DE102004062413B3 - Stratified heat accumulator for heating and storing of fluids distribution devices provided with connecting lines located side by side, connecting to bottom ends, and immersing in collecting chamber with different depths - Google Patents

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Abstract

The stratified heat accumulator for the heating and storing of fluids in layers includes a storage vessel (6), several long vertically orientated distribution devices (71-74), and a collecting chamber (13) located below the bottom end of the distribution devices. The distribution devices are provided with connecting lines (81-84) located side by side and connecting to their bottom ends. The connecting lines from the top end immerse with different depths in the collecting chamber and end at different height positions. The fluid feed line (17) ends in the upper space section below the top end of the collecting chamber.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schichtwärmespeicher zum Erwärmen und Speichern einer Flüssigkeit in Schichten mit steigenden Temperaturen übereinander, insbesondere Warmwasserschichtspeicher für Heizungsanlagen zur Beheizung von Räumen und zur Erzeugung von warmem Brauchwasser für Körperpflege und Ernährung, welche Heizungsanlagen mit Wärmequellen schwankender Leistung wie Sonnenkollektoren oder Wärmepumpen betrieben werden können,

  • – mit einem hohen, im Einsatz vertikal hoch aufgerichteten Speicherbehälter zum Speichern der Flüssigkeit, insbesondere Warmwasser, in Schichten mit nach oben ansteigender Temperatur in einem Speicherraum des Speicherbehälters,
  • – mit einer langgestreckten, im Einsatz vertikal ausgerichteten Verteileinrichtung zum Einschichten durch Konvektion von einem unteren Ende der Verteileinrichtung zugeleiteter Flüssigkeit ihrer Temperatur entsprechend in Höhe zwischen Flüssigkeitsschichten mit tieferer und höherer Temperatur im Speicherraum des Speicherbehälters,
  • – mit einer am unteren Ende der Verteileinrichtung anschließenden Verbindungsleitung zum Einleiten der in Schichten zu verteilenden Flüssigkeit in die Verteileinrichtung
  • – mit einer unterhalb des unteren Endes der Verteileinrichtung angeordneten, langgestreckten und im Einsatz vertikal ausgerichteten Sammelkammer mit Fußende und Kopfende, an welchem Kopfende die Verbindungsleitung in die Sammelkammer mündet, und
  • – mit einer in die Sammelkammer einmündenden Zulaufleitung zum Einleiten der der Verteileinrichtung und dem Speicherbehälter zuzuführenden Flüssigkeit,
The invention relates to a layer heat storage for heating and storing a liquid in layers with increasing temperatures on top of each other, especially hot water layer memory for heating systems for heating rooms and generating hot water for personal care and nutrition, which heating systems can be operated with heat sources fluctuating power such as solar panels or heat pumps .
  • With a high, vertically upright in use storage container for storing the liquid, in particular hot water, in layers with rising temperature in a storage space of the storage container,
  • With an elongate, vertically aligned distribution device for convection by convection from a lower end of the distribution device fed liquid temperature corresponding to height between liquid layers of lower and higher temperature in the storage space of the storage container,
  • - With an adjoining the lower end of the distributor connecting line for introducing the liquid to be distributed in layers in the distribution device
  • - With a arranged below the lower end of the distributor, elongated and in use vertically aligned collecting chamber with foot and head end, at which head end, the connecting line opens into the collection chamber, and
  • With a supply line opening into the collecting chamber for introducing the liquid to be supplied to the distributing device and the storage container,

Ein Schichtwärmespeicher dieser Art ist bekannt und Gegenstand der DE 103 20 569 A1 und des DE, 203 20 441 U1 . Die Sammelkammer des bekannten Schichtwärmespeichers ist als Heizkammer ausgebildet, in der sich ein Heizkörper, insbesondere ein an eine Wärmequelle schwankender Leistung anschließbarer Wärmeaustauscher befindet. Die Zulaufleitung des bekannten Schichtwärmespeichers besteht in einer Grundleitung, die die Heizkammer an ihrem Fußende mit dem Speicherraum des Speicherbehälters an dessen Bodenende verbindet derart, dass Flüssigkeit am Bodenende von unten nach oben in die Heizkammer einströmen kann.A layer heat storage of this type is known and the subject of DE 103 20 569 A1 and of DE, 203 20 441 U1 , The collection chamber of the known layer heat storage is designed as a heating chamber in which a radiator, in particular a heat source to a fluctuating power connectable heat exchanger. The supply line of the known layer heat storage consists in a baseline, which connects the heating chamber at its base end with the storage space of the storage container at the bottom end such that liquid can flow from bottom to top in the heating chamber at the bottom end.

Schichtwärmespeicher der bekannten Art sind auf eine bestimmte Nennlast mit bestimmter Wärmezufuhr in einer Zeiteinheit, insbesondere mit Zufuhr bestimmter Mengen an Flüssigkeit unter bestimmter Temperatur in der Zeiteinheit ausgelegt und haben unter dieser Nennlast ihren höchsten Wirkungsgrad bezogen auf Temperatur und Schichtung im Speicherraum des Speicherbehälters. Bei Abweichung von der Nennlast sinkt dieser Wirkungsgrad je nach Bauart und Einstellung von variablen Steuerelementen mehr oder weniger schnell ab. Die Mehrzahl der Schichtwärmespeicher wird passiv ohne besondere Einstellung von Steuerelementen unter veränderlichen Lasten betrieben und weist Wirkungsgrade auf, die gegebenenfalls den Abweichungen von der Nennlast entsprechend erheblich abfallen.Layer heat storage The known type are on a specific rated load with a certain heat in a time unit, in particular with supply of certain quantities on liquid designed and have a certain temperature in the unit of time its highest under this rated load Efficiency related to temperature and stratification in the storage space of the storage container. In deviation from the rated load, this efficiency decreases depending on Design and adjustment of variable controls more or less fast. The majority of the layer heat storage is passive without special setting of controls under changeable Operated loads and has efficiencies, if necessary deviate significantly from the deviations from the nominal load.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Probleme im bekannten Stand der Technik zu überwinden und einen Schichtwärmespeicher zu schaffen, der möglichst passiv betrieben werden kann und auch ohne äußeren steuernden Eingriff von sich aus automatisch unter wechselnden Lasten in unterschiedliche, jeweils optimale Betriebszustände mit jeweils höchsten erzielbaren Wirkungsgraden übergeht.Of the Invention is based on the object, the problems mentioned in the overcome known prior art and a layer heat storage to create, if possible can be operated passively and without external control intervention of changing automatically under changing loads into different, each optimum operating conditions each with the highest achievable efficiencies passes.

Bei einem Schichtwärmespeicher der anfangs genannten Art besteht die erfindungsgemäße Lösung der genannten Aufgabe darin

  • – dass mehrere Verteileinrichtungen mit an deren unteren Enden anschließenden Verbindungsleitungen nebeneinander vorgesehen sind, welche Verbindungsleitungen vom Kopfende her unterschiedlich tief in die Sammelkammer eintauchen und in unterschiedlichen Höhenlagen enden und
  • – dass die Zulaufleitung im oberen Raumteil unterhalb des Kopfendes der Sammelkammer endet.
In a layer heat store of the type mentioned initially, the solution according to the invention of the stated object is therein
  • - That a plurality of distribution devices are provided adjacent to each other at their lower ends connecting lines, which connecting lines from the head end different depths dive into the collection chamber and end at different altitudes and
  • - That the supply line ends in the upper part of the room below the top end of the collection chamber.

Im Speicherbehälter des erfindungsgemäßen Schichtwärmespeichers befindet sich keine Heizeinrichtung mit Wärmeaustauscher. Angeheizte Flüssigkeit, die in Schichten mit nach oben ansteigender Temperatur im Speicherraum des Speicherbehälters gespeichert werden soll, wird erfindungsgemäß von außen zunächst durch die Zulaufleitung in den oberen Raumteil der Sammelkammer eingeleitet. Eine erste Verbindungsleitung, die am wenigsten tief in die Sammelkammer eintaucht und im oberen Raumteil der Sammelkammer endet, nimmt als erste so viel von der in die Sammelkammer eingeleiteten angeheizten Flüssigkeit auf, wie sie an eine daran angeschlossene erste Verteileinrichtung weiterleiten kann und wie diese erste Verteileinrichtung optimal in den Speicherraum in Schichten abgeben kann. Hauptsächlich die Temperatur der Flüssigkeit und die Bauart der Verteileinrichtung bestimmen die aufgenommene Menge in der Zeiteinheit.in the storage container the layer heat storage device according to the invention there is no heater with heat exchanger. Heated liquid, in layers with rising temperature in the storage space of the storage container is to be stored, according to the invention from the outside first by the supply line in introduced the upper space portion of the collection chamber. A first connection line, the least deeply immersed in the collection chamber and in the upper Room part of the collection chamber ends, first takes so much of the introduced into the collection chamber heated liquid on how to a can forward it connected first distribution device and how this first distribution device optimally in the storage space can deliver in layers. Mainly the temperature of the liquid and the design of the distribution device determine the recorded quantity in the time unit.

Wird über die Zulaufleitung der Sammelkammer mehr angeheizte Flüssigkeit zugeführt als die erste Verteileinrichtung optimal in den Speicherraum abgeben kann, wächst in der Sammelkammer die von oben her geförderte Schicht angeheizter Flüssigkeit nach unten, bis in Höhe des unteren Endes einer zweiten Verbindungsleitung, die einerseits von oben tiefer als die erste Verbindungsleitung in die Sammelkammer eintaucht und andererseits an eine zweite Verteileinrichtung angeschlossen ist. Die zweite Verteileinrichtung kann gleich wie die erste ausgebildet sein. Jedenfalls verteilt sie erfindungsgemäß wie die erste Verteileinrichtung angeheizte Flüssigkeit im Speicherraum optimal dann, wenn diese Flüssigkeit aus der nach unten gewachsenen Schicht am unteren Ende der zweiten Verbindungsleitung in diese eindringen kann. Mit der zweiten Verbindungsleitung und der zweiten Verteileinrichtung lässt sich also der erfindungsgemäße Schichtwärmespeicher mit optimalem Wirkungsgrad betreiben, selbst wenn die anfallende Menge angeheizter Flüssigkeit in der Zeiteinheit um den Faktor 2 schwankt.Is supplied via the supply line to the collection chamber more heated liquid than the first distributor can emit optimally in the storage space, grows in the collection chamber, the above-promoted layer heated liquid down to the level of the lower end of a second connecting line, on the one hand from above deeper than the first connecting line dips into the collection chamber and on the other a second distribution device is connected. The second distributor may be the same as the first. In any case, according to the invention, like the first distributing device, it optimally distributes heated liquid in the storage space when this liquid can penetrate from the downwardly grown layer at the lower end of the second connecting line. With the second connecting line and the second distributing device, therefore, the layered heat accumulator according to the invention can be operated with optimum efficiency, even if the accumulated quantity of heated liquid fluctuates by a factor of 2 in the time unit.

Wenn im erfindungsgemäßen Schichtwärmespeicher eine dritte Verteileinrichtung mit einer daran angeschlossenen dritten Verbindungsleitung vorgesehen sind, welche dritte Verbindungsleitung nochmals von oben tiefer in die Sammelkammer eintaucht als die zweite Verbindungsleitung, kann die dritte Verteileinrichtung ebenso wie die erste und die zweite Verteileinrichtung angeheizte Flüssigkeit optimal im Speicherraum des Speicherbehälters verteilen, sobald die in der Sammelkammer von oben her geförderte Schicht angeheizter Flüssigkeit nach unten bis in Höhe des unteren Endes der dritten Verbindungsleitung gewachsen ist und daraus angeheizte Flüssigkeit in die dritte Verbindungsleitung eindringt. So lassen sich also um den Faktor 3 schwankend in der Zeiteinheit anfallende Mengen angeheizter Flüssigkeit immer noch mit optimalem Wirkungsgrad im Speicherraum des Speicherbehälters schichtweise verteilen. Entsprechendes gilt für einen erfindungsgemäßen Schichtwärmespeicher mit einer noch größeren Anzahl an Verbindungsleitungen und daran angeschlossenen Verteileinrichtungen. In einem Bündel mehrerer Verteileinrichtungen für eine vorgesehene Höchstlast kann jede dieser Einrichtungen optimal mit höchstem Wirkungsgrad auf gleiche oder unterschiedliche Teillasten ausgelegt sein.If in the layer heat storage according to the invention a third distributor with a third connected thereto Connection line are provided, which third connection line again deeper into the collecting chamber from above than the second connecting line, For example, the third distributor may be the same as the first and second Distributor heated liquid distribute optimally in the storage space of the storage container, as soon as the heated in the collecting chamber from above promoted layer liquid down to the height the lower end of the third connection line has grown and heated liquid from it enters the third connection line. So let's do that by the factor of 3 fluctuating in the time unit accumulating quantities heated liquid still with optimal efficiency in the storage space of the storage container in layers distribute. The same applies to a layer heat storage according to the invention with an even greater number on connecting lines and distribution devices connected thereto. In a bunch several distribution devices for a planned maximum load Each of these devices can optimally be the same with the highest efficiency or different partial loads.

Besondere erfinderische Ausführungsarten des erfindungsgemäßen Schichtwärmespeichers sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.Special inventive embodiments of the layer heat storage according to the invention are in the dependent claims specified.

Wenn vorzugsweise die Sammelkammer innerhalb des Speicherbehälters angeordnet ist, besteht in ihrer Umgebung ein unterer Raumteil des Speicherraums (9), in dem die darüber befindlichen Verteileinrichtungen nur bedingt ihre Wirkung entfalten. In diesem Fall ist erfindungsgemäß mindestens eine Überlaufleitung vorgesehen, die unterhalb der am tiefsten in die Sammelkammer eintauchenden Verbindungsleitung im unteren Raumteil oberhalb des Fußendes der Sammelkammer in diese einmündet und ansteigend höher im Speicherraum endet. Wenn zwei oder mehr Überlaufleitungen vorgesehen sind, sollten sie erfindungsgemäß in unterschiedlichen Höhen des unteren Raumteils über dem Fußende der Sammelkammer in diese einmünden und in unterschiedlichen Höhen des Speicherraums enden. Mit solchen Überlaufleitungen lassen sich auch im unteren Raumteil des Speicherraums nützliche Schichten von Flüssigkeit mit nach oben ansteigenden Temperaturen erzeugen, insbesondere wenn die Zufuhr von angeheizter Flüssigkeit durch die Zulaufleitung die Durchlaufkapazität aller Verteileinrichtungen übersteigt.If the collection chamber is preferably arranged inside the storage container, a lower part of the storage space exists in its surroundings ( 9 ), in which the distribution devices located above develop their effect only to a limited extent. In this case, at least one overflow line is provided according to the invention, which opens below the deepest in the collecting chamber connecting pipe in the lower part of the room above the foot of the collection chamber in this and ends higher in the storage space. If two or more overflow lines are provided, they should open according to the invention in different heights of the lower part of the room above the foot of the collection chamber and end in different heights of the storage space. With such overflow ducts, useful layers of liquid can also be produced in the lower part of the storage space with temperatures rising upwards, in particular if the supply of heated liquid through the supply line exceeds the throughput capacity of all distribution devices.

Mit festen oder wechselbaren und/oder einstellbaren Drosselstellen in den Verbindungsleitungen oder den daran angeschlossenen Verteileinrichtungen können erfindungsgemäß die Mengen der in der Zeiteinheit von jeder Verteileinrichtung aufzunehmenden und in den Speicherraum abzugebenden Flüssigkeit einzeln begrenzt und aufeinander abgestimmt werden. Solche Drosselstellen sind Gegenstand der genannten DE 103 20 569 A1 und. DE 203 20 441 U1 und bedürfen im Hinblick darauf hier in Bezug auf die erfindungsgemäß neue Anwendung keiner weiteren Erläuterung.With fixed or exchangeable and / or adjustable throttling points in the connecting lines or the distribution devices connected thereto, according to the invention, the quantities of the liquid to be taken up by each distributor in the time unit and to be dispensed into the storage space can be individually limited and coordinated. Such throttling points are the subject of said DE 103 20 569 A1 and. DE 203 20 441 U1 and in view of this need no further explanation here in relation to the new application according to the invention.

Die Ausgestaltung des freien Sammelraums in der Sammelkammer ist von erheblicher Bedeutung für die Bildung der Schicht von oben nach unten wachsender angeheizter Flüssigkeit bei schwankender Zufuhr solcher Flüssigkeit durch die Zulaufleitung. Eine besonders vorteilhafte erfinderische Ausgestaltung besteht darin, dass die Zulaufleitung gewissermaßen zentrisch am Fußende der Sammelkammer in diese eintaucht und dass die vom Kopfende her in die Sammelkammer eintauchenden Verbindungsleitungen gewissermaßen exzentrisch, vorzugsweise mit etwa gleichem Abstand zur Zulaufleitung in der Sammelkammer angeordnet sind. Solche Ausgestaltung erlaubt die vorteilhafte Anordnung von sechs Verteileinrichtungen mit daran anschließenden Verbindungsleitungen achssymmetrisch um eine durch die Zulaufleitung bestimmte Symmetrieachse.The Design of the free collecting space in the collection chamber is of of considerable importance for the formation of the layer from top to bottom growing heated liquid with fluctuating supply of such liquid through the supply line. A particularly advantageous inventive embodiment exists in that the supply line is sort of centric at the foot of the Collection chamber dives into this and that from the head in the collecting chamber dipping connecting lines in a sense eccentric, preferably with approximately the same distance to the supply line in the Collection chamber are arranged. Such a configuration allows the advantageous Arrangement of six distributors with adjoining connecting lines axisymmetric about an axis of symmetry determined by the feed line.

Die Erfindung wird im Folgenden mittels der beigefügten Zeichnung am Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung stellen schematisch dar:The Invention will be described below by means of the accompanying drawings on the embodiment explained in more detail. In of the drawing represent schematically:

1: einen erfindungsgemäßen Schichtwärmespeicher, der an einen Sonnenkollektor zum Anheizen von Flüssigkeit angeschlossen ist;
und 1 : a layer heat storage device according to the invention, which is connected to a solar collector for heating liquid;
and

2: einen Querschnitt durch die im Speicherraum des erfindungsgemäßen Schichtwärmespeichers nach 1 angeordnete Sammelkammer im oberen Bereich unterhalb ihres Kopfendes. 2 : a cross section through the in the storage space of the layer heat storage device according to the invention 1 arranged collecting chamber in the upper area below its head end.

Die 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Schichtwärmespeicher 1, der als Speicher für warmes Wasser in einer Heizungsanlage zur Beheizung von Räumen und/oder zur Erzeugung von warmem Brauchwasser für Körperpflege und Ernährung dienen kann und beispielsweise über eine Kaltwasserleitung 3 einschließlich Umlaufpumpe 4 und über eine Warmwasserleitung 5 mit einem Sonnenkollektor 2 in Verbindung steht. Der Schichtwärmespeicher 1 weist einen vertikal hoch aufgerichteten Speicherbehälter 6 auf, der einen freien Speicheraum 9 zur Speicherung von Warmwasser in Schichten mit nach oben ansteigender Temperatur umschließt. Mit Ausnahme der beiden zum Sonnenkollektor führenden Leitungsstränge sind in 1 keine weiteren Zu- oder Abflußleitungen dargestellt, weil der Fachmann solche Leitungen für Heiz- oder Brauchwasser dem Stand der Technik entsprechend anzuordnen weiß.The 1 shows a layer heat storage according to the invention 1 , which can serve as storage for hot water in a heating system for heating rooms and / or for generating domestic hot water for personal care and nutrition and for example via a cold water pipe 3 including circulation pump 4 and over a hot water pipe 5 with a solar panel 2 communicates. The layer heat storage 1 has a vertically upright storage tank 6 on, a free storage space 9 for storing hot water in layers enclosing upwardly rising temperature. With the exception of the two strands leading to the solar collector are in 1 No further inflow or outflow lines shown, because the expert knows such lines for heating or service water to arrange the state of the art accordingly.

Im Speicherbehälter 6 befinden sich eine Gruppe 7 von vier langgestreckten und vorzugsweise etwa vertikal ausgerichteten Verteileinrichtungen 71, 72, 73 und 74, außerdem eine Gruppe 8 von vier Verbindungsleitungen 81, 82, 83 und 84 und eine langgestreckte, vorzugsweise etwa vertikal ausgerichtete Sammelkammer 13. In 1 sind nur die Verteileinrichtungen 71, 72 und 74 und die Verbindungsleitungen 81, 82 und 84 erkennbar. Die 2 zeigt die Lage der Verbindungsleitung 83 in der Gruppe 8 aller übrigen Verbindungsleitungen 81, 82 und 84 an.In the storage tank 6 are a group 7 of four elongated and preferably approximately vertically oriented distribution devices 71 . 72 . 73 and 74 , also a group 8th of four interconnections 81 . 82 . 83 and 84 and an elongated, preferably approximately vertically aligned collection chamber 13 , In 1 are only the distribution facilities 71 . 72 and 74 and the connection lines 81 . 82 and 84 recognizable. The 2 shows the location of the connection line 83 in the group 8th all other connection lines 81 . 82 and 84 at.

Jede Verteileinrichtung der Gruppe 7 steht an ihrem unteren Ende jeweils mit einer entsprechenden Verbindungsleitung der Gruppe 8 in Verbindung. Die Verteileinrichtung und die angeschlossene Verbindungsleitung können in Rohren gleichen Querschnitts bestehen, die nahtlos ineinander übergehen. Die Rohre oder Rohrteile der Verteileinrichtungen haben über die Höhe etwa gleichmäßig verteilte Öffnungen in ihrem Mantel für den Abfluss von Flüssigkeit. Die Rohre oder Rohrteile der Verbindungsleitungen durchdringen das Kopfende der Sammelkammer 13 und tauchen in diese Kammer von oben her unterschiedlich tief nach unten ein. Das Fußende der Sammelkammer 13 befindet sich am Bodenende des Speicherbehälters 6. Dort dringt eine Zulaufleitung 17 in den Speicherbehälter 6 und in die Sammelkammer 13 ein und endet im oberen Raumteil unterhalb des Kopfendes der Sammelkammer.Each distribution device of the group 7 is at its lower end in each case with a corresponding connection line of the group 8th in connection. The distribution device and the connected connection line can be in tubes of the same cross-section, which merge seamlessly into one another. The pipes or pipe parts of the distributors have over the height approximately evenly distributed openings in their jacket for the outflow of liquid. The pipes or pipe parts of the connecting pipes penetrate the head end of the collecting chamber 13 and dive into this chamber from above different depths down. The foot of the collection chamber 13 located at the bottom end of the storage tank 6 , There penetrates a supply line 17 in the storage tank 6 and in the collection chamber 13 and ends in the upper part of the room below the top of the collection chamber.

Die Zulaufleitung 17 kann mit der Warmwasserleitung 5 verbunden sein und im Sonnenkollektor 2 angeheiztes Wasser in den oberen Raumteil unterhalb des Kopfendes der Sammelkammer 13 einleiten. Durch die Zulaufleitung können aber auch anders aufgeheizte Flüssigkeiten dem Schichtwärmespeicher zugeführt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel geht die Kaltwasserleitung 3 vom Bodenende des Schichtwärmespeichers 6 aus und leitet von dort Kaltwasser zum Sonnenkollektor 2.The supply line 17 can with the hot water pipe 5 be connected and in the solar panel 2 heated water in the upper part of space below the head of the collection chamber 13 initiate. Through the supply line but also other heated liquids can be supplied to the layer heat storage. In the illustrated embodiment, the cold water line goes 3 from the bottom end of the layer heat storage 6 from there and directs cold water to the solar collector 2 ,

Gemäß der Darstellung in 2 der Zeichnung sind die Verbindungsleitungen der Gruppe 8, außerdem die Zulaufleitung 17 und die Sammelkammer 13 im wesentlichen kreiszylindrisch ausgebildet und achsparallel zueinander ausgerichtet. Die Zulaufleitung erstreckt sich etwa koaxial zur Sammelkammer. Die Verbindungsleitungen sind gleichmäßig um die Zulaufleitung verteilt in etwa gleichem Abstand zu dieser angeordnet. Unterschiedliche Eintauchtiefen der Verbindungsleitungen der Gruppe 8 sind nur in 1 erkennbar. Demnach mündet die am unteren Ende der Verteileinrichtung 71 angeschlossene Verbindungsleitung 81 unmittelbar am Kopfende der Sammelkammer in diese mit der Eintauchtiefe nahe null. Die Verbindungsleitungen 82, 83 und 84 zu den Verteileinrichtungen 72, 73 und 74 tauchen in die Sammelkammer mit wachsenden Eintauchtiefen ein. Die in 1 nicht dargestellte Verbindungsleitung 83 zur Verteileinrichtung 73 weist eine Eintauchtiefe zwischen der in 1 erkennbaren höchsten Eintauchtiefe der Verbindungsleitung 84 und der zweiten Eintauchtiefe der Verbindungsleitung 82 auf.As shown in 2 The drawings are the connecting cables of the group 8th , as well as the supply line 17 and the collection chamber 13 formed substantially circular cylindrical and aligned axially parallel to each other. The supply line extends approximately coaxially to the collection chamber. The connecting lines are evenly distributed around the supply line arranged at approximately the same distance to this. Different immersion depths of the connecting cables of the group 8th are only in 1 recognizable. Accordingly, the opens at the lower end of the distribution device 71 connected connection line 81 immediately at the head of the collection chamber in this with the immersion depth close to zero. The connection lines 82 . 83 and 84 to the distribution facilities 72 . 73 and 74 dive into the collection chamber with increasing immersion depths. In the 1 not shown connecting line 83 to the distribution device 73 indicates an immersion depth between the in 1 recognizable highest immersion depth of the connecting line 84 and the second immersion depth of the connection line 82 on.

Wenn über die Zulaufleitung 17 der Sammelkammer 13 nur soviel Warmwasser zugeführt wird, wie gleichzeitig über die Verbindungsleitung 81 und die Verteileinrichtung 71 in den Speicherraum 9 im Speicherbehälter 6 abfließt, bleiben die anderen Verteileinrichtungen weitgehend wirkungslos. Wenn aber der Zufluss angeheizten Wassers darüber hinaus ansteigt, bildet sich in der Sammelkammer 13 eine von oben nach unten wachsende Schicht angeheizten Wassers, von dem Teilmengen nach und nach in die Verbindungsleitung 82, dann in die Verbindungsleitung 83 und schließlich auch in die Verbindungsleitung 84 eindringen und über die angeschlossenen Verteileinrichtungen 72, 73 und 74 in Schichten nach oben ansteigender Temperatur im Speicherraum 9 gelangen.If over the supply line 17 the collection chamber 13 only as much hot water is supplied, as at the same time via the connecting line 81 and the distributor 71 in the storage room 9 in the storage tank 6 flows out, the other distribution facilities remain largely ineffective. But if the inflow of heated water increases beyond that, forms in the collection chamber 13 a heated from top to bottom layer layer of water from the subsets gradually into the connecting line 82 , then into the connection line 83 and finally into the interconnector 84 penetrate and via the connected distribution devices 72 . 73 and 74 in layers of rising temperature in the storage space 9 reach.

Feste oder wechselbare und/oder einstellbare Drosselstellen in den einzelnen Verbindungsleitungen der Gruppe 8 oder in den einzelnen Verteileinrichtungen der Gruppe 7 können vorgesehen sein, um die Mengen des in der Zeiteinheit durchströmenden Wassers optimal mit größtem Wirkungsgrad aufeinander abzustimmen. Solche Drosselstellen sind Gegenstand der anfangs genannten DE 103 20 569 A1 und DE 203 20 441 U1 und bedürfen im Hinblick darauf hier keiner weiteren Erläuterung.Fixed or exchangeable and / or adjustable throttle points in the individual connecting lines of the group 8th or in the individual distribution facilities of the group 7 can be provided to optimally match the amounts of water flowing through in the time unit with maximum efficiency. Such throttle points are the subject of the initially mentioned DE 103 20 569 A1 and DE 203 20 441 U1 and require no further explanation with regard to this.

Der in der Zeichnung am Ausführungsbeispiel dargestellte erfindungsgemäße Schichtwärmespeicher weist noch eine erste Überlaufleitung 51 und eine zweite Überlaufleitung 52 auf, die von einem tief liegenden Raum über dem Fußende der Sammelkammer 13 ausgehen und ansteigend höher im Speicherraum 9 enden. Wenn die Schicht angeheizten Wassers bei besonders hohe Zufuhr durch die Zulaufleitung 17 in der Sammelkammer 13 nach unten zunächst bis zur Einmündung der höher gelegenen Überlaufleitung 51 und danach bis zur Einmündung der tiefer gelegenen Überlaufleitung 52 wächst, führen diese Leitungen Wasser aus der genannten Schicht entsprechenden Schichten im Speicherraum 9 zu.The layer heat according to the invention shown in the drawing on the embodiment memory still has a first overflow line 51 and a second overflow pipe 52 up from a low-lying room above the foot of the collection chamber 13 go out and up higher in the storage space 9 end up. If the layer of heated water at particularly high supply through the supply line 17 in the collection chamber 13 down first to the confluence of the higher overflow pipe 51 and then to the confluence of the lower overflow pipe 52 grows, these lines lead water from the said layer corresponding layers in the storage space 9 to.

Des Weiteren lassen sich beispielsweise auch Ausführungsarten vorstellen, bei denen sich die Sammelkammer nicht im Speicherbehälter selbst sondern unterhalb desselben befindet und gegebenenfalls Drosselstellen in den Verbindungsleitungen von außen zugänglich sind.Of Furthermore, for example, embodiments can also be imagined which the collection chamber is not in the storage container itself but below is located and possibly throttle points in the connecting lines of Outside accessible are.

Claims (6)

Schichtwärmespeicher zum Erwärmen und Speichern einer Flüssigkeit in Schichten mit steigenden Temperaturen übereinander, insbesondere Warmwasserschichtspeicher für Heizungsanlagen zur Beheizung von Räumen und zur Erzeugung von warmem Brauchwasser für Körperpflege und Ernährung, welche Heizungsanlagen mit Wärmequellen schwankender Leistung wie Sonnenkollektoren oder Wärmepumpen betrieben werden können, – mit einem hohen, im Einsatz vertikal hoch aufgerichteten Speicherbehälter (6) zum Speichern der Flüssigkeit, insbesondere Warmwasser, in Schichten mit nach oben ansteigender Temperatur in einem Speicherraum (9) des Speicherbehälters, – mit einer langgestreckten, im Einsatz vertikal ausgerichteten Verteileinrichtung (7) zum Einschichten durch Konvektion von einem unteren Ende der Verteileinrichtung zugeleiteter Flüssigkeit ihrer Temperatur entsprechend in Höhe zwischen Flüssigkeitsschichten mit tieferer und höherer Temperatur im Speicherraum (9) des Speicherbehälters, – mit einer am unteren Ende der Verteileinrichtung (7) anschließenden Verbindungsleitung (8) zum Einleiten der in Schichten zu verteilenden Flüssigkeit in die Verteileinrichtung – mit einer unterhalb des unteren Endes der Verteileinrichtung (7) angeordneten, langgestreckten und im Einsatz vertikal ausgerichteten Sammelkammer (13) mit Fußende und Kopfende, an welchem Kopfende die Verbindungsleitung (8) in die Sammelkammer mündet, und – mit einer in die Sammelkammer (13) einmündenden Zulaufleitung (17) zum Einleiten der der Verteileinrichtung (7) und dem Speicherbehälter (6) zuzuführenden Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, – dass mehrere Verteileinrichtungen (71, 72, 73, 74) mit an deren unteren Enden anschließenden Verbindungsleitungen (81, 82, 83, 84) nebeneinander vorgesehen sind, welche Verbindungsleitungen vom Kopfende her unterschiedlich tief in die Sammelkammer (13) eintauchen und in unterschiedlichen Höhenlagen enden und – dass die Zulaufleitung im oberen Raumteil unterhalb des Kopfendes der Sammelkammer (13) endet.Layer heat storage for heating and storing a liquid in layers with increasing temperatures on top of each other, in particular hot water layer memory for heating systems for heating rooms and generating hot water for personal care and nutrition, which heating systems can be operated with heat sources fluctuating power such as solar panels or heat pumps, - with a high, in use vertically raised storage container ( 6 ) for storing the liquid, in particular hot water, in layers with an ascending temperature in a storage space ( 9 ) of the storage container, - with an elongate, in use vertically aligned distribution device ( 7 ) for layering by convection from a lower end of the distribution device supplied liquid of its temperature corresponding to height between liquid layers of lower and higher temperature in the storage space ( 9 ) of the storage container, - with one at the lower end of the distribution device ( 7 ) connecting line ( 8th ) for introducing the liquid to be distributed in layers into the distributor device - with one below the lower end of the distributor device ( 7 ), elongated and in use vertically aligned collecting chamber ( 13 ) with foot end and head end, at which head end the connecting line ( 8th ) opens into the collection chamber, and - with a in the collection chamber ( 13 ) opening feed line ( 17 ) for initiating the distribution device ( 7 ) and the storage container ( 6 ) to be supplied, characterized in that - several distribution devices ( 71 . 72 . 73 . 74 ) having at their lower ends connecting lines ( 81 . 82 . 83 . 84 ) are provided side by side, which connecting lines from the head end different deep into the collection chamber ( 13 ) and end at different altitudes and - that the supply line in the upper part of the room below the top end of the collection chamber ( 13 ) ends. Schichtwärmespeicher nach Patentanspruch 1 mit innerhalb des Speicherbehälters (6) angeordneter Sammelkammer (13), gekennzeichnet durch eine Überlaufleitung (51, 52) die unterhalb der am tiefsten in die Sammelkammer eintauchenden Verbindungsleitung (84) im unteren Raumteil oberhalb des Fußendes der Sammelkammer (13) in diese einmündet und ansteigend höher im Speicherraum (9) endet.Layer heat store according to claim 1 with within the storage container ( 6 ) arranged collecting chamber ( 13 ), characterized by an overflow line ( 51 . 52 ) which below the lowest penetrating into the collection chamber connecting line ( 84 ) in the lower part of the room above the foot of the collecting chamber ( 13 ) merges into this and rising higher in the memory space ( 9 ) ends. Schichtwärmespeicher nach Patentanspruch 2, gekennzeichnet durch zwei oder mehr Überlaufleitungen (51, 52), die in unterschiedlichen Höhen des unteren Raumteils über dem Fußende der Sammelkammer (13) in diese einmünden und in unterschiedlichen Höhen des Speicherraums (9) enden.Layer heat store according to claim 2, characterized by two or more overflow lines ( 51 . 52 ) located at different heights of the lower part of space above the foot of the collecting chamber ( 13 ) into this and at different heights of the memory space ( 9 ) end up. Schichtwärmespeicher nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteileinrichtungen (71, 72, 73, 74) oder die angeschlossenen Verbindungsleitungen (81, 82, 83, 84) jeweils eine feste oder wechselbare und/oder einstellbare Drosselstelle aufweisen.Layer heat store according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the distribution devices ( 71 . 72 . 73 . 74 ) or the connected connecting cables ( 81 . 82 . 83 . 84 ) each have a fixed or changeable and / or adjustable throttle point. Schichtwärmespeicher nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulaufleitung (17) gewissermaßen zentrisch am Fußende der Sammelkammer (13) in diese eintaucht und dass die vom Kopfende her in die Sammelkammer eintauchenden Verbindungsleitungen (81, 82, 83, 84) gewissermaßen exzentrisch, vorzugsweise mit etwa gleichem Abstand zur Zulaufleitung in der Sammelkammer angeordnet sind.Layer heat store according to one of the claims 1 to 4, characterized in that the supply line ( 17 ) to a certain extent centric at the foot of the collecting chamber ( 13 ) immersed in this and that from the head end into the plenum dipping connecting lines ( 81 . 82 . 83 . 84 ) are arranged, so to speak eccentric, preferably with approximately the same distance to the supply line in the collection chamber. Schichtwärmespeicher nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bündel (7) von sechs Verteileinrichtungen mit daran anschließenden sechs Verbindungsleitungen achssymmetrisch um eine durch die Zulaufleitung bestimmte Symmetrieachse vorgesehen sind.Layer heat store according to one of the claims 1 to 5, characterized in that a bundle ( 7 ) of six distribution devices with adjoining six connecting lines are provided axially symmetrical about an axis of symmetry determined by the supply line.
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