DE19812792A1 - Speicheranordnung - Google Patents

Abstract

Für eine Speicheranordnung mit einem Speicherbehälter mit einer temperaturgeschichteten Flüssigkeit, insbesondere als Pufferspeicher zur effektiven Nutzung eingesetzter Energie in Form von Brennstoffen und/oder ressourcenschonender Energiequellen wird vorgeschlagen, bei der Einschichtung von zugeführten Flüssigkeitsströmen verschiedener extremer Verbraucher- und Versorgungskreise mehrere getrennte Schichtrohre vorzusehen, welche mit verschiedenen zuführenden Anschlußleitungen verbunden sind. Die mehreren getrennten Schichtrohre ermöglichen durch an die verbundenen externen Kreise angepaßte Dimensionierung eine verbesserte Einschichtung zugeführter Flüssigkeitsströme und damit eine effektivere Nutzung der eingesetzten Energie. Insbesondere können Schichtrohre vorgesehen sein, welche im Speicherbehälter in unterschiedlicher Höhe enden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Speicheranordnung mit einem Speicherbehälter.

Zur Verringerung des Energieeinsatzes zur Versorgung von Wärmeverbrau­ chern insbesondere in Gebäuden mit Heizenergie und Warmwasser ist der Einsatz von Pufferspeichern bekannt, welche sowohl einen effektiveren Einsatz von Brennstoffen durch längere Brennerlaufzeitintervalle als auch die zusätzli­ che oder hauptsächliche Nutzung von ressourcenschonenden Energiequellen wie Abluft-Wärmerückgewinnung, Wärmepumpen und insbesonder der Solare­ nergie ermöglichen. Im Zusammenhang mit derartigen Pufferspeicher, die als Speichermedium insbesondere Wasser, evtl. mit Zusätzen zur Siedepunkter­ höhung und/oder Gefrierpunkterniedrigung einsetzen, ist es auch bekannt, daß eine gute Temperaturschichtung der Speicherflüssigkeit im Speicherbehälter mit möglichst geringer Störung horizontaler Temperaturschichten die Wirt­ schaftlichkeit der Anlage verbessert. Zur Einschichtung zugeführter erwärmter Flüssigkeit oder aus externen Verbraucherkreisen rückgeführter Flüssigkeit in die entsprechende Temperaturschicht der im Speicher vorhandenen Flüssig­ keit sind Schichtrohre mit einer Mehrzahl von seitlichen Auslässen in unter­ schiedlichen Höhen gebräuchlich.

Die DE 196 12 191 A1 zeigt eine Speicheranordnung, bei welcher ein Schichtrohr mehrere horizontal wegführende Anschlußrohrstutzen aufweist, die jeweils durch Klappen abgeschlossen sind. Das Schichtrohr wird über eine gemeinsame Anschlußleitung von einem Brenner und/oder einem Sonnenkol­ lektor als Wärmequellen vom unteren Ende her gespeist.

Es sind ferner Schichtspeicher-Anordnungen auf dem Markt, bei welchen über zu- und abführende Anschlußleitungen mehrere externe Leitungskreise, die beispielsweise brennstoffbetriebene Heizkessel und Solarkollektoren als Wär­ mequellen oder Brauchwasser-Wärmetauscher und Heizkreise als Wärmesen­ ken enthalten, betreibbar sind. Die zu- und abführenden Anschlußleitungen münden im Speicherbehälter in je nach Art des externen Kreises unterschiedli­ cher Höhe in ein Schichtrohr relativ großen Durchmessers.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine verbesserte Einschichtung zugeführter Flüssigkeit in den Speicher die Energieausnutzung in einer solchen Pufferspeicheranordnung zu verbessern.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Vorteilhafte Ausgestaltun­ gen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehm­ bar.

Durch die Anordnung mit mehreren getrennten Schichtrohren für verschiedene zuführende Anschlußleitungen können auf einfache Weise die im Regelfall unterschiedlichen Parameter der angeschlossenen Flüssigkeitsquellen bzw. der diese enthaltenden externen Leitungskreise vorteilhaft berücksichtigt wer­ den. Solche Parameter sind insbesondere der Temperaturbereich der zuge­ führten Flüssigkeit und der Bereich der Förderleistung, d. h. der je Zeiteinheit zugeführten Flüssigkeitsmenge. Beispielsweise zeigt ein externer Kreis mit ei­ nem Solarkollektor als Wärmequelle einen durch die stark variierende Sonnen­ strahlung weiten Bereich der Temperatur der dem Speicherbehälter zugeführ­ ten erwärmten Flüssigkeit. Bei einem Fußbodenheizkreis als externem Ver­ braucherkreis ist hingegen nur mit vergleichsweise geringen Schwankungen der Rücklauftemperatur, aber mit einer hohen und auch stark variierenden Flüssigkeitsströmung zu rechnen. Es sind insbesondere mindestens zwei sepa­ rate Schichtrohre zu verschiedenen externen Verbraucherkreisen vorgesehen.

Die erfindungsgemäße Anordnung mit mehreren getrennten Schichtrohren er­ möglicht eine Abstimmung der Dimensionierung der verschiedenen Schichtroh­ re auf die Parameter des zugeführten Flüssigkeitsstroms und damit eine ver­ besserte Einschichtung der zugeführten Flüssigkeit in den Speicherbehälter. Es können auch zwei oder mehr externe Leitungskreise mit einem gemeinsa­ men Schichtrohr verbunden sein. Dies ist insbesondere in Betracht zu ziehen, wenn mehrere externe Kreise ähnliche Parameter der Flüssigkeitsquellen zei­ gen und nicht gleichzeitig in Betrieb sind.

Die Abstimmung der Dimensionen der Schichtrohre erfolgt gemäß einer bevor­ zugten Ausführung durch eine angepaßte Bemessung der Höhe des Schichtrohrendes, insbesondere des oberen Schichtrohrendes im Speicherbe­ hälter. Die Höhe des Schichtrohrendes wird dabei insbesondere von der maxi­ mal zu erwartenden Temperatur des über die verbundene Anschlußleitung zu­ geführten Flüssigkeitsstroms bestimmt.

Vorzugsweise ist die Ausströmung der Flüssigkeit aus dem Rohrende in Rich­ tung der Rohrachse behindert, so daß bei einer unerwartet und/oder über­ durchschnittlich starken Flüssigkeitsströmung zugeführter Flüssigkeit nicht ein Flüssigkeitsstrom primär durch die aufgeprägte vertikale Strömungsgeschwin­ digkeit über die Flüssigkeitsschicht mit der der zugeführten Flüssigkeit ent­ sprechenden Temperatur hinausschießt und zu einer Abkühlung wärmerer Flüssigkeitsschichten und Verwirbelung der Schichten führt. Eine solche Be­ hinderung der Ausströmung kann beispielsweise durch eine Verengung der Rohraustrittsöffnung, durch einen Prallkörper an der Rohraustrittsöffnung oder durch Verschließen der Rohrenden durch einen Stopfen, eine Kappe oder dgl. auf einfache Weise erreicht werden.

Durch die Maßnahme der Behinderung der vertikalen Ausströmung von Flüs­ sigkeit in Rohrlängsrichtung wird eine seitliche Strömungsrichtung erzwungen und die vertikale Steighöhe auch bei starker Strömung zugeführter Flüssigkeit auf eine bei typischen Betriebszuständen der gesamten Anordnung günstige Höhe im Speicherbehälter begrenzt.

Die Anordnung mit getrennten Schichtrohren erlaubt neben der bevorzugten Anpassung der Höhe der Schichtrohrenden auch eine Variation der Schichtrohrquerschnitte, wodurch insbesondere unterschiedlichen Strömungs­ leistungen des zugeführten Flüssigkeitsstroms Rechnung getragen und durch eine Querschnittsvergrößerung eine Verringerung der Strömungsgeschwindig­ keit erzielt werden kann.

Die zu- und abführenden Anschlußleitungen sind in einer ersten vorteilhaften Ausführungsform alle oder zumindest in überwiegender Anzahl im unteren Be­ reich des Speicherbehälters durch die Speicherwandung geführt, insbesondere durch den Boden des Speicherbehälters. Eine andere vorteilhafte Ausfüh­ rungsform sieht ein oder mehrere von oben gespeiste Schichtrohre vor. Vor­ zugsweise sind diese von oben gespeisten Schichtrohre mit Zuleitungen ver­ bunden, welche im Regelfall nur Flüssigkeit hoher Temperatur liefern wie bei­ spielsweise externe Heizkessel. Die Schichtrohre zu von externen Verbrau­ cher-Leitungskreisen rücklaufender Flüssigkeit sind dagegen vorzugsweise von unten gespeist.

Die Einlauföffnungen der verschiedenen abführenden Anschlußleitungen sind vorteilhafterweise auf unterschiedlichen Höhen innerhalb des Speicherbehäl­ ters angeordnet. Das obere Rohrende des Schichtrohres zu einem externen Verbraucherkreis liegt vorteilhafterweise in geringerer Höhe als die Einlauföff­ nung der abführenden Anschlußleitung desselben Verbraucherkreises.

Die abführenden Anschlußleitungen sind innerhalb des Speicherbehälters vorteilhafterweise gegen die umgebende Speicherflüssigkeit wärmeisoliert, so daß eine Wärmeabgabe von abgeleiteter warmer Flüssigkeit an durchströmte kältere Schichten und eine damit verbundene, zur Störung der Temperatur­ schichtung beitragende Flüssigkeitsbewegung vermieden wird. Auch die zufüh­ renden Anschlußleitungen bis zur Einmündung in die Schichtrohre und/oder die Schichtrohre selbst sind vorteilhafterweise gegen die umgebende Flüssig­ keit wärmeisoliert.

Vorteilhafterweise enthält ein mit der Speicheranordnung verbundener extern geschlossener Kreis ein Solarkollektor als Wärmequelle dem dabei vorzugs­ weise ein eigenes Schichtrohr zugeordnet ist.

Die Speicheranordnung weist vorteilhafterweise in einem externen Kreis eine steuerbare Zusatzheizung, insbesondere eine elektrisch oder mit Brennstoff gespeiste Heizung auf. Mittels einer solchen Zusatzheizung kann bei Absinken der Temperatur der Speicherflüssigkeit in einem Schichtbereich und weiterem Wärmebedarf aus diesem Schichtbereich schnell und mit optimierter Tempe­ ratursteuerung die Aufheizung eines Teils des Speicherinhalts, vorzugsweise einer mittleren Schicht der Speicherflüssigkeit erfolgen. Zur bedarfsgerechten Steuerung der Zusatzheizung sind vorteilhafterweise mehrere insbesondere elektrische Temperaturfühler auf verschiedenen Höhen im Speicherbehälter angeordnet. Die Temperaturfühlersignale sind vorteilhafterweise einer Steuer­ einheit zugeführt, welche auf weitere Eingangsgrößen verarbeiten und/oder weitere Steuermittel bedienen kann.

Die Speicheranordnung umfaßt in einer vorteilhaften Weiterbildung mehrere miteinander verbundene Speicherbehälter. Vorzugsweise dient einer der Spei­ cherbehälter als Hauptspeicher, der die Anschlußleitungen für die externen Wärmequellen und Verbraucher aufweist, wogegen der oder die weiteren Speicher im Hauptspeicher überschüssige Wärmeenergie aufnehmen und bei Bedarf in den Hauptspeicher zurückführen. Zur Verbindung des Hauptspei­ chers mit einem solchen Folgespeicher ist vorzugsweise eine im oberen Spei­ cherbehälterbereich angeordnete Verbindungsleitung vorgesehen. Die zugehö­ rige Rückleitung kann insbesondere in den unteren Speicherbehälterbereich des Hauptspeichers einmünden. Die Übertragung überschüssiger Wärme aus dem Hauptspeicher in den Folgespeicher und die Rückführung von Wärme aus dem Folgespeicher in den Hauptspeicher kann sowohl mittels einer in eine Leitung eingefügten Pumpe als auch durch Schwerkraftumwälzung von Spei­ cherflüssigkeit erfolgen.

Vorzugsweise erfolgt die Übertragung von überschüssiger Wärmeenergie aus dem Hauptspeicher in den Folgespeicher durch Schwerkraftumwälzung, wobei der Flüssigkeitsstrom durch ein über die bereits erwähnte Steuerung betätigtes Ventil freigegeben oder unterbunden werden kann. Die Rückführung von Wär­ meenergie aus dem Folgespeicher in den Hauptspeicher erfolgt vorzugsweise mit Unterstützung einer Umwälzpumpe, die wiederum von der Steuerung ge­ schaltet sein kann. Zur Einspeicherung der aus dem Folgespeicher rückge­ führten Flüssigkeit ist bevorzugt ein separates, von oben gespeistes Schichtrohr vorgesehen, welches einen über die Verbindungsleitung vom Fol­ gespeicher kommendem Flüssigkeitsstrom temperaturgerecht in den Speicher einschichtet. Hierdurch wird berücksichtigt daß typischerweise nur Flüssigkeit hoher Temperatur in dem Folgespeicher zur Rückführung in den Hauptspeicher gepuffert ist, die dann bei der Rückführung gleich in oberen Speicherschichten ankommt.

Das von oben gespeiste Schichtrohr kann vorteilhafterweise auch von der be­ reits beschriebenen steuerbaren Zusatzheizung zur Einspeisung aufgeheizter Flüssigkeit verwandt werden, da auch die Zusatzleitung typischerweise nur Flüssigkeit hoher Temperatur liefert, beide Flüssigkeitsquellen über die Pum­ pen auf ähnliche Förderleistungen einstellbar und nicht gleichzeitig in Betrieb sind, da zur Brennstoffeinsparung die Wärmezufuhr aus dem Folgespeicher bevorzugt wird.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Abbildungen noch weiter veranschaulicht. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Anordnung von Schichtrohren in einem Speicherbehälter

Fig. 2 eine Anordnung von Anschlußleitungen in Draufsicht.

Bei der in Fig. 1 skizzierten Anordnung sind die mehreren Zu- und Abfüh­ rungsleitungen sowie Schichtrohre zur Veranschaulichung des Aufbaus seitlich nebeneinander gruppiert und entsprechen damit nicht einer im Realfall ge­ wählten gegenseitigen Anordnung. Die Darstellung ist gewählt zur Verdeutli­ chung der unterschiedlichen Höhen der Rohrenden, insbesondere der Schichtrohrenden.

Bei der Anordnung seien mehrere externe Leitungskreise vorgesehen, wobei die vom Speicherbehälter zu diesen Leitungskreisen wegführenden Leitungen beispielsweise für einen Solarkollektor-Leitungskreis mit RSOL, für einen Gas- oder Öl-Brenner-Leitungskreis mit einem brennstoffbetriebenen Heizgerät mit RB und für einen Holzkessel-Leitungskreis mit RHO als Energie zuführende externe Leitungskreise, für einen Fußboden-Heizungskreis mit VF, für einen konventionellen Heizungskreis mit VH sowie für einen Warmwasser-Ver­ sorgungskreis mit VWW als externe Verbraucher-Leitungskreise bezeichnet seien. Diese Leitungskreise sind extern geschlossen und die zugehörigen zu­ führenden Leitungen sind mit VSOL, VB, VHO, RF, RH und RW bezeichnet.

Die zu den verschiedenen externen Kreisen wegführenden Anschlußleitungen im Speicherbehälter SP sind durch eine Wärmeisolierung IA, die zuführenden Anschlußleitungen durch eine Wärmeisolierung IR gegen die umgebende Speicherflüssigkeit wärmeisoliert. Hierdurch wird zum einen vermieden, daß aus wärmeren Schichten über die abführenden Anschlußleitungen abgezogene wärmere Flüssigkeit aus oberen Schichten beim durch Durchlaufen der kälte­ ren tieferen Schichten Wärme an die kältere umgebende Speicherflüssigkeit abgibt und damit nur eine geringere Temperatur beim Austritt aus dem Spei­ cherbehälter aufweist, zum anderen wird eine aus einer solchen nachteiligen Wärmeabgabe resultierende Störung der Speicherschichtung vermieden. Ent­ sprechendes gilt für die Zuströmung von Flüssigkeit über die zuführenden Lei­ tungen durch kältere untere Schichten von Speicherflüssigkeit im Speicherbe­ hälter. Auch die den einzelnen externen Kreisen zugeordneten und mit SSOL, SB, SF, SH und SW bezeichneten Schichtrohre zur temperaturgerechten Ein­ schichtung zugeführter Flüssigkeit in den Speicher können gegen die umge­ bende Speicherflüssigkeit isoliert sein, wobei Isolierung und Schichtrohre seit­ liche Öffnungen O zum Ausströmen und Einschichten von Flüssigkeit in den Speicher aufweisen. Die Schichtrohre weisen jeweils eine Mehrzahl von in ver­ tikaler Richtung beabstandet aufeinanderfolgenden Öffnungen O auf.

Die Anschlußleitungen sind in überwiegender Anzahl durch den unteren Be­ reich, insbesondere den Boden des Speicherbehälters SP geführt. Lediglich ein Schichtrohr SB, welches dem externen Brenner-Leitungskreis zugeordnet ist, zeigt eine im oberen Bereich des Speicherbehälters angeordnete An­ schlußleitung und ist von oben gespeist. Hierdurch ist berücksichtigt daß der externe Brenner als Zusatzheizung nur zugeschaltet wird, wenn der Wärmebe­ darf durch andere Wärmequellen nicht gedeckt werden kann. Da hierbei evtl. für die Brauchwassererwärmung nur die oberste Flüssigkeitsschicht im Spei­ cherbehälter erwärmt werden muß, ist es von Vorteil, die auf eine entspre­ chend hohe aufgeheizte Flüssigkeit aus dem Brennerkreislauf auch in diesen oberen Speicherbereich einzuführen. Die Einschichtung von oben ist grund­ sätzlich für externe Wärmequellen mit zuverlässig hoher Temperatur vorteil­ haft. Im skizzierten Beispiel ist daher das von oben gespeiste Schichtrohr SB neben der Zuführung von brennererwärmter Flüssigkeit auch für andere Quel­ len, die Flüssigkeit hoher Temperatur bereitstellen, wie beispielsweise einen Holzheizkessel und/oder einen Folgepufferspeicher mitgenutzt. Das Schichtrohr SB für die Zuführung brennererwärmter Flüssigkeit reicht durch die für externe Verbraucher als Wärmespeicher vorgesehenen Schichten bis in die Tiefe hub.

Ein unterer Speicherbereich dient als Flüssigkeit-Wärmeisolationsschicht. In diesem Bereich sind keine Schichtrohre bzw. keine seitlichen Öffnungen der Schichtrohre vorgesehen, um unbeabsichtigtes Ausströmen wärmer zugeführ­ ter Flüssigkeit in diesen Bereich zu vermeiden. Die Schichtrohre beginnen vor­ zugsweise erst in einer Höhe hus über dem Speicherbehälterboden.

Neben der Maßnahme, mehrere Schichtrohre für unterschiedliche externe Lei­ tungskreise vorzusehen, ist für die vorliegenden Erfindung vorteilhaft, daß die mehreren Schichtrohre für die unterschiedlichen externen Leitungskreise in unterschiedlichen Höhen im Speicherbehälter enden können. Ferner ist beson­ ders vorteilhaft, daß die Ausströmung von zugeführter Flüssigkeit aus den Schichtrohren in Verlängerung der Schichtrohr-Längsachsen behindert oder ganz unterbunden sein kann. Die Höhen der oberen Enden der einzelnen Schichtrohre sind an die zu erwartenden maximalen Temperaturen der aus den angeschlossenen externen Leitungskreisen zufließenden Flüssigkeit angepaßt. Zur weiteren Veranschaulichung werden einige typische externe Leitungskreise mit ihren für die vorliegende Erfindung vorteilhaften Eigenschaften im Vergleich zueinander beschrieben.

Für die Erwärmung von Brauchwasser beispielsweise über einen extern ange­ ordneten Plattenwärmetauscher wird Speicherflüssigkeit hoher Temperatur ab­ geführt, wofür die Einlauföffnung der zu diesem Leitungskreis gehörenden ab­ führenden Anschlußleitung AW in einer Höhe nahe beim Scheitel des Spei­ cherbehälters angeordnet ist, so daß für diesen Leitungskreis immer die Spei­ cherflüssigkeit höchster Temperatur zur Verfügung steht. Bei konstanter För­ derleistung durch diesen externen Leitungskreis und nur geringer Wärmeab­ gabe an das Brauchwasser weist auch die über die Anschlußleitung RW zu­ rückfließende Flüssigkeit noch eine hohe Temperatur auf. Bei großer Wärme­ abgabe an das Brauchwasser ist die rückströmende Flüssigkeit hingegen deut­ lich abgekühlt. Das Schichtrohr SW erstreckt sich daher über einen größeren Höhenbereich im Speicher, so daß sowohl für hohe als auch für niedrigere Rücklauftemperaturen eine angemessene Einschichtung möglich ist.

Um den obersten Speicherbereich mit Speicherflüssigkeit der höchsten Tempe­ ratur für die Brauchwassererwärmung zu reservieren, liegt die Einlauföffnung der abführenden Anschlußleitung AH für den konventionellen Heizkreis in einer geringeren Höhe als für AW. Der der Brauchwassererwärmung vorbehaltene obere Speicherbereich umfaßt für einen Haushalt-Speicherbehälter beispiels­ weise 250 Liter. Das Schichtrohrende des Schichtrohres SH für die über die Anschlußleitung RH zurückströmende abgekühlte Flüssigkeit aus dem Heiz­ kreis liegt in einer Höhe, die geringer ist als die Höhe der Einlauföffnung der korrespondierenden wegführenden Leitung AH.

Die Einlauföffnung der abführenden Anschlußleitung AF für einen mit geringe­ rer Vorlauftemperatur betriebenen Fußboden-Heizkreis liegt auf geringerer Hö­ he als die Einlauföffnung zu dem konventionellen Heizkreis. Das obere Ende des korrespondierenden Schichtrohres für die aus dem Fußboden-Heizkreis rückströmende Flüssigkeit liegt auf einer Höhe, die wiederum unterhalb der Einlauföffnung der abführenden Anschlußleitung zu diesem Leitungskreis ist.

Der Wärmebedarf für die Heizkreise ist in der Heizperiode typischerweise we­ sentlich größer als der Wärmebedarf für die Brauchwassererwärmung, so daß für die Speisung der Heizkreise beispielsweise ein Volumen von 450 Liter Speicherflüssigkeit vorgesehen ist. Dieses Flüssigkeitsvolumen in einer mittle­ ren Schicht des Speicherbehälters wird vorzugsweise während eines Betrieb­ sintervalls einer Zusatzheizung vollständig auf eine einheitliche Temperatur aufgeheizt und eine gegebenenfalls niedrigere Vorlauftemperatur der Heizkrei­ se wird durch Mischer in den Zuleitungen zu den Heizkreisen erzielt. Durch die vollständige Aufheizung des genannten Flüssigkeitsvolumens auf eine einheit­ liche Temperatur kann die Häufigkeit des Zuschaltens der Zusatzheizung we­ sentlich reduziert werden, was die Energieausnutzung bei brennstoffbetriebe­ nen Zusatzheizungen wesentlich verbessert. Die Einlaßöffnung für die abfüh­ rende Anschlußleitung AB des Brenner-Leitungskreises B liegt auf einer Höhe des Speicherbehälters, in welcher die Temperatur der Speicherflüssigkeit nicht niedriger liegt als die Rücklauftemperatur aus den Heizkreisen. Hierdurch wird vermieden, daß der Zusatzheizung unnötig kalte Flüssigkeit zum Aufheizen zugeführt wird.

Demgegenüber liegt die Einlaßöffnung der zu einem Solarkollektor-Leitungs­ kreis gehörenden Anschlußleitung AS im Speicherbehälter auf einer sehr geringen Höhe, um durch niedrige Vorlauftemperaturen auch bei schwa­ cher Sonneneinstrahlung noch Wärme aus dem Solarkreislauf aufnehmen zu können. Eine Wärmeisolation der abführenden Leitung AS im Speicherbehälter ist daher nicht erforderlich. Entsprechendes gilt für die vom Speicherbehälter wegführende Leitung zu einem externen Heizkreis anderer ökologisch günsti­ ger Energiequelle, beispielsweise einem Holzheizkessel (RHO). Das dem So­ lar-Leitungskreis zugeordnete Schichtrohr SSOL endet vorzugsweise in einer Höhe unterhalb der Schichtgrenze zur obersten Flüssigkeitsschicht.

Die Schichtrohre SSOL, SW, SS, SH und SF sind vorteilhafterweise an ihren oberen Enden verschlossen, so daß auf jeden Fall eine seitliche Ausströmung zuströmender Flüssigkeit erzwungen wird und ein durch die aufgeprägte Strö­ mungsrichtung einströmender Flüssigkeit evtl. verursachtes Überströmen in Richtung der Rohrlängsachse von Flüssigkeit mit einer Temperatur, die eigent­ lich tieferen Schichten entspräche, verhindert wird. Auch das von oben gespei­ ste Schichtrohr SB ist bevorzugt in entsprechender Weise an seinem unteren Ende verschlossen, um ein Überströmen von erwärmter Flüssigkeit in einen Bereich kälterer Speicherflüssigkeit zu vermeiden.

In Fig. 1 sind die Schichtrohre für die Rückläufe des konventionellen Heizkrei­ ses SH, des Fußbodenheizkreises SF und des Warmwassererzeugerkreises SW gleich dimensioniert. Dies hat wegen der einheitlichen Rohrlänge Vorteile hinsichtlich der Fertigung und Vorratshaltung und ermöglicht einen variablen Einsatz, beispielsweise indem an demselben Speicherbehälteraufbau anstelle des Fußbodenheizkreises ein zweiter konventioneller Heizkreis separat ange­ schlossen sein kann usw. Die Schichtrohre können aber unter weiterer spezifi­ scher Anpassung an die verschiedenen externen Leitungskreise auch weiter nach Höhe und/oder Durchmesser differenziert sein.

Die skizzierte Anordnung sieht neben den beschriebenen Leitungskreisen noch Verbindungsleitungen zu einem oder mehreren Folgespeichern vor, welche für den Fall vorgesehen sind, daß aus ressourcenschonenden Wärmequellen, insbesondere einem Solarkollektor mehr Wärmeenergie zur Verfügung steht, als in dem Speicherbehälter SP eingelagert werden kann oder bei einer be­ stimmter Temperaturverteilung der verschiedenen Schichten im Speicherbe­ hälter SP eingespeichert werden soll. In einem solchen Fall kann dann über eine Verbindungsleitung VP zu einem Folgespeicher FP aus dem obersten Speicherbereich des als Hauptspeicher betriebenen Speicherbehälters SP Speicherflüssigkeit hoher Temperatur in den Folgespeicher FP umgeschichtet und dort für einen späteren Wärmebedarf im Hauptspeicher SP gepuffert wer­ den. Für die Rückführung der in dem Folgespeicher FP gepufferten Wärme­ energie wird die in diesem Folgespeicher gepufferte Flüssigkeit höherer Tem­ peratur über die Verbindungsleitung VP zurückgeführt in den Hauptspeicher SP. Für die so rückgeführte Flüssigkeit kann gemäß der skizzierten Ausfüh­ rungsform dasselbe Schichtrohr SB benutzt werden wie für die Zuführung von in der Zusatzheizung erwärmter Flüssigkeit. Da die Rückführung von Wärmee­ nergie aus dem Folgespeicher im Regelfall Priorität besitzt gegenüber dem Betrieb der Zusatzheizung ist bei im Hauptspeicher auftretendem Wärmebedarf jeweils nur einer dieser beiden Leitungskreise als Wärmequelle in Betrieb, so daß eine Dimensionierung des Schichtrohres SB auf die Fördermenge eines Flüssigkeitszustroms für beide Wärmequellen genügt und angemessen ist. Durch separate Pumpen in der Zuleitung VB vom Brenner-Leitungskreis einer­ seits und in der Verbindungsleitung VP zum oder deren Rückleitung RP vom Folgespeicher FP andererseits kann über eine Steuereinheit sichergestellt werden, daß nicht in beiden Zuleitungen gleichzeitig Flüssigkeit gefördert wird. Diese Steuerungsmöglichkeit ist nur schematisch zu verstehen. Selbstver­ ständlich können für die Rückführung aus dem Folgespeicher auch die Zufüh­ rung von der Zusatzheizung auch getrennte Schichtrohre vorgesehen sein.

Die zum Schließen des Flüssigkeits-Kreislaufes durch den Folgespeicher not­ wendige Rückleitung RP mündet im Hauptspeicher von unten in ein Schichtrohr SFP. Die Einspeicherung von Speicherflüssigkeit hoher Tempera­ tur aus dem Hauptspeicher in den Folgespeicher kann vorteilhafterweise durch Schwerkraftumwälzung unter Umgehung der Pumpe in der Verbindungsleitung oder der Rückleitung erfolgen, wobei die Flüssigkeitsumwälzung vorzugsweise durch ein Ventil freigegeben oder unterbrochen werden kann.

Zur Kontrolle der Temperaturen einzelner Schichten im Speicherbehälter SP sind mehrere Temperaturfühler T auf verschiedenen Höhen im Speicherbehäl­ ter vorgesehen. Die Temperaturfühler geben separate Temperatursignale an eine Steuereinheit, welche dann bedarfsgerecht eine Wärmezuführung aus der Zusatzheizung, oder bei Vorhandensein eines Folgespeichers eine Umschich­ tung von Flüssigkeit höherer Temperatur zwischen Hauptspeicher und Folge­ speicher veranlassen kann. Die Steuereinheit kann weitere, dem Fachmann an sich bekannte Steuerungen innerhalb der gesamten Leitungsanlage ausführen, wofür weitere Sensoren zur Gewinnung von Meßsignalen vorgesehen sein können.

In Fig. 2 ist eine Draufsicht auf eine bevorzugte Anordnung der mehreren ab­ führenden Anschlußleitungen und zuführenden Anschlußleitungen bzw. Schichtrohre skizziert, bei welcher die Leitungen auf mehreren Kreisen grup­ piert sind, wobei vorzugsweise die Auslaßöffnungen der Schichtrohre radial nach innen und außen bezüglich einer Mittelachse der kreisförmigen Gruppie­ rung weisen und wobei korrespondierende abführende und zuführende Leitun­ gen vorzugsweise gegenüberliegend oder zumindest nicht unmittelbar benach­ bart angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Einlauföffnungen der abführenden Leitungen der Verbraucherkreise auf einem inneren Kreis kleineren Durchmes­ sers gruppiert als die korrespondierenden Schichtrohre für die rücklaufende Flüssigkeit.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen bevorzugten Ausführungsbei­ spiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens in verschie­ dener Weise abwandelbar. Insbesondere kann das Speichervolumen und das Volumen der einzelnen Schichtbereiche im Speicher variieren.

Claims (18)

1. Speicheranordnung mit einem Speicherbehälter mit einer temperaturge­ schichteten Flüssigkeit und mehreren zuführenden und mehreren abführen­ den Anschlußleitungen sowie einer Einschicht-Vorrichtung zur Einschich­ tung der Flüssigkeitsströme der zuführenden Anschlußleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschicht-Vorrichtung mehrere getrennte Schichtrohre aufweist, welche mit verschiedenen zuführenden Anschlußlei­ tungen verbunden sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtrohre in unterschiedlichen Höhen enden.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Mittel, welche die Flüssigkeits-Ausströmung an den Rohrenden in Verlängerung der Rohrachse behindern.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrenden verschlossen sind.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl der zu- und abführenden Anschlußleitungen an der Unter­ seite des Speicherbehälters angeordnet sind.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Verbraucher-Leitungskreise mit separatem Schichtroh­ ren vorgesehen sind.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Einlauföffnungen verschiedener abführender Anschlußleitungen auf unterschiedlichen Höhen befinden.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrende eines Schichtrohrs eines extern geschlossenen Verbrau­ cherkreises in geringer Höhe als die Einlauföffnung der abführenden An­ schlußleitung desselben Verbraucherkreises liegt.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußleitungen gegen die umgebende Speicherflüssigkeit wär­ meisoliert sind.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtrohre gegen die umgebende Speicherflüssigkeit wärmeiso­ liert sind.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch ei­ nen externen Versorgungskreis mit einem Solarkollektor.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Speicherbehälter vorhanden und miteinander verbunden sind.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Speicherbehälter als Hauptspeicher die zu- und abführenden Anschlußlei­ tungen externer Versorgungs- und Verbraucherkreise enthält und die übri­ gen Speicherbehälter als Folgespeicher direkt oder indirekt mit dem Haupt­ speicher in Verbindung stehen.

14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückfüh­ rung von in einem Folgespeicher gespeicherter Wärme in den Hauptspei­ cher aus dem Zusatzspeicher über ein von oben gespeistes Schichtrohr er­ folgt.

15. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Temperaturfühler in unterschiedlichen Höhen im Speicher an geordnet sind.

16. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch den Anschluß einer steuerbaren externen Heizung.

17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die externen Heizung erwärmte Flüssigkeit über ein von oben gespeistes Schichtrohr ein­ speist.

18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zufüh­ rung von Flüssigkeit von der externen Heizung und von einem Folgespei­ cher ein gemeinsames von oben gespeistes Schichtrohr vorgesehen ist.