Die Erfindung betrifft eine Anlage gemäss Oberbegriff des Anspruches 1.

Anlagen der eingangs genannten Art sind mehrfach bekannt, so beispielsweise aus der EP-PS 0 386 176. Ein solches offenes, das heisst druckloses System, bei dem also die Vorlaufleitung und die Rücklaufleitung eines Erdwärmetauschers kein ge¬ schlossenes Rohrleitungssystem bilden, hat sich sehr gut bewährt. Beim Vordringen in grössere Tiefen ergeben sich jedoch grössere Widerstände, die die Geschwindigkeit des Wasserflusses reduzieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage der eingangs ge¬ nannten Art weiter zu verbessern, so dass die Durchlaufge¬ schwindigkeit des Wassers erhöht wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1. Dadurch, dass der Innenquerschnitt des unterhalb der Pumpe angeordneten Trennrohres reduziert ist, erhöht sich die thermisch bedingte Steiggeschwindigkeit des wärmeren Vorlaufwassers, wodurch die Leistung der Anlage weiter verbessert wird. Dies ermöglicht insbesondere auch ein Vordringen der Anlage in grössere Tiefen, so dass solche Erdwärmetauscher, deren Wirksamkeit heute auf 250 bis 350 m begrenzt ist, wesentlich tiefer angelegt werden können, beispielsweise 500 bis 800 m und tiefer. Die maximale Tiefe hängt im wesentlichen nur noch vom Bohrgerät ab. Ein weiterer Vorteil ist es, dass die Pumpe nicht bis ans untere Ende des

Erdwärmetauschers abgesenkt werden muss, sondern nur über einen Teilabschnitt, wodurch sich wesentliche Materialeinspa¬ rungen für Leitungen ergeben und Reparatur- und Servicearbei¬ ten an der Pumpe schneller und einfacher ausgeführt werden könne .

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Anlage sind in den Ansprü¬ chen 2 bis 10 beschrieben.

Die Wirksamkeit der Anlage lässt sich noch erhöhen, wenn das Trennrohr gemäss Anspruch 2 unterhalb der Pumpe wärmeisolie¬ rend ausgebildet ist, so dass eine Wärmeabgabe des Vorlauf- wassers an die Umgebung verhindert wird und dadurch die thermische Steiggeschwindigkeit des Vorlaufwassers nicht reduziert wird.

Grundsätzlich können die Rücklaufrohre so ausgestaltet sein, wie dies beispielsweise in der EP-PS 0 386 176 beschrieben ist. Durch die Zirkulation des Rücklaufwassers mit der Umge¬ bung kann die Wärmeübertragung vom umgebenden Erdbereich an das Rücklaufwasser erhöht werden. Je nach geologischen Ver¬ hältnissen kann es aber zweckmässig sein, die Rücklaufrohre gemäss Anspruch 3 lediglich im Bereich der Eintrittsöffnungen des Trennrohres mit Durchtrittsöffnungen zu versehen, um das Einschwemmen von Erdreich oder sonstigen Sedimenten zu ver¬ hindern. Der Wärmeübergang im Bereich der geschlossenen Rücklaufrohre erfolgt dann durch örtliche Zirkulation des sich an den Rücklaufröhren abkühlenden Umgebungswassers, welches sich im radial weiter aussen liegenden Bereich wieder erwärmt.

Das Eindringen von Sedimenten oder anderen Verunreinigungen in das Trennrohr und damit in ein Vorlaufrohr wird durch eine Ausbildung nach Anspruch 4 erschwert. In geologischen Ver¬ hältnissen, bei denen eine grössere Gefahr der Ausschwemmung

von Umgebungsmaterial besteht, ist eine Weiterbildung der Anlage nach Anspruch 5 von Vorteil. Dabei kann die Kammer nach Anspruch 6 ausgestaltete sein. Das Eindringen von Sedi¬ menten in die Kammer kann durch die Weiterbildung nach An¬ spruch 7 weiter reduziert oder gar verhindert werden, wobei dennoch das offene, drucklose System erhalten bleibt.

Insbesondere in dem Falle, wo die Durchtrittsöffnungen der Rücklaufrohre lediglich im Bereich der Eintrittsöffnungen des Trennrohres und insbesondere im Bereich der Schutzkappe angeordnet sind, ist eine Ausgestaltung nach Anspruch 8 von Vorteil, wobei eine Weiterbildung nach Anspruch 9 bevorzugt ist. Die Rücklaufröhre können dann beispielsweise nach An¬ spruch 10 dimensioniert sein.

Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung ^" werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben, dabei zeigen:

Figur 1: eine Anlage in schematischer Dar¬ stellung im Vertikalschnitt; und

Figur 2: den Grundbereich einer abgewandelten

Anlage in grösserem Massstab.

Die Figur 1 zeigt eine Anlage zur Nutzung der Erdwärme, beispielsweise zur Beheizung eines Hauses 2. Hierzu enthält das Haus einen Energietauscher, der als Wärmepumpe 4 ausge¬ bildet ist, die in einem Medienkreislauf 6 einen Verdampfer 8, einen Verdichter 10, einen Verflüssiger 12 und ein Dros¬ selventil 14 enthält. Solche Wärmepumpen 4 sind bekannt.

An dem Verflüssiger 12 sind in bekannter Weise eine Heizungs¬ anlage 16 mit einem Heizungsvorlauf 18, der eine Umwälzpumpe 20 enthält, und mit einem Wärmeverbraucher 22 angeschlossen. Von letzterem stellt ein Heizungsrücklauf 24 die Verbindung zum Verflüssiger 12 wieder her.

Der Verdampfer 8 ist über eine Vorlaufleitung 26a und eine Rücklaufleitung 26b mit einem Erdwärmetauscher 25 verbunden, die ein wärmeisolierendes Vorlaufrohr 27 und eine Pumpe 28 enthält, welche mit Abstand vom Grund 30 des Bohrloches 32 angeordnet sind. Das Vorlaufröhr 27 und die Pumpe 28 sind von einem Trennrohr 34 umgeben, an das sich radial nach aussen bis zur Bohrlochwandung 36 ein Rücklaufbereich 38 an- schliesst. In diesem Rücklaufbereich 38 sind mehrere im Umfang verteilte Rücklaufröhre 40 angeordnet, die in der gemeinsamen Rücklaufleitung 26b zusammengefasst sind, welche am Verdampfer 8 angeschlossen ist.

Wie aus Figur 1 hervorgeht, reicht jedes Rücklaufröhr 40 bis annähernd an den Grund 30 des Bohrloches 32 und enthält mehrere über seine Länge verteilte Querverschlüsse 44. Beid- seits solcher Querverschlüsse 44 sind Durchtrittsöffnungen 46 angeordnet, die zunächst ein Austreten des Rücklaufwassers in die poröse Füllung 48 ermöglichen, welche die Rücklaufröhre 40 umgibt und den Rücklaufbereich 38 ausfüllt. Die Durch¬ trittsöffnungen 46 sind beispielsweise Längsschlitze. Das Rücklaufrohr enthält über seine Länge verteilt mehrere Reihen solcher Durchtrittsöffnungen 46.

Die den Rücklaufbereich 38 um die Rücklaufröhre 40 ausfüllen¬ de poröse Füllung 48 besteht zweckmässigerweise aus Kies. Der Rücklaufbereich 38 steht im Bereich des Grundes 30 des Bohr¬ loches 32 über Eintrittsöffnungen 50 im Trennrohr 34 mit dem Inneren des Trennrohres 34 in Verbindung. Am oberen Ende des Trennrohres 34 ist eine Spülpumpe 52 angeschlossen, die zur

Einleitung von Rückspülwasser in das Trennrohr 34 und durch die Eintrittsöffnungen 50 in den Rücklaufbereich 38 dient, um eine etwaige Verschlammung der porösen Füllung 48 zu beseiti¬ gen. Das untere Ende des Trennrohres ist mit einer Schutzkap¬ pe 54 verschlossen.

Wie aus Figur 1 hervorgeht, reichen das Vorlaufröhr 27 und die Pumpe 28 nicht bis ans untere Ende des Trennrohres 34 sondern lediglich über eine Teilbereich von beispielsweise 200 m bis 350 m Tiefe. Unterhalb der Pumpe 28 geht das Trenn¬ rohr 34 in einen Abschnitt 34a über, der einen geringeren Innenguerschnitt hat als im oberen Bereich. Der Übergang wird durch ein Reduzierstück 56 gebildet. Der Abschnitt 34a des Trennrohres 34 ist überdies wärmeisolierend ausgebildet und weist hierzu vorzugsweise ein an sich bekanntes Thermorohr mit entsprechend grösserer Wandstärke auf. Ein solches Ther¬ morohr besteht beispielsweise aus Kunststoff und hält luftge¬ füllte Kammern, die den Wärmeübergang reduzieren. Der Ab¬ schnitt 34a mit reduziertem Innenquerschnitt kann beispiels¬ weise 200 m bis 800 und tiefer angeordnet sein

Die Figur 2 zeigt eine weitere Ausbildung des Endbereiches des Erdwärmetauschers 25, bei dem die Schutzkappe 54a eine seitliche Ringwand 58 aufweist, welche den Bereich des unte¬ ren Endes des Trennrohres 34a, der mit Eintrittsöffnungen 50 versehen ist, überdeckt. Die Ringwand 58 bildet mit dem Trennrohr 34a eine Kammer 60, in die Rücklaufrohre 62 münden. Die Rücklaufrohre 62 haben kleinen Querschnitt und es ist eine solche Anzahl von Rücklaufröhren 62 vorgesehen, dass der Umfang des Trennrohres 34a mindestens grösstenteils überdeckt ist. Die Rücklaufröhre bestehen vorzugsweise aus gut wärme¬ leitendem Material, wie beispielsweise Kupfer. Die Rücklauf- röhre 62 sind bis zum Bereich der Schutzkappe 54a geschlossen und weisen lediglich im Bereich der Kammer 60 Durchtrittsöff¬ nungen 64 auf, so dass das erwärmte Rücklaufwasser durch die

Durchtrittsöffnungen 64 austritt und durch die Eintrittsöff¬ nungen 50 in das Innere des Trennrohres 34a gelangt. Der obere Bereich der Ringkammer 60 ist vorzugsweise mit einem Filter 66 abgeschlossen, das beispielsweise ein Sieb oder ein anderes Mittel sein kann, welches das Eindringen von Sedimen¬ ten verhindert, jedoch die Kommunikation zwischen der Kammer 60 und der Umgebung gewährleistet, um das offene System sicherzustellen.

BEZU6SZEICHEMI.ISTE

2 Haus

4 Wärmepumpe

6 Medienkreislauf

8 Verdampfer

10 Verdichter

12 Verflüssiger

14 Drosselventil

16 Heizungsanlage

18 Heizungsvorlauf

20 Umwälzpumpe

22 Wärmeverbraucher

24 Heizungsrücklauf

25 Erdwärmetauscher 26a Vorlaufleitung 26b Rücklaufleitung 27 Vorlaufröhr

28 Pumpe

30 Grund

32 Bohrloch

34 Trennrohr

34a Trennrohr mit reduziertem Querschnitt

36 Bohrlochwandung

38 Rücklaufbereich

40 Rücklaufröhr

44 Querverschluss

46 Durchtrittsöffnung

48 poröse Füllung

50 Eintrittsöffnung

52 Spülpumpe

54 Schutzkappe

54a Schutzkappe

Reduzierstück

Ringwand

Kammer

Rücklaufrohr

Durchtrittsöffnung

Filter