| WO/2008/106699 | EARTH PROBE SYSTEM |
| WO/1982/000705 | DEVICE FOR DRIVING IN THE GROUND HEAT EXCHANGE ELEMENTS |
| JP11248260 | METHOD FOR REALIZING ARTIFICIAL HOT SPRING |
Pommerenke, Alfred (Eichenweg 5 Pfaffing, 83539, DE)
| 1. | Anordnung zur gleichzeitigen Nutzung von Erdwärme und Brauchwas sergewinnung zur Installation in einer Brunnenbohrung mit einer Wärmetauscheranordnung, die von einem Kältemittel durch strömt wird und den Verdampfer einer Pumpe bildet und in einem oberen, beispielsweise mit Zement ausgefüllten Teil der Brunnenbohrung angeordnet ist und mit einer mit einem Vorratsbehälter für Wasser kommunizierende Rohrleitungsanordnung, die sich durch den ausgefüllten oberen Bereich der Brunnenbohrung in einen unteren nicht ausgefüllten Wasserraum der Brun nenbohrung erstreckt. |
| 2. | Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitungsanordnung eine Injektoreinrichtung zur Wasserförderung um fasst. |
| 3. | Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die In jektoreinrichtung in dem unteren nicht ausgefüllten Wasserraum der Brun nenbohrung angeordnet ist. |
| 4. | Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der obere ausgefüllte Teil der Brunnenbohrung von dem unteren nicht ausgefüllten Wasserraum der Brunnenbohrung durch eine Stauscheibe getrennt ist. |
| 5. | Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stau scheibe zwei oder mehrere Durchbrüche aufweist. |
| 6. | Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die Brunnenbohrung einen Zulauf für die externe Was serzufuhr von NichtGrundwasserQuellen aufweist. |
| 7. | Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zu lauf als Rohrleitungssystem ausgebildet ist. |
| 8. | Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrleitungssystem mit Wasser von einer oder mehreren folgenden NichtGrundwasserQuellen versorgt wird : abgeleitetes und/oder aufgefan genes Regenwasser, oberflächennahes Sickerwasser, Bach, Flussoder Teichwasser und dergleichen. |
| 9. | Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch minde stens ein Sickersystem und/oder mindestens ein Sandbett, welche zur Auf reinigung des Wasser aus den NichtGrundwasserQuellen dienen. |
| 10. | Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeich net, dass ein mit dem Rohrleitungssystem kommunizierendes Drainagerohr system vorgesehen ist. |
| 11. | Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekenn zeichnet, dass mindestens ein Sickerbrunnen und/oder Sammelschacht zum Auffangen des Wassers aus den NichtGrundwasserQuellen vorgesehen ist. |
| 12. | Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sickerbrunnen und/oder Sammelschacht mit dem Rohrlei tungssystem und/oder der Brunnenbohrung verbunden ist. |
| 13. | Anordnung nach einem vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Baumsensor. |
| 14. | Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die Wärmetauscheranordnung als ein Rohrbündel aus gebildet ist. |
| 15. | Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der Vorratsbehälter für Wasser über ein entsprechendes Rohrsystem mit Kühldecken, Kühlwänden, Lüftungsanlagen, Klimaanlagen und PhotovoltaikAnlagen verbunden ist. |
| 16. | Verfahren zur gleichzeitigen Nutzung von Erdwärme und zur Brauch wassergewinnung, bei dem eine Anordnung in einer Brunnenbohrung instal liert wird, die mit einer Wärmetauscheranordnung versehen ist, die von ei nem Kältemittel durchströmt wird und den Verdampfer einer Wärmepumpe bildet und in einem oberen, beispielsweise mit Zement ausgefüllten Teil der Brunnenbohrung angeordnet ist und mit einer mit einem Vorratsbehälter für Wasser kommunizierende Rohrleitungsanordnung, die sich durch den ausgefüllten oberen Bereich der Brunnenbohrung in einem unteren nicht ausgefüllten Wasserraum der Brun nenbohrung erstreckt. |
| 17. | Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die an ordnung eine Rohrleitungsanordnung mit einer Injektoreinrichtung zur Was serförderung umfasst. |
| 18. | Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die In jektoreinrichtung in dem unteren nicht ausgefüllten Wasserraum der Brun nenbohrung angeordnet wird. |
| 19. | Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekenn zeichnet, dass der obere ausgefüllte Teil der Brunnenbohrung von dem unte ren nicht ausgefüllten Wasserraum der Brunnenbohrung durch eine Stau scheibe getrennt wird. |
| 20. | Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Stauscheibe zwei oder mehrere Durchbrüche aufweist. |
| 21. | Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekenn zeichnet, dass die Brunnenbohrung durch einen Zulauf mit externem Wasser aus NichtGrundwasserQuellen versorgt wird. |
| 22. | Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Zu lauf als Rohrleitungssystem ausgebildet wird. |
| 23. | Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrleitungssystem mit Wasser aus einer oder mehreren folgenden Nicht GrundwasserQuellen versorgt wird : abgeleitetes und/oder aufgefangenes Regenwasser, oberflächennahes Sickerwasser, Bach, Flussoder Teich wasser und dergleichen. |
| 24. | Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser aus den NichtGrundwasserQuellen durch mindestens ein Sik kersystem und/oder mindestens ein Sandbett aufgereinigt wird. |
| 25. | Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekenn zeichnet, dass ein Drainagerohrsystem mit dem Rohrleitungssystem kom muniziert. |
| 26. | Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekenn zeichnet, dass mindestens ein Sickerbrunnen und/oder Sammelschacht Wasser aus den NichtGrundwasserQuellen auffängt. |
| 27. | Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der min destens eine Sickerbrunnen und/oder Sammelschacht mit dem Rohrleitungs system und/oder der Brunnenbohrung verbunden ist. |
| 28. | Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 27, gekennzeichnet durch die Feststellung der Jahreszeit, insbesonder durch einen Baumsensor. |
| 29. | Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 28, dadurch gekenn zeichnet, dass die Wärmetauscheranordnung als ein Rohrbündel ausgebildet ist. |
| 30. | Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 29, dadurch gekenn zeichnet, dass der Vorratsbehälter für Wasser über ein entsprechendes Rohrsystem Kühldecken, Kühlwände, Lüftungsanlagen, Klimaanlagen und PhotovoltaikAnlagen mit Brauchwasser als Kältemittel versorgt. |
| 31. | System zur gleichzeitigen Erdwärmenutzung und Brauchwasserge winnung mit einer Brunnenbohrung, die in einem oberen ausgefüllten Teil und in einen unteren nicht ausgefüllten Wasserraum aufgeteilt ist und mit ei ner Anordnung zur Installation in der Brunnenbohrung, die die gleichzeitige Entnahme von Erdwärme in dem oberen ausgefüllten Teil der Brunnenboh rung und aus dem unteren nicht ausgefüllten Wasserraum der Brunnenboh rung die Entnahme von Brauchwasser erlaubt. |
| 32. | System nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass das ge schöpfte Brauchwasser als Kältemittel zu Kühlzwecken, insbesondere in Kühidecken, Kühlwänden, Lüftungsanlagen, Klimaanlagen und Photovoltaik Anlagen eingesetzt wird. |
| 33. | System nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass das geschöpfte Brauchwasser zu Bewässerungszwecken eingesetzt wird. |
| 34. | System nach einem der Ansprüche 31 bis 33, dadurch gekennzeich net, dass das geschöpfte Wasser als Brauchwasser, insbesondere in Toilet ten, Waschmaschinen und dergleichen eingesetzt wird. |
| 35. | System nach einem der Ansprüche 31 bis 34, dadurch gekennzeich net, dass ein Baumsensor zur Feststellung der Jahreszeit vorgesehen ist. |
Es ist bekannt, dass durch Erstellen einer Bohrung und Einbringen eines Rohrbündels mit anschließender Verfüllung mittels Beton oder anderen Füll- stoffen eine optimale Nutzung der Erdwärme erzielt werden kann, indem durch das Rohrbündel eine Wärmeträgerflüssigkeit bzw. Kältemittel gepumpt wird und die hierbei gewonnene bzw. aufgenommene Wärme mittels einer Wärmepumpe auf das zu Gebrauchszwecken nötige Temperaturniveau ge- bracht wird. Die hierdurch gewonnene Wärme kann hervorragend in moder- nen Niedrigheizsystemen zum Beispiel in Fußbodenheizungen eingesetzt werden.
Weiterhin ist es bekannt, aus Brunnen Wasser zu fördern, welches durch Wärmeentzug mittels entsprechender Anordnungen wie Wärmepumpen ebenfalls zur Wärmegewinnung zu Nutzzwecken dient. Im Anschluss daran kann das abgekühlte Wasser zu allen möglichen Brauchwasserzwecken ge- nutzt werden, wie zum Beispiel Toilettenspülungen, Versorgung von Wasch- maschinen usw. Das überschüssige Wasser kann entweder mittels eines
Schluckbrunnens, durch Versickerung oder auch als Oberflächenwasser in Form eines Baches zum Beispiel abgeleitet werden.
Zur Gewinnung von Brauchwasser ist es ebenfalls bekannt, Niederschlags- wasser in Behältern, z. B. Zisternen oder Brunnen aufzufangen und dieses nach entsprechender Reinigung wie oben erwähnt einzusetzen oder auch zu Bewässerungszwecken zu verwenden.
Normalerweise wird jedoch Regenwasser entsprechend der örtlichen Gege- benheiten und unterschiedlichen Erfordernissen durch Kanalsysteme abge- leitet und geht so verloren. Ferner sind Regenwasserrückhaltesysteme be- kannt, bei denen durch Einsatz eines großen Beckens mit großem Zulauf und kleiner Abflussleistung Spitzenlasten in den jeweiligen Regenwasserab- leitsystemen und somit ein zu schnelles Abfließen des Regenwassers und damit ein zu schnelles Anschwellen von Bächen und Flüssen oder Kanälen verhindert wird.
Um Wärme im Erdreich für die spätere Entnahme zu speichern bzw. eine Wärmegewinnung aus dem Erdreich durchzuführen, ist es bekannt, Erdspei- cher bzw. Erdkollektoren im überwiegenden Teil horizontal zu verlegen. Da- für werden meist Gräben hergestellt, in welchen dann die Speicher bzw. Ab- sorber oder Heizkreise verlegt werden. Nachteile dieser horizontal angeord- neten Systeme besteht hauptsächlich in dem großen Platzbedarf, den gro- ßen Energieverlusten und es ergeben sich Probleme, falls die Systeme nachträglich neben bestehenden Bauten verlegt werden sollen.
Bereits bekannt ist es auch, im Erdreich ein Aushub entsprechender Tiefe herzustellen, in welchem dann Rohrleitungen eines Absorberkreises einge- bracht werden. Der Aushub wird anschließend mit Beton oder einem anderen Füllmaterial verfüllt, so dass ein Wärmeübertrag aus dem umliegenden Erd- reich gewährleistet ist. Nachteilig ist hieran, dass eine parallele bzw. gleich- zeitige Gewinnung von Brauchwasser hiermit nicht möglich ist.
Aus der DE-OS 39 13 429 ist es ebenfalls bekannt, einen von Rohren, Schläuchen oder dergleichen gebildeten Absorberkreis spiralförmig in einem brunnenartig ausgehobenen Erdloch ohne Stützwände anzuordnen. Als Wärmeleiter zwischen Erdreich und Absorberkreis wird dabei ein breiartig fließfähiger Schlamm in das brunnenartige Erdloch eingefüllt. Bei dieser An- ordnung sind nur geringe Tiefen möglich, da bei leichten Böden die Gefahr besteht, dass das Erdloch vor Einbringen des Absorbers ganz oder teilweise zusammenfällt.
Insgesamt ist es also nachteilig, das alle bisher beschriebenen Anordnungs- systeme sich nur zur Speicherung und Gewinnung von Wärme eignen oder zur Wassergewinnung, jedoch nicht gleichzeitig zur Gewinnung von Brauch- wasser und Wärme eingesetzt werden können. Aus der DE 41 16 455 A1 ist eine Speicher-Brunnen-Kollektorkombination zur Wärmespeicherung und Erdwärme-und Wassergewinnung bekannt. Sie beschreibt ein im Erdreich vertikal angeordnetes Rohrsystem, bei dem ein zentrisch gelegenes Rohr am unteren Ende ein Filterrohr aufweist, über dem auf einer am Rohr befestigten Grundplatte in definierten Abständen um das zentrische Rohr weitere Rohre druckfest angeordnet sind, wobei am ersten und dritten Rohr, am Umfang gleichmäßig verteilt, Abstandhalter zum Fixieren des zweiten und vierten Rohres angeordnet sind und zwischen dem zweiten und dritten Rohr eine Isolierung angeordnet ist und am Fuß des zweiten und dritten Rohrs Öffnun- gen vorgesehen sind, wobei die Isolierung oberhalb dieser Öffnung durch ei- ne druckwasserfest angeordnete Platte abgedichtet ist. Mit dieser Speicher- Brunnen-Kollektorkombination ist es zwar möglich, Wärme zu speichern bzw. zu gewinnen und gleichzeitig Kalt-und/oder Warmwasser zu fördern, jedoch findet hierbei der Wärmeaustausch zwischen dem umliegenden Erdreich und den Kollektorröhren über das in dem Brunnen befindliche Wasser statt. Da das Wasser jedoch umgewälzt wird, geht immer ein Teil in dem Erdreich vor- handenen Wärme verloren. Zudem ist durch die Anordnung des Filterrohrs im unteren Ende des Brunnens zur Reinigung des geförderten Wasser, ein störungsfreier und wartungsarmer bzw. einfach zu wartender Betrieb nicht gewährleistet. Denn bei einem Verstopfen des Filters müsste dieser entwe-
der im Gegenspülverfahren gereinigt werden, wodurch die Verunreinigungen im Brunnen verblieben und den Filter erneut zusetzen würden oder der Filter müsste aus dem Brunnen herausgenommen und extern gereinigt werden.
Dies ist jedoch aufwendig.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostengünstige Möglichkeit bereitzustel- len, mit der die bekannten Nachteile weitestgehend vermieden werden, die einfach zu montieren und zu warten ist, mit der gleichzeitig Erdwärme und Brauchwasser gewonnen werden können und die zudem einen ganzheitli- chen Ansatz bei der Brauchwassergewinnung bzw. dessen Verbrauch er- möglicht.
Dieser Aufgabe wird in ihrem apparativen Aspekt durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Erfindung sowie durch ein Verfahren nach Anspruch 16 und ein System nach Anspruch 31 gelöst.
Dadurch, dass die Anordnung zur gleichzeitigen Nutzung von Erdwärme und Brauchwassergewinnung zur Installation in einer Brunnenbohrung mit einer Wärmetauscheranordnung, die von einem Kältemittel durchströmt wird und den Verdampfer einer Pumpe bildet und in einem oberen, beispielsweise mit Zement ausgefüllten Teil der Brunnenbohrung angeordnet ist und mit einer mit einem Vorratsbehälter für Wasser kommunizierende Rohrleitungsanord- nung, die sich durch den ausgefüllten oberen Bereich der Brunnenbohrung in einen unteren nicht ausgefüllten Wasserraum der Brunnenbohrung erstreckt, versehen ist, ist es möglich, die Anordnung mit geringen Investitionskosten aufzubauen, da alle erforderlichen Funktionen mit nur einem Bohrloch und einem Rohrsystem erzielt werden können. Ferner ist die erfindungsgemäße Anordnung vertikal in beliebiger Tiefe kostengünstig mit geringem Aufwand und Platzbedarf herzustellen. Somit ergeben sich keine Schwierigkeiten, wenn in Gebieten mit bestehenden Bauten solche Anordnungen nachträglich verlegt werden. Für die Armotisation der Investitionskosten bedarf es nur ei- ner kurzen Zeitdauer, da neben der erreichten Nutzung der Erdwärme die Verwendung des Niederschlagswassers zu Brauchwasserzwecken möglich
ist. Wie unten noch ausgeführt werden wird, ist dabei die Nutzung des ge- samten Niederschlagswassers auf dem Installationsgelände möglich.
Günstigerweise umfasst die Rohrleitungsanordnung eine Injektoreinrichtung zur Wasserförderung, die vorteilhafterweise in dem unteren nicht ausgefüll- ten Wasserraum der Brunnenbohrung angeordnet ist. Somit werden zur Wasserförderung in dem Brunnen selbst keine Pumpe oder ähnliches mit beweglichen Teilen eingesetzt, so dass ein verschleißfreier Betrieb möglich ist und gegebenenfalls Reparaturarbeiten innerhalb des Brunnens entfallen können. Damit der obere Teil der Brunnenbohrung mit geeignetem Material ausgefüllt werden kann, welches zur Übertragung der Erdwärme auf die Wärmetauscheranordnung dient, möglich ist, ist der obere ausgefüllte Teil der Brunnenbohrung von dem unteren nicht ausgefüllten Wasserraum der Brunnenbohrung durch eine Stauscheibe getrennt. Durch die Ausgestaltung der Stauscheibe mit zwei oder mehreren Durchbrüchen können die Rohrlei- tungen für das Wasserschöpfen trotz der Abdichtung des oberen Teils in den unteren Wasserraum des Brunnens eingeführt werden.
Weil die Brunnenbohrung einen Zulauf für die externe Wasserzufuhr von Nicht-Grundwasser-Quellen aufweist, kann neben dem normalen Grundwas- servorrat, welcher den Brunnen speist, auch auf dem eingesetzten Gelände niedergehender Regen für die Brauchwassergewinnung eingesetzt werden.
Somit steigt die Menge des zur Verfügung stehenden Brauchwassers stark an. Es wird ferner eine gleichmäßige Regulierung des Wasserhaushaltes auf dem Gesamtgelände in Langzeitbetrachtung möglich, weil überflüssige Was- sermengen dem Untergrund (Brunnen) zugeführt und bei Bedarf wieder ent- nommen werden können. Das Niederschlagswasser verbleibt also insgesamt dort wo es niedergegangen ist und wird auch dort durch natürlichen Ablauf, durch Verdunstung an den Bäumen uns Sträuchern wieder in die Atmosphä- re zurückgegeben. Das Wasser wird also nicht durch die Kanalisation wie sonst üblich abgeführt und geht somit nicht verloren. Der Zulauf kann dabei als Rohrleitungssystem ausgebildet sein. Als Nicht-Grundwasser-Quellen kommen abgeleitetes Grund-oder aufgefangenes Regenwasser, oberflä-
chennahes Sickerwasser, welches durch entsprechende Drainagerohrsyste- me aufgefangen wird, und Bach-, Fluss-oder Teichwasser und dergleichen in Frage.
Vorteilhafterweise ist mindestens ein Sickersystem und/oder ein Sandbett zur Aufreinigung des Wassers aus den Nicht-Grundwasser-Quellen vorhanden.
Das Nicht-Grundwasser durchläuft also vor dem Zuführen in den Brunnen diese Aufreinigung, so dass der Brunnen nicht oder nur sehr wenig ver- schmutzt wird. Zudem wird durch das Sandbett geeigneter Dimension das Wasser sehr gut gereinigt. Wertvolles Trinkwasser muss also nur dort einge- setzt werden, wo es auch entsprechend seiner Benennung benötigt wird, d. h. also zum menschlichen Verbrauch. Die Regenwassernutzung erstreckt sich daher nicht nur auf die reine Dachfläche (Regenrinnenableitung), son- dern auch auf das gesamte Gelände einschließlich Hofflächen und Geh-oder Fahrwege. Das aus diesen Flächen stammende Wasser kann über Sickersy- steme, Drainagerohrsysteme, Sickerbrunnen und/oder Sammelschächte auf- gefangen werden, bevor es aufgereinigt und der Brunnenbohrung zugeführt wird. Die Zufuhr in die Brunnenbohrung erfolgt vorteilhafterweise durch ein Rohrleitungssystem.
Durch das Versickern und das Auffangen des Regenwassers mit Drainerohr- systemen wird eine Regenwasserrückhaltefunktion ausgeübt, die nach dem Saug-Schwamm-Prinzip funktioniert und somit wenig Platz oder Raumbedarf für Auffangbecken (Vorfluterbecken) benötigt.
Vorteilhafterweise umfasst die Anordnung einen Baumsensor. Dieser Sensor kann über den Blattbewuchs eines oder mehrerer Bäume entsprechend ihres Laubgehalts bzw. der Farbe des Laubs die Jahreszeit erkennen. Somit ist ein automatisches Umstellen der Anlage im Herbst von Regenrückhalte-und Bewässerungsfunktionen auf Drainage-bzw. Entwässerungsfunktion mit zeitverzögertem Ableiten des im Erdreich und in Sammelschächten zurück- gehaltenen Wassers zur Brunnenbohrung möglich. Somit können sämtliche Pflanzen, Gräser, Sträucher und Bäume in den Wintermonaten"trockenge-
legt"werden, so dass keine Fäulnis oder Frostschäden zu befürchten sind.
Andererseits ist so ein automatisches Umschalten im Frühjahr von dem Drai- nage-und Entwässerungsbetrieb auf die Regenrückhaltefunktion möglich, so dass zugleich ein Bewässerungsbetrieb wiederum ausgeübt werden kann.
Auch bei diesem Betriebszustand erfolgt in den Sommermonaten ein selb- ständiges Ablaufen des überschüssigen Wassers zur Brunnenbohrung bei zu hohen Niederschlagsmengen und vermeidet auch hier die dazugehörigen Nachteile.
Günstigerweise ist der Vorratsbehälter für Wasser über ein entsprechendes Rohrsystem mit Kühldecken, Kühlwänden, Lüftungsanlagen, Klimaanlagen und Photovoltaik-Anlagen verbunden. Somit kann das Brauchwasser als Kältemittel zu Kühlzwecken eingesetzt werden. Dies verhindert ein Trocken- laufen des Bewässerungssystems, da der Kühlbetrieb erlaubt, dass das ge- ring erwärmte Brauchwasser systembedingt nach den Kühlsystemen in das Regenwasserentsorgungssystem gelangt und somit eine Bewässerung si- cherstellt. Möglich ist auch eine zielgerichtete Bewässerung durch Bedarfs- schaltung einer Brunnenpumpe.
Die Nutzung des Brauchswassers aus der Brunnenbohrung zur Kühlung von Solarzellen (Photovoltaik-Anlagen) durch Hinterspülung dieser Zellen be- deutet insbesondere an heißen langen Sommertagen eine wesentlich er- höhte Wirtschaftlichkeit, da der Stromertrag stark gesteigert werden kann, weil die Photovoltaik-Anlage durch die entsprechende Kühlung keine Lei- stungseinbußen erfährt.
Es wird also durch die vorgestellte Erfindung eine gesamtheitliche Nutzung der vorhandenen Erdwärme und des Niederschlagswassers bzw. des ober- flächennahen Nicht-Grundwassers erlaubt. Dies senkt insbesondere bei landwirtschaftlichen Betrieben den starken Verbrauch an Trinkwasser. Durch das systembedingte Durchströmen des Wasser durch die Sickersysteme und Sandbettfilter wird eine Reinigung erreicht, so dass die Nutzung dieses Was- sers keine besonderen Anforderungen an die Verbrauchereinrichtungen
stellt. Zudem wird durch die Regenwasserrückhaltefunktion ein Beitrag zur Hochwasserverhinderung in Bächen und Flüssen geleistet : Durch die Vorrei- nigung des Wassers wird zudem die Belastung der Abwasseranlagen verrin- gert. Durch den Entzug des Wasser aus dem Boden wird eine hohe Durch- nässung des Geländes verhindert, so dass gerade in regenreichen Monaten oder Gebieten durch Fäulnis oder Frost verursachte Schäden verhindert werden können.
Das Versickerungs-und Drainage-bzw. Entwässerungssystem bietet insbe- sondere bei abschüssigem Gelände den Vorteil eines langsamen Was- serablaufs, weil sich durch Wahl der Abstände der Sammelschächte ein so- genanntes Stufenverhalten des abfließenden Wassers einstellen lässt.
Die aus der Wärmepumpe gewonnene Wärme kann zu Heizzwecken von Wohngebäuden und z. B. Stallungen eingesetzt werden. Durch diese Dop- pelfunktion wird ein besonders hoher wirtschaftlicher Vorteil erreicht.
Die Anordnung kann daher bedarfsweise völlig unterschiedliche Funktionen erfüllen. Zum einen kann durch den Wärmeentzug aus dem Erdreich für den Wärmepumpenbetrieb eine alternative Wärmequelle bereitgestellt werden, wodurch die Strom-, Gas-oder Ölkosten gesenkt werden. Dies kommt insbe- sondere dem Verbrauch der natürlich Ressourcen zugute, die nicht in unend- licher Menge vorhanden sind. Ferner kann durch die Anordnung eine Wasse- rentnahme für unterschiedliche Zwecke, wie Kühlwasser, Brauchwasser oder zur Bewässerung erfolgen. Durch die Funktion als Schluckbrunnen bei mo- mentanem oder jahreszeitlichbedingtem Überschuss von Niederschlags- oder oberflächennahem Versickerungswasser wird eine Rückhaltefunktion erreicht, die neben der Hochwasserverhinderung den Vorteil der Erhöhung der Brauchwassermenge mit sich bringt.
Je nach Anlagengröße und Bedarf können ein oder beliebig viele Bohrbrun- nen erstellt und vernetzt werden. Beim Einsatz von mehreren Brunnenanla- gen können die Funktionen beliebig aufgeteilt oder auch gekoppelt werden.
So ist z. B. möglich, dass bei Anordnungen von nur einer oben liegenden Brunnenpumpe über eine Verbundleitung, welche nach dem Heberprinzip ausgeführt wird, gleichzeitig Wasser aus zwei oder mehreren Brunnen ent- nommen wird. Ferner können die Brunnen zum Wasserausgleich miteinan- der verbunden sein.
Das Be-und Entwässerungssystem lässt viele Möglichkeiten zur Einrichtung von zusätzlichen Einrichtungen wie Gartenteichen, Springbrunnen oder auch teilweise offenen Gerinnen wie Bächen usw. offen.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung er- geben sich aus der unten mit Bezug zu den beiliegenden Zeichnungen ab- gegebenen Beschreibung.
Es zeigen : Fig. 1 schematisch einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Bohr- brunnen mit installierter Anordnung zur gleichzeitigen Nutzung von Erdwär- me und Brauchwassergewinnung ; Fig. 2 schematisch einen Querschnitt durch ein Regenwasser-Versickerungs- Drainangesystem und Einsatz des Brauchbrunnenwassers zu Kühlzwecken und Fig. 3 ein gesamtheitliches System zur Wasserbewirtschaftung und Wärme- nutzung.
Fig. 1 zeigt schematisch im Querschnitt eine als Ganzes mit 100 bezeichnete Anordnung zur gleichzeitigen Nutzung von Erdwärme und Brauchwasserge- winnung nach der Installation in einer Brunnenbohrung 3. Die Brunnenboh- rung 3 besteht aus einem oberen Teil 1, der mit einem geeigneten Material wie Zement befüllt ist, und aus einem unteren Teil, dem Wasserraum 2. Der oberer Teil 1 der Brunnenbohrung dient wie später noch beschrieben werden
wird zur Wärmegewinnung, wohingegen der untere Wasserraum 2 als Brun- nen zur Brauchwasserschöpfung genutzt wird. Die beiden Teile sind durch eine Stauscheibe 4 voneinander getrennt, die im vorliegenden Beispiel mit drei Durchbrüchen versehen ist. Die Durchbrüche dienen dabei zur Durch- führung der Rohrleitungen zur Brauchwasserschöpfung.
Nachfolgend wird der Teil der Anordnung, der zur Brauchwassergewinnung dient, beschrieben.
Er umfasst einen Wasservorratsbehälter 5, eine damit verbundene nach un- ten führende Druckleitung 7, in deren oberen Bereich eine Pumpe 6 ange- ordnet ist. Von dem Wasserraum 2 führt eine entsprechende Druckleitung 8 zurück in den Vorratsbehälter 5. Im unteren Teil zwischen der Druckleitung 7 und der Druckleitung 8 ist ein Injektor 9 angeordnet, der zur Wasserförde- rung dient. Dieser wird über die außerhalb des Brunnens gelegene Pumpe 6 betätigt. Störungen sind daher im unteren Bereich unten im Brunnen kaum möglich. Bei einer selten auftretenden Störung, z. B. bei einer Verschmut- zung des Injektors, kann dieser mittels einer Hockdruckpumpe oder Umkehr der Pumprichtung der Pumpe 6 gereinigt werden.
Über einen Zulauf 11 kann über die damit verbundene Druckleitung 8 von ei- nem geeigneten Sandbettfilter oder dergleichen Wasser in den Brunnen ein- geführt werden. Mit dem Bezugszeichen 10 ist eine Heberleitung bezeichnet, die benötigt wird, wenn mehrere Brunnen zusammengeschaltet werden sol- len und diese miteinander kommunizieren sollen. Diese kann bei nur einem einzigen Brunnen naturgemäß entfallen.
Nun folgt die Beschreibung des Teils der Anordnung, der zur Wärmegewin- nung dient.
In dem oberen Teil 1 der Brunnenbohrung ist ein Rohrbündel 14 angeordnet, welches von einem Kältemittel durchströmt wird und einen Wärmetauscher 12 durchläuft, wo es über eine Pumpe 13 umgewälzt wird. Wie oben schon
erwähnt ist der oberer Teil der Brunnenbohrung mit einem geeigneten Mate- rial ausgefüllt, so dass die Erdwärme außerhalb der Brunnenbohrung an das Rohrbündel 14 übertragen werden kann und somit das Kältemittel erwärmt.
Das Kältemittel gibt seine Wärme im Wärmetauscher 12 über dem Fach- mann bekannte Vorrichtungen und Einrichtungen ab und wird dort auf das gewünschte Temperaturniveau angereichert, so dass es zu Heizzwecken je- der Art eingesetzt werden kann.
Da die beiden Druckleitungen 7 und 8 das Rohrbündel 14 durchdringen auf ihrem Weg nach unten in den Wasserraum 2 bzw. nach oben zum Vorrats- behälter, ist eine Doppelfunktion möglich, da neben der Entnahme des Brauchwassers der Wirkungsgrad der Wärmepumpe erhöht wird, weil funkti- onsbedingt immer eine Temperaturerhöhung des Verdampferteils (Rohrbün- del 14) erreicht wird. Dies rührt daher, dass die Druckleitung 8 durch das Rohrbündel 14 verlegt ist und das geschöpfte Wasser auf seinem Weg nach oben seine Wärme auf es übertragen kann.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch ein schematisch dargestelltes Regen- wasser-Versickerungs-Drainagesystem 200, wobei im dargestellten Beispiel jeweils ein Sammelschacht 101 und ein Sickerbrunnen 102 vorhanden sind, die jedoch auch in beliebiger Anzahl vorhanden und zusammengeschaltet werden könnten. Ferner ist aus Fig. 2 ersichtlich wie das Brunnenbrauch- wasser zu Kühlzwecken und anschließend zu Bewässerungszwecken ge- nutzt werden kann.
Das aus dem Vorratsbehälter stammende Brunnenwasser wird über eine Leitung 109 einer schematisch dargestellten Behausung zugeführt. Dort wird zu einem über eine Zweigleitung 111 eine mit 108 bezeichnete Photovoltaik- Anlage durch Hinterspülen gekühlt. Weiterhin wird das aus der Leitung 109 stammende Brauch-bzw. Kühlwasser über eine weitere Zweigleitung 112 ei- ner Kühlwand 107, welche in Kombination mit einer Wandheizung ausgeführt sein kann, die wiederum über den Wärmetauscher aus Fig. 1 betrieben wer- den könnte, zugeführt.
Das sowohl von der Photovoltaik-Anlage 108 also auch von der Kühlwand 107 oder weiteren Einrichtung wie Toiletten oder Waschmaschinen stam- mende Brauchwasser wird über eine Leitung 105 gesammelt. Dabei wird das Wasser aus der Photovoltaik-Anlage über das Dach in die Regenrinne 106 eingeleitet, wo sich natürlich ebenfalls Regenwasser sammelt. Die Regenrin- ne 106 ist ebenfalls mit der Rohrleitung 105 verbunden. Diese Sammellei- tung wird in das Erdreich geführt, wo sie über ein Drainagerohrsystem 104 das gesammelte Wasser teilweise durch Versickerung an das Erdreich und somit zu Bewässerungszwecken an den Garten abgeben kann. Das Draina- gerohrsystem 104 führt ferner in einen Sammelschacht 101, wo ebenfalls ein Teil des versickerten Wassers oder Grundwassers gesammelt werden kann.
Dieser Sammelschacht 101 ist mit einer Heberleitung 110 und einer Verbin- dungsleitung 115 mit dem Sickerbrunnen 102 verbunden und kommuniziert somit mit diesem. Die Leitung 115 führt, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, an- schließend in einen Vorfluter, von wo aus der Brunnen 3 aus Fig. 1 versorgt wird.
In dem Sammelschacht 101 ist im unteren Bereich eine Pumpe 113 ange- bracht, die bei Bedarf über eine Leitung 114 ein weiteres Drainagerohrsy- stem 104 zur Bewässerung mit Wasser versorgen kann oder direkt mit einem entsprechenden oberirdischen Bewässerungssystem verbunden sein kann.
Bei niedrigem Wasserstand kann die Pumpe 113 ebenfalls zum Umwälzen bzw. Leeren des Schachtes 101 und Weitergabe des Wasser über den Sik- kerbrunnen 102 bzw. den in Fig. 3 dargestellten Vorfluter an den Brunnen 3 genutzt werden. In dem Sammelschacht 101 bzw. in dem Sickerbrunnen 102 wird sich natürlich ebenfalls Oberflächenversickerungswasser also haupt- sächlich Regenwasser sammeln. Zur Unterstützung dieses Auffangens von Regenwasser sind weitere Drainagerohre 104 vorgesehen. Ferner können über direkte Hof-oder Straßeneinläufe 103, welche zur Vorreinigung des Wassers mit Sand gefüllt und mit dem Drainagerohrsystem 104 verbunden sind, die Schächte bzw. Brunnen versorgt werden.
Somit wird das aus dem Brunnen stammende Kühlwasser ebenfalls zur Gartenbewässerung eingesetzt und zusätzlich im Kreislauf geführt, so dass besonders unter ökologischen Gesichtspunkten das vorgestellte System sehr sinnvoll ist.
Fig. 3 zeigt eine schematische Gesamtübersicht 300 des Systems zum Ein- satz bei einer ganzheitlichen Lösung zur Brauchwassergewinnung bzw. des- sen Gebrauch als Kühlmittel und zur Bewässerung.
Das System umfasst einen Vorfluter 301 zur Sammlung des Wassers für ei- nen Gartenteich 304 bzw. für den Sandbettfilter 302, der über eine Filterwand 317 mit dem Nachfluter 318 verbunden ist und über eine Ablaufleitung 316 dem Brunnen 303 aufgereinigtes Wasser zuführt. Das System umfasst ferner eine Überlaufleitung 305, die vom Vorfluter zum Sandbettfilter führt und zum Regenrückhalte-, Gartenbewässerungs-, Regenüberschussableitungs-und Regenwasser-Versickerungsbetrieb vom Frühjahr bis zum Herbst dient.
Zum Umschalten im Herbst auf Drainage-und Regenwasserableitungsbe- trieb ist ein Baumsensor 306 vorgesehen, der wie oben schon ausgeführt, auf die Umweltveränderungen in Bäumen reagiert und somit den Jahreszei- tenwechsel erkennen kann. Der Sensor könnte beispielsweise als Photozelle ausgeführt sein.
Vom Vorratsbehälter 328 führt eine Frischwasserdruckleitung 307 für Kühl- wasser-und Gartenwässerungsbetrieb zu den entsprechenden Einrichtun- gen. Diese sind vor allem solche mit 310 bezeichnete Kühleinrichtungen aller Art wie Kühlregister, Kühldecken, Kühlwände usw. mit Ablauf zum Regen- wasserableitesystem sowie die Kühlung der Solarzellenanlage 321. Über ein entsprechendes Ventil 323 kann von der Leitung 307 unter Umgehung son- stiger Verbraucher der Gartenbewässerungsbetrieb durchgeführt werden. Mit 309 sind Sammelschächte in beliebiger Anzahl, hier insbesondere zwei, ge- kennzeichnet, die für den Regenwasser-Rückhalte-, Regenwasserüberlauf- und Gartenbewässerungs-sowie Drainagebetrieb geeignet sind. Diese sind
untereinander mit Heberleitungen 319 verbunden und kommunizieren somit mit dem Vorfluter 301. In diesen Sammelschächten können wiederum Pum- pen 320 als Alternative zur Heberleitung 319 vorgesehen sein. Weiterhin werden die Sammelschächte über Regenwasserversickerungs-und Draina- gerohre 325 mit Wasser versorgt. Ebenfalls vorgesehen sein können Hof- oder Straßeneinläufe mit Sandfang, welche als Ganzes mit 326 bezeichnet sind und über die Leitungen 325 mit den Sammelschächten 309 bzw. dem Vorfluter 301 verbunden sind. Der Vorfluter 301 kann über eine Wasserni- veauregulierung 311 mittels eines Schwimmerventils oder ähnlichen Ein- richtungen die Wasserhöhe im Gartenteich 304 regeln.
Mit 312 ist schematisch die Wärmetauscheranordnung dargestellt, welche zu nicht dargestellten Heizzwecken zur Ausnutzung der gewonnenen Erdwärme eingesetzt wird.
Zum Fördern von Wasser aus dem Brunnen 303 ist eine Wasserförderpumpe 313 vorgesehen, die mittels des Injektors 315 aus dem unteren Teil Wasser fördert und dieses im Vorratsbehälter 328 speichert. Die Brunnenbohrung 314 ist dabei durch die Stauscheibe 327 in dem oberen und unteren Bereich getrennt.
Wie im aus Fig. 2 bekannten Beispiel, wird bei dem System 300 über ein Re- genwasserfalfrohr 324 ebenfalls Wasser von dem Dach bzw. den Dächern der Gebäude aufgefangen und dem System zusätzlich zu dem"verbrauch- ten"Kühlwasser zugeführt, insbesondere den Sammelschächten 309.
Bei Kühlwasserbetrieb besteht in den meisten Fällen auch Gießwasserbe- darf, so dass hier bei Pumpenbetrieb meistens zwei Notwendigkeiten erfüllt werden, was einen enormen wirtschaftlichen Vorteil bedeutet, da diese bei- den Betriebsarten gekoppelt werden können. Das Gießwasser wird nicht an der Oberfläche versprüht, wo ein Großteil des Wassers wieder verdunsten würde und der Vegetation außerdem bei starker Sonneneinstrahlung scha- den könnte, sondern es gelangt vielmehr auf direktem Wege über die Versik- kerungs-und Drainagerohre dahin, wo die Pflanzen das Wasser benötigen und aufnehmen können, nämlich am Wurzelwerk.
Ferner wird durch das vorgestellte System das Wasser im Kreislauf geführt, so dass nur ein geringer Verbrauch von Trinkwasser entsteht. Das Wasser wird zudem durch den Sandbettfilter 302 und die Filterwand 317 vorgereinigt.
Somit ist eine Verschmutzung des Systems nicht möglich bzw. tritt erst nach langen Betriebszeiten auf. Dies ist hinsichtlich der Wartung und des ein- wandfreien Betriebs bzw. den Anforderungen an die Verbraucher vorteilhaft.
Das System kann natürlich an entsprechenden Stellen wie z. B. innerhalb des Brunnens Sensoren zur Wasserstandsbestimmung bzw. Sensoren zur Temperaturbestimmung, Magnetventile und sonstige Steuer-und Regelein- richtungen beinhalten, die über geeignete Maßnahmen wie z. B. Computer eine selbständige jahreszeitabhängige Steuerung, insbesondere unter Ein- beziehung des Baumsensors 306 ermöglichen, vorsehen.