DD284745A5 - METHOD AND ARRANGEMENT FOR UTILIZING THE LOW TEMPERATURE ENERGY OF THE GEOTHERMAL WEATHER FROM ABBAURAEUMEN OF A GRUB - Google Patents

METHOD AND ARRANGEMENT FOR UTILIZING THE LOW TEMPERATURE ENERGY OF THE GEOTHERMAL WEATHER FROM ABBAURAEUMEN OF A GRUB Download PDF

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DD284745A5 DD88315311A DD31531188A DD284745A5 DD 284745 A5 DD284745 A5 DD 284745A5 DD 88315311 A DD88315311 A DD 88315311A DD 31531188 A DD31531188 A DD 31531188A DD 284745 A5 DD284745 A5 DD 284745A5
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung der Ausnutzung der Niedrigtemperaturenergie geothermischer Waerme zur Beheizung von Wohnungen und Brauchwasser. Das erfindungsgemaesze Verfahren zur Ausnutzung der Niedrigtemperaturenergie der geothermischen Waerme aus den Abbauraeumen einer Grube besteht darin, dasz die im Wasser, im Gebirge und in dem Versatzgut von Abbauraeumen auszerbetriebgenommener und arbeitender Gruben enthaltene geothermische Niedrigtemperaturenergie ueber Schlangen entnommen und zu den beheizten Raeumen ueber eine aus Leitungen, einer Waermepumpe, einem Akkumulationsspeicher und einer Waermeverteilung zusammengesetzte Anordnung uebertragen wird, wobei in einem Teil des geschlossenen Kreislaufs als Medium das Wasser und in dem anderen Teil eine Salzwasserloesung verwendet wird. Die Anordnung besteht darin, dasz die Schlangen (2) in dem Versatzgut oder im Gebirge des Abbauraumes (1) angeordnet und ueber Leitungen mit der Waermepumpe (3) und dann mit dem Akkumulationsspeicher (4) verbunden sind, wobei in den auszerbetriebgenommenen Gruben, insbesondere in tiefen Gruben, die Waermepumpe * der Akkumulationsspeicher (4) und die Waermeverteilung (5) vorzugsweise unter Tage und in arbeitenden Gruben sowie in den Abbauraeumen flacher Gruben die Waermepumpe (3) und der Akkumulationsspeicher (4) vorzugsweise in dem Abbauraum (1) und die Waermeverteilung (5) auf der Erdoberflaeche angeordnet wird. Fig. 1{Niedrigtemperaturenergie; geothermische Waerme; Beheizung; Abbauraeume; Grube; Wasser; Gebirge; Versatzgut; Schlangen; Waermepumpe; Akkumulationsspeicher; Waermeverteilung}The invention relates to a method and an arrangement of the utilization of the low-temperature energy of geothermal heat for the heating of homes and service water. The method according to the invention for utilizing the low-temperature energy of the geothermal heat from the excavation area of a pit consists in extracting the low-temperature geothermal energy contained in the water, in the mountains and in the off-set of excavation areas from working pits and to the heated rooms via lines , a heat pump, an accumulation storage and a heat distribution composite arrangement is transferred, wherein in one part of the closed circuit as a medium, the water and in the other part of a salt water solution is used. The arrangement consists in that the coils (2) are arranged in the offset material or in the mountains of the processing space (1) and are connected via lines to the heat pump (3) and then to the accumulation accumulator (4), wherein in the decommissioned pits, in particular in deep pits, the heat pump * the accumulation memory (4) and the Waermeverteilung (5) preferably underground and working pits and in the mining areas shallow pits the heat pump (3) and the accumulation memory (4) preferably in the working space (1) and the heat distribution (5) is arranged on the earth's surface. Fig. 1 {low temperature energy; geothermal heat; heating; Abbauraeume; Pit; Water; Mountains; Versatzgut; Snakes; Waermepumpe; Accumulation memory; Waermeverteilung}

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausnutzung der Niedrigtemperaturenergie geothermischer Wärme aus Abbau räumen einer Grube und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for exploiting the low-temperature energy of geothermal heat from excavation clear a pit and an arrangement for carrying out the method.

Die Erfindung findet Anwendung für Heizzwecke, insbesondere zur Beheizung der Wohnungen und des Wassers für Brauchzwecke.The invention finds application for heating purposes, in particular for heating the apartments and water for domestic purposes.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Es sind Verfahren zur Ausnutzung der geothermischen Energie aus niedrigen Tiefen, wie z.B. vom Bodengrund mit einer Temperatur im Winter von 277 K bis 278 K, von dem Seewasser und von anderen Gewässern mit einer Tempera tür von 279 K bis 281 K, vom Grundwasser auf einer Tiefe bis etwa 20m, mit einer Wintertemperatur von 281 K bis 283 K, vom Tiefbrunnenwasser bis 150m Tiefe, mit einer Temperatur von 285K bis 288K bekannt.There are methods of utilizing the geothermal energy from low depths, such as e.g. from the ground with a temperature in the winter of 277 K to 278 K, of the seawater and other waters with a temperature of 279 K to 281 K, of the groundwater to a depth of up to 20m, with a winter temperature of 281 K to 283 K. , known from deep well water to 150m depth, with a temperature of 285K to 288K.

Diese Verfahren bestehen in der Anordnung auf geringer Tiefe im Bodengrund der Wärmeaustauscher, wie z. B. des in der PL PS 119749 beschriebenen Austau sch ers bzw. in der Gewinnung der Wärme aus dem geschöpften Grundwasser, dessen Temperatur höher ist als die der Bodenfläche.These methods consist in the arrangement at shallow depth in the bottom of the heat exchanger, such. As described in the PL PS 119749 Austau sch ers or in the extraction of heat from the groundwater whose temperature is higher than that of the bottom surface.

Außerdem istinderDE PS 3022624 eine Lösung zur Ausnutzung kleiner Gewässer zur Gewinnung der Wärmeenergie beschrieben. Die DE PS 3005132 stellt eine Wärmepumpe vor, die die geothermische Wärmeenergie ausnutzt.In addition, PS 3022624 describes a solution for exploiting small waters to recover thermal energy. DE PS 3005132 presents a heat pump which utilizes the geothermal heat energy.

Auch die US PS 4375831 stellt ein System zur Ausnutzung der geothermischen Wärme vor.Also, the US PS 4375831 presents a system for utilizing the geothermal heat.

Alle dargestellten bekannten Lösungen enthalten keinen Hinweis auf ein Verfahren zur Ausnutzung der Wärmeenergie der Gruben.All the known solutions shown contain no indication of a method of utilizing the thermal energy of the pits.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Es ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Anordnung zur Ausnutzung der Niedrigtemperaturenergie geothermischer Wärmeaus Abräumen einer Grube zur An Wendung zu bringen, mit denen die Niedrigtemperaturenergie geothermischer Wärme wirtschaftlich ausgenutzt wird.It is the object of the invention to provide a method and arrangement for utilizing the low temperature energy of geothermal heat from clearing a pit, which economically exploits the low temperature energy of geothermal heat.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ausnutzung der Niedrigtemperaturenergie geothermischer Wärme aus den Abräumen einer Grube und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit dem Bauten, insbesondere Wohngebäude mit der natürlichen geothermischen Energie aus den Abbauräumen von Gruben beheizt werden können.The invention has for its object to provide a method for utilizing the low-temperature energy geothermal heat from the clearances of a pit and an arrangement for performing the method, can be heated with the buildings, especially residential buildings with natural geothermal energy from the excavation areas of pits.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Gewinnung der Niedrigtemperaturenergie der geothermischen Wärme aus den Abbauräumen von Gruben, die im Wasser, im Gebirge und im Versatzgut der Abbauräume der außerbetriebgenommenen und der arbeitenden Gruben enthaltene geothermische Niedrigtemperaturenergie über Schlangen entnommen und zu den beheizten Räumen mittels eines Systems übertragen wird, das aus Leitungen, einer Wärmepumpe, einem Akkumulationsspeicher und einer Wärmeverteilung zusammengesetzt ist.According to the invention, the object is achieved in that for the extraction of low-temperature energy of geothermal heat from the workings of pits, the geothermal low-temperature energy contained in the water, mountains and Versatzgut the working spaces of the out-of-service and the working pits contained via snakes and the heated rooms by means a system composed of pipes, a heat pump, accumulation storage and heat distribution.

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Ausnutzung der Niedrigtemperaturenergie der geothermischen Wärme aus den Abbauräumen von Gruben ist so ausgebildet, daß die Schlangen zur Entnahme der geothermischen Niedrigtemperatur-Wärmeenergie in dem Versatzgut oder in dem Gebirge des Abbauraumes angeordnet und über Leitungen mit einer im geschlossenen Kreislauf arbeitenden Wärmepumpe und dann mit dem Wärmeakkumulationsspeicher und der Wärmeverteilung verbunden sind. Als Wärmeträger zur Entnahme der geothermischen Niedrigtemperaturenergie direkt vom Abbauraum wird das Wasser oder eine Salzwasserlösung eingesetzt, die in einem Teil der geschlossenen, aus Schlangen, Wärmepumpe und Akkumulationsspeicher bestehenden Anordnung fließt. Der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Anordnung ist besonders hoch, weil die Temperatur am Eintritt der Wärmepumpe hoch und konstant, d.h. von den atmosphärischen Bedingungen und der Jahreszeit unabhängig ist. Diese Temperatur beträgt je nach Tiefe 298Kundmehr. Dieaus der Wärmepumpe gewonnene Wärmeenergiemenge ist dagegen fast doppelt so hoch wie die zum Antrieb der Pumpe verbrauchte Energie. Die Ausnutzung der bestehenden Abbauräume von Gruben reduziert die Kosten der Anlage bezogen auf andere Lösungen um die Kosten der Ausführung von Tiefbrunnen, Kosten der Eingrabung der Rohre unter der Bodenfläche usw. Das System zur Gewinnung der geothermischen Wärme „Abbauraum einer Grube-Wärmepumpe" ist für die Bergbaugelände besonders günstig, auch hinsichtlich des Umweltschutzes. Zur Erzeugung von 1 kWh der Wärmeenergie würde dabei nur 0,150 kg der Steinkohle anstelle von 0,477 kg bei der traditionellen Erzeugung elektrischer Energie oder anstelle von 0,280 kg bei der traditionellen Wärmeerzeugung in einem Fernheizkraftwerk verbraucht. Es wird also Wärmeenergie vorteilhaft bei niedrigerem Brennstoffverbrauch erreicht- im ersten Fall um 66% und im zweiten um über 53%.The arrangement according to the invention for utilizing the low-temperature energy of geothermal heat from the pits of pits is designed so that the snakes arranged for removal of geothermal low-temperature heat energy in the offset or in the mountains of the processing space and via lines with a closed loop heat pump and then connected to the heat accumulation storage and the heat distribution. As a heat carrier for removing the low-temperature geothermal energy directly from the working space, the water or a salt water solution is used, which flows in a part of the closed, consisting of snakes, heat pump and accumulation memory arrangement. The efficiency of the arrangement according to the invention is particularly high, because the temperature at the inlet of the heat pump is high and constant, i. independent of the atmospheric conditions and the season. This temperature is 298K and more, depending on the depth. By contrast, the amount of heat energy recovered from the heat pump is almost twice as high as the energy consumed to drive the pump. The exploitation of the existing workings of pits reduces the cost of the plant relative to other solutions to the cost of the execution of deep wells, cost of burial of the pipes under the ground surface, etc. The system for recovering the geothermal heat "pit pit heat pump" is for In order to produce 1 kWh of thermal energy, only 0.150 kg of hard coal would be used instead of 0.477 kg for traditional electrical energy production or instead of 0.280 kg for traditional heat generation in a district heating plant that is, heat energy achieved with lower fuel consumption - in the first case by 66% and in the second by more than 53%.

Bei Speicherung der Wärmeenergie für 12-15 Stunden kann die Hauptstromentnahme zum Antrieb der Wärmepumpe auf die Zeit außerhalb der Stromentnahmespitzen beschränkt werden, insbesondere auf die Nachtstunden, wodurch weitere positive energetische Effekte erzielt werden.When storing the heat energy for 12-15 hours, the main current drain for driving the heat pump can be limited to the time outside the current drainage peaks, in particular to the night hours, whereby further positive energetic effects are achieved.

Der Vorteil der Erfindung besteht in der Ausnutzung jeder Art Abbauräume von Gruben sowie der im geschlossenen Kreislauf arbeitenden Wärmepumpen zur Gewinnung der geothermischen Wärme.The advantage of the invention is the exploitation of any kind of excavation areas of pits and working in a closed circuit heat pumps to recover the geothermal heat.

Ausführungsbeispieleembodiments

Der Erfindungsgegenstand wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigenThe subject invention is explained below with reference to an embodiment. In the accompanying drawing show

Fig. 1: Ein Schema der in tiefen Gruben unter Tage zur Gewinnung der geothermischen Wärme aus dem Gebirge und demFig. 1: A scheme of deep underground mines for the extraction of geothermal heat from the mountains and the

Versatzgut verwendeten Anordnung; Fig. 2: Schema einer auf der Erdfläche zur Gewinnung der Wärme aus den außerbetriebgenommenen Abbauräumen von Gruben verwendeten Anordnung.Offset material used arrangement; Fig. 2: Scheme of an arrangement used on the earth's surface to extract the heat from the out-of-service excavation pits.

Beispiel IExample I

Die Anordnung zur Gewinnung der geothermischen Niedrigtemperatur-Wärmeenergie und zu deren Übertragung und Ausnutzung für Heizzwecke besteht aus den Schlangen 2, die aus Rohren, vorzugsweise aus Kunststoffrohren ausgeführt wird, die direkt in dem Abbauraum 1 in dem Versatzgut untergebracht werden. Die Schlangen 2 sind mit einer im geschlossenen Kreislauf arbeitenden Wärmepumpe 3 und einem Wärmeakkumulationsspeicher 4 sowie einer Wärmeverteilung 5 verbunden. Die Schlangen 2, die Wärmepumpe 4 samt Austauscher, der Akkumulationsspeicher 4 und die Wärmeverteilung 5 bilden Teile eines geschlossenen Niederdrucksystems, in welchem als Medium zur Entnahme und Übertragung der Wärmeenergie das Wasser oder eine Salzwasserlösung verwendet wird. Dieser Teil der Anordnung wird direkt in dem Abbauraum 1 der Grube untergebracht. Die Wärmeverteilung 5 wird über Hochdruckleitungen mit dem Wärmeverbraucher 6 verbunden und bildet den Teil der Anordnung zur Übertragung der geothermischen Niedrigtemperaturwärmeenergie im geschlossenen Kreislauf, in welchem als Medium zur Wärmeenergieübertragung das Wasser eingesetzt wird.The arrangement for obtaining the low-temperature geothermal heat energy and for their transmission and utilization for heating purposes consists of the snakes 2, which is made of pipes, preferably made of plastic pipes, which are housed directly in the processing space 1 in the offset material. The coils 2 are connected to a closed-loop heat pump 3 and a heat accumulation storage 4 and a heat distribution 5. The coils 2, the heat pump 4 together with the exchanger, the accumulation storage 4 and the heat distribution 5 form parts of a closed low-pressure system in which the water or a brine solution is used as the medium for the removal and transfer of heat energy. This part of the arrangement is placed directly in the excavation space 1 of the pit. The heat distribution 5 is connected via high-pressure lines to the heat consumer 6 and forms the part of the arrangement for transmitting the geothermal low-temperature heat energy in a closed circuit, in which the water is used as a medium for heat energy transfer.

Die beschriebene Anordnung eignet sich insbesondere zur Gewinnung der Wärme für Heizzwecke aus den außer Betrieb genommenen Gruben.The arrangement described is particularly suitable for recovering the heat for heating purposes from the decommissioned pits.

Beispiel IlExample Il

Die Anordnung besteht aus den gleichen Bestandteilen wie im Beispiel I, wobei die Schlangen 2, die Wärmepumpe 3 und der Wärmeakkumulationsspeicher 4 in dem Abbauraum 1 der Grube und die Wärmeverteilung 5 auf der Erdoberfläche angeordnet ist. Als Übertragungsmedium für die Wärmeenergie wird hier das Wasser eingesetzt.The arrangement consists of the same components as in Example I, wherein the coils 2, the heat pump 3 and the heat accumulation memory 4 in the working space 1 of the pit and the heat distribution 5 is arranged on the earth's surface. As a transfer medium for the heat energy, the water is used here.

Die beschriebene Anordnung eignet sich insbesondere zur Gewinnung der Wärme für Heizzwecke aus den arbeitenden Gruben sowie aus den Abbauräumen tiefer Gruben.The arrangement described is particularly suitable for recovering the heat for heating purposes from the working pits as well as from the excavation areas deeper pits.

Claims (4)

Patentansprüche:claims: 1. Verfahren zur Ausnutzung der Niedrigtemperaturenergie geothermischer Wärme aus Abbauräumen einer Grube, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Wasser, in dem Gebirge und im Versatzgut der bereits außerbetriebgenommenen und der arbeitenden Gruben enthaltene geothermische Niedrigtemperaturwärmeenergie über Schlangen entnommen und zu den beheizten Räumen über eine Anordnung übertragen wird, die aus Leitungen, einer Wärmepumpe, einem Akkumulationsspeicherund einer Wärmeverteilung zusammengesetzt ist, wobei in einem Teil des geschlossenen Kreislaufsystems als Medium das Wasser und im anderen Teil eine Salzwasserlösung eingesetzt wird.1. A method for utilizing the low-temperature energy of geothermal heat from excavation areas of a pit, characterized in that in the water, in the mountains and in the off-set the already taken out and the working pits contained geothermal low-temperature heat energy removed via snakes and the heated rooms via an arrangement consisting of lines, a heat pump, an accumulation accumulator and a heat distribution, wherein in one part of the closed circulatory system as the medium the water and in the other part a salt water solution is used. 2. Anordnung zur Ausnutzung der Niedrigtemperaturenergie geothermischer Wärme aus den Abbauräumen einer Grube, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlangen (2) in dem Versatzgut oder in dem Gebirge des Abbauraumes (1) untergebracht und über Leitungen mit der Wärmepumpe (3) und dann mit dem Wärmeakkumulationsspeicher (4) und der Wärmeverteilung (5) verbunden sind, wobei in den außerbetriebgenommenen Gruben, insbesondere in tiefen Gruben, die Wärmepumpe (3), der Wärmeakkumulationsspeicher (4) und die Wärmeverteilung (5) unter Tage vorgesehen ist.2. Arrangement for utilizing the low-temperature energy of geothermal heat from the workings of a pit, characterized in that the snakes (2) housed in the Versatzgut or in the mountains of the processing space (1) and via lines to the heat pump (3) and then with the Heat accumulation memory (4) and the heat distribution (5) are connected, wherein in the decommissioned pits, especially in deep pits, the heat pump (3), the heat accumulation memory (4) and the heat distribution (5) is provided underground. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den arbeitenden Gruben und in den Abbauräumen flacher Gruben die Wärmepumpe (3) und der Wärmeakkumulationsspeicher (4) in den Abbauräumen (1) und die) Wärmeverteilung (5) auf der Erdoberfläche angeordnet sind.3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the heat pump (3) and the heat accumulation memory (4) in the working chambers (1) and the heat distribution (5) are arranged on the surface of the earth in the working pits and in the construction areas shallow pits , 4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Medium zur Entnahme der geothermischen Niedrigtemperaturwärmeenergie direkt aus den Abbauräumen Salzwasserlösung verwendet wird, die in einem Teil eines geschlossenen Kreislaufs fließt, der aus Schlangen (2), einer Wärmepumpe (3), einem Akkumulationsspeicher (4) zusammengesetzt und direkt in dem Abbauraum (1) angeordnet ist.4. Arrangement according to claim 2, characterized in that is used as a medium for removal of the geothermal low-temperature heat energy directly from the digestion brine solution flowing in a part of a closed circuit consisting of snakes (2), a heat pump (3), an accumulation memory (4) is assembled and arranged directly in the working space (1).
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