DE3038579C2

DE3038579C2 - Speichersystem für Raumheizungsanlage

Info

Publication number: DE3038579C2
Application number: DE3038579A
Authority: DE
Inventors: Franz Karl 8500 Nürnberg Krieb
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-10-13
Filing date: 1980-10-13
Publication date: 1984-09-20
Also published as: DE3038579A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Speichersystem für eine Raumheizungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solches Speichersystem ist durch die US 400S 7(W bekannt. Mit diesem Speichersystem ist es jedoch nicht möglich. Wärme in Mengen zu speichern, die ausreichend sind, mehrgeschossige Gebäude mit geringer Grundfläche ganzjährig zu beheizen. Ein solches Speichersystem, bestehend aus zylindrischen Behältern, die mit ihrer Achse waagerecht angeordnet sind, kann nur cmc geringe Tiefe des Erdreichs /ur Speicherung von Warme nutzen. I-ür die ganzjährige Beheizung von mehrgeschossigen Gebunden wären große Grundflächen notwendig, die im konkreten I all dichtbesiedelter Gebietenicht verfügbar sind. Ein solches Speichersystem kann auch keine Temperaturstufen realisieren, die für die Verminderung der Wärmevcrlustströme und die langfristige Erhaltung einer möglichst hohen Speichertemperatur s wegen ihrem Einfluß auf den Verbrauch an hochwertiger Antriebsenergie von Bedeutung wäre.

Die DE-OS 2749714 zeigt verschiedene Speicher in mehreren Behältern, die die Wärme bei verschiedenen Temperalurstufen speichern können. Die gesamte Spei-Ui cherkapazilät muß jedoch in Behältern untergebracht werden. Das ergibt ein hohes Speichervolumen, das in dichtbesiedelten Gebieten nicht untergebracht werden kann. Darüber hinaus ist der hohe Aufwand für mehrere Behälter unvermeidbar.

Außerdem ist durch die DE-OS 2619744 eine Heizungsanlagemil Nutzung der LateniwärmedesSpeichertncdiums bekannt, eine Technik, die zweifellos kleineres Speichervolumen b^raucnt. Trotz der Nutzung dieses Vorteils mußte bereits bei der Beheizung eines Einfami-2n lienhauses eine Zusatzheizung in Anspruch genommen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Speichersystem zu schaffen, mit dem Wärme langfristig in Mengen gespeichert werden kann, die ausreichend sind, :5 mehrgeschossige Gebäude mit geringer Grundfläche ganzjährig ohne Zusatzheizung zu beheizen

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

mi Das Speichersystem ermöglicht durch Kombination von großer Tiefe des Erdreichs, der vorteilhaften Anordnung der Speicher und der variablen Schaltung, die gleichzeitige Speicherung von großen Mengen von Wärme mit geringen Verlusten. Durch gleichzeitige Nutzung J5 der speichernden und dämmenden Wirkung des Erdreichs sowie der geringen Temperaturunterschiede zwischen den benachbarten Speichern und zum restlichen Erdreich wird erreicht, daß die Temperatur der zugcführlen Wärme während der langfristigen Speicherung nur 4(i wenig sinkt. Dadurch kann die Wärmepumpe mit höheren Entnahmetemperaturen arbeiten und so günstige Arbeilszahlen erreichen, die ihrerseits günstigeren Verbrauch ar; Primärenergie erlauben.

In der nachfolgenden Beschreibung werden anhand 4.' der Zeichnungen Ausführungsbcispicle der Erfindung beschrieben. Es zeigen:

F"'ig. 1 Schaltplan eines Raumheizungssystems mit l.angzcitspeichcr in mehreren Temperaturstufen und Elcklrowärmepumpcn.

"·« Hg. 2 Schallplan eines Raumheizsystems mit Nutzung der Abwärme des antreibenden Verbrennungsmotors und Speichersystem in Temperaturstufen.

l-'ig. 3 Draufsicht mit Anordnung und Schallung einer Speichergruppe mit mehreren Temperaturstufen, bei der <s Warmwasserbereiter und Kurzzeitspeicher in der Mitte der Gruppe angeordnet sind.

I-ig. 4 Senkrechter Schnitt A H durch die Speichergruppe nach Kig. 3.

Fig. 5 Temperalurdiagramm einer Speichergruppc bei der die K urzzeitspeicher und die I angzeitspeicher der zwei höheren Temperalurslufen mit wärmegedämmlen. die übrigen mit wärmeleitenden Behällerwänden ausgeführt sind.

l-ig. 6 'Icmperaturdiagramin einer Speiehergruppe, bei der alle I.ang/eilspeicher mit wärmeleitenden Bchällcrwänden ausgeführt sind.

I ig. 7 Sehallplan einer Speichergruppe mn mehreren getrennten WärmeühenragiiiigsleiHingen.

Fig. 8 Diagramm der Leistungszahl von Wärmepumpen als Funktion der Entnahmetemperatur des Speicheri>'stems.

Die Fig. 1 zeigt den Schalplan eines Raumheizsystems mit elektrischem Antrieb, in die das nachfolgend beschriebene Speichersystem integriert ist.

Die in Absorber-Fassaden 1 gewonnene Wärme wird bti ausreichender Temperatur der Heizanlage 7 zugeführt. Die Wärmeträgerflüssigkeit wird über Umwälzpumpe 8, Ventile 9, 10, 11, 12, 13. 14 und 60 zurückgeführt. Bei ausreichender Wärme wird nach Umstellen des Ventils 11 und bei Betrieb der Umwälzpumpe 62 der Kurzzeitspeicher 63 mit Wärme geladen. Nach Umstellen des Ventils 12 wird Warmwasserbereiter 51 geladen. Falls im Steuergerät 49 festgestellt wird, daß die über Fühler 97 gemeldete Temperatur im Heiz.ungskreislauf höher ist als die aus mindestens einem der Langzcilspcicher41 bis 44 über Fühler47 gemeldete, wird Ventil 14 zu Steuerventil 30 umgestellt. Die Trägerliüssigkeit wird über Umwälzpumpe 28. Ventile 29 und 30 Jurch die Schleifen 35 bis 38 des Langzeitspeicher-Sysiems 28 bis 44 gefördert, wo sie in mehreren Stufen die Wärme abgibt. Danach wird sie gut abgekühlt über Veniil 60, Umwälzpumpe 4 durch die Absorber-Fassaden 1 geleitet. Da sie hier mit niedriger Temperatur eintritt, bewirkt sie eine hohe Wärmeausbeule der Absorber-Fassaden.

Als Wärmequelle können gleichzeitig, allein oder in Kombination beliebige Vorrichtungen dienen. Die wichtigsten davon sind: Absorber-Dach-Solarkollektoren, Außenluft-Wärmelauscher 3; weiterhin Vorrichtungen zur Gewinnung der Abwärme, wie Luliwärmelauschc für warme Werkstücke. Kondensatoren 2 von Kraftwerken und Wärmetauscher von Industrieanlagen.

Die so gewonnene Wärme soll durch rückgewonnene Wärme aus dem Haushall erweitert werden. Über Ventile 52 und 53 wird die Temperatur des Warmwasser reguliert, das über Dusche 54 ihrer Verwendung zugeführt wird. Danach wird es im Becken 55 gesammeil und über Wärmelauscher 56 geleitet. Dort verbleibt es. bis seine Temperatur durch Abgabe der Wärme sich der des Speichers angenähert hai. Danach wird Ventil 54 geöffnet und das Abwasser in die Kanalisation geleitel.

Die Sekundärseite des Wärmetauscher·.. 56 wird über Sperrventil 58, Umwälzpumpe 59. Ventile 29 bis 34 mil den Übertragungssehleifcn 35 bis 38 des Langzeilspeicher-Systems verbunden. Durch die Förderlätigkeit der Umwälzpumpe 59 wird die rückgewonnene Abwärine in das Speicher-System eingebracht. Auf ähnliche Weise wird die Abwärme der Haushallgerälc 61, wie z.B. Waschmaschine und Geschirrspülautomat, in das l.angzeiispcicher-Sysiem eingebracht.

Festgehalten werden soll, daß sämtliche Vorgänge zum Einspeichern der Wärme jeder An lediglich durch geringe Umwälzenergie erledigt werden.

Reicht die Temperatur der Wärme, die aus den Wärmequellen 1 bis 3 zugeführt wird, für den Vorlauf der Heizanlage 7 nicht aus, wird der Verdichter 20 der Wärmepumpe eingeschaltet. Ventil 13 zu Verflüssiger 21 umgestellt und Sperrventil 27 geöffnet. Die von den Wärmequellen I bis 3 gelieferte Wärme wird über Verdainplerwärnieiauseher 19 dem Wärmepumpen-Kreislauf, bestehend weiterhin aus Verdichter 20. Verflüssiger 21 und l-\pansions\eniil 22. zugeführt Durch die Tätigkeit des Verdichters 20 \\ ird die Temperatur erhöht und die Wärme über \'erllüssiger\\ännetauscher 21 der Heizanlage 7 zugeführt Weitere Heizanlagen 64 sollen parallel ueschaltei weiden.

Steigt der Bedarl an Wärme über die Leisiunuslähigkeit der ersten Wärmepumpestufe 19 bis 22. wird die zweite Wärmepumpt;, bestehend aus Verdampfer 23. Verdichter 24. Verflüssiger 25 und Expansionsventil 26. eingeschaltet. Die beiden Wärmepumpen arbeiten je nach Bedarf einzeln oder gleichzeitig.

Wird mittels Fühler 97 und 47 im Steuergerät festgestellt, daß die Temperatur der Trägerflüssigkeit nach Verlassen der Verdampfer 19 und 23 höher isi als im Speichermedium 39, wird Ventil 14 zu Steuerventil 30

ίο umgestellt. Dadurch wird die Trägerflüssigkeit über die Trägerschieile 35 bis 38 geleilet und die Restwärme dem Speichermedium 39 und 40 übertragen.

Weitere Wärmequellen können über Schnellkupplungen 71 und 72 nach entsprechender Umstellung der Ventile 18 und 60 angeschlossen werden (z.B. Bierkühler, Milchkühler u.a.). Weiterein Reihe geschaltete oder einzelne Langzcitspeicher (wie 41 bis 44) können über Anschlüsse 70 nach Umstellen der Ventile 16 oder 67 zugeschaltet werden.

Soll Wärme aus dem Langzeitspeicher-System entnommen werden, wird durch Umstellen des Steuerventils 30 die Flußrichtung der Trägerflüssigkeit umgekehrt und Ventil 14 zu Steuerventil 3(( umgestellt. Die Trägerflüssigkeil wird über entsprechend umgestelltes Mischventil 17 und Ventil 18 zu den Verdampfern 19 und 23 geleitet, wo sie ihre Wärme zur Erhöhung der Temperatur abgibt. Umwälzpumpe 28 ist dabei in Betrieb.

Soll Wärme aus einer oder mehreren Wärmequellen 1 bis 3 und gleichzeitig aus dem Langzeitspeicher-System zugeführt werden, wird das Verhältnis der Mengen über Mischventil 17 reguliert.

Die Fig. 2 zeigt eine Variante des Raumheizsystems, bei der die Antriebsenergie vom Verbrennungsmotor 81 erzeugt wird. Dieser erzeugt bei hohem Bedarf an Strom mit Generator 82 ausschließlich elektrische Energie, die in der Regel über Schalter 85 in ein eigenes abgegrenztes Netz eingespeist wird. Über Schaller 89 werden Verbraucher, wie z. B. Elektromotoren eines Betriebes oder Haushallsgeräte, angeschlossen. Da der Bedarf an elektrischer

an Energie innerhalb eines Arbeitstages großen Schwankungen unterliegt, wird bei Schwachlastzeiten über Schalter 86 der Elektromotor 87 des Verdichters 20 der Wärmepumpe zugeschaltet. Die Zahl der zugeschalteten Wärmepumpen wird von der augenblicklichen Auslastung

4> bestimmt.

Sinkl der Bedarf an elektrischer Energie soweit ab. daß der Betrieb des Verbrennungsmotors nicht wirtschaftlich wird, ist es zweckmäßig, über Schalter 88 alle Verbraucher ans öffentliche Netz anzuschließen und gleichzeitig

51) über Schaller 85 die Verbindung zum Generator 82 zu unterbrechen und den Motor 81 abzustellen.

Der Verdichter 20 der Wärmepumpe kann wahlweise über Elektromotor 87 oder bei Raumheizsystemen, die in der Nähe des Verbrennungsmotors sind, über Magnetkupplung83 und Keilriemenantrieb84mit mechanischer Energie angelrieben werden. Der Verbrennungsmotor 81 sollte vorzugsweise ein Gasmotor werden, da Gas in größeren Mengen vorhanden ist und darüber hinaus aus einer Vielzahl von biologischen Stol^ren regenerativ hcrge-

Ni stellt werden kann. Diese sind in großer Anzahl, z. B. aus Klärschlamm, aus Stroh. Stallmist. Müll. Holzabfällen u.a. /u gewinnen.

Dieselmotor sollte nur in begründeten Fällen eingesetzt werden. Die Abwärme des Verbrennungsmotors

hs soll stufenweise der durch Wärmepumpe 19 bis 22 geförderten Wärme nach bekanntem Prinzip zugeführt werden. Die über Verllüssigerwärmetauseher 21 übertragene Wärme soll über in Reihe geschaltete Wärmetauschcr91.

94. 96 erweitert und gleich/eilig ihre Temperatur erhöhl werden. Wärmetauscher 91 überträgt die mittels Umwälzpumpe 90 im Kühlkreislauf des Motors 81 und dessen Zylinderköpfen gewinnbarc Abwärme. Wärmetauscher 94 überträgt die im AuspulTsammelrohr92 gewinnbare Wärme, wobei die Kühlflüssigkeit mittels Umwälzpumpe 93 im Kreislauf gefördert wird. Als letzte Tcmperaiurstufe wird über Wärmetauscher 96 die aus den Motorabgasen der Auspuffanlage 95 gewinnbare Wärme zugeführt. Durch diese Reihenschaltung wird erreicht, daß die Wärmepumpe nur einen Teil des Temperaturunterschieds überwinden muß. Dabei kann sie mit guter Leistungszahl arbeiten. Die zusätzliche Erhöhung der Temperatur durch Motorabwärme macht diese Variante zur Verwendung bei Waimwasser-Radiatoren-Heizimg geeignet.

Während die vom Verbrennungsmotor erzeugte tiiiergie für andere Zwecke als Wärmepumpenantrieb verwendet wird, kann die anfallende Abwärme wahlweise direkt über Ventil 79 zur Heizanlage 7 geleitet werden oder durch Umstellen des Ventils 79 zu Umwälzpumpe 80. die die Trägertlüssigkeit über Ventil 29 und 30 in die Trägerschleifen 35 bis 38 leitet. Dadurch wird die (Iberschußwärme die insbesondere im Sommer bisher nicht genutzt wurde gespeichert und zur Deckung des Spitzenbedarfs verwendet.

Die Fig. 3 zeigt die Anordnung der Kurz- und Langzeitspeicher in Draufsicht. In der Mitte des Feldes sind Kurzzeitspeicher 63 und Warmwasserbereiter 51 angeordnet, da sie die höchste Temperatur haben. Sie haben wärmegedämmte Außenwände. Die Langzcilspcicher für die höchste Temperaturstufe 41 sind nahe der Kurzzeilspeicher 63 und 51 angeordnet. Die übrigen Langzeitspeicher werden je nach Temperaturstufe in entsprechend größerer Entfernung zur Mitte angeordnet. Als Mitte des Langzciispeicher-Feldes kann wahlweise der ungefähre geometrische Mittelpunkt der Kurzzeilspeicher 51 und 63 oder eines Gebäudes gewählt werden. Bei anderen Varianten gilt auch die Regel: Langzeilspeicher mit höherer Temperatur näher, die mit niedrigerer entfernter vom gewählten Mittelpunkt.

Die Fig. 4 zeigt den Schnitt A H der Fig. 3, das Schaltungsprinzip und die Anordnung der Speicher im Erdreich. Durch Fühler 47 wird die Temperatur aus jeder Stufe des Langzeitspeichers an das Steuergerät 49 gemeldet. Bei Wärmezufuhr vergleicht das Steuergerät 49 die durch Fühler 97 gemeldete Temperatur des Kreislaufs mit der der einzelnen Temperaturstufen und leitet die Trägerflüssigkeit über die Schleife 35 bis 38 des Langzeilspeichers 41 bis 44. dessen Temperatur als nächstniedrigere festgestellt wurde. Dazu werden vom Steuergerät 49 Impulse an die Steuermagnet 73 der Ventile 31 bis 34 und 14 gesendet und entsprechend umgestellt.

Als Beispiel soll folgender Fall dienen: Die Wärmequelle 1, z. B. Solarkollekior, liefert Wärme mit Temperatur von 60 C; damit wird die Heizanlage betrieben und der Kurzzeitspeicher 63 und Warmwasserbereiter 51 geladen. Sie werden Wärme aufnehmen, bis sie etwa 55 C erreicht haben. Das bedeutet, daß nach Laden dieser Komponenten aus dem Rücklauf des Kreislaufs durch Fühler 97 etwa diese Temperatur gemeldet wird. Vom Fühler 47 wird eine niedrigere Temperatur gemeldet. Daraufhin sendet das Steuergerät Impulse zu den Sleuermagneten 73 der Ventile 31 bis 35. wodurch diese zu den jeweiligen Trägerschleifen umgestellt werden. Durch Ventil 14 wird die Umlenkung zum Speicher bewirkt. Die Trägerflüssigkeit durchfließt die Schleifen und gibt dabei ihre Wärme an das Speichermedium 39 und 40 ab: im Speicher 41 bis etwa 50 C. im nächsten 42 bis 40 C. im drillen 43 bis 30 C und im lelzten bis 20 C je nach Temperatur der Speicher. Da an den betreffenden Stellen des umgebenden F.rdreichs 46 die Temperaturen niedriger sind als in den Speichern, wird ein Teil der Wärme dorthin abfließen. Will man das verhindern, müssen wärmegcdämmte Speicherwände 48 verwendet werden. Zur Entnahme der Wärme wird durch Umsteuern des Ventils 30 die Fhißneluung umgekehrt. Da Wärme mit höherer

κι Temperatur nur in geringerer Menge anfällt und auch schneller abkühlt, ist es zweckmäßig die Speicher für die oberen Teinperatursiufen häuligcr. möglichst bei jedem Bedarf, in Anspruch zu nehmen. Dadurch können die relativ hohen Kosten, die solche Speicher verursachen.

schneller amortisiert werden. Aul diese Weise wird z. B. die Abwärme von Waschmaschinen die in größeren Gebäuden zentral untergebracht sind undrnii nur einem Anschluß an den Wärmetauscher 56 angeschlossen werden nutzbar. Der Warmwasserbedarf soll anschließend

:o mit Hilfe von Nachtstrom zum Teil daraus gedeckt werden. Bei (ieschirrspülaulomaien liegt der Fall schwieriger, da sie dezentral aufgestellt sind.

Die Fig. 5 zeigt die Temperaiurbildung in einem Fall, in dem der Kur/zeitspeichcr und zwei der oberen Stufen

:5 des l.angzcitspeichers mit wärmegedämmten Behällerwänden 48. die übrigen mit wärmeleitenden 74 vorgesehen wurden. Nach Laden des Kurzzeilspeichers 63 wird darin die Temperatur bis Höhe A erreicht. Durch die isolierten Wände herrscht in der näheren Umgebung eine

w erheblich niedrigere Temperatur B. Diese ist aber höher als die des Frdrcichs K oder die Durchschnittstemperatur der Außenluft. Der benachbarte Langzeitspeicher 41. z.B. mit Warmwasser, erreicht nach Ladung die erste TemperalursUil'e C im Niedertemperaturbereich. Da dieis scr Speicher 41 auch wärmegedämmt ist. ergeben sich in seiner näheren Umgehung relativ geringe Temperaturen ßund /). Die nächste Stufe des Langzeilspeichers 42, z. B. ein l.aienlspeicher mit chemischen Mitteln, ist auch wärmegedämmt. Daneben ergeben sich niedrigere Tcmpera-

4(i türen D und F.

In den nächsten beiden Stufen 43 und 44. z.B. Langzeitspeicher in Tiefbohrungen mit wärmeleitenden Behälterwänden 74. herrschen Temperaturen, die über der des umgebenden Erdreichs fliegen (ζ. Β. 20 C und 30 C gegenüber 12 bis 14 C im Erdreich). Diese Langzeitspeichcr übertragen die ihnen zugeführte Wärme an das umgebende Erdreich 46, wodurch die Temperatur ihrer näheren Umgebund langsam steigt. Sie erreichen im Speicher die gedämpften Spitzen 6" und J und einen sanften

si Übergang // zur nächsten Stufe bzw. zur Temperatur des Erdreichs A'. Da diese Langzeit-Speichcr sehr tief ins Erdreich hineinreichen (100 m und mehr) und außerdem auch die Masse des umgebenden Erdreichs als Speichermedium nutzen, sind sie in der Lage mit geringem Speichervolumen große Wärmemengen zu speichern. Der überwiegende Teil wird im Erdreich gespeichert. Durch die langsam eintretenden Verluste an die Umgebung wird ein Teil der Kurve F bis K einen zunehmend sanften Ablauf bekommen.

«i Entsteht Bedarf an Wärme, so werden zunächst der Kurzzcilspeichcr 63 und Warmwasserbereiter 51 in Anspruch genommen. Bei Wärmebedarf, der aus dem Langzciispeichcr-Syslem entnommen werden muß. ist es zweckmäßig, zunächst aus der Stufe mit der höchsten Temperatur 41 zu entnehmen, bevor sie abkühlt. Dadurch wird die höchste Leislungszahl der Wärmepumpe erreicht. Wird nach dem Verdampfer 19 und 23 (Fig. 1 und 2) vom Fühler 97 eine Temperatur festgestellt, die

niedriger isl als die des Speichers 42. so isl es /weckmiilüg die Trügerflüssigkeit durch die Schleife 36 dieses Speichers zu leiten und sie dabei vorzuwärmen. Dadurch wird nur ein Teil der Wärme aus dem Speicher mil höherer Temperatur entnommen und trot/dem das gleiche Krgebnis erzieh. Aus den übrigen Speichern 43 und 44 wird nach gleichen Regeln entnommen.

Nach langer und kralliger Entnahme etwa im März oder April verbleiben im Speicher Temperaturen die im unteren Teil der Fig. 5 dargestellt sind.

Kurzzeitspeicher 63 wird täglich aufgeladen und erreicht die Normaltemperalur A. Außerhalb seiner wärmcgcdämmten Wände herrscht eine erheblich niedrigere Temperatur B. Die Temperatur L in der obersten Stufe des Langzeitspeichers 41 liegt in etwa auf gleicher Hohe mit der des Erdreichs K. In ihrer näheren Umgebung herrscht eine höhere Temperatur M, die durch die warmegcdämmte Wand 48 ans Speichermedium nicht übertragen werden kann. Ähnlich liegt es mit der Temperatur innerhalb N und außerhalb O des Langzeitspeichers 42.

Die beiden niedrigsten Temperaturslufen I' und Γ der Langzeitspeicher 43 und 44 haben ihren niedrigsten Stand (0 C) erreicht. Bei dieser Temperatur kann die volle Latentwärme entnommen werden, die zur Überwindung von Kältewellen gebraucht wird. Die relativ große Menge der Latentwärme verhindert, daß die Temperatur des Speichermediums 39 während einer Kältewelle unter 0 C sinkt. Damit wird gleichzeitig verhindert, daß die Leistungszahl der Wärmepumpe zu stark abfällt.

Im umgebenden Erdreich herrschen höhere Temperaturen 5 und K. durch die den Speichern 43 und 44 ständig Wärme aus dessen großer Masse zugeführt wird. Dadurch wird das Eis im Speicher wieder aufgetaut. Kine entsprechend dicke Erdschicht über I ang/eitspcicher 43 b/w. ein Wärmedämmpolster 45 im oberen Teil des Langzeitspeichers 44 soll die Abkühlung der Kidoberfläche über ihnen mindern (siehe Fig. 4).

Die F i g. 6 zeigt den Stand der Temperaturen nach der Ladung und Leerung in einem Speichersystem, bei dem alle Langzcilspeicher 41 bis 44 wärmeleitende Wände haben.

Kurzzeiispeicher 63 isl geladen und erreicht die Normallcmperatur A. Der Langzeilspeicher 41 erreicht die höchste Temperatur B. Im Erdreich zwischen den einzelnen Speichern 63 und 41 bzw. 41 und 42 herrschen Temperaturen, die in ihrer Höhe zwischen denen der benachbarten Speicher liegen. Ähnlich ist es um die beiden lelzlen Speicher 43 und 44 mit entsprechend niedrigeren Temperaturen D und F. die über der des umgebenden Erdreichs F liegen.

Nach Entnahme der Wärme bleibt lediglich der Kurzzci!spcicher63bei der NormiiliiTnncratur A. Die Temperatur G in der ersten Stufe des Langzeitspeichers 41 liegt niedriger als die der näheren Umgebung //. Dadurch fließt ihr von dort ständig Wärme zu. wodurch ihre Temperatur während der Enlnahmepausen geringfügig erhöhl wird. Das gleiche trifft bei den übrigen Langzeitspeichern 42 bis 44 zu, wo die höheren Temperaturen der Umgebung H, K. M, F für das Zufließen der Wärme zum jeweiligen Speichermedium mit niedrigerer Temperatur J, L, N sorgen. Aus dem Erdreich mit einer Temperatur /·" von 12 bis 14 C wird zu den Langzeitspeichern 41 bis 44 solange Wärme zufließen, bis ein Temperaturunterschied besteht. Dadurch werden während längerer Kntnahme- und Zufuhrpausen, etwa im März April, wenn Übcrschußwärme in nennenswertem Umfang nicht vorhanden ist, die Langzeitspeicher mit Wärme aus dem Erdreich 46 voreewärmt.

Die Fig. 7 zeigt ein I.angzeitspeicher-Sysleni mit einem zusätzlichen Kreislauf, bestehend aus Trägerschleifen 98, Ventilen 99 und den übrigen Teilen. Zusätzliche Kreisläufe sind notwendig, wenn die Trägcrflüssigkeilen des I leizsystems und die der Wärmequellen unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung sein müssen, wie z.H. Kühlaggregate. Industrieanlagen u.a. Die Anzahl der Kreisläufe soll nach dem jeweiligen Bedarf bestimmt werden.

Die Fig. S zeigt Kurven der Leistungszahl

7\ = Verflüssigeriemperalur (A)

7j = VerdampfungsiemperatLir (K)

ι/ = Wirkungsgrad (0.5)

.'f_s(, = Speichertcmperalur ( C)S^₁, - T₂ - 273 + 5.

Es ist erkennbar, daß einer Steigerung der Speichertemperalur U^ eine überproportionale Steigerung der Leistungszahl t entspricht. Diese Steigerung ist bei Niedertemperalurheizung mit Vorlauftemperatur von 45 C entsprehcnd Verflüssigertemperatur 7", = 323 K (50 C) kräftiger als bei Warmwasserheizung mit 70 C. Aus diesen Erkenntnissen ergibt sich die Notwendigkeit, den Temperaturunterschied sowohl von der Heizanlage wie auch von der Wärmequelle zu vermindern. Das bedeutet Heizanlage mit niedrigerer. Wärmequelle bzw. Speicher mit höherer Temperatur.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Speichersystem für eine Raumheiziingsanluge mit Wärmepumpe, mit Wärmequellen, mit mindestens zwei in Reihe geschalteten Speichern, die im Erdreich wärmeleitend versenkt sind und Zylinderform haben, die über Leitungen mit den Wärmequellen verbunden sind, und mit Leitungen, die die Speicher mit der Verdampferseite der Wärmepumpe verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher (41.42.43,44) über Ventile (30.14,15.68,69) an die Wärmequellen (1. 2. 3) angeschlossen und annähernd vertikal im Erdreich angeordnet sind, wobei die Speicher (41) mit höherer Temperatur in der Nähe der geometrischen Mitte der Speichergruppe, die übrigen mit niedrigeren Temperaluren mit Abstand von der Mitte angeordnet sind und aaß mehrere Speicher (4.5, 42, 43, 44) in wachsender Entfernung von der geometrischen Mitte der Speichergruppc zu einem Strang in Reihe und mehrere dieser Stränge parallel schaltbar sind.

2. Speichersystem nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des gleichen Stranges mehrere Speicher (44) parallel geschaltet sind.

3. Speichersystem nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß mittels Ventile (30, 31. 32. 33. 34) dem Kreislauf zunächst der Speicher (42) zuschaltbar ist. dessen Temperatur gegenüber der der Trägcrflüssigkeil nüchstniedriger ist und anschließend in Reihe weitere Speicher (43. 44) mit jeweils um eine Stufe niedriger Temperatur.

4. Speichersystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß miltels Ventile (30.34,33. 32.31) dem Kreislauf in umgekehrter Folge zunächst der Speicher (43) /usehaltbar ist, dessen Temperatur gegenüber der der Trägcrflüssigkeit nächsthöher ist und anschließend in Reihe weitere Speicher (42, 41) mit jeweils um eine Stufe höherer Temperatur.

5. Speichersystem nach Anspruch 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe der geometrischen Mitte der Speichergruppc Speicher (51.63,41.42) mit höheren Temperaturen und würmcgedämmten Wänden (48) angeordnet sind.

6. Speichersystem nach Anspruch 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß in den Speichern (41, 42, 43, 44) jeweils mehrere voneinander getrennte Wärmeübertragungsleitungen (98) angeordnet sind, die mittels getrennter Ventile (99) Leitungen und Wärmequellen (1, 2. 3) zu unabhängigen Kreisläufen schaltbar sind.