Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bereitstellung von Heizwärme durch

Wärmeentzug aus dem Erdreich oder zur Erzeugung von Klimakälte durch Wärmeeintrag in das Erdreich, umfassend wenigstens eine Sonde zur Einbringung ins Erdreich, die von einem Kältemittel zur Aufnahme oder Abgabe von Wärme ans Erdreich durchströmbar ist und einen Kältemittelkondensator zur zumindest teilweisen Kondensation des in der Sonde zumindest teilweise verdampfenden Kältemittels und Ableitung der Erdwärme aus dem Kältemittel und einen Kältemittelverdampfer zum zumindest teilweisen Verdampfen von Kältemittel durch Eintrag von Umgebungswärme in das Kältemittel.

Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Bereitstellung von Elektroenergie, die eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Bereitstellung von Heizwärme oder zur

Erzeugung von Klimakälte umfasst.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bereitstellung von Heizenergie, bei dem Kältemittel in eine im Erdreich befindliche Sonde eingeleitet wird und Erdwärme aufnimmt, zumindest teilweise verdampft und einem Kondensator zugeführt wird, wo es unter

Wärmeabgabe zumindest teilweise kondensiert; und ein Verfahren zur Erzeugung von Kälteenergie, bei dem Wärme einem Kältemittel zugeführt wird und das Kältemittel zumindest teilweise verdampft wird und in eine im Erdreich befindliche Sonde geleitet wird, wobei die Wärme des Kältemittels zumindest teilweise in das Erdreich eingetragen wird und das Kältemittel zumindest teilweise kondensiert.

Ergänzt wird die Erfindung durch ein Verfahren zur Erzeugung von Bewegungsenergie und ein Verfahren zur Erzeugung von Elektroenergie.

Stand der Technik

Für die Gewinnung von Erdwärme aus dem Erdreich werden Erdwärmesonden eingesetzt, die in Erd-Bohrungen eingebaut werden. Bei Erdwärmesonden mit Zirkulationspumpen wird ein Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch über ein in der Sonde befindliches Leitungssystem umgepumpt. Durch Wärmeaufnahme aus dem Erdreich erwärmt sich das Gemisch. Diese Wärmeenergie wird mit Hilfe eines Wärmetauschers, welcher am Kopf der Sonde angeordnet ist, an das Arbeitsmittel der nachgeschalteten Kompressionswärmepumpenanlage übertragen. Nachteilig ist dabei, dass bei als Zweikreisprozessanlagen ausgeführten Wärmepumpenanlagen zwei verschiedene Kältemittel mit unterschiedlichen Stoffeigenschaften erforderlich sind.

Der Nachteil dieser Verfahrenstechnologie besteht darin, dass der Entzug der Erdwärme nur durch einen Flüssigkeitsstrom erfolgt, ohne dass eine Teilverdampfung der Flüssigkeit einsetzt. Dadurch ist eine größere Umlaufmenge an Flüssigkeit für die Erdwärmenutzung erforderlich.

Bei einer Erdwärmesonde mit Phasenwechsel wird in das Bohrloch ebenfalls ein

Rohrsystem eingebracht, wie es z.B. in EP 1 194 723 B1 offenbart ist.

Die Anlage arbeitet im sogenannten Direktdampf-Verfahren, in dem ein Kältemittel, wie z. B. Ammoniak, Propan, Butan oder Kohlendioxid als flüssiges Kältemittel in ein Stahlrohr, welches in das Bohrloch eingeführt ist, injiziert wird. Aufgrund der Erdwärme, die auf den Rohrmantel einwirkt, verdampft das Kältemittel und entzieht dabei dem Erdreich

thermische Energie. Der Kältemitteldampf strömt im Gegenstrom zur Flüssigkeit im

Zentrum der Sonde zum Kopf der Sonde und wird mittels eines nachgeschalteten

Wärmetauschers kondensiert und als Rieselfilm an die Innenwand der Sonde wieder aufgegeben. Die erforderliche Kühlenergie zur Kondensation des Kältemitteldampfes aus der Sonde im als Kondensator fungierenden Wärmetauscher wird durch eine

nachgeschaltete Kompressionswärmepumpe geliefert.

Voraussetzung für einen guten Erdwärmeentzug entlang der Sonde ist eine vollständige Benetzung der Innenoberfläche mit Flüssigkeit vom Kopf bis zum Sumpf der Sonde. Auf Grund der Berieselung der Innenwand der Sonde kann eine vollständige Benetzung der Innenoberfläche nur erreicht werden, wenn die Sonde einen vertikalen Verlauf hat.

Der Nachteil dieser Verfahrenstechnologie besteht darin, dass die Ausführung einer vertikalen Bohrung für eine Erdwärmesonde auf Grund von unterschiedlich harten

Bodenschichten technisch nur mit einem unverhältnismäßigen Kostenaufwand realisierbar ist. Es ist somit davon auszugehen, dass eine ausgeführte Erdwärmesonde keinen vertikalen Verlauf vom Kopf bis zum Sumpf der Sonde hat und somit keine vollständige Benetzung der Innenoberfläche garantiert werden kann. Eine weitere technologische Variante zur Nutzung der Erdwärme als Energiequelle besteht darin, die Erdwärmesonde mit einem innen angeordneten Zentralrohr auszuführen und das Verfahrensprinzip eines Naturumlaufverdampfers anzuwenden. In das Zentralrohr wird das aus dem Kondensator kommende unterkühlte Kältemittelkondensat eingeleitet und strömt unter der Einwirkung der Schwerkraft zum Sumpf der Erdwärmesonde und anschließend in den Ringraum der Sonde. In der Vorwärmzone am Sumpf der Sonde wird durch

Wärmeentzug aus dem Erdreich das unterkühlte Kältemittelkondensat bis auf

Siedetemperatur, bezogen auf den sich eingestellten Systemdruck, vorgewärmt und anschließend in der Verdampfungszone teilverdampft. Das Zweiphasengemisch strömt anschließend unter Wärmeaufnahme aus dem Erdreich wieder zum Kopf der Sonde. Für den Umlauf des Zweiphasengemisches im Ringraum im Sumpf der Sonde ist ein bestimmter Vordruck erforderlich. Dieser Vordruck wird dadurch erreicht, dass eine Flüssigkeitssäule im Zentralrohr angestaut wird. Die Umlaufmenge und somit der Endverdampfungsgrad am Kopf der Sonde ist abhängig von der Höhe der angestauten Flüssigkeitssäule im

Zentralrohr. Bei einer Erdwärmesonde mit einer Länge > 100 m ergibt sich somit ein hoher Systemdruck am Sumpf der Sonde, wodurch die Vorwärmzone sich vergrößert und die anschließende Verdampfungszone verkleinert, so dass weniger Sondenoberfläche zum Wärmeeintrag für die eigentliche Verdampfung zur Verfügung steht.

Der Nachteil dieser Technologie besteht darin, dass zum Erreichen der notwendigen Flüssigkeitsstauhöhe im Zentralrohr eine größere Menge an Kältemittel in die Sonde eingebracht werden muss und das System ein sehr träges Steuerungsverhalten aufweist.

Ein weiterer Nachteil bei allen aufgeführten technologischen Varianten besteht darin, dass bei allen technologischen Prozessen nur Heizwärme erzeugt werden kann und somit die Betriebsdauer der Anlagen auf ca. 1800 Stunden pro Jahr begrenzt ist.

Außerdem sind bei Wärmepumpenanlagen, ausgeführt als Zweikreisprozessanlagen, zwei verschiedene Kältemittel mit unterschiedlichen Stoffeigenschaften erforderlich.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, eine Einrichtung zur Bereitstellung von Heizwärme durch Wärmeentzug aus dem Erdreich oder zur Erzeugung von Klimakälte durch Wärmeeintrag in das Erdreich sowie ein Verfahren zur Bereitstellung von Heizenergie und ein Verfahren zur Erzeugung von Kälteenergie zur Verfügung zu stellen, mittels derer die Wärmeentzugsleistung in einer Direktverdampfer-Erdwärmesonde verbessert werden kann und die Wirtschaftlichkeit einer Kompressionswärmepumpenanlage mit

Direktverdampfersonde erhöht werden kann. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist die Realisierung einer effizienten Betriebsweise der erfindungsgemäßen Verfahren sowie die Möglichkeit der Erzeugung von elektrischer Energie. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Einrichtung zur Bereitstellung von Heizwärme durch Wärmeentzug aus dem Erdreich oder zur Erzeugung von Klimakälte durch

Wärmeeintrag in das Erdreich nach Anspruch 1 , durch die Einrichtung zur Bereitstellung von Elektroenergie nach Anspruch 6, sowie durch das Verfahren zur Bereitstellung von

Heizenergie nach Anspruch 7 und durch das Verfahren zur Erzeugung von Kälteenergie nach Anspruch 1 1 gelöst. Weitere Lösungen der Aufgabe stellen das Verfahren zur

Erzeugung von Bewegungsenergie nach Anspruch 13 sowie das Verfahren zur Erzeugung von Elektroenergie dar. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß wird eine Einrichtung zur Bereitstellung von Heizwärme durch

Wärmeentzug aus dem Erdreich oder zur Erzeugung von Klimakälte durch Wärmeeintrag in das Erdreich zur Verfügung gestellt, welche wenigstens eine Sonde zur Einbringung ins Erdreich umfasst, die von einem Kältemittel zur Aufnahme oder Abgabe von Wärme aus dem Erdreich bzw. ans Erdreich durchströmbar ist, und weiterhin einen Kältemittelkondensator zur zumindest teilweisen Kondensation des in der Sonde zumindest teilweise verdampften Kältemittels und Ableitung der Erdwärme aus dem Kältemittel, und einen Kältemittelverdampfer zum zumindest teilweisen Verdampfen von Kältemittel durch Eintrag von Umgebungswärme in das Kältemittel umfasst. Erfindungsgemäß weist die Einrichtung eine zwischen dem Kältemittelkondensator und Kopf der Sonde angeordnete erste

Flüssigkeitsstrahlpumpe zur Einleitung von kondensiertem Kältemittel in die Sonde und eine zwischen dem Sumpf der Sonde und dem Kältemittelverdampfer angeordnete zweite Flüssigkeitsstrahlpumpe zur Herausleitung von kondensiertem Kältemittel aus der Sonde auf. Mit dem Kopf der Sonde ist im Wesentlichen das obere Ende der Sonde gemeint, welches entweder aus dem Erdreich herausragt oder am dichtesten zur Erdoberfläche bei Einbringung der Sonde in die Erde angeordnet ist. Der Sumpf der Sonde ist das untere Ende, in welchem sich üblicherweise Kondensat sammelt. Die erste Flüssigkeitsstrahlpumpe ist mit dem Kühlmittelkondensator und dem Kopf der Sonde fluidtechnisch verbunden zwecks Leitung des Kühlmittels vom Kondensator zum Kopf der Sonde und Einleitung des Kältemittels in die Sonde. Die zweite Flüssigkeitsstrahlpumpe ist mit dem Sumpf der Sonde fluidtechnisch verbunden zwecks Leitung des flüssigen Kältemittels vom Sumpf der Sonde über den Kopf der Sonde aus der Sonde heraus zum Verdampfer. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht insbesondere darin, dass durch die Anordnung der ersten Flüssigkeitsstrahlpumpe keine Flüssigkeitssäule mehr in der Sonde vorhanden sein muss, um die notwendigen Druckverhältnisse in der Sonde aufzubauen. Demzufolge kann die Vorwärmzone verkleinert und die Verdampfungszone vergrößert werden, was sich effizienzsteigernd auswirkt. Zudem muss weniger Kältemittelvolumen zur Verfügung gestellt werden. Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ist die Wärme der Erde ausnutzbar oder Klimakälte erzeugbar, so dass die erfindungsgemäße Einrichtung ganzjährig für beide Zwecke eingesetzt werden kann, ohne dass das Kältemittel ausgetauscht werden muss. Durch die Mehrfunktionalität der erfindungsgemäßen Einrichtung werden somit Herstellungsund Betriebskosten zur Erzeugung von Heizenergie oder Klimakälte gesenkt. Die

erfindungsgemäße Einrichtung ist zudem aufgrund der geringeren Menge an Kältemittel im Umlauf schnell und einfach steuerbar.

Vorteilhafterweise umfasst die Sonde wenigstens einen Strömungskanal zur Realisierung eines Kältemittel-Flüssigkeitsstromes vom Kopf der Sonde zum Fuß der Sonde, wenigstens einen Strömungskanal zur Realisierung eines Kältemittel-Gasstromes vom Sumpf der Sonde zum Kopf der Sonde, wenigstens einen Strömungskanal zur Realisierung eines Kältemittel- Gasstromes vom Kopf der Sonde zum Sumpf der Sonde, sowie wenigstens einen

Strömungskanal zur Realisierung eines Kältemittel-Flüssigkeitsstromes vom Sumpf der Sonde zum Kopf der Sonde. Der Strömungskanal zur Realisierung eines Kältemittel- Flüssigkeitsstromes vom Kopf der Sonde zum Sumpf der Sonde dient zur Einleitung von zumindest teilweise kondensiertem Kältemittel in die Sonde zwecks Wärmeaufnahme. Der Strömungskanal zur Realisierung eines Kältemittel-Gasstromes vom Sumpf der Sonde zum Kopf der Sonde dient zur Herausleitung von zumindest teilweise verdampftem Kältemittel mit höherer Temperatur zwecks Zuführung zum Kondensator und Ausnutzung der

Wärmeenergie. Der Strömungskanal zur Realisierung eines Kältemittel-Gasstromes vom Kopf der Sonde zum Sumpf der Sonde dient zur Einleitung vom relativ warmen Kältemittel- Dampf zwecks Einleitung der Wärme des Dampfes in das Erdreich und Abfuhr der Wärme aus der Umgebung der Sonde über der Erde, wie zum Beispiel aus einem Gebäude, und somit zur Herstellung von Klimakälte. Der Strömungskanal zur Realisierung eines

Kältemittel-Flüssigkeitsstromes vom Sumpf der Sonde zum Kopf der Sonde dient zum Herausleiten des zumindest teilweise kondensierten Kältemittels zwecks erneuter

Wärmeaufnahme über dem Erdreich.

Es ist dabei bevorzugt vorgesehen, dass die Einrichtung eine Förderpumpe aufweist, mit der ein Überdruck in einer Treibflüssigkeit für die zweite Flüssigkeitsstrahlpumpe erzeugbar ist. Die Förderpumpe ist dabei vorteilhafterweise außerhalb der Sonde und in der Nähe des Sondenkopfes angeordnet und dient zum Heben des Kondensats durch Aufbringung des notwendigen Drucks für die Treibflüssigkeit für die zweite Flüssigkeitsstrahlpumpe.

Außerdem ist die erfindungsgemäße Einrichtung dann vorteilhaft ausgestaltet, wenn sie einen Vorwärmer zur Vorwärmung der Treibflüssigkeitsmenge für die zweite

Flüssigkeitsstrahlpumpe aufweist. In diesem Vorwärmer erfolgt eine Vorwärmung der Treibflüssigkeitsmenge, so dass eine Teilverdampfung von maximal 10 Massen-% des geförderten, in Richtung des Kopfes der Sonde strömenden Gesamtflüssigkeitsstromes stattfindet. Die Förderpumpe muss dementsprechend weniger Leistung zur Erzeugung des Treibmittelstromes für die zweite Flüssigkeitsstrahlpumpe aufbringen.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Einrichtung einen Nachverdampfer zum Nachverdampfen eines Zwei-Phasen-Kältemittels aus der Sonde aufweist. Mit dem Nachverdampfer erfolgt eine weitere Erhitzung des

Kältemittels, welches bereits erwärmt aus der Sonde strömt, zwecks Einleitung in einen Abscheider zum Abscheiden der flüssigen Phase des Kältemittels und Schmieröls. Die dem Kältemittel im Nachverdampfer zugeführte Wärme wird dem Kältemittel entnommen, welches vom Kondensator wieder zur Sonde geleitet wird.

Zwecks Abscheidung der ölreichen Flüssigkeitsphase im Bereich der Mischungslücke von der kältemittelreichen Flüssigkeitsphase umfasst die erfindungsgemäße Einrichtung vorteilhafterweise einen Abscheider, der vorzugsweise zu diesem Zweck Einbauten aufweist. Außerdem dient der Abscheider zum Trennen der flüssigen von der gasförmigen Phase des Kältemittelgemischs.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann derart ausgestaltet sein, dass am Kopf der Sonde eine Dampfstrahlpumpe vorgesehen ist um bei der Kälteerzeugung zur Evakuierung des Saugkanals als Vorpumpe für die nachgeschaltete Förderpumpe zur Förderung des kondensierten Kältemittels aus dem Sumpf der Sonde in den Abscheider eingesetzt zu werden. Außerdem kann sie eingesetzt werden zum Heben des flüssigen Kältemittels aus dem Sumpf der Sonde in einen Ansaugbehälter, wobei die nachgeschaltete Förderpumpe das Kältemittel aus dem Ansaugbehälter ansaugt und in den Abscheider fördert. Als

Treibstrahl für die Dampfstrahlpumpe kann der zu kondensierende, verdichtete

Kältemitteldampf eingesetzt werden.

Bei der bisher vorgestellten erfindungsgemäßen Einrichtung zur Erzeugung von Kälteenergie ist elektrische Antriebsenergie für den Kältemittelverdichter erforderlich.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Einrichtung zur Bereitstellung von Elektroenergie, umfassend wenigstens eine Einrichtung zur Bereitstellung von Heizwärme oder zur

Erzeugung von Klimakälte, wobei die Einrichtung zur Bereitstellung von Elektroenergie weiterhin wenigstens eine Pumpe zur Verdichtung des Kältemittels, eine Solaranlage sowie wenigstens einen Kältemitteldampfentspannungsmotor und einen daran angeschlossenen Generator umfasst und die Solaranlage derart eingerichtet ist, dass mit ihr ein Medium erwärmbar ist, dessen Wärme auf das Kältemittel übertragbar ist, so dass dieses im dampfförmigen Zustand und mit erhöhter Temperatur dem

Kältemitteldampfentspannungsmotor zuführbar ist und dieser derart eingerichtet ist, dass er durch Entspannung des Kältemittels auf ein niedrigeres Druckniveau antreibbar ist, wobei die Bewegungsenergie des Kältemitteldampfentspannungsmotors in elektrische Energie im Generator umwandelbar ist.

Sonnenenergie wird nicht zur Bereitstellung von Raumwärme mit Hilfe einer Solaranlage genutzt, sondern erfindungsgemäß zur Erhöhung der Temperatur eines Mediums, das seine Wärme auf das Kältemittel überträgt. Zur Wärmeübertragung vom Medium in der

Solaranlage auf das Kältemittel wird bevorzugt ein Wärmeübertrager angewendet. Der Kältemitteldampfentspannungsmotors und ein Kältemittelverdichter bzw.

Kältemittelkompressor sitzen dabei bevorzugt auf einer gemeinsamen Welle, so dass die Bewegungsenergie des Kältemitteldampfentspannungsmotors unmittelbar neben der Stromerzeugung auch zur Verdichtung des Kältemittels genutzt werden kann.

Zur Lösung der Aufgabe wird außerdem ein Verfahren zur Bereitstellung von Heizenergie zur Verfügung gestellt, bei dem Kältemittel in eine im Erdreich befindliche Sonde eingeleitet wird und Erdwärme aufnimmt, zumindest teilweise verdampft und einem Kondensator zugeführt wird, wo es unter Wärmeabgabe zumindest teilweise kondensiert. Erfindungsgemäß wird der erforderliche Druck zur Durchführung einer Zwangsumlaufverdampfung des Kältemittels in der Sonde durch eine am Kopf der Sonde angeordnete erste Flüssigkeitsstrahlpumpe erzeugt und als Treibmittel für die erste Flüssigkeitsstrahlpumpe Kältemittelkondensat verwendet. Das Kältemittelkondensat stammt aus demselben Kreislauf am Kopf der Sonde. Die erste Flüssigkeitsstrahlpumpe ist somit nicht in dem Bereich der Sonde angeordnet, welcher sich am tiefsten Sondenpunkt im Erdreich befindet, sondern ist am Kopf der Sonde direkt befestigt oder bevorzugt in Kopfnähe außerhalb der Sonde auf der Erdoberfläche angeordnet. Durch die Verwendung der ersten Flüssigkeitsstrahlpumpe muss keine

Flüssigkeitssäule mehr in der Sonde vorgesehen sein, wodurch die Vorwärmzone verkleinert und die Verdampfungszone vergrößert wird. Außerdem ist weniger Kältemittel im Umlauf als es bei herkömmlichen Anlagen notwendig ist. Das erfindungsgemäße Verfahren zur

Bereitstellung von Heizenergie kann somit vorteilhafterweise mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Bereitstellung von Heizwärme durch Wärmeentzug aus dem Erdreich oder zur Erzeugung von Klimakälte durch Wärmeeintrag in das Erdreich realisiert werden.

Vorteilhafterweise wird der Verdampfungsgrad des Zweiphasengemischstroms aus

Kältemitteldampf und Kältemittelflüssigkeit am Austritt aus der Sonde so eingestellt, dass der Flüssigkeitsanteil so groß ist, dass eine im Wesentlichen vollständige Benetzung der Innenoberfläche der Sonde mit Flüssigkeit bis zum Kopf der Sonde realisiert ist. Damit ist wenigstens über 80% der Länge der Sonde Wärme aus dem Erdreich in die Sonde bzw. in das flüssige Kältemittel in der Sonde eintragbar.

Der Gegendruck und die Temperatur des Kältemittelstroms in Strömungsrichtung nach der ersten Flüssigkeitsstrahlpumpe werden vorteilhafterweise so geregelt, dass das Kältemittel wenigstens 80% des Verdampfungsdruckes und 80% der Verdampfungstemperatur aufweist.

Alternativ oder hinzukommend sollte das Verfahren derart ausgeführt werden, dass die Umlaufmenge des Kältemittels in der Sonde durch Regelung des Kältemittelmassenstroms derart eingestellt wird, dass am Sondenkopf bis zu 60% des Kältemittels verdampft ist. Der Vorteil dieser Verfahrensausgestaltung liegt in der guten Benetzung der Sondeninnenwand mit Flüssigkeit bis zum Sondenkopf, bedingt durch die relativ hohe Geschwindigkeit der kältemittelreichen Flüssigkeitsphase an der Sondeninnenwand und Mitreißen der ölreichen Flüssigkeitsphase. Die Regelung des Kältemittelmassenstroms kann durch eine Blende oder ein Regelventil hinter dem Abscheider in Abhängigkeit vom Wärmeeintrag ins Kältemittel realisiert werden.

Vorteilhafterweise wird der in der flüssigen Phase des aus der Sonde kommenden

Kühlmittelstromes vorliegende ölreiche Anteil in einem Abscheider abgeschieden. Der ölreiche Anteil wird durch Einbauten im Abscheider aufgrund der Schwerkraft von der flüssigen Kältemittelphase getrennt und wieder dem Schmierölkreislauf des Verdichters zugeführt. Somit ist in einfacher Weise der Schmierölbestandteil im Kältemittel in einer Einkreis-Anlage behandelbar.

Zur Lösung der Aufgabe wird außerdem ein Verfahren zur Erzeugung von Kälteenergie bzw. von Klimakälte zur Verfügung gestellt, bei dem Kältemittel aufgrund von Wärmezuführung zumindest teilweise verdampft wird und in eine im Erdreich befindliche Sonde eingeleitet wird, wobei das Kältemittel aufgrund von Wärmeübertragung an das Erdreich zumindest teilweise kondensiert. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Kältemittel-Kondensat durch eine im Sumpf der Sonde angeordnete zweite Flüssigkeitsstrahlpumpe aus der Sonde herausgefördert wird. Es lässt sich zur Durchführung des Verfahrens zur Erzeugung von Kälteenergie zum größten Teil die Einrichtung zur Bereitstellung von Heizwärme verwenden und dasselbe Kältemittel, wobei die Einrichtung lediglich durch die zweite

Flüssigkeitsstrahlpumpe ergänzt wird.

Die notwendige Druckenergie für die Treibflüssigkeit für die zweite Flüssigkeitsstrahlpumpe zum Heben des Kältemittel-Kondensats wird durch eine am Kopf der Sonde angeordnete Förderpumpe erzeugt. In einfacher Weise ist somit der Fluidstrom aus dem Sumpf der Sonde auf die Erdoberfläche transportierbar, wobei eine platzsparende Flüssigkeitsstrahlpumpe eingesetzt wird, die zudem den Vorteil der Verminderung einer Brand- oder Explosionsgefahr aufweist, da im Gegensatz zu elektrisch betriebenen Pumpen bei

Flüssigkeitsstrahlpumpen keine Funken auftreten oder Zündprozesse stattfinden. Die die Treibflüssigkeit pumpende Förderpumpe muss dabei nicht unbedingt direkt an der Sonde angeordnet sein, sondern lediglich oberhalb des Sumpfes der Sonde, vorteilhafterweise auf der Erdoberfläche.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass Treibflüssigkeit für die Förderpumpe auf der Druckseite der Förderpumpe mittels eines Vorwärmers vorgewärmt wird, so dass sich ein Verdampfungsgrad des Kältemittels von bis zu 10% am Kopf der Sonde einstellt. Durch die Teilverdampfung des Kältemittels nach der zweiten

Flüssigkeitsstrahlpumpe wird eine Reduzierung des statischen Druckverlustanteils der zum Sondenkopf strömenden Flüssigkeitsmenge erreicht, wodurch weniger Förderleistung der Förderpumpe zum Heben des Kondensators notwendig ist.

Auch das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung von Kälteenergie lässt sich vorteilhafterweise durch die erfindungsgemäße Einrichtung zur Bereitstellung von

Heizwärme durch Wärmeentzug aus dem Erdreich oder zur Erzeugung von Klimakälte durch Wärmeeintrag in das Erdreich realisieren.

Die vorliegende Erfindung hat insbesondere den Vorteil, dass nur noch ein Kältemittel als Arbeitsmittel für den Prozess zur Erzeugung von Heizwärme durch Wärmeentzug aus dem Erdreich und zur Erzeugung von Klimakälte durch Wärmeeinleitung in das Erdreich zum Einsatz kommt. Außerdem werden die technologischen Voraussetzungen geschaffen für eine vollständige Benetzung der Innenoberfläche der Erdwärmesonde durch Zwangsumlauf und Teilverdampfung des Kältemittels innerhalb der Sonde. Zudem ist der Einsatz von schmierölfreien Kältemittelverdichtern nicht erforderlich.

Insgesamt wird die Aufgabe also dadurch gelöst, dass die Erdwärmesonde mit einem Zentralrohr und im Zentralrohr innen angeordneten Rohren ausgeführt wird und das flüssige Kältemittel wie z.B. Butan, Propan, Ammoniak oder C0 ₂ durch Zwangsumlauf im Ringspalt zwischen Mantelrohr und Zentralrohr der Sonde stromaufwärts vom Sumpf der Sonde zum Kopf der Sonde durch Wärmeaufnahme aus dem Erdreich teilverdampft wird. Der

Verdampfungsgrad des Zweiphasengemisches am Austritt der Sonde wird über den

Vordruck an der ersten Flüssigkeitsstrahlpumpe so eingestellt, dass der Flüssigkeitsanteil so groß ist, dass eine vollständige Benetzung der Innenoberfläche der Sonde mit Flüssigkeit bis zum Kopf vorhanden ist. Das heißt, die erforderliche Druckenergie zur Durchführung einer Zwangsumlaufverdampfung des Kältemittels in der Sonde wird durch eine am Kopf der Sonde installierte erste Flüssigkeitsstrahlpumpe erzeugt, wobei als Treibflüssigkeit für die erste Flüssigkeitsstrahlpumpe das Kältemittelkondensat nach dem Kondensator eingesetzt wird.

Bei einer Direktverdampfersonde mit Rieselfilm ist der Einsatz der ersten

Flüssigkeitsstrahlpumpe nicht erforderlich.

Die Flüssigkeitsstrahlpumpe hat im Gegensatz zu elektrisch angetriebenen Pumpen den Vorteil der Vermeidung einer Explosionsgefahr, insbesondere bei Einsatz von Propan als Kältemittel. Außerdem lässt sich die Flüssigkeitsstrahlpumpe energieeffizient in der erfindungsgemäßen Einrichtung betreiben.

Der Vordruck und die Temperatur der Treibflüssigkeit vor der ersten

Flüssigkeitsstrahlpumpe werden so geregelt, dass sich nach dem Durchströmen des Ringraumes zwischen dem Zentralrohr und dem ersten innen angeordnetem Rohr zum Sumpf der Sonde am Austritt nahezu Verdampfungsbedingungen für das Kältemittel einstellen. Dadurch reduziert sich die Länge der Vorwärmzone und die gesamte

Sondenlänge steht als Wärmeübertragungsfläche und somit als Verdampfungszone für den Verdampfungsprozess zur Verfügung, womit die Effizienz der Wärmenutzung gesteigert wird. Die Umlaufmenge des Kältemittels innerhalb der Sonde wird durch eine Regelung oder Steuerung des anzusaugenden Kältemittelmassenstromes aus dem Abscheider mittels einer Blende oder eines Regelventil so eingestellt, dass am Sondenkopf der Massenstrom bis zu ca. 60% verdampft ist. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass eine gute

Benetzung der Sondeninnenrohrwand mit Flüssigkeit bis zum Kopf der Sonde garantiert werden kann und infolge der erhöhten Geschwindigkeit der flüssigen Phase auf Grund des höheren Vordruckes und der hohen Verdampfungsrate des Kältemittels der ungelöste Schmierölanteil mitgerissen wird.

Der ölreiche Anteil wird in einem dem Sumpf nachgeschalteten Abscheider mit Einbauten durch Einwirkung der Schwerkraft von der flüssigen Kältemittelphase abgetrennt und wieder dem Schmierölkreislauf des Verdichters zugeführt. Die flüssige Phase des

Kältemittels aus dem Abscheider wird mengengeregelt von der Flüssigkeitsstrahlpumpe angesaugt und auf einen höheren Druck angehoben und gemeinsam mit der

Treibflüssigkeitsmenge in den Ringraum wieder eingeleitet. Die Abscheidung des gelösten Schmierölanteiles aus dem Kältemitteldampf erfolgt auf der Druckseite des Kältemittelverdichters nach erfolgter Kühlung des verdichteten Kältemitteldampfes. Der abgeschiedene Schmierölanteil wird ebenfalls dem Schmierölkreislauf zugeführt.

Bei der Erzeugung von Kälteenergie wird der verdichtete Kältemitteldampf nach erfolgter Unterkühlung, die jedoch noch nicht zur Verflüssigung führt, direkt in die Erdwärmesonde eingeleitet und kondensiert an der Rohrinnenwand der Sonde durch Wärmeabgabe an das Erdreich. Das Kondensat fließt zum Sumpf der Sonde. Das Heben des Kondensates erfolgt durch eine im Sumpf der Sonde installierte zweite Flüssigkeitsstrahlpumpe. Die Erzeugung der notwendigen Druckenergie für die Treibflüssigkeit für die zweite

Flüssigkeitsstrahlpumpe zum Heben des Kältemittelkondensates wird durch eine am Kopf der Sonde vorhandene Förderpumpe erzeugt. Eine Reduzierung der erforderlichen Förderleistung der Förderpumpe zum Heben des Kondensates mit Hilfe der zweiten Flüssigkeitsstrahlpumpe soll dadurch erreicht werden, dass eine Vorwärmung der

Treibflüssigkeitsmenge auf der Druckseite der Förderpumpe mittels nach dem Verdichter abgeleiteter Überhitzungswärme erfolgt. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass eine Teilverdampfung der stromaufwärts strömenden Kältemittelkondensatmenge in der Förderleitung nach der zweiten Flüssigkeitsstrahlpumpe stattfindet. Die Vorwärmung wird so eingeregelt, dass der Verdampfungsgrad am Kopf der Sonde maximal 10% beträgt. Dadurch wird der statische Druckverlustanteil der stromaufwärts strömenden

Flüssigkeitsmenge innerhalb der Förderleitung reduziert und somit die notwendige

Förderleistung für die Förderpumpe zum Heben des Kondensates gesenkt.

Ein weiterer Aspekt zur Lösung der Aufgabe hinsichtlich der Realisierung einer effizienten Betriebsweise der erfindungsgemäßen Verfahren sowie der Möglichkeit der Erzeugung von elektrischer Energie ist erfindungsgemäß ein Verfahren zur Erzeugung von

Bewegungsenergie, insbesondere unter Nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung von Kälteenergie, wobei mittels Solarenergie ein Kältemittel verdampft wird und dieses dampfförmige und unter einem Überdrucks stehende Kältemittel einem

Kältemitteldampfentspannungsmotor zugeführt wird, wo der Kältemitteldampf entspannt wird und dabei im Kältemitteldampfentspannungsmotor Bewegungsenergie freisetzt.

Die Temperatur des Kältemittels wird durch heißes Wasser, welches mittels eines

Solarkollektors erwärmt wurde, erhöht, vorzugsweise in einem Wärmetauscher.

Der Kältemitteldampfentspannungsmotor kann dabei eine Turbine oder auch eine

Kolbenmaschine sein, bei der der durchströmende und expandierende Dampf Turbinenrotor bzw. Kolben in Bewegung setzt. Die Bewegungsenergie der Motorkomponenten lässt sich wirtschaftlich nutzen. Erfindungsgemäß wird also ein Aspekt der Aufgabe dadurch gelöst, dass die Einkreiswärmepumpenanlage mit Erdwärmesonde mit einer

Dampfentspannungskraftwerksanlage mit Solaranlage gekoppelt wird und die Verbindung der beiden Prozesse, durch ein Dampfentspannungsmotor-Dampfkompressor-Aggregat erfolgt. Als Aggregat wird bevorzugt ein Hubkolben-Verdichter-Entspannungsaggregat eingesetzt. Der Kältemitteldampfkompressor und Kältemittelentspannungsmotor sind auf einer gemeinsamen Welle angeordnet und bilden eine kompakte Einheit. Zum Betreiben der Dampfentspannungskraftwerksanlage wird als Wärmequelle die Sonnenenergie und zur Kondensation des Abdampfes das Erdreich als Kondensator genutzt.

Vorteilhafterweise ist zum Betreiben der beiden Kreisprozesse nur ein Arbeitsmittel erforderlich und als Arbeitsmittel wird ein natürliches Kältemittel oder ein chlorfreies HFKW- Kältemittel eingesetzt.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Erzeugung von Elektroenergie, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung von Bewegungsenergie durchgeführt wird, wobei an den Kältemitteldampfentspannungsmotor ein Generator zur Erzeugung von Elektroenergie angeschlossen ist bzw. diesen umfasst, so dass die im

Kältemitteldampfentspannungsmotor erzeugte Bewegungsenergie im Generator in

Elektroenergie umgewandelt wird.

Das heißt, dass sich dadurch die Bewegungsenergie des

Kältemitteldampfentspannungsmotors wirtschaftlich nutzen lässt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung von Kälteenergie wiederum lässt sich unter Einsatz des Verfahrens zur Erzeugung von Bewegungsenergie durchführen, wobei ein Kältemittelverdichter zur Erhöhung des Drucks im Kältemittel mit dem Kältemitteldampf- entspannungsmotor angetrieben wird.

Das heißt, dass hier die mechanische Energie bzw. Bewegungsenergie des

Kältemitteldampfentspannungsmotors direkt und ohne Umwandlung zum Antrieb des Verdichters genutzt wird. Vorzugsweise sind der Kältemitteldampfentspannungsmotor und der Verdichter an eine gemeinsame Welle, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Getriebes, gekoppelt.

Das heißt, bei der Erzeugung von Kälteenergie erfolgt der Antrieb des Kältemittelverdichters direkt durch den Dampfentspannungsmotor und die überschüssige erzeugte mechanische Energie kann mit Hilfe des Generators in Strom für den Eigenbedarf umgewandelt werden. Insbesondere an sehr warmen Tagen, an denen Klimakältebedarf besteht, lässt sich somit ausreichend zur Verfügung stehende Solarenergie effizient zur Kälteerzeugung nutzen.

Bevorzugt wird als Kältemitteldampfentspannungsmotor ein Hubkolben-Verdichter- Entspannungsaggregat eingesetzt, wobei der Kältemittelkompressor und der

Kältemitteldampfmotor als kompakte Einheit und gemeinsam auf einer Kurbelwelle angeordnet sind und wobei wenigstens ein Zylinder als Kältemittelverdichter und ein Zylinder als Kältemitteldampfentspannungseinheit arbeitet und die Zylinder jeweils an- und abschaltbar sind.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert.

Es zeigt dabei die Figur 1 schematisch eine Einrichtung zur Bereitstellung von Heizwärme durch Wärmeentzug aus dem Erdreich oder zur Erzeugung von Klimakälte durch

Wärmeeintrag in das Erdreich und damit das technologische Verfahren für eine Einkreis- Wärmepumpenanlage zur Erzeugung von Heizwärme und Klimakälte.

Figur 2 zeigt die Einrichtung gemäß Figur 1 , die um eine Wärme-Kälte-Kraft- Kopplungsanlage zur Erzeugung von Heizwärme, Kälteenergie und Strom erweitert ist.

Zunächst wird die Einrichtung anhand des Verfahrens zur Erzeugung von Heizenergie anhand Figur 1 erläutert.

Zur Erzeugung von Heizwärme müssen folgende Schaltvorgänge durchgeführt werden. Die Absperrarmaturen 14, 15, 16, 17 und 18 müssen geöffnet werden und die

Absperrarmaturen 19, 20, 21 , 22, 23, 24 und 25 geschlossen werden.

Das teilverdampfte Kältemittelgemisch nach dem Nachverdampfer 9 wird in den oberen Teil des Abscheiders 5 eingeleitet und die flüssige Phase von der dampfförmigen Phase auf Grund der Schwerkraft abgetrennt. Die Dampfphase strömt zur Saugseite des Kältemittelverdichters 6. Die Flüssigphase und der nicht gelöste Schmierölanteil und der ölreiche Anteil werden in den unteren Teil des Abscheiders 5 eingeleitet und infolge des Dichteunterschiedes werden die beiden Stoffströme durch die Einbauten im Abscheider voneinander getrennt. Der ölreiche Anteil wird wieder dem Schmierölkreislauf des Verdichters 6 zugeführt. Die kältemittelreiche Phase wird durch die Blende 35

mengengeregelt von der Treibflüssigkeit der ersten Flüssigkeitsstrahlpumpe 3 angesaugt und auf einen höheren Druck angehoben, wobei der Vordruck der Treibflüssigkeit sich reduziert. Als Treibflüssigkeit wird das Kältemittelkondensat mit Kondensationsdruck nach dem Kondensator 8 verwendet. Das Kältemittelkondensat nach dem Kondensator 8 durchströmt unter Wärmeabgabe den Rohrraum des Nachverdampfers 9 und wird durch die Differenzdruckregelung 26 auf einen erforderlichen Vordruck für die nachgeschaltete Flüssigkeitsstrahlpumpe 3 eingestellt. Die Höhe des Vordruckes wird so eingestellt, dass der Druck nach der Flüssigkeitsstrahlpumpe 3 so groß ist, dass die Druckverluste der Zweiphasenströmung des Zweiphasengemisches im Ringraum zwischen Zentralrohr 13 und inneren Rohr 13.1 der Sonde überwunden werden. Die für den Prozess erforderliche Temperatur des Flüssigkeitsgemisches nach der ersten Flüssigkeitsstrahlpumpe 3 erfolgt durch die Temperaturregelung 27. Das Flüssigkeitsgemisch aus Kältemittel und Schmieröl wird in den Ringraum zwischen Zentralrohr 13 und inneres Rohr 13.1 eingeleitet und zum Sumpf der Sonde gefördert und strömt anschließend in den Ringraum zwischen

Zentralrohr 13 und Mantelrohr 1 der Sonde. Durch Wärmeaufnahme aus dem Erdreich wird das flüssige Kältemittel an der Innenrohrwand des Mantelrohres 1 teilverdampft und strömt infolge des Dichteunterschiedes zum Kopf der Sonde. Das aufwärts strömende

Zweiphasengemisch hat am Kopf der Sonde einen Verdampfungsgrad von ca. 60

Massen-% und wird im Mantelraum des Nachverdampfers 9 unter Wärmeaufnahme aus dem ausreichend warmen Kondensat weiter verdampft und anschließend in den

Abscheider 5 geleitet. Die dampfförmige Phase des Kältemittels wird vom Verdichter 6 angesaugt und auf den gewünschten Kondensationsdruck verdichtet. Der verdichtete Kältemitteldampf wird anschließend in den Mantelraum des Zwischenkühlers 7 geleitet und unter Wärmeabgabe bis auf ca. Kondensationstemperatur abgekühlt. Mit Hilfe der

Temperaturregelung 29 wird die Dampftemperatur eingestellt. Der leicht überhitzte

Kältemitteldampf wird in den Schmierölabscheider 1 1 eingeleitet und von dem gelösten Schmierölanteil im Kältemitteldampf nahezu befreit und anschließend im Kondensator 8 unter Wärmeabgabe kondensiert. Das Kondensat strömt anschließend zum Rohrraum des Nachverdampfers 9 und wird abgekühlt. Der abgeschiedene Schmierölanteil im

Schmierölabscheider 1 1 wird wieder dem Schmierölkreislauf des Verdichters 6 zugeführt.

Als Rohre der Sonde werden bevorzugt Glattrohre aus Stahl oder PE-Kunststoffrohre eingesetzt.

Nachfolgend wird die Einrichtung anhand des Verfahrens zur Erzeugung von Klimakälte erläutert:

Zur Erzeugung von Klimakälte müssen folgende Schaltvorgänge durchgeführt

werden. Die Absperrarmaturen 14, 15, 16, 17 und 18 müssen geschlossen werden und die Absperrarmaturen 19, 20, 21 , 22, 23, 24 und 25 müssen geöffnet werden. Der komprimierte Kältemitteldampf nach dem Kältemittelverdichter 6 durchströmt ohne Wärmeabgabe den Mantelraum des Zwischenkühlers 7 und wird in den

Schmierölabscheider 1 1 geleitet. Im Schmierölabscheider 1 1 erfolgt eine Abtrennung des gelösten Schmierölanteiles aus dem Kältemitteldampf. Der Schmierölanteil wird wieder dem Schmierölsystem des Verdichters 6 zugeführt. Der verdichtete Kältemitteldampf durchströmt die Absperrarmatur 21 und unter Wärmeabgabe den Mantelraum des Vorwärmers 1 1 und wird anschließend direkt in die Sonde eingeleitet und kondensiert durch Wärmeabgabe an das Erdreich an der Innenwand der Sonde und fließt als Kondensatfilm zum Sumpf der Sonde. Im Sumpf der Sonde wird das Kältemittelkondensat von der ersten

Flüssigkeitsstrahlpumpe 2 angesaugt, auf ein höheres Druckniveau gehoben und anschließend durch den Ringspalt zwischen Rohrleitung 13.1 und Rohrleitung 13.2 zum Kopf der Sonde gefördert und in den Abscheider 5 eingeleitet. Die zum Heben des

Kältemittelkondensates mit Hilfe der ersten Flüssigkeitsstrahlpumpe 2 erforderliche

Treibflüssigkeitsmenge wird durch die Förderpumpe 4 erzeugt. Die Förderpumpe 4 saugt aus dem Abscheider 5 die erforderliche Treibflüssigkeitsmenge an und fördert den

Flüssigkeitsstrom mit einem erhöhten Druck durch den Rohrraum des Vorwärmers 1 1 in die Druckleitung 13.2 zur ersten Flüssigkeitsstrahlpumpe 2. Im Vorwärmer 1 1 erfolgt eine Vorwärmung der Treibflüssigkeitsmenge, so dass eine Teilverdampfung von maximal 10 Massen-% des geförderten stromaufwärts strömenden Gesamtflüssigkeitsstromes innerhalb des Ringraumes zwischen den Leitungen 13.1 und 13.2 stattfindet Der Verdampfungsgrad wird durch die Druckregelung 31 eingestellt. Die teilverdampfte Flüssigkeitsmenge wird anschließend wieder in den Abscheider 5 eingeleitet und der ungelöste Schmierölanteil von dem Kältemittelkondensat abgetrennt. Der Schmierölanteil wird dem Schmierölsystem des Verdichters 6 zugeführt. Eine Teilmenge strömt durch die Absperrarmatur 22 in den Mantelraum des Kältemittelverdampfers 10 und wird durch Wärmeaufnahme zur

Erzeugung von Kaltwasser verdampft und wieder von dem Kältemittelverdichter 6 angesaugt und verdichtet. Die andere Teilmenge wird von der Förderpumpe 4 wieder angesaugt.

Anhand von Figur 2 wird nachfolgend die Erzeugung von Elektroenergie sowie die

Nutzung von erzeugter Bewegungsenergie bei der Kälteerzeugung erläutert.

Die Einrichtung zur Kälteerzeugung umfasst zu diesem Zweck einen

Kältemittelkompressor 6.1 , einen Kältemitteldampfentspannungsmotor 6.2, einen Generator 6.3 sowie eine Solaranlage 8.1 zur Erzeugung von Heißwasser.

Zur Erzeugung von Strom für den Eigenbedarf müssen folgende Schaltvorgänge

durchgeführt werden. Die Absperrarmaturen 14, 15, 17, 18, 20, 22, 23 und 25.2 müssen geschlossen werden und die Absperrarmaturen 16, 19, 21 , 24, 25, 25.1 und 25.3 müssen geöffnet werden.

Flüssiges Kältemittel wird von der Pumpe 4 aus dem Abscheider 5 angesaugt und auf ein höheres Druckniveau gedrückt. Auf der Druckseite der Pumpe 4 wird der Förderstrom in zwei Teilströme aufgeteilt. Der eine Teilstrom durchströmt unter Wärmeaufnahme den Mantelraum des Wärmeübertragers 8 und wird vollständig verdampft und überhitzt und strömt anschließend zum Kältemitteldampfentspannungsmotor 6.2, wo der Kältemitteldampf arbeitsleistend auf ein niedrigeres Druckniveau entspannt wird und somit den Motor 6.2 antreibt, der wiederum den Generator 6.3 antreibt. Der erzeugte Strom wird in das

Stromnetz eingespeist. Der Kältemitteldampf wird anschließend in die Erdwärmesonde eingeleitet und kondensiert durch Wärmeabgabe an das Erdreich stromabwärts an der Innenseite des Mantelrohres 1.

Der Verdampfungsdruck im Verdampfer bzw. Wärmeübertrager 8 wird durch die

Druckregelung 28.1 und der Entspannungsdruck wird durch die Druckregelung 31 eingestellt. Die für die Verdampfung des Kältemittels erforderliche Wärmeenergie wird durch Nutzung von Sonnenenergie mit Hilfe der Solaranlage 8.1 durch Erzeugung von Heißwasser bereitgestellt. Das Heißwasser durchströmt unter Wärmeabgabe den Rohrraum des

Wärmeübertragers 8.

Die andere Kältemittel-Teilstrommenge wird als Treibflüssigkeitsstrom für die

Flüssigkeitsstrahlpumpe 2 eingesetzt. Durch den Treibflüssigkeitsstrom wird mit Hilfe der Flüssigkeitsstrahlpumpe 2 die kondensierte Kältemittelmenge im Sumpf der Sonde angesaugt und zum Kopf der Sonde in den Abscheider 5 gefördert, wo eine Abtrennung der Dampfphase von der Flüssigkeitsphase erfolgt. Die Dampfphase strömt zur

Entspannungsseite des Kältemittelentspannungsmotors 6.2.

An Stelle der Flüssigkeitsstrahlpumpe 2 im Sumpf der Sonde kann eine Kältemittelpumpe angeordnet sein.

Die Direktverdampfersonde kann als vertikale Erdwärmesonde oder als horizontale

Erdwärmekollektoren ausgeführt sein. Sie kann dabei längsberippte und/oder bestiftete Rohre umfassen. Die Rippen und Stifte weisen dabei eine Höhe auf der äußeren

Rohrwandung auf, die wenigstens 1/10 des Rohr-Außendurchmessers beträgt.

Durch die Verwendung von längsberippten und/oder bestifteten Rohren wird die äußere Oberfläche vergrößert, wodurch eine größere Wärmemenge aus dem Erdreich an das zu verdampfende Kältemittel im Rohr übertragen werden kann. Somit bleibt der

Innendurchmesser des Rohres unverändert und die Sondenlänge kann verkürzt werden. Dadurch weist die erfindungsgemäße Einrichtung eine hohe Flexibilität auf, wodurch die Wirtschaftlichkeit der Anlage verbessert wird. Insbesondere aus Figur 2 ist ersichtlich, dass erfindungsgemäß lediglich eine Anlage zur Erzeugung von Wärme, Kälte, Bewegungsenergie und elektrischer Energie genutzt wird, wodurch ebenfalls eine hohe Wirtschaftlichkeit der Anlage gegeben ist.

Bezugszeichenliste Mantelrohr

zweite Flüssigkeitsstrahlpumpe erste Flüssigkeitsstrahlpumpe Förderpumpe

Abscheidebehälter mit Einbauten1 Kältemittelkompressor

2 Kältemitteldampfentspannungsmotor3 Motor/Generator

Zwischenkühler

Kältemittelkondensator1 Solaranlage

Nachverdampfer

Kältemittelverdampfer Vorwärmer

Schmierölabscheider Zentralrohr

1 ; 13.2 innen angeordnete Rohre

- 25 Absperrarmaturen

- 31 Regelarmaturen

- 34 Rückschlagventile

Blende

Sonde

Kopf der Sonde

Sumpf der Sonde