WO2009049612A2 - Wärmespeicher zur speicherung von wärmeenergie und verfahren zur umschichtung von wärmeenergie in einem wärmespeicher - Google Patents

Wärmespeicher zur speicherung von wärmeenergie und verfahren zur umschichtung von wärmeenergie in einem wärmespeicher Download PDF

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WO2009049612A2
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Dirk Drews
Frank Schubert
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Solarhybrid Ag
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H4/00—Fluid heaters characterised by the use of heat pumps
    • F24H4/02—Water heaters
    • F24H4/04—Storage heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/0005—Details for water heaters
    • F24H9/001—Guiding means
    • F24H9/0015—Guiding means in water channels

Definitions

  • the invention relates to a heat accumulator for storing heat energy with a storage container for receiving a storage fluid, which can be stored as a function of its temperature in different, superimposed zones of the storage container.
  • Another object of the invention is a method for switching thermal energy in a heat storage with a storage container for receiving a storage fluid, which is according to its temperature in different, superimposed zones of the storage container can be stored.
  • heat accumulators for storing the heat obtained via the heat absorber in the form of buffer storage or long-term storage, in which primarily water as a storage fluid according to the needs of the heat consumer, such as a Hei - and a hot water system is stored at higher storage temperatures.
  • the heat energy is absorbed by the heat absorber, optionally transformed to a specific temperature level and transmitted via a heat transfer medium by means of a heat exchanger to the storage medium.
  • This type of heat storage has changed due to the technical characteristics of the heat absorber in the past proved problematic.
  • a heat transfer medium circulates through a collector, which heats up as a result of incident solar radiation.
  • the heat transfer medium of solar systems is usually not pure water, but a mixed with antifreeze water mixture, called solar fluid.
  • the solar fluid absorbs heat, which is then transferred via a heat exchanger to the storage fluid and stored in the heat storage, which is then available to operate a heat consumer available.
  • the efficiency of heat pumps is determined by the temperature difference to be bridged, resulting from the temperature of the heat source, for example air, water or soil with a temperature of 5 0 C, and on the other side of the temperature of the heat consumer, for example, a heating flow temperature of 35 0 C for underfloor heating, determined. This results in a difference of 30 K, which must be overcome with the heat pump.
  • the required drive energy of the compressor of the heat pump is almost proportional to this temperature difference. If the temperature difference is greater, the drive energy to be expended becomes larger and vice versa.
  • a higher storage temperature for example, for a heating flow temperature of 55 0 C for heating domestic water, is compared to the required drive energy for a storage temperature of 35 ° C, a 30% higher drive energy required.
  • the heat pump would have to be designed for a temperature difference of 75 to 85 K, which sets the system technical and economic limits for various reasons.
  • conventional heat pumps similar to solar systems in low-radiation operating times, supply large amounts of heat energy at a comparatively low temperature. veau, which can not be stored easily at higher storage temperatures in the heat storage.
  • the storage fluid circulates usually by means of pumps moves in closed tube circuits and transports the heat absorbed by the heat absorber in the storage container of the heat accumulator.
  • heat exchangers are provided, in which the heat energy of the heat transfer medium of the heat absorber passes to the storage fluid.
  • These heat exchangers can be arranged externally or within the storage container.
  • separations are provided in the interior of the storage container, which divide the stratified storage into superimposed zones with differently tempered storage fluid, which purposefully promote the physically conditioned stratifications of the storage fluid and avoid turbulences and mixing, so that a defined temperature gradient is observed across the zones established.
  • the cold, to be heated storage fluid is sucked from a lower zone of the heat accumulator, heated by the heat absorber, such as a heat pump or solar system, and pumped with then lesser density in a higher-lying zone of the heat accumulator.
  • the warm storage fluid is thus stored from top to bottom in the isolated against heat loss memory and the stored heat is to supply a heat consumer, For example, a heating system, available.
  • a heat consumer For example, a heating system, available.
  • a heating system available.
  • In the upper part of the heat storage are usually also connected via heat exchangers and the heat consumer.
  • a heat accumulator for storing thermal energy obtained as a heat absorber via a solar system in which the accumulator fluid heated via the solar system can be stored in different superimposed zones as a function of temperature.
  • the zones are designed in the manner of cylindrical chambers separated by separations. The separations can be traversed by the storage fluid, but at the same time prevent turbulent flows within the storage tank, so that sets a defined temperature gradient and in the lower zone always the coldest and in the upper zone, the warmest heat transfer medium is available.
  • an electrical resistance heating element is arranged, which, if necessary, the storage fluid in the upper zone is heated to the required heat consumer temperature.
  • the invention is based on the invention, a heat accumulator and a method of the type mentioned in such a way that set both for the heat consumer as well as the heat absorber improved operating conditions.
  • This object is achieved with a heat accumulator of the type mentioned above in that a heat pump arranged between a lower zone and a higher zone is provided for the rearrangement of heat energy from the lower zone into the higher zone.
  • the higher zone is divided into a middle zone and an upper zone. Due to this three-zone structure, the storage fluid can be stored in three temperature levels.
  • the heat pump can shift energy from the lower zone to the upper zone in order to be able to supply it to a heat consumer.
  • the lower separation and / or the upper separation are formed by a flow-open sheet.
  • heated heat transfer fluid can enter from one zone to the next higher zone.
  • the heat pump has a compressor which is arranged within the storage container, resulting in a compact construction of the heat accumulator.
  • the heat pump has an evaporator and a condenser, which are arranged overflowable within different zones of the storage fluid.
  • the evaporator and / or the condenser are provided with Um Mrsungshnen, the turbulent flows due to the at the evaporator prevent cooled or heated at the condenser storage fluids.
  • the heat pump be arranged outside the storage container.
  • the heat pump is arranged in a separate container, the heat exchanger zones of the heat pump being flow-connected to the zones of the storage container.
  • the separate container can be connected in the course of retrofitting a conventional heat storage with the storage tank, so that even with conventional heat storage a redistribution of heat energy within the storage zones is possible.
  • the storage container has a connection for the storage of higher-temperature storage fluid and a connection for the removal of less highly tempered storage fluid.
  • the connections are provided in the appropriately tempered zones of the storage container.
  • a heat exchanger for storing heat energy of a heat transfer medium of a heat transfer medium circuit is provided in the interior of the storage container.
  • This may be, for example, the condenser of an outside air heat pump in which a refrigerant condenses and in this way stores heat energy obtained via the heat pump directly into the heat store.
  • a service water tank or a pipe pass-through heat exchanger is arranged, whereby the heat can be easily transferred to the process water circuit of a building.
  • a method is proposed in which a heat pump promotes heat energy from a lower zone to a higher zone.
  • An advantage for a uniform heat supply is an embodiment, according to which a predetermined heat consumer temperature of the storage fluid is adjusted via the delivered heat energy in the higher zone. A certain amount of storage fluid is continuously stored at a temperature level corresponding to the temperature of the heat consumer.
  • a predetermined cooling temperature of the storage fluid is adjusted via the subsidized heat energy in the lower zone, wherein in this mode of operation of the heat storage or in this supercooled storage fluid can be used for air conditioning.
  • FIG. 1 is a schematic view of a heat accumulator according to a first embodiment
  • FIG. 2 a of FIG. 1 corresponding representation of a heat accumulator according to a further embodiment
  • FIG. 3 shows a third embodiment of a heat accumulator
  • Fig. 4 shows a further embodiment of a heat accumulator
  • Fig. 5 shows an embodiment of a heat accumulator with arranged outside the storage tank heat pump.
  • Fig. 1 Shown in Fig. 1 is the basic structure of a heat storage.
  • This has a closed storage container 4, which is divided into superimposed zones, namely a lower zone 4.1 and an overlying higher zone 4.3, 4.5.
  • a total of three zones are provided because the higher zone 4.3, 4.5 is divided into a middle zone 4.3 and an upper zone 4.5.
  • the separations 4.2 and 4.4 forming the chamber walls are flowed so that storage fluid due to a change in temperature through the separations 4.2 and 4.4 can rise or fall.
  • the heat accumulator is distinguished from the prior art by a heat pump 2, which is arranged between the lower zone 4.1 and the higher zone 4.3, 4.5.
  • the evaporator 2.1 of the heat pump 2 is located in the lower zone 4.1, whereby the storage fluid is undercooled in this zone 4.1.
  • the lower zone 4.1 is therefore also referred to below as the subcooling zone.
  • the condenser 2.2 is located in the central zone 4.3, in which the heat extracted from the storage fluid in the zone 4.1 is transferred to the storage fluid stored in the central zone 4.3.
  • the thus heated storage fluid rises due to its heating up in the upper zone 4.5, which is why the upper zone 4.5 will be referred to below as the high temperature zone and the middle zone 4.3 as the middle temperature zone 4.3.
  • Figures 1 to 3 and 5 show embodiments with a closed storage container 4, while Figure 4 shows a non-pressurized heat storage, as e.g. used in solar thermal drain-back method.
  • the storage containers 4 are preferably filled with pressurized water as storage fluid and connected to the Bausei- term printing systems of the heat consumer.
  • the storage tank 4 is divided into three zones.
  • the lower zone is the subcooling zone 4.1
  • the middle zone is the middle temperature zone 4.3
  • the upper zone is the high temperature zone 4.5.
  • a physical separation 4.2 is provided between the lower subcooling zone 4.1 and the middle middle temperature zone 4.3 made of plastic or metal flat material.
  • the separation 4.4 between mid-temperature zone 4.3 and high- can likewise be formed as a physical separation from a flat material or can result purely from the density differences of the different temperature-controlled heat carrier fluid.
  • the heat pump 2 is integrated in the embodiment of FIG. 1 in the storage container 4 and has the function to redistribute the heat energy in the storage tank 4.
  • the supercooling zone 4.1 is withdrawn via the evaporator 2.1 heat and over the condenser 2.2 first used in the middle zone 4.3, from where it rises via a layer lance 4.7 in the high temperature zone 4.5.
  • the middle temperature zone 4.3 forms a kind of neutral zone and is tempered by the or the connected heat receivers, such as a solar or heat pump system, if possible to the temperature level of the heat consumer.
  • the energetic loading of the pressure accumulator according to FIG. 1 is carried out, for example, via the connection 1.3 arranged in the upper region of the central zone 4.3 or according to FIGS. 3 and 4 via the connections 1.6, through which the storage fluid heated by the heat receiver via an external heat exchanger is forced into the storage vessel 4 , Since it is a closed circulation system, colder storage fluid is simultaneously discharged from the storage container 4 via the connecting piece 1.1 disposed in the lower region of the storage container 4 and fed to the heat receiver in order to extract its heat transfer medium via an externally arranged heat exchanger thermal energy. With internal pressure differences, the storage water in the storage tank can pass through the physical separation 4.2 and / or 4.4 unimpeded through defined gaps or special flow ports.
  • drain-back processes with open accumulators according to FIG. 4 are used less frequently. More frequently encountered is a system separation between the heat accumulator and the heat absorber, in which by means of external plate exchanger, the heat energy of the heat transfer medium or the solar fluid is transferred to the storage fluid.
  • direct conventional tube spiral exchangers 3.1 according to FIG. 2 are also arranged in the interior of the storage container 4 in conventional stores. In this coiled tubing, the solar fluid enters under pump pressure, releases the heat to the storage fluid, and is then returned to the solar collector to absorb heat again.
  • the heated by the coiled tubing 3.1 storage water is performed in a known layer lance 3.2 in the upper region of the storage container 4.
  • the heated water can enter the respective layer zone through openings using the thermosiphon principle or rise to the top to build up the layer from top to bottom.
  • the heat storage operates when not operating the integrated heat pump 2 as a conventional buffer or stratified storage. In strong solar radiation and the associated high temperatures of the heat transfer fluid, the operation of the integrated heat pump 2 is not required when using solar panels.
  • the storage fluid or water of the high temperature zone 4.5 heats up to temperatures that allow the supply of heat consumers, such as a hot water heating.
  • the storage fluid stored in a highly tempered manner in the heat accumulator can be purified by means of external or internal fresh water processes or by means of the integrated process water tank 7 according to FIG. 2 the required domestic hot water is heated.
  • the internal fresh water process is indicated in the representations according to FIGS.
  • Figure 2 shows a variant of a combined storage in which in an internal domestic hot water tank 7, a certain amount of hot water is stored as a supply and heated by the storage water on the container wall.
  • the heat pump 2 In the case of the decrease in the intensity of insolation due to daytime or weather-related influences, which are sensed, the heat pump 2 is put into operation. There is a cooling of the storage fluid in the subcooling 4.1 via the evaporator 2.1. By the heat pump 2 heat is removed from the storage fluid in the subcooling 4.1 and brought to a higher temperature level. The highly transformed heat is transferred in the condenser 2.2 to the storage fluid in the middle temperature zone 4.3.
  • the flow support in principle reversed, also arranged in the form of a layer lance to create controlled layer conditions and to promote the heat transfer.
  • the cooled water can calmly enter the applicable temperature level according to natural rules.
  • the heat consumer can be supplied with heat energy even then, for example, heated domestic hot water, if the yield of the solar system alone is no longer sufficient.
  • the usable temperature difference at the solar collector is also considerably increased.
  • the temperature of a possible solar yield of 30 ° C is given, which can occur very often.
  • this temperature level can not be used for dhw heating; on the other hand, the existing energy potential can not be exploited technically, since the temperature difference of the solar return to the collector temperature without the integrated heat pump is too low and not significantly below 30 ° C.
  • the sub-cooling zone is then cooled to 4.1 for example, 10 ° C and simultaneously heats the high-temperature zone 4.5 to 55 0 C.
  • the solar system is now able to continuously absorb low-temperature energy at the collector and to supply the memory.
  • the energy input preferably takes place in the region of the middle temperature zone 4.3 then into the subcooling zone 4.1.
  • the temperature level of the central temperature zone 4.3 corresponds to the required flow temperature of the underfloor heating or other low-temperature systems. If the temperature level of the middle temperature zone 4.3 is sufficient, the high-temperature zone 4.5 will self-adjust without the use of the integrated heat pump 2 to the temperature required for the brackish water heating.
  • the heating water for the Bisstraddling Vietnamesee is placed at pressure accumulators according to Figure 1 on the flow pipe 1.3 and return pipe 1.2 in the circuit.
  • the heat discharge can take place either via internal tube spiral exchangers 5 according to FIG. 4 or via external heat exchangers, eg plate thawing. sheared.
  • internal coiled tubing 5 the flow through the connection piece 5.2 and the return via connection 5.1 is done.
  • the connected external heating heat pump can be set to the necessary heat consumer temperature, e.g. 35 ° C, and thus operates in an economic operating range.
  • the required heating water temperature in the high-temperature zone 4.5 is produced as described above with the internal heat pump 2.
  • the hot water preparation heat pump supported are ensured.
  • the energy is transferred through the heating heat pump into the storage at e.g. 35 ° C, which means a temperature difference of 50 K to be overcome by the external heat pump.
  • the temperature level of 35 ° C for example, the space heating is operated.
  • the heat pump integrated into the heat accumulator according to the invention now absorbs the energy at 35 ° C.
  • the Montemperaturhub of 80 K for domestic hot water is split useful in engineering terms. It is a two-stage heat pump system in which the first stage of an external heat pump, such as an air heat pump, and the second stage is formed by the arranged between the zones of the storage tank 4 th heat pump 2.
  • the advantage lies in the fact that the external heating heat pumps, which are not regulated by the majority of the state of the art and must be operated at high temperatures of the heat sources with considerable excess heat, low-temperature heat in batches in the memory can store, and the internal heat pump according to the invention can bring the energy as required, economically advantageous to a higher level.
  • the internal heat pump according to the invention can bring the energy as required, economically advantageous to a higher level.
  • the integrated heat pump 2 as an internal direct evaporating and directly condensing system, is preferably arranged in a compact structural unit with the storage container 4.
  • the compressor 2.3 of the heat pump 2 can be suitably accommodated in the interior of the storage tank, in a compartment pressure-tightly sealed off from the storage contents.
  • the mounting position is arbitrary and can be done according to the invention, for example, up or down in the memory interior.
  • mounting on top of the container, wherein the outer panel or the housing can be constructed in one unit with the arrangement of the integrated heat pump 2.
  • an external positioning of the heat pump unit is possible.
  • FIG. 5 An arrangement according to FIG. 5 is in accordance with the invention.
  • Evaporator 2.1, condenser 2.2 and heat pump unit 2 are housed in a tubular container 5 externally from the storage tank 4. Due to the equally strict utilization of static conditions, this arrangement comes very close to the arrangement of the heat pump components in the memory interior and is similarly functional. Also in this construction, the heat pump unit 2 can be positioned arbitrarily.
  • pumps may be provided in the region of the condenser 2.2 or the evaporator 2.1, for example in the region, for flow support purposes port 1.7 or 1.1 to assist the flow to or from the reservoir 4.
  • a metered pump support is according to the invention.
  • smaller underwater pumps are on weak current base conceivable, while pressure reservoirs further design measures, such as external pipe guides and smaller external pumps must be provided.
  • the heat storage according to the invention is a heat transformation storage, which can be used if necessary for refrigeration systems.
  • the integrated heat pump produces a required, low setpoint temperature in the subcooling zone 4.1.
  • the storage water in the subcooling zone 4.1 having a temperature of e.g. 6 ° C can be used via pump circuits for cooling rooms or the like.
  • the heat permanently or continuously removed from the subcooling zone 4.1 in such an operation is used for heating domestic hot water and the excess energy is removed from the high temperature zone 4.5 via recooler or in another form.
  • the heat transformation memory according to the invention is made compact ready to plug in a closed design, with no installation effort is required at the installation, which would be conditioned by the invention itself.
  • the integrated heat pump 2 significantly increases the utility value characteristics compared to conventional heat accumulators.
  • the natural stratifications in the storage are brought to the desired conditions in a controlled manner, which means that a sufficiently high operating temperature for domestic hot water preparation is always available in the region of the high temperature zone 4.5 and a correspondingly low temperature prevails in the supercooling zone 4.1. in order to increase the solar yields, to enable a supercooling and overheating effect in heat pump systems and / or to ensure the required system temperatures in connected refrigeration air conditioning circuits.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmespeicher zur Speicherung von Wärmeenergie mit einem Speicherbehälter (4) zur Aufnahme eines Speicherfluids, das in Abhängigkeit seiner Temperatur in verschiedenen, übereinander liegenden Zonen (4.1, 4.3, 4.5) des Speicherbehälters (4) einlagerbar ist, bei welchem eine zwischen einer unteren Zone (4.1) und einer höheren Zone (4.3, 4.5) angeordnete Wärmepumpe (2) zur Umschichtung von Wärmeenergie aus der unteren Zone (4.1) in die höhere Zone (4.3, 4.5), Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zur Umschichtung von Wärmeenergie in einem Wärmespeicher mit einem Speicherbehälter (4) zur Aufnahme eines Speicherfluids, das entsprechend seiner Temperatur in verschiedenen, übereinander liegenden Zonen (4.1, 4.3, 4.5) des Speicherbehälters (4) einlagerbar ist, bei welchem eine Wärmepumpe (2) Wärmeenergie von einer unteren Zone (4.1) in eine höhere Zone (4.3, 4.5) fördert.

Description

Wärmespeicher zur Speicherung von Wärmeenergie und Verfahren zur Umschichtung von Wärmeenergie in einem
Wärmespeicher
Die Erfindung betrifft einen Wärmespeicher zur Speicherung von Wärmeenergie mit einem Speicherbehälter zur Aufnahme eines Spei- cherfluids, das in Abhängigkeit seiner Temperatur in verschiedenen, übereinander liegenden Zonen des Speicherbehälters einlagerbar ist.
Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zur Umschichtung von Wärmeenergie in einem Wärmespeicher mit einem Speicherbehälter zur Aufnahme eines Speicherfluids, das entsprechend seiner Temperatur in verschiedenen, übereinander liegenden Zonen des Speicherbehälters einlagerbar ist.
In der Vergangenheit war die Wärmeversorgung in der allgemeinen Haustechnik durch die Verwendung fossiler Brennstoffe geprägt, welche sich unproblematisch lagern lassen bzw. rohleitungsgebunden permanent und kontinuierlich zur Verfügung stehen und beliebige Systemtemperaturen in den Heizkreisen zugelassen haben. Die Zwi- schenspeicherung oder Pufferung von Heizenergie war weder erforderlich noch technisch sinnvoll, da der fossile Energieträger selbst ein idealer Energiespeicher ist. Resultierend aus der Verknappung fossiler Brennstoffe und der Problematik des CO∑-Ausstosses haben sich seit einigen Jahren zunehmend heiztechnische Systeme mit Wärmeaufnehmern auf der Basis regenerativer Energieträger etabliert, wie Solar- und Wärmepumpenanlagen.
Auf Grund verschiedener technischer und wirtschaftlicher Erfordernisse sind Hausheizungssysteme auf regenerativer Basis in der Regel mit Wärmespeichern zur Speicherung der über den Wärmeaufnehmer gewonnen Wärme in Form von Pufferspeichern oder Langzeitspeichern versehen, in welchen vornehmlich Wasser als Speicherfluid entspre- chend dem Bedarf der Wärmeverbrauchers, beispielsweise einer Hei- zungs- und einer Warmwasseranlage, bei höheren Speichertemperaturen gespeichert wird. Dabei wird die Wärmeenergie von dem Wärmeaufnehmer aufgenommen, gegebenenfalls auf ein bestimmtes Temperaturniveau transformiert und über ein Wärmeträgermedium mittels eines Wärmetauschers auf das Speichermedium übertragen. Diese Art der Wärmespeicherung hat sich aufgrund der technischen Eigenschaf- ten der Wärmeaufnehmer in der Vergangenheit als problematisch erwiesen.
Bei Hausheizungssystemen mit einer Solaranlage als Wärmeaufnehmer zirkuliert ein Wärmeträgermedium durch einen Kollektor, der sich infolge einfallender Sonnenstrahlung erwärmt. Das Wärmeträgermedium von Solaranlagen ist in der Regel kein reines Wasser, sondern ein mit Gefrierschutzmittel versetztes Wassergemisch, genannt Solarflüssigkeit. Beim Durchströmen des Kollektors nimmt die Solarflüssigkeit Wärme auf, welche anschließend über einen Wärmetauscher auf das Speicherfluid übertragen und in dem Wärmespeicher eingelagert wird, die dann bei Bedarf zum Betrieb eines Wärmeverbrauchers zur Verfügung steht.
Bei Solaranlagen fallen jedoch über weite Betriebszeiten große Wärmemengen auf einem vergleichsweise niedrigen Temperaturniveau an, welches geringer ist als das zum Betrieb der Wärmeverbraucher erforderlich Temperaturniveau, so dass sich diese Wärmemengen nicht unmittelbar nutzen lassen. Bei häufig vorkommenden, einstrah- lungsschwachen Betriebszeiten kann zudem der Solarprozess mangels einer verwertbaren Temperaturdifferenz zwischen dem Wärmeträgermedium und den Kollektorflächen zum Erliegen kommen, da die zum Kollektor fließende Solarflüssigkeit, relativ zur Kollektortemperatur, zu warm ist. Von daher ist bei Systemen mit einer Solaranla- ge als Wärmeaufnehmer eine geringe Temperatur des Wärmeträgermediums beim Eintritt in den Kollektor wünschenswert.
Gleiches gilt bei Hausheizungssystemen mit Wärmepumpen als Wärmeaufnehmer. Auch bei solchen Systemen sollte der Wärmepumpe stets das kälteste Wärmeträgermedium zur Verfügung stehen. Bei Hausheizungssystemen mit Wärmepumpen als Wärmeaufnehmer, insbesondere auf Basis von Außenluft, kommt hinzu, dass hohe Speichertemperaturen, wie sie beispielsweise zur Erwärmung von Brauchwasser erforderlich sind, die Effizienz des Wärmepumpenpro- zesses beeinträchtigen und den apparativen Investitionsaufwand erhöhen.
Die Effizienz von Wärmepumpen wird durch die zu überbrückende Temperaturdifferenz bestimmt, die sich aus der Temperatur der Wärmequelle, beispielsweise Luft, Wasser oder Erde mit einer Temperatur von 50C, und auf der anderen Seite der Temperatur des Wärmeverbrauchers, beispielsweise einer Heizungsvorlauftemperatur von 350C für eine Fußbodenheizung, bestimmt. Daraus resultiert eine Differenz von 30 K, die mit der Wärmepumpe bewältigt werden muss. Die dazu erforderliche Antriebsenergie des Verdichters der Wärmepumpe ist nahezu proportional zu dieser Temperaturdifferenz. Ist die Temperaturdifferenz größer, wird auch die aufzuwendende Antriebsenergie größer und umgekehrt. Bei einer höheren Speichertemperatur, beispielsweise für eine Heizungsvorlauftemperatur von 550C zur Erwärmung von Brauchwasser, ist, verglichen mit der erforderlichen Antriebsenergie für eine Speichertemperatur von 35° C, eine um 30% höhere Antriebsenergie erforderlich. Eine Speicher- bzw. Wärmeverbrauchertemperatur im Bereich von 55 bis 65° C, wie sie zur Erwärmung von Brauchwasser erforderlich ist, kann mit herkömmlichen Wärmepumpensystemen auf Außen luftbasis ingenieurtechnisch sinnvoll nicht einstufig erreicht werden. Dazu müsste die Wärmepumpe auf eine Temperaturdifferenz von 75 bis 85 K ausgelegt werden, was dem System aus verschiednen Gründen technische und wirtschaftliche Grenzen setzt. Von daher liefern herkömmliche Wärmepumpen, ähn- lieh Solaranlagen in einstrahlungsarmen Betriebszeiten, große Mengen Wärmeenergie auf einem vergleichsweise niedrigen Temperatumi- veau, die sich bei höheren Speichertemperaturen nicht ohne weiteres in dem Wärmespeicher speichern lassen.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Arten von Wärmespei- ehern bekannt. Das Speicherfluid zirkuliert in der Regel mittels Pumpen bewegt in geschlossenen Rohrkreisläufen und transportiert die von dem Wärmeaufnehmer aufgenommene Wärme in den Speicherbehälter des Wärmespeichers. Hierzu sind Wärmetauscher vorgesehen, in welchem die Wärmeenergie des Wärmeträgermediums des Wärmeauf- nehmers auf das Speicherfluid übergeht. Diese Wärmetauscher können extern oder innerhalb des Speicherbehälters angeordnet sein. Im Speicherbehälter kommt es infolge des Energieeintrags zu einem natürlichen Schichtungsprozesses, bei welchem sich infolge von Dichteunterschieden das wärmste Speicherfluid oben und das kälteste Spei- cherfluid unten im Speicher sammelt.
Bei Schichtenspeichern sind im Inneren des Speicherbehälters Trennungen vorgesehen, welche den Schichtenspeicher in übereinander liegende Zonen mit unterschiedlich temperiertem Speicherfluid unter- teilen, die die physikalisch bedingten Schichtungen des Speicherfluids zielgerichtet fördern und Verwirbelungen und Vermischungen vermeiden, so dass sich über die Zonen betrachtet ein definiertes Temperaturgefälle einstellt.
Das kalte, zu erwärmende Speicherfluid wird aus einer unteren Zone des Wärmespeichers abgesaugt, über den Wärmeaufnehmer, beispielsweise eine Wärmepumpe oder Solaranlage, erwärmt und mit dann geringerer Dichte in eine höher gelegene Zone des Wärmespeichers hineingepumpt. Das warme Speicherfluid lagert sich so von oben nach unten in den gegen Wärmeverlust isolierten Speicher ein und die gespeicherte Wärme steht zur Versorgung eines Wärmeverbrauchers, beispielsweise eines Heizungssystems, zur Verfügung. Im oberen Bereich der Wärmespeicher werden in der Regel ebenfalls über Wärmetauscher auch die Wärmeverbraucher angeschlossen.
Aus der US 4,598,694 ist ein Wärmespeicher zur Speicherung von über eine Solaranlage als Wärmeaufnehmer gewonnener Wärmeenergie bekannt, bei welchem das über die Solaranlage erwärmte Speicherfluid temperaturabhängig in verschiedenen, übereinander liegenden Zonen einlagerbar ist. Die Zonen sind nach Art zylindrischer Kammern ausge- bildet, die über Trennungen voneinander getrennt sind. Die Trennungen können von dem Speicherfluid durchströmt werden, verhindern aber gleichzeitig turbulente Strömungen innerhalb des Speicherbehälters, so dass sich ein definierten Temperaturgefälle einstellt und in der unteren Zone stets das kälteste und in der oberen Zone das wärmste Wärmeträgermedium zur Verfügung steht.
Für den Fall, dass die Temperatur des Speicherfluids innerhalb des Speicherbehälters für einen angeschlossenen Wärmeverbraucher, beispielsweise den Heizkreislauf eines Gebäudes, infolge geringer Son- neneinstrahlung nicht ausreichend ist, ist in der oberen Zone des Speicherbehälters ein elektrisches Widerstandsheizelement angeordnet, welches bei Bedarf das Speicherfluid in der oberen Zone auf die erforderliche Wärmeverbrauchertemperatur erwärmt.
Durch den Betrieb des elektrischen Widerstandsheizelements in der oberen Zone lassen sich zwar ausreichend hohe Temperaturniveaus für die angeschlossenen Wärmeverbraucher erzielen, als nachteilig hat sich jedoch erwiesen, dass in einstrahlungsarmen Betriebszeiten eine Wärmeaufnahme über das Solarelement oftmals nicht möglich ist, da die Temperatur des Wärmeträgerfluids beim Eintritt in das Solarelement im Vergleich zur Kollektortemperatur zu groß ist. In einem sol- chen Betriebszustand fungiert der in der US 4,598,694 beschriebene Pufferspeicher ausschließlich als elektrisch temperierbares Fluidreser- voir.
Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, einen Wärmespeicher und ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass sich sowohl für dem Wärmeverbraucher wie auch den Wärmeaufnehmer verbesserte Betriebsbedingungen einstellen.
Diese Aufgabe wird bei einem Wärmespeicher der eingangs genannten Art dadurch g e l ö s t , dass eine zwischen einer unteren Zone und einer höheren Zone angeordnete Wärmepumpe zur Umschichtung von Wärmeenergie aus der unteren Zone in die höhere Zone vorgesehen ist.
Durch die Anordnung einer Wärmepumpe zwischen einer unteren und einer höheren Zone des Speicherbehälters werden sowohl für die angeschlossenen Verbraucher wie auch den Wärmeerzeuger verbesserte Betriebsbedingungen geschaffen. Über die Wärmepumpe wird dem Speicherfluid in der unteren Zone Wärme entzogen, wodurch diese abkühlt. Das in der unteren Zone vorhandene, abgekühlte Speicherfluid weist eine höhere Temperaturdifferenz zu dem Wärmeträgerfluid des Wärmeaufnehmers auf, weshalb es diesem eine größere Menge Wärmeenergie entziehen kann und das Wärmeträgerfluid dem Wärme- aufnehmer mit geringer Temperatur zugeführt wird. Gleichzeitig wird in der oberen Zone die Speicherfluidtemperatur erhöht, wodurch das zum Betrieb der Wärmeverbraucher erforderliche Temperaturniveau zur Verfügung gestellt wird.
Gemäß einer Ausführung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die höhere Zone in eine mittlere Zone und eine obere Zone unterteilt ist. Durch diesen dreizonigen Aufbau lässt sich das Speicherfluid in drei Temperaturstufen einlagern. Die Wärmepumpe kann Energie aus der unteren Zone in die obere Zone umschichten, um von dort aus einem Wärmeverbraucher zugeführt werden zu können.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die untere Zone und die höhere Zone über eine Trennung voneinander getrennt sind, wodurch sich ungewollte Durchmischungen aufgrund turbulenter Strömungen vermeiden lassen. Es ergibt sich ein definiertes Temperaturgefälle.
Ebenso wird vorgeschlagen, dass die mittlere Zone und die obere Zone über eine Trennung voneinander getrennt sind. Auch hierdurch ergibt sich ein definiertes Temperaturgefälle.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die untere Trennung und/oder die obere Trennung von einem durchflussoffenen Flachmaterial gebildet werden. Durch die Durchflussöffnungen kann erwärmtes Wärmeträ- gerfluid aus der einen Zone in die nächst höher gelegene Zone eintreten.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Wärmepumpe einen Verdichter aufweist, der innerhalb des Speicherbehälters angeordnet ist, wodurch sich eine kompakte Bauweise des Wärmespeichers ergibt.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Wärmepumpe einen Verdampfer und einen Kondensator aufweist, die innerhalb verschiedener Zonen vom Speicherfluid überströmbar angeordnet sind.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der Verdampfer und/oder der Kondensator mit Umschichtungshilfen versehen sind, die turbulente Strömungen aufgrund des am Verdampfer abgekühlten bzw. am Kondensator erwärmten Speicherfluids verhindern.
In einer insbesondere als Nachrüstlösung geeigneten Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Wärmepumpe außerhalb des Speicherbehälters angeordnet ist.
In diesem Zusammenhang wird weiter vorgeschlagen, dass die Wärmepumpe in einem gesonderten Behälter angeordnet ist, wobei die Wär- metauscherzonen der Wärmepumpe mit den Zonen des Speicherbehälters strömungsverbunden sind. Der gesonderte Behälter lässt sich im Zuge einer Nachrüstung eines herkömmlichen Wärmespeichers mit dem Speicherbehälter verbinden, so dass auch bei herkömmlichen Wärmespeichern eine Umschichtung von Wärmeenergie innerhalb der Speicherzonen möglich wird.
Gemäß einer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der Speicherbehälter einen Anschluss zur Einlagerung von höher temperiertem Spei- cherfluid und einen Anschluss zur Auslagerung von weniger hoch tem- periertem Speicherfluid aufweist. Die Anschlüsse sind in den entsprechend temperierten Zonen des Speicherbehälters vorgesehen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass im Inneren des Speicherbehälters ein Wärmetauscher zur Einlagerung von Wärmeenergie eines Wärmeträgermediums eines Wärmeträgermediumkreislaufs vorgesehen ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um den Kondensator einer Außenluftwärmepumpe handeln, in welchem ein Kältemittel kondensiert und auf diese Weise über die Wärmepumpe gewonnene Wärmeenergie direkt in den Wärmespeicher einlagert. Weiter ist vorgesehen, dass im Inneren des Speicherbehälters ein Brauchwasserbehälter oder ein brauchwasserdurchströmbarer Rohrwärmetauscher angeordnet ist, wodurch sich die Wärme auf einfache Weise auf den Brauchwasserkreislauf eines Gebäudes übertragen lässt.
Darüber hinaus wird zur L ö s u n g der vorstehend genannten Aufgabe ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem eine Wärmepumpe Wärmeenergie von einer unteren Zone in eine höhere Zone fördert.
Durch die Förderung von Energie von der unteren Zone in eine höhere Zone wird Energie umgeschichtet. Dies hat zwei Vorteile, nämlich zum einen eine niedrige Vorlauftemperatur für den Wärmeaufnehmer und zum anderen eine Erhöhung der Temperatur für den Wärmeverbraucher.
Von Vorteil für eine gleichmäßige Wärmeversorgung ist eine Ausgestaltung, nach welcher über die geförderte Wärmeenergie in der höheren Zone eine vorgegebene Wärmeverbrauchertemperatur des Spei- cherfluids eingeregelt wird. Es wird kontinuierlich eine bestimmte Speicherfluidmenge auf einem Temperaturniveau bevorratet, das der Temperatur des Wärmeverbrauchers entspricht.
Alternativ ist es möglich, dass über die geförderte Wärmeenergie in der unteren Zone eine vorgegebene Kühltemperatur des Speicherfluids eingeregelt wird, wobei bei dieser Betriebsweise der Wärmespeicher bzw. das in diesem unterkühlte Speicherfluid zur Klimatisierung genutzt werden kann.
In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn überschüssige, in die höhere Zone geförderte Wärmeenergie über Rückkühler oder über Abläufe aus der höheren Zone abgeführt wird, so dass es dort zu kei- nem Energiestau kommt und der Wärmespeicher sich nicht über seinen gesamten Bereich aufheizt.
Weitere Einzelheiten und Vorteile eines erfindungsgemäßen Wärme- Speichers bzw. eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Umschichtung von Wärmeenergie werden nachfolgend unter Zuhilfenahme der beigefügten Figuren von Ausführungsbeispielen erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Wärmespeichers gemäß einer ersten Ausführung,
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung eines Wärmespeichers gemäß einer weiteren Ausführung,
Fig. 3 eine dritte Ausführung eines Wärmespeichers,
Fig. 4 eine weitere Ausführung eines Wärmespeichers und
Fig. 5 eine Ausführung eines Wärmespeichers mit außerhalb des Speicherbehälters angeordneter Wärmepumpe.
In Fig. 1 dargestellt ist der prinzipielle Aufbau eines Wärmespeichers. Dieser weist einen geschlossenen Speicherbehälter 4 auf, der sich in übereinander liegende Zonen, nämlich eine untere Zone 4.1 und eine darüber liegende, höhere Zone 4.3, 4.5 gliedert. Insgesamt sind drei Zonen vorgesehen, da die höhere Zone 4.3, 4.5 in eine mittlere Zone 4.3 und eine obere Zone 4.5 unterteilt ist. Die Unterteilung der Zonen 4.1 , 4.3, 4.5 erfolgt über Trennungen 4.2 bzw. 4.4, wodurch sich insgesamt drei Kammern im Inneren des Speicherbehälters 4 ergeben. Die die Kammerwände bildenden Trennungen 4.2 bzw. 4.4 sind durch- strömoffen, so dass Speicherfluid infolge einer Temperaturänderung durch die Trennungen 4.2 bzw. 4.4 auf- oder absteigen kann.
Der Wärmespeicher zeichnet sich gegenüber dem Stand der Technik durch eine Wärmepumpe 2 aus, die zwischen der unteren Zone 4.1 und der höheren Zone 4.3, 4.5 angeordnet ist. Der Verdampfer 2.1 der Wärmepumpe 2 befindet sich in der unteren Zone 4.1 , wodurch das Speicherfluid in dieser Zone 4.1 unterkühlt wird. Die untere Zone 4.1 wird daher nachfolgend auch als Unterkühlungszone bezeichnet. Der Kondensator 2.2 befindet sich in der mittleren Zone 4.3, in welcher die dem Speicherfluid in der Zone 4.1 entzogene Wärme auf das in der mittleren Zone 4.3 eingelagerte Speicherfluid übertragen wird. Das auf diese Weise erwärmte Speicherfluid steigt infolge seiner Erwärmung nach oben in die obere Zone 4.5, weshalb die obere Zone 4.5 nachfolgend auch als Hochtemperaturzone und die mittlere Zone 4.3 als Mitteltemperaturzone 4.3 bezeichnet werden wird.
Die Figuren 1 bis 3 und 5 zeigen Ausführungen mit einem geschlossenen Speicherbehälter 4, während Figur 4 einen drucklosen Wärme- Speicher zeigt, wie er z.B. bei solarthermischen Drain-Back-Verfahren eingesetzt wird. Die Speicherbehälter 4 sind vorzugsweise mit unter Druck stehendem Wasser als Speicherfluid gefüllt und an die bausei- tigen Drucksysteme der Wärmeverbraucher angeschlossen.
Der Speicherbehälter 4 ist in drei Zonen eingeteilt. Die untere Zone ist die Unterkühlungszone 4.1 , die mittlere Zone ist die Mitteltemperaturzone 4.3 und die obere Zone ist die Hochtemperaturzone 4.5. Beim Ausführungsbeispiel ist eine physikalische Trennung 4.2 zwischen der unteren Unterkühlungszone 4.1 und der mittleren Mittel- temperaturzone 4.3 aus Kunststoff- oder Metallflachmaterial vorgesehen. Die Trennung 4.4 zwischen Mitteltemperaturzone 4.3 und Hoch- temperaturzone 4.5 kann je nach Anwendungsfall ebenfalls als physikalische Trennung aus einem Flachmaterial gebildet sein oder rein aus den Dichteunterschieden des verschiedenen temperierten Wärmeträ- gerfluids resultieren.
Die Wärmepumpe 2 ist bei der Ausführung nach Fig. 1 in den Speicherbehälter 4 integriert und hat die Funktion, die Wärmeenergie im Speicherbehälter 4 umzuschichten. Dazu wird der Unterkühlungszone 4.1 über den Verdampfer 2.1 Wärme entzogen und über den Konden- sator 2.2 zunächst in die mittlere Zone 4.3 eingebraucht, von wo aus sie über eine Schichtlanze 4.7 in die Hochtemperaturzone 4.5 aufsteigt. Die Mitteltemperaturzone 4.3 bildet eine Art neutrale Zone und wird durch den bzw. die angeschlossenen Wärmeaufnehmer, beispielsweise eine Solar- oder Wärmepumpenanlage, nach Möglichkeit auf das Temperaturniveau der Wärmeverbraucher temperiert.
Die energetische Beladung des Druckspeichers nach Figur 1 erfolgt z.B. über den im oberen Bereich der mittleren Zone 4.3 angeordneten Anschluss 1.3 oder nach Figur 3 und 4 über die Anschlüsse 1.6, durch die das vom Wärmeaufnehmer über einen externen Wärmetauscher erwärmte Speicherfluid in den Speicherbehälter 4 hineingedrückt wird. Da es sich um ein geschlossenes Kreislaufsystem handelt, wird gleichzeitig kälteres Speicherfluid über den im untern Bereich des Speicherbehälters 4 angeordneten Anschlussstutzen 1.1 aus dem Spei- cherbehälter 4 abgeführt und dem Wärmeaufnehmer zugeführt, um dessen Wärmeträgermedium über einen extern angeordneten Wärmetauscher Wärmeenergie zu entziehen. Das Speicherwasser im Speicher kann bei internen Druckdifferenzen die physikalische Trennung 4.2 und/oder 4.4 ungehindert durch definierte Spalte oder spezielle Durchlassstutzen passieren. Bei Solaranlagen kommen seltener Drain-Back- Verfahren mit offenen Speichern gemäß Figur 4 zum Einsatz. Häufiger anzutreffen ist eine Systemtrennung zwischen dem Wärmespeicher und dem Wärmeaufnehmer, bei welcher mittels externer Plattentauscher die Wärme- energie des Wärmeträgermediums bzw. der Solarflüssigkeit auf das Speicherfluid übertragen wird. Um die Zahl der Pumpen und deren Antriebsstrom einzuschränken, werden in konventionellen Speichern e- benfalls häufiger direkte Rohrwendeltauscher 3.1 gemäß Figur 2 im Inneren des Speicherbehälters 4 angeordnet. In diese Rohrwendeln tritt die Solarflüssigkeit unter Pumpendruck ein, gibt die Wärme auf das Speicherfluid ab, und wird dann wieder zum Solarkollektor geführt, um erneut Wärme aufzunehmen. Um Wasserverwirbelungen und damit EntSchichtungen zu vermeiden, wird das durch die Rohrwendel 3.1 erwärmte Speicherwasser in einer bekannten Schichtlanze 3.2 in den oberen Bereich des Speicherbehälters 4 geführt. Je nach Temperaturniveau kann das erwärmte Wasser nach dem Thermo- syphonprinzip durch Öffnungen in die jeweilige Schichtzone eintreten oder ganz nach oben steigen, um die Schichtung von oben nach unten aufzubauen.
Der Wärmespeicher arbeitet bei Nichtbetrieb der integrierten Wärmepumpe 2 wie ein herkömmlicher Pufferspeicher oder Schichtenspeicher. Bei starker solarer Einstrahlung und den damit verbundenen hohen Temperaturen des Wärmeträgerfluids ist beim Einsatz von Solaranlagen der Betrieb der integrierten Wärmepumpe 2 nicht erforderlich. Das Speicherfluid bzw. Wasser der Hochtemperaturzone 4.5 erwärmt sich auf Temperaturen, die die Versorgung der Wärmeverbraucher, beispielsweise einer Brauchwassererwärmung, ermöglichen. Über das im Wärmespeicher hoch temperiert gelagerte Spei- cherfluid kann mittels externer oder interner Frischwasserverfahren bzw. mittels des integrierten Brauchwasserbehälters 7 nach Figur 2 das benötigte Brauchwarmwasser erwärmt werden. Das interne Frischwasserverfahren ist in den Darstellungen gemäß Figur 3 und 4 durch den in der Hochtemperaturzone 4.5 positionierten Brauchwasserwärmetauscher in Form einer Rohrwendel 6 sowie dem Brauch- kaltwassereintritt 6.1 und dem Brauchwarmwasseraustritt 6.2 angedeutet. Figur 2 zeigt eine Variante als Kombispeicher, bei welcher in einem internen Brauchwarmwasserbehälter 7 eine gewisse Brauchwassermenge als Vorrat gespeichert ist und sich vom Speicherwasser über die Behälterwand erwärmt.
Im Falle des Nachlassens der Einstrahlungsintensität durch tageszeitli- che oder wetterbedingte Einflüsse, die sensorisch erfasst werden, wird die Wärmepumpe 2 in Betrieb gesetzt. Es erfolgt eine Abkühlung des Speicherfluids in der Unterkühlungszone 4.1 über den Verdampfer 2.1. Durch die Wärmepumpe 2 wird dem Speicherfluid in der Unterkühlungszone 4.1 Wärme entzogen und auf ein höheres Temperaturniveau gebracht. Die hoch transformierte Wärme wird im Kondensator 2.2 auf das Speicherfluid in der Mitteltemperaturzone 4.3 übertragen.
Analog des Prinzips der oben beschriebenen Wärmeeinlagerung bei Solaranlagen mit einem in dem Speicherbehälter 4 angeordneten Wärmetauscher 3.1 , wird am Kondensator 2.2 der Schichtungseffekt durch konstruktive Maßnahmen unterstützt, beim Ausführungsbeispiel mittels einer Sichtlanze. Das wärmste Wasser steigt nach oben und baut so die Schichtung von oben nach unten auf. Die Abgrenzung der mit der Erwärmung des Speicherwassers in der mittleren Zone 4.3 eintretenden, internen Wasserströmung durch geeignete Bauteile unterstützt den Übergang der Wärme in den obersten Bereich des Speicherbehälters wesentlich. Die sich durch die Erwärmung bildenden statischen Drücke werden zielgerichtet ausgenutzt, um den Wärmeübergang auch bei hoher Energiebeladung des Speichers weitestge- hend sicherzustellen. Alternativ ist es möglich, den Kondensator 2.2 direkt im unteren Bereich der oberen Zone 4.5 anzuordnen, wobei bei einer solchen Ausgestaltung eine Schichtlanze nicht vorgesehen wird.
Am Verdampfer 2.1 wird die Strömungsunterstützung, prinzipiell umgekehrt, ebenfalls in Form einer Schichtlanze angeordnet, um kontrollierte Schichtverhältnisse zu schaffen und um den Wärmeübergang zu fördern. Das abgekühlte Wasser kann beruhigt nach natürlichen Regeln in das jeweils zutreffende Temperaturniveau eintreten.
Durch die Temperaturerhöhung mittels der integrierten Wärmepumpe 2 kann der Wärmeverbraucher auch dann mit Wärmeenergie versorgt werden, beispielsweise Brauchwarmwasser erwärmt werden, wenn der Ertrag der Solaranlage allein hierfür nicht mehr ausreichend ist. Durch Abkühlung der Unterkühlungszone 4.1 wird zudem die nutzbare Tem- peraturdifferenz am Solarkollektor beträchtlich erhöht. Als Beispiel sei die Temperatur eines möglichen solaren Ertrages von 30° C gegeben, was sehr häufig auftreten kann. Für die Brauchwasserbereitung ist dieses Temperaturniveau einerseits nicht nutzbar, andererseits ist das vorhandene Energiepotential technisch nicht ausbeutbar, da die Temperaturdifferenz des solaren Rücklaufs zur Kollektortemperatur ohne die integrierte Wärmepumpe zu gering und nicht deutlich unter 30° C ist. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen integrierten Wärmepumpe wird nun die Unterkühlungszone 4.1 auf beispielsweise 10° C abgekühlt und gleichzeitig die Hochtemperaturzone 4.5 auf 550C erwärmt. Die Solaranlage ist nun in der Lage kontinuierlich niedertemperierte Energie am Kollektor aufzunehmen und dem Speicher zu zuführen.
In der Kombination der Erfindung mit externen Heizungswärmepum- penanlagen gibt es ebenso deutliche Vorteile wie bei Solaranlagen. Der Eintrag der Energie in den Speicher erfolgt gemäß Figur 1 , 2 oder 5 über nach Art von Anschlussstutzen ausgebildete Anschlüsse 1.3 oder gemäß Figur 3 oder 4 über nach Art von Anschlussstutzen ausgebildete Anschlüsse 1.6. Der Rücklauf erfolgt stets über Anschlüsse 1.1.
Für externe Wärmepumpen besteht die Möglichkeit, gemäß Figur 2 in speziell dafür konstruierten Wärmetauschern 3.1, im Inneren des Speicherbehälters 4 direkt zu kondensieren, was im Vergleich zu einer externen Wärmetauscheranordnung zu einer nennenswerten Effizienzsteigerung führt. Durch das in der Unterkühlungszone 4.1 eingelager- te, kälteste Speicherwasser kann das kondensierte Kältemittel der externen Wärmepumpe wirksam unterkühlt werden und die Überhit- zungsenergie des gasförmigen, zu kondensierenden Kältemittels genutzt werden, was einen zusätzlichen Effizienzgewinn bis zu ca. 20% bewirken kann.
Beliebige externe oder interne Konstruktionen bei der Energieeinbringung sind möglich und erfindungsgemäß. Die Energieeinbringung erfolgt vorzugsweise in den Bereich Mitteltemperaturzone 4.3 dann weiter in die Unterkühlungszone 4.1. Das Temperaturniveau der Mittel- temperaturzone 4.3 entspricht dem der benötigten Vorlauftemperatur der Fußbodenheizung oder anderer Niedrigtemperatursysteme. Sollte das Temperaturniveau der Mitteltemperaturzone 4.3 ausreichend sein, wird sich ohne den Einsatz der integrierten Wärmepumpe 2 selbstregelnd die Hochtemperaturzone 4.5 auf die für die Brachwasserwär- mung notwendige Temperatur einstellen.
Das Heizungswasser für die Verbraucherheizkreise wird bei Druckspeichern gemäß Figur 1 über den Vorlaufstutzen 1.3 und Rücklaufstutzen 1.2 in den Kreislauf gebracht. Bei drucklosen Speichern gemäß Figur 2 kann die Wärmeentladung entweder über interne Rohrwendeltauscher 5 nach Figur 4, oder über externe Wärmetauscher, z.B. Plattentau- scher erfolgen. Bei internen Rohrwendeln 5 erfolgt der Vorlauf über Anschlussstutzen 5.2 und der Rücklauf über Anschlussstutzen 5.1.
Die angeschlossene externe Heizungswärmepumpe kann auf die not- wendige Wärmeverbrauchertemperatur, z.B. 35°C, ausgelegt werden und arbeitet somit in einem wirtschaftlichen Betriebsbereich. Die erforderliche Heizwassertemperatur in der Hochtemperaturzone 4.5 wird wie oben beschrieben mit der internen Wärmepumpe 2 hergestellt. Mit der beschriebenen Konstellation kann in Heizperioden, auch bei tiefen Außentemperaturen von z.B. -15° C, beim Einsatz von Außenluftwärmepumpen, die Brauchwasserbereitung wärmepumpengestützt sichergestellt werden. Die Energie wird durch die Heizungswärmepumpe in den Speicher bei z.B. 35° C eingeladen, was eine durch die externe Wärmepumpe zu überwindende Temperaturdiffe- renz von 50 K bedeutet. Mit dem Temperaturniveau von 35° C wird beispielsweise die Raumheizung betrieben. Die erfindungsgemäß in den Wärmespeicher integrierte Wärmepumpe nimmt die Energie nun bei 35° C auf und erhöht diese in der Hochtemperaturzone 4.5 auf z.B. 65° C, was eine Temperaturdifferenz von 30 K bedeutet. Somit ist der Gesamttemperaturhub von 80 K für das Brauchwarmwasser ingenieurtechnisch sinnvoll gesplittet. Es handelt sich um ein zweistufiges Wärmepumpensystem, bei welchem die erste Stufe von einer externen Wärmepumpe, beispielsweise einer Luftwärmepumpe, und die zweite Stufe von der zwischen den Zonen des Speicherbehälters 4 angeordne- ten Wärmepumpe 2 gebildet wird.
Außerhalb der Heizperioden ist der Vorteil darin zu sehen, dass die externen Heizungswärmepumpen, welche nach dem Stand der Technik mehrheitlich nicht leistungsreguliert sind und bei hohen Temperaturen der Wärmequellen mit erheblicher Überleistung betrieben werden müssen, niedrig temperierte Wärme chargenweise in den Speicher einlagern können, und die erfindungsgemäße interne Wärmepumpe die Energie je nach Erfordernis, wirtschaftlich vorteilhaft, auf ein höheres Niveau bringen kann. Neben der Optimierung des benötigten Energie-Inputs gibt es eine Reihe von anlagetechnischen Vorteilen, welche sich in den Investitionskosten niederschlagen.
Die integrierte Wärmepumpe 2, als internes direkt verdampfendes und direkt kondensierendes System, wird vorzugsweise in kompakter Baueinheit mit dem Speicherbehälter 4 angeordnet. Gemäß Figur 1 kann der Verdichter 2.3 der Wärmepumpe 2 im Speicherinneren, in einem vom Speicherinhalt druckdicht abgeschlossnen Fach geeignet untergebracht sein. Die Einbaulage ist jedoch beliebig und kann erfindungsgemäß z.B. oben oder unten im Speicherinneren erfolgen. Als Standardlösung wäre ebenfalls eine Montage oben auf dem Behälter denkbar, wobei die Außenverkleidung oder das Gehäuse in einer Einheit mit der Anordnung der integrierten Wärmepumpe 2 konstruiert werden kann. Ebenso ist eine externe Positionierung des Wärmepumpenaggregates möglich. Unter Verzicht auf Kondensation und Verdampfung direkt im Inneren des Speicherbehälters, wären externe Wärmetauscher, wie Plattentauscher erfindungsgemäß. Um bestehende Speicher nachzu- rüsten bzw. um geprüfte Standardspeicher aus Großserien als Baugruppen für die Erfindung zu verwenden, ist eine Anordnung gemäß Figur 5 erfindungsgemäß. Verdampfer 2.1 , Kondensator 2.2 und Wärmepumpenaggregat 2 sind in einem rohrförmigen Behälter 5 extern vom Speicherbehälter 4 untergebracht. Auf Grund der ebenso strikten Ausnutzung statischer Verhältnisse kommt diese Anordnung der Anordnung der Wärmepumpenbauteile im Speicherinneren sehr nahe und ist ähnlich funktionell. Auch bei dieser Konstruktion kann das Wärmepumpenaggregat 2 beliebig positioniert sein. Darüber hinaus können zur Strömungsunterstützung Pumpen im Bereich des Kondensators 2.2 bzw. des Verdampfers 2.1 vorgesehen sein, beispielsweise im Bereich des Anschlusses 1.7 oder 1.1 , um die Strömung zum bzw. vom Speicherbehälter 4 zu unterstützen.
Um bei speziellen Anwendungsfällen die Übertragung größerer Wär- memengen an den internen Wärmetauschern durch erhöhte Strömung zu bewirken, ist eine dosierte Pumpenunterstützung erfindungsgemäß. Bei drucklosen Speichern sind kleinere Unterwasserpumpen auf Schwachstrombasis denkbar, während bei Druckspeichern weitergehende konstruktive Maßnahmen, wie außenliegende Rohrführungen und kleinere außenliegende Pumpen, vorgesehen werden müssen.
Bei dem erfindungsgemäßen Wärmespeicher handelt es sich um einen Wärmetransformationsspeicher, der bei Bedarf auch für Kälteklimatisierungen genutzt werden kann. Bei einer solchen Betriebsweise stellt die integrierte Wärmepumpe eine dafür erforderliche, niedrige Solltemperatur in der Unterkühlungszone 4.1 her. Das in der Unterkühlungszone 4.1 befindliche Speicherwasser mit einer Temperatur von z.B. 6°C kann über Pumpenkreisläufen zur Kühlung von Räumen oder dergleichen genutzt werden. Die der Unterkühlungszone 4.1 bei einer solchen Betriebsweise permanent bzw. kontinuierlich entzogene Wärme wird für die Erwärmung von Brauchwarmwasser genutzt und die überschüssige Energie über Rückkühler oder in anderer Form aus der Hochtemperaturzone 4.5 abgeführt.
Es entspricht dem Erfindergedanken, dass mehrere Speicher parallel betrieben werden können und andere Heizsysteme bzw. Wärmeaufnehmer, mit ständigen oder phasenweise niedrigen Temperaturniveaus, die von den beschriebenen abweichen, an den Wärmetransformationsspeicher angeschlossen werden können. Vorzugsweise wird der erfindungsgemäße Wärmetransformationsspeicher kompakt in einer geschlossenen Bauform steckerfertig hergestellt, wobei kein Montageaufwand am Aufstellort benötigt wird, der durch die Erfindung selbst bedingt wäre.
Durch die integrierte Wärmepumpe 2 werden die Gebrauchswerteigenschaften gegenüber herkömmlichen Wärmespeichern deutlich erhöht. Mit der integrierten Wärmepumpe 2 werden die natürlichen Schichtungen im Speicher kontrolliert auf die gewünschten Verhältnisse gebracht, die darin bestehen, dass im Bereich der Hochtemperaturzone 4.5 jederzeit eine ausreichend hohe Betriebstemperatur für die Brauchwarmwasserbereitung zur Verfügung steht und in der Unterkühlungszone 4.1 eine entsprechend niedrige Temperatur herrscht, um die solaren Erträge zu erhöhen, bei Wärmepumpenanlagen einen Unterkühlungs- und Überhitzungseffekt zu ermöglichen und/oder bei angeschlossenen Kälteklimatisierungskreisläufen die erforderlichen Systemtemperaturen sicherzustellen.
Bei ausreichender und permanenter Unterkühlung in der Unterkühlungszone 4.1 wird bei Solaranlagen eine wesentliche Erweiterung der Phasen der Energiegewinnung bewirkt und gegenüber dem Stand der Technik eine hohe Versorgungssicherheit der Brauchwassererwärmung, außerhalb der Normalheizperioden, erreicht.
Bei externen Wärmepumpenanlagen, insbesondere bei Außenluftwär- mepumpen, mit vorwiegend niedrigem Temperaturniveau der Wärmeverbraucher, ist mit der Erfindung ein technisches System gegeben, welches eine Brauchwassererwärmung ingenieurtechnisch und wirt- schaftlich sinnvoll macht und die Effizienz des Gesamtsystems deutlich erhöht. Bezugszeichen:
1.1 Anschluss, Anschluss-Stutzen
1.2 Anschluss, Anschluss-Stutzen 1.3 Anschluss, Anschluss-Stutzen
1.4 Anschluss, Anschluss-Stutzen
1.5 Anschluss, Anschluss-Stutzen
1.6 Anschluss, Anschluss-Stutzen
1.7 Anschluss, Anschluss-Stutzen 2 Wärmepumpe
2.1 Verdampfer
2.2 Kondensator
2.3 Verdichter
3 Wärmetauscher 3.1 Rohrwendel
3.2 Schichtlanze
4 Speicherbehälter
4.1 untere Zone, Unterkühlungszone
4.2 Trennung 4.3 mittlere Zone, Mitteltemperaturzone
4.4 Trennung
4.5 obere Zone, Hochtemperaturzone
4.6 Schichtlanze
4.7 Schichtlanze 5 Behälter
5.1 Anschluss-Stutzen
5.2 Anschluss-Stutzen
6 Rohrwärmetauscher, Rohrwendel 6.1 Brauch-Kaltwassereintritt 6.2 Brauch -Warmwasseraustritt
7 Brauch-Warmwasserbehälter

Claims

Patentansprüche
1. Wärmespeicher zur Speicherung von Wärmeenergie mit einem Speicherbehälter (4) zur Aufnahme eines Speicherfluids, das in Abhängigkeit seiner Temperatur in verschiedenen, übereinander liegenden Zonen (4.1 , 4.3, 4.5) des Speicherbehälters (4) einlagerbar ist, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine zwischen einer unteren Zone (4.1 ) und einer höheren Zone (4.3, 4.5) angeordnete Wärmepumpe (2) zur Umschichtung von
Wärmeenergie aus der unteren Zone (4.1 ) in die höhere Zone (4.3, 4.5).
2. Wärmespeicher nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich die höhere Zone (4.3, 4.5) aus einer mittleren Zone (4.3) und einer oberen Zone (4.5) zusammensetzt.
3. Wärmespeicher nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Zone (4.1 ) und die höhere Zone (4.3, 4.5) über eine Trennung (4.2) voneinander getrennt sind.
4. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Zone (4.3) und die obere Zone
(4.5) über eine Trennung (4.4) voneinander getrennt sind.
5. Wärmespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung (4.2) und/oder die Trennung (4.4) von einem durchflussoffenen Flachmaterial gebildet werden.
6. Wärmespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmepumpe (2) einen Verdichter (2.3) aufweist, der innerhalb des Speicherbehälters (4) angeordnet ist.
7. Wärmespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmepumpe (2) einen Verdampfer (2.1 ) und einen Kondensator (2.2) aufweist, die innerhalb verschiedener Zonen (4.1 , 4.3) vom Speicherfluid umströmbar angeordnet sind.
8. Wärmespeicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (2.1 ) und/oder der Kondensator (2.2) mit Umschichtungshilfen (4.6, 4.7) versehen sind.
9. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmepumpe (2) außerhalb des Speicherbehälters (4) angeordnet ist.
10. Wärmespeicher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmepumpe (2) in einem gesonderten Behälter (5) angeordnet ist, der mit den Zonen (4.1 , 4.3, 4.5) des Speicherbehälters (4) strömungsverbunden ist.
11. Wärmespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Anschluss (1.3) zur Einlagerung von höher temperiertem Speicherfluid und einen Anschluss (1.1 ) zur
Auslagerung von weniger hoch temperiertem Speicherfluid.
12. Wärmespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen im Inneren des Speicherbehälters (4) angeordneten Wärmetauscher (3.1 ) zur Einlagerung von Wärmeenergie eines Wärmeträgermediums.
13. Wärmespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen im Inneren des Speicherbehälters (4) angeordneten Brauchwasserbehälter (7) oder einen im Inneren des Speicherbehälters (4) angeordneten, brauchwasserdurch- strömbaren Rohrwärmetauscher (6).
14. Verfahren zur Umschichtung von Wärmeenergie in einem Wärmespeicher mit einem Speicherbehälter (4) zur Aufnahme eines Speicherfluids, das entsprechend seiner Temperatur in verschiedenen, übereinander liegenden Zonen (4.1 , 4.3, 4.5) des Speicherbehälters (4) einlagerbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Wärmepumpe (2) Wärmeenergie von einer unteren
Zone (4.1 ) in eine höhere Zone (4.3, 4.5) fördert.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass über die geförderte Wärmeenergie in der höheren Zone (4.3, 4.5) eine vorgegebene Wärmeverbrauchertemperatur des Speicherfluids eingeregelt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass über die geförderte Wärmeenergie in der unteren Zone (4.1 ) eine bestimmte Kühltemperatur des Speicherfluids eingeregelt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass überschüssige, in die höhere Zone (4.3, 4.5) geförderte
Wärmeenergie über Rückkühler oder über Abläufe aus der höheren Zone (4.3, 4.5) abgeführt wird.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008049954A1 (de) * 2008-10-02 2010-04-08 Thomas Hahn Vorrichtung zur Nutzung und Speicherung von Solar- und Umweltwärme, ganzjährig effizient nutzbar
DE102009011715A1 (de) 2009-03-09 2010-09-16 Solarhybrid Ag Hydraulische Weiche zum Anschluss von Wärmeerzeugern an eine Heizungsanlage, Heizungsanlage und Verfahren zum Betrieb einer Heizungsanlage
WO2012020404A3 (en) * 2010-08-09 2012-12-06 Zvi Shtilerman Apparatus and method for heating water
WO2014091033A1 (de) * 2012-12-14 2014-06-19 Thomas Hahn Wärme- und kältebereitstellungsvorrichtung
EP2840344A1 (de) * 2013-08-19 2015-02-25 Siemens Aktiengesellschaft Druckloser Wärmespeicher für Wassertemperaturen über 100°C
US9287734B2 (en) 2013-02-19 2016-03-15 Gojo Industries, Inc. Thermal energy harvesting for dispensing system
DE102020101227A1 (de) 2020-01-20 2021-07-22 Hermann Isenmann Schichtwärmespeicher

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009052559A1 (de) * 2009-11-10 2011-05-12 Markus Kroll Vorrichtung und Verfahren zur Wärmespeicherung und Wärmebereitstellung
DE102012106910A1 (de) * 2012-04-19 2013-10-24 Martin Schulte-Wissermann Langzeitwärmespeicher
AT516383B1 (de) 2015-02-03 2016-05-15 Forstner Maximilian Fluidspeicher
DE202015006684U1 (de) * 2015-09-21 2016-12-23 Gebr. Kemper Gmbh + Co. Kg Metallwerke Pufferspeicher und Wärmeversorgungssystem enthaltend einen solchen
DE102017006550A1 (de) 2017-07-11 2019-01-17 Thomas Noll HVACC-Anlage zum Heizen, Lüften, Klimatisieren und zur zentralen Kältemittelversorgung für ein Gebäude
DE102018104344A1 (de) * 2018-02-26 2019-08-29 Varmeco Gmbh & Co. Kg System zur Fluiderwärmung und Verfahren der Regelung der Temperatur in einem Fluidspeicher
DE102020103082A1 (de) 2020-02-06 2021-08-12 Wolfgang Jaske und Dr. Peter Wolf GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter: Wolfgang Jaske, 49811 Lingen; Dr. Peter Wolf, 26209 Hatten) Verfahren und Vorrichtung zur Bereitstellung und Speicherung eines Wärmeträgers mit wenigstens drei Temperaturniveaus für ein Wärmenetz

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2696085A (en) * 1952-03-31 1954-12-07 V C Patterson & Associates Inc Heat pump water heater
US3008300A (en) * 1959-04-09 1961-11-14 Carrier Corp Thermoelectric apparatus for heating or cooling of fluids
DE2741507A1 (de) * 1977-09-15 1979-03-29 Valentin Rosel Solar-energie-speicher-zentrale mit nachheizung fuer raumheizung und brauchwarmwasserbereitung
DE3014638A1 (de) * 1980-04-16 1981-10-22 Vama Vertrieb Von Anlagen Und Maschinen Gmbh & Co Kg, 3200 Hildesheim Kompakteinheit zum erwaermen und speichern von brauchwasser

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4598694A (en) 1985-01-08 1986-07-08 Cromer Charles J Water heater partition and method
DD263113A1 (de) 1987-07-20 1988-12-21 Schwerin Energiekombinat Anordnung zur wirbelfreien einleitung von speichermedien in schichtwaermespeicherbehaelter
DE19714679A1 (de) 1997-04-01 1998-10-08 Peschke Christoph Dr Ing Klimaanlage mit geregelter Kopplung von Solarkollektoren und Wärmepumpen
DE19827511A1 (de) 1997-12-11 1999-06-24 Fraunhofer Ges Forschung Vorrichtung und Verfahren zur Lüftung und Wärmeenergieversorgung für Niedrig-Energie-Gebäude oder Passivhäuser
DE19927027C1 (de) 1999-06-03 2000-08-24 Henning Schmidt Anordnung zur Gewinnung von Wärme aus Sonnenstrahlung und Umweltenergie
DE10040892C1 (de) 2000-08-18 2001-10-04 Duda Seelos Gerald J Wärmespeicher in Form eines Schichtpufferspeichers
DE10054741A1 (de) 2000-10-12 2002-04-25 Werner Senghas Schichtenspeichereinrichtung zur Speicherung von Wärme
DE10102041C2 (de) 2001-01-18 2002-11-21 Sven Rose Heizanlage mit Wärmequelle, Wärmespeicher und Wärmepumpe
DE10118572B4 (de) 2001-04-06 2006-08-03 Harry Jentzsch Wärmeversorgungssystem
DE20219116U1 (de) 2002-12-10 2003-07-24 Pommerenke Alfred Multi-Wärme-Kälteschichtenspeicher zur Aufnahme von Wärme aus Wärmequellen aller Art im Solo-Betrieb oder in Kombination mit Latentwärmespeicher Einsetzbauteil
DE10300427B4 (de) 2003-01-09 2007-09-13 Consolar Solare Energiesysteme Gmbh Solarsystem mit Wärmepumpe

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2696085A (en) * 1952-03-31 1954-12-07 V C Patterson & Associates Inc Heat pump water heater
US3008300A (en) * 1959-04-09 1961-11-14 Carrier Corp Thermoelectric apparatus for heating or cooling of fluids
DE2741507A1 (de) * 1977-09-15 1979-03-29 Valentin Rosel Solar-energie-speicher-zentrale mit nachheizung fuer raumheizung und brauchwarmwasserbereitung
DE3014638A1 (de) * 1980-04-16 1981-10-22 Vama Vertrieb Von Anlagen Und Maschinen Gmbh & Co Kg, 3200 Hildesheim Kompakteinheit zum erwaermen und speichern von brauchwasser

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008049954A1 (de) * 2008-10-02 2010-04-08 Thomas Hahn Vorrichtung zur Nutzung und Speicherung von Solar- und Umweltwärme, ganzjährig effizient nutzbar
DE102009011715A1 (de) 2009-03-09 2010-09-16 Solarhybrid Ag Hydraulische Weiche zum Anschluss von Wärmeerzeugern an eine Heizungsanlage, Heizungsanlage und Verfahren zum Betrieb einer Heizungsanlage
WO2012020404A3 (en) * 2010-08-09 2012-12-06 Zvi Shtilerman Apparatus and method for heating water
CN103124880A (zh) * 2010-08-09 2013-05-29 兹维·施基勒尔曼 水加热设备及方法
US20130161404A1 (en) * 2010-08-09 2013-06-27 Zvi Shtilerman Apparatus and method for heating water
AU2011288113B2 (en) * 2010-08-09 2014-05-08 Zvi Shtilerman Apparatus and method for heating water
WO2014091033A1 (de) * 2012-12-14 2014-06-19 Thomas Hahn Wärme- und kältebereitstellungsvorrichtung
US9759433B2 (en) 2012-12-14 2017-09-12 Thomas Hahn Hot and cold temperature supply device
US9287734B2 (en) 2013-02-19 2016-03-15 Gojo Industries, Inc. Thermal energy harvesting for dispensing system
EP2840344A1 (de) * 2013-08-19 2015-02-25 Siemens Aktiengesellschaft Druckloser Wärmespeicher für Wassertemperaturen über 100°C
WO2015024765A2 (de) * 2013-08-19 2015-02-26 Siemens Aktiengesellschaft Druckloser wärmespeicher für wassertemperaturen über 100°c
WO2015024765A3 (de) * 2013-08-19 2015-04-16 Siemens Aktiengesellschaft Druckloser wärmespeicher für wassertemperaturen über 100°c
US10209010B2 (en) 2013-08-19 2019-02-19 Siemens Aktiengesellschaft Pressureless heat storage device for water temperatures over 100° C
DE102020101227A1 (de) 2020-01-20 2021-07-22 Hermann Isenmann Schichtwärmespeicher
DE102020101227B4 (de) 2020-01-20 2022-06-15 Hermann Isenmann Schichtwärmespeicher

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EP2208006A2 (de) 2010-07-21
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