Schlitzes ins Erdreich

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Erdkollektor für eine Wärmepumpe und eine Fräse zum Fräsen eines Schlitzes ins Erdreich.

Aus der DE 10 2006 061 065 AI ist ein Erdkollektormodul für eine Wärmepumpe und ein Verfahren zur Errichtung eines Erdkollektors bekannt. Das Erdkollektormodul weist einen Träger auf, der als formstabile Gitterstruktur ausgebildet ist und eine ebene Form aufweist. Das Erdkollektormodul weist weiterhin ein flexibles Kunststoffrohr auf, das für ein durchlaufendes Rohrsystem als durchgehende Schlaufe über die Ebene des Trägers verlegt und auf dem Träger befestigt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Erdkollektor möglichst zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch einen Erdkollektor mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen und in der Beschreibung enthalten.

Demzufolge ist ein für eine Wärmepumpe geeigneter Erdkollektor vorgesehen.

Der Erdkollektor weist einen ins Erdreich gefrästen Schlitz auf, der eine Länge und eine Breite und eine Tiefe aufweist. Vorzugsweise ist der

BESTÄTIGUNGSKOPIE 1694 DEO - 2 - 29.06.2010

Schlitz bezüglich der Erdoberfläche vertikal ausgebildet. Vorzugweise weist der Schlitz eine Breite kleiner 20 Zentimeter und eine Tiefe größer 2 Meter auf. Die Breite des Schlitzes ist dabei vorzugsweise nur etwas größer als die Breite des Schlitzes im Erdreich.

Der Erdkollektor weist eine im gefrästen Schlitz angeordnete, vorzugsweise flächig ausgebildete Erdkollektorvorrichtung auf, die zum Anschluss an die Wärmepumpe geeignet ist. In der Erdkollektorvorrichtung ist ein Medium zum Transport von Wärmeenergie von der Erdkollektorvorrichtung zur Wärmepumpe vorgesehen. Hierzu ist die Erdkollektorvorrichtung über Verbindungsrohre, Verteiler, Anschlussstellen usw. an die Wärmepumpe angeschlossen.

Vorteilhafterweise ist die Erdkollektorvorrichtung als Modul ausgebildet und kann vorgefertigt zur Errichtungsstelle transportiert werden. Vorteilhafterweise weist die Erdkollektorvorrichtung ein Kunststoffrohr für das Medium und einen Träger auf, wobei das Kunststoffrohr auf dem träger befestigt ist. Alternativ können auch andere Ausbildungen einer Erdkollektorvorrichtung verwendet werden, wie flächige Volumenkörper aus Kunststoff oder dergleichen.

Zwei vorzugsweise im Wesentlichen parallele Hauptseiten definieren die Breite des gefrästen Schlitzes. Vorzugsweise ist die Breite des gefrästen Schlitzes über die Tiefe des Schlitzes im Wesentlichen konstant.

Ein Boden des gefrästen Schlitzes, der auch als Sohle bezeichnet werden kann, definiert die Tiefe des gefrästen Schlitzes. Eine erste Stirnseite und eine zweite Stirnseite definieren die Länge des gefrästen Schlitzes. Die Länge des gefrästen Schlitzes ist im Bereich der ersten Stirnseite durch ein Hindernis begrenzt. Ein Hindernis ist dabei eine Mauer oder ein Zaun oder ein Baum oder ein Felsen oder eine Grundstücksgrenze oder eine weitere Erdkollektorvorrichtung oder dergleichen. Zumindest die erste Stirnseite des Schlitzes ist durch das Erdreich gebildet. Demzufolge wird 1694 DEO - 3 - 29.06.2010 die erste Stirnseite nicht durch ein im Erdreich befindliches Hindernis gebildet.

Der gefräste Schlitz weist einen ersten Bereich zur Positionierung der Erdkollektorvorrichtung auf. Der erste Bereich ist zu einer Erdoberfläche des Erdreichs durch zumindest einen zweiten Bereich distanziert. Der zweite Bereich oberhalb des ersten Bereichs ist vorzugsweise an eine Frosttiefe angepasst. Der zweite Bereich kann durch einen gefüllten Bereich des Schlitzes oder durch eine großflächige Schicht - wie beispielsweise eine Schotterschicht - gebildet werden.

Im Bereich des Hindernisses ist die erste Stirnseite ausgebildet. Die erste Stirnseite ist bis in den ersten Bereich hinein überwiegend senkrecht bezogen auf die Erdoberfläche des Erdreichs ausgebildet. Die erste Stirnseite ist vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht ausgebildet. Dabei kann die Oberfläche der Stirnseite von einer ebenen Fläche abweichen und beispielsweise eine durch die Fräsvorgänge bedingte Welligkeit aufweisen. Die Erdkollektorvorrichtung ist im gefrästen Schlitz im ersten Bereich an der überwiegend senkrecht ausgebildeten ersten Stirnseite positioniert. Vorzugsweise ist die Erdkollektorvorrichtung ebenfalls an einer Hauptseite angrenzend positioniert. Bevorzugt ist die Erdkollektorvorrichtung in einer überwiegend vertikalen Position positioniert. Es ist möglich, dass in dem Schlitz eine Anzahl weiterer Erdkollektorvorrichtungen des Erdkollektors positioniert ist.

Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zu Grunde, ein möglichst verbessertes Verfahren zur Errichtung eines Erdkollektors anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind 1694 DEO - 4 - 29.06.2010

Gegenstand von abhängigen Ansprüchen und in der Beschreibung enthalten.

Demzufolge ist ein Verfahren zur Errichtung eines Erdkollektors vorgesehen. In dem Verfahren wird ein Schlitz mit einem Boden (Sohle) und zwei Hauptseiten und einer ersten Stirnseite und einer zweiten Stirnseite ins Erdreich mittels einer Fräse gefräst. Der Schlitz ist dabei für eine Positionierung einer Erdkollektorvorrichtung vorgesehen. In einem ersten Fräsvorgang in Vorwärtsrichtung wird ein Räumerarm bis zum Boden des Schlitzes verstellt. Durch den derart verstellten Räumerarm wird Material im Schlitz durch den Räumerarm in Vorwärtsrichtung geräumt. In einem zweiten Fräsvorgang in Rückwärtsrichtung wird der Räumerarm aus einem Kollisionsbereich zwischen der Fräse und der ersten Stirnseite des Schlitzes heraus verstellt. Der Kollisionsbereich ist dabei oberhalb einer unteren Umlenkung der Fräse definiert, wobei im Kollisionsbereich eine Kollision zwischen dem Räumerarm und einer Stirnseite des zu fräsenden Schlitzes möglich ist.

Nach der Verstellung des Räumerarms aus dem Kollisionsbereich wird mittels der Fräse in Rückwärtsrichtung bis zur ersten Stirnseite des Schlitzes gefräst, um die überwiegend senkrechte erste Stirnseite des Schlitzes auszubilden.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Erdkollektor der für eine Wärmepumpe geeignet ist. Das zuvor erläuterte Hindernis kann dabei durch bereits errichtete Teile des Erdkollektors gebildet sein. 1694 DEO - 5 - 29.06.2010

Der Erdkollektor weist einen ins Erdreich gefrästen Schlitz auf, der eine Länge, eine Breite und eine Tiefe aufweist. Eine Erdkollektorvorrichtung des Erdkollektors ist im gefrästen Schlitz angeordnet. Der Erdkollektor weist einen weiteren ins Erdreich gefrästen Schlitz mit einer weiteren, im weiteren Schlitz angeordneten Erdkollektorvorrichtung auf.

Eine erste Stirnseite und eine zweite Stirnseite definieren die Länge des gefrästen Schlitzes. Die erste Stirnseite des gefrästen Schlitzes grenzt an den weiteren gefrästen Schlitz. Demzufolge kreuzen sich der erste Schlitz und der zweite Schlitz nicht.

Der gefräste Schlitz ist zu dem weiteren gefrästen Schlitz in einem von 180° abweichenden Winkel ausgebildet. Vorzugsweise ist der Winkel an einen Winkel der Grundstücksgrenzen angepasst. Beispielsweise ist der Winkel zwischen dem gefrästen Schlitz und dem weiteren gefrästen Schlitz 90°.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Fräse zum Fräsen eines Schlitzes ins Erdreich.

Die Fräse weist einen Fräsarm mit einer Kettenfräse auf. Die Kettenfräse ist über eine obere Umlenkung und eine untere Umlenkung geführt. Vorzugsweise weist die Kettenfräse eine Kette auf, auf der Fräsmittel - wie Meißel und/oder Messer oder dergleichen - angeordnet sind.

Der Fräsarm ist in zumindest eine Position für eine Frästiefe einstellbar. Vorzugsweise ist der Fräsarm in eine Anzahl von Positionen für unterschiedliche Frästiefen einstellbar. Vorzugsweise weist die Fräse ein Drehlager und vorzugsweise einen Antrieb zum Verschwenken des Fräsarms in die gewünschte Position auf. 1694 DEO - 6 - 29.06.2010

Die Fräse weist einen Räumer mit einem verstellbaren Räumerarm auf. Der Räumerarm ist zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position insbesondere mittels eines Antriebs verstellbar. Vorteilhafterweise ist der Räumerarm auch in der Zwischenposition zwischen der erste Position und der zweiten Position verstellbar. Vorzugsweise weist die Fräse eine Hydraulik zum Antrieb des Räumerarms auf. In der ersten Position ist der Räumerarm hinter den Fräsarm zum Räumen verstellbar. Das Fräsen und Räumen erfolgt bei einen ersten Fräsweg des Fräsarms in Vorwärtsrichtung.

Hingegen ist der Räumerarm in der zweiten Position nicht hinter den Fräsarm verstellt, sondern der Räumerarm ist in eine zweite Position außerhalb eines Kollisionsbereichs verstellbar. In der zweiten Position erfolgt der zweite Fräsweg des Fräsarms in Rückwärtsrichtung. Dabei kann der Fräsarm in einer Fräsposition für die größte Frästiefe verstellt werden. Der Kollisionsbereich ist in der Fräsposition für die größte Frästiefe oberhalb der unteren Umlenkung definiert. In dem Kollisionsbereich ist - ohne die Verstellung des Räumerarms aus dem Kollisionsbereich heraus - eine Kollision zwischen dem Räumerarm und einer Stirnseite des zu fräsenden Schlitzes möglich. Eine derartige Kollision könnte den Fräsvorgang behindern oder den Räumer beschädigen.

Die im Folgenden beschriebenen Weiterbildungen beziehen sich sowohl auf den Erdkollektor, als auch auf die Fräse als auch auf das Verfahren zur Errichtung eines Erdkollektors.

In vorteilhaften Ausgestaltungsvarianten ist ein erster durch Fräsen erzeugter Radius eines Übergangs zwischen der überwiegend senkrechten 1694 DEO - 7 - 29.06.2010 ersten Stirnseite und dem Boden des gefrästen Schlitzes kleiner ist als ein zweiter Radius der Erdkollektorvorrichtung zwischen einer Längsseite und einer Stirnseite der Erdkollektorvorrichtung. Gemäß vorteilhafter Weiterbildungsvarianten weist der Schlitz ein Aspektverhältnis größer 10, vorzugsweise größer 20 auf. Das Aspektverhältnis ist dabei das Verhältnis von Tiefe zu Breite des Schlitzes.

In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die zwei Hauptseiten des gefrästen Schlitzes überwiegend senkrecht zur Erdoberfläche des Erdreichs ausgebildet. Vorzugsweise sind die zwei Hauptseiten des gefrästen Schlitzes zueinander nach Art einer Parallelen ausgebildet. Die Hauptseiten des Schlitzes sind die beiden Seiten des Schlitzes mit den größten Abmessungen.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der gefräste Schlitz zumindest im ersten Bereich mit einem Füllmaterial für eine Wärmeleitung zwischen der Erdkollektorvorrichtung und dem Erdreich zu beiden Hauptseiten des Schlitzes verfüllt ist. Das Füllmaterial ist beispielsweise das aus dem Erdreich zuvor herausgefräste Material. Alternativ kann auch ein anderes Füllmaterial, wie Sand oder Kies verwendet werden. Das Füllmaterial bewirkt eine Wärmeleitung zur Entnahme von Wärmeenergie aus dem Erdreich auf das Medium in der Erdkollektorvorrichtung.

In einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante ist zur Verstellung der Räumerarm verschieblich mittels einer Führung. In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltungsvariante ist zur Verstellung der Räumerarm verschwenkbar mittels eines Drehlagers.

Nach der Ausbildung des Schlitzes im Erdreich durch die Fräsvorgänge wird die Erdkollektorvorrichtung an der überwiegend senkrechten ersten 1694 DEO - 8 - 29.06.2010

Stirnseite des Schlitzes positioniert. Die Erdkollektorvorrichtung wird zudem im ersten Bereich des Schlitzes positioniert.

In einer anderen Weiterbildung ist vorgesehen, dass zur Ausbildung der überwiegend senkrechten ersten Stirnseite der erste Fräsvorgang in Vorwärtsrichtung und der zweite Fräsvorgang in Rückwärtsrichtung für nacheinander gefräste Tiefen des Schlitzes wiederholt werden.

Die zuvor beschriebenen Weiterbildungsvarianten sind sowohl einzeln als auch in Kombination besonders vorteilhaft. Dabei können sämtliche Weiterbildungsvarianten untereinander kombiniert werden. Einige mögliche Kombinationen sind in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Figuren erläutert. Diese dort dargestellten Möglichkeiten von Kombinationen der Weiterbildungsvarianten sind jedoch nicht abschließend.

Im Folgenden wird die Erfindung durch Ausführungsbeispiele anhand zeichnerischer Darstellungen näher erläutert.

Dabei zeigen

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht mit einer Erdschlitzfräse während des Fräsens eines Schlitzes,

Fig. 2 eine Erdkollektorvorrichtung,

Fig. 3a eine weitere schematische Schnittansicht mit einer

Erdschlitzfräse während des Fräsens eines Schlitzes,

Fig. 3b eine weitere schematische Schnittansicht mit einer

Erdschlitzfräse während des Fräsens eines Schlitzes, 1694 DEO - 9 - 29.06.2010

Fig. 3c eine schematische dreidimensionale Ansicht eines gefrästen

Schlitzes im Erdreich,

Fig. 4 eine schematische dreidimensionale Ansicht eines Räumers, und

Fig. 5 eine schematische Ansicht mit zwei gefrästen Schlitzen und darin angeordneten Erdkollektorvorrichtungen eines

Erdkollektors.

In Fig. 2 ist eine Erdkollektorvorrichtung 200 schematisch dargestellt. Die in Fig. 2 dargestellte Erdkollektorvorrichtung 200 kann mit einem Medium (nicht dargestellt) gefüllt werden, das zum Transport von Wärmeenergie zu einer Wärmepumpe dient. Hierzu weist die Erdkollektorvorrichtung 200 der Fig. 2 ein Rohr 210, beispielsweise ein Kunststoffrohr 210, auf. Das Rohr 210 weist zwei Anschlussbereiche 230 beispielsweise zum Anschluss an einen Verteilungsknoten auf. Die Erdkollektorvorrichtung 200 ist dabei flächig ausgebildet und weist eine im Verhältnis zur Höhe H2 und Länge L2 kleinere Breite B2 auf. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 erstreckt sich ein Träger 220 über die Höhe H2 der Erdkollektorvorrichtung 200. Die Erdkollektorvorrichtung 200 erstreckt sich dabei über eine Fläche, die durch die Höhe H2 und Länge L2 und somit durch die größten Maße (H2, L2) der Erdkollektorvorrichtung 200 definiert ist. Die ebene Form der Erdkollektorvorrichtung 200 bewirkt eine im Vergleich zur Länge L2 und Tiefe/Höhe H2 wesentlich kleinere Breite B2 der Erdkollektorvorrichtung 200. Eine Planarität der Erdkollektorvorrichtung 200 ist hingegen nicht erforderlich. Die Breite B2 ergibt das Maß für die schmale Stirnseite 201 und die schmale Längsseite 202 der Erdkollektorvorrichtung 200.

Die Erdkollektorvorrichtung 200 ist vorzugsweise formstabil ausgebildet. Beispielsweise ist die Erdkollektorvorrichtung 200 eine starre, biegesteife Konstruktion aus einem festen Leitungskörper für das Medium. Die Erdkollektorvorrichtung 200 der Fig. 2 liegt jedoch in Form eines 1694 DEO - 10 - 29.06.2010

Erdkollektormoduls vor, dessen Leitungsrohr 210 aus einem fortlaufenden flexiblen Kunststoffrohr 210 besteht, das auf einem mehrteiligen Träger 220, 221 aufgebracht ist. Ein Modul ist eine vorgefertigte Baueinheit, die als Einheit an die Baustelle zur Errichtung angeliefert werden kann. Die Modularität ermöglicht es, je nach Umgebungsbedingungen, wie Bodenbeschaffenheit, Abmessungen etc. die Abmessungen der Erdkollektorvorrichtung 200 anzupassen.

Das Rohr 210 ist als durchgehende Schlaufe verlegt. Unter einer durchgehenden Schlaufe wird dabei verstanden, dass innerhalb der Erdkollektorvorrichtung 200 das Rohr 210 keine Abzweigung, Verteiler oder dergleichen aufweist. Das als durchgehende Schlaufe auf dem Träger 220, 221 positionierte Rohr 210 kann daher auch als Rohrschlange bezeichnet werden. Das Rohr kann für den Energietransport zur Wärmepumpe mit einem beispielsweise flüssigen Wärmeträger als Medium gefüllt werden.

Ins Erdreich eingebracht, ermöglicht die Erdkollektorvorrichtung 200 eine gute Wärmekopplung auf beiden Hauptseiten der Erdkollektorvorrichtung 200 zum Erdreich. Die Erdkollektorvorrichtung 200 ist für eine Wärmepumpe vorgesehen. Hierzu wird die Erdkollektorvorrichtung 200 mittels der Anschlussbereiche 230 über Zuleitungen an die Wärmepumpe angeschlossen. Die Erdkollektorvorrichtung 200 weist eine derartige Formstabilität auf, dass - insbesondere während der Errichtung des Erdkollektors - Abschnitte des flexiblen Kunststoffrohres 210 zueinander auf Distanz gehalten werden können. Die Befestigung des auf dem Träger 220, 221 verlegten flexiblen Kunststoffrohres 210 bewirkt die Beibehaltung der geometrischen Form der Rohrverlegung, wie beispielsweise eine Spirale oder dergleichen. Das Kunststoffrohr 210 ist vorzugsweise hochdruckvernetzt. Das Kunststoff roh r 210 ist vorzugsweise auf dem Träger 220, 221 kreuzungsfrei verlegt. 1694 DEO - 11 - 29.06.2010

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 wird mittels Klemmung des Kunststoffrohres 210 in Nuten des Trägers 220, 221 eine Formstabilität der gesamten Erdkollektorvorrichtung 200 bewirkt. Die Träger 220, 221 sind vorteilhafterweise aus Holz ausgebildet, in das die Nuten beispielsweise gefräst sind. Die Erdkollektorvorrichtung 200 weist als Träger mehrere voneinander beabstandete Trägerelemente 220, 221 auf. Die Trägerelemente 220, 221 sind dabei nicht untereinander verbunden. Die Trägerelemente 220, 221 sind dabei formstabil, beispielsweise aus Fichtenholz, ausgebildet. Die Erdkollektorvorrichtung 200 erhält ihre Festigkeit dabei aus der Befestigung des Kunststoffrohres 210 auf den Trägerelementen 220, 221.

Die Erdkollektorvorrichtung 200 wird vorzugsweise für die folgenden Ausgestaltungen der Figuren 1, 3a, 3b, 3c und 5 verwendet. Es können jedoch auch andere Erdkollektorvorrichtungen (nicht dargestellt) beispielsweise aus flächigen Kunststoffkörpern auch ohne Träger verwendet werden.

Zur Ausbildung eines vertikalen Erdkollektors wird eine Anzahl von Erdkollektorvorrichtungen 200 - beispielsweise wie in Fig. 2 dargestellt - ins Erdreich 500 vertikal eingebracht. Hierzu wird ein schmaler Schlitz 100c im Erdreich 500 ausgebildet. Fig. 1 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung die Ausbildung eines Schlitzes 100c mit der Tiefe Tl im Erdreich 500. Der Schlitz 100c wird mittels einer fahrbaren Erdschlitzfräse 300 ins Erdreich 500 gefräst. Die Erdschlitzfräse 300 weist einen Fräsarm 310 mit einer Kettenfräse auf. Auf einer Kette der Kettenfräse sind Meißel und/oder Messer angeordnet.

Der Fräsarm 310 ist zwischen einer obersten Position fl und einer untersten Position f2 verstellbar. Während in der obersten Position fl der Fräsarm 310 im Wesentlichen horizontal positioniert ist, ist in der untersten Position f2 der Fräsarm 310 um den Winkel α nach unten geneigt. Um den Fräsarm 310 zwischen der obersten Position fl und der 1694 DEO - 12 - 29.06.2010 untersten Position f2 zu verstellen, weist die Erdschlitzfräse 300 einen Hydraulikantrieb auf. Wird der Fräsarm 310 unter Antrieb der Kettenfräse von der obersten Position fl in die unterste Position f2 verstellt, fräst die Kettenfräse an der Fräskante 160 das Material des Erdreichs 500, das durch die Bewegung der Kette an die Erdoberfläche 550 transportiert wird. Durch die Verstellung des Fräsarms 310 von der obersten Position fl in die unterste Position f2 entsteht der Bogen 150. Durch gleichzeitiges Fräsen und Verfahren der Erdschlitzfräse 300 in Vorwärtsrichtung Dv kann der Schlitz 100c mit der Tiefe Tl erzeugt werden. Die Bewegung der Kettenfräse ist beim Fräsvorgang durch eine untere Umlenkung 311 der Kette und eine obere Umlenkung 312 der Kette festgelegt.

Der Schlitz 100c weist einen ersten (Tiefen-) Bereich a zur Positionierung der Erdkollektorvorrichtung 200 auf. Der erste Bereich a weist dabei zumindest die Höhe H2 der Erdkollektorvorrichtung 200 auf. Oberhalb des ersten Bereichs a kann ein zweiter (Tiefen-) Bereich b vorgesehen sein, der beispielsweise der örtlichen Frosttiefe entspricht. Sofern oberhalb der Erdoberfläche 550 später weitere Schichten (in Fig. 1 nicht dargestellt) aufgebracht werden, kann der zweite Bereich b alternativ durch diese weiteren Schichten gebildet werden.

Die Erdschlitzfräse 300 weist einen Räumer 320 auf, der oberhalb des Fräsarms 310 angeordnet und mit dem Fräsarm 310 von der obersten Position fl bis in die unterste Position f2 verstellbar ist. Räumer 320 ist dabei in Vorwärtsrichtung Dv gesehen hinter der Kettenfräse angeordnet und räumt das beim Fräsvorgang gelöste Material des Erdreichs 500 in den Bereich der Kettenfräse, so dass das gelöste Material von den Meißeln und/oder Messern der Kettenfräse erfasst und entlang der Fräskante 160 ebenfalls aus dem Schlitz 100c transportiert wird. Der Räumer 320 ragt dabei bis zum Boden 110 des Schlitzes 100c, wobei der Boden 110 des Schlitzes 100c auch als Sohle 110 und der Räumer 320 daher auch als Sohlenräumer 320 bezeichnet werden kann. Durch den 1694 DEO - 13 - 29.06.2010

Räumer 320 kann der Verbleib von durch den Fräsvorgang gelöstem Material im Schlitz 100c signifikant reduziert werden.

Bei der Ausbildung von Erdkollektoren wird die Länge eines Schlitzes 100c im Erdreich 500 häufig durch ein Hindernis begrenzt. In Fig. 1 ist als Hindernis beispielhaft eine Grenzmauer 510 in Schnittansicht dargestellt. Es können jedoch auch andere Hindernisse, wie beispielsweise ein Gebäude, ein Baum oder eine Grundstücksgrenze die Länge LI des Schlitzes 100c begrenzen.

Da die Erdkollektorvorrichtung 200 im ersten Bereich a angeordnet wird, muss die Erdkollektorvorrichtung 200 aufgrund des beim Fräsvorgang entstandenen Bogens 150 von der Mauer 510 distanziert - beispielsweise mit einer Distanz von 1,5 Meter - im Schlitz 100c angeordnet werden. In diesem Fall kann dieser Distanzbereich nur unter erhöhtem Aufwand zur Wärmeentnahme aus dem Erdreich 500 genutzt werden.

Fig. 3 zeigt ein Verfahren durch eine schematische Schnittansicht, in dem die Erdschlitzfräse 300 sowohl in Vorwärtsrichtung Dv als auch in zur Vorwärtsrichtung Dv entgegen gesetzten Rückwärtsrichtung Dr verfahren wird. In einem ersten Schritt 1 wird während des Fräsvorgangs der Fräsarm 310 in eine tiefe Position geschwenkt. Um den Bogen 150 der Fig. 1 zu vermeiden fährt die Erdschlitzfräse 300 in einem zweiten Schritt 2 in Rückwärtsrichtung Dr und fräst den Schlitz 100a in Richtung auf das Hindernis 510. Um ein Fräsen auch in der Rückwärtsrichtung Dr zu ermöglichen wird der Räumer 320 verstellt, so dass der Räumer 320 nicht mit dem zu fräsenden Erdreich 500 kollidiert. Der zweite Fräsvorgang im Schritt 2 kann - wie in Fig. 3a dargestellt - bis zum Hindernis 510 erfolgen. Das durch den Fräsvorgang gelöste Material des Erdreichs 500 in einem weiteren Verfahrensschritt - in Fig. 3a nicht dargestellt - während eines Verfahrens in Vorwärtsrichtung Dv mit dem Räumer 320 geräumt werden, wobei der Sohlenräumer 320 zum Räumen in eine unterste Position hinter die Kettenfräse verstellt wird. 1694 DEO - 14 - 29.06.2010

Fig. 3b zeigt einen dritten Schritt 3 in der untersten Verstellposition f2 des Fräsarms in schematischer Schnittansicht.

Die Erdschlitzfräse 300 des Ausführungsbeispiels der Fig. 3b weist einen Fräsarm 310 mit einer Kettenfräse auf. Die Kettenfräse ist über eine obere Umlenkung 312 und eine untere Umlenkung 311 geführt. Die Position f2 der Fräsarms 310 ist zur Veränderung der Frästiefe einstellbar. In Fig. 3b ist die tiefste Verstellposition f2 des Fräsarms 310 dargestellt. Die Kettenfräse weist Fräsmitteln, wie Meißel und/oder Messer auf, die auf einer Kette des Fräsarms 310 angeordnet sind. Durch einen Antrieb der Kette des Fräsarms 310 fräsen die Fräsmittel das Erdreich 500. Im dritten Schritt 3 ist der Fräsarm 310 in die unterste Position f2 verstellt, wobei durch das Verfahren der Erdschlitzfräse 300 in Rückwärtsrichtung Dr das Erdreich 500 vorwiegend im Bereich der unteren Umlenkung 311 gefräst wird.

Die Erdschlitzfräse 300 weist einen Räumer 320 mit einem verstellbaren Räumerarm 321 auf. Der Räumerarm 321 ist zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position und in Zwischenpositionen zwischen der erste Position und der zweiten Position verstellbar.

Für einen ersten Fräsweg des Fräsarms 310 in Vorwärtsrichtung Dv - wie dies in der Fig. 1 dargestellt ist - ist der Räumerarm 321 in der ersten Position hinter dem Fräsearm 310 zum Räumen auf der Sohle 110 des Schlitzes 100c verstellbar. Für einen zweiten Fräsweg des Fräsarms 310 gemäß dem Schritt 3 in Fig. 3b ist der Räumerarm 321 in eine zweite Position außerhalb eines Kollisionsbereichs 10 verstellbar. Der zweite Fräsweg des Fräsarms 310 erfolgt in Fig. 3b in Rückwärtsrichtung Dr mit der Fräsposition f2 des Fräsarms 310 für die größte Frästiefe.

Für den zweiten Fräsweg ist der Räumerarm 321 vollständig aus dem Kollisionsbereich 10 herauszuschwenken. Der Kollisionsbereich 10 ist 1694 DEO - 15 - 29.06.2010 dabei oberhalb der unteren Umlenkung 311 definiert. In diesem Kollisionsbereich wäre ohne Herausschwenken des Räumerarms 321 eine Kollision zwischen dem Räumerarm 321 und einer durch das Erdreich 500 gebildeten Stirnseite 130 des zu fräsenden Schlitzes 100b möglich, sodass der Fräsweg im Schritt 3 durch die Kollision begrenzt wäre.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3b ist die Position des Fräsarms 310 zur Einstellung der Frästiefe Tl des Schlitzes 100b bis zu einem Winkel von 60° bezogen auf die Erdoberfläche 550 einstellbar. Der Räumerarm 321 ist zwischen einer ersten Position hinter dem Fräsarm (310) mit einem Winkel (ß) von 180° und einer zweiten angewinkelten Position mit einem Winkel (ß) von 45° verstellbar. Ein Ausgestaltungsbeispiel des Räumers 320 ist zu Fig. 4 näher erläutert. Mittels der Erdschlitzfräse 300 kann ein Schlitz 100b gemäß Fig. 3c mit einem Boden 110 und zwei im Wesentlichen parallelen Hauptseiten 120 und einer ersten Stirnseite 130 und einer zweiten Stirnseite (nicht dargestellt) ins Erdreich 500 für eine Positionierung der Erdkollektorvorrichtung 200 des Erdkollektors gefräst werden. Die erste Stirnseite 130 wird dabei durch das Erdreich 500 gebildet, das als erste Stirnseite 130 eine im Wesentlichen senkrechte Kante aufweist. Ein Hindernis - im Ausführungsbeispiel der Fig. 3c ein Zaun 520 - ist dabei oberhalb des ersten Bereichs a des Schlitzes 100c angeordnet und bildet nicht die erste Stirnseite 130 des Schlitzes 100c. Der Schlitz 100c grenzt also nicht unmittelbar an ein im Erdreich 500 befindliches Hindernis, hingegen wird seine Länge LI dennoch durch den Zaun 520 begrenzt.

In einem ersten Fräsvorgang wird - wie in Fig. 1 dargestellt - in Vorwärtsrichtung Dv der Räumerarm 321 bis zum Boden 120 des Schlitzes 100b verstellt, so dass Material im Schlitz 100b durch den Räumerarm 321 in Vorwärtsrichtung Dv geräumt wird. In einem zweiten Fräsvorgang in Rückwärtsrichtung Dr wird - wie in den Figuren 3a und 3b dargestellt - zur Ausbildung der überwiegend senkrechten ersten 1694 DEO - 16 - 29.06.2010

Stirnseite 130 des Schlitzes 100b der Räumerarm 321 aus einem Kollisionsbereich 10 zwischen der Fräse 300 und der ersten Stirnseite 130 des Schlitzes 100b verstellt. Mittels der Fräse 300 wird in Rückwärtsrichtung Dr bis zur ersten Stirnseite 130 des Schlitzes 100b, gefräst.

In den Ausführungsbeispiel der Figuren 3a und 3b werden zur Ausbildung der überwiegend senkrechten ersten Stirnseite 130 der erste Fräsvorgang in Vorwärtsrichtung Dv und der zweite Fräsvorgang in Rückwärtsrichtung Dr für nacheinander gefräste Tiefen des Schlitzes 100b wiederholt. Dies bewirkt, dass die erste Stirnseite 130 nicht glatt und ideal senkrecht, sondern mit einer welligen Form ausgebildet wird, wie in Fig. 3c angedeutet. Nach dem Fräsen des Schlitzes 100b wird - wie in Fig. 3c dargestellt - die Erdkollektorvorrichtung 200 zur überwiegend senkrechten ersten Stirnseite 130 des Schlitzes 100b in dem ersten Bereich a des Schlitzes 100b in einer überwiegend vertikalen Position positioniert. Der erste Bereich a ist zu der Erdoberfläche 550 des Erdreichs 500 durch einen zweiten Bereich b distanziert. Beispielsweise entspricht der zweite Bereich b der örtlichen Frosttiefe. Der laterale Abstand zwischen dem Hindernis - im Ausführungsbeispiel der Fig. 3c ein Zaun 520 - und einer Stirnseite 201 der Erdkollektorvorrichtung 200 ist minimiert. Die Anschlussbereiche 230 der Erdkollektorvorrichtung 200 werden aus dem Schlitz 100b herausgeführt. Der Schlitz 100b wird danach mit einem Füllmaterial 400 verfüllt. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3c ist das Füllmaterial 400 für eine bessere Übersichtlichkeit durchsichtig dargestellt. Das Füllmaterial 400 ist beispielsweise das durch den Fräsvorgang herausgefräste Material des Erdreichs 500.

Der durch das Fräsverfahren mittels der Erdschlitzfräse 300 erzeugte Schlitz 100b des Ausführungsbeispiels der Fig. 3c weist ein hohes Aspektverhältnis von Schlitztiefe Tl zu Schlitzbreite Bl auf. Vorzugsweise 1694 DEO - 17 - 29.06.2010 ist das Aspektverhältnis größer 15. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3c weist der Schlitz 100b ein Tiefe Tl von 3,2 Meter und eine Breite Bl von 0, 15 Meter auf. Die Schlitzlänge LI ist an der ersten Stirnseite 130 des Schlitzes 100b durch den Zaun 520 als Hindernis begrenzt. Die Erdkollektorvorrichtung 200 weist eine Modulbreite B2 von weniger als 8 Zentimeter auf, so dass die Erdkollektorvorrichtung 200 einfach in den Schlitz 100b eingebracht werden kann. Trotz der großen für den Wärmetransport vom angrenzenden Erdreich 500 zur Erdkollektorvorrichtung 200 durch die Länge L2 und Höhe H2 definierten Fläche der Erdkollektorvorrichtung 200 wird nur ein geringer Aushub erzeugt, so dass der Erdkollektor ohne große Erdbewegungen und mit minimiertem Eingriff ins Erdreich 500 erzeugt werden kann. Zudem kann die volle Abmessung des zur Verfügung stehenden Grundstücks zur Errichtung des Erdkollektors genutzt werden, da die Stirnseite 130 des Schlitzes 100b bis an ein Hindernis 520 angrenzend ausgebildet werden kann.

In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Erdkollektors schematisch dargestellt. Der Erdkollektor des Ausführungsbeispiels der Fig. 5 weist eine Erdkollektorvorrichtung 200 in einem Schlitz lOOd und eine weitere Erdkollektorvorrichtung 200h in einem weiteren Schlitz 100h auf. Für die Ausbildung des Schlitzes 100 im Erdreich stellt die weitere Erdkollektorvorrichtung 200h dabei ein Hindernis dar. Der ins Erdreich 500 gefräste Schlitz lOOd hat eine Länge und eine Breite Bl und eine Tiefe Tl. Die Erdkollektorvorrichtung 200 ist im gefrästen Schlitz lOOd vorwiegend vertikal bezogen auf die Erdoberfläche 550 angeordnet. Eine erste Stirnseite und eine zweite Stirnseite (in fig. 5 nicht dargestellt) definieren die Länge des gefrästen Schlitzes lOOd. Die erste Stirnseite des gefrästen Schlitzes lOOd grenzt an den weiteren gefrästen Schlitz 100h an. Der gefräste Schlitz lOOd ist zu dem weiteren gefrästen Schlitz 100h in einem Winkel kleiner 180° ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 beträgt der Winkel 90°. Der Winkel ist 1694 DEO - 18 - 29.06.2010 vorzugsweise an die Form des Grundstücks angepasst. Durch die Anordnung der Schlitze lOOd, 100h auf Stoß, kann der Erdkollektor besonders vorteilhaft entlang der gesamten Grundstücksgrenze verlegt werden. Kreuzungen von Schlitzen werden vermieden. Derartige Kreuzungen der Schlitze könnten zu instabilen Schlitzhauptseiten im Bereich der Kreuzungen führen, so dass die Schlitze vor der Positionierung der Erdkollektorvorrichtungen einbrechen könnten.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 gehen die Schlitze 100d, 100h ineinander über, so dass die Zuleitungen 230, 230h über die Öffnung zwischen den Schlitzen 100d _; 100h verlegt sind. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 ist es möglich, zunächst den weiteren Schlitz 100h mit zwei Stirnseiten, der Sohle 110h und zwei im Wesentlichen parallelen Hauptseiten 120h auszubilden und die weitere Erdkollektorvorrichtung 200h im weiteren Schlitz 100h bis an den Zaun 520 zu positionieren. Die weitere Erdkollektorvorrichtung weist ebenfalls ein Rohr 210h mit Zuleitungen 230h und Trägerelemente 220h, 221h auf und ist auf der Sohle 110h des weiteren Schlitzes 100h positioniert. Die weitere Erdkollektorvorrichtung 200h bildet dabei für die Ausbildung des Schlitzes lOOd ein Hindernis, wenn eine Zerstörung der weiteren Erdkollektorvorrichtung 200h vermieden werden soll.

In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel eines Räumers 320 in dreidimensionaler Ansicht dargestellt. Der Räumer 320 weist ein Grundelement 325 und einen Räumerarm 321 auf. Der Räumerarm 321 ist mit dem Grundelement 325 des Räumers 320 über ein Drehlager 323 verbunden. Das Grundelement 325 ist zum Fräsarm 310 der Fig. 3a ortsfest und wird mit diesem verstellt. Der Räumerarm 321 kann zum Grundelement 325 mittels einer Hydraulik verstellt werden. Von der Hydraulik sind der Hydraulikzylinder mit den Hydraulikleitungen 329, 330 und die Kolbenstange 328 dargestellt. Die Kolbenstange 328 ist über ein Drehlager 324 mit dem Räumerarm 321 verbunden. Der Hydraulikzylinder 327 ist über ein weiteres Drehlager 326 mit dem 1694 DEO - 19 - 29.06.2010

Grundelement 325 verbunden. Beide Drehlager 324 und 326 der Hydraulik ragen aus der Linie des Grundelements 325 und des Räumerarms 321 heraus. Durch die Mechanik ist eine Verstellung des Räumerarms 321 von einer ersten Position mit einem Winkel von etwa 180° in der der Räumerarm 321 und das Grundelement 325 fluchten in eine zweite Position mit spitzem Winkel zwischen dem Grundelement 325 und dem Räumerarm 321 möglich. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist der spitze Winkel in der zweiten Position 45°. Hierdurch kann der Räumerarm 321 aus dem Kollisionsbereich 10 gemäß der Fig. 3b herausverstellt werden.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausgestaltungsvarianten der Figuren 1 bis 5 beschränkt. Beispielsweise kann ein anderes Hindernis wie eine Grundstücksgrenze den Schlitz begrenzen. Auch ist es möglich, dass eine andere Art von Erdkollektorvorrichtungen verwendet wird. Der Erdkollektor kann besonders vorteilhaft für eine Wärmepumpe oder eine adiabatische Kältemaschine verwendet werden.

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Bezugszeichenliste

100a, 100b, 100c, Schlitz im Erdreich

lOOd, 100h

110 Schlitz-Boden

120 Schlitz-Hauptseite

130 Schlitz-Stirnwand

150 Bogen

160 Fräskante

200, 200h Erdkollektorvorrichtung, Modul

201 Stirnseite der Erdkollektorvorrichtung

202 Längsseite der Erdkollektorvorrichtung

210, 210h Kunststoffrohr

220, 220h, 221, 211h Träger

230, 230h Zuleitung

300 Fräse, Erdschlitzfräse

310 Kettenfräse

311, 312 Umlenkung

320 Räumer, Sohlenräumer

321 Räumerarm

322 Räumplatte

323 Drehlager, Schwenklager

324 Drehlager

325 Grundelement

326 Drehlager

327 Hydraulikzylinder

328 Hydraulikkolbenstange

329, 330 Hydraulikleitung

400 Füllmaterial

500 Erdreich

510 Mauer

520 Zaun 1694 DEO - 21 - 29.06.2010

550 Erdoberfläche

10 Kollisionsbereich

1, 2, 3 Schritte

a Bereich

b Bereich, Frosttiefe

fl oberste Verstellposition

f2 tiefste Verstellposition

Dv Vorwärtsrichtung

Dr Rückwärtsrichtung

Bl Schlitzbreite

Tl Schlitztiefe

LI Schlitzlänge

rl Radius

B2 Breite der Erdkollektorvorrichtung

H2 Höhe der Erdkollektorvorrichtung

L2 Länge der Erdkollektorvorrichtung

r2 Radius