räume bzw. Hohlräume erzeugt.

Bei der vorliegenden Erfindung ist nun vorgesehen, dass der Sondenkopf der Erdwärmesonden-Rohranordnung am Vortriebskopf festgelegt ist.

Dies bewirkt, dass beim Eindringen des Vortriebskopfes in den Boden, das durch die dem Vortriebskopf zugeordnete Erdrakete initiiert wird, die Erdwärmesonden-Rohranordnung mit in den derart geschaffenen freien Raum eingezogen wird.

Der Vortriebskopf nimmt dabei Schlagenergie der Erdrakete auf und verdrängt den Boden unter Schaffung eines freien Raumes, in den die Einbauvorrichtung für eine Erdwärmeson- de sukzessive tiefer eindringt.

Als Techniken zur Festlegung des Sondenkopfes der Erwärmesonden-Rohranordnung am Vortriebskopf sind Schweißen, Kleben, Nieten, Schrauben, Spannen, Klemmen u.a. geeignet.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde ist dabei vorgesehen, dass der Sondenkopf kraftschlüssig im Vortriebskopf festgelegt ist.

Es ist hiermit möglich, dass ein besonders wirksames Einziehen der Erdwärmesonden- Rohranordnung durch den Vortriebskopf in den freien Raum, der durch Verdrängung des Bodens durch den Vortriebskopf erzeugt wurde, stattfindet.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der Sondenkopf mittels wenigstens einer Schraube im Vortriebskopf festgelegt ist.

Das Vorsehen einer Schraube zur Festlegung des Sondenkopfes im Vortriebskopf ist dann besonders vorteilhaft, wenn dies auf der Baustelle durchgeführt werden soll. Es ist auf diese Weise besonders einfach, schnell und sicher den Sondenkopf im Vortriebskopf festzulegen. Es ist in einer Abwandlung der Erfindung auch umfasst und vorteilhaft, wenn wenigstens ein Rohr der Erdwärmesonden-Rohranordnung an einem Abschnitt zumindest in einem Bereich nahe des Sondenkopfes kraftschlüssig am oder im Vortriebskopf festgelegt ist. In diesem Fall wird die Verbindung bzw. der Übergang zwischen dem wenigstens einem Rohr der Erdwärmesonden-Rohranordnung und dem Sondenkopf durch Zugkräfte nicht belastet, vielmehr wirken dann die Zugkräfte ausschließlich auf das Rohr.

Es hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung herausgestellt, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn der Vortriebskopf derart gestaltet ist, dass das Eindringen in den Boden und / oder das Verdrängen des Bodens erleichtert ist.

Mit dieser Maßnahme kann eine besonders effektive Verlegung der Erdwärmesonden- Rohranordnung in den Boden erreicht werden. Es kann hierzu erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der Vortriebskopf in Eindringrichtung spitz zulaufend gestaltet ist.

Es kann sich damit ein besonders schnelles Verdrängen Bodens ergeben, was zu einer schnellen und damit kostenoptimierten Verlegung der Erdwärmesonden-Rohranordnung führt. Der in Eindringrichtung, dass heißt in die Richtung, in der der Vortriebskopf mittels der Erdrakete im Boden fortbewegt wird, spitz zulaufend gestaltete Vortriebskopf kann beispielsweise kegel- oder kegelstumpfförmig, pfeilförmig, prismatisch oder in Form eines Teil- Rotationsellipsoids gestaltet sein. Wesentlich ist dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass der Querschnitt des Vortriebskopfes an dem in Eindringrichtung befindlichen Ende, welches spitz zulaufend gestaltet ist, wesentlich kleiner ist, als am gegenüberliegenden Ende, an welchem die Erdwärmesonden-Rohranordnung nachgeschleppt wird.

Es hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung weiterhin vorteilhaft ergeben, wenn der Vortriebskopf eine gleitfähige oder gleitfähig beschichtete Oberfläche aufweist.

Mit einer gleitfähig beschichteten Oberfläche des Vortriebskopfes ist es möglich, eine - insbesondere auch bei verschiedenen Bodenarten - schnelle und damit effektive Verlegung der Erdwärmesonden-Rohranordnung in den Boden zu bewerkstelligen. Als gleitfähige Beschichtung der Oberfläche des Vortriebskopfes dient insbesondere eine Schicht aus einem Polymermaterial, welches gleichzeitig zäh ist und einen niedrigen Gleitreibungskoeffizienten aufweist. Hierzu ist beispielsweise Polyamid sehr gut geeignet.

Auch andere Polymermaterialien wie beispielsweise halogenierte, insbesondere fluorierte Kohlenwasserstoffe (beispielsweise Teflon), sind hierzu geeignet. Es kann alternativ aber auch vorgesehen sein, wenn die Oberfläche des Vortriebskopfes gleitfähig ist.

Dies kann insbesondere durch eine Polierung der Oberfläche des Vortriebskopfes erfolgen. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Vortriebskopf hinsichtlich seiner Oberfläche der- art gestaltet ist, dass diese möglichst homogen ist, dass heißt keine Sprünge oder Ausbuchtungen aufweist.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist weiterhin vorgesehen, dass der Vortriebskopf ein Element zur Aufnahme der Schlagenergie der Erdrakete aufweist.

Das Vorsehen eines Elements zur Aufnahme der Schlagenergie der Erdrakete im Vortriebskopf ist insofern vorteilhaft, als die von der Erdrakete bereitgestellte Schlagenergie im Vortriebskopf sehr effektiv zur Wirkung gebracht wird. Hierzu ist insbesondere vorgesehen, dass das Element zur Aufnahme der Schlagenergie am eindringenden Ende des Vortriebskopfes angeordnet ist.

Mit dieser Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gelingt es, dass die Herstellung des freien Raumes, der zum Einziehen der Erdwärmesonden-Rohranordnung dient, besonders schnell und damit kostengünstig herstellbar ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Erdrakete derart betreibbar ist, dass die Resultierende des durch die Erdrakete in die Einbauvorrichtung für die Erdwärmesonde eingeleiteten Kraftvektors in eine von der Längsache der Einbauvorrichtung abweichende Richtung zeigt, und somit die Einbauvorrichtung beim Ein- bau eine gekrümmte, beispielsweise hyperbel- bzw. parabelförmige Bahn beschreibt. Es ist damit möglich, mehrere Erdwärmesonden derart im Boden einzubauen, dass diese an ihren Fußpunkten weit voneinander entfernt sind, dennoch beispielsweise in einem gemeinsamen Schachtbauwerk enden, was den technischen Aufwand für die Anschlüsse und deren Wartung enorm reduziert. Ein möglichst großer Abstand der Fußpunkte mehrerer Erd- Wärmesonden ist unter dem Aspekt einer möglichst effizienten Energiegewinnung natürlich bevorzugt.

Es kann aber auch vorteilhaft vorgesehen sein, mehrere Erdwärmesonden von einem gemeinsamen Schachtbauwerk aus derart im Boden einzubauen, dass diese bei einer im we- sentlichen geraden, d. h. nicht gekrümmten Vorwärtsbewegung im Boden einfach durch Starten in einer zur Erdoberfläche schrägen Position in die jeweils gewünschte Richtung weisen. Auch damit gelingt es ohne Probleme, die Fußpunkte der Erdwärmesonden weit voneinander zu platzieren und somit deren Betrieb effektiv zu gestalten. Die mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde in den hergestellten freien Raum eingezogene Erdwärmesonde kann entweder eine sogenannte U-Sonde sein, bei der die Rohre für Vorlauf und Rücklauf in etwa parallel zueinander angeordnet sind. Alternativ kann die Erdwärmesonde eine Koaxialsonde sein, bei der ein äußeres Rohr und ein darin etwa koaxial festgelegtes inneres Rohr ausgebildet sind.

Die hinter dem Vortriebskopf nachgeschleppten Erdwärmesondenrohre können eine besondere Gleitschicht (beispielsweise eine solche, die Teflon und / oder Fluorpolymere und/oder Silikonhaltige Compounds, etc. enthält) an der Außenoberfläche der Rohre aufweisen, um im Boden ein besseres Einzugsverhalten zu ermöglichen.

Die in der Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde vorgesehene Erdrakete kann elektrisch oder hydraulisch oder pneumatisch oder in einer Kombination der vorgenannten be- trieben werden. Es ist damit möglich, je nach den zur Verfügung stehenden Antriebsenergien, die Erdrakete entsprechend zu betreiben.

In einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann weiterhin vorgesehen sein, dass eine Verfüllleitung vorgesehen ist, die zum Verfallen des durch die Verdrängung des Bodens geschaffenen freien Raumes neben der Erdwärmesonde mit einem Verfüll- material dient.

Bevorzugt wird dazu die Verfüllleitung parallel zur Erdwärmesonden-Rohranordnung mit in den Boden eingezogen. Nachdem die gewünschte Einbautiefe erreicht ist und nachdem weitere Maßnahmen getroffen worden sind, kann dann der freie Raum zwischen Innenwand des Bohrloches und der Erdwärmesonden-Rohranordnung mit einem Verfüllmaterial, beispielsweise mit Bentonit, mit Hilfe der Verfüllleitung verfüllt werden. In einer weiteren Fortbildung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Hydraulikoder Pneumatik-Leitung, welche die Erdrakete mit Energie versorgt, nach erfolgter Einbringung der Erdwärmesonde im Boden verbleibt und zum Einbringen eines geeigneten Materials zur Verfüllung des verbliebenen freien Raumes genutzt wird. Hierzu ist vorgesehen, dass die Hydraulik- oder Pneumatikleitung von der Erdrakete fernwirkend abkoppelbar ist. In diesem Fall kann dann darauf verzichtet werden, eine gesonderte Verfüllleitung vorzusehen.

Mit dem Einbringen des Verfüllmaterials wird der thermische Anschluss der Erdwärmesonde an den umgebenden Boden erreicht.

Das Verfahren zum Einbringen einer Erdwärmesonde in den Boden unter Benutzung einer Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde zeichnet sich dadurch aus, dass eine Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde der vorstehend genannten Art bereitgestellt und am Einbringort, d.h. an dem Ort, an dem die Erdwärmesonde in den Boden eingebracht wer- den soll, platziert wird.

Anschließend wird zum Einbringen der Erdwärmesonde in den Boden die Erdrakete betrieben und durch Verdrängen des Bodens ein freier Raum geschaffen. In den freien Raum dringt die Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde sukzessive ein, bis die gewünschte Eindringtiefe in den Boden erreicht ist. Es gelingt damit in allen Bodenarten Erdwärmesonden einzubauen, lediglich bei anstehendem Fels ist die vorstehend beschriebene Technik nicht anwendbar.

Von großem Vorteil ist dabei, dass der Boden bei dieser Technik durch den Verdrängungs- prozess verdichtet wird und damit eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist.

Der Betrieb von Erdwärmesonden wird dadurch effektiver.

Nachdem die gewünschte Eindringtiefe in den Boden erreicht ist, verbleibt die Erdrakete im Vortriebskopf im durch Verdrängung des Bodens geschaffenen freien Raum dauerhaft. Die Erdrakete wird nicht aus dem freien Raum entfernt und steht demzufolge nicht wieder für weitere Erdwärmesondeneinbauarbeiten zur Verfügung.

Es ist damit möglich, eine Erdrakete zu wählen, die eine einfache Bauart aufweist und damit kostengünstig ist. Insbesondere kann eine Erdrakete gewählt werden, die derart aufge- baut ist, dass die an sie gestellte Anforderung, nämlich gerade ein einziges Loch durch Verdrängung des Bodens herzustellen und dann nicht weiter verwendet zu werden, erfüllt. Hierzu kann die Erdrakete so ausgelegt werden, dass alle Komponenten einfach und kostengünstig herstellbar sind, wobei beispielsweise auf die sonst geforderte hohe Verschleißfestigkeit oder Langzeitstabilität der einzelnen Komponenten verzichtet werden kann. Die Erdrakete kann letztlich mittels einfachster Technik gestaltet sein.

Damit kann der Einbau der Erdwärmesonde mittels der vorstehend beschriebenen„verlorenen Erdrakete" besonders wirtschaftlich hergestellt werden.

Erfindungsgemäß kann in einer Weiterbildung vorgesehen sein, dass der Vortriebskopf asymmetrisch oder exzentrisch oder in einem definierten Winkel zur Sondenlängsachse befestigt ist, so dass die Sonde während der Verlegung einen definierten Bogen bei der Fortbewegung durch den Boden beschreibt.

Als Folge erreichen von einer Startgrube aus die Einzelsonden einen bestmöglichen Abstand ohne gegenseitige Beeinflussung. Damit lässt sich eine höhere Effektivität beim Be- trieb der Einzelsonden erzielen.

Es kann weiterhin vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Abwinkelung des Sondenkopfes zur Achse, in der sich der Vortriebskopf fortbewegt, fernwirkend verstellbar ist und damit die Verlegung gesteuert erfolgt. Damit kann der Weg der Erdwämesonde im Boden vorgegeben werden, so dass ein besonders günstiger Einbau im Boden erfolgen kann.

Die Erfindung umfasst auch, dass der Vortriebskopf durch einen integrierten aktiven oder passiven Sender oder Transponder oder Reflektor geortet werden kann.

Es ist dadurch vorteilhaft möglich, den Einbau der Erdwärmesonde in den Boden beim Erreichen eines definierten Zielpunktes (z.B. an einer Grundstücksgrenze) zu beenden.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Mittel zur Energieversorgung der Erdrakete von der Erdrakete abgekoppelt werden kann, wenn die gewünschte Eindringtiefe im Boden erreicht ist.

Die Abkoppelung kann fernwirkend gesteuert erfolgen oder beispielsweise durch eine bestimmte Bewegung des Mittels zur Energieversorgung der Erdrakete, beispielsweise durch Bewegung des Schlauches in Form einer Drehbewegung.

Das Mittel zur Energieversorgung der Erdrakete kann, sofern dies ein Schlauch ist, wie er beim pneumatischen oder hydraulischen Betreib der Erdrakete gewählt ist, nach dem Abkoppeln von der Erdrakete zum Verfüllen des verbliebenen freien Raums im Boden genutzt werden.

Dazu wird das Verfüllmaterial durch den Schlauch gepumpt und tritt an seinem Ende aus. Das Verfüllmaterial wird dadurch in den verbliebenen freien Raum eingeleitet und verteilt sich dort, wobei die thermische Ankoppelung an die Wandung des durch Verdrängung des Bodens erzeugten freien Raumes erfolgt. Das Verfüllmaterial ist beispielsweise Bentonit, welches durch seine geringe Viskosität den verbliebenen freien Raum vollständig ausfüllen kann.

Durch seine Quellfähigkeit wird die vollständige Ausfüllung des verbliebenen freien Raumes vorteilhaft unterstützt.

Die Erdrakete, von der der Schlauch abgekoppelt wurde, verbleibt im der Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde. Die Erdrakete wird dabei im Verfüllmaterial eingebettet. Eine Einrichtung zur Gewinnung oder Speicherung von Erdwärme mit wenigstens einer Erdwärmesonde, die nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren in den Boden eingebracht ist, ist ebenfalls von der vorliegenden Erfindung umfasst.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von drei Figuren näher erläutert: Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde in einer ersten Ausführung der Erfindung;

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde in einer zweiten Ausführung der Erfindung;

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde im verbliebenen durch Verdrängung des Bodens erzeugten freien Raum während des Verfüllprozesses.

Fig. 1 zeigt eine Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde 1 in einem Querschnitt, die eine Erdwärmesonde 2 umfasst.

Die Erdwärmesonde 2 weist ein Rohr 2a auf, das als Vorlauf für die Erdwärmesonde dient. Weiterhin ist ein Rohr 2b vorgesehen, das den Rücklauf der Erdwärmesonde darstellt. Der Sondenkopf 2c verbindet die beiden Rohre 2a und 2b der Erdwärmesonde 2.

Die Erdwärmesonde 2 ist in dem Vortriebskopf 3 mittels eines Befestigungsmittels 4 am Sondenkopf 2c festgelegt.

Der Vortriebskopf 3 weist ein Ende 3a auf, das spitz zulaufend gestaltet ist.

In Fig. 1 ist hierzu gezeigt, dass das Ende des Vortriebskopfes 3a abgestuft spitz zulaufend gestaltet ist.

Der Vortriebskopf 3 weist weiterhin einen Rumpf 3b auf, der im Querschnitt größer ist als das Ende des Vortriebskopfes 3a.

Die Rohre 2a, 2b der Erdwärmesonde 2 ragen aus dem Rumpf des Vortriebskopfes 3 in etwa in der Achse, in der der Vortriebskopf mit seinem spitz zulaufend gestalteten Ende in den Boden eindringt.

Die Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde 1 umfasst weiterhin eine Erdrakete 5, der ein Mittel 5a zur Energieversorgung der Erdrakete 5 zugeordnet ist. In Fig. 1 ist gezeigt, dass das Mittel 5a zur Energieversorgung der Erdrakete 5 ein

Schlauch ist.

Der Vortriebskopf 3 weist weiterhin ein Element zur Aufnahme von Schlagenergie 6 auf.

Die Erdrakete 5 überträgt ihre Schlagenergie auf das Element zur Aufnahme von Schlagenergie 6.

Unter dem Einfluss der auf das Element zur Aufnahme der Schlagenergie 6 wirkenden Erd- rakete 5 kann der Vortriebskopf 3 mit seinem spitz zulaufend gestalteten Ende in den Boden eindringen und dabei die Erdwärmesonde 1 in den durch Verdrängung des Bodens geschaffenen freien Raum einziehen.

In Fig. 2 ist ein Querschnitt durch eine Erdwärmesonden-Einbauvorrichtung 1 in einer zwei- ten Ausführung der Erfindung gezeigt.

Bezugszeichen für gleiche Bauteile entsprechen dabei einander.

In der Erdwärmesonden-Einbauvorrichtung 1 am Vortriebskopf 3 eine Erdwärmesonde 2 mit Hilfe eines Befestigungsmittels 4 am Sondenkopf 2c festgelegt.

Die Erdwärmesonde 2 weist ein Rohr 2d auf, das als Vorlauf der Erdwärmesonde genutzt wird.

Ein Rohr 2e, das im Rohr 2d etwa axial festgelegt ist, dient dabei als Rücklauf der Erdwärmesonde.

Der Vortriebskopf 3 ist vorstehend wie unter Fig. 1 beschrieben ausgestaltet.

Ebenso ist in dieser Ausführung der Erfindung vorgesehen, dass die Erdrakete 5, die ein Mittel 5a zur Energieversorgung der Erdrakete 5, hier in Form eines Schlauches, aufweist, auf ein Element zur Aufnahme von Schlagenergie 6 einwirkt, das dem Vortriebskopf 3 zugeordnet ist. Unter dem Einfluss der auf das Element zur Aufnahme der Schlagenergie 6 wirkenden Erdrakete 5 kann der Vortriebskopf 3 mit seinem spitz zulaufend gestalteten Ende in den Boden eindringen und dabei die Erdwärmesonde 1 in den durch Verdrängung des Bodens geschaffenen freien Raum einziehen.

In Fig. 3 ist ein Querschnitt durch eine Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde 1 im durch Verdrängung des Bodens erzeugten freien Raum während des Verfüllprozesses des verbliebenen freien Raumes gezeigt.

Bezugszeichen für gleiche Bauteile entsprechen dabei einander.

Nach Abkoppelung des Mittels 5a zur Energieversorgung der Erdrakete 5, hier in Form eines Schlauches, wird durch den Schlauch 5a das Verfüllmaterial 7 in den verbliebenen freien Raum eingeleitet und verteilt sich dort, wobei die thermische Ankoppelung an die Wandung 8 des durch Verdrängung des Bodens erzeugten freien Raumes erfolgt. Das Verfüllmaterial 7 ist Bentonit, welches durch seine geringe Viskosität den verbliebenen frei- en Raum vollständig ausfüllt. Durch seine Quellfähigkeit wird die vollständige Ausfüllung des verbliebenen freien Raumes vorteilhaft unterstützt.

Die Erdrakete 5, von der der Schlauch 5a abgekoppelt wurde, verbleibt im der Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde 1. Die Erdrakete 5 wird im Verfüllmaterial 7 eingebettet.

Bezugszeichenliste

1 Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde

2 Erdwärmesonde

2a Vorlauf der Erdwärmesonde

2b Rücklauf der Erdwärmesonde

2c Sondenkopf

2d Vorlauf der Erdwärmesonde

2e Rücklauf der Erdwärmesonde

3 Vortriebskopf

3a Ende des Vortriebskopfs

3b Rumpf des Vortriebskopfs

4 Befestigungsmittel

5 Erdrakete

5a Mittel zur Energieversorgung der Erdrakete

6 Element zur Aufnahme von Schlagenergie

7 Verfüllmaterial

8 Wandung des durch Verdrängung des Bodens erzeugten freien Raumes

Claims

Patentansprüche

1. Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde 1 zum Einbringen einer Erdwärmesonde 2 in den Boden, die wenigstens eine Erdwärmesonde 2 mit einem Sondenkopf 2c aufweist, der fluiddicht Vorlauf 2a, 2d und Rücklauf 2b, 2e einer Erdwärmesonden-Rohranordnung miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Sondenkopf 2c in einem Vortriebskopf 3 festgelegt ist, wobei dem Vortriebskopf 3 eine Erdrakete 5 derart zugeordnet ist, dass deren Schlagenergie auf ihn einwirkt.

2. Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde 1 nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sondenkopf 2c kraftschlüssig im Vortriebskopf 3 festgelegt ist.

3. Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde 1 nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sondenkopf 2c mittels eines Befestigungsmittels 4, insbesondere in Form einer Schraube, im Vortriebskopf 3 festgelegt ist.

4. Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde 1 nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vortriebskopf 3 derart gestaltet ist, dass das Eindringen in den Boden und / oder das Verdrängen des Bodens erleichtert ist.

5. Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde 1 nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich- net, dass der Vortriebskopf 3 in Eindringrichtung spitz zulaufend gestaltet ist.

6. Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde 1 nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Vortriebskopf 3 eine gleitfähige oder gleitfähig beschichtete Oberfläche aufweist.

7. Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde 1 nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vortriebskopf 3 ein Element zu Aufnahme der Schlagenergie 6 der Erdrakete 5 aufweist.

8. Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde 1 nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass das Element zur Aufnahme der Schlagenergie 6 am eindringenden Ende des Vortriebskopfes 3 angeordnet ist.

9. Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde 1 nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erdwärmesonde 2 eine U-Sonde ist, bei der die Rohre für Vorlauf 2a und Rücklauf 2b in etwa parallel zueinander angeordnet sind.

10. Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde 1 nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da- durch gekennzeichnet, dass die Erdwärmesonde 2 eine Koaxialsonde ist, bei der ein äußeres Rohr 2d und ein darin etwa koaxial festgelegtes inneres Rohr 2e ausgebildet sind.

11. Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde 1 nach einem der vorangehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass die Erdrakete 5 elektrisch oder hydraulisch oder pneumatisch oder in einer Kombination der vorgenannten betrieben ist.

12. Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde 1 nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verfüllleitung vorgesehen ist, die zum Verfül- len des durch die Verdrängung des Bodens geschaffenen freien Raumes mit einem

Verfüllmaterial 7 dient.

13. Verfahren zum Einbringen einer Erdwärmesonde 2 in den Boden unter Benutzung einer Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde 1 nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde 1 bereitgestellt und am Einbringort platziert wird, wobei anschließend zum Einbringen der Erdwärmesonde 2 in den Boden die Erdrakete 5 betrieben und durch Verdrängen des Bodens ein freier Raum geschaffen wird, in den die Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde 1 eindringt, bis die gewünschte Einbringtiefe in den Boden erreicht ist.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Erdrakete 5 nach Erreichen der gewünschten Einbringtiefe der Einbauvorrichtung für eine Erdwärmesonde 1 in dem durch Verdrängung des Bodens geschaffenen freien Raum verbleibt und das Mittel 5a zur Energieversorgung der Erdrakete 5 zum Einbringen des Verfüllmaterials 7 in den verbliebenen freien Raum genutzt wird.

15. Einrichtung zur Gewinnung oder Speicherung von Erdwärme mit wenigstens einer Erdwärmesonde 2, die nach einem der Ansprüche 13 oder 14 in den Boden eingebracht ist.