AT510685B1 - HEAT STORAGE DEVICE - Google Patents

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AT510685B1
AT510685B1 ATA275/2011A AT2752011A AT510685B1 AT 510685 B1 AT510685 B1 AT 510685B1 AT 2752011 A AT2752011 A AT 2752011A AT 510685 B1 AT510685 B1 AT 510685B1
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Eduard Blaschke
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Windhager Zentralheizung Technik Gmbh
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wärmespeichereinrichtung (1), insbesondere für ein Heizungs- und/oder Brauchwassersystem, mit zumindest einem ersten und einem zweiten Speicher (2, 3) für einen flüssigen Wärmeträger, welche Speicher (2, 3) über mehrere in unterschiedlichen Höhen angeordnete Verbindungsleitungen (4, 5, 6) miteinander strömungsverbunden sind, wobei jede Verbindungsleitung (4, 5, 6) ein erstes Ende (4a, 5a, 6a) im Bereich des ersten Speichers (2)und ein zweites Ende (4b, 5b, 6b) im Bereich des zweiten Speichers (3) aufweist, und zumindest eine erste Verbindungsleitung (4) in einem unteren Bereich (7), zumindest eine zweite Verbindungsleitung (5) in einem mittleren Bereich (8) und eine dritte Verbindungsleitung (6), in einem oberen Bereich (9) der Speicher (2, 3) angeordnet ist, und wobei der Wärmeträger im ersten Speicher (2) durch zumindest eine Heizeinrichtung (10) erwärmbar ist. Um möglichst rasch ein nutzbares Temperaturniveau zu erreichen, ist vorgesehen, dass der Durchfluss durch die zweite Verbindungsleitung (5) über zumindest ein erstes Ventil (13) temperaturabhängig steuerbar ist.The invention relates to a heat storage device (1), in particular for a heating and / or service water system, with at least a first and a second memory (2, 3) for a liquid heat carrier, which memory (2, 3) arranged over several at different heights Connecting lines (4, 5, 6) are flow-connected to each other, wherein each connecting line (4, 5, 6) has a first end (4a, 5a, 6a) in the region of the first memory (2) and a second end (4b, 5b, 6b ) in the region of the second memory (3), and at least a first connecting line (4) in a lower region (7), at least a second connecting line (5) in a central region (8) and a third connecting line (6), in an upper region (9) of the reservoir (2, 3) is arranged, and wherein the heat carrier in the first memory (2) by at least one heating device (10) is heated. In order to achieve a usable temperature level as quickly as possible, it is provided that the flow through the second connecting line (5) is temperature-dependent controllable via at least one first valve (13).

Description

österreichisches Patentamt AT510 685B1 2012-06-15Austrian Patent Office AT510 685B1 2012-06-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Wärmespeichereinrichtung, insbesondere für ein Heizungs-und/oder Brauchwassersystem, mit zumindest einem ersten und einem zweiten Speicher für einen flüssigen Wärmeträger, welche Speicher über mehrere in unterschiedlichen Höhen angeordnete Verbindungsleitungen miteinander strömungsverbunden sind, wobei jede Verbindungsleitung ein erstes Ende im Bereich des ersten Speichers und ein zweites Ende im Bereich des zweiten Speichers aufweist, und zumindest eine erste Verbindungsleitung in einem unteren Bereich, zumindest eine zweite Verbindungsleitung in einem mittleren Bereich und eine dritte Verbindungsleitung in einem oberen Bereich der Speicher angeordnet ist, und wobei der Wärmeträger im ersten Speicher durch zumindest eine Heizeinrichtung erwärmbar ist. Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben dieser Wärmespeichereinrichtung.The invention relates to a heat storage device, in particular for a heating and / or service water system, with at least a first and a second storage for a liquid heat carrier, which storage are flow-connected to each other via a plurality of arranged at different heights connecting lines, wherein each connecting line a a first end in the region of the first memory and a second end in the region of the second memory, and at least a first connecting line in a lower region, at least a second connecting line in a central region and a third connecting line in an upper region of the memory is arranged, and wherein the heat carrier in the first memory can be heated by at least one heating device. Furthermore, the invention relates to a method for operating this heat storage device.

[0002] Aus der DE 44 18 737 A1 ist eine Anordnung zur Warmwasseraufbereitung mit mehreren Speichern zur Aufnahme von Wasser oder einem anderen Wärmemedium bekannt, wobei ein erster Speicher zur Erwärmung seines Inhaltes einen Anschluss an eine Solaranlage aufweist. Innerhalb des ersten Speicher ist ein Vorratsbehälter für erwärmtes Brauchwasser angeordnet, welches von dem übrigen Speicherinhalt getrennt zu- und abfließen kann. Die Anlage ist an den Vor- und Rücklauf der Heizkörper einer Heizungsanlage angeschlossen und weist weiters einen mit dem ersten Speicher strömungsverbundenen zweiten Speicher auf. Zwischen den beiden Speichern sind mehrere Verbindungsleitungen - konkret eine obere, eine mittlere und eine untere Verbindungsleitung, angeordnet, die die Speicher in unterschiedlichen Höhen miteinander strömungsverbinden, um einen Wasseraustausch innerhalb mehrerer Temperaturschichten zwischen den Speichern zu ermöglichen. Die obere Verbindungsleitung weist ein Rückschlagventil auf, welches eine Strömung vom zweiten in den ersten Speicher zulässt und bei einer Strömung vom ersten in den zweiten Speicher die Verbindungsleitung sperrt. In den ersten Speicher wird Wärme eingebracht. Durch den entstehenden Dichteunterschied wird Wasser aus dem kühleren zweiten Speicher durch die untere Verbindungsleitung in den ersten Speicher gedrückt, wobei ein Rückfluss über die mittlere Verbindungsleitung in den zweiten Speicher erfolgt. Sobald im ersten Speicher auf Höhe der mittleren Verbindungsleitung eine höhere Temperatur vorliegt als im zweiten Speicher, strömt Wasser vom ersten Speicher in den zweiten Speicher. Dort steigt das wärmere Wasser auf Grund der geringeren Dichte nach oben und vermischt sich mit den oberen Schichten im zweiten Speicher. Kommt es etwa durch Entnahme von warmem Brauchwasser zu einer Abkühlung des ersten Speichers, so wird über die mittlere Leitung durch den Dichteunterschied kühleres Wasser vom ersten Speicher in den zweiten Speicher und als Ausgleich heißes Wasser über die obere Leitung durch das sich öffnende Rückschlagventil vom zweiten Speicher in den ersten Speicher gedrückt. Nachteilig ist, dass bereits bei geringen Temperaturunterschieden eine Schwerkraftzirkulation stattfindet, sodass Wärme frühzeitig vom ersten Speicher in den zweiten Speicher abfließt und somit der Aufheizvorgang des ersten Speichers vergleichsweise viel Zeit in Anspruch nimmt. Durch die parallele Be- und Entladung beider Speicher kommt es zu relativ hohen Abstrahlverlusten.From DE 44 18 737 A1 an arrangement for hot water treatment with multiple storage for receiving water or other heat medium is known, wherein a first memory for heating its contents has a connection to a solar system. Within the first store, a storage tank for heated service water is arranged, which can separately supply and drain from the remaining storage contents. The system is connected to the flow and return of the radiator of a heating system and further has a flow-connected to the first memory second memory. Between the two accumulators, a plurality of connecting conduits, specifically an upper, a middle and a lower connecting conduit, are arranged, which interconnect the accumulators at different levels in order to allow a water exchange within a plurality of temperature layers between the accumulators. The upper connecting line has a check valve, which allows a flow from the second into the first memory and blocks the connecting line in the case of a flow from the first to the second memory. Heat is introduced into the first store. Due to the resulting difference in density, water from the cooler second memory is forced through the lower connecting line into the first store, with a return flow via the central connecting line into the second store. As soon as a higher temperature is present in the first reservoir at the level of the central connecting line than in the second reservoir, water flows from the first reservoir into the second reservoir. There, the warmer water rises due to the lower density upwards and mixes with the upper layers in the second memory. If, for example, removal of hot process water causes the first store to cool down, cooler water from the first store into the second store and, as compensation, hot water via the upper line through the opening check valve from the second store are produced via the middle line pressed into the first memory. The disadvantage is that even at low temperature differences, a gravity circulation takes place, so that heat flows off early from the first memory into the second memory and thus the heating process of the first memory takes comparatively much time. The parallel loading and unloading of both stores leads to relatively high radiation losses.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und bei einer Wärmespeichereinrichtung mit mehreren Speichern möglichst rasch ein nutzbares Temperaturniveau zu erreichen.The object of the invention is to avoid these disadvantages and to achieve a usable temperature level as quickly as possible in a heat storage device with multiple storage.

[0004] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass der Durchfluss durch die zweite Verbindungsleitung über zumindest ein erstes Ventil temperaturabhängig steuerbar ist, wobei vorzugsweise das erste Ventil durch ein Thermostatventil gebildet ist.According to the invention this is achieved in that the flow through the second connecting line via at least one first valve is temperature-dependent controllable, wherein preferably the first valve is formed by a thermostatic valve.

[0005] Das erste Ventil kann im Bereich des ersten Endes der zweiten Verbindungsleitung angeordnet sein.The first valve may be arranged in the region of the first end of the second connecting line.

[0006] Das erste Ventil weist dabei einen temperaturabhängigen Umschaltbereich zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung im Bereich einer definierten Schwelltemperatur auf, wobei vorzugsweise die Schwelltemperatur zwischen etwa 40°C und etwa 60vorzugsweise zwischen etwa 45°C und 55 °C liegt. 1 /6 österreichisches Patentamt AT510 685B1 2012-06-15 [0007] Dadurch, dass erst ab einer definierten Schwelltemperatur die Strömungsverbindung in der zweiten Verbindungsleitung frei gegeben wird, wird eine rasches Aufwärmen des ersten Speichers und somit ein frühzeitiges Nutzen eines hohen Temperaturniveaus des Wärmeträgers ermöglicht.The first valve in this case has a temperature-dependent switching range between a closed position and an open position in the range of a defined threshold temperature, wherein preferably the threshold temperature between about 40 ° C and about 60vorzugsweise between about 45 ° C and 55 ° C. Characterized in that only from a defined threshold temperature, the flow connection is released in the second connection line, a rapid warming of the first memory and thus an early benefit of a high temperature level of the heat carrier allows.

[0008] Um bei geöffnetem ersten Ventil eine gute Schwerkraftzirkulation zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn das zweite Ende der zweiten Verbindungsleitung höher angeordnet ist, als das erste Ende.In order to allow a good gravity circulation when the first valve is open, it is advantageous if the second end of the second connecting line is arranged higher than the first end.

[0009] In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass in der dritten Verbindungsleitung eine vom zweiten Speicher zum ersten Speicher fördernde Pumpe und/oder zumindest ein Rückschlagventil und/oder ein Steuerventil angeordnet ist.In a particularly preferred embodiment of the invention it is provided that in the third connection line from the second memory to the first memory-promoting pump and / or at least one check valve and / or a control valve is arranged.

[0010] Zum Aufwärmen des Wärmeträgers ist vorteilhafterweise im ersten Speicher zumindest ein Wärmetauscher angeordnet, dessen Vor- und Rücklauf vorzugsweise mit einem Solarkollektor verbunden werden kann.For warming the heat carrier, at least one heat exchanger is advantageously arranged in the first memory, the supply and return can be preferably connected to a solar collector.

[0011] Zur Nutzung der Wärme beispielsweise in einer Heizungsanlage kann die Wärmespeichereinrichtung zumindest eine Anlagenvorlaufleitung und zumindest eine Anlagenrücklaufleitung aufweisen, wobei vorzugsweise die Anlagenvorlaufleitung vom oberen Bereich des ersten Speichers ausgeht und besonders vorzugsweise die Anlagenrücklaufleitung zum unteren Bereich des zweiten Speichers geführt ist.To use the heat, for example in a heating system, the heat storage device may have at least one plant supply line and at least one system return line, preferably the plant supply line emanating from the upper portion of the first memory and particularly preferably the system return line is guided to the lower portion of the second memory.

[0012] Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben der Wärmespeichereinrichtung sieht vor, dass der Durchfluss durch die zweite Verbindungsleitung temperaturabhängig gesteuert wird, wobei vorzugsweise der Durchfluss durch die zweite Verbindungsleitung unterhalb einer definierten Schwelltemperatur geschlossen und oberhalb der definierten Schwelltemperatur zur Beladung des zweiten Speichers geöffnet wird. Die Schwelltemperatur kann zwischen etwa 40 °C und etwa 60 °C, vorzugsweise zwischen etwa 45^ und 55°C definiert sein.The inventive method for operating the heat storage device provides that the flow through the second connecting line is controlled temperature-dependent, preferably the flow through the second connecting line is closed below a defined threshold temperature and above the defined threshold temperature for loading the second memory. The threshold temperature may be defined between about 40 ° C and about 60 ° C, preferably between about 45 ° and 55 ° C.

[0013] Dadurch steht in sehr kurzer Zeit ein nutzbares Temperaturniveau zur Verfügung. Da der zweite Speicher in diesem ersten Schritt nicht aufgeheizt werden muss, gibt es nur geringe Abstrahlverluste.As a result, a usable temperature level is available in a very short time. Since the second memory does not have to be heated in this first step, there are only small radiation losses.

[0014] Der Wärmeträger des ersten Speichers wird vorzugsweise über zumindest einen Wärmetauscher erwärmt, wobei besonders vorzugsweise der Wärmetauscher mit zumindest einem Solarkollektor verbunden ist.The heat carrier of the first memory is preferably heated via at least one heat exchanger, wherein particularly preferably the heat exchanger is connected to at least one solar collector.

[0015] Der erwärmte Wärmeträger kann über eine Vorlaufleitung aus einem oberen Bereich des ersten Speichers entnommen werden. Über eine Rücklaufleitung kann der abgekühlte Wärmeträger in einen unteren Bereich zumindest eines Speichers, vorzugsweise des zweiten Speichers rückgeführt werden.The heated heat carrier can be removed via a feed line from an upper region of the first memory. Via a return line, the cooled heat carrier can be returned to a lower region of at least one reservoir, preferably the second reservoir.

[0016] Sobald eine Referenztemperatur des ersten Speichers unter eine Referenztemperatur des zweiten Speichers sinkt, wird der Wärmeträger über die dritte Verbindungsleitung vom zweiten Speicher in den ersten Speicher gepumpt, wobei die Bezugstemperaturen in Referenzbereichen des ersten und zweiten Speichers gemessen werden.As soon as a reference temperature of the first store drops below a reference temperature of the second store, the heat carrier is pumped via the third connecting line from the second store to the first store, wherein the reference temperatures are measured in reference areas of the first and second store.

[0017] Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Figur näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to the figure.

[0018] Die Figur zeigt schematisch eine Wärmespeichereinrichtung 1 für ein Heizungs-und/oder Brauchwassersystem mit einem ersten Speicher 2 und einem zweiten Speicher 3 für einen flüssigen Wärmeträger. Die Speicher 2, 3 sind über mehrere in unterschiedlichen Höhen angeordnete Verbindungsleitungen 4, 5, 6, miteinander strömungsverbunden. Jede Verbindungsleitung 4, 5, 6 weist ein erstes Ende 4a, 5a, 6a im Bereich des ersten Speichers 2 und eine zweites Ende 4b, 5b, 6b im Bereich des zweiten Speichers 3 auf. Eine erste Verbindungsleitung 4 ist im unteren Bereich 7, beispielsweise im unteren Drittel, der Speicher 2, 3 angeordnet.The figure shows schematically a heat storage device 1 for a heating and / or service water system with a first memory 2 and a second memory 3 for a liquid heat carrier. The memories 2, 3 are flow-connected to one another via a plurality of connecting lines 4, 5, 6 arranged at different heights. Each connecting line 4, 5, 6 has a first end 4a, 5a, 6a in the region of the first memory 2 and a second end 4b, 5b, 6b in the region of the second memory 3. A first connecting line 4 is arranged in the lower region 7, for example in the lower third, the memory 2, 3.

[0019] Eine zweite Verbindungsleitung 5 ist im mittleren Bereich 8, beispielsweise im mittleren Drittel der Speicher 2, 3 positioniert. Die dritte Verbindungsleitung 6 befindet sich im oberen 2/6 österreichisches Patentamt AT510 685B1 2012-06-15A second connecting line 5 is positioned in the central region 8, for example in the middle third of the memory 2, 3. The third connecting line 6 is located in the upper 2/6 Austrian Patent Office AT510 685B1 2012-06-15

Bereich 9 beispielsweise im oberen Drittel der Speicher 2, 3. Der Wärmeträger im ersten Speicher 2 kann durch zumindest eine beispielsweise durch Wärmetauscher 11,12 gebildete Heizeinrichtung 10 erwärmt werden. Vorlauf 11a, 12a und Rücklauf 11b, 12b der Wärmetauscher 11,12 können dabei mit einem nicht weiter dargestellten Solarkollektor verbunden sein.Area 9, for example, in the upper third of the memory 2, 3. The heat transfer medium in the first memory 2 can be heated by at least one example formed by heat exchangers 11,12 heater 10. Flow 11a, 12a and return 11b, 12b of the heat exchanger 11,12 can be connected to a solar collector, not shown.

[0020] Der Durchfluss durch die zweite Verbindungsleitung 5 kann über zumindest ein erstes Ventil 13 temperaturabhängig gesteuert bzw. geregelt werden. Eine besonders einfache selbsttätige Regelung ergibt sich, wenn das erste Ventil 13 durch ein Thermostatventil gebildet ist.The flow through the second connecting line 5 can be controlled or regulated temperature dependent on at least one first valve 13. A particularly simple automatic control results when the first valve 13 is formed by a thermostatic valve.

[0021] In der dritten Verbindungsleitung 6 ist eine Pumpe 14 und zumindest ein beispielsweise als Rückschlagventil ausgebildetes zweites Ventil 15 angeordnet. Mit Bezugszeichen 16 sind weitere Ventile in der dritten Verbindungsleitung 6 bezeichnet.In the third connecting line 6, a pump 14 and at least one example designed as a check valve second valve 15 is arranged. Reference symbol 16 designates further valves in the third connecting line 6.

[0022] Über die zum Beispiel durch Solarregister gebildeten Wärmetauscher 11,12 wird Wärme nur in den ersten Speicher 2 eingebracht. Das erste Ventil 13 in der zweiten Verbindungsleitung 5 bleibt zunächst geschlossen - es muss somit nur eine relativ geringe Wassermenge des ersten Speichers 2 aufgeheizt werden. Dadurch steht in sehr kurzer Zeit ein nutzbares Temperaturniveau zur Verfügung. Da der zweite Speicher 3 in diesem ersten Schritt nicht aufgeheizt werden muss, gibt es nur geringe Abstrahlverluste.About the example formed by solar coil heat exchanger 11,12 heat is introduced only in the first memory 2. The first valve 13 in the second connecting line 5 initially remains closed - thus, only a relatively small amount of water of the first accumulator 2 has to be heated. As a result, a usable temperature level is available in a very short time. Since the second memory 3 does not have to be heated in this first step, there are only small radiation losses.

[0023] Damit wird der erste Speicher 2 etwa bis zur Hälfte auf ein ausreichend hohes Temperaturniveau geladen. Steht mehr Energie zur Verfügung, erfolgt die Umschaltung auf das untere Solarregister und der erste Speicher wird im unteren Bereich 7 beladen. Steigt die Temperatur im Bereich des ersten Endes 5a der zweiten Verbindungsleitung 5 über die Schwelltemperatur zum Öffnen des ersten Ventils 13, wird die Schwerkraftbeladung in den zweiten Speicher 3 freigegeben.Thus, the first memory 2 is charged approximately halfway to a sufficiently high temperature level. If more energy is available, the switchover to the lower solar register takes place and the first storage tank is loaded in the lower area 7. If the temperature in the region of the first end 5a of the second connecting line 5 exceeds the threshold temperature for opening the first valve 13, the gravitational charge in the second accumulator 3 is released.

[0024] Sobald die Temperatur im Bereich der zweiten Verbindungsleitung 5 des ersten Speichers 2 die definierte Schwelltemperatur des ersten Ventils 13 von beispielsweise 45°C überschreitet, öffnet somit das erste Ventil 13. Über den thermischen Auftrieb wird der zweite Speicher 3 ganz ohne Hilfsenergie beladen. Der untere Bereich 7 des ersten Speichers 2 bleibt dabei bis zur vollständigen Durchladung für einen möglichen weiteren, beispielsweise solaren, Wärmeeintrag frei.Once the temperature in the region of the second connecting line 5 of the first memory 2 exceeds the defined threshold temperature of the first valve 13, for example, 45 ° C, thus opening the first valve 13. About the thermal buoyancy of the second memory 3 is completely loaded without auxiliary power , The lower portion 7 of the first memory 2 remains free until full charge for a possible further, for example solar, heat input.

[0025] Diese Beladefunktion bietet somit ein dreistufige Pufferbeladung (Drei-Zonen-Schichtladung). Der große Vorteil liegt darin, dass in der jeweiligen Zone der Pufferspeicher eine sehr gute Temperaturschichtung erreicht wird und dass die Speicher 2, 3 in drei Etappen beladen werden. Damit wird auch bei geringem Solarertrag die jeweilige Temperaturzone im Speicher 2 auf ein ausnutzbares Temperaturniveau gehoben.This loading function thus offers a three-stage buffer loading (three-zone layer charge). The great advantage is that in the respective zone of the buffer memory a very good temperature stratification is achieved and that the memory 2, 3 are loaded in three stages. Thus, the respective temperature zone in the memory 2 is raised to an exploitable temperature level even at low solar yield.

[0026] Wird ausreichend Wärmeenergie, zum Beispiel über einen Heizkessel und/oder über Solarkollektoren, zugeführt, werden schließlich beide Speicher 2, 3 vollständig mit Wärmeenergie geladen.If sufficient heat energy, for example via a boiler and / or solar panels, supplied, finally, both memory 2, 3 are completely charged with heat energy.

[0027] Bei der Entladung der Wärmespeichereinrichtung 1 wird vorrangig die Wärmeenergie aus dem ersten Speicher 2 entnommen. Die Entnahme des flüssigen Wärmeträgers über die Anlagenvorlaufleitung 17 erfolgt dabei im oberen Bereich 9 des ersten Speichers 2, während über die erste Verbindungsleitung 4 im unteren Bereich 7 kühlerer Wärmeträger aus dem zweiten Speicher 3 nachströmt. Die Anlagenrücklaufleitung 18 mündet im unteren Bereich 7 des zweiten Speichers 3 ein. Dies bewirkt eine Abkühlung des unteren Bereiches 7 des ersten Speichers 2, welcher somit rasch wieder für einen zusätzlichen beispielsweise solaren Wärmeeintrag zur Verfügung steht. Damit erfolgt dauerhaft eine optimale Temperatur-Schichtung in beiden Speichern 2, 3. Eine Zwangs-Durchströmung des zweiten Speichers 3 - wie dies bei einer seriellen Verbindung der beiden Speicher 2, 3 der Fall wäre - wird vermieden.When discharging the heat storage device 1, the heat energy is taken from the first memory 2 priority. The removal of the liquid heat carrier via the plant supply line 17 is carried out in the upper region 9 of the first memory 2, while 7 flows cooler cooler on the first connecting line 4 in the lower region of the second memory 3. The system return line 18 opens in the lower area 7 of the second memory 3 a. This causes a cooling of the lower portion 7 of the first memory 2, which is thus quickly available again for an additional example, solar heat input. Thus, an optimal temperature stratification in both memories 2, 3 takes place permanently. A forced flow through the second memory 3 - as would be the case with a serial connection of the two memories 2, 3 - is avoided.

[0028] Sinkt eine in einem Referenzbereich des ersten Speichers 2 gemessene Bezugstemperatur im ersten Speicher 2 unter eine in einem entsprechenden Referenzbereich des zweiten Speichers 3 gemessene Bezugstemperatur des zweiten Speichers 3, wird die Wärme vom zweiten Speicher 3 in den ersten Speicher 2 durch Aktivieren der Pumpe 14 in der dritten Verbindungsleitung 6 und Fördern des Wärmeträgers aus dem zweiten Speicher 3 in den ersten 3/6If a reference temperature measured in a reference region of the first memory 2 in the first memory 2 drops below a reference temperature of the second memory 3 measured in a corresponding reference region of the second memory 3, the heat is transferred from the second memory 3 into the first memory 2 by activation of the second memory 3 Pump 14 in the third connecting line 6 and conveying the heat carrier from the second memory 3 in the first 3/6

Claims (16)

österreichisches Patentamt AT510 685B1 2012-06-15 Speicher 2 umgeschichtet. Somit bleibt eine optimale Temperatur-Schichtung in beiden Speicher 2, 3 erhalten. [0029] Die beschriebene Wärmespeichereinrichtung 1 und das Verfahren zum Betreiben der Wärmespeichereinrichtung 1 vereint die Vorteile der parallelen und der seriellen Be- und Entladung und minimiert deren Nachteile. Da in der Aufheizphase nur ein Speicher 2 im oberen Bereich 9 mit Wärmeenergie beladen wird, ist die Wassermenge, die zusätzlich aufgeheizt werden muss, sehr gering (zum Beispiel 50 bis 70 I). Dadurch steht einer Heizungsanlage sehr schnell ausreichend Energie bei einem hohen Temperaturniveau zur Verfügung. Dadurch, dass während der Entladephase der zweite Speicher 3 nicht - wie bei einer Serienschaltung -zwangsdurchströmt wird, wird die Temperatur im zweiten Speicher 3 nicht vom Anlagenrücklauf 18 beeinflusst. Patentansprüche 1. Wärmespeichereinrichtung (1), insbesondere für ein Heizungs- und/oder Brauchwassersystem, mit zumindest einem ersten und einem zweiten Speicher (2, 3) für einen flüssigen Wärmeträger, welche Speicher (2, 3) über mehrere in unterschiedlichen Höhen angeordnete Verbindungsleitungen (4, 5, 6) miteinander strömungsverbunden sind, wobei jede Verbindungsleitung (4, 5, 6) ein erstes Ende (4a, 5a, 6a) im Bereich des ersten Speichers (2)und ein zweites Ende (4b, 5b, 6b) im Bereich des zweiten Speichers (3) aufweist, und zumindest eine erste Verbindungsleitung (4) in einem unteren Bereich (7), zumindest eine zweite Verbindungsleitung (5) in einem mittleren Bereich (8) und eine dritte Verbindungsleitung (6)in einem oberen Bereich (9) der Speicher (2, 3) angeordnet ist, und wobei der Wärmeträger im ersten Speicher (2) durch zumindest eine Heizeinrichtung (10) erwärmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchfluss durch die zweite Verbindungsleitung (5) über zumindest ein erstes Ventil (13) temperaturabhängig steuerbar ist.Austrian Patent Office AT510 685B1 2012-06-15 Memory 2 rearranged. Thus, an optimal temperature stratification is maintained in both memories 2, 3. The heat storage device 1 described and the method for operating the heat storage device 1 combines the advantages of parallel and serial loading and unloading and minimizes their disadvantages. Since only one store 2 in the upper area 9 is charged with heat energy in the heating phase, the amount of water that has to be additionally heated is very low (for example 50 to 70 l). As a result, a heating system is very quickly enough energy at a high temperature level available. Characterized in that during the discharge of the second memory 3 is not - as in a series circuit-forced flows through, the temperature in the second memory 3 is not affected by the system return 18. 1. heat storage device (1), in particular for a heating and / or service water system, with at least a first and a second memory (2, 3) for a liquid heat carrier, which memory (2, 3) via a plurality of arranged at different heights connecting lines (4, 5, 6) are flow-connected to each other, each connecting line (4, 5, 6) having a first end (4a, 5a, 6a) in the region of the first memory (2) and a second end (4b, 5b, 6b) in the region of the second memory (3), and at least one first connecting line (4) in a lower region (7), at least one second connecting line (5) in a central region (8) and a third connecting line (6) in an upper region Area (9) of the memory (2, 3) is arranged, and wherein the heat carrier in the first memory (2) by at least one heating device (10) is heated, characterized in that the flow through the second connecting line (5) via the Indirectly a first valve (13) is temperature-dependent controllable. 2. Wärmespeichereinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventil (13) durch ein Thermostatventil gebildet ist.2. Heat storage device (1) according to claim 1, characterized in that the first valve (13) is formed by a thermostatic valve. 3. Wärmespeichereinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventil (13) einen temperaturabhängigen Umschaltbereich zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung im Bereich einer definierten Schwelltemperatur aufweist, wobei vorzugsweise die Schwelltemperatur zwischen etwa 40 und etwa 60°C, vorzugsweise zwischen etwa 45°C und 55°C liegt.3. Heat storage device (1) according to claim 1, characterized in that the first valve (13) has a temperature-dependent switching range between a closed position and an open position in the range of a defined threshold temperature, wherein preferably the threshold temperature between about 40 and about 60 ° C, preferably is between about 45 ° C and 55 ° C. 4. Wärmespeichereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventil (13) im Bereich des ersten Endes (5a) der zweiten Verbindungsleitung (5) angeordnet ist.4. Heat storage device (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first valve (13) in the region of the first end (5a) of the second connecting line (5) is arranged. 5. Wärmespeichereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ende (5b) der zweiten Verbindungsleitung (5) höher angeordnet ist, als das erste Ende (5a).5. Heat storage device (1) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the second end (5b) of the second connecting line (5) is arranged higher than the first end (5a). 6. Wärmespeichereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der dritten Verbindungsleitung (6) eine vom zweiten Speicher (3) zum ersten Speicher (2) fördernde Pumpe (14) angeordnet ist.6. heat storage device (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the third connecting line (6) from the second memory (3) to the first memory (2) conveying pump (14) is arranged. 7. Wärmespeichereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der dritten Verbindungsleitung (6) zumindest ein in Richtung des ersten Speichers (2) öffnendes Rückschlagventil (15) und/oder zumindest ein Steuerventil angeordnet ist.7. Heat storage device (1) according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the third connecting line (6) at least one in the direction of the first memory (2) opening check valve (15) and / or at least one control valve is arranged. 8. Wärmespeichereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Speicher (2) zumindest ein Wärmetauscher (11, 12) angeordnet ist, dessen Vor- und Rücklauf (11a, 11b; 12a, 12b) vorzugsweise mit einem Solarkollektor verbindbar ist. 4/6 österreichisches Patentamt AT510 685B1 2012-06-158. heat storage device (1) according to one of claims 1 to 7, characterized in that in the first memory (2) at least one heat exchanger (11, 12) is arranged, the supply and return (11a, 11b, 12a, 12b) preferably can be connected to a solar collector. 4/6 Austrian Patent Office AT510 685B1 2012-06-15 9. Wärmespeichereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmespeichereinrichtung (1) zumindest eine Anlagenvorlaufleitung (17) und zumindest eine Anlagenrücklaufleitung (18) aufweist, wobei vorzugsweise die Anlagenvorlaufleitung (17) vom oberen Bereich (9) des ersten Speichers (2) ausgeht und besonders vorzugsweise die Anlagenrücklaufleitung (18) zum unteren Bereich (7) des zweiten Speicher (3) geführt ist.9. heat storage device (1) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the heat storage device (1) at least one plant supply line (17) and at least one system return line (18), wherein preferably the plant supply line (17) from the upper region (9 ) of the first memory (2) emanates and particularly preferably the system return line (18) to the lower portion (7) of the second memory (3) is guided. 10. Verfahren zum Betreiben einer Wärmespeichereinrichtung (1), insbesondere für ein Hei-zungs- und/oder Brauchwassersystem, mit zumindest einem ersten und einem zweiten Speicher (2, 3) für einen flüssigen Wärmeträger, welche über mehrere in unterschiedlichen Höhen angeordnete Verbindungsleitungen (4, 5, 6) miteinander strömungsverbunden sind, wobei jede Verbindungsleitung (4, 5, 6) ein erstes Ende (4a, 5a, 6a) im Bereich des ersten Speichers (2) und ein zweites Ende (4b, 5b, 6b) im Bereich des zweiten Speichers (3) aufweist, und zumindest eine erste Verbindungsleitung (4) in einem unteren Bereich (7), zumindest eine zweite Verbindungsleitung (5) in einem mittleren Bereich (8) und eine dritte Verbindungsleitung (6) in einem oberen Bereich (9) der Speicher (2, 3) angeordnet ist, und wobei der Wärmeträger im ersten Speicher (2) durch zumindest eine Heizeinrichtung (10) erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchfluss durch die zweite Verbindungsleitung (5) temperaturabhängig gesteuert wird.10. A method for operating a heat storage device (1), in particular for a heating and / or process water system, with at least a first and a second memory (2, 3) for a liquid heat carrier, which via a plurality of different levels arranged connecting lines ( 4, 5, 6) are flow-connected to each other, each connecting line (4, 5, 6) having a first end (4a, 5a, 6a) in the region of the first memory (2) and a second end (4b, 5b, 6b) in Area of the second memory (3), and at least a first connecting line (4) in a lower region (7), at least a second connecting line (5) in a central region (8) and a third connecting line (6) in an upper region (9) the memory (2, 3) is arranged, and wherein the heat carrier in the first memory (2) by at least one heating device (10) is heated, characterized in that the flow through the second connecting line (5) temperature is controlled dependent. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchfluss durch die zweite Verbindungsleitung (5) unterhalb einer definierten Schwelltemperatur geschlossen und oberhalb der definierten Schwelltemperatur zur Beladung des zweiten Speichers (3) geöffnet wird.11. The method according to claim 10, characterized in that the flow through the second connecting line (5) is closed below a defined threshold temperature and above the defined threshold temperature for loading the second memory (3) is opened. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwelltemperatur zwischen etwa 40°C und etwa 60'O, vorzugsweise zwischen etwa 45°C und 55°C definiert wird.12. The method according to claim 11, characterized in that the threshold temperature between about 40 ° C and about 60'O, preferably between about 45 ° C and 55 ° C is defined. 13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeträger des ersten Speichers (2) über vorzugsweise zumindest einen Wärmetauscher (11, 12) erwärmt wird, wobei besonders vorzugsweise der Wärmetauscher (11, 12) mit zumindest einem Solarkollektor verbunden ist.13. The method according to claim 11 or 12, characterized in that the heat carrier of the first memory (2) via preferably at least one heat exchanger (11, 12) is heated, wherein particularly preferably the heat exchanger (11, 12) is connected to at least one solar collector , 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass über eine Anlagenvorlaufleitung (17) der erwärmte Wärmeträger aus einem oberen Bereich (9) des ersten Speichers (2) entnommen wird.14. The method according to any one of claims 11 to 13, characterized in that via a plant supply line (17) of the heated heat carrier from an upper region (9) of the first memory (2) is removed. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass über eine Anlagenrücklaufleitung (18) der abgekühlte Wärmeträger in einen unteren Bereich (7) zumindest eines Speichers (3), vorzugsweise des zweiten Speichers (3), rückgeführt wird.15. The method according to any one of claims 11 to 14, characterized in that via a system return line (18) of the cooled heat carrier in a lower region (7) at least one memory (3), preferably the second memory (3), is recycled. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeträger über die dritte Verbindungsleitung (6) vom zweiten Speicher (3) in den ersten Speicher (2) gepumpt wird, wenn eine Bezugstemperatur des ersten Speichers (2) unter eine Bezugstemperatur des zweiten Speichers (3) sinkt, wobei die Bezugstemperaturen in Referenzbereichen des ersten und zweiten Speichers (2, 3) gemessen werden. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 5/616. The method according to any one of claims 11 to 15, characterized in that the heat transfer medium via the third connecting line (6) from the second memory (3) in the first memory (2) is pumped when a reference temperature of the first memory (2) below a reference temperature of the second memory (3) decreases, the reference temperatures being measured in reference areas of the first and second memories (2, 3). For this 1 sheet drawings 5/6
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