DE102007050674A1

DE102007050674A1 - Multifunctional heat transformation storage as an energy center of heating and air conditioning systems

Info

Publication number: DE102007050674A1
Application number: DE102007050674A
Authority: DE
Inventors: Frank Dipl.-Ing. Schubert; Dirk Dipl.-Ing. Drews
Original assignee: SOLARHYBRID AG
Current assignee: SOLARHYBRID AG
Priority date: 2007-10-20
Filing date: 2007-10-20
Publication date: 2009-09-24
Also published as: WO2009049612A3; EP2208006A2; WO2009049612A2

Abstract

Vorrichtung und Verfahren eines multifunktionalen Wärmetransformationsspeichers mit integrierter Wärmepumpe als Wärmeenergiespeicher in Form eines drucklosen oder unter Druck betriebenen Wasserbehälters (4) mit oder ohne Einlagerung von Latentmaterial zwecks Speicherung, Transformation und Verteilung von Wärmeenergie auf Basis von sensiblen oder latenten Wärmespeicher- und -übergangsprozessen als Baugruppe von Heizungs- und Klimatisierungssystemen, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Wärmegewinnungs- und/oder -erzeugungssysteme über Wärmeträgerflüssigkeitskreisläufe an diesen angeschlossen sind und Wärmeenergie verschiedener Temperaturniveaus in den Speicher schichtweise einbringen, und dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Wärmeverbraucher über Wärmeträgerflüssigkeitskreisläufe angeschlossen sind und die Wärmeenergie aus verschiedenen temperierten Schichtenniveaus entnehmen, sowie dadurch gekennzeichnet, dass die natürliche Wasserschichtung im Speicher durch eine integrierte Wärmepumpe (2) unterstützt bzw. hergestellt wird und/oder auf beliebig erwünschte Temperaturwerte, je nach Erfordernis der angeschlossenen Wärmeverbraucher und unabhängig vom Temperaturniveau der von außen zugeführten Wärmeenergie, gebracht werden.Device and method of a multifunctional heat transformation storage with integrated heat pump as heat energy storage in the form of a pressureless or pressurized water tank (4) with or without incorporation of latent material for the purpose of storage, transformation and distribution of heat energy based on sensitive or latent heat storage and transition processes as an assembly of heating and air conditioning systems, characterized in that various heat recovery and / or generating systems are connected via heat transfer fluid circuits to these and introduce thermal energy of different temperature levels in the memory in layers, and characterized in that different heat consumers are connected via heat transfer fluid circuits and the heat energy from various take tempered layer levels, and characterized in that the natural stratification in the memory is supported or produced by an integrated heat pump (2) and / or brought to any desired temperature values, depending on the requirement of the connected heat consumers and regardless of the temperature level of the externally supplied heat energy.

Description

Die Erfindung Wärmetransformationsspeicher bezieht sich auf eine Vorrichtung als zentrale Baugruppe in der Hausheizungstechnik um Wärmenergie zu speichern, auf erforderliche Temperaturniveaus zu transformieren und verbrauchergerecht zu verteilen, wobei die Effizienz der nutzerseitig anzuschliessenden Wärmeversorgungssysteme, insbesondere Wärmepumpen- und Solaranlagen, erhöht, die Funktionalität optimiert und die Betriebseinsatzgrenzen erweitert werden.The Invention heat transformation memory refers to a device as a central module in the house heating technology to store heat energy at required temperature levels to transform and distribute consumer-friendly, with the Efficiency of the user-supplied heat supply systems, especially heat pump and solar systems, which increases Functionality optimized and operational limits be extended.

Stand der Technik:State of the art:

Die allgemeine Haustechnik war in der Vergangenheit durch die Verwendung fossile Brennstoffe geprägt, welche sich unproblematisch lagern lassen bzw. rohleitungsgebunden permanent und kontinuierlich zur Verfügung stehen und beliebige Systemtemperaturen in den Heizkreisen zugelassen haben. Somit war die Zwischenspeicherung oder Pufferung von Heizenergie kein vordergründiger Aspekt und technisch nicht sinnvoll, da der fossile Energieträger selbst ein idealer Energiespeicher ist. Resultierend aus der Verknappung fossiler Brennstoffe und der Problematik des CO2-Ausstosses haben sich seit einigen Jahren zunehmend heiztechnische Systeme auf der Basis von regenerativen Energieträgern etabliert, wie Holz als nachwachsender Rohstoff, Solarenergie und Wärmepumpen, mit den verschiedenen Wärmequellen Luft, Wasser und Erdreich.The General home automation has been used in the past characterized by fossil fuels, which is unproblematic can be stored or tied up permanently and continuously are available and any system temperatures in have allowed the heating circuits. Thus, the caching was or buffering of heating energy no superficial aspect and technically not useful, because the fossil energy source itself is an ideal energy storage. As a result of the shortage fossil fuels and the problem of CO2 emissions For some years now heating systems have become increasingly popular at the Basis of renewable energy sources established, such as wood as a renewable resource, solar energy and heat pumps, with the different heat sources air, water and soil.

Es ist festzustellen, dass die Hausheizungsbranche gegenwärtig von einem Technologiewandel geprägt ist, wobei sich eine deutliche Ten denz zum Einsatz von Wärmepumpen und/oder Solaranlagen abzeichnet.It It should be noted that the domestic heating industry is currently characterized by a shift in technology, with a Significant ten denz the use of heat pumps and / or Solar systems signs.

Auf Grund verschiedener technischer und wirtschaftlicher Erfordernisse und Aspekte sind die Hausheizungssysteme auf regenerativer Basis in der Regel mit Pufferspeichern oder Langzeitspeichern versehen, in welchen Wasser als Wärmeträger bei höheren Temperaturen gespeichert wird. Bei Solaranlagen fallen große Wärmemengen von niederer Temperatur an, welche sich auf Grund fehlender Temperaturdifferenzen nicht speichern lassen. Zudem kann mit Solaranlagen Wärmeenergie insgesamt nur diskontinuierlich bereitgestellt werden. Bei Wärmepumpenanlagen, insbesondere auf Basis von Aussenluft, vermindern hohe Vorlaufsystemtemperaturen, wie sie zum Erwärmen von Brauchwasser notwendig sind, die Effizienz erheblich, erhöhen den Investitionsaufwand und zwingen vielfach zu einer bivalenten Betriebsweise.On Reason for various technical and economic requirements and aspects are the house heating systems on a regenerative basis usually provided with buffers or long-term storage, in which water as heat carrier at higher Temperatures is stored. When solar systems fall large Heat amounts of low temperature, which is on Do not save cause of missing temperature differences. moreover With solar panels heat energy can only be discontinuous overall to be provided. For heat pump systems, in particular based on outside air, reduce high supply system temperatures, as they are necessary for heating domestic water, the Efficiency significantly, increase capital expenditure and often force a bivalent operation.

Es sind Puffer- und Schichtenspeicher sowie Brauchwasserspeicher mit diversen Konstruktionen bekannt. Das Wasser als Wärmeträgerfluid und Speichermedium zirkuliert in der Regel mittels Pumpen bewegt in geschlossenen Rohrkreisläufen und transportiert die Wärme in diese Speicherbehälter. Auf Grund des natürlichen Schichtungsprozesses, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass das wärmste Wasser sich oben und das kälteste Wassers sich unten im Speicher sammelt, ist der Begriff Schichtenspeicher eingeführt worden. Wobei als Schichtenspeicher Pufferspeicher zu verstehen sind, welche mit Vorrichtungen und Ausrüstungen versehen sind, welche die physikalisch bedingten Schichtungen des Wassers zielgerichtet fördern und Verwirbelungen und Vermischungen vermeiden. Der natürlichen Statik des Wassers folgend wird das kalte zu erwärmende Wasser unten aus dem Speicher abgesaugt, in Wärmepumpe oder Solaranlage erwärmt und mit dann geringerer Dichte oben in den Speicher hineingepumpt. Das warme Wasser lagert sich so von oben nach unten in den gegen Wärmeverlust isolierten Speicher ein und steht als potentielle Heizungsenergie zur Verfügung.It are buffer and stratified storage tank and water heater with various constructions known. The water as a heat transfer fluid and storage medium circulates usually moved by means of pumps in closed pipe circuits and transports the Heat in these storage tanks. Due to the natural stratification process, which is characterized is that the warmest water is up and the coldest Water collects down in the store is the term stratified storage been introduced. Where as a buffer storage buffer to understand, which with devices and equipment are provided, which are the physically related stratifications of the water purposefully promote and turbulence and mixing avoid. Following the natural statics of the water becomes the cold water to be heated is sucked out of the tank at the bottom, heated in heat pump or solar system and then with lesser Dense pumped up into the store. The warm water is stored so from top to bottom in the isolated against heat loss memory and is available as potential heating energy.

Bei thermischen Solaranlagen ist die deutliche und bewusst geförderte Schichtung des Heizwassers im Pufferspeicher eine elementare Grundlage der Wirtschaftlichkeit der gesamten Solaranlage. Durch die regelungstechnische Erfassung eines durch die beginnende Sonnenstrahlung möglichen Energiepotentials an den Solarkollektoren, werden die Umwälzpumpen in Betrieb gesetzt. Dabei wird möglichst kaltes Wasser aus dem untersten Speicherbereich zu den Solarkollektoren befördert. Der mögliche Energiegewinn am gegebenen Kollektor wird rein mathematisch durch die Höhe der Temperaturdifferenz zwischen der sonnenerwärmten Kollektorfläche und dem Wärmetransportmedium bestimmt. Letzteres ist in der Regel kein Wasser, sondern ein mit Gefrierschutzmittel versetztes Wassergemisch, genannt Solarflüssigkeit.at solar thermal systems is the clear and consciously funded Stratification of heating water in the cache an elemental basis the economy of the entire solar system. By the control technology Detection of an energy potential that is possible due to the incipient solar radiation At the solar collectors, the circulation pumps are put into operation set. As cold water as possible from the bottom storage area transported to the solar collectors. The possible Energy gain at the given collector is purely mathematical the amount of temperature difference between the sun-warmed Collector area and the heat transport medium determined. The latter is usually not water, but one with antifreeze mixed water mixture, called solar fluid.

Es sind diverse Verfahren entwickelt worden, wie der Übergang von Solarflüssigkeit auf das Heizwasser effektiv stattfinden sollte und würde den Rahmen sprengen alle zu beschreiben. Eines haben alle Verfahren nach dem Stand der Technik gemeinsam, die Wärmeenergie wird von oben nach unten in den Pufferspeicher eingebracht, während die Menge der zwischengespeicherten Energie durch die Speichergrösse beschränkt ist. Weiterhin werden teilweise diverse bekannte Methoden und Vorrichtungen eingesetzt, um Wasservermischungen zu vermeiden und um stets, wie oben beschrieben, eine möglichst grosse Reserve von Kaltwasser zu haben. Wird die Kaltwasserreserve durch Einlagerung von Wärmeenergie oder Verwirbelung von Wasser im Speicherinneren zunehmend aufgehoben, verringert sich die Leistung der Solaranlage bis zum Prozessstillstand.It Various methods have been developed, such as the transition from solar fluid to the heating water take place effectively should and should blow up the frame to describe all. One common feature of all prior art methods is the Heat energy is transferred from top to bottom in the buffer tank introduced while the amount of cached Energy is limited by the size of the memory. Furthermore, in some cases various known methods and devices used to avoid water mixing and always, such as described above, the largest possible reserve of cold water to have. Will the cold water reserve by storage of heat energy or turbulence of water in the interior of the reservoir increasingly abolished, The performance of the solar system is reduced until the process stops.

Der besonderen Spezifika von Wärmepumpen Rechnung tragend, sind nach dem Stand der Technik, in der übergossen Mehrzahl der verschiedenen Systemkonfigurationen, ebenfalls Puffer- oder Schichtenspeicher eingebunden.The specific characteristics of heat pumps take account of the state of the art Technology, in which poured over a plurality of different system configurations, also integrated buffer or layer storage.

Systeme ohne Brauchwasserbereitung, mit ausschliesslicher Fussbodenheizung in massiven Bausubstanzen, werden in der Regel ohne Pufferspeicher betrieben.systems without dhw heating, with exclusive underfloor heating in massive buildings, are usually without buffer operated.

Bei marktüblichen Wärmepumpen bestehen Disharmonien zwischen dem Wärmebedarf und der jeweils zu hohen abgegebenen Leistung der Systeme, was die Effizienz der Wärmepumpen vermindert. Um übermäßiges Takten zu vermeiden, werden Pufferspeicher mit eingebunden, wobei hier die gleichen Aspekte gelten wie bei Solaranlagen, der angeschlossenen Wärmepumpe sollte als Rücklauf stets das kälteste Wasser zur Verfügung stehen, um bei geeigneter Konstruktion der Wärmepumpe einen Unterkühlungseffekt des Kältemittels zu erreichen, was die Effizienz dieser Systeme um 10 bis 15% steigern kann.at There are disharmonies in conventional heat pumps between the heat demand and the respectively too high discharged Performance of the systems, what the efficiency of heat pumps reduced. To overclock too avoid, buffers are involved with, here the the same aspects apply as with solar systems, the connected Heat pump should always be the coldest return Water will be available, with suitable construction the heat pump has a hypothermic effect of the refrigerant which can increase the efficiency of these systems by 10 to 15%.

Im oberen Bereich der Puffer- und Schichtspeicher werden in der Regel die Verbraucher angeschlossen, denen somit wärmeenergiereiches Heizwasser zur Verfügung steht.in the Upper area of the buffer and stratified storage are usually the consumers are connected, which thus heat-rich Heating water is available.

Es sind Brauchwarmwasserspeicher bekannt, in denen ein Vorrat von Brauchwarmwasser lagert, dessen Wasser geeignet erwärmt wird (E-Heizung oder an vorhandenen Heizkreislauf angeschlossen). In den vergangenen Jahren haben sind zunehmend Kombispeicher bekannt geworden. Das sind Pufferspeicher oder Schichtenspeicher mit einem intern im oberen Bereich integrierten Brauchwarmwasserspeicher. Das Brauchwasser wird über die Behälterwand des intern angeordneten Speichers vom umfließenden Heizwasser erwärmt.It Domestic hot water storage tanks are known in which a supply of domestic hot water stores, whose water is heated appropriately (electric heating or connected to an existing heating circuit). In the past Years have become increasingly combi storage known. These are Cache or tiered storage with one internally in the top Area integrated domestic hot water tank. The hot water is placed over the container wall of internally Memory warmed up by the circulating heating water.

Aus hygienischen Gründen (z. B Legionellengefahr) hat sich in den letzten Jahren eine Tendenz zu so genannten Frischwassersystemen entwickelt. Dabei wird das benötigte Brauchwarmwasser durch externe Plattenwärmetauscher geführt und durch, aus dem oberen Bereich von Schichtenspeichern gepumptes, warmes Heizungswasser im Gegenstromverfahren erwärmt. Dieses Verfahren ist regelungsaufwendig und es besteht die Gefahr der Verkalkung des Plattentauschers. Ebenfalls eine neuere Technologie ist das interne Frischwasserverfahren, eine Kombination des Brauchwasserlagerverfahrens und des externen Frischwasserverfahrens, welche in den letzten Jahren bekannt geworden ist. Hierbei wird im oberen Bereich von Schichtspeichern ein Edelstahlwellrohr von mehreren Metern Länge eingebracht. Das Edelstahlwellrohr ist Teil der Brauchwasserdruckleitung. Erfolgt keine Brauchwasserentnahme steht eine gewisse Menge im Wellrohr und nimmt die Temperatur des Heizwassers im Schichtspeicher an, wie beim Kombispeicher (Lagerverfahren). Bei Brauchwasserentnahme wird das durchfliessende Kaltwasser auf dem Weg durch das vom Heizwasser erwärmte Wellrohr auf die erwünschte Temperatur gebracht.Out hygienic reasons (eg Legionella danger) has become in recent years a tendency towards so-called fresh water systems developed. The required domestic hot water is through led external plate heat exchanger and through, pumped from the upper part of stratified storage tanks, warm Heating water heated in countercurrent process. This method is time-consuming and there is a risk of calcification of the plate changer. Also a newer technology is that internal fresh water process, a combination of the process water storage process and the external freshwater process, which in recent years has become known. This is in the upper part of stratified storage a stainless steel corrugated tube of several meters in length introduced. The stainless steel corrugated pipe is part of the service water pressure line. He follows no service water withdrawal is a certain amount in the corrugated pipe and takes the temperature of the heating water in the stratified storage, as in combination storage (storage method). In process water withdrawal the flowing cold water on the way through the heated by the heating water Corrugated pipe brought to the desired temperature.

Wie beschrieben ist der tragende physikalische Prozess bei Solaranlagen die Aufnahme von sensibler Wärme durch das Wärmetransportmedium an den erwärmten Kollektorflächen. Je grösser die Temperaturdifferenz, desto grösser der Wärmegewinn. Um den Effekt bei gegebenen Verhältnissen zu verbessern, besteht die einzige Möglichkeit darin, das Temperaturniveau, der dem Kollektor zulaufenden Solarflüssigkeit so niedrig wie möglich zu halten. Bei häufig vorkommenden einstrahlungsschwachen Betriebszeiten kann der Solar- Prozess, durch das Fehlen einer verwertbaren Temperaturdifferenz, schnell zum Erliegen kommen, da die zum Kollektor fließende Solarflüssigkeit, relativ zur Kollektortemperatur, zu warm ist.As described is the main physical process in solar systems the absorption of sensible heat by the heat transport medium the heated collector surfaces. The bigger the temperature difference, the greater the heat gain. To improve the effect in given conditions, the only possibility is to change the temperature level, the collector solar fluid so low as possible. For common ones low-radiation operating times, the solar process, by the absence of a usable temperature difference, quickly stops come because the solar fluid flowing to the collector, relative to the collector temperature, too warm.

In der Regel dienen Solarkollektoranlagen vorrangig zur Erzeugung von Brauchwarmwasser. So kann das Energieangebot der Sonne ausserhalb der Heizperioden genutzt werden und es besteht kein Zwang im Sommer die Heizanlage in Betrieb zu nehmen, um Brauchwasser zu erwärmen, wobei aber die durchgängige Sicherstellung der Versorgung mit Brauchwasser aufgrund der Abhängigkeit von Sonneneinstrahlungsintensität und -dauer nicht gewährleistet ist. Während der sehr häufig auftretenden strahlungsarmen Betriebszeiten gibt es sehr grosse Energiepotentiale niederer Temperatur die mit herkömmlichen Solarsystemen nicht genutzt werden können.In As a rule, solar collector systems are primarily used to generate Domestic hot water. Thus, the energy supply of the sun outside the Heating periods are used and there is no compulsion in the summer put the heating system into operation to heat up service water, but the continuous securing of the supply with service water due to the dependence on solar radiation intensity and duration is not guaranteed. During the very common low-radiation operating times There are very large energy potentials of low temperature with the conventional solar systems can not be used.

Die Effizienz von Wärmepumpen wird durch die Differenz der zu überbrückenden Temperaturniveaus bestimmt, zum einen die Temperatur der Wärmequelle, Luft Wasser oder Erde mit einer beispielsweisen Temperatur von 5°C, auf der anderen Seite die Wärmesenke, beispielsweise Heizungsvorlauftemperatur von 35°C für Fussbodenheizung. Daraus resultiert eine Differenz von 30 K die, abstrakt betrachtet, mit der Wärmepumpe bewältigt werden muss. Die dazu notwendige Antriebsenergie ist äquivalent dieser Temperaturdifferenz. Ist die Temperaturdifferenz grösser, wird die aufzuwendende Antriebsenergie grösser und umgekehrt. Bei gegebenen Verhältnissen an der Wärmequelle kann die Effizienz der Wärmepumpe deutlich gesteigert werden, wenn die Temperatur der Wärmesenke so gering wie möglich gehalten wird und das flüssige Kältemittel unterkühlt wird. Im oben gegebenen Beispiel ist bei einer Heizungsvorlauftemperatur von 55°C, für die Erwärmung von Brauchwasser, statt 35°C, eine um 30% höhere Antriebsenergie notwendig. Es ist ein wesentlicher Mangel herkömmlicher Wärmepumpensysteme mit Fussbodenverteilung, dass die Erwärmung von Brauchwasser nicht möglich ist bzw. nur unter unverhältnismässig hohem Aufwand. Eine Brauchwassertemperatur von 55 bis 65°C kann mit herkömmlichen Wärmepumpensystemen auf Aussenluftbasis ingenieurtechnisch sinnvoll nicht einstufig erreicht werden. Dazu müsste auf eine Temperaturdifferenz von 75 bis 85 K ausgelegt werden, was dem System technische und wirtschaftliche Grenzen setzt.The efficiency of heat pumps is determined by the difference in the temperature levels to be bridged, such as the temperature of the heat source, air, water or earth, for example, 5 ° C, and, on the other hand, the heat sink, eg 35 ° C heating flow temperature for underfloor heating. This results in a difference of 30 K, which, in abstract terms, has to be mastered with the heat pump. The necessary drive energy is equivalent to this temperature difference. If the temperature difference is greater, the drive energy to be expended becomes larger and vice versa. Given the heat source conditions, the efficiency of the heat pump can be significantly increased if the temperature of the heat sink is kept as low as possible and the liquid refrigerant is undercooled. In the example given above, at a heating flow temperature of 55 ° C, for the heating of service water, instead of 35 ° C, a 30% higher drive energy necessary. It is a major shortcoming of conventional heat pump systems with floor distribution that the heating tion of service water is not possible or only at a disproportionately high cost. A domestic hot water temperature of 55 to 65 ° C can not be achieved with conventional heat pump systems on an outside air basis in terms of engineering meaningful one-step. For this purpose, a temperature difference of 75 to 85 K would have to be designed, which sets the system technical and economic limits.

Es sind aktuell eine Vielzahl von Vorrichtungen und Verfahren bekannt, welche eine Verbesserung der Prozesse bei Wärmepumpen und Solaranlagen zum Ziel haben.It are currently a variety of devices and methods known which improve the processes of heat pumps and Solar systems have the goal.

DE 198 275 11 A1 beschreibt eine Lösung, mit der Solarenergie und Abluftenergie für Niedrigenergiehäuser genutzt werden kann, indem Wärmeenergie von Luftströmen aus Abluft, Erdwärmetauscher und Solarluftkollektor mit Hilfe einer Luftwärmepumpe entzogen wird und in einem Pufferspeicher mit höherer Temperatur eingelagert wird. Nachteilig ist, dass es sich um eine spezielle Lösung für Niedrigenergiehäuser handelt und Luft, mit niedriger Wärmekapazität, als Wärmeträger nutzt. Dadurch ist der apparative Aufwand unverhältnismäßig hoch, während der Energieaufwand für die Luftförderung die Effizienz des Gesamtsystems erheblich vermindert. DE 198 275 11 A1 describes a solution that can use solar energy and exhaust energy for low energy houses by extracting heat energy from exhaust air, geothermal and solar air collector air streams by means of an air heat pump and storing them in a higher temperature buffer storage. The disadvantage is that it is a special solution for low-energy houses and uses air, with low heat capacity, as a heat transfer medium. As a result, the outlay on equipment is disproportionately high, while the energy required for air delivery considerably reduces the efficiency of the overall system.

Mit DE10118572B4 ist eine Lösung bekannt, mit der ebenfalls Solarenergie genutzt werden kann, wobei die im Solarkollektor gewonnene Wärme, je nach Temperatur, direkt auf die Verbraucherwärmetauscher übertragen, oder in einen Speicher eingelagert werden kann, bzw. mittels einer Wärmepumpe auf ein höheres Temperaturniveau gebracht und dann auf die Verbraucherkreise übertragen wird. Es handelt sich um ein Wärmeversorgungssystem, welches hauptsächlich auf die effektive Nutzung der Solarenergie hinzielt und regelungstechnisch und ap parativ sehr aufwendig ist. Da es sich um ein sich geschlossenes Verfahren handelt, ist eine universelle Nutzung nicht gegeben. Ausserdem werden die verschiedenen Temperaturniveaus von Heizungskreisläufen und Brauchwassererwärmung nicht berücksichtigt, wobei in einer einstrahlungsarmen Betriebsphase durch die spezielle Wärmepumpe der gesamte Temperaturhub von der Wärmequelle Aussenluft zur Brauchwassertemperatur bewältigt werden müsste.With DE10118572B4 is known a solution with which also solar energy can be used, the heat obtained in the solar collector, depending on the temperature, transferred directly to the consumer heat exchanger, or can be stored in a memory, or brought by a heat pump to a higher temperature level and then is transferred to the consumer groups. It is a heat supply system, which is mainly aimed at the effective use of solar energy and control technically and ap paratively very expensive. Since it is a closed procedure, a universal use is not given. In addition, the various temperature levels of heating circuits and hot water heating are not taken into account, which would have to be handled in a low-irradiation phase of operation by the special heat pump, the entire temperature of the heat source outside air to the hot water temperature.

DE10300427B4 ist ebenfalls eine technische Lösung welche die effiziente Nutzung und Speicherung von solarthermischer Energie zum Ziel hat. Sehr ähnlich wie mit DE1018572B4 wird durch Einkoppelung einer Wärmepumpe die Effizienz von Solarkollektoren erhöht, indem nieder temperierte Energie auf höhere Temperaturen gebracht und im Schichtenspeicher eingelagert und verteilt wird. Kern der dargestellten Erfindung ist der neuartige Hybridkollektor, welcher in ähnlicher Bauform bereits allgemein bekannt ist und auch bei DE19827511A1 ähnlich als Solarkollektor ausgeführt ist. Die latente Speicherung von Wärmeenergie im Latentspeicher ist ganz ähnlich der des Latentspeicher bei DE10118572B4 . Mit Abluft und Abwasser werden weitere Energiequellen gezeigt, welche mit der Wärmepumpe auf ein höheres Temperaturniveau gebracht werden. DE10300427B4 ist insbesondere durch den sehr gut konzipierten bekannten Schichtenspeicher, welcher den Stand der Technik lange Zeit bestimmt hat, gegenüber der Lösung DE10118572B4 im Vorteil, da hier erkannt wurde, dass die zu speichernde Wärmeenergie schichtgenau einzuspeichern ist und die Wärme entsprechend der Anforderung der Verbraucher mit verschiedenen Temperaturen entnommen werden kann. Nachteilig ist zu beurteilen, dass der Hybridkollektor bei geringer Einstrahlung nur geringe Wärmemengen aus der Aussenluft aufnehmen kann und dadurch grosse Kollektorfelder benötigt werden. Wie auch bei DE10118572B4 ist bei der Entladung des Latentspeichers, aus einer Vielzahl von Gründen, mit unverhältnismäßig niedrigen Wirkungsgraden zu rechnen. Die Wärmepumpe muss weiterhin den gesamten Temperaturhub von Wärmequelle bis zur Brauchwasserbereitung überwinden und kommt damit in sehr unwirtschaftliche Betriebsbereiche. Durch eine Reihe von Wärmeübergangsverlusten, verursacht durch eine Vielzahl von technisch bedingten Temperaturdifferenzen, kann das Gesamtsystem ohnehin nicht als wirtschaftlich bezeichnet werden. Auch ist der Aufwand für die Regelungstechnik und alle notwendigen Apparaturen relativ hoch, sowie das System in sich speziell ausgelegt und nicht universell einsetzbar. DE10300427B4 is also a technical solution which aims at the efficient use and storage of solar thermal energy. Very similar to DE1018572B4 By coupling a heat pump, the efficiency of solar collectors is increased by bringing low-tempered energy to higher temperatures and storing and distributing it in the stratified storage tank. Core of the illustrated invention is the novel hybrid collector, which is already well known in a similar design and also in DE19827511A1 similar to a solar collector is executed. The latent storage of heat energy in the latent memory is very similar to that of the latent memory DE10118572B4 , With exhaust air and wastewater, further energy sources are shown, which are brought to a higher temperature level with the heat pump. DE10300427B4 is in particular by the well-designed known layer memory, which has long determined the state of the art, compared to the solution DE10118572B4 has the advantage that it has been recognized here that the heat energy to be stored is to be stored in layers and that the heat can be taken out according to the requirements of the consumers with different temperatures. The disadvantage is to be judged that the hybrid collector can absorb only small amounts of heat from the outside air at low irradiation and thus large collector fields are needed. As with DE10118572B4 is at the discharge of the latent memory, for a variety of reasons, to expect disproportionately low efficiencies. The heat pump must continue to overcome the entire temperature range from heat source to dhw heating and thus comes in very uneconomic operating areas. By a series of heat transfer losses, caused by a variety of technical temperature differences, the entire system can not be called anyway economically. Also, the cost of the control technology and all necessary equipment is relatively high, and the system in itself specially designed and not universally applicable.

DE19714679A1 repräsentiert eine technische Anordnung, welche Solarkollektoren, Erdkollektoren und eine Wärmepumpe kombiniert, mit der eine Temperaturerhöhung erreicht werden kann. Es existieren ein Wärmequellenspeicher und ein Verbraucherspeicher, wobei keine angepasste Energieentnahme erfolgen kann. Die Solare Wärme kann nicht direkt, sondern nur über die Wärmepumpe genutzt werden. Der Aufwand ist auch hier relativ hoch und die besonderen technischen Aspekte der Wärmepumpe sind in keiner Weise berücksichtigt. DE19714679A1 represents a technical arrangement, which combines solar collectors, ground collectors and a heat pump, with which a temperature increase can be achieved. There is a heat source memory and a consumer memory, whereby no adapted energy extraction can take place. The solar heat can not be used directly, but only via the heat pump. The effort here is also relatively high and the special technical aspects of the heat pump are not taken into account in any way.

DE10102041C2 zeigt eine Heizanlage mit Wärmequelle, Wärmespeicher und Wärmepumpe, welche ebenfalls eine Wärmepumpe zum Anheben der Temperatur von solarer Wärmeenergie anordnet und Ähnlichkeiten mit DE19714679A1 aufweist. Die temperaturgenaue Schichtung der Wärme in den Speichern ist keinesfalls gewährleistet, sowie eine differenzierte Wärmeentnahme mit verschiedenen Temperaturniveaus nicht möglich und nicht vorgesehen. DE10102041C2 shows a heating system with heat source, heat storage and heat pump, which also arranges a heat pump for raising the temperature of solar thermal energy and similarities with DE19714679A1 having. The exact temperature stratification of the heat in the storage is not guaranteed, and a differentiated heat removal with different temperature levels not possible and not provided.

Mit der Patenschrift DE19927027C1 wird ein Wärmesystem bekannt, welches durch die Kombination von einer Solaranlage, mit einem Niedertemperaturspeicher, einem Hochtemperaturspeicher und mit einer Wärmepumpe gekennzeichnet ist. Es handelt sich um ein ge schlossenes Gesamtkonzept, wobei auch Niedertemperaturenergie genutzt werden kann, welche im Niedertemperaturspeicher gespeichert wird und mit einer externen Wärmepumpe auf ein höheres Temperaturniveau gebracht werden kann. Nachteilig ist zu sehen, dass die Betriebsbedingungen weder für die Verbraucher noch für die Wärmepumpe optimiert werden. Mit der zwischengeschalteten Wärmepumpe können weder die Überhitzungs- noch die Unterkühlungseffekte genutzt werden. Das Hauptgewicht der Innovation ist in der aufwendigen Regelungstechnik zu sehen, was sich auch in der Patentklasse F24J2/40 widerspiegelt. Neben der Regeltechnik ist auch der apparative Aufwand relativ hoch.With the patent DE19927027C1 becomes a Heat system known, which is characterized by the combination of a solar system, with a low-temperature storage, a high-temperature storage and with a heat pump. It is a ge closed overall concept, with low-temperature energy can be used, which is stored in the low-temperature storage and can be brought to an external heat pump to a higher temperature level. The disadvantage is that the operating conditions are optimized neither for the consumers nor for the heat pump. With the intermediate heat pump neither the overheating nor the supercooling effects can be used. The main emphasis of the innovation can be seen in the elaborate control technology, which is also reflected in the patent class F24J2 / 40. In addition to the control technology and the equipment cost is relatively high.

DE20219116U1 publiziert einen Wärmespeicher in Kombination mit einer Solaranlage, an welchen verschiedene weitere Wärmeerzeuger angeschlossen werden können, wobei die Kernidee darin besteht, dass der im Speicherinneren eingebaute separate Behälter mit Latentmaterial gefüllt ist und grössere Energiemengen speichern kann. Die Nutzung von Wärmemengen mit niederer Temperatur ist nicht vorgesehen. Das Funktionieren des Speichersystems ist von einer Reihe von Schwerkraftströmungen des Speicherfluids anhängig, was als problematisch besonders im Latentbehälter beurteilt werden muss. Wärmeübergänge im erstarrten Latentmaterial sind naturgemäß, durch verschiedene physikalische Effekte, wie laminare Grenzschichten, die isolierend wirken, nicht ohne Probleme zu bewerkstelligen, dies gilt auch für andere oben genannte Erfindungen. Das Gebrauchsmuster DE20219116U1 wird als nicht praktikabel und in keiner Weise wirtschaftlich gesehen. DE20219116U1 Publishes a heat storage in combination with a solar system to which various other heat generators can be connected, the core idea is that the built-in memory inside the separate container is filled with latent material and can store large amounts of energy. The use of heat with low temperature is not provided. The functioning of the storage system is dependent on a series of gravitational flows of the storage fluid, which must be considered problematic especially in the latent container. Heat transfers in the solidified latent material are naturally not easily accomplished by various physical effects, such as laminar boundary layers, which have an insulating effect, this also applies to other abovementioned inventions. The utility model DE20219116U1 is considered impractical and in no way economical.

Mit US4,598,694 wird eine interessante Speicherlösung präsentiert, welche als Hauptinnovation eine wirksame physikalische Trennung des Speichers in 3 Schichten vorsieht. Die kegelförmigen Trenneinrichtun gen sind dem natürlichen Verhalten des Wassers angepasst worden, wobei in diesen zentral definierte Aufströmöffnungen vorhanden sind, welche die Strömungen homogenisieren sollen. Die Abströmöffnungen sind außen tangential an den Trennkegeln eingebracht, so dass Aufströmung und Abströmung getrennt sind. Im mittleren Bereich ist der Vorlauf des Wärmeerzeugers angeordnet und im unteren dessen Rücklauf. Ebenso ist der Rücklauf der Wärmeverbraucher unten, der Vorlauf ist im oberen, wärmsten Bereich angeordnet. Unabhängig von den innovativ konstruierten Schichtentrennkegeln und der Drei-Schichtentrennung gibt es jedoch Entwicklungen, die in anderen Details weiterführend sind.With US4,598,694 An interesting storage solution is presented, which as main innovation provides for an effective physical separation of the storage into 3 layers. The conical Trenneinrichtun conditions have been adapted to the natural behavior of the water, in which centrally defined Aufströmöffnungen are present, which should homogenize the currents. The outflow openings are externally introduced tangentially to the separating cones, so that upflow and outflow are separated. In the central area of the flow of the heat generator is arranged in the lower and the return. Likewise, the return of the heat consumer down, the flow is located in the upper, warmest area. Regardless of the innovatively constructed delamination cones and tri-layer separation, however, there are developments that are advanced in other details.

In Fragen der effizienten Energieschichtung in Speichern, über Schichtlanzen und Strömungshilfen, sind einige andere technische Lösungen zu nennen, wie z. B EP1180657A2 , DE10054741A1 oder DE3819317A1 , die den Stand der Technik mit bestimmen.In terms of efficient energy stratification in storage, layered lances and flow aids, there are a number of other technical solutions, such as: B EP1180657A2 . DE10054741A1 or DE3819317A1 , which determine the state of the art.

Den oben genannten technischen Lösungen und dem allgemeinen Stand der Heizungstechnik ist gemeinsam, dass auf spezielle Problemkreise hingearbeitet wird, um teilweise Verbesserungen in der Solar- und Wärmepumpentechnik zu erreichen. Es handelt sich stets um in sich geschlossene Konzepte, welche in der Regel nicht kompatibel mit Hauptbaugruppen oder Teilkonzepten anderer Hersteller sind, und eine jeweils verschiedene technische Philosophie repräsentieren. Der Anlagenaufwand ist überwiegend unverhältnismäßig hoch und die Systeme relativ kompliziert, so dass zu vermuten ist, dass die Erfindungen wegen denkbarer Montageprobleme und hohem Investitionsaufwand selten realisiert werden. Auffällig ist, dass die speziellen technischen Besonderheiten von Wärmepumpen weitestgehend unberücksichtigt bleiben und damit erhebliche Verbesserungspotentiale bezüglich Wirkungsgrad und Betriebssicherheit nicht genutzt werden. Auch gibt es in keinem Fall eine technische Lösung, welche eine speziell in den Speicherprozess integrierte Wärmepumpe vorsieht, die ausschliesslich die erforderlichen Temperaturniveaus erzeugt und dadurch optimale Betriebsparameter für die angeschlossenen peripheren Verbraucher und Wärmeerzeuger schafft. Es existieren eine Vielzahl von bekannten Teillösungen, die in die richtige Richtung entwickelt worden sind, wobei eine universell einsetzbare, kompakte, systemoffene und allseitig effiziente Lösung nicht bekannt ist.The above technical solutions and the general State of the heating technology is common that on special problem areas is being worked to partial improvements in the solar and Heat pump technology to achieve. It is always around self-contained concepts, which are usually incompatible with main assemblies or sub-concepts of other manufacturers, and each representing a different technical philosophy. The investment costs are predominantly disproportionate high and the systems are relatively complicated, so it's likely that the inventions because of conceivable assembly problems and high investment costs rarely realized. It is noticeable that the special technical features of heat pumps as far as possible remain unconsidered and thus considerable potential for improvement not used with regard to efficiency and operational safety become. Also, there is never a technical solution which is a heat pump specially integrated in the storage process provides exclusively the required temperature levels generates and thereby optimal operating parameters for the connected peripheral consumers and heat generators creates. There are a number of known partial solutions, which have been developed in the right direction, with one universally applicable, compact, system-open and all-round efficient Solution is not known.

Aufgabenstellung:Task:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, in dem der Stand der Technik derart weitergebildet wird, dass Wärmeenergie von Solaranlagen, Wärmepumpen oder sonstigen Wärmequellen mit variabler Leistung auch dann zu nutzbar ist, wenn das Temperaturniveau für eine direkte Nutzung nicht ausreicht, indem diese Energie in erforderliche Temperaturniveaus transformiert und verbrauchergerecht verteilt werden kann. Die Aufgabe besteht weiterhin darin, dass eine systemoffene universell einsetzbare Baueinheit in Form eines auf Wasser als Speicherfluid basierenden, kurzzeitlichen Wärmeenergiespeichers gebildet wird, die zudem konstruktiv kompakt ist und keine Montagevorgänge am Einsatzort erfordert. Insbesondere sollen die Effizienz der nutzerseitig anzuschliessenden Wärmeversorgungssysteme und deren Funktionssicherheit erhöht und der investive und regelungstechnische Aufwand wirksam gesenkt werden.Of the Invention is based on the object, a generic To provide a method and a device in which the state of the Technique is developed such that heat energy from Solar systems, heat pumps or other heat sources with variable power is also usable if the temperature level for a direct use is not sufficient by this energy transformed into required temperature levels and consumer-friendly can be distributed. The task continues to be that a system-open universal unit in the form of a on water as storage fluid based, short-term thermal energy storage is formed, which is also structurally compact and no assembly operations on site requires. In particular, the efficiency of the user should be heat supply systems to be connected and their functional safety increased and the investment and control technical effort effectively lowered.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen neuartigen Wärmetransformationsspeicher nach den kennzeichnenden Merkmalen der Patentansprüche 1 bis 5 gelöst.The The object of the invention is achieved by a novel heat transformation memory according to the characterizing features of the claims 1 to 5 solved.

Ausführungsbeispiel:Embodiment:

Die Erfindung Wärmetransformationsspeicher, welche grundsätzlich die Funktionen von bekannten Pufferspeichern, Schichtenspeichern und Brauchwasserspeichern erfüllt, ist gegenüber dem Stand der Technik dadurch gekennzeichnet, dass gemäss 1 bis 5, eine Wärmepumpe 2 als integraler Bestandteil der Anordnung vorhanden ist. 1 bis 3 und 5 zeigen die erfindungsgemäße Lösung als geschlossener Druckspeicher, während 4 einen drucklosen Speicher darstellt, wie er z. B. bei solarthermischen Drain-Back-Verfahren eingesetzt wird. Die Speicherbehälter 4 sind vorzugsweise mit Wasser als Wärmeträgerfluid gefüllt und an die bauseitigen Drucksysteme der Wärmeverbraucher angeschlossen.The invention heat transformation memory, which basically fulfills the functions of known buffers, stratified storage tanks and water heaters, is characterized over the prior art in that 1 to 5 , a heat pump 2 is present as an integral part of the arrangement. 1 to 3 and 5 show the solution according to the invention as a closed pressure accumulator while 4 represents a pressure-free storage, as he z. B. is used in solar thermal drain-back method. The storage tanks 4 are preferably filled with water as the heat transfer fluid and connected to the on-site pressure systems of the heat consumer.

Der Speicherbehälter 4 ist in 3 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. Vorzugsweise existiert eine tatsächliche physikalische Trennung 4.2 zwischen der unteren Unterkühlungszone 4.1 und der mittleren Mitteltemperaturzone 4.3 mittels Kunststoff oder Metallflachmaterial. Die Trennung 4.4 zwischen Mitteltemperaturzone 4.3 und Hochtemperaturzone 4.5 ist vorzugsweise imaginär, nicht statisch und resultiert aus den Dichteunterschieden des verschiedenen temperierten Heizwassers, wobei je nach Anwendungsfall ebenfalls eine physikalische Trennung angeordnet sein kann.The storage tank 4 is divided into 3 zones, the lower zone is the subcooling zone 4.1 , the middle zone is the middle temperature zone 4.3 and the upper zone is the high temperature zone 4.5 , Preferably, there is an actual physical separation 4.2 between the lower subcooling zone 4.1 and the middle middle temperature zone 4.3 by plastic or metal flat material. The separation 4.4 between middle temperature zone 4.3 and high temperature zone 4.5 is preferably imaginary, not static and results from the differences in density of the different temperature heating water, and depending on the application, a physical separation may also be arranged.

Die integrierte Wärmepumpe 2 hat die Funktion, die Wärmeenergie im Speicherbehälter umzuschichten. Dazu wird der Unterkühlungszone 4.1 über Verdampfer 2.1 Wärme entzogen und über Kondensator 2.2 und Schichtlanze 4.7 in die Hochtemperaturzone 4.5 eingebracht. Die Mitteltemperaturzone 4.3 ist als neutrale Zone zu betrachten und wird durch den/die angeschlossenen Wärmeerzeuger vorzugsweise auf das Temperaturniveau der Raumheizungskreise temperiert.The integrated heat pump 2 has the function to redistribute the heat energy in the storage tank. This is the subcooling zone 4.1 via evaporator 2.1 Heat extracted and via capacitor 2.2 and layer lance 4.7 in the high temperature zone 4.5 brought in. The middle temperature zone 4.3 is to be regarded as a neutral zone and is preferably tempered by the connected heat generator (s) to the temperature level of the space heating circuits.

Die energetische Beladung des Druckspeichers nach 1 erfolgt z. B. über den Anschlusstutzen 1.3 oder nach 3 und 4 über Anschlusstutzen 1.6, durch die das vom er Wärmeerzeuger erwärmte Heizwasser hineingedrückt wird. Da es sich generell um Kreislaufsysteme handelt, wird gleichzeitig Wasser über den sich unten befindlichen Anschlussstutzen 1.1 dem Wärmeerzeuger zugeführt, um dann erwärmt zu werden. Das Wasser 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 entweder Drain-Back-Verfahren mit offenen Speichern gemäß 4 zum Einsatz, oder es erfolgt eine Systemtrennung mittels externen Plattentauscher zwischen Speicherwasser und Solarflüssigkeit. Um die Zahl der Pumpen und deren Antriebsstrom einzuschränken, werden in konventionellen Speichern sehr häufig direkte Rohrwendeltauscher 3.1 gemäss 2 angeordnet. In diese Rohrwendeln tritt die Solarflüssigkeit unter Pumpendruck ein, gibt die Wärme auf das Speicherwasser 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 Wasser in einer bekannten Schichtlanze 3.2 geführt. Je nach Temperaturniveau kann das erwärmte Heizwasser nach dem Thermosyphonprinzip durch Öffnungen in die jeweilige Schichtzone eintreten oder ganz nach oben steigen, um die Schichtung von oben nach unten aufzubauen.The energetic loading of the pressure accumulator after 1 takes place for. B. via the connection nozzle 1.3 or after 3 and 4 via connection socket 1.6 through which the heated by the heat generator heating water is pressed. Since it is generally circulating systems, water is simultaneously over the bottom of the connecting piece 1.1 supplied to the heat generator to be then heated. The water in the reservoir can cause physical separation due to internal pressure differences 4.2 and or 4.4 pass unhindered through defined column or special outlet. In the case of solar systems, either drain-back processes with open storage are less common 4 For use, or there is a system separation by means of external plate exchanger between storage water and solar fluid. In order to limit the number of pumps and their drive current, direct tube helical exchangers are very common in conventional storage 3.1 according to 2 arranged. In this coiled tubing, the solar fluid enters under pump pressure, transfers the heat to the storage water, and is then returned to the solar collector to absorb heat again. To avoid water turbulence and thus decoating, this is due to the coiled tubing 3.1 heated water in a known layer lance 3.2 guided. Depending on the temperature level, the heated heating water can enter the respective layer zone through openings according to the thermosiphon principle or rise to the top in order to build up the layering from top to bottom.

Der gesamte Speicher fungiert ohne Funktion der integrierten Wärmepumpe 2, wie ein herkömmlicher Pufferspeicher oder Schichtenspeicher. Bei hoher solarer Einstrahlung wird beim Einsatz von So laranlagen der Betrieb der integrierten Wärmepumpe 2 nicht notwendig. Das Wasser der Hochtemperaturzone 4.5 erwärmt sich auf Temperaturen, die den problemlosen Erwärmungsprozess von Brauchwasser zulassen. Mit diesem Speicherheizwasser kann per externen oder internen Frischwasserverfahren bzw. mittels des integrierten Brauchwasserbehälters 7 nach 2 das benötigte Brauchwarmwasser erwärmt werden. Das interne Frischwasserverfahren wird gemäss 3 und 4 angedeutet durch den in der Hochtemperaturzone 4.5 positionierte Brauchwasserwärmetauscher in Form einer Rohrwendel 6 und dem Brauchkaltwassereintritt 6.1 und dem Brauchwarmwasseraustritt 6.2. 2 zeigt eine Variante als Kombispeicher, wobei im internen Brauchwarmwasserbehälter 7 eine gewisse Menge als Vorrat gespeichert ist und sich vom Heizwasser über die Behälterwand erwärmt. Die Erwärmungsleistung ist jedoch geringer als bei den Frischwassersystemen.The entire storage works without function of the integrated heat pump 2 like a conventional buffer or layer memory. In the case of high solar irradiation, the operation of the integrated heat pump becomes the use of solar plants 2 unnecessary. The water of the high temperature zone 4.5 Warms up to temperatures that allow the problem-free heating process of process water. With this storage heating water can be by external or internal fresh water process or by means of the integrated service water tank 7 to 2 the required domestic hot water is heated. The internal freshwater process is according to 3 and 4 indicated by the in the high temperature zone 4.5 positioned domestic water heat exchanger in the form of a coiled tubing 6 and the use of cold water 6.1 and the domestic hot water outlet 6.2 , 2 shows a variant as a combination storage, wherein in the internal domestic hot water tank 7 a certain amount is stored as a supply and heated by the heating water through the container wall. However, the heating power is lower than in the fresh water systems.

Im Falle des Nachlassens der Einstrahlungsintensität durch tageszeitliche oder wetterbedingte Einflüsse wird durch einfache Regelung die interne Wärmepumpe in Betrieb gesetzt. Es erfolgt eine Abkühlung der Unterkühlungszone 4.1 über den Verdampfer 2.1. Durch die Wärmepumpe 2 wird die Wärme verdichtet und auf ein höheres Temperaturniveau gebracht. Die hoch transformierte Wärme wird im Kondensator 2.2 auf das Speicherwasser in der Mitteltemperaturzone 4.3 übertragen.In the case of the decrease of the radiation intensity due to daily or weather-related influences, the internal heat pump is put into operation by simple regulation. There is a cooling of the subcooling zone 4.1 over the evaporator 2.1 , Through the heat pump 2 The heat is condensed and brought to a higher temperature level. The highly transformed heat is in the condenser 2.2 on the storage water in the middle temperature zone 4.3 transfer.

Analog des Prinzips der oben beschriebenen Wärmeeinlagerung bei Solaranlagen, wird am Kondensator 2.2 der Schichtungseffekt durch konstruktive Massnahmen unterstützt. Das wärmste Wasser steigt nach oben und baut so die Schichtung von oben nach unten auf. Die Abgrenzung der eintretenden internen Wasserströmung durch geeignete Bauteile unterstützt den Wärmeübergangsprozess wesentlich. Die sich durch die Erwärmung bildenden statischen Drücke werden zielgerichtet ausgenutzt, um den Wärmeübergang auch bei hoher Energiebeladung des Speichers weitestgehend sicherzustellen.Analogous to the principle of the above-described heat storage in solar systems, is on the capacitor 2.2 the stratification effect by konstrukti supported measures. The warmest water rises to build up the stratification from top to bottom. The delimitation of the incoming internal water flow by suitable components significantly supports the heat transfer process. The static pressures forming by the heating are purposefully exploited to ensure the heat transfer as far as possible even at high energy load of the memory.

[Am Verdampfer wird die Strömungsunterstützung, prinzipiell umgekehrt, ebenfalls 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.[At the Evaporator becomes the flow support, in principle conversely, also arranged to controlled layer ratios to create and to promote the heat transfer. The cooled water can be soothed after natural Rules to enter the applicable temperature level.

Durch den Betrieb der integrierten Wärmepumpe 2 kann auch dann noch Brauchwarmwasser erwärmt werden, wenn der Ertrag der Solaranlage nicht mehr ausreichend ist. Durch Abkühlung der Unterkühlungszone 4.1 wird zudem die nutzbare Temperaturdifferenz 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 10°C abgekühlt und die Hochtemperaturzone 4.5 auf 55°C erwärmt. Die Solaranlage ist nun in der Lage kontinuierlich niedertemperierte Energie am Kollektor aufzunehmen und dem Speicher zu zuführen. Der Aufwand für den Antrieb der Wärmepumpe ist gegenüber dem zu erzielenden solaren Gewinn relativ gering.By the operation of the integrated heat pump 2 can still be heated domestic hot water even if the yield of the solar system is no longer sufficient. By cooling the supercooling zone 4.1 In addition, the usable temperature difference at the solar collector is considerably increased. As an example, the temperature of a possible solar yield of 30 ° C is given, which can occur very often. On the one hand, 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. With the help of the integrated heat pump according to the invention now the subcooling zone 4.1 cooled to 10 ° C and the high temperature zone 4.5 heated to 55 ° C. The solar system is now able to continuously absorb low-temperature energy at the collector and to supply the memory. The cost of driving the heat pump is relatively low compared to the solar gain to be achieved.

In der Kombination der Erfindung mit externen Heizungswärmepumpenanlagen gibt es ebenso deutliche Vorteile wie bei Solaranlagen. Der Eintrag der Energie in den Speicher erfolgt gemäß 1, 2 oder 5 über Anschlusstutzen 1.3 oder gemäß oder 3 oder 4 über Anschlusstutzen 1.6. Der Rücklauf erfolgt stets über Anschlusstutzen 1.1. Es besteht für externe Wärmepumpen die Möglichkeit gemäß 2, in speziell dafür konstruierten Wärmetauschern z. B. Gemäss 2 Bauteil 3.1, direkt zu kondensieren, was zu einer nennenswerten Effizienzsteigerung führt. Durch das sich in der Unterkühlungszone 4.1 befindliche kälteste Wasser kann das kondensierte Kältemittel der externen Wärmepumpe wirksam unterkühlt werden und die Überhitzungsenergie des gasförmigen zu kondensierenden Kältemittels konkret genutzt werden, dieses kann einen zusätzlichen Effizienzgewinn bis zu ca. 20% bewirken.In the combination of the invention with external heating heat pump systems, there are also clear advantages as in solar systems. The entry of the energy into the memory takes place according to 1 . 2 or 5 via connection socket 1.3 or according to or 3 or 4 via connection socket 1.6 , The return flow always takes place via connection nozzles 1.1 , There is the possibility according to external heat pumps 2 , in specially designed heat exchangers z. B. According to 2 component 3.1 to condense directly, which leads to a significant increase in efficiency. By getting in the subcooling zone 4.1 located coldest water, the condensed refrigerant of the external heat pump can be effectively undercooled and the superheating energy of the gaseous refrigerant to be condensed used concretely, this can bring about an additional efficiency gain up to about 20%.

Beliebige externe oder interne Konstruktionen bei der Beladung sind möglich und erfindungsgemäss. Die Energieeinbringung erfolgt stets zuerst und vorzugsweise in den Bereich Mitteltemperaturzone 4.3 dann weiter in die Unterkühlungszone 4.1. Das Temperaturniveau der Mitteltemperaturzone 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 Brachwasserwärmung notwendige Temperatur einstellen.Any external or internal constructions during loading are possible and according to the invention. The energy input is always first and preferably in the range middle temperature zone 4.3 then into the subcooling zone 4.1 , The temperature level of the middle temperature zone 4.3 corresponds to the required flow temperature of the underfloor heating or other low temperature systems. Should the temperature level of the middle temperature zone 4.3 Be sufficient will be without the use of the integrated heat pump 2 , self-regulating, the high-temperature zone 4.5 Set to the necessary for the brackish water temperature.

Das Heizungswasser für die Verbraucherheizkreise wird bei Druckspeichern gemäß 1 über den Vorlaufstutzen 1.3 und Rücklaufstutzen 1.2 in den Kreislauf gebracht. Bei drucklosen Speichern gemäß 2 kann die Wärmeentladung entweder über interne Rohrwendeltauscher 5 nach 4, oder über externe Wärmetauscher, z. B. Plattentauscher erfolgen. Bei internen Rohrwendeln 5 erfolgt der Vorlauf über Anschlussstutzen 5.2 und der Rücklauf über Anschlussstutzen 5.1.The heating water for the consumer heating circuits is used in accumulators according to 1 over the supply pipe 1.3 and return pipe 1.2 put into circulation. For non-pressurized storage according to 2 The heat discharge can be done either via internal tube spiral exchangers 5 to 4 , or via external heat exchangers, eg. B. plate exchangers. For internal coiled tubing 5 the flow is made via connecting pieces 5.2 and the return via connecting pieces 5.1 ,

Die angeschlossene externe Heizungswärmepumpe kann optimal auf die notwendige Vorlauftemperatur, z. B. 35°C, ausgelegt werden und arbeitet somit mit höchster Wirtschaftlichkeit. 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 Temperaturdifferenz von 50 K bedeutet. Mit dem Temperaturniveau von 35°C wird die Raumheizung betrieben. Die erfindungsgemäße integrierte Wärmepumpe nimmt die Energie nun bei 35°C auf und erhöht 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 folglich um ein teilweises zweistufiges Wärmepumpensystem mit Boosterfunktion und mehrfachen Synergieeffekten, wobei alle Systeme stets optimale Betriebsparameter zur Verfügung haben. Den technischen Besonderheiten von Wärmepumpe entsprechend, steigt die Wirtschaftlichkeit des Gesamtsystems bedeutend.The connected external heating heat pump can be optimally adjusted to the required flow temperature, eg. B. 35 ° C, are designed and thus operates with maximum efficiency. The required heating water temperature in the high temperature zone 4.5 is as described above with the internal heat pump 2 produced. With the described constellation can in heating periods, even at low outdoor temperatures of z. B. -15 ° C, the use of external air heat pumps, the domestic water heat pump are ensured. The energy is transferred through the heating heat pump in the memory at z. B. 35 ° C, which means a to be overcome by the external heat pump temperature difference of 50 K. The room heating is operated with the temperature level of 35 ° C. The integrated heat pump according to the invention now absorbs the energy at 35 ° C. and increases in the high-temperature zone 4.5 on z. B. 65 ° C, which means a temperature difference of 30 K. Thus, the Gesamttemperaturhub of 80 K for domestic hot water is split useful in engineering terms. It is therefore a partial two-stage heat pump system with booster function and multiple synergy effects, with all systems always having optimal operating parameters available. Corresponding to the technical characteristics of heat pump, the efficiency of the overall system increases significantly.

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.Outside the heating periods, the advantage is 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 capacity, store low-temperature heat in batches in the memory, and the internal heat pump according to the invention, the energy as required, economically advantageous, on can bring a higher level. In addition to the optimization of the required energy input, there are a number of plant-technical advantages, which are reflected in the investment costs.

Die integrierte Wärmepumpe 2, als internes direkt verdampfendes und direkt kondensierendes System, wird vorzugsweise in kompakter Baueinheit mit dem Speicherbehälter angeordnet. Gemäß 1 kann das Wärmepumpenaggregat 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 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 nachzurüsten bzw. um geprüfte Standardspeicher aus Großserien als Baugruppen für die Erfindung zu verwenden, ist eine Anordnung gemäß 5 erfindungsgemäss. Verdampfer 2.1, Kondensator 2.2, und Wärmepumpenaggregat 2 sind in einem rohrförmigen Behälter extern vom Speicherbehälter 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.The integrated heat pump 2 , as an internal direct evaporating and directly condensing system, is preferably arranged in a compact unit with the storage container. According to 1 For example, the heat pump unit can be suitably accommodated in the interior of the storage tank, in a compartment which is sealed off from the storage tank in a pressure-tight manner. However, the mounting position is arbitrary and can according to the invention z. B. above or below in the memory inside. As a standard solution would also be conceivable mounting on top of the container, the outer panel or the housing can be constructed in one unit with the arrangement of the integrated heat pump. Likewise, an external positioning of the heat pump unit is possible. Dispensing with condensation and evaporation directly inside the storage container, external heat exchangers such as plate exchangers would be according to the invention. In order to retrofit existing memory or to use tested standard memory from large series as assemblies for the invention, an arrangement according to 5 according to the invention. Evaporator 2.1 , Capacitor 2.2 , and heat pump unit 2 are housed in a tubular container externally from the storage container. 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 be positioned arbitrarily.

Um bei speziellen Anwendungsfällen die Übertragung größerer Wärmemengen 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.Around in special cases the transmission larger amounts of heat at the internal Heat exchangers by increased flow To effect a metered pump support according to the invention. For non-pressurized storage, smaller submersible pumps on a low-current basis are conceivable, while in pressure accumulators further constructive measures, like external pipe guides and smaller external ones Pumps, must be provided.

Der erfindungsgemäße Wärmetransformationsspeicher kann bei Bedarf für Kälteklimatisierungen genutzt werden, wobei die integrierte Wärmepumpe eine dafür erforderliche, niedrige Solltemperatur in der Unterkühlungszone 4.1 herstellt. Das sich daraufhin in der Unterkühlungszone 4.1 befindliche Speicherwasser mit eine Temperatur von z. B. 6°C kann über Pumpenkreisläufen zur Kühlung von Räumen oder dergleichen genutzt werden. Die der Unterkühlungszone 4.1 in dem Fall permanent zu entziehende Wärme, wird für die Erwärmung von Brauchwarmwasser genutzt und die überschüssige Energie über Rückkühler oder in anderer Form aus der Hochtemperaturzone 4.5 abgeführt.If required, the heat transformation storage device according to the invention can be used for refrigeration systems, with the integrated heat pump having a required, lower setpoint temperature in the subcooling zone 4.1 manufactures. This then in the subcooling zone 4.1 located storage water with a temperature of z. B. 6 ° C can be used via pump circuits for cooling rooms or the like. The subcooling zone 4.1 heat to be permanently extracted in the case, is used for the heating of domestic hot water and the excess energy via recooler or in another form from the high-temperature zone 4.5 dissipated.

Es entspricht dem Erfindergedanken, dass mehrere Speicher parallel betrieben werden können und andere Heizsysteme, mit ständigen oder phasenweise niedrigen Temperaturniveaus, die von den beschriebenen abweichen, an den Wärmetransformationsspeicher angeschlossen werden können.It corresponds to the inventors thought that several memories in parallel can be operated and other heating systems, with permanent or in phases low temperature levels, that of the described differ, connected to the heat transformation memory can be.

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.Preferably is the heat transformation memory according to the invention compact in a closed design ready to plug in, no installation effort is required at the installation, the would be conditioned by the invention itself.

Die Erfindung Wärmetransformationsspeicher vereinigt als Vorrichtung und Verfahren die kennzeichnenden Merkmale von bekannten Pufferspeichern, Schichtenspeichern und Brauchwasserspeichern, wobei durch die integrierte Wärmepumpe 2 die Gebrauchswerteigenschaften deutlich über den Stand der Technik erhöht werden. Mit der integrierten Wärmepumpe 2 wird 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 bedeutend zu erhöhen, bei Wärmepumpenanlagen einen Unterkühlungs- und Überhitzungseffekt zu ermöglichen und/oder bei angeschlossenen Kälteklimatisierungskreisläufen die erforderlichen Systemtemperaturen sicherzustellen.The invention heat transformation memory combines as a device and method, the characterizing features of known buffers, stratified storage tanks and water heaters, wherein the integrated heat pump 2 the utility properties are significantly increased over the prior art. With the integrated heat pump 2 The natural stratifications in the reservoir are controlled to the desired ratios, which consist in that in the area of the high-temperature zone 4.5 at any time a sufficiently high operating temperature for the domestic hot water preparation is available and in the subcooling zone 4.1 a correspondingly low temperature prevails in order to increase the solar yields significantly, to allow for heat pump systems a supercooling and overheating effect and / or to ensure the required system temperatures in connected refrigeration air conditioning circuits.

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 Aussenluftwärmepumpen, mit vorwiegend niedrigem Temperaturniveau der Wärmeverbraucher, ist mit der Erfindung ein technisches System gegeben, welches eine Brauchwassererwärmung ingenieurtechnisch und wirtschaftlich sinnvoll macht und die Effizienz des Gesamtsystems deutlich erhöht.With sufficient and permanent supercooling in the subcooling zone 4.1 In solar systems, a significant expansion of the phases of energy production is effected and over the prior art, a high security of supply of domestic water heating, outside the Normalheizperioden achieved In external heat pump systems, especially in outdoor air heat pumps, with predominantly low temperature level of the heat consumer, with the invention, a technical System given, which makes a domestic hot water engineering and economically sensible and significantly increases the efficiency of the overall system.

Allgemein zeichnet sich die Erfindung durch universelle Anwendbarkeit, Preisgünstigkeit, Kompaktheit, geringen Platzbedarf, Montagefreundlichkeit und durch hohe Wirtschaftlichkeit aus. Es ist erstmalig möglich eine Vielzahl von Funktionen und Merkmalen in einer kompakten Baugruppe für regenerative Wärmesysteme zu vereinen, deren investiver Aufwand zudem relativ gering ist und eine weitestgehende Standardisierbarkeit zulässt.Generally the invention is characterized by universal applicability, cheapness, Compactness, small footprint, ease of installation and through high efficiency. It is possible for the first time one Variety of functions and features in a compact assembly to unite for regenerative heat systems whose investiver In addition, effort is relatively low and a far-reaching standardizability allows.

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Claims

Apparatus of a multifunctional heat transformation storage with integrated heat pump, for supplying heat energy in the form of a pressureless or pressurized water tank with or without storage of latent material, for storage, transformation and distribution of heat energy based on sensitive or latent heat storage and transfer processes in heating and air conditioning systems characterized in that: a) different ports are arranged to which any independent heat generating systems can be connected by means of heat transfer fluid circuits to transfer heat energy of variable power and any temperature levels into the storage tank ( 4 ), b) that different connections are arranged, to which any independent heat consumer systems can be connected via heating water circuits, to heat energy of variable power from different temperature controlled areas of the storage tank ( 4 ), c) that as a direct component of a heat pump is arranged to the static by different tempering stratification of the storage water in the storage tank ( 4 ) and to set any desired temperature values, depending on the requirement of the connected heat consumer systems and regardless of the temperature level of externally supplied heat energy, d) that the heat pump according to claim 1c) is an integral part of the memory and the heat pump apparatuses in one unit with the storage enclosure or below the external insulation is arranged, e) that the heat pump according to claim 1c) within the outer shell of the memory inside the storage in a watertight sealed compartment can be arranged, f) that the heat pump according to claim 1c) is arranged externally in a separate housing, g ) that the heat pump according to claim 1c) can be arranged in a separate housing directly on or on the storage housing, h) that the capacitor ( 2.2 ) and / or the evaporator ( 2.1 ) of the heat pump ( 2 ) according to claim 1c-g) can be arranged directly condensing or directly evaporating in the storage interior in the form of tube heat exchangers made of plain tube, finned tube or corrugated tube or in any other form, i) that the capacitor ( 2.2 ) and / or the evaporator ( 2.1 ) of the heat pump ( 2 ) according to claim 1c-g) directly condensing or directly evaporating in the memory inside in the form of fin exchangers can be designed and arranged, j) that the capacitor ( 2.2 ) and / or evaporators ( 2.1 ) of the heat pump according to claim 1c-g) can be designed externally outside the storage as a plate heat exchanger, coaxial heat exchanger or in any other constructions and are connected by pump or gravity circuits with the memory, k) that the storage container ( 4 ) has a division into three basic temperature layers and the separation between the subcooling zone located below ( 4.1 ) and the middle temperature zone ( 4.3 ) by suitable flat material ( 4.2 ), preferably sheet metal or plastic, and that the separation between the centrally located middle temperature zone ( 4.3 ) and the high-temperature zone ( 4.5 ) by suitable flat material ( 4.4 ), preferably sheet metal or plastic, in order to avoid mixing due to undesired internal water flows, wherein the storage water, in the case of pressure differences, can pass through the respective physical separations through suitably arranged passages which dampen turbulences, l) that the heat pump ( 2 ) according to claim 1c) as a structural unit with the direct-acting capacitor ( 2.2 ) and the direct-acting evaporator ( 2.1 ) are accommodated in a separate container which is suitably connected to the storage container by means of flanges or pipelines ( 4 ), wherein the heat output of the capacitor ( 2.2 ) and the heat absorption at the evaporator ( 2.1 ) causes a change in the density of the respective storage water surrounding the components, so that the laws of gravity, a continuous storage water flow is effected in the respective directions, the heat transfer between storage container ( 4 ) and separate container allows, for. B. according to 5 , m) that the capacitors arranged inside the memory ( 2.2 ) and evaporators ( 2.1 ) are provided with known Einschichtungshilfen which concentrate the caused by temperature differences internal water flows on the heat exchanger surfaces, and thus significantly improve the flow velocity and thus the heat transfer, and allow the targeted accumulation of warmed to different temperatures or cooled storage water in the respective temperature layer of the memory , Whereby turbulence and consequent unwanted mixing of the storage water are avoided, n) that the heat energy load of the storage container by different heat generators whose heat transfer fluid is not identical to the storage water, such. As glycol mixtures or refrigerant, by means arranged in the storage interior heat exchanger similar to 2 Component ( 3.1 ) in the form of tubular heat exchangers or fin exchangers, which can be provided with known Einschichtungshilfen according to claim 1m), o) that the heat energy load of the memory by different heat generators, the heat transfer fluid is identical to the storage water, can be done by means of known layer lances at pressure accumulators and non-pressurized storage, wherein the flow rate of the heat generator supplied heated heating water is slowed down in the lance and the Heating water can enter into the respective temperature layer low turbulence according to the temperature level. p) that during the heat pump operation, due to static conditions adjusting internal flow of the storage water, in the memory itself or on the Einschichtungshilfen according to claim 1m) is suitably supported with pumps of any design to the efficiency of the integrated heat pump ( 2 ) can be effectively increased by means of improved heat transfer, whereby known underwater pumps can be used in unpressurised tanks, q) that in the upper area within the storage tank ( 4 ) a process water storage tank ( 7 ) with hot water inflow ( 7.1 ) and process water discharge ( 7.2 ) according to 2 can be arranged, r) that in the upper area within the storage container ( 4 ) a tubular heat exchanger can be arranged as part of a service water pressure line, which is designed according to the known technical rules of hygienic heating of fresh water in heating accumulators, s) that preferably in the high-temperature zone ( 4.5 ) as well as in the middle temperature zone ( 4.3 ) Latent material may be introduced with a suitable melting point in order to increase the energy storage capacity, wherein upon solidification of the liquid latent material large amounts of energy can be removed and the melting of the solidified material requires large amounts of melting energy and thus the storage capacity is considerably increased,

Method of a multifunctional heat transformation storage with integrated heat pump, according to the features of claim 1 for the purpose of setting three differently tempered heat storage zones in the storage container, the temperature levels, which are required by the heat consumers, regardless of the temperature levels of the amounts of heat from the heat generators in the storage container are introduced, characterized by: a) that the storage space of the storage container ( 4 ) is divided into three zones, which are formed with physical separators or imaginary, the storage water areas, according to their density, from top to bottom are low in energy, and that the upper area as a high-temperature zone ( 4.5 ) preferably to the temperature level of the desired domestic hot water and the middle range as a neutral medium temperature zone ( 4.3 ) is preferably set to the temperature level of each required Heizwasservorlaufs, and that the lower region is preferably used as an unregulated subcooling ( 4.1 ) is used for energy extraction, b) that the integrated heat pump ( 2 ), regulated according to the requirements of the heat energy consumers and according to claim 2a), the high-temperature zone ( 4.5 ) is transformed to a higher arbitrary temperature level in which this of the subcooling zone ( 4.1 ) above the evaporator ( 2.1 ) Extracts heat, which condenses to a higher temperature and via the capacitor ( 2.2 ) of the high temperature zone ( 4.5 ) is supplied. c) that the heat energy loading of the storage directly through the terminals ( 1.1 ) or ( 1.3 ), the lower connection ( 1.1 ) always with the return of the heat generator, preferably heat pump or solar system, and the flow of the heat generator with the middle port ( 1.3 ) and that from the temperature level of the heat input of this circuit, the neutral system temperature of the middle temperature zone ( 4.3 ) of the invention, which adjusts to the required temperature of the requesting space heating within heating periods, d) that according to claim 2b) the stored energy of the high-temperature zone ( 4.5 ) is preferably reserved for the heating of domestic hot water, and by the integrated heat pump according to claim 1c) is set to suitable temperatures, and that the top most energy-rich storage water in case of request via terminal ( 1.4 ) is fed to a known fresh water system and low-energy via connection ( 1.3 ) can re-enter the storage, e) that the stored energy of the high-temperature zone ( 4.5 ) is preferably reserved for the heating of domestic hot water, according to claim 1q) within the storage tank, a hot water storage tank ( 7 ) which can be arranged via connection ( 7.1 ) is fed with cold process water, whereby the heating of the process water from the middle temperature zone ( 4.3 ) and the high-temperature zone ( 4.5 ) over the container wall, and the domestic hot water from connection ( 7.2 f) that the stored energy of the high temperature zone ( 4.5 ) is preferably reserved for the heating of domestic hot water, wherein within the storage container in a known embodiment according to 3 respectively. 4 a known service water heat exchanger according to claim 1r) as a tube heat exchanger ( 6 ) consisting of any permissible materials, preferably stainless steel corrugated pipe can be arranged, which via connection ( 6.1 ) is charged with cold process water, wherein the heating of the process water in the continuous process via the pipe wall and the domestic hot water out of connection ( 6.2 ) is taken.

Method of a multifunctional heat transformation storage with integrated heat pump, according to the features of claim 1 and 2 for the purpose of use as refrigeration air conditioning system characterized by the following features: a) the subcooling zone ( 4.1 ) is independent of the heat demand in the high-temperature zone ( 4.5 ) by means of the integrated heat pump ( 2 ) is maintained at a certain low setpoint temperature, wherein the controlled cooled water of the subcooling zone ( 4.1 ) can be used for water-bearing refrigeration, in which, according to the rules of the art, a pipeline connection in the lower storage area and are supplied via a pump circuit circulating air cooler, ceiling radiator and any other refrigeration consumers with cold water, b) during the controlled subcooling of the subcooling ( 4.1 ) excess, from the capacitor ( 2.2 ) discharged heat energy, which can not be accessed by heat consumers, is discharged by specially arranged recooler or in another suitable form via suitable connections from the upper storage area, c) during the controlled subcooling of the subcooling zone ( 4.1 ) excess, from the capacitor ( 2.2 ) heat energy, which is not retrieved by heat consumers, can in partial or full use of the pipe cycle system of space heating via connections ( 1.3 ) and ( 1.2 ) from the middle temperature zone ( 4.3 ) dissipated.

Method of a multifunctional heat transformation storage with integrated heat pump, according to the features of claim 1 and 3 for the efficient use of variable amounts of heat low temperatures and increasing the solar yields of independent conventional solar systems characterized by the following features: a) comes in the operation of the invention in combination with solar systems for solar yields above 60 ° C, the internal heat pump is not used, whereas with weather or daytime falling radiation and falling of the set temperatures in the high temperature zone ( 4.5 ) the internal heat pump ( 2 ) is started automatically, causing the temperature in the subcooling zone to drop ( 4.1 ), whereby for the solar system whose return water is just as much supercooled, as this is needed as a temperature difference for receiving solar energy, which in low tempered form, after transformation by means of the internal heat pump ( 2 ), in the high zone ( 4 . 5 ) is demanded, so that sets as far as possible efficient self-regulation process and the security of supply of domestic hot water, due to the extension of the possible operating times of the connected solar systems, is substantially increased, b) general heat sources with variable outputs and low temperature levels and can in combination with the invention as Heat energy suppliers are used, for. B. waste water cooler, outside air cooler, room cooler, storage room cooler, exhaust air cooler, exhaust gas cooler, other waste heat radiator, which are connected by pump circuits to the storage tank, and the heat energy is transformed if necessary for domestic water heating and space heating by the integrated heat pump to the required values, with flow and return the connected heat transfer medium circuits in a suitable manner in the region of the subcooling zone ( 4.1 ) are arranged.

Method of a multifunctional heat transformation memory according to the features and characteristics of claims 1 to 3 for the efficient use of external conventional heat pumps, characterized in particular on the basis of outside air characterized by a) that during operation of the invention in combination with externally arranged heating heat pumps whose flow temperature to the level of requesting space heating circuits can be limited and does not need to be designed for Abwasswassererwärmung, which optimizes the operating conditions and investment costs, increases economic efficiency, as well as the operational limits, especially of outdoor air heat pumps, extends and increases their reliability, b) that by the supply of low tempered storage water from the subcooling zone ( 4.1 ) to the condenser of the external connected Heizungswärmepumpe, in the appropriate design, a refrigerant side supercooling effect can be used, which can increase the efficiency of the refrigeration technology process up to 15%, and thereby the limits, especially of outdoor air heat pumps, extended and their reliability are increased, and in the overall balance by the supercooling of the drive energy consumption for the integrated heat pump, according to claim 1c), is largely compensated.