DE102012008495A1

DE102012008495A1 - Device for buffering cold or thermal energy, energy management system with the device and method for operating the energy management system

Info

Publication number: DE102012008495A1
Application number: DE201210008495
Authority: DE
Inventors: Dieter Hinxlage
Original assignee: EFF GET GEBAEUDETECHNIK HINXLAGE GmbH; Eff-Get Gebaudetechnik Hinxlage GmbH
Current assignee: HINXLAGE ENERGIETECHNIK GMBH, DE
Priority date: 2012-04-18
Filing date: 2012-04-18
Publication date: 2013-10-24
Also published as: WO2013156019A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Pufferspeicherung von Wärme- oder Kälteenergie mit wenigstens zwei miteinander kommunizierenden Speichervolumen, denen ein Verteilerventil zugeordnet ist, von dem zu jedem Speichervolumen eine Verteileranschlussleitung führt. Diese Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass einem ersten und einem zweiten Speichervolumen an einander entgegengesetzten Enden der Speichervolumen zusammen wenigstens drei Temperaturniveaus zugeordnet sind, dass dem ersten Speichervolumen ein erstes und ein zweites Temperaturniveau zugeordnet ist und dem zweiten Speichervolumen das zweite und ein drittes Temperaturniveau zugeordnet ist. An den Enden mit dem zweiten Temperaturniveau sind die Speichervolumen miteinander verbunden. Die Verteileranschlussleitung zum ersten Speichervolumen ist dabei an das Ende mit dem ersten Temperaturniveau und die Verteileranschlussleitung zum zweiten Speichervolumen an das Ende mit dem zweiten Temperaturniveau angesetzt, wobei das Ende mit dem dritten Temperaturniveau sowie das Verteilerventil jeweils einen Kreislaufsystemanschluss aufweisen. Über diese wird die Vorrichtung in ein Energiemanagementsystem mit Energieerzeugern und Energieverbrauchern eingebunden.The invention relates to a device for buffer storage of heating or cooling energy with at least two mutually communicating storage volume, which is associated with a distribution valve, from which leads to each storage volume a manifold connection line. This device is characterized in that at least three temperature levels are associated with a first and a second storage volume at opposite ends of the storage volume together that the first storage volume is associated with a first and a second temperature level and the second storage volume associated with the second and a third temperature level is. At the ends with the second temperature level, the storage volumes are interconnected. The distributor connection line to the first storage volume is attached at the end with the first temperature level and the distribution connection line to the second storage volume at the end with the second temperature level, wherein the end with the third temperature level and the distribution valve each have a circulation system connection. Through this, the device is integrated into an energy management system with energy producers and energy consumers.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Pufferspeicherung von Wärme- oder Kälteenergie zum Anschluss an ein Kreislaufsystem mit wenigstens zwei miteinander kommunizierenden Speichervolumen, denen ein gemeinsames Verteilerventil zugeordnet ist, von dem zu jedem Speichervolumen eine Verteileranschlussleitung führt. Weiter betrifft die Erfindung auch ein Energiemanagementsystem mit wenigstens einem Energieverbraucher und wenigstens einem Energieerzeuger sowie ein Verfahren zum Betreiben des Energiemanagementsystems.The invention relates to a device for buffer storage of heating or cooling energy for connection to a circulation system with at least two mutually communicating storage volume, which is associated with a common distribution valve from which leads to each storage volume a distribution line. Furthermore, the invention also relates to an energy management system with at least one energy consumer and at least one energy generator and a method for operating the energy management system.

Eine Pufferspeicherung von Wärme- oder Kälteenergie ist vor allem dann nötig, wenn diese unregelmäßig erzeugt und/oder verbraucht wird, um Schwankungen bei Erzeugung und Verbrauch ausgleichen zu können. In Warmwasseraufbereitungsanlagen dienen Pufferspeicher daher zumeist dazu, aufgeheiztes Wasser mit einem bestimmten Temperaturniveau über einen längeren Zeitraum vorzuhalten. Eine derartige Warmwasseraufbereitungsanlage geht beispielsweise aus der DE 102 01 396 A1 hervor, bei der ein Schichtladespeicherbehälter mit einem Solarspeicher kombiniert ist, über den das Speichervolumen im Schichtladespeicherbehälter aufgeladen, d. h. aufgeheizt, wird. Aus der DE 10 2008 009 285 B3 ist eine weitere Vorrichtung zur Pufferspeicherung von Wärmeenergie bekannt. Diese Vorrichtung weist ein Schichtladespeichersystem mit zwei Speichervolumen in einem gemeinsamen Schichtladespeicherbehälter auf, denen kaltes Wasser zugeführt und gleichzeitig Warmwasser entnommen wird. Um Warmwasser bereitstellen zu können, weist das Schichtladespeichersystem einen von der Nutzung des Warmwassers getrennten Heizkreislauf mit einem Wärmeerzeuger auf, wobei dem Heizkreislauf ein Verteilerventil zugeordnet ist, von dem zu jedem Speichervolumen eine Verteileranschlussleitung führt. Aufgeheiztes Warmwasser kann daher gezielt einem der Speichervolumen zugeführt werden, jedoch nur mit einem Temperaturniveau entnommen werden.A buffer storage of heat or cooling energy is especially necessary if it is generated irregularly and / or consumed in order to compensate for fluctuations in production and consumption can. In hot water treatment plants, therefore, buffer tanks are usually used to maintain heated water at a specific temperature level over a longer period of time. Such a hot water treatment plant, for example, from the DE 102 01 396 A1 in which a stratified storage tank is combined with a solar storage, via which the storage volume in the stratified storage tank charged, ie heated, is. From the DE 10 2008 009 285 B3 Another device for buffering thermal energy is known. This apparatus comprises a stratified charge storage system with two storage volumes in a common stratified storage tank, to which cold water is supplied and at the same time hot water is withdrawn. In order to provide hot water, the stratified charge storage system has a separate from the use of hot water heating circuit with a heat generator, wherein the heating circuit is associated with a distribution valve from which leads to each storage volume a manifold connection line. Heated hot water can therefore be selectively supplied to one of the storage volume, but only be removed with a temperature level.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung mit einem Pufferspeicher zu schaffen, die eine optimierte Energiespeicherung sowie eine Versorgung mehrerer Abnehmer bzw. Energieverbraucher mit unterschiedlichen Temperaturniveaus ermöglicht.The object of the invention is to provide a device with a buffer memory, which enables optimized energy storage and a supply of multiple customers or energy consumers with different temperature levels.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1, einem Energiemanagementsystem mit der Vorrichtung gemäß Anspruch 12 sowie einem Verfahren gemäß Anspruch 20. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.The solution of this object is achieved with a device according to claim 1, an energy management system with the device according to claim 12 and a method according to claim 20. Further developments and advantageous embodiments are specified in the respective subclaims.

Die Vorrichtung zur Pufferspeicherung von Wärme- oder Kälteenergie zum Anschluss an ein Kreislaufsystem mit wenigstens zwei miteinander kommunizierenden Speichervolumen, denen ein gemeinsames Verteilerventil zugeordnet ist, von dem zu jedem Speichervolumen eine Verteileranschlussleitung führt, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass einem ersten und einem zweiten Speichervolumen an einander entgegengesetzten Enden der Speichervolumen zusammen wenigstens drei Temperaturniveaus zugeordnet sind, dass dem ersten Speichervolumen ein erstes und ein zweites Temperaturniveau zugeordnet ist und dem zweiten Speichervolumen das zweite und ein drittes Temperaturniveau zugeordnet ist, dass die beiden Speichervolumen jeweils an den Enden mit dem zweiten, gleichen Temperaturniveau miteinander verbunden sind, dass die Verteileranschlussleitung zum ersten Speichervolumen an das Ende mit dem ersten Temperaturniveau und die Verteileranschlussleitung zum zweiten Speichervolumen an das Ende mit dem zweiten Temperaturniveau angesetzt ist, und dass das Ende des zweiten Speichervolumens mit dem dritten Temperaturniveau sowie das Verteilerventil jeweils einen Kreislaufsystemanschluss aufweisen.The device for buffer storage of heating or cooling energy for connection to a circulation system with at least two mutually communicating storage volumes, which is associated with a common distribution valve from which leads to each storage volume a manifold connecting line, according to the invention is characterized in that a first and a second storage volume at least three temperature levels are associated with each other at opposite ends of the storage volumes, that the first storage volume is associated with a first and a second temperature level and the second storage volume is associated with the second and a third temperature level, that the two storage volumes at the ends with the second, the same temperature level are connected to each other, that the distribution line to the first storage volume at the end of the first temperature level and the manifold connection line to the second storage volume to the end mi t is set to the second temperature level, and that the end of the second storage volume with the third temperature level and the distribution valve each have a circulatory system connection.

Über das Verteilerventil und die zu den jeweiligen Speichervolumen führenden Verteileranschlussleitungen können die Speichervolumen einzeln angesteuert werden. Speichervolumen, Verteileranschlussleitungen sowie ein an die Vorrichtung anzuschließendes Kreislaufsystem sind dabei während des Betriebs der Vorrichtung vollständig mit einem Energieträgermedium befüllt, das in den Speichervolumen die unterschiedlichen Temperaturniveaus aufweist. Je nach dem, ob Energie mit einem vorbestimmten Temperaturniveau gespeichert werden soll oder benötigt wird, kann den Speichervolumen dann Energieträgermedium über das Verteilerventil zugeführt bzw. entnommen werden. Dazu wird mit dem Verteilerventil entweder das erste oder das zweite Speichervolumen direkt angesteuert, wobei, wenn das erste Speichervolumen mit Energieträgermedium auf erstem Temperaturniveau beladen wird, gleichzeitig auch Energieträgermedium mit dem zweiten Temperaturniveau aus dem ersten Speichervolumen in das zweite Speichervolumen verdrängt wird. Wird das zweite Speichervolumen direkt angesteuert, verbleibt das erste Speichervolumen in Ruhe, wodurch für einen langen Zeitraum das jeweilige Temperaturniveau im ersten Speichervolumen vorgehalten werden kann. Eine direkte Ansteuerung des zweiten Speichervolumens erfolgt vor allem dann, wenn das erste Speichervolumen vollständig auf erstem Temperaturniveau durchgeladen ist oder wenn das dem Verteilerventil zugeführte Energieträgermedium nicht das erste Temperaturniveau erreicht, d. h. bei zu speichernder Wärmeenergie unterhalb und bei zu speichernder Kälteenergie oberhalb des ersten Temperaturniveaus liegt. Mindestens weist zu speicherndes Energieträgermedium jedoch das zweite Temperaturniveau auf. Dabei wird sowohl beim Ansteuern des ersten als auch beim Ansteuern des zweiten Speichervolumens über den Kreislaufsystemanschluss des zweiten Speichervolumens Energieträgermedium mit dem dritten Temperaturniveau aus diesem verdrängt.The storage volumes can be controlled individually via the distributor valve and the distributor connection lines leading to the respective storage volumes. Storage volume, distribution connection lines and a circuit system to be connected to the device are completely filled during operation of the device with an energy carrier medium which has the different temperature levels in the storage volume. Depending on whether energy is to be stored at a predetermined temperature level or is needed, the storage volume can then be supplied or removed from the distribution medium via the distribution valve. For this purpose, either the first or the second storage volume is directly controlled with the distribution valve, wherein when the first storage volume is loaded with energy carrier medium at the first temperature level, at the same time energy carrier medium is displaced with the second temperature level from the first storage volume in the second storage volume. If the second storage volume is controlled directly, the first storage volume remains at rest, whereby the respective temperature level in the first storage volume can be kept for a long period of time. A direct control of the second storage volume takes place especially when the first storage volume is completely charged at the first temperature level or if the energy source medium supplied to the distribution valve does not reach the first temperature level, ie below the first temperature level for heat energy to be stored below and to be stored for cooling energy , At least however, the energy storage medium to be stored has the second temperature level. In this case, energy source medium with the third temperature level is displaced from it both when driving the first and when controlling the second storage volume via the circulation system connection of the second storage volume.

Beim Entnehmen von Energieträgermedium kann in Abhängigkeit davon, welches Temperaturniveau benötigt wird, entweder das erste oder das zweite Speichervolumen angesteuert werden, wobei wiederum die Möglichkeit besteht, das erste Speichervolumen als Reserve nicht einzubeziehen, insbesondere wenn Energieträgermedium mit zweitem Temperaturniveau ausreichend ist. Wird Energieträgermedium aus dem ersten Speichervolumen entnommen, ergibt sich, wie beim Beladen des ersten Speichervolumens, eine Reihenschaltung der miteinander kommunizierenden Speichervolumen, so dass auf das erste Speichervolumen nicht getrennt vom zweiten Speichervolumen zugegriffen werden kann.When removing energy carrier medium, depending on which temperature level is required, either the first or the second storage volume can be controlled, which in turn has the option not to include the first storage volume as a reserve, especially if energy carrier medium with a second temperature level is sufficient. If energy carrier medium is removed from the first storage volume, as in the loading of the first storage volume, a series connection of the mutually communicating storage volumes results, so that the first storage volume can not be accessed separately from the second storage volume.

Um die Speichervolumen einzeln ansteuern zu können und Beeinträchtigungen der Speichervolumen untereinander zu vermeiden, ist vorgesehen, dass jedes der Speichervolumen einem Schichtladespeicherbehälter zugeordnet ist. Diese sind dann vorzugsweise über eine Speicherbehälterverbindungsleitung miteinander verbunden, so dass die Speichervolumen weiterhin miteinander kommunizieren können.In order to be able to control the storage volume individually and to avoid impairments of the storage volumes with one another, it is provided that each of the storage volumes is assigned to a stratified storage container. These are then preferably connected to one another via a storage container connection line, so that the storage volumes can continue to communicate with each other.

Eine Schichtung des Energieträgermediums in den Schichtladespeicherbehältern wird insbesondere dadurch erreicht, dass in die Schichtladespeicherbehälter einmündende Leitungen bzw. Leitungsanschlüsse an den Schichtladespeicherbehältern einen ausreichend großen Querschnitt aufweisen, so dass ein- und ausströmendes Energieträgermedium beruhigt ist, d. h. eine laminare Strömung aufweist. Verwirbelungen in den Speichervolumen bzw. Schichtladespeicherbehältern, die zu Umschichtungen und damit Energieverlusten führen, sind durch laminare Strömungsverhältnisse vermieden.A stratification of the energy carrier medium in the stratified charge storage containers is achieved, in particular, by virtue of the fact that lines or line connections leading to the stratified charge storage containers have a sufficiently large cross section at the stratified charge storage containers, so that the incoming and outgoing energy carrier medium is calmed, i. H. has a laminar flow. Turbulence in the storage volume or stratified storage containers, which lead to redistribution and thus energy losses are avoided by laminar flow conditions.

Aufgrund der Schichtung stellt sich in den Speichervolumen bzw. Schichtladespeicherbehältern ein durchgehender Temperaturgradient vom ersten zum dritten Temperaturniveau ein, wobei dieser Temperaturgradient bei vollständig geladenen Speichervolumen minimal ist. Erstes, zweites und drittes Temperaturniveau weisen dann die gleiche bzw. nahezu gleiche Temperatur auf.Due to the stratification, a continuous temperature gradient from the first to the third temperature level arises in the storage volume or stratified charge storage containers, wherein this temperature gradient is minimal when the storage volume is completely charged. First, second and third temperature levels then have the same or almost the same temperature.

Weiter ist vorgesehen, dass die Verteileranschlussleitung zum zweiten Speichervolumen in die Speicherbehälterverbindungsleitung einmündet. Jeder der Schichtladespeicherbehälter weist somit insgesamt nur zwei Leitungsanschlüsse an jeweils entgegengesetzten Enden auf, so dass die Schichtladespeicherbehälter besonders effektiv isoliert werden können und ein vorbestimmtes Temperaturniveau des Energieträgermediums möglichst lange gehalten werden kann. Auch sind die Schichtladespeicherbehälter hierzu vorteilhafterweise thermisch von deren Standfläche entkoppelt, um Wärmebrücken zu vermeiden.It is further provided that the distributor connection line opens to the second storage volume in the storage container connection line. Each of the stratified charge storage containers thus has a total of only two line connections at respectively opposite ends, so that the stratified charge storage containers can be isolated particularly effectively and a predetermined temperature level of the energy carrier medium can be kept as long as possible. The layer charge storage containers are also advantageously thermally decoupled from their footprint to avoid thermal bridges.

Alternativ können die Speichervolumen auch in einem gemeinsamen Schichtladespeicherbehälter angeordnet sein. Eine Schichtung mit durchgehendem Temperaturgradient wird dann dadurch erreicht, dass in den Schichtladespeicherbehälter geeignete Trenn- und Strömungsleitelemente angeordnet sind, die einerseits die beiden Speichervolumen voneinander abschirmen und andererseits Verwirbelungen des Energieträgermediums an den Leitungsanschlüssen vermeiden.Alternatively, the storage volumes can also be arranged in a common stratified charge storage container. Stratification with a continuous temperature gradient is then achieved by arranging suitable separating and flow-guiding elements in the stratified-charge storage container which, on the one hand, shield the two storage volumes from one another and, on the other hand, avoid turbulence of the energy-carrying medium at the line connections.

Um die Temperaturen des Energieträgermediums in dem oder den Schichtladespeicherbehältern zu ermitteln und das Verteilerventil in Abhängigkeit von den Temperaturen steuern zu können, ist vorgesehen, dass zumindest dem Kreislaufsystemanschluss am Verteilerventil sowie den Speichervolumen Temperatursensoren zugeordnet sind, die mit einer Steuereinheit des Verteilerventils verschaltet sind. Insbesondere sind dafür mehrere Temperatursensoren in dem oder den Schichtladespeicherbehältern anzuordnen, wobei zumindest die Temperaturen an den Enden der Speichervolumen erfasst werden, die mit dem ersten, zweiten und dritten Temperaturniveau definiert sind. Damit ist zumindest jedem Leitungsanschluss der Schichtladespeicherbehälter ein Temperatursensor zugeordnet.In order to determine the temperatures of the energy carrier medium in the layered charge storage container (s) and to be able to control the distributor valve as a function of the temperatures, it is provided that at least the circulatory system connection to the distributor valve and the storage volume are assigned temperature sensors which are connected to a control unit of the distributor valve. In particular, for this purpose, a plurality of temperature sensors are to be arranged in the stratified charge storage container (s), wherein at least the temperatures at the ends of the storage volumes which are defined with the first, second and third temperature levels are detected. Thus, a temperature sensor is associated with at least each line connection of the stratified storage tank.

An der Verteileranschlussleitung zum ersten Speichervolumen und/oder der Verteileranschlussleitung zum zweiten Speichervolumen kann zudem wenigstens ein Anschluss für einen weiteren Kreislauf vorgesehen sein. Dieser weitere Kreislauf kann getrennt von dem Kreislaufsystem am Verteilerventil betrieben werden, wobei Energieträgermedium über diesen weiteren Kreislauf entweder entnommen oder zugeführt wird. Ein solcher Anschluss bietet somit die Möglichkeit, einen weiteren Energieverbraucher oder Energieerzeuger vorzusehen. Energieverbraucher wie beispielsweise eine Warmwasseraufbereitungsanlage werden dabei vorzugsweise an einen Anschluss an der Verteileranschlussleitung zum ersten Speichervolumen angeschlossen, um das höhere Temperaturniveau auszunutzen. Das Energieträgermedium wird dann von dem Energieverbraucher mit drittem Temperaturniveau über den Kreislaufsystemanschluss an dem zweiten Speichervolumen wieder zurückgeführt.In addition, at least one connection for a further circuit can be provided at the distributor connection line to the first storage volume and / or the distribution connection line to the second storage volume. This further circuit can be operated separately from the circulation system on the distribution valve, wherein energy carrier medium is either removed or supplied via this further circuit. Such a connection thus offers the possibility of providing a further energy consumer or energy generator. Energy consumers such as a hot water treatment system are preferably connected to a port on the distribution line to the first storage volume to take advantage of the higher temperature level. The energy carrier medium is then returned by the energy consumer with a third temperature level via the circulatory system connection to the second storage volume again.

Zudem kann die Vorrichtung zur Pufferspeicherung von Kälte- oder Wärmeenergie dahingehend erweitert werden, dass wenigstens ein weiteres Speichervolumen angeschlossen ist und jedem zusätzlichen Speichervolumen ein weiteres Temperaturniveau zugeordnet ist. Dabei ist das weitere Speichervolumen vorzugsweise einem weiteren Schichtladespeicherbehälter zugeordnet. Das weitere, dritte Speichervolumen ist dann, entsprechend dem zweiten an das erste Speichervolumen, an das zweite Speichervolumen angeschlossen, wobei dem dritten Speichervolumen der Kreislaufsystemanschluss des zweiten Speichervolumens zugeordnet ist. Das Verteilerventil weist entweder einen weiteren Ausgang auf, d. h. dem Verteilerventil ist eine weitere Verteileranschlussleitung zum dritten Speichervolumen zugeordnet, oder es ist ein weiteres Verteilerventil in einer der Verteileranschlussleitungen zum ersten oder zweiten Speichervolumen vorzusehen, um das dritte Speichervolumen anzusteuern. In dem weiteren Speichervolumen liegen an dessen Enden dann einerseits das dritte Temperaturniveau und andererseits ein viertes Temperaturniveau vor, wobei das zweite und das dritte Speichervolumen an den Enden miteinander verbunden sind, denen das dritte Temperaturniveau zugeordnet ist. Der Kreislaufsystemanschluss ist an dem Ende mit viertem Temperaturniveau angeordnet.In addition, the device for buffering of cold or heat energy to the effect be extended that at least one additional storage volume is connected and each additional storage volume is assigned a further temperature level. In this case, the additional storage volume is preferably assigned to a further layer charge storage container. The further, third storage volume is then, corresponding to the second to the first storage volume, connected to the second storage volume, wherein the third storage volume is associated with the circulatory system connection of the second storage volume. The distributor valve either has a further outlet, ie the distribution valve is assigned a further distribution connection line to the third storage volume, or a further distribution valve in one of the distribution connection lines to the first or second storage volume is provided in order to control the third storage volume. In the further storage volume are at the ends then on the one hand, the third temperature level and on the other hand, a fourth temperature level, wherein the second and the third storage volume are connected to each other at the ends, which is associated with the third temperature level. The circulatory system port is located at the fourth temperature level end.

Eine besonders kompakte Bauform der Vorrichtung ist dadurch erreichbar, dass die Speichervolumen in einer vorbestimmten Einbauposition übereinander angeordnet sind. Zudem erleichtern übereinander angeordnete Speichervolumen eine temperaturabhängige Schichtung des Energieträgermediums in den Speichervolumen, wobei Leitungsanschlüsse jeweils an einem oberen und einem unteren Ende vorgesehen sind. Die Temperatur eines in den Speichervolumen gespeicherten Energieträgermediums nimmt dabei von unten nach oben zu.A particularly compact design of the device can be achieved in that the storage volumes are arranged one above the other in a predetermined installation position. In addition, storage volumes arranged one above another facilitate a temperature-dependent stratification of the energy carrier medium in the storage volume, wherein line connections are respectively provided at an upper and a lower end. The temperature of an energy storage medium stored in the storage volume increases from bottom to top.

Gemäß einer ersten Ausführungsform ist das Verteilerventil dabei wärmeseitig zu den Speichervolumen angeordnet, das erste Temperaturniveau höher oder gleich dem zweiten Temperaturniveau und das zweite Temperaturniveau höher oder gleich dem dritten Temperaturniveau. Das erste Temperaturniveau ist dann gleichzeitig die insgesamt höchste Temperatur des Energieträgermediums, während das dritte Temperaturniveau die insgesamt niedrigste Temperatur des Energieträgermediums in der Vorrichtung darstellt. Die Verteileranschlussleitungen sind bei wärmeseitig angeordnetem Verteilerventil an in der vorbestimmten Einbauposition oberen Enden der Speichervolumen anzuordnen. Eine Vorrichtung mit wärmeseitig angeordnetem Verteilerventil dient somit der Bereitstellung von Wärmeenergie, wobei Wärme auf einem höheren ersten Temperaturniveau und einem niedrigeren zweiten Temperaturniveau für beispielsweise eine Heizungsanlage und eine Warmwasseraufbereitung genutzt werden kann.According to a first embodiment, the distributor valve is arranged on the heat side to the storage volume, the first temperature level higher than or equal to the second temperature level and the second temperature level higher than or equal to the third temperature level. The first temperature level is then also the total highest temperature of the energy carrier medium, while the third temperature level represents the lowest total temperature of the energy carrier medium in the device. The distributor connection lines are to be arranged at the heat-side arranged distribution valve to in the predetermined installation position upper ends of the storage volumes. A device with a heat-side disposed distribution valve thus serves to provide heat energy, wherein heat at a higher first temperature level and a lower second temperature level for example, a heating system and hot water treatment can be used.

Alternativ dazu kann das Verteilerventil gemäß einer zweiten Ausführungsform auch kälteseitig zu den Speichervolumen angeordnet sein, so dass das erste Temperaturniveau die insgesamt niedrigste Temperatur und das dritte Temperaturniveau die insgesamt höchste Temperatur darstellt. Insbesondere ist das erste Temperaturniveau niedriger oder gleich dem zweiten Temperaturniveau und das zweite Temperaturniveau niedriger oder gleich dem dritten Temperaturniveau. Das erste Speichervolumen ist dann unterhalb des zweiten Speichervolumens anzuordnen und die Verteileranschlussleitungen sind an in der vorbestimmten Einbauposition unteren Enden der Speichervolumen anzuschließen. Eine Vorrichtung mit kälteseitig angeordnetem Verteilerventil eignet sich besonders für Betriebe, in denen mehrere Kältekreisläufe mit unterschiedlichen Temperaturniveaus betrieben werden müssen.Alternatively, according to a second embodiment, the distribution valve can also be arranged on the cold side to the storage volume, so that the first temperature level represents the lowest total temperature and the third temperature level represents the highest total temperature. In particular, the first temperature level is lower than or equal to the second temperature level and the second temperature level lower than or equal to the third temperature level. The first storage volume is then to be arranged below the second storage volume and the distribution connection lines are to be connected to in the predetermined installation position lower ends of the storage volumes. A device with a distribution board arranged on the cold side is particularly suitable for companies in which several refrigeration circuits with different temperature levels have to be operated.

Weiter betrifft die Erfindung auch ein Energiemanagementsystem mit wenigstens einem Energieverbraucher und wenigstens einem Energieerzeuger. Diesen ist in einem Kreislaufsystem die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Pufferspeicherung von Wärme- oder Kälteenergie zugeordnet. Mit dem Energieerzeuger wird Kälte- oder Wärmeenergie erzeugt, die je nach Bedarf vom Energieverbraucher genutzt oder in der Vorrichtung gespeichert werden kann. Dazu sind Energieverbraucher und Energieerzeuger vorteilhafterweise sowohl mit den Kreislaufsystemanschlüssen der Vorrichtung zur Pufferspeicherung als auch untereinander verbunden, so dass das Energieträgermedium über entsprechend verzweigte Leitungsabschnitte zwischen Energieerzeuger, Energieverbraucher und Vorrichtung zur Pufferspeicherung hin und her strömen kann. Insbesondere sind der Energieverbraucher und der Energieerzeuger dabei einerseits mit dem Kreislaufsystemanschluss des Verteilerventils und andererseits mit dem Kreislaufsystemanschluss des zweiten Speichervolumens verbunden. Somit besteht ein verzweigter Leitungsabschnitt, der dem Kreislaufsystemanschluss des Verteilerventils zugeordnet ist und ein verzweigter Leitungsabschnitt, der dem Kreislaufsystemanschluss des zweiten Speichervolumens zugeordnet ist.Furthermore, the invention also relates to an energy management system having at least one energy consumer and at least one energy generator. These are associated with the inventive device for buffer storage of heat or cooling energy in a circulatory system. With the power generator cooling or heat energy is generated, which can be used as needed by the energy consumer or stored in the device. For this purpose, energy consumers and energy producers are advantageously connected both to the circulatory system connections of the buffer storage device and to one another, so that the energy carrier medium can flow back and forth via correspondingly branched line sections between energy generator, energy consumer and buffer storage device. In particular, the energy consumer and the energy generator are connected on the one hand to the circulation system connection of the distribution valve and, on the other hand, to the circulation system connection of the second storage volume. Thus, there is a branched line section associated with the circuit system port of the distribution valve and a branched line section associated with the circulatory system port of the second storage volume.

Über den Leitungsabschnitt der dem Kreislaufsystemanschluss des Verteilerventils zugeordnet ist, kann dem Energieverbraucher Energieträgermedium mit erstem oder zweitem Temperaturniveau zugeführt werden und/oder vom Energieerzeuger abgeführt werden. Die Speichervolumen werden nur dann mit einbezogen, wenn Verbrauch und Erzeugung voneinander abweichen. Über den Leitungsabschnitt der dem Kreislaufsystemanschluss des zweiten Speichervolumens zugeordnet ist, kann dem Energieerzeuger Energieträgermedium mit drittem Temperaturniveau zugeführt werden oder vom Verbraucher abgeführt werden.Via the line section which is assigned to the circulation system connection of the distribution valve, the energy consumer can be supplied with first or second temperature level of energy carrier medium and / or be led away from the energy generator. The storage volumes are included only if consumption and generation differ. Via the line section which is assigned to the circulatory system connection of the second storage volume, energy source medium with a third temperature level can be supplied to the energy generator or can be removed by the consumer.

Dadurch, dass das Energieträgermedium in dem Energiemanagementsystem im Kreis geführt wird, weisen die Leitungsabschnitte während des Betriebs immer gleiche Volumenströme auf, wobei die Volumenströme in den Leitungsabschnitten in entgegengesetzter Richtung strömen, d. h. beispielsweise in einem Leitungsabschnitt zur Vorrichtung zur Pufferspeicherung hin und im anderen Leitungsabschnitt von der Vorrichtung weg. Characterized in that the energy carrier medium is circulated in the energy management system, the line sections during operation always on the same volume flows, the volume flows in the line sections in the opposite direction, ie, for example, in a line section to the device for buffer storage and in the other line section of away from the device.

Damit eine zielgerichtete Steuerung des in dem Kreislaufsystem des Energiemanagementsystems strömenden Energieträgermediums gewährleistet ist, ist vorgesehen, dass jedem Energieerzeuger und Energieverbraucher eine Steuereinheit sowie wenigstens eine Pumpe und Absperr- bzw. Regeleinrichtungen zugeordnet sind, die über die jeweilige Steuereinheit betätigt werden. Diese Absperr- bzw. Regeleinrichtungen und deren Steuereinheit gewährleisten, dass jeder Energieerzeuger und Energieverbraucher einzeln angesteuert und betrieben werden kann. So kann zum Beispiel Energieträgermedium mit erstem oder zweitem Temperaturniveau erzeugt und gespeichert werden, ohne dass gleichzeitig Energie verbraucht wird, oder aber nur verbraucht und nicht erzeugt werden. Bei mehreren Energieerzeugern können einzelne zudem abgeschaltet werden, wenn mit diesen kein ausreichend hohes Temperaturniveau erzeugbar ist, kein Bedarf besteht oder Wartungsarbeiten durchzuführen sind. Dazu sind den Energieerzeugern bzw. Energieverbrauchern zusätzliche Temperatursensoren zuzuordnen, um die Temperatur des Energieträgermediums zu ermitteln. Mit den Regel- und Absperreinrichtungen können zudem kälte- und wärmeseitige Volumenströme der beiden Leitungsabschnitte im Vor- bzw. Rücklauf der Energieerzeuger bzw. Energieverbraucher gemischt werden, so dass eine optimale, bedarfsgerechte Auslastung der Energieerzeuger und Energieverbraucher ermöglicht ist.In order to ensure a targeted control of the energy carrier medium flowing in the circulatory system of the energy management system, it is provided that each energy generator and energy consumer are assigned a control unit and at least one pump and shut-off or control devices which are actuated via the respective control unit. These shut-off or regulating devices and their control unit ensure that each energy generator and energy consumer can be individually controlled and operated. Thus, for example, energy medium with first or second temperature level can be generated and stored without consuming energy at the same time, or else only consuming it and not generating it. In the case of several power generators, individual ones can also be switched off if they can not produce a sufficiently high temperature level, there is no need for maintenance or maintenance work. For this purpose, the energy producers or energy consumers are assigned additional temperature sensors to determine the temperature of the energy carrier medium. With the control and shut-off devices also cold and heat-side volume flows of the two line sections in the flow or return of the power generator or energy consumers can be mixed, so that an optimal, needs-based utilization of energy producers and energy consumers is possible.

Ist wenigstens ein Energieerzeuger mit regenerativen Energien betreibbar, kann das Energiemanagementsystem zudem ökologisch günstig betrieben werden, wobei, insbesondere bei Nutzung von Wärmeenergie, eine Solaranlage eingebunden werden kann. Bei der Bereitstellung von Wärmeenergie könnte ein Energieerzeuger zudem mit einer Kraft-Wärme-Kopplungsanlage kombiniert bzw. in diese integriert werden.If at least one energy generator can be operated with regenerative energies, the energy management system can also be operated in an ecologically favorable manner, it being possible, in particular when using thermal energy, to integrate a solar system. In the provision of heat energy, a power generator could also be combined with or integrated into a combined heat and power plant.

Über wenigstens einen an wenigstens eine der Verteileranschlussleitungen und den Kreislaufsystemanschluss des zweiten Speichervolumens an die Vorrichtung zur Pufferspeicherung von Kälte- oder Wärmeenergie angeschlossenen weiteren Kreislauf ist zudem ein weiterer Energieverbraucher bzw. Energieerzeuger an die Vorrichtung zur Pufferspeicherung anschließbar. Dieser Energieverbraucher ist beispielsweise ein Wärmetauscher einer Warmwasseraufbereitungsanlage an der Verteileranschlussleitung zum ersten Speichervolumen. Das Energieträgermedium mit erstem Temperaturniveau aus dem ersten Speichervolumen kann dann unabhängig vom restlichen Kreislaufsystem genutzt werden, während das zweite Speichervolumen über das Verteilerventil gleichzeitig entweder mit Energieträgermedium beladen wird oder Energieträgermedium aus diesem entnommen wird.In addition, a further energy consumer or energy generator can be connected to the device for buffer storage via at least one further circuit connected to at least one of the distributor connection lines and the circulatory system connection of the second storage volume to the device for buffer storage of cooling or thermal energy. This energy consumer is, for example, a heat exchanger of a hot water treatment plant on the distribution line to the first storage volume. The energy carrier medium with the first temperature level from the first storage volume can then be used independently of the rest of the circulation system, while the second storage volume is loaded via the distribution valve at the same time either with energy carrier medium or energy carrier medium is removed from this.

Auch kann in einem weiteren Kreislauf ein Energieerzeuger angeordnet sein, insbesondere wenn dieser konstant Wärme auf einem vorbestimmten Temperaturniveau erzeugt, welches entweder über dem ersten oder mindestens dem zweiten Temperaturniveau liegt. Dieser Energieerzeuger kann dann regelungs- und steuerungstechnisch besonders einfach in das Energiemanagementsystem eingebunden werden, so dass die Kosten für dieses insgesamt reduziert sind. Jeder weitere Kreislauf weist dabei entweder einen Energieerzeuger oder Energieverbraucher auf.It is also possible for a power generator to be arranged in a further circuit, in particular if it constantly generates heat at a predetermined temperature level, which is either above the first or at least the second temperature level. This energy generator can then be integrated into the energy management system in a particularly simple manner in terms of control and regulation, so that the overall costs for this are reduced. Each additional circuit has either a power generator or energy consumer.

Weiterhin umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben des Energiemanagementsystems und der Vorrichtung zur Pufferspeicherung von Kälte- oder Wärmeenergie. Erfindungsgemäß zeichnet sich dieses Verfahren zum Betreiben des Energiemanagementsystems dadurch aus, dass ein Energieträgermedium auf ein erstes oder zweites Temperaturniveau gebracht wird, dass das Energieträgermedium mit dem ersten oder zweiten Temperaturniveau bei Bedarf genutzt wird, dass nicht genutztes Energieträgermedium gespeichert wird, dass das Energieträgermedium mit erstem Temperaturniveau zur Speicherung zuerst in ein erstes Speichervolumen eingeleitet wird, wobei Energieträgermedium aus diesem in ein zweites Speichervolumen verdrängt wird, dass, sobald das erste Speichervolumen vollständig das erste Temperaturniveau aufweist, Energieträgermedium mit erstem oder wenigstens zweitem Temperaturniveau direkt in das zweite Speichervolumen eingeleitet wird, dass während entweder das erste oder das zweite Speichervolumen mit Energieträgermedium beladen wird, aus dem zweiten Speichervolumen Energieträgermedium mit einem dritten Temperaturniveau entnommen wird und der Energieerzeugung zugeführt wird, und dass, wenn der Bedarf an Energieträgermedium mit erstem oder zweitem Temperaturniveau dessen Erzeugung übersteigt, aus dem ersten Speichervolumen Energieträgermedium mit dem ersten Temperaturniveau oder aus dem zweiten Speichervolumen mit dem zweiten Temperaturniveau entnommen wird.Furthermore, the invention comprises a method for operating the energy management system and the device for buffering cold or heat energy. According to the invention, this method for operating the energy management system is characterized in that an energy carrier medium is brought to a first or second temperature level, that the energy carrier medium with the first or second temperature level is used as needed, that unused energy storage medium is stored, that the energy carrier medium with the first Temperature level for storage is first introduced into a first storage volume, wherein the energy medium is displaced from this into a second storage volume, that as soon as the first storage volume completely the first temperature level, energy medium with first or at least second temperature level is introduced directly into the second storage volume, that while either the first or the second storage volume is loaded with energy carrier medium, energy medium is removed from the second storage volume with a third temperature level and de Energy generation is supplied, and that, when the demand for energy medium with first or second temperature level exceeds its generation, is taken from the first storage volume of energy medium with the first temperature level or from the second storage volume with the second temperature level.

Durch das Zusammenwirken von Erzeugung und Nutzung des Energieträgermediums mit einer geeigneten Speicherung werden Energieströme und Energiemengen optimal verwertet und genutzt. Nicht oder zusätzlich benötigtes Energieträgermedium mit erstem oder zweitem Temperaturniveau wird dabei entweder den Speichervolumen zugeführt oder aus diesen entnommen. Energieträgermedium, das nicht wenigstens das erste oder zweite Temperaturniveau aufweist, wird nicht gespeichert.Through the interaction of generation and use of the energy carrier medium with a suitable storage energy flows and amounts of energy are optimally utilized and used. Not or additionally required energy carrier medium with first or second temperature level is either supplied to the storage volume or removed from this. Energy carrier medium that does not have at least the first or second temperature level is not stored.

Zumindest zu speicherndes und gespeichertes Energieträgermedium weist vorteilhafterweise beruhigte, d. h. laminare Strömungsverhältnisse auf, so dass die Schichtung des Energieträgermediums in den Speichervolumen nicht durch strömungsbedingte Verwirbelungen beeinträchtigt wird und unnötige Energieverluste vermieden sind, insbesondere weist ein- und ausströmendes Energieträgermedium eine Reynoldszahl kleiner 2320 auf.At least to be stored and stored energy carrier medium advantageously calmed, d. H. laminar flow conditions, so that the stratification of the energy carrier medium in the storage volume is not affected by flow turbulences and unnecessary energy losses are avoided, in particular, incoming and outflowing energy carrier medium has a Reynolds number less than 2320.

In Abhängigkeit von der Anzahl der Speichervolumen kann Energieträgermedium mit verschiedenen Temperaturniveaus bereitgestellt werden, wobei je zusätzlichem Speichervolumen ein zusätzliches Temperaturniveau zur Verfügung steht. Dabei ist je Temperaturniveau ein zusätzlicher Kreislauf vorzusehen, wobei jedem Kreislauf ein vorbestimmtes Temperaturniveau zugeordnet ist, das auf die jeweilige Nutzung abgestimmt ist. Eine bevorzugte Nutzung des Energieträgermediums in einem dieser Kreisläufe bei Erzeugung von Wärmeenergie besteht beispielsweise darin, dass Energieträgermedium mit erstem Temperaturniveau aus dem ersten Speichervolumen entnommen und zur Warmwasseraufbereitung genutzt wird. Für Heizungsanlagen reicht häufig das niedrigere, zweite Temperaturniveau aus, so dass das Energieträgermedium vorteilhafterweise auch mittels regenerativer Energien auf dieses Temperaturniveau oder auch das erste Temperaturniveau gebracht werden kann. Die Erzeugung zumindest des zweiten Temperaturniveaus ist somit besonders umweltschonend.Depending on the number of storage volumes, energy carrier medium with different temperature levels can be provided, with an additional temperature level being available for each additional storage volume. In this case, an additional circuit is provided per temperature level, wherein each circuit is assigned a predetermined temperature level, which is tuned to the respective use. A preferred use of the energy carrier medium in one of these cycles in the production of heat energy, for example, is that energy carrier medium with the first temperature level removed from the first storage volume and used for hot water treatment. For heating systems, the lower, second temperature level is often sufficient, so that the energy carrier medium can advantageously also be brought to this temperature level or also the first temperature level by means of regenerative energies. The generation of at least the second temperature level is thus particularly environmentally friendly.

Weiter ist vorgesehen, dass das zweite Temperaturniveau schrittweise an das erste Temperaturniveau angeglichen wird, und dass das zweite Speichervolumen mit jedem Schritt vollständig durchgeladen wird, wobei das dritte Temperaturniveau nach jedem Schritt eine Temperatur gleich dem zweiten Temperaturniveau aufweist. Anzahl und Temperaturdifferenz der Schritte bis zum Erreichen des ersten Temperaturniveaus werden in Abhängigkeit von der verfügbaren Temperatur und Menge des Energieträgermediums der höchsten Effizienz folgend, bestimmt und angepasst. Danach, wenn erstes, zweites und drittes Temperaturniveau die gleiche Temperatur aufweisen, wird das gesamte Speichervolumen schrittweise auf eine höhere Temperatur bei zu speichernder Wärmeenergie angehoben oder eine niedrigere Temperatur bei zu speichernder Kälteenergie abgesenkt, bis ein technisch bedingtes Grenzniveau erreicht ist. Als technisch bedingtes Grenzniveau wird dabei eine Temperatur bezeichnet, die je nach dem, ob Wärme- oder Kälteenergie gespeichert werden soll, die mit den Energieerzeugern maximal erzeugbare höchste oder niedrigste Temperatur in dem Energiemanagementsystem bezeichnet.It is further provided that the second temperature level is gradually adjusted to the first temperature level, and that the second storage volume is completely charged with each step, wherein the third temperature level after each step has a temperature equal to the second temperature level. The number and temperature difference of the steps until reaching the first temperature level are determined and adjusted depending on the available temperature and quantity of the energy carrier medium of the highest efficiency. Thereafter, when the first, second, and third temperature levels are at the same temperature, the entire storage volume is gradually increased to a higher temperature at the heat energy to be stored, or a lower temperature at the refrigeration energy to be stored is lowered until a technically conditioned limit level is reached. A technically conditioned threshold level is a temperature which, depending on whether heating or cooling energy is to be stored, denotes the maximum or lowest temperature that can be generated by the energy generators in the energy management system.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:In the drawing, an embodiment of the invention is shown. Show it:

1: ein Verfahrensfließbild eines erfindungsgemäßen Energiemanagementsystems; 1 : a process flow diagram of an energy management system according to the invention;

2: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiemanagementsystems in perspektivischer Ansicht; 2 a schematic representation of an embodiment of the energy management system according to the invention in a perspective view;

3: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Schichtladespeicherbehälters einer Vorrichtung zur Speicherung von Wärmeenergie im Längsschnitt; und 3 a schematic representation of an embodiment of a stratified storage container of a device for storing heat energy in longitudinal section; and

4: einen Querschnitt des Schichtladespeicherbehälters aus 3 in der Bezugsebene A-A. 4 : a cross section of the stratified storage tank 3 in the reference plane AA.

Das Verfahrensfließbild in 1 zeigt zwei Schichtladespeicherbehälter 1, 2, denen jeweils ein Speichervolumen 3, 4 zugeordnet ist. Diese Schichtladespeicherbehälter 1, 2 sind über eine Speicherbehälterverbindungsleitung 5 miteinander verbunden, so dass die Speichervolumen 3, 4 miteinander kommunizieren können. Weiterhin ist den Schichtladespeicherbehältern 1, 2 ein Verteilerventil 6 zugeordnet, das über Verteileranschlussleitungen 7, 8 mit den Schichtladespeicherbehältern 1, 2 verbunden ist. Von dem Verteilerventil 6 führt die Verteileranschlussleitung 7 zu dem Schichtladespeicherbehälter 1 und die Verteileranschlussleitung 8 zu dem Schichtladespeicherbehälter 2. Die Verteileranschlussleitung 8 zum zweiten Schichtladespeicherbehälter 2 mündet dabei zusammen mit der Speicherbehälterverbindungsleitung 5 in den Schichtladespeicherbehälter 2 ein. Das Verteilerventil 6 ist wärmeseitig zu den Schichtladespeicherbehältern 1, 2 und den Speichervolumen 3, 4 angeordnet, so dass das in 1 dargestellte Verfahrensfließbild ein Energiemanagementsystem zur Bereitstellung von Wärmeenergie zeigt. An dem Verteilerventil 6 und dem zweiten Schichtladespeicherbehälter 2 sind zudem Kreislaufsystemanschlüsse 14, 15 vorgesehen, die die Schichtladespeicherbehälter 1, 2 mit Energieerzeugern 9, 10, 11 und Energieverbrauchern 12, 13 verbinden.The process flow diagram in 1 shows two stratified storage tanks 1 . 2 which each have a storage volume 3 . 4 assigned. These layer loading storage tanks 1 . 2 are via a storage tank connection line 5 interconnected so that the storage volume 3 . 4 can communicate with each other. Furthermore, the stratified storage tanks 1 . 2 a distribution valve 6 assigned via distribution lines 7 . 8th with the stratified storage tanks 1 . 2 connected is. From the distribution valve 6 leads the distribution line 7 to the stratified storage tank 1 and the distribution line 8th to the stratified storage tank 2 , The distribution line 8th to the second stratified storage tank 2 opens together with the storage tank connection line 5 in the stratified storage tank 2 one. The distribution valve 6 is heat side to the stratified storage tanks 1 . 2 and the storage volume 3 . 4 arranged so that in 1 illustrated process flow diagram shows an energy management system for the provision of heat energy. At the distribution valve 6 and the second stratified storage container 2 are also circulatory system connections 14 . 15 provided, which the Schichtladespeicherbehälter 1 . 2 with energy producers 9 . 10 . 11 and energy consumers 12 . 13 connect.

Sowohl die Speicherbehälterverbindungsleitung 5 als auch die Verteileranschlussleitungen 7, 8 und der Kreislaufsystemanschluss 15 am Schichtladespeicherbehälter 2 sind jeweils an Enden 16, 17, 18, 19 der Schichtladespeicherbehälter 1, 2 bzw. Speichervolumen 3, 4 angeordnet, wobei den Enden 16, 17, 18, 19 zusammen drei Temperaturniveaus zugeordnet sind. Dem Ende 16, das dem ersten Schichtladespeicherbehälter 1 und der Verteileranschlussleitung 7 zugeordnet ist, ist ein erstes Temperaturniveau zugeordnet, die der Speicherbehälterverbindungsleitung 5 zugeordneten Enden 17, 18 weisen ein zweites Temperaturniveau auf und das Ende 19, das dem Kreislaufsystemanschluss 15 am zweiten Schichtladespeicherbehälter 2 zugeordnet ist, weist ein drittes Temperaturniveau auf.Both the storage tank connection pipe 5 as well as the distribution lines 7 . 8th and the circulatory system connection 15 at the stratified storage tank 2 are each at ends 16 . 17 . 18 . 19 the stratified storage tank 1 . 2 or storage volume 3 . 4 arranged, with the ends 16 . 17 . 18 . 19 are assigned together three temperature levels. The end 16 that the first stratified storage tank 1 and the distribution line 7 is assigned, a first temperature level is assigned, that of the storage tank connection line 5 associated ends 17 . 18 have a second temperature level and the end 19 which is the circulatory system connection 15 at the second stratified storage tank 2 is assigned, has a third temperature level.

Den Energieerzeugern 9, 10, 11 und Energieverbrauchern 12, 13 sind jeweils wenigstens eine Pumpe 20 sowie Absperr- und Regeleinrichtungen 21 zugeordnet, mit denen die jeweiligen Energieerzeuger 9, 10, 11 und Energieverbraucher 12, 13 einzeln angesteuert und geregelt werden können. Der Energieerzeuger 11 ist dabei als Solaranlage ausgebildet. Weiter sind alle Energieerzeuger 9, 10, 11 und Energieverbraucher 12, 13 über einen als Warmwasserleitung ausgebildeten Leitungsabschnitt 22 und einen als Kaltwasserleitung ausgebildeten Leitungsabschnitt 23 miteinander verbunden, wobei der Leitungsabschnitt 22 auch an den Kreislaufsystemanschluss 14 des Verteilerventils 6 und der Leitungsabschnitt 23 an den Kreislaufsystemanschluss 15 am Schichtladespeicherbehälter 2 angeschlossen ist. An den Energieerzeugern 9, 10, 11 und Energieverbrauchern 12, 13 sind die Leitungsabschnitte 22, 23 jeweils an die Pumpen 20 und/oder Absperr- bzw. Regeleinrichtungen 21 angeschlossen.The energy producers 9 . 10 . 11 and energy consumers 12 . 13 are each at least one pump 20 as well as shut-off and regulating devices 21 associated with which the respective energy producers 9 . 10 . 11 and energy consumers 12 . 13 individually controlled and regulated. The energy generator 11 is designed as a solar system. Next are all energy producers 9 . 10 . 11 and energy consumers 12 . 13 via a line section designed as a hot water line 22 and a pipe section formed as a cold water pipe 23 interconnected, wherein the line section 22 also to the circulatory system connection 14 of the distribution valve 6 and the line section 23 to the circulatory system connection 15 at the stratified storage tank 2 connected. At the energy producers 9 . 10 . 11 and energy consumers 12 . 13 are the pipe sections 22 . 23 each to the pumps 20 and / or shut-off or regulating devices 21 connected.

Beim Betrieb des Energiemanagementsystems kann während eines ersten Betriebszustands ein in diesem strömendes Energieträgermedium somit wärmeseitig in dem Leitungsabschnitt 22 je nach Bedarf entweder direkt von einem Energieerzeuger 9, 10, 11 zu einem Energieverbraucher 12, 13 strömen oder in einem der Speichervolumen 3, 4 gespeichert werden, wenn weniger Energie benötigt als erzeugt wird. Ob Energieträgermedium im Speichervolumen 3 oder im Speichervolumen 4 gespeichert wird, ist dabei abhängig von dessen Temperaturniveau. Ist dieses höher oder gleich dem ersten Temperaturniveau am Ende 16 wird Speichervolumen 3 beladen. Ist dieses niedriger oder Speichervolumen 3 vollständig auf erstem Temperaturniveau durchgeladen, wird Speichervolumen 4 beladen, wenn wenigstens das zweite Temperaturniveau erreicht wird. Gleichzeitig strömt dann aus dem Speichervolumen 4 Energieträgermedium über den Leitungsabschnitt 23 zu den jeweiligen Energieerzeugern 9, 10, 11.During operation of the energy management system, during a first operating state, an energy medium flowing in it can thus be located on the heat-side in the line section 22 either directly from an energy producer as needed 9 . 10 . 11 to an energy consumer 12 . 13 flow or in one of the storage volumes 3 . 4 stored when less energy is needed than generated. Whether energy carrier medium in the storage volume 3 or in the storage volume 4 is stored depends on its temperature level. Is this higher than or equal to the first temperature level at the end 16 becomes storage volume 3 loaded. Is this lower or storage volume 3 Fully charged at the first temperature level, becomes storage volume 4 loaded when at least the second temperature level is reached. At the same time then flows out of the storage volume 4 Energy carrier medium over the line section 23 to the respective energy producers 9 . 10 . 11 ,

In einem zweiten Betriebszustand wird mehr Energie benötigt, als bereitgestellt werden kann, so dass Energieträgermedium aus einem der Speichervolumen 3, 4 über den Leitungsabschnitt 22 zu den Energieverbrauchern strömt, während über den Leitungsabschnitt 23 Energieträgermedium mit drittem Temperaturniveau in den Schichtladespeicherbehälter 2 und das Speichervolumen 4 zurückströmt. Insbesondere kann das Speichervolumen 3 dabei sowohl beim ersten als auch beim zweiten Betriebszustand strömungstechnisch abgekoppelt werden, so dass eine Energiereserve für eine weitere Anwendung bereitgehalten werden kann. Hierzu ist an der Verteileranschlussleitung 7 zum Schichtladespeicherbehälter 1 ein weiterer Anschluss 24 vorgesehen, an den ein Wärmetauscher 25 einer Warmwasseraufbereitungsanlage angeschlossen ist, wobei Rücklauf aus dem Wärmetauscher 25 dem Leitungsabschnitt 23 zugeführt wird.In a second operating state, more energy is needed than can be provided, so that energy carrier medium from one of the storage volumes 3 . 4 over the line section 22 to the energy consumers while flowing over the line section 23 Energy carrier medium with third temperature level in the stratified storage tank 2 and the storage volume 4 flowing back. In particular, the storage volume 3 Both are decoupled fluidically in both the first and in the second operating state, so that an energy reserve for further use can be kept. For this purpose is at the distribution line 7 to the stratified storage tank 1 another connection 24 provided to the a heat exchanger 25 a hot water treatment plant is connected, with return from the heat exchanger 25 the line section 23 is supplied.

2 zeigt eine Ausführungsform des Energiemanagementsystems, die in ihren Funktionen der 1 entspricht. Auch hier sind zwei Schichtladespeicherbehälter 1, 2 mit Speichervolumen 3, 4 vorgesehen, die mit den entsprechenden Anschlüssen sowie einem Verteilerventil 6 versehen und verschaltet sind. Gemäß der gezeigten Ausführungsform sind die Schichtladespeicherbehälter 1, 2 in einer vorbestimmten Einbauposition dabei übereinander angeordnet, so dass eine besonders einfache Schichtung des Energieträgermediums in den Schichtladespeicherbehältern 1, 2 ermöglicht ist und die Schichtladespeicherbehälter 1, 2 eine besonders kompakte Einbauform aufweisen. Dabei ist der Schichtladespeicherbehälter 1 über dem Schichtladespeicherbehälter 2 angeordnet. Am oberen Ende 16 liegt somit das erste Temperaturniveau mit der insgesamt höchsten Temperatur vor, während das untere Ende 19 das dritte Temperaturniveau und die insgesamt niedrigste Temperatur aufweist. Die Leitungsabschnitte 22, 23 münden in eine Verteilerleiste 26 an die ein Energieerzeuger 9 und ein Energieverbraucher 12 angeschlossen sind, wobei der Energieerzeuger 9 einen Wärmetauscher 27 aufweist. 2 shows an embodiment of the energy management system, which functions in the 1 equivalent. Again, there are two Schichtladespeicherbehälter 1 . 2 with storage volume 3 . 4 provided with the appropriate connections and a distribution valve 6 provided and interconnected. According to the embodiment shown, the stratified charge storage containers 1 . 2 arranged in a predetermined installation position one above the other, so that a particularly simple stratification of the energy carrier medium in the stratified storage containers 1 . 2 is possible and the stratified storage tank 1 . 2 have a particularly compact form. Here is the Schichtladespeicherbehälter 1 above the stratified storage tank 2 arranged. At the upper end 16 Thus, the first temperature level with the highest overall temperature is present, while the lower end 19 has the third temperature level and the lowest overall temperature. The pipe sections 22 . 23 lead into a distribution bar 26 to the one energy producer 9 and an energy consumer 12 are connected, the power generator 9 a heat exchanger 27 having.

In 3 und 4 sind die Speichervolumen 3, 4 in einen gemeinsamen Schichtladespeicherbehälter 28 integriert, wobei zwischen den Speichervolumen 3, 4 ein Trennelement 29 angeordnet ist. Dieses weist eine mittig angeordnete Öffnung 30 auf, über die die Speichervolumen 3, 4 miteinander kommunizieren können. Weiter sind an dem Schichtladespeicherbehälter 28 die zwei Verteileranschlussleitungen 7, 8 und der Kreislaufsystemanschluss 15 vorgesehen, wobei die Verteileranschlussleitung 7 und der Kreislaufsystemanschluss 15 jeweils an einander gegenüberliegenden Endbereichen des Schichtladespeicherbehälters 28 angeordnet sind. Die Verteileranschlussleitung 8 ist mittig in Höhe des Trennelementes 29 angeschlossen und mündet in das Speichervolumen 4. Um strömungsbedingte Verwirbelungen des Energieträgermediums zu vermeiden, ist der Einmündungsbereich der Verteileranschlussleitung 8 mit einem Strömungsleitelement 31 abgeschirmt. Dieses Strömungsleitelement 31 ist senkrecht zu dem Trennelement 29 in dem Schichtladespeicherbehälter 28 angeordnet und trennt, wie insbesondere aus 4 hervorgeht, ein Kreissegment ab, so dass ein- und ausströmendes Energieträgermedium möglichst wenig Verwirbelungen erzeugt.In 3 and 4 are the storage volumes 3 . 4 in a common stratified storage tank 28 integrated, being between the storage volumes 3 . 4 a separating element 29 is arranged. This has a centrally located opening 30 on, over which the storage volume 3 . 4 can communicate with each other. Next are at the Schichtladespeicherbehälter 28 the two distribution connection lines 7 . 8th and the circulatory system connection 15 provided, wherein the distribution line 7 and the circulatory system connection 15 in each case at opposite end regions of the stratified charge storage container 28 are arranged. The distribution line 8th is in the middle of the separation element 29 connected and flows into the storage volume 4 , In order to avoid flow-induced turbulence of the energy carrier medium, the junction area of the distribution connection line 8th with a flow guide 31 shielded. This flow guide 31 is perpendicular to the separator 29 in the stratified storage tank 28 arranged and separates, in particular from 4 indicates a circle segment so that inflowing and outflowing energy carrier medium generates as little turbulence as possible.

Für die Pufferspeicherung von Kälteenergie sind die in 1, in 2 und in 3 gezeigten Darstellungen derart abzuändern, dass das Verteilerventil 6 mit den Verteileranschlussleitungen 7, 8 in einer vorbestimmten Einbauposition an unteren Enden an die Schichtladespeicherbehälter 1, 2 angeschlossen ist, so dass das erste Temperaturniveau unterhalb des zweiten und das zweite Temperaturniveau unterhalb des dritten Temperaturniveaus angeordnet ist.For the storage of cold energy, the in 1 , in 2 and in 3 To change representations shown such that the distribution valve 6 with the distribution connection lines 7 . 8th in a predetermined installation position at lower ends to the stratified storage containers 1 . 2 is connected, so that the first temperature level is disposed below the second and the second temperature level below the third temperature level.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10201396 A1 [0002]
DE 102008009285 B3 [0002]

Claims

Apparatus for buffering heat or cooling energy for connection to a circulation system having at least two storage volumes communicating with each other ( 3 . 4 ), to which a common distributor valve ( 6 ), from which to each storage volume ( 3 . 4 ) a distribution line ( 7 . 8th ), characterized in that a first and a second storage volume ( 3 . 4 ) at opposite ends ( 16 . 17 . 18 . 19 ) the storage volume ( 3 . 4 ) are associated together at least three temperature levels that the first storage volume ( 3 ) is assigned a first and a second temperature level and the second storage volume ( 4 ) the second and a third temperature level is assigned, that the two storage volumes ( 3 . 4 ) each at the ends ( 17 . 18 ) are connected to each other at the second, same temperature level, that the distribution line ( 7 ) to the first storage volume ( 3 ) to the end ( 16 ) with the first temperature level and the distribution line ( 8th ) to the second storage volume ( 4 ) to the end ( 18 ) is set at the second temperature level, and that the end ( 19 ) of the second storage volume ( 4 ) with the third temperature level and the distributor valve ( 6 ) each have a circulatory system connection ( 14 . 15 ) exhibit.

Apparatus according to claim 1, characterized in that each of the storage volumes ( 3 . 4 ) a stratified charge storage container ( 1 . 2 ) assigned.

Device according to Claim 2, characterized in that the stratified charge storage containers ( 1 . 2 ) via a storage tank connection line ( 5 ) are interconnected.

Apparatus according to claim 3, characterized in that the distribution line ( 8th ) to the second storage volume ( 4 ) into the storage tank connection line ( 5 ).

Apparatus according to claim 1, characterized in that the storage volume ( 3 . 4 ) are arranged in a common stratified charge storage container.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least the circulatory system connection ( 14 ) on the distributor valve ( 6 ) as well as the storage volume ( 3 . 4 ) Associated with a control unit of the distribution valve ( 6 ) are interconnected.

Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that at the distribution line ( 8th ) to the first storage volume ( 3 ) and / or the distribution line ( 7 ) to the second storage volume ( 4 ) at least one connection ( 24 ) is provided for a further cycle.

Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that at least one further storage volume is connected and each additional storage volume is assigned a further temperature level.

Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the storage volume ( 3 . 4 ) are arranged one above the other in a predetermined installation position.

Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the distribution valve ( 6 ) heat side to the storage volume ( 3 . 4 ) is arranged such that the first temperature level is higher than or equal to the second temperature level, and that the second temperature level is higher than or equal to the third temperature level.

Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the distribution valve ( 6 ) cold side to the storage volume ( 3 . 4 ) is arranged such that the first temperature level is lower than or equal to the second temperature level, and that the second temperature level is lower than or equal to the third temperature level.

Energy management system with at least one energy consumer ( 12 . 13 ) and at least one energy generator ( 9 . 10 . 11 ), characterized in that the energy consumer ( 12 . 13 ) and the energy producer ( 9 . 10 . 11 ) is associated in a circulation system, a device for buffer storage of heating or cooling energy according to one of claims 1 to 11.

Energy management system according to claim 12, characterized in that energy consumers ( 12 . 13 ) and energy producers ( 9 . 10 . 11 ) with both the circulatory system connections ( 14 . 15 ) are connected to the buffer storage device as well as with each other.

Energy management system according to claim 12 or 13, characterized in that the energy consumer ( 12 . 13 ) and the energy producer ( 9 . 10 . 11 ) on the one hand with the circulatory system connection ( 14 ) of the distribution valve ( 6 ) and on the other hand with the circulatory system connection ( 15 ) of the second storage volume ( 4 ) are connected.

Energy management system according to one of claims 12 to 14, characterized in that each energy generator ( 9 . 10 . 11 ) and energy consumers ( 12 . 13 ) a separate control unit and at least one pump ( 20 ) and shut-off or regulating devices ( 21 ) assigned.

Energy management system according to one of claims 12 to 15, characterized in that at least one energy generator ( 9 . 10 . 11 ) is operable with regenerative energy.

Energy management system according to one of claims 12 to 16, characterized in that at least one further circuit to at least one of the distribution connection lines ( 7 . 8th ) and the circulatory system connection ( 15 ) of the second storage volume ( 4 ) is connected to the device for buffer storage of cold or heat energy.

Energy management system according to claim 17, characterized in that in the further circuit, a heat exchanger ( 25 ) is arranged a hot water treatment plant.

Energy management system according to claim 17, characterized in that in the further circuit, a power generator is arranged.

Method for operating the energy management system according to one of claims 12 to 19 and the device according to one of claims 1 to 11, characterized in that an energy carrier medium is brought to a first or second temperature level, that the energy carrier medium with the first or second temperature level used as needed is that unused energy storage medium is stored, that the energy medium with first temperature level for storage first in a first storage volume ( 3 ), wherein the energy carrier medium from this into a second storage volume ( 4 ) is displaced, that as soon as the first storage volume ( 3 ) completely the first temperature level, energy medium with first or at least second temperature level directly into the second storage volume ( 4 ), that during either the first or the second storage volume ( 3 . 4 ) is loaded with energy carrier medium, from the second storage volume ( 4 ) Energy source medium is taken with a third temperature level and the power generation is supplied, and that when the demand for energy medium with the first or second temperature level exceeds its generation, from the first storage volume ( 3 ) Energy carrier medium with the first temperature level or from the second storage volume ( 4 ) is taken with the second temperature level.

A method according to claim 20, characterized in that at least to be stored and stored energy carrier medium has laminar flow conditions.

Method according to one of claims 20 or 21, characterized in that energy carrier medium with the first temperature level from the first storage volume ( 3 ) and can be used for hot water treatment.

Method according to one of claims 20 to 22, characterized in that the energy carrier medium is brought by means of regenerative energy sources to the first temperature level or the second temperature level.

Method according to one of claims 20 to 23, characterized in that the second temperature level is gradually adjusted to the first temperature level, and that the second storage volume ( 3 . 4 ) is completely charged with each step, wherein the third temperature level after each step has a temperature equal to the second temperature level.

Method according to one of claims 20 to 24, characterized in that, when the first temperature level, the second temperature level and the third temperature level have the same temperature, the total storage volume ( 3 . 4 ) is gradually increased to a higher temperature to be stored in the heat energy or a lower temperature is stored at the stored cooling energy, until a technically conditioned limit level is reached.