DE10320569B4

DE10320569B4 - Schichtwärmespeicher

Info

Publication number: DE10320569B4
Application number: DE10320569A
Authority: DE
Inventors: Hermann Isenmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-05-07
Filing date: 2003-05-07
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2023-05-08
Also published as: DE10320569A1

Abstract

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, 11) 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 unterhalb des unteren Endes der Verteileinrichtung (7, 11) angeordneten Heizeinrichtung (8) zum Erwärmen von durch Konvektion in vertikale Strömung versetzter Flüssigkeit in einer von einem Hohlkörper (13) umschlossenen Heizkammer...

Description

Die Erfindung betrifft einen Schichtwärmespeicher zum Erwärmen und Speichern einer Flüssigkeit in Schichten mit steigenden Temperaturen übereinander, insbesondere einen 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.

Ein in DE 27 51 265 A1 beschriebener und insbesondere ein im Handel als Warmwasserschichtspeicher bekannter Schichtwärmespeicher sind ausgestattet

– 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 Vrteileinrichtung zugeleiteter Flüssigkeit ihrer Temperatur entsprechend in Höhe zwischen Flüssigkeitsschichten mit tieferer und höherer Temperatur im Speicherraum des Speicherbehälters,
– mit einer unterhalb des unteren Endes der Verteileinrichtung angeordneten Heizeinrichtung zum Erwärmen von durch Konvektion in vertikale Strömung versetzter Flüssigkeit in einer von einem Hohlkörper umschlossenen Heizkammer mit Fußende und Kopfende, welche Heizeinrichtung einen in der Heizkammer angeordneten Heizkörper, insbesondere einen an eine Wärmequelle schwankender Leistung anschließbaren Wärmeaustauscher aufweist,
– mit einer Verbindungsleitung zwischen dem Kopfende der Heizkammer und dem unteren Ende der Verteileinrichtung zum Einleiten der Flüssigkeit aus der Heizkammer in die Verteileinrichtung und
– mit einer im Einsatz tief liegenden Grundöffnung, die zwischen einem im Einsatz tief liegenden Bodenende des Speicherraums des Speicherbehälters und dem im wesentlichen ebenso tief liegenden Fußende der Heizkammer der Heizeinrichtung zum Einleiten von

Flüssigkeit aus dem Speicherraum am dessen Bodenende in die Heizkammer an deren Fußende angeordnet ist.

Bei dem bekannten Warmwasserschichtspeicher der genannten Art sind Heizeinrichtung und Verteileinrichtung in Höhe des Speicherbehälters angeordnet. Mit der aus der Verteileinrichtung in den Speicherbehälter eingeschichteten Flüssigkeit lässt sich nur der Speicherraum des Speicherbehälters oberhalb der Heizeinrichtung optimal mit thermisch brauchbaren Flüssigkeitsschichten unterschiedlicher Temperatur füllen, während im Speicherraum, der sich unterhalb der Verteileinrichtung in Höhe der Heizeinrichtung am Bodenende des Speicherbehälters befindet, Wasser unterschiedlicher Temperaturen aufeinander trifft und sich mischt. Die thermische Speicherwirkung wird dadurch insbesondere dann erheblich vermindert, wenn das zu speichernde Wasser auf nur geringe Temperatur erwärmt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile eines Schichtwärmespeichers der anfangs genannten Art zu überwinden und einen möglichst einfachen, wirtschaftlichen, leistungsfähigen und unter allen Betriebsbedingungen während langer Betriebszeit zuverlässigen Schichtwärmespeicher zu schaffen, der vielfältigen Erfordernissen genügt und als kompakte Baueinheit unter vielfältigen Umständen leicht einsetzbar ist. Die wesentlichen Merkmale der erfinderischen Lösung dieser Aufgabe sind im hier beigefügten Patentanspruch 1 angegeben.

Die Erfindung ist bei einem Schichtwärmespeicher der anfangs genannten Art im wesentlichen gekennzeichnet durch eine Drosselstelle in der Verbindungsleitung zwischen dem Kopfende der Heizkammer der Heizeinrichtung und dem unteren Ende der Verteileinrichtung und durch mit mindestens eine bezüglich der Grundöffnung, dem Bodenende des Speicherraums und dem Fußende der Heizkammer der Heizeinrichtung überhöht aber unterhalb des Kopfendes der Heizkammer angeordnete Überlaufleitung zwischen der Heizkammer und dem Speicherraum, welche mindestens eine Überlaufleitung von der Heizkammer zum Speicherraum hin abfallend ausgebildet ist und Mündungen aufweist, von denen eine obere Mündung in der Heizkammer überhöht gegenüber einer unteren Mündung im Speicherraum ist.

In mit inkompressibler Flüssigkeit, beispielsweise Wasser gefüllten Schichtwärmespeichern mit Speicherraum, Heizkammer und Verteileinrichtung stellt sich ohne Störung durch nennenswerte Strömung oder Wärmeeinfluß von außen an jeder Stelle ein bestimmtes Gleichgewicht zwischen statischem Druck, Dichte und Temperatur der Flüssigkeit ein. Die Verteilung von Druck, Dichte und Temperatur über die Höhe der Flüssigkeit in der Heizkammer und der Verteileinrichtung ist dann also gleich derjenigen über dieselbe Höhe der Flüssigkeit im Speicherraum. Durch Wärmezufuhr in der Heizkammer wird das Gleichgewicht gestört und es entsteht zunächst eine andere Verteilung von Druck, Dichte und Temperatur über die Höhe der Flüssigkeit in der Heizkammer und in der anschließenden Verteileinrichtung. Unterschiedliche Drücke in jeweils horizontal gleicher Höhe innerhalb der Heizkammer und anschließender Verteileinrichtung einerseits und dem Speicherraum andererseits bewirken durch Konvektion im wesentlichen vertikale Strömung in Heizkammer und Verteileinrichtung und Austausch von Flüssigkeit von und zu dem Speicherraum an denjenigen Stellen und über diejenigen Leitungen, die die Heizkammer und die Verteileinrichtung mit dem Speicherraum strömungstechnisch verbinden.

Wenn die Wärme bei höchstmöglicher Temperatur in der Heizkammer auf die Speicherflüssigkeit übertragen wird, sollte die auf höchstmögliche Temperatur erwärmte Speicherflüssigkeit auch an höchster Stelle in den Speicherraum überlaufen und darin von oben her eingeschichtet werden. Auf geringere Temperatur erwärmte Speicherflüssigkeit sollte auf entsprechend geringerer Höhe in den Speicherraum überlaufen und dort möglichst ohne Vermischung mit Flüssigkeit anderer Temperatur eingeschichtet werden. Der zwanglose Überlauf der erwärmten Flüssigkeit aufgrund der Konvektion findet allerdings nicht in Funktion ihrer Temperatur sondern in Funktion ihres Drucks statt. Nach Bernoulli's Naturgesetz der Strömungslehre sinkt oder steigt der Gesamtdruck in der Speicherflüssigkeit entsprechend ihrer Strömung um einen kinetischen Anteil zur Erzeugung bzw. zur Umwandlung kinetischer Energie in den bewegten Massen. Der Gesamtdruck der Speicherflüssigkeit in Heizkammer und Verteileinrichtung ist also bei Konvektion jeweils um den kinetischen Anteil der Strömung geringer als der statische Druck im ungestörten Gleichgewicht. Dementsprechend läuft erwärmte Speicherflüssigkeit aus der Heizkammer oder der Verteileinrichtung in einer Höhe über, in der sich im Speicherraum Flüssigkeitsschichten mit höherer Temperatur befinden. Erfindungsgemäß wird die überlaufende Speicherflüssigkeit wieder nach unten in eine Höhe geleitet, in der der Speicherraum tiefere Schichten von Flüssigkeit etwa derselben Temperatur enthält. Durch die Erfindung wird also der Einfluß von Bernoulli's Naturgesetz der Strömungslehre auf die Speicherwirkung berücksichtigt.

Erfindungsgemäß kann mit gering überhöhter Temperatur in die Heizeinrichtung eingebrachte Wärme auf die in der Heizkammer befindliche Flüssigkeit übertragen und die so erwärmte Flüssigkeit ihrer gering erhöhten Temperatur entsprechend durch die Überlaufleitung genau in den unteren Speicherraum am Bodenende des Speicherbehälters eingeschichtet werden. Bei genauer Einschichtung zwischen Schichten mit tieferer und höherer Temperatur entstehen nur wenige Wirbel und wenige Verluste an Leistung durch Mischung. In dem anders weitgehend ungenutzten unteren Teil des Speicherraums bis zur Höhe des Kopfendes der Heizkammer der Heizeinrichtung lassen sich unvermischt brauchbare Flüssigkeitsschichten mit nach oben steigender Temperatur erzeugen, insbesondere wenn die von äußeren Wärmequellen in den Heizkörper der Heizeinrichtung eingebrachte Heizleistung und die damit erzielbare Erwärmung von Flüssigkeit in der Heizkammer der Heizeinrichtung gering ist. Der erfindungsgemäße Schichtwärmespeicher eignet sich also insbesondere zur Aufnahme und nachhaltiger Speicherung nutzbarer Wärmeenergie auf verhältnismäßig niederem Temperaturniveau.

Durch Drosselung der Konvektion zwischen Heizkammer und Verteileinrichtung wird die Speicherflüssigkeit in der Heizkammer gestaut und die Zeit ihres Verweilens in der Heizkammer erhöht und/oder der Überlauf in den unteren Teil des Speicherraums über die von der Heizkammer ausgehende Überlaufleitung gefördert. Mittels der Drosselstelle und der Überlaufleitung können also erfindungsgemäß besonders vorteilhafte Betriebsbedingungen sowohl in Bezug auf den Wärmeübergang vom Heizkörper auf die Speicherflüssikeit in der Heizkammer als auch in Bezug auf die Speicherung von Wärmeenergie im unteren Teil des Speicherraums erzeugt werden.

Bei einem bekannten Schichtwärmespeicher gemäß DE 100 00 352 A1 ist die Heizeinrichtung zur Erwärmung von Wasser unterhalb des Speicherbehälters angeordnet und über eine Drosselstelle mit einer im Speichebehälter befindlichen Verteileinrichtung zum Einschichten des erwärmten Wassers in den Speicherbehälter verbunden. Die Heizeinrichtung steht auch über eine Grundöffnung mit dem Speicherraum des Speicherbehälters an dessen Bodenende in Verbindung. Dieser bekannte Schichtwärmespeicher weist aber nicht die erfindungsgemäße Überlaufleitung zwischen einer Heizkammer der Heizeinrichtung und dem Speicherraum und nicht die synergetische Wirkung dieser Überlaufleitung mit der Drosselstelle auf. Außerdem hat der bekannte Schichtwärmespeicher bei vergleichbarer Speicherleistung eine sehr viel größere Bauhöhe als der erfindungsgemäße Schichtwärmespeicher, der besonders in engen Räumen vorteilhaft einsetzbar ist.

Die abhängigen Patentansprüche betreffen besonders vorteilhafter Ausführungsarten der Erfindung mit weiteren erfinderischen Merkmalen. Diese Merkmale dienen insbesondere dazu, die optimale gemeinsame Wirkung von Drosselstelle und Überlaufleitung oder Überlaufleitungen einzustellen oder in Anhängigkeit von veränderlichen Betriebsbedingungen zu regeln. Für den Einsatz in Heizungsanlagen mit Wärmequellen schwankender Leistung wie Sonnenkollektoren oder Wärmepumpen wird man gemäß Patentanspruch 10 vorteilhaft Edelstahl-Wellrohr als Wärmeaustauscher in der Heizkammer der Heizvorrichtung vorsehen.

Die Erfindung wird im Folgenden am Beispiel besonderer Ausführungsarten mittels beigefügter Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen stellen schematisch dar:
1 einen erfindungsgemäßen Schichtwärmespeicher mit Heizkörper, der als ein an einen Sonnenkollektor angeschlossener Wärmeaustauscher ausgebildet ist;
2 einen Ausschnitt aus einem Schichtwärmespeicher der Art nach 1 zur besonderen Darstellung erfindungsgemäß abgewandelter Merkmale an einer Heizeinrichtung und einer darüber angeordneten Verteileinrichtung;
3 einen Ausschnitt der Art nach 2 zur besonderen Darstellung weiter erfindungsgemäß abgewandelter Merkmale an der Heizeinrichtung und der darüber angeordneten Verteileinrichtung.
4 einen Ausschnitt zur besonderen Darstellung weiter erfindungsgemäß abgewandelter Merkmale an einem Schichtwärmespeicher der Art nach 3.
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 ausgebildet ist und mit einem Sonnenkollektor 2 über eine Umlaufleitung 3 mit Umlaufpumpe 4 in Verbindung steht. Mit Ausnahme der beiden Leitungsstränge der Umlaufleitung 3 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.
Der Schichtwärmespeicher 1 besteht hauptsächlich in einem vertikal hoch aufgerichteten Speicherbehälter 6, einer langgestreckten und vorzugsweise etwa vertikal ausgerichteten Verteileinrichtung 7 und einer unterhalb des unteren Endes der Verteileinrichtung angeordneten Heizeinrichtung 8. Die Verteileinrichtung und die Heizeinrichtung befinden sich etwa mittig im Speicherbehälter und weisen wie dieser vorzugsweise achssymmetrische, insbesondere zylindrische Grundformen auf. Der Speicherbehälter 2 umschließt einen freien Speicherraum 9 zur Speicherung von Warmwasser in Schichten mit nach oben ansteigender Temperatur außerhalb der Verteileinrichtung und der Heizeinrichtung.
In 1 zeigt die Verteileinrichtung 7 vereinfacht schematisch als Verteilerrohr 11 mit darin über die Höhe gleichmäßig verteilten Überlauföffnungen 12. Die Heizeinrichtung 8 weist nach 1 einen Hohlkörper 13, eine vom Hohlkörper umschlossene Heizkammer 14 und einen in der Heizkammer angeordneten Wärmeaustauscher 15 auf. Der Wärmeaustauscher ist in die Umlaufleitung 3 zum Sonnenkollektor 2 eingeschlossen und besteht vorzugsweise in einem Edelstahl-Wellrohr. Im Wärmeaustauscher, in der Umlaufleitung und im Sonnenkollektor kann beispielsweise frostsichere Sole-Flüssgkeit umgewälzt und so Wärmeenergie vom Sonnenkollektor dem Wärmeaustauscher zugeführt werden.
Gemäß der Darstellung in 1 besteht eine Verbindungsleitung zwischen einem unteren Ende des Verteilerrohrs 11 und einem Kopfende der Heizkammer 14 in Form einer Öffnung 16 an einem dem unteren Ende des Rohrs benachbarten Kopfende des Hohlkörpers 13. Die Verteileinrichtung 7 und die Heizeinrichtung 8 bilden jedenfalls eine Baueinheit, indem das untere Ende des Verteilerrohrs 11 am Kopfende des Hohlkörpers 13 befestigt ist. Eine Grundleitung zwischen einem tief liegenden Fußende der Heizkammer 14 und einem ebenso tief liegenden Bodenende des Speicherraums 9 besteht in Form mindestens einer Grundöffnung 17 an einem Fußende des Hohlkörpers 13. Wenn die Baueinheit von Verteileinrichtung und Heizeinrichtung außerhalb des Speicherbehälters 6 angeordnet wäre, müsste sie anstelle der Überlauföffnungen 12 und 17 jeweils durch besondere Leitungsrohre mit dem Speicherbehälter in hydraulischer Verbindung stehen.
Die Baueinheit von Verteileinrichtung 7 und Heizeinrichtung 8 ist gemäß der Darstellung in 1 vorzugsweise auf einem Behälterboden 18 des Speicherbehälters 6 befestigt, der auf Behälterfüßen 19 steht. Man könnte sie aber auch an einem Behälterdeckel 20 des Speicherbehälters befestigen und in den Speicherraum 9 von oben nach unten eintauchen lassen.
Im Betrieb ist der Schichtwärmespeicher nach 1 völlig mit Wasser gefüllt. Wenn der Sonnenkollektor 2 durch Umlaufleitung 3 und Umlaufpumpe 4 an den Wärmeaustauscher 15 Wärmeenergie abgibt und von diesem Wasser in der Heizkammer 14 erwärmt wird, entsteht Konvektion, indem kaltes Wasser am Bodenende des Speicherraums 9 über die Öffnung 17 dem Fußende der Heizkammer zuströmt und das am Wärmeaustauscher erwärmte Wasser nach oben abdrängt. Das erwärmte Wasser fließt über eine oder mehrere der Öffnungen 12 der Verteileinrichtung 7 in den Speicherraum 9 zurück und wird in einer Höhe zwischen Schichten mit tieferer und höherer Temperatur eingeschichtet.
Erfindungsgemäß ist an der Heizeinrichtung 8 mindestens eine unterhalb des Kopfendes der Heizkammer 14 angeordnete Überlaufleitung zwischen der Heizkammer und dem Speicherraum 9 angeordnet. Diese Überlaufleitung soll von der Heizkammer zum Speicherraum hin abfallend ausgebildet sein und Mündungen aufweisen, von denen eine obere Mündung in der Heizkammer überhöht gegenüber einer unteren Mündung im Speicherraum ist. In 1 sind beispielsweise zwei Ausführungsarten solcher Überlaufleitungen 21 und 22 dargestellt, die allerdings nicht oder nur unter seltenen Umständen gemeinsam in ein und demselben Schichtwärmespeicher verwirklicht werden dürften. Insbesondere bei schwacher Heizleistung des Sonnenkollektors läßt sich mittels der Überlaufleitungen 21 und 22 wenig erwärmtes Wasser wirksam über dem Bodenende des Speicherraums 9 einschichten.
Gemäß der Darstellung in 1 besteht die eine Überlaufleitung 21 in einem gestreckten, nach unten geneigten Rohr, die zweite Überlaufleitung 22 in einem nach unten gekrümmten Rohr. Wenn die Überlaufleitung 22 mit dem Hohlkörper 13 schwenkbar verbunden ist, kann ihre im Speicherraum 9 offene untere Mündung durch Schwenkung veränderlichen Betriebsbedingungen entsprechend in veränderliche Höhen versetzt werden. Wenn die Überlaufleitung 21 oder die Überlaufleitung 22 ein streck- und stauchbares Rohrende mit unterer Mündung im Speicherraum 9 aufweist, kann die untere Mündung durch Strecken oder Stauchen dieses Rohrendes in diejenige Höhe versetzt werden, die zum Einschichten des aus der Heizkammer 14 überlaufenden Wassers im Speicherraum 9 am zweckmäßigsten ist.
Bei der Ausführungsart des erfindungsgemäßen Schichtwärmespeichers nach 2 befindet sich in der Verbindungsleitung zwischen dem Kopfende der Heizkammer 14 und dem unteren Ende des Verteilerrohrs 11 eine einstellbare Drosselstelle in Form eines Kegelventils 26. Eine an einem Ventilkegel befestigte Stellstange 27 ragt vorzugsweise über das obere Ende des Verteilerrohrs 11 hinaus in einen nicht dargestellten Stellmechanismus, der unterhalb oder oberhalb des Behälterdeckels 20 angeordnet sein kann. Die untere Mündung der Überlaufleitung 22 im Speicherraum 9 weist ein Rückschlagventil 28 in Form einer Kugel auf, die mit leichtem Auftrieb in nicht dargestellter Weise an die untere Mündung gedrückt und von der Mündung wegspülbar sein sollte. Die einstellbare Drosselstelle und das Rückschlagventil sind ihrer Funktion entsprechend unabhängig voneinander einsetzbar.
Bei der Ausführungsart des erfindungsgemäßen Schichtwärmespeichers nach 3 ist das untere Ende des Verteilerrohrs 11 der Verteileinrichtung 7 am Kopfende des Hohlkörpers 13 der Heizeinrichtung 8 befestigt. Unmittelbar an der Befestigungsstelle befindet sich aber keine Öffnung zwischen Verteilerrohr und Heizkammer 14. Eine Verbindungsleitung 35 geht seitlich vom Kopfende der Heizkammer 14 aus und endet nach einer vollständigen Wendung seitlich im unteren Ende des Verteilerrohrs 11. In der Verbindungsleitung befindet sich eine einstellbare Drosselstelle 36 mit Stellstange 37, die innerhalb oder außerhalb des Speicherbehälters 6 enden kann. Eine von der Heizkammer 14 ausgehende und zum Speicherraum 9 hin abfallende Überlaufleitung 38 weist ein nach oben gebogenes Ende mit einer unteren Mündung im Speicherraum 9 auf. Das nach oben gebogene Ende oder die gesamte Überlaufleitung 38 besteht beispielsweise in einem biegsamen Schlauch, der wechselnden Betriebsbedingungen und Füllungen des Speicherraums angepaßt werden kann. Die einstellbare Drosselstelle 36 und die Überlaufleitung 38 sind ihrer Funktion entsprechend unabhängig voneinander einsetzbar.
Im Schichtwärmespeicher nach 4 ist die Verteileinrichtung 7 über eine Verbindungsleitung 45 mit der Heizkammer 14 verbunden. Die Verbindungsleitung 45 geht einerseits vom unteren Ende des Verteilerrohrs 11 aus und mündet andererseits seitlich am Kopfende des Hohlkörpers 13. In einem Leitungsknie der Verbindungsleitung befindet sich eine Drosselstelle 46 in Form eines Eckventils mit drehbarer oder stoßbarer Stellstange 47.
Wenn die Stellstange 27 nach 2 oder die Stellstange 37 nach 3 oder die Stellstange 47 nach 4 über den Speicherbehälter 6 hinaus ragt, kann die entsprechende Drosselstelle 26 bzw. 36 in Funktion der in der Heizeinrichtung 8 verfügbaren Heizleistung eingestellt werden. Wenn die Stellstange mit einem Steuer- und Regelnetzwerk in Verbindung steht, das ständig Betriebszustände mißt, kann diese Einstellung ständig selbsttätig bewirkt werden.

Claims

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, 11) 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 unterhalb des unteren Endes der Verteileinrichtung (7, 11) angeordneten Heizeinrichtung (8) zum Erwärmen von durch Konvektion in vertikale Strömung versetzter Flüssigkeit in einer von einem Hohlkörper (13) umschlossenen Heizkammer (14) mit Fußende und Kopfende, welche Heizeinrichtung einen in der Heizkammer angeordneten Heizkörper (15), insbesondere einen an eine Wärmequelle (2, 3, 4) schwankender Leistung anschließbaren Wärmeaustauscher aufweist, – mit einer Verbindungsleitung (16; 35; 45) zwischen dem Kopfende der Heizkammer (14) und dem unteren Ende der Verteileinrichtung (7, 11) zum Einleiten der Flüssigkeit aus der Heizkammer in die Verteileinrichtung und – mit einer im Einsatz tief liegenden Grundöffnung (17), die zwischen einem im Einsatz tief liegenden Bodenende des Speicherraums (9) des Speicherbehälters (6) und dem im wesentlichen ebenso tief liegenden Fußende der Heizkammer (14) der Heizeinrichtung (8) zum Einleiten von Flüssigkeit aus dem Speicherraum an dessen Bodenende in die Heizkammer an deren Fußende angeordnet ist, gekennzeichnet – durch eine Drosselstelle (26; 36; 46) in der Verbindungsleitung (16; 35; 45) zwischen dem Kopfende der Heizkammer (14) der Heizeinrichtung (8) und dem unteren Ende der Verteileinrichtung (7, 11), – und durch mit mindestens eine bezüglich der Grundöffnung (17), dem Bodenende des Speicherraums (9) und dem Fußende der Heizkammer (14) der Heizeinrichtung (8) überhöht aber unterhalb des Kopfendes der Heizkammer angeordnete Überlaufleitung (21, 22; 38) zwischen der Heizkammer und dem Speicherraum, – welche mindestens eine Überlaufleitung (21, 22; 38) von der Heizkammer (14) zum Speicherraum (9) hin abfallend ausgebildet ist und Mündungen aufweist, von denen eine obere Mündung in der Heizkammer überhöht gegenüber einer unteren Mündung im Speicherraum ist.
Schichtwärmespeicher nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlaufleitung (21, 22; 38) bezüglich der Höhe ihrer unteren Mündung über dem Bodenende des Speicherraums (9) einstellbar, vorzugsweise schwenkbar oder dehn- und stauchbar ist.
Schichtwärmespeicher nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Mündung der Überlaufleitung (21, 22; 38) in der oberen Hälfte der Heizkammer (14) und vorzugsweise an einer Stelle angeordnet ist, die im Bereich von vier Achtel bis sieben Achtel (4/8 – 6/8) der zwischen Fußende und Kopfende vertikal gemessenen Gesamthöhe der Heizkammer über deren Fußende liegt.
Schichtwärmespeicher nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Mündung der Überlaufleitung (21, 22; 38) im Speicherraum (9) mindestens um ein Achtel (1/8), vorzugsweise um zwei Achtel bis vier Achtel (2/8 – 4/8) der Gesamthöhe der Heizkammer liefer als die obere Mündung angeordnet ist.
Schichtwärmespeicher nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein Rückschlag-Ventil oder eine Rückschlagklappe, insbesondere ein Kugel- oder Kegelventil (28) an der unteren Mündung der Überlaufleitung (22) im Speicherraum (9).
Schichtwärmespeicher nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch mehrere Überlaufleitungen (21, 22) mit oberen Mündungen an Stellen in unterschiedlichen Höhen der Heizkammer (14).
Schichtwärmespeicher nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle veränderlich , insbesondere eine strömungstechnische Stell- oder Regeleinrichtung der Art eines Ventils (26; 36; 46), eines Schiebers, einer Klappe oder eines Hahns ist.
Schichtwärmespeicher nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (26, 27; 36, 37; 46, 47) außerhalb des Speicherbehälters (6) stellbar ist.
Schichtwärmespeicher nach einem der Patentansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (26, 27; 36, 37; 46, 47) Bestandteil eines Steuer- und Regelnetzwerks in Funktion der in der Heizeinrichtung verfügbaren Heizleistung ist.
Schichtwärmespeicher nach einem der Patentansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch ein Edelstahl-Wellrohr als Wärmeaustauscher (15) in der Heizkammer (14) der Heizeinrichtung (8).