热探头的必要长度可以被减小，该必要长度是使得地热探头达到足够高的温度梯度或排出值所需的长度。因此，该地热探头也可以用在钻孔深度在地质学上或法律上受到限制的区域。通过传热流体在快速层流和混合之间更替，有效的热交换被实现了。特别地，因为其与地面之间有效的热交换，根据本发明的地热探头还适用于制冷。
[0022]本发明的另一个方面在于，在地热探头的热循环中，即使当热栗在消耗循环后不需要热量时，循环栗在相对短的时间间隔内将传热流体传送或移动至具有至少一个地热探头的连接热循环中。与传统装置相比，根据本发明的循环栗在其中独立运行，而传统装置中，循环栗只在消耗或热栗有热量需求的时候传递。因此，可以知道的是，地热探头中传热流体的循环以及混合即使在消耗热循环的稳定状态下仍然会发生。因而，这使得传热流体的热量增加，从而显著提升了热栗的效率。因此，即使不需要，在其到达热栗之前，传热流体也已经在地热探头中被预加热。特别地，热栗产生可用的所需热量所需的时间也因此减少了。
[0023]根据本发明的一种用于运行这样的地热探头的热循环的方法，其特征在于，在一个地热探头中(或者取决于配置，在多个地热探头中)，传热流体在较短的时间间隔内循环经过循环栗，使得传热流体的混合一直产生。
【附图说明】
[0024]本发明的其他特性和优点可以通过下文对示例性实施方式的描述来获得，这不应理解为对本发明的限制，这将在下文中结合附图进行更详细的解释。在附图中示意性地示出了:
[0025]图1:流出管上的混合元件的立体图；
[0026]图2:流入管的截面图，在该区域中布置有混合元件；
[0027]图3:流入管的截面图，在该区域中布置有三个混合元件。
【具体实施方式】
[0028]在不同附图中，具有相同功能的等同部件一般标记为相同的参考编号，因此这些部件通常仅被描述一次。
[0029]图1示意性地示出了一段流出管18，其上布置有混合元件20。在所示的示例性实施方式中，相同的五个局部环状盘22，每个都具有局部环状表面21，每个局部环状表面都由外边缘25、内边缘23和两个自由端26所界定。
[0030]局部环状盘22被布置为与流出管18的纵轴线x-x的正交平面具有不同的倾斜度，其中每个局部环状盘的其中一个自由端26与相邻的局部环状盘22的其中一个自由端26隔开设置。因此，相邻的局部环状盘22的这两个自由端26形成了开口 24，该开口沿着流出管18的纵轴线x-x的竖直方向延伸。相邻的局部环状盘22的自由端26被布置为大致彼此隔开，并且仅在其外边缘25处彼此接触。通过局部环状盘22的倾斜布置，混合元件20的外形类似于螺旋结构，在沿着纵轴线X-X的方向观察的俯视图中，该螺旋沿顺时针方向围绕在流出管18上。
[0031]图2示出了根据本发明的地热探头10的流入管12在某区域中的简化的截面示意图，在该区域中混合元件20被布置在流入管内表面16与流出管外表面19之间的环形空间15中。图2所示的混合元件20对应着图1已经示意性示出的混合元件20。在截面图中，可以注意到的是，在局部环状盘22的外边缘25与流入管内表面16之间形成了环形间隙28。
[0032]在环形空间15的区域中，混合元件20布置在该区域中，传热流体大致沿着三个不同的流道流动。在这之前，传热流体以(近似)层流的状态在环形空间15中朝向混合元件20流动。传热流体以层流状态流动的方向由大空心箭头表示。该箭头的方向相当于传热流体的流入方向。
[0033]当流入方向的层流的传热流体碰到第一局部环状盘22的局部环状表面21时，传热流体沿着其他局部环状表面21围绕流出管18顺时针方向旋转运动。这一第一流道由围绕流出管18的带箭头的虚螺旋线表示。
[0034]通过图1中已经示出的在两个局部盘22之间的开口 24，得到具有竖直分量的第二流道，其中部分直接沿着流出管外表面19引导。在所有附图中，这一第二流道都由开口24中的小空心箭头表示。为了清楚起见，在其中一个开口 24a中省略了小空心箭头，取而代之的是示出了小湍流29，这表明了在这一点处传热流体的混合。
[0035]局部环状盘22与流入管内表面16之间的环形间隙28构成了第三流道。第三流道由细长箭头表示。同样地，在该区域中，传热流体的混合由小湍流29部分示出。
[0036]在流入管12的下游端的连接区域中(未在此示出)，传热流体流进流出管18。流出管18中的流动方向由黑色箭头表示。其与流入方向相反。
[0037]同样地，图3示出了流入管12的截面图。在所示的区域中，三个混合元件201、2011、20III被布置在环形空间15中。环形空间15中所示的混合元件201 -111对应着图2已经示意性示出的混合元件20。其示出了，各个混合元件201、20I1、20III之间的距离这样选择，以使得由大空心箭头表示的大致层流传热流体总是碰到各个混合元件201、20I1、20III的第一局部环状盘22的局部环状表面21。此外，可以注意到的是，第一混合元件201使得传热流体围绕流出管18进行逆时针旋转运动，而混合元件2011使得其进行顺时针旋转运动，以及混合元件201II再次使得传热流体围绕流出管18进行逆时针旋转运动。由于多个混合元件201-111，传热流体的层流和混合发生反复更替。
【主权项】
1.一种地热探头(10)，其用于所述地热探头(10)周围的地面与传热流体之间的热交换，其中所述地热探头(10)被设置在工作状态，所述地热探头(1)包括 1.1流入管(12)，其具有流入管内表面(16)， 1.2流出管(18)，其设有流出管外表面(19)，其中所述流入管内表面(16)和所述流出管外表面(19)之间形成了环形空间(15)，所述传热流体层流地流进所述环形空间(15)，以及 1.3至少两个混合元件(20)，其沿着所述流出管(18)的纵轴线(x-x)彼此间隔设置在所述环形空间(15)中， 1.3.1包括至少一个第一局部环状盘和至少一个第二局部环状盘(22)，每个局部环状盘都具有局部环状表面(21)，其由内边缘(23)、外边缘(25)和两个自由端(26)限定，所述内边缘(23)背靠所述流出管外表面(19)，其中 1.3.1.1所述局部环状盘(22)被设置为与所述流出管(18)的所述纵轴线(x-x)的正交平面具有不同倾斜度，以使得具有旋转分量的第一流道围绕所述流出管(18)在所述局部环状表面(21)上延伸， 1.3.1.2所述第一局部环状盘(22)的每一个所述自由端(26)和所述第二局部环状盘(22)的其中一个所述自由端(26)被设置为大致彼此间隔的，从而形成开口(24)，具有平行于所述流出管(18)的所述纵轴线(x-x)的分量的第二流道引导经过所述开口(24)，以及 1.3.1.3局部环状盘(22)的所述外边缘(25)与所述流入管内表面(16)形成了环形间隙(28)，具有沿着所述流入管内表面(16)的分量的第三流道引导经过所述环形间隙(28)， 1.3.1.4所述第一流道与所述第二和第三流道相交，从而使得所述传热流体混合， 其中，所述混合元件(20)之间的距离这样选择，以使得被其中一个所述混合元件(20)混合后的所述传热流体再次近似层流地流进下一个所述混合元件(20)，即，在所述地热探头(10)中所述传热流体发生混合与近似层流的更替。2.根据权利要求1所述的地热探头(10)，其特征在于，所述环形空间(15)的计量体积大于8升。3.根据前述任意一项权利要求所述的地热探头(10)，其特征在于，所述混合元件(20)沿着所述纵轴线(x-x)的方向能够移置地设置在所述环形空间(15)中。4.根据权利要求3所述的地热探头(10)，其特征在于，每个所述混合元件(20)都包括具有孔的套筒，所述套筒能够通过平头螺丝设置在所述流出管(18)的不同位置上。5.根据前述任意一项权利要求所述的地热探头(10)，其特征在于，相邻的混合元件(20)的所述局部环状盘(22)在所述纵轴线(x-x)的正交平面上具有不同的设置方式，以使得所述相邻的混合元件(20)的所述第一流道的所述旋转分量的方向不同。6.根据前述任意一项权利要求所述的地热探头(10)，其特征在于，局部环状盘(22)的所述自由端(26)之间包括100°至220°之间的角，优选地，包括180°的角。7.根据前述任意一项权利要求所述的地热探头(10)，其特征在于，在所述纵轴线(x-x)的径向的正交平面上，所述局部环状盘(22)的所述外边缘(25)与所述流入管内表面(16)之间的距离为Imm至2.5mm，优选地，为1.5mm至2mm。8.一种地热探头的热循环，其包括: -连接热循环，其具有根据权利要求1-7中任意一项所述的至少一个地热探头(10)， -消耗热循环，其具有热栗，以满足热量要求，以及 -热交换器，其用于所述连接热循环和所述消耗热循环之间的热量传递， -以及循环管，其用于产生所述传热流体在所述地热探头(10)中循环，这使得所述传热流体以较短的时间间隔循环，与所述消耗热循环的热量要求无关。9.一种用于运行地热探头的热循环的方法，所述地热探头的热循环具有根据权利要求1-7中任意一项所述的地热探头(10)、循环栗以及具有热栗的消耗热循环，所述循环栗用于产生所述地热探头(10)中的所述传热流体的循环，其特征在于，所述循环使得所述传热流体以较短的时间间隔循环，与所述消耗热循环的热量要求无关。
【专利摘要】本发明涉及一种地热探头(10)，其用于地热探头(10)周围的地面与传热流体之间的热交换，其中地热探头(10)被设置在工作状态。地热探头(10)包括具有流入管内表面(16)的流入管(12)和具有流出管外表面(19)的流出管(18)，其特征在于，在流入管内表面(16)与流出管外表面(19)之间形成了环形空间(15)，层流的传热流体进入该环形空间(15)。环形空间(15)中设置有至少两个彼此间隔的混合元件(20)。混合元件(20)使得传热流体在层流与混合之间反复更替。
【IPC分类】F24J3/08
【公开号】CN105579786
【申请号】CN201480052490
【发明人】安东·莱德翁
【申请人】动力蓝控股公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2014年9月23日
【公告号】CA2919746A1, DE102014113750A1, US20160195304, WO2015044142A1