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DE2808464A1 - Storage of heat for subsequent use - using reversible chemical reaction with greatly reduced ambient losses - Google Patents

Storage of heat for subsequent use - using reversible chemical reaction with greatly reduced ambient losses

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DE2808464A1
DE2808464A1 DE19782808464 DE2808464A DE2808464A1 DE 2808464 A1 DE2808464 A1 DE 2808464A1 DE 19782808464 DE19782808464 DE 19782808464 DE 2808464 A DE2808464 A DE 2808464A DE 2808464 A1 DE2808464 A1 DE 2808464A1
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DE
Germany
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heat
storage
transformer
released
heating
Prior art date
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DE19782808464
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German (de)
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Pal Dipl Ing Dr Doroszlai
Hermann Dipl Phys Dr Haenni
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PRO ELEKTRA AG BADEN
Original Assignee
PRO ELEKTRA AG BADEN
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Abstract

The periodic storage and discharge of heat uses at least one heat transformer contg. a working medium. This undergoes an endothermic reversible reaction to give a solid and a gaseous component. In the storage phase, heat is added to the absorber/releaser and the medium yields the gaseous component, which flows into the condenser/evaporator section. Here it condenses releasing heat. In a heat release mode, the condensate in the condenser/evaporator section is evaporated. This then releases heat in the absorber/release zone by reacting with the solid phase which absorbs it. Solar or electric energy can be used as sources of heat. The energy released by condensation is released to atmosphere or to a latent heat store. The heat released during the release mode is used for water heating or space heating. For use in storing solar energy or electrical energy during the night.

Description

Verfahren und Anordnung zur periodischen Speicherung Method and arrangement for periodic storage

und Freigabe von Wärme Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur periodischen Speicherung und Freigabe von Wärme unter Verwendung mindestens eines Wärmetransformators mit einem darin eingeschlossenen Arbeitsmittel, das durch eine endotherme, reversible Reaktion in eine gasförmige und eine feste Komponente umwandelbar ist. Die Erfindung betrifft im weiteren eine Wärmepumpenanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens. and release of heat The invention relates to a method for periodic Storage and release of heat using at least one heat transformer with a working fluid enclosed in it, which is caused by an endothermic, reversible Reaction can be converted into a gaseous and a solid component. The invention further relates to a heat pump arrangement for carrying out this method.

Es sind Latentwärmespeicher bekannt, die als Steingut- oder Warmwasserspeicher arbeiten oder die die Schmelzwärme verschiedener Salze für die Speicherung ausnützen. Diese Latentwärmespeicher sind nachteilig, da die Speicherung mit grossen Verlusten verbunden ist und die Wärme höchstens bei gleichem Temperaturniveau wie bei der Einspeicherung wieder zurückgewonnen werden kann.There are latent heat storage systems known as earthenware or hot water storage tanks work or use the heat of fusion of various salts for storage. This latent heat storage is disadvantageous because the storage with large losses is connected and the heat at most at the same temperature level as the Storage can be regained.

Wünschbar wäre ein Wärmespeicher, insbesondere zur Speicherung von Sonnenwärme und/oder elektrisch erzeugter Wärme, z. B. als Nachtspeicherheizung.A heat storage device would be desirable, in particular for storing Solar heat and / or electrically generated heat, e.g. B. as night storage heater.

Um auch Niedertemperaturwärme, beispielsweise von der tiefstehenden Sonne,noch ausnützen zu können, sollte die eingesammelte und gespeicherte Wärme auf einem höheren Temperaturniveau wieder abgegeben werden können.To also low-temperature heat, for example from the low-lying Sun, still to be able to use, should be the collected and stored heat can be released again at a higher temperature level.

Schliesslich sollte auch das Problem der proportional zur Speicherzeit zunehmenden Wärmeverluste konventioneller Wärmespeicher vermieden werden können.Finally, the problem should also be proportional to the storage time increasing heat losses from conventional heat storage systems can be avoided.

Nun sind Stoffpaare bekannt, die im Temperaturbereich von etwa 0 - 1000 C reversible chemische Reaktionen eingehen, wobei die Reaktionswärme je nach Richtung der Reaktion gebunden bzw. freigesetzt wird. Es ist nun möglich, solche endotherme Reaktionen für die Speicherung von Wärme zu benützen.Now pairs of substances are known, which in the temperature range from about 0 - Enter 1000 C reversible chemical reactions, being the heat of reaction is bound or released depending on the direction of the reaction. It is now possible to use such endothermic reactions for the storage of heat.

Zu den erwähnten Stoffen gehören die Halogenide der Alkali-und Erdalkalimetalle mit Ammoniak, Methylamin, Aethylamin, usw.The substances mentioned include the halides of the alkali and alkaline earth metals with ammonia, methylamine, ethylamine, etc.

Die für die technische Auswertung für die chemische Wärmespeicherung in Frage kommenden Arbeitsmittel sind Stoffpaare, die als feste, pulverförmige Salze vorliegen und bei denen durch Wärmezufuhr eine gasförmige Komponente ausgetrieben werden kann. Dabei sind besonders jene gasförmigen Komponenten oder Absorbate von Interesse, die beim Austreibungsdruck und einer nicht zu tief unterhalb der Austreibungstemperatur liegenden Kondensationstemperatur ihre flüssige Phase eingehen. Im kondensierten Zustand können solche Absorbate ohne Wärmeverluste raumsparend gelagert werden.The one for the technical evaluation for the chemical heat storage Working materials in question are pairs of substances that act as solid, powdery salts are present and in which a gaseous component is expelled by the supply of heat can be. These are especially those gaseous components or absorbates of Interest in the expulsion pressure and one not too deep below the expulsion temperature lying condensation temperature enter their liquid phase. In the condensed In this state, such absorbates can be stored in a space-saving manner without heat loss.

Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, dass in einer Speicherphase dem im Austreiber-Absorberteil des Wärmetransformators untergebrachten Arbeitsmittel Wärme zugeführt wird zur Freisetzung der gasförmigen Komponente, die in den Kondensator-Verdampferteil des Wärmetransformators strömt, wo sie unter Wärmeabgabe kondensiert wird~ und dass in einer Entspeicherungsphase das Kondensat im Kondensator-Verdampferteil verdampft wird und unter Freigabe von Reaktionswärme im Austreiber-Absorberteil wieder an die feste Komponente gebunden wird.The method according to the invention consists in that in a storage phase the working equipment housed in the expeller-absorber part of the heat transformer Heat is supplied to release the gaseous component that enters the condenser-evaporator section of the heat transformer flows where it condensed with release of heat becomes ~ and that the condensate in the condenser-evaporator part is in a depletion phase is evaporated and releasing heat of reaction in the expeller-absorber part is bound again to the solid component.

Die Wärmepumpenanordnung zur Durchführung des Verfahrens ist erfindungsgemäss gekennzeichnet durch mindestens einen in sich abgeschlossenen Wärmetransformator, bestehend aus einem Austreiber-Absorberteil und einem mit diesem verbundenen Kondensator-Verdampferteil, wobei das Arbeitsmittel verlustfrei im Wärmetransformator untergebracht ist.The heat pump arrangement for carrying out the method is according to the invention characterized by at least one self-contained heat transformer, consisting of an expeller-absorber part and a condenser-evaporator part connected to it, whereby the working fluid is housed in the heat transformer without loss.

Die freigegebene Wärme kann direkt als Nutzwärme für eine Raumheizung oder die Gebrauchswassererwärmung verwendet werden.The released heat can be used directly as useful heat for space heating or domestic water heating can be used.

Sie kann aber auch in die nächste Stufe einer aus mehreren Stufen bestehenden Wärmepumpenanordnung abgegeben werden. Damit ist es möglich, das Temperaturniveau der Nutzwärme weiter zu erhöhen.However, it can also go to the next level in one of several levels existing heat pump arrangement. This makes it possible to adjust the temperature level to further increase the useful heat.

Es ist auch zweckmässig, zwei periodisch arbeitende Wärmepumpenanordnungen (ein- oder mehrstufig) miteinander zu koppeln und phasenverschoben zu betreiben. Abwechslungsweise wird in der einen Anordnung Wärme gespeichert, während der anderen Anordnung Nutzwärme entzogen wird, um dadurch eine Kontinuität der Nutzwärmeabgabe zu erhalten.It is also useful to have two periodically operating heat pump arrangements (single or multi-stage) to be coupled with each other and operated out of phase. Alternately, the an arrangement of heat stored, while the other arrangement extracts useful heat, thereby creating continuity the useful heat output.

Nachfolgend werden nun anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 schematisch eine Wärmepumpenanordnung mit einem Wärmetransformator zur alternativen Speicherung von Sonnenwärme oder elektrisch erzeugter Wärme, Fig. 2 die Druck- und Temperaturverhältnisse im Wärmetransformator gemäss Fig. 1 bei der Einspeicherung von Sonnenenergie, Fig. 3 das der Fig 2 entsprechende Druck-/Temperaturdiagramm bei der Abgabe von gespeicherter Wärme aus dem Wärmetransformator gemäss Fig. 1, Fig. 4 schematisch eine mehrstufige Wärmepumpenanordnung mit drei Wärmetransformatoren während der Austauschphase, Fig. 5 schematisch einen Teil der Anordnung gemäss Fig. 4 während der Heiz- bzw. Kühlphase, wobei ein Wärmetransformator zum Heizen und ein weiterer Wärmetransformator für die Raumklimatisierung eingesetzt sind, Fig. 6 schematisch einen Teil der Anordnung gemäss Fig. 4, wobei zwei Wärmetransformatoren für den Winterbetrieb parallel geschaltet sind, Fig. 7 die Druck- und Temperaturverhältnisse während der Austauschphase der mehrstufigen Wärmepumpenanordnung gemäss Fig. 4, Fig. 8 die Druck- und Temperaturverhältnisse während der Heizphase bei der mehrstufigen Wärmepumpenanordnung gemäss Fig. 4, Fig. 9 das Wärmeflussschaubild der mehrstufigen Wärmepumpenanordnung gemäss Fig. 4, Fig. 10 den Arbeitsbereich eines Wärmetransformators, in Punkt ion der Speichertemperatur und der Aussentemperatur, wobei der jeweilige Prozessdruck als Parameter eingetragen ist, Fig. 11 den Arbeitsbereich eines Wärmetransformators, in Funktion der Nutzwärmetemperatur und der Absorbatsverdampfungstemperatur, wobei wieder der jeweilige Prozessdruck als Parameter eingetragen ist, Fig. 12 einen Schnitt durch eine Ausführungsform, bei welcher ein Wärmetransformator und ein Salzschmelze-Latentspeicher zu einer Betriebseinheit zusammengefasst sind, Fig. 13 den Grundriss der Betriebseinheit gemäss Fig. 12, Fig. 14 einen Schnitt nach der Linie XIV-XIV gemäss Fig. 12, wobei der Wärmeaustauscher-Absorberteller gezeigt ist, Fig. 15 eine Seitenansicht des Wärmeaustauscher-Absorbertellers gemäss Fig. 14 in Richtung des Pfeiles XV, Fig. 16 schematisch den Aufbau und die Leitungsführung des Wärmetransformators gemäss Fig. 12 und Fig. 17 eine einstufige Wärmepumpenanordnung, wobei zwei Wärmetransformatoren miteinander gekoppelt sind und abwechslungsweise in der Speicherphase bzw.Exemplary embodiments are now given below with reference to the drawings the invention explained in more detail. They show: FIG. 1 schematically a heat pump arrangement with a heat transformer for the alternative storage of solar heat or electrically generated heat, Fig. 2 the pressure and temperature conditions in the heat transformer According to FIG. 1 when storing solar energy, FIG. 3 that of FIG. 2 Pressure / temperature diagram for the release of stored heat from the heat transformer according to Fig. 1, Fig. 4 schematically a multi-stage heat pump arrangement with three Heat transformers during the exchange phase, Fig. 5 schematically part of the arrangement according to FIG. 4 during the heating or cooling phase, with a Heat transformer for heating and another heat transformer for air conditioning are used, Fig. 6 schematically a part of the arrangement according to FIG. 4, wherein two heat transformers are connected in parallel for winter operation, FIG. 7 the pressure and temperature conditions during the exchange phase of the multi-stage The heat pump arrangement according to FIG. 4, FIG. 8 shows the pressure and temperature conditions during the heating phase in the multistage heat pump arrangement according to FIG. 4, FIG. 9 shows the heat flow diagram of the multi-stage heat pump arrangement according to FIG. 4, FIG. 10 the working range of a heat transformer, in terms of the storage temperature and the outside temperature, whereby the respective process pressure is entered as a parameter is, 11 shows the working area of a heat transformer, in function the useful heat temperature and the Absorbatsverdampfung Temperatur, where again the respective process pressure is entered as a parameter, FIG. 12 shows a section through an embodiment in which a heat transformer and a molten salt latent storage are combined to form an operating unit, FIG. 13 shows the floor plan of the operating unit according to FIG. 12, FIG. 14 shows a section along the line XIV-XIV according to FIG. 12, wherein the heat exchanger absorber plate is shown, Fig. 15 is a side view of the Heat exchanger absorber plate according to FIG. 14 in the direction of arrow XV, FIG. 16 schematically shows the structure and routing of the heat transformer according to FIG Fig. 12 and 17 shows a single-stage heat pump arrangement, with two heat transformers are coupled together and alternately in the Storage phase or

in der Heizphase arbeiten. work in the heating phase.

Bei der in der Fig. 1 dargestellten Wärmepumpenanordnung mit dem Wärmetransformator 1 kann es sich um eine selbständige Anlage handeln oder um die erste Stufe einer mehrstufigen Anlage. Als Arbeitsmittel A dient das Stoffpaar Methylamin-Calciumchlorid, welches im abgekapselten Wärmetransformator 1 eingeschlossen ist. Letzterer besteht aus einem Austreiber-Absorberteil 2, welcher mit einem Kondensator-Verdampferteil 3 in Verbindung steht. Die durch den Sonnenkollektor 4 eingesammelte Sonnenwärme wird über ein Zwischenmedium, beispielsweise Luft oder Wasser, mittels der Wärmeaustauscher 5 dem Arbeitsmittel A im Austreiber-Absorberteil 2 zugeführt. Dadurch wird folgende endotherme reversible Reaktion ausgelöst: 2 6CH3NH2 + 9A = CaC12.2Cll3N112 + 4CII Nll Das bei der Austreibung freigesetzte gasförmige Methylamin 4CH3NH2 (Komponente A1) strömt in den Kondensator-Verdampferteil 3, wo es kondensiert wird, währenddem das feste Substrat (Komponente A2) im Austreiber-Absorberteil 2 zurückbleibt.In the heat pump arrangement shown in FIG. 1 with the heat transformer 1 it can be a stand-alone system or the first stage of a multi-level plant. The substance pair methylamine-calcium chloride serves as working medium A, which is enclosed in the encapsulated heat transformer 1. The latter exists from an expeller-absorber part 2, which is connected to a condenser-evaporator part 3 communicates. The solar heat collected by the solar collector 4 is via an intermediate medium, for example air or water, by means of the heat exchanger 5 is supplied to the working medium A in the expeller absorber part 2. This will result in the following endothermic reversible reaction triggered: 2 6CH3NH2 + 9A = CaC12.2Cll3N112 + 4CII Nll The gaseous methylamine 4CH3NH2 (component A1) flows into the condenser-evaporator part 3, where it is condensed while the solid substrate (component A2) remains in the expeller absorber part 2.

Die bei der Kondensation des Methylamins A1 frei werdende Kondensationswärme q. wird mittels des Wärmeaustauschers 6 1 an die Umgebung, beispielsweise an die Aussenluft L, abgegeben.The heat of condensation released during the condensation of methylamine A1 q. is by means of the heat exchanger 6 1 to the environment, for example to the Outside air L, released.

Genügt die verfügbare Sonnenenergie nicht für die vollständige Austreibung des Methylamins, so kann die restliche Austreibung mit elektrischer Energie, z. B. mit der elektrischen Heizung 7 und dem Wärmeaustauscer 8, erfolgen.The available solar energy is not sufficient for the complete expulsion the methylamine, the remaining expulsion with electrical energy, z. B. with the electric heater 7 and the heat exchanger 8 take place.

Da Temperatur und Druck während der Austreibung mit Strom höhere Werte annehmen können, wird zweckmässigerweise die ebenfalls bei höherer Temperatur anfallende Kondensationswärme nicht an die Aussenluft abgegeben, sondern über den Wärmeaustauscher 9 dem als Latentspeicher wirkenden Zusatzspeicher 10 zugeführt. Im Zusatzspeicher 10 kann sich Wasser befinden, das erwärmt wird, oder es könnte ein Salz geschmolzen werden. Die Heizung 7, der Zusatzspeicher 1 und die entsprechenden Wärmeaustauscher 8 bzw. 9 sind in der Fig 1 gestrichelt eingezeichnet Zur Veranschaulichung des Verfahrensablaufes sei beispielsweise angenommen, die Sonne erwärme das Zwischenmedium im Kollektor 4 auf 450 C und die Temperatur der Aussenluft betrage 5 C. In erster Näherung seien die Wärmeverluste vernachlässigt. Da für den Wärmeaustauschvorgang hinreichend lange Zeiten zur Verfügung stehen, wird eine Temperaturdifferenz von 'O C als für alle Wärmeübergänge realisierbar betrachtet. Diese Verhältnisse sind im Druck-/Temperaturdiagramm log p - 1/T (Fig. 2) dargestellt, wobei mit A die Spannungskurve des Arbeitsmittels, mit A1 die Spannungskurve des Methylamins und mit A und Alc die entsprechenden Austreibungs- bzw. Kondensaa tionspunkte bezeichnet sind. Das Methylamin A1 wird bei 400 C freigesetzt und kondensiert bei 100 C, wobei die Kondensationswärme bei 5° C an die Umgebung abgesetzt wird. Der Prozess verläuft bei einem konstanten Druck von etwa 2 bar selbständig ab.Since temperature and pressure are higher during expulsion with electricity can assume, is expediently also obtained at a higher temperature Condensation heat is not given off to the outside air, but via the heat exchanger 9 is supplied to the additional memory 10 acting as a latent memory. In the additional storage 10 there may be water that is heated, or it could have melted a salt will. The heater 7, the additional memory 1 and the corresponding heat exchangers 8 and 9 are shown in dashed lines in FIG. 1 to illustrate the process sequence suppose, for example, that the sun heats the intermediate medium in the collector 4 to 450 C and the temperature of the outside air is 5 C. In first As an approximation, the heat losses are neglected. As for the heat exchange process sufficiently long times are available, a temperature difference of 'O C considered to be feasible for all heat transfers. These ratios are shown in the pressure / temperature diagram log p - 1 / T (Fig. 2), with A being the voltage curve of the working medium, with A1 the voltage curve of the methylamine and with A and Alc the corresponding expulsion or condensation points are designated. That Methylamine A1 is released at 400 C and condenses at 100 C, with the heat of condensation is released to the environment at 5 ° C. The process proceeds at a constant Pressure of about 2 bar from automatically.

Beim Austreibungsvorgang werden etwa 4 Moleküle Methylamin A1 aus der gesättigten Verbindung A freigesetzt. Pro kg Gesamtgewicht des Arbeitsmittels wird qA = 242 kcal Wärme gebunden.During the expulsion process, about 4 molecules of methylamine A1 are released the saturated compound A is released. Per kg total weight of the work equipment qA = 242 kcal heat is bound.

Da das Molekulargewicht des gesättigten Arbeitsmittels 296, dasjenige des Methylamins 31 ist, beträgt der Gewichtsverlust bei der Austreibung: = = 4 . 31 / 29() = 41, ° Bezogen auf 1 kg Gesamtgewicht des gesättigten Arbeitsmittels sei die bei der Austreibung gebundene Sonnenenergie (242 kcal) als 1 5 definiert.Since the molecular weight of the saturated working fluid is 296, the one of methylamine is 31, the weight loss on expulsion is: = = 4. 31/29 () = 41, ° Based on 1 kg total weight of the saturated work equipment Let the solar energy bound during expulsion (242 kcal) be defined as 1 5.

Die Kondensationswärme qC des Methylamins beträgt 201,6 kcal/ kg bei 100 C. Die bei der Kondensation des Methylamins an die Umgebung abgegebene Wärmemenge beträgt: Bezogen auf die ursprünglich gebundene Sonnenwärme werden somit 34,9 % an die Aussenluft abgegeben und der Rest chemisch gebunden.The heat of condensation qC of the methylamine is 201.6 kcal / kg at 100 C. The amount of heat released into the environment during the condensation of the methylamine is: In relation to the originally bound solar heat, 34.9% is released into the outside air and the rest is chemically bound.

Der Einspeicherungsvorgang erfolgt weitgehend selbstregelnd und wird ausgelöst, sobald Wärme für die Austreibung des Methylamins dem Wärmetransformator zugeführt wird.The storage process is largely self-regulating and will triggered as soon as heat to expel the methylamine to the heat transformer is fed.

Wie aus dem log p - l/T-Diagramm der Fig. 2 hervorgeht, entspricht den Temperaturen der Austreibung (400 C) und der Kondensation (100 C) ein Prozessdruck von 2 bar.As can be seen from the log p-l / T diagram of FIG the temperatures of the expulsion (400 C) and the condensation (100 C) a process pressure from 2 bar.

Gegenüber der direkten Verwendung der Sonnenwärme, beispielsweise für Heizzwecke, geht bei der Speicherung etwa Y3 der Energie verloren. Dafür kann die chemisch gebundene Energie verlustlos über längere Zeit gelagert werden und bei Bedarf wieder benutzt werden. Ausserdem kann durch den Wärmepumpeneffekt auch vermehrt Niedertemperatur-Sonnenwärme ausgenützt und gespeichert und dann auf eine höhere Temperatur transformiert werden.Compared to the direct use of solar heat, for example for heating purposes, about Y3 of the energy is lost during storage. For that can the chemically bound energy can be stored for a long time without loss and can be used again if necessary. In addition, the heat pump effect can also increased Low-temperature solar heat is used and stored and then at a higher level Temperature can be transformed.

Zur Entspeicherung der chemisch gebundenen Wärme wird das sich im Kondensator-Verdampferteil 3 befindliche Methylamin-Kondensat verdampft. Das gasförmige Methylamin A1 gelangt dann in den Austreiber-Absorberteil 2, wo es sich wieder mit dem Absorber A2 verbindet, wobei durch die exotherme Reaktion Nutzwärme frei wird.In order to remove the chemically bound heat, the Condenser-evaporator part 3 evaporated methylamine condensate. The gaseous one Methylamine A1 then reaches the expeller absorber part 2, where it is again with the absorber A2 connects, whereby useful heat is released by the exothermic reaction.

Der Entspeicherungsvorgang ist im log p - 1/T-Diagramm der Fig. 3 aufgezeichnet.The unstoring process is shown in the log p − 1 / T diagram in FIG. 3 recorded.

Um Nutzwärme, beispielsweise von 530 C, zu erhalten, wird der Transformationsprozess bei einem Druck von 5,4 bar in umgekehrter Richtung durchgeführt. Falls Sonnenenergie für die Verdampf-ung des flüssigen Methylamins zur Verfügung steht, kann diese bei 470 C dazu verwendet werden. Anderenfalls wird -ein Teil der Reaktionswärme oder Wärme aus dem Zusatzspeicher 10 für die Verdampfung gebraucht. Das Methylaminkondensat verdampft bei 370 G (Punkt A1v) und die Absorption findet bei 58° C (Punkt Ab) statt.In order to obtain useful heat, for example from 530 C, the transformation process carried out in the opposite direction at a pressure of 5.4 bar. If solar energy is available for the evaporation of the liquid methylamine, this can be done at 470 C can be used for this. Otherwise, part of the heat of reaction or Heat from the additional storage 10 needed for evaporation. The methylamine condensate evaporates at 370 G (point A1v) and absorption takes place at 58 ° C (point Ab).

Unter der Annahme, dass die Verdampfungswärme vom Absorptionsprozess gedeckt wird, verbleibt die Wärmemenge: Diese Wärmemenge kann beispielsweise direkt für Heizzwecke oder für die Warmwasseraufbereitung gebraucht werden.Assuming that the heat of evaporation is covered by the absorption process, the amount of heat remains: This amount of heat can be used directly for heating purposes or for hot water preparation, for example.

Von der ursprünglich bei einer Temperatur von 450 C aufgefange nen Sonnenenergie stehen damit noch etwa 65 % für die Benützung zur Verfügung, wobei durch den Wärmepumpeneffekt eine Erhöhung der Temperatur auf das wertvollere Niveau von 530 C erzielt worden ist.From the originally collected at a temperature of 450 C. Solar energy is still around 65% available for use, whereby the heat pump effect increases the temperature to the more valuable level of 530 C has been achieved.

Die beschriebene Wärmepumpenanordnung kann als reine Sonnenwärmespeicherheizung, als reine Nachtstromspeicherheizung oder zweckmässigerweise als Kombination von beiden verwendet werden. Sie kann aber auch als erste Stufe einer Alehrpumpenanordnung dienen.The heat pump arrangement described can be used as a pure solar heat storage heater, as a pure night-time storage heater or conveniently as a combination of both can be used. But it can also be used as the first stage of an alehr pump arrangement to serve.

Nachfolgend wird nun anhand der Fig. 4 bis 6 eine mehrstufige Wärmepumpenanordnung erläutert, bei welcher der Wärmetransformator 1 gemäss Fig. 1 in etwas abgewandelter Ausführung mit zwei weiteren Wärmetransformatoren 31 und 41 gekoppelt ist, um Heizwärme höherer Temperatur oder auch Kühlwärme für die Klimatisierung zu liefern.A multistage heat pump arrangement will now be described below with reference to FIGS. 4 to 6 explains in which the heat transformer 1 according to FIG. 1 in a slightly modified form Execution is coupled with two further heat transformers 31 and 41, around To provide heating at a higher temperature or cooling heat for the air conditioning.

Alle drei Wärmetransformatoren 1, 31, 41 sind in sich abgekapselt, so dass die in ihnen enthaltenen Arbeitsmittel nicht entweichen können. Die Wärmezu- und Abfuhr zwischen den Arbeitsmitteln erfolgt über Wärmeaustauscher in den Austreiber-Absorberteilen 2, 32, 42 bzw. den Kondensator-Verdampferteilen 3, 33, 43 dieser Wärmetransformatoren.All three heat transformers 1, 31, 41 are encapsulated, so that the work equipment they contain cannot escape. The heat supply and discharge between the working equipment takes place via heat exchangers in the expeller-absorber parts 2, 32, 42 or the condenser-evaporator parts 3, 33, 43 of these heat transformers.

Während im ersten Wärmetransformator 1 nach wie vor Methylamin-Calciumchlorid (Arbeitsmittel A) verwendet wird, ist in den beiden anderen Wärmetrasnformatoren 31, 41 Methylamin-Lithiumchlorid (Arbeitsmittel B) geladen.While in the first heat transformer 1 still methylamine-calcium chloride (Working fluid A) is used in the other two heat transfer converters 31, 41 methylamine lithium chloride (working fluid B) loaded.

In der Funktion der mehrstufigen Wärmepumpenanordnung können drei verschiedene Arbeitsphasen unterschieden werden: eine Speicher-, eine Austausch- und eine Heiz- bzw. eine Kühlphase.In the function of the multi-stage heat pump arrangement, three different work phases can be distinguished: a storage, an exchange and a heating or a cooling phase.

In der Speicherphase wird, wie bereits in der Beschreibung zu Fig. 1 erwähnt worden ist, ein Teil der Sonnenwärme im ersten Wärmetransformator 1 gebunden, gegebenenfalls auch Kondensationswärme höherer Temperatur in den Zusatzspeicher 10 abgegeben. Während der Austauschphase, welche in der Fig. 4 gezeigt ist, wird die im ersten Wärmetransformator 1 gespeicherte Energie freigesetzt und dient der Austreibung der gasförmigen Komponenten aus den Arbeitsmitteln der Wärmetransformatoren 31 und 41. Dazu ist der Austreiber-Absorberteil 2 über die Wärmeaustauscher 11, 12 mit den Austreiber-Absorberteilen 32 und 42 verbunden.In the storage phase, as already in the description of Fig. 1 has been mentioned, some of the solar heat is bound in the first heat transformer 1, possibly also condensation heat of higher temperature in the additional storage 10 submitted. During the exchange phase, which is shown in FIG is shown, the energy stored in the first heat transformer 1 is released and serves to expel the gaseous components from the working equipment of the Heat transformers 31 and 41. For this purpose, the expeller absorber part 2 is via the Heat exchangers 11, 12 are connected to the expeller-absorber parts 32 and 42.

Zur Freisetzung der Wärme im Wärmetransformator 1 kann, sofern während der Austauschphase die Sonne scheint, deren Wärme über den Kollektor 4 und über den Wärmeaustauscherkreislauf 13 dem Kondensator-Verdampferteil 3 zugeführt werden, um das flüssige Methanyl zu verdampfen. Anderenfalls kann dazu die im Zusatzspeicher 10 vorhandene Wärme über den Kreislauf 14 oder ein Teil der Reaktionswärme über den Kreislauf 15 dazu gebraucht werden.To release the heat in the heat transformer 1 can, provided during the exchange phase the sun shines, its heat over the collector 4 and over the heat exchanger circuit 13 are fed to the condenser-evaporator part 3, to vaporize the liquid methanyl. Otherwise you can do this in the additional memory 10 existing heat via the circuit 14 or part of the heat of reaction the circuit 15 are used for this.

Die Kondensationswärme der aus den Arbeitsmitteln B der Wärmetransformatoren 31 und 41 freigesetzten, gasförmigen Komponente B1 wird durch die Wärmeaustauscher 16, 17 und den Kreislauf 18 an die Aussenluft L abgegeben. Anschliessend an die Austauschphase besteht immer noch die Möglichkeit, den gespeicherten Energievorrat mit elektrischer Energie durch fortgesetzte Austreibung mit der Heizung 19 und den Wärmeaustauschern 20 und 21 zu ergänzen. Während der Austreibung mit elektrischer Energie wird die Kondensationswärme aus den Kondensator-Verdampferteilen 33, 43 in dem Behälter 10 gespeichert über den Kreislauf 22.The heat of condensation from the working equipment B of the heat transformers 31 and 41 released, gaseous component B1 is through the heat exchanger 16, 17 and the circuit 18 are released to the outside air L. Subsequent to the Exchange phase there is still the possibility of using the stored energy supply with electrical energy through continued expulsion with the Heating 19 and the heat exchangers 20 and 21 to supplement. During the expulsion The condensation heat from the condenser-evaporator parts is generated with electrical energy 33, 43 stored in the container 10 via the circuit 22.

Während der Heiz- bzw. Kühlphase, welche in der Fig. 5 gezeigt ist, wird das Kondensat in den beiden Kondensator-Verdampferteilen 33, 43 verdampft und in den Austreiber-Absorberteilen 32, 42 absorbiert. Wird der Wärmetransformator 41 für die Raumklimatisierung verwendet, so wird die Verdampfungswärme durch den Kühlkreislauf 23 der Raumluft RL entnommen. Die dabei im Austreiber-Absorberteil 42 entstehende Absorptionswärme wird je nach Bedarf und Temperaturverhältnissen entweder mit dem Austauschersystem 24 an die Aussenluft L abgegeben, oder sie wird im Behälter 10 gespeichert und dient damit z. B. der Verdampfung des Kondensates im Kondensator-Verdampferteil 33 des Wärmetransformators 31. Die Verdampfung im Kondensator-Verdampferteil33 kann je nach Verfügbarkeit und Temperaturverhältnissen mit Sonnenwärme, mit der im Behälter 10 gespeicherten und damit z. B. aus-der Abluft wiedergewonnenen Wärme oder mit der Eigenwärme der Absorption aus dem Austreiber-Absorberteil 32 vorgenommen werden. Im letzteren Fall wird die Wärme aus diesem Teil 32 mit dem Austauschersystem 25 dem Kondensator-Verdampferteil 33 zugeleitet. Die im Austreiber-Absorberteil 32 freigesetzte Absorptionswärme wird mit dem Austauscher 26 der Gebäudeheizung H bzw. der Gebrauchswarmwasseraufbereitung W zugeführt. Im Sommer dient der Wärmetransformator 31 der Warmwasseraufbereitung und der Wärmetransformator 41 der Klimatisierung. In der Uebergangszeit erwärmt der Wärmetransformator 31 zusätzlich die Gebäudeheizung H und der Wärmetransformator 41 wird entweder nicht gebraucht oder er dient der Rückgewinnung der Wärme aus der Abluft. Im Winter werden die beiden Wärmetransformatoren 31 und 41 parallel geschaltet und beide für die Heizung eingesetzt, wie in Fig. 6 gezeigt ist. In diesem Fall wird die im Austreiber-Absorberteil 42 freigesetzte Reaktionswärme mit dem Austauscher 27 der Gebäudeheizung H und der Gebrauchswarmwasseraufbereitung W zugeführt. Die Wärmequelle der Verdampfung des Kondensates ist dabei in den beiden Kondensator-Verdampferteilen 33, 43 identisch.During the heating or cooling phase, which is shown in FIG. 5, the condensate is evaporated in the two condenser-evaporator parts 33, 43 and absorbed in the expeller-absorber parts 32, 42. Will the heat transformer 41 is used for air conditioning, the evaporation heat is generated by the Cooling circuit 23 taken from the room air RL. The one in the expeller-absorber part 42 resulting heat of absorption is depending on requirements and temperature conditions either released with the exchanger system 24 to the outside air L, or it is stored in the container 10 and thus serves, for. B. the evaporation of the condensate in the condenser-evaporator part 33 of the heat transformer 31. The evaporation in the Condenser-evaporator part33 can depending on availability and temperature conditions with solar heat, with the stored in the container 10 and thus z. B. from the exhaust air recovered heat or with the inherent heat of the absorption from the expeller-absorber part 32 can be made. In the latter case, the heat from this Part 32 with the exchanger system 25 is fed to the condenser-evaporator part 33. The heat of absorption released in the expeller absorber part 32 is transferred to the exchanger 26 of the building heating H or the domestic hot water preparation W supplied. in the In summer, the heat transformer 31 is used for hot water preparation and the heat transformer 41 the air conditioning. In the transition period, the heat transformer 31 warms up additionally the building heating H and the heat transformer 41 are either not needed or it is used to recover the heat from the exhaust air. In winter the two will Heat transformers 31 and 41 connected in parallel and both used for heating, as shown in FIG. In this case, the in the expeller absorber part 42 Released heat of reaction with the exchanger 27 of the building heating H and the Domestic hot water treatment W supplied. The heat source of the evaporation of the The condensate is identical in the two condenser-evaporator parts 33, 43.

In bezug auf die Wärmebilanz und den Wirkungsgrad der mehrstufigen Wärmepumpenanordnung wird auf die log p - l/T-Diagramme verwiesen. Vorerst wird die Austauschphase eingeleitet durch Entnahme der gespeicherten Wärme aus dem ersten Wärmetransformator. Wie bereits bei der einstufigen Anlage beschrieben, wird das flüssige Methylamin bei 370 C verdampft und die chemische Reaktion in der umgekehrten Richtung bei 5,4 bar durchgeführt. Die Verdampfungswärme wird vom Absorptionsprozess gedeckt. Der Rest der bei 58 C freigesetzten Wärme beträgt dann 157, 5 kcal/kg und wird für die Austreibung von einem Molekül Methylamin aus der Verbindung LiGl.3CH3NH2 (Arbeitsmittel B) des Wärmetransformators 31 verwendet. Das ausgetriebene Methylamin kondensiert wieder bei 100 C. Die Kondensationswärme wird wieder bei 5° C an die Aussenluft abgegeben. Im Wärmetransformator 31 herrscht während der Austauschphase der Kondensationsdruck des Methylamins von 2 bar. Die Austreibung wird bei 530 C vorgenommen. Der kombinierte Absorptions-/Austreibungsprozess der Austauschphase ist in der Fig. 7 dargestellt. Da bei beiden Arbeitsmitteln A und B während der Austreibung Methylamin freigesetzt wird, ist die Spannungskurve A1 identisch mit der Spannungskurve B1. Zwischen den beiden Arbeitsmitteln A und B zirkuliert in dieser Phase ein Wärmezwischenträger. Die verfügbare Temperaturdifferenz von O C genügt für die Wärmeübergabe. Das Molekulargewicht des Arbeitsmittels B ist 134. Der Gewichtsverlust des Stoffes B ist also: gB = 31 / 134 = 23,1 t Die entsprechende reversible chemische Reaktion ist: Für die Austreibung von 1 Molekül Methylamin aus dem Stoff B werden qB = 84,1 kcal/kg Wärme benötigt.With regard to the heat balance and the efficiency of the multi-stage heat pump arrangement, reference is made to the log p - l / T diagrams. Initially, the exchange phase is initiated by removing the stored heat from the first heat transformer. As already described for the single-stage system, the liquid methylamine is evaporated at 370 C and the chemical reaction is carried out in the opposite direction at 5.4 bar. The heat of evaporation is covered by the absorption process. The remainder of the heat released at 58 C is then 157.5 kcal / kg and is used to drive out one molecule of methylamine from the compound LiGl.3CH3NH2 (working fluid B) of the heat transformer 31. The expelled methylamine condenses again at 100 C. The heat of condensation is again given off to the outside air at 5 ° C. The condensation pressure of the methylamine of 2 bar prevails in the heat transformer 31 during the exchange phase. The expulsion is carried out at 530 ° C. The combined absorption / expulsion process of the exchange phase is shown in FIG. Since methylamine is released during the expulsion of both working fluids A and B, the voltage curve A1 is identical to the voltage curve B1. In this phase, an intermediate heat carrier circulates between the two working media A and B. The available temperature difference from OC is sufficient for the heat transfer. The molecular weight of the working medium B is 134. The weight loss of the substance B is therefore: gB = 31/134 = 23.1 t The corresponding reversible chemical reaction is: To expel 1 molecule of methylamine from substance B qB = 84.1 kcal / kg of heat is required.

d Das Gewichtsverhältnis der am Wärmeaustausch beteiligten Mengen der beiden Stoffe A und B ergibt sich aus dem Verhältnis der ausgetauschten Wärmemengen: von B zu A Durch die Kondensation des ausgetriebenen Methylamins wird in dieser Phase die folgende Wärmemenge an die Umgebung abgegeben: was 36 t entspricht.d The weight ratio of the quantities of the two substances A and B involved in the heat exchange results from the ratio of the quantities of heat exchanged: from B to A As a result of the condensation of the expelled methylamine, the following amount of heat is given off to the environment in this phase: which corresponds to 36 t.

In der Heizphase schliesslich wird das bei 370 C unter 5,4 bar verdampfte Methylamin bei 76 C wieder absorbiert. Da die Verdampfungswärme des Methylamins wieder durch den Absorptionsprozess gedeckt werden muss, steht die folgende Wärmemenge zur Verfügung: was 29 % der ursprünglich abgespeicherten Sonnenwärme entspricht. Mit dieser Wärme kann Heizungs- und Gebrauchswarmwasser auf etwa 710 aufgeheizt und zur Deckung des Haushaltwärmebedarfes unter den üblichen Bedingungen und mit den sonst üblichen Apparaturen verwendet werden. Der Absorptionsvorgang der Heizphase ist in Fig. 8 gezeigt.In the heating phase, the methylamine, which has evaporated at 370 ° C. under 5.4 bar, is reabsorbed at 76 ° C. Since the evaporation heat of the methylamine has to be covered by the absorption process, the following amount of heat is available: which corresponds to 29% of the originally stored solar heat. With this heat, heating and domestic hot water can be heated to around 710 and used to cover household heating requirements under the usual conditions and with the usual equipment. The absorption process of the heating phase is shown in FIG.

Zur Illustation des Wärmeflusses sei auf die Fig. 9 hingewiesen.Reference is made to FIG. 9 for an illustration of the heat flow.

In dieser Figur bedeutet X1 die Speicherphase, X2 die Austauschphase und X3 die Freisetzung der Wärme aus dem zweiten Wärmetransformator 31 für Heizzwecke oder für die Warmwasseraufbereitung. Es sei bemerkt, dass der angegebene Gesamtwirkungsgrad von 29 % die minimal mögliche Ausbeutung der Sonnenenergie bedeutet. Eine Verbesserung des Wirkungsgrades ist möglich, indem die Verdampfung des Methylamins in der Austausch- oder in der Heizphase ebenfalls mit Sonnenwärme erfolgt. Die Methylaminverdampfung in der Heizphase ist z. B. dann möglich, wenn die drei Phasen der Energiespeicherung und der Freigabe sich über zwei Tage erstrecken, wozu aber zwei identische, mehrstufige Wärmepumpensysteme notwendig sind.In this figure, X1 means the storage phase, X2 the exchange phase and X3 the release of heat from the second heat transformer 31 for heating purposes or for hot water preparation. It should be noted that the stated overall efficiency of 29% means the minimum possible exploitation of solar energy. An improvement the efficiency is possible by the evaporation of the methylamine in the exchange or in the heating phase also takes place with solar heat. The methylamine evaporation in the heating phase is z. B. possible if the three phases of Energy storage and release extend over two days, but two days for that identical, multi-stage heat pump systems are necessary.

1. System 2. System Nacht ----- Austauschphase 1. Tag Sonnenschein Speicherphase Heizphase Nacht Austauschphase 2. Tag Sonnenschein Heizphase Speicherphase Nacht » Austauschphase Wie ersichtlich, verlangt die kontinuierliche Wärmeversorgung, dass die beiden identischen Systeme mit Phasenverschiebung arbeiten. Da jetzt dem Absorptionsprozess die Methylamin-Verdampfungswärme nicht entzogen zu werden braucht, vergrössert sich die nutzbare Wärmemenge um den gleichen Betrag. Anders betrachtet, wird die zusätzlich bei tieferer Temperatur gesammelte Sonnenwärme unmittelbar in brauchbare Wärme umgewandelt, d. h. auf höhere Temperatur transformiert. Der Maximalwert des Gesamtwirkungsgrades ist in diesem Fall: = (242 - 84,5 - 87,2 + 87,5) / (242 + 87,2) = 47,8 Oa Dabei wird angenommen: c v Die minimale Temperatur des vom Sonnenkollektor kommenden Wärmeträgers, bei welcher die Speicherung der gesammelten Wärme noch möglich ist, ist in Fig. 10 als Funktion der Aussentemperatur aufgezeichnet. Als Parameter ist der dazugehörige Druck im entsprechenden Wärmetransformator aufgetragen. Für den Wärmeübergang und für das Vorhandensein einer akzeptablen Reaktionsgeschwindigkeit muss die Temperatur des Wärmeträgers über dem Minimum, d. h. über der Gleichgewichtstemperatur liegen. In der Fig. 10 bedeutet T die Speichertemperatur, 5 T die Aussentemperatur und Y den Arbeitsbereich.1st system 2nd system night ----- exchange phase 1st day sunshine storage phase heating phase night exchange phase 2nd day sunshine heating phase storage phase night »exchange phase As can be seen, the continuous heat supply requires that the two identical systems work with a phase shift. Since the methylamine evaporation heat does not need to be withdrawn from the absorption process, the usable amount of heat increases by the same amount. Viewed differently, the additional solar heat collected at a lower temperature is immediately converted into usable heat, ie transformed to a higher temperature. In this case, the maximum value of the overall efficiency is: = (242 - 84.5 - 87.2 + 87.5) / (242 + 87.2) = 47.8 Oa The following is assumed: cv The minimum temperature of the heat transfer medium coming from the solar collector at which the accumulated heat is stored is still possible, is shown in Fig. 10 as a function of the outside temperature. The associated pressure in the corresponding heat transformer is plotted as a parameter. For the heat transfer and for the existence of an acceptable reaction rate, the temperature of the heat carrier must be above the minimum, ie above the equilibrium temperature. In FIG. 10, T denotes the storage temperature, 5 T denotes the outside temperature and Y denotes the working range.

a Analog ist in Fig. 11 die Linie des chemischen Gleichgewichtszustandes für die Freisetzung der gespeicherten Wärme in der Heizphase gezeichnet. Die chemische Reaktion spielt sich ab, wenn die Wärme abgeführt wird, ansonsten kommt sie selbstregelnd zum Stillstand. Die Abführung der Wärme und die Sicherung einer ausreichenden Reaktionsgeschwindigkeit bedingen die hinreichende Unterkühlung des Absorbates. Das tatsächliche Temperaturniveau Tw der Nutzwärme, d. h. die mit dem Heiz- bzw. Gebrauchswarmwasser effektiv erreichbare Temperatur ist in Fig. 11 als Arbeitsbereich Y angedeutet. Als Abszisse ist die notwendige Absorbat-Verdampfungstemperatur T gewählt. a. The line of the chemical equilibrium state is analogous in FIG. 11 drawn for the release of the stored heat in the heating phase. The chemical The reaction takes place when the heat is dissipated, otherwise it comes self-regulating to a standstill. The dissipation of heat and ensuring a sufficient reaction speed cause sufficient hypothermia of the absorbate. The actual temperature level Tw the useful heat, d. H. that which can be effectively achieved with the heating or domestic hot water Temperature is indicated as working range Y in FIG. 11. As the abscissa is the necessary absorbate evaporation temperature T is selected.

v Ob die Wärme für die Methylaminverdampfung aus dem Salzschmelze-Wärmespeicher, vom Sonnenkollektor oder vom Absorptionsprozess genommen wird, muss je nach dem momentanen Angebot entschieden werden. v Whether the heat for the methylamine evaporation from the molten salt heat storage, taken from the solar collector or from the absorption process, depending on the current offer to be decided.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die beschriebene Wärmepumpenanordnung als Sonnenwärmespeicher und Wärmetransformator in Ergänzung zu einer gewöhnlichen Oelheizung zum Energiesparen ohne jede Aenderung der Heizkörper oder sonstiger Wärmeverteileinrichtungen und ohne jede Komforteinbusse realisiert werden kann. Soweit die Sonnenwärme bei etwa 40 - 50 C mit handelsüblichen Kollektoren gesammelt werden kann, kann sie mit 29 - 48 t Wirkungsgrad mit der Wärmepumpenanordnung auf 70 - 750 C transformiert und genutzt werden. Nach Verbrauch der gespeicherten Sonnenenergie muss die Oelheizung in Aktion treten. Wird die Wärmepumpenanordnung zusätzlich mit elektrischem Nachtstrom geheizt, so ist auch die vollständige Ablösung der Oelheizung möglich. Ob und wann die Ablösung der Oelheizung aktuell wird, hängt von der Entwicklung des Preises für Heizöl und Nachtstrom ab.In summary, it can be stated that the heat pump arrangement described as solar heat storage and heat transformer in addition to an ordinary one Oil heating to save energy without changing the radiators or other heat distribution devices and can be implemented without any loss of comfort. So much for the warmth of the sun about 40 - 50 C can be collected with commercially available collectors, it can with 29 - 48 t efficiency transformed to 70 - 750 C with the heat pump arrangement and be used. After the stored solar energy has been consumed, the oil heating must take action. If the heat pump arrangement is additionally equipped with electric night power heated, the complete replacement of the oil heating is possible. If and when The replacement of the oil heating system depends on the development of the price for heating oil and night power.

Pro Transformationsstufe geht etwas mehr als Y3 der gesammelten Sonnenwärme verloren. In der Sommerzeit reicht für die Gebrauchswarmwasserzubereitung die einstufige Transformation aus. In diesem Fall sind die Transformationsverluste entsprechend niedriger.A little more than Y3 of the solar heat collected goes per transformation stage lost. In the summer the single-stage is sufficient for domestic hot water preparation Transformation off. In this case the transformation losses are corresponding lower.

Bei der Beurteilung der Transformationsverluste müssen der Sonnenkollektor und die Wärmepumpenanordnung als eine Einheit betrachtet werden. Wird die Wärme ohne Wärmetransformator direkt eingesetzt, so entstehen zwar keine Transformationsverluste, dafür muss in den Sonnenkollektoren eine höhere Temperatur herrschen. Somit kann weniger Wärme gesammelt werden. Der Vorteil der Wärmetransformation ist in erster Linie darin zu sehen, dass sie die Sammlung von mehr Wärme bei tieferer Temperatur erlaubt. Die Vqraussetzung für die Wärmetransformation ist weniger die absolute Temperatur der gesammelten Sonnenwärme als das Vorhandensein eines hinreichenden Temperaturgefälles zur Umgebung.When assessing the transformation losses need the solar collector and the heat pump assembly can be viewed as a unit. Will the heat used directly without a heat transformer, there are no transformation losses, this requires a higher temperature in the solar collectors. Thus can less heat can be collected. The advantage of heat transformation is first Line in it to be seen that they are collecting more heat at lower temperatures permitted. The prerequisite for the heat transformation is less the absolute Temperature of the collected solar heat than the presence of a sufficient Temperature gradient to the environment.

In bezug auf den konstruktiven Aufbau und die Leitungsführung bei einem einzelnen Wärmetransformator wird nun auf die Fig.With regard to the structural design and the routing of the cables a single heat transformer is now referred to Fig.

12 - 16 hingewiesen.12-16.

Der Grundriss des als Speichereinheit 50 gestalteten Wärmetransformators ist quadratisch ausgebildet, so dass bei Bedarf mehrere Speichereinheiten unmittelbar nebeneinander in einer Reihe aufgestellt werden können. In der Speichereinheit 50 ist ein zylindrisches Druckgefäss 51 untergebracht. In den Ecken der quadratischen Einheit 50 sind vier Salzschmelze-Latentspeicher 52 angeordnet. Diese sind drucklose Stahlbehälter, die im Querschnitt die Form eines rechtwinkligen Dreiecks aufweisen und leicht konkav und gleich hoch wie das Druckgefäss 51 sind. Im Innern jedes Latentspeichers 52 läuft über die ganze Länge desselben ein Rippenrohr 53. Das Heizwasser im Rippenrohr 53 durchströmt in Serie alle vier Latentspeicher 52. Die Rippen verbessern den Wärmeübergang zwischen dem Salz und dem Heizwasser. Das Druckgefäss 51 ist in einen Absorbatbehälter 54 (Kondensator-Verdampferteil) und einen Absorberbehälter 55 (Austreiber-Absorberteil) unterteilt. Die zwei Behälter 54, 55 sind voneinander thermisch isoliert 56. Normalerweise herrscht in den beiden Behältern 54, 55 der gleiche Druck, es-sind jedoch auch Anwendungen möglich, bei welchen der Druck verschieden sein kann, weswegen die Trennwand 57 als Druckbehälterboden ausgebildet ist.The floor plan of the heat transformer designed as a storage unit 50 is designed in a square shape, so that several storage units can be used directly can be placed side by side in a row. In the storage unit 50 a cylindrical pressure vessel 51 is housed. In the corners of the square Unit 50, four molten salt latent stores 52 are arranged. These are pressureless Steel tanks that have the shape of a right triangle in cross-section and are slightly concave and the same height as the pressure vessel 51. Inside every latent storage A finned tube 53 runs over the entire length of the same. The heating water in the finned tube 53 flows through all four latent storages 52 in series. The ribs improve the heat transfer between the salt and the heating water. The pressure vessel 51 is in an absorbate container 54 (condenser-evaporator part) and an absorber container 55 (expeller-absorber part) divided. The two containers 54, 55 are thermally insulated 56 from one another. Normally the same pressure prevails in the two containers 54, 55, but there are also applications possible, at which the pressure can be different, which is why the partition 57 is designed as a pressure vessel bottom.

Im Absorberbehälter 55 sind in gleichmässigen Abständen vierzehn Wärmeaustausch-Absorberteller 58 angeordnet. Die Ausbildung eines der unteren Teller ist in den Fig. 14 und 15 gezeigt. Die Teller 58 werden von drei Heizwasserführungs- und Halterungsrohren 59, 60, 61 durchdrungen, welche jeweils um 1200 zueinander versetzt sind. Auf den Tellern 58 sind Rohrschlangen 63 angeschweisst, in welchen das Heizwasser von einem Halterungsrohr 59, 60, 61 zum anderen hinüberströmen kann. Die Schaltung der Durchströmung ist aus der Fig. 16 ersichtlich.In the absorber container 55 there are fourteen heat exchange absorber plates at regular intervals 58 arranged. Training one of the lower plates is in 14 and 15 shown. The plates 58 are of three heating water supply and Support tubes 59, 60, 61 penetrated, which are offset from one another by 1200 are. On the plates 58 pipe coils 63 are welded, in which the heating water can flow over from one support tube 59, 60, 61 to the other. The circuit the flow through can be seen from FIG.

In den untersten fünf Tellern strömt das Heizwasser vom Eintritt E durch das Rohr 59 in das Rohr 60 hinüber. Auf der Höhe des Zwischenraumes zwischen den fünften und den sechsten Tellern ist das Rohr 59 durch einen Blindflansch 62 unterbrochen. Vom sechsten bis zum zehnten Teller strömt das Heizwasser vom Rohr 60 in das Rohr 59 zurück. Oberhalb des zehnten Tellers ist das Rohr 60 durch einen weiteren Blindflansch 64 unterbrochen. Auf den obersten vier Wärmeaustauscher-Absorbertellern ist die Rohrschlange 63 um 1200 versetzt angeordnet, so dass hier das Heizwasser vom Rohr 59 zum Rohr 61 hinüberströmt. Das Rohr 61 führt zum Austritt A.The heating water flows into the bottom five plates from inlet E. through the pipe 59 into the pipe 60 over. At the height of the space between the fifth and sixth plates is the tube 59 through a blind flange 62 interrupted. The heating water flows from the pipe from the sixth to the tenth plate 60 back into the tube 59. Above the tenth plate, the tube 60 is through a further blind flange 64 interrupted. On the top four heat exchanger absorber plates the pipe coil 63 is arranged offset by 1200, so that the heating water here flows over from pipe 59 to pipe 61. The pipe 61 leads to outlet A.

Die drei Rohre 59, 60, 61 sind oberhalb des obersten Tellers durch je ein gerades Rohrstück 65 miteinander verbunden. Ein Hinüberströmen des Wassers vom Rohr 59 durch das Rohr 65 in das Rohr 61 wird durch den Blindflansch 66 verhindert. Im Innern des Rohres 60 kann ein dünneres koaxiales Rohr angeordnet sein, welches von unten bis zum Rohrstück 65 geführt ist. Dieses dünne Rohr durchdringt den Blindflansch 64 und dient der Entlüftung des Wärmeaustauschers durch den Entlüftungshahn 67.The three tubes 59, 60, 61 are through above the top plate a straight pipe piece 65 connected to one another. A flowing over of the water from pipe 59 through pipe 65 into pipe 61 is prevented by the blind flange 66. in the Inside the tube 60, a thinner coaxial tube can be arranged which is guided from below to the pipe section 65. This thin pipe penetrates the blind flange 64 and is used to vent the heat exchanger through the vent valve 67.

Zwischen den Rohren 59 und 60 sind die Teller 58 am Rande abgekantet, wobei diese Kanten 68 einander berühren, so dass über die ganze Höhe des Wärmetauschers eine ununterbrochene ebene Fläche entsteht. Nach dem Zusammenschweissen des Wärmetauscherbündels an den Rohren 59, 60, 61 wird ein engmaschiges Drahtgeflecht 69 um die Teller gelegt und an der durch das Abkanten entstandenen Fläche durch Punktschweissen befestigt.Between the tubes 59 and 60, the plates 58 are folded at the edge, these edges 68 touching one another, so that over the entire height of the heat exchanger an uninterrupted flat surface is created. After welding the heat exchanger bundle together A close-meshed wire mesh 69 is placed around the plates on the tubes 59, 60, 61 and attached to the surface created by the folding by spot welding.

Bevor das Drahtgeflecht 69 in der Mitte der Fläche geschlossen wird, werden die Zwischenräume zwischen den Absorbertellern mit dem granulatförmigen Arbeitsmittel aufgefüllt. Nach Verschluss des Drahtgeflechtes 69 wird der Absorberbehälter 55 in das Druckgefäss 51 hineingestellt, die Isolation 56 oben aufgelegt und der Zwischenboden 57 eingeschweisst.Before the wire mesh 69 is closed in the middle of the surface, the gaps between the absorber plates with the granular working medium filled up. After the wire mesh 69 is closed, the absorber container 55 becomes placed in the pressure vessel 51, the insulation 56 placed on top and the intermediate floor 57 welded in.

Im oberen Teil des Druckgefässes 51, im Absorbatbehälter 54, befinden sich drei Kondensations-Verdampferteller 70 unterschiedlicher Ausbildung, die ebenfalls von Heizungswasser durchströmt werden. Die Schaltung der Durchströmung geht wieder aus der Fig. 16 hervor. Durch die Rohrschlange 75 des obersten Tellers strömt das Heizwasser vom Rohr 72 zum Rohr 73. Zwischen den oberen und den mittleren Tellern ist das Rohr 72 durch einen Blindflansch 76 unterbrochen, so dass das Wasser in der Rohrschlange des mittleren Tellers vom Rohr 73 zum Rohr 72 zurückströmt. Der unterste Teller ist gegenüber dem mittleren Teller um 1200 verdreht, so dass das Heizwasser dadurch vom Rohr 72 zum Rohr 74 und damit zum Austritt A strömt.Located in the upper part of the pressure vessel 51, in the absorbate container 54 three condensation evaporator plates 70 different training, which also of heating water are flowed through. The circuit of the flow can be seen again from FIG. Through the coil 75 of the top plate the heating water flows from pipe 72 to pipe 73. Between the upper and middle The tube 72 is interrupted by a blind flange 76 so that the water flows back in the pipe coil of the middle plate from pipe 73 to pipe 72. The bottom plate is rotated by 1200 in relation to the middle plate, so that the heating water thereby flows from pipe 72 to pipe 74 and thus to outlet A.

Nach der Fertigstellung wird der Druckzylinder 51 evakuiert und mit Absorbatgas gefüllt. Nach der Wärmespeicherung, im durch Wärme geladenen Zustand, füllt das kondensierte Absorbat den Absorbatbehälter 54 bis fast zur Höhe des obersten Tellers.After completion, the pressure cylinder 51 is evacuated and with Filled absorbate gas. After the heat storage, in the state charged by heat, the condensed absorbate fills the absorbate container 54 to almost the level of the top one Plates.

An den Absorbatbehälter dnd den oberen Teil des Absorberbehälters. sind die Leitungen 77, 78 und 79 angeschlossen. An die Leitung 72 ist ein Druckmessorgan und ein Ueberdruckventil angeschlossen, welch letzteres bei eventueller Ueberhitzung des Absorbatgases dieses ins Freie führt. Zwischen den Leitungen 77 und 78 ist ein Niveaumessgerät angebracht, welches das Niveau des kondensierten, sich im Absorbatbehälter 54 befindlichen Absorbates anzeigt und damit über den Ladezustand des Speichers Auskunft gibt. Zwischen den Anschlüssen der Leitungen 77 und 79 kann das Absorbatgas frei zirkulieren.To the absorbate container and the upper part of the absorber container. lines 77, 78 and 79 are connected. A pressure measuring element is attached to the line 72 and a pressure relief valve connected, the latter in the event of overheating of the absorbate gas this leads into the open. Between lines 77 and 78 is a Level meter attached, which shows the level of the condensed in the absorbate tank 54 shows the absorbates and thus the charge status of the memory Gives information. The absorbate gas can be between the connections of the lines 77 and 79 circulate freely.

Wird die benötigte Speicherkapazität durch Parallelschaltung mehrerer Speichereinheiten aufgebracht, so werden diese auf gleichem Niveau installiert. Die Leitungen 77, 78 und 79 dienen dann als Verbindungsleitungen, durch welche das Absorbat frei zirkulieren kann. Bei dieser Anordnung mit mehreren Speichereinheiten wird nur ein einziges Sicherheitsventil und ein einziges Druck- und Niveaumessorgan benötigt.The required storage capacity is achieved by connecting several Storage units applied, these are installed at the same level. The lines 77, 78 and 79 then serve as connecting lines through which the Absorbate can circulate freely. In this arrangement with several storage units there is only one safety valve and one pressure and level measuring element needed.

Anhand der Fig. 17 wird nun eine Anwendung der Erfindung beschrieben, bei welcher zwei einstufige Wärmepumpenanordnungen 80', 80" derart miteinander gekoppelt sind, dass al-ternativ die eine Anordnung in der Speicherphase und die andere Anordnung in der Heizphase arbeitet. Zwei Wärmetransformatoren 81', 81" mit den dazugehörigen integrierten Latentspeichern 82', 82" bilden die Doppelanlage, deren Schaltung und Betriebszustände nun erläutert werden.An application of the invention will now be described with reference to FIG. in which two single-stage heat pump arrangements 80 ', 80 "are coupled to one another in this way are that alternatively the one arrangement in the storage phase and the other arrangement works in the heating phase. Two heat transformers 81 ', 81 "with the associated integrated latent storage 82 ', 82 "form the double system, their circuit and Operating conditions will now be explained.

Die Aufladung bzw. Nachladung der Wärmetransformatoren 81', 82" mit Wärme aus Nachtstrom sowie die direkte Erwärmung des Gebrauchswarmwassers im Boiler 83 erfolgt mit dem Heizwasser als Wärmezwischenträger, wobei das Wasser im Durchlauferhitzer 84 erwärmt wird. Der Sonnenkollektor 85 muss mit einem Heizwasser-/Aussenluft-Wärmetauscher 86 ergänzt werden. Mit diesem Wärmetauscher 86 wird die Kondensationswärme des Absorbates bei der Speicherung der Sonnenwärme an die Aussenluft L abgegeben. Mit Vorteil wird der Wärmetauscher 86 so konstruiert und angebracht, dass damit auch die Wärmewiedergewinnung aus der Abluft in der Heizphase möglich ist.The charging or recharging of the heat transformers 81 ', 82 "with Heat from night electricity as well as the direct heating of the domestic hot water in the boiler 83 takes place with the heating water as an intermediate heat carrier, with the water in the water heater 84 is heated. The solar collector 85 must be equipped with a heating water / outside air heat exchanger 86 can be added. With this heat exchanger 86, the condensation heat of the absorbate at the storage of solar heat is released to the outside air L. With advantage will the heat exchanger 86 is designed and installed to allow heat recovery from the exhaust air in the heating phase.

Es sind insgesamt vier Heizwasser-Umwälzpumpen in der Anlage vorhanden: eine gemeinsame Heizungspumpe 87, eine gemeinsame Kollektor-Umwälzpumpe 89 und je eine Umwälzpumpe 88', 88" für die beiden Wärmetransformatoren 81' und 81". Zum Dreiweg-Heizungsregelventil 91 kommen noch zwei Bypass-Dreiweg-Regelventile 90', 90" für die Regelung der Absorbatverdampfung und damit des Druckes.There are a total of four heating water circulation pumps in the system: a common heating pump 87, a common collector circulation pump 89 and each a circulation pump 88 ', 88 "for the two heat transformers 81' and 81". To the three-way heating control valve 91 are two bypass three-way control valves 90 ', 90 "for regulating the vaporization of absorbate and with it the pressure.

Alle übrigen Ventile 92 - 105 sind Dreiweg-Magnetventile einfachster Ausführung. Sie steuern den Heizwasserfluss und legen damit den Betriebszustand fest. Zusätzlich wird noch eine Rückschlagsklappe 106 verwendet.All other valves 92-105 are three-way solenoid valves of the simplest Execution. They control the heating water flow and thus set the operating status fixed. In addition, a non-return valve 106 is used.

Die Betriebsweise des Doppel systems variiert mit der Aussentemperatur, muss dem Angebot an Sonnenenergie angepasst werden und folgt dem Tag/Nacht-Zyklus: a) Tagesbetrieb im Sommer Diese Betriebsart wird dann gefahren, wenn das Angebot an Sonnenenergie gross ist und auf Heizung verzichtet werden kann. Die gesammelte Sonnenwärme wird lediglich zur Gebrauchswarmwasseraufbereitung benötigt. Entsprechend arbeitet eines der beiden Systeme (z. B. System 80') in der Speicherphase und das andere in der Heizphase. Die Umwälzpumpe 89 fördert das Wasser über das Ventil 104 zum Sonnenkollektor 85, dann über die Ventile 96', 103, 102, 101 zum Austreiber-Absorber, wo mit der Sonnenwärme das Absorbat ausgetrieben wird und schliesslich über das Ventil 97' zurück zur Saugseite der Pumpe.The operation of the double system varies with the outside temperature, must be adapted to the supply of solar energy and follows the day / night cycle: a) Daytime operation in summer This operating mode is operated when the offer is on Solar energy is large and heating can be dispensed with. The collected solar heat is only required for domestic hot water treatment. Works accordingly one of the two systems (e.g. system 80 ') in the storage phase and the other in the heating phase. The circulation pump 89 conveys the water via the valve 104 to Solar collector 85, then via the valves 96 ', 103, 102, 101 to the expeller absorber, where the absorbate is expelled with the heat of the sun and finally via the Valve 97 'back to the suction side of the pump.

Wenn die Temperatur im Kollektor zeitweise nicht für die Austreibung genügt, so wird über die Ventile 101 und 105 der Austreiber-Absorber umfahren. Die Umwälzpumpe 88' drückt das Wasser über die Ventile 92' und 93' zum Wärmetauscher 86, dann über das Regelventil 90 zum Absorbatbehälter. Mit diesem Umlauf ist die Abgabe der Absorbat-Kondensationswärme an die Aussenluft gewährleistet.If the temperature in the collector is temporarily not available for expulsion is sufficient, the expeller absorber is bypassed via the valves 101 and 105. the Circulation pump 88 'presses the water through valves 92' and 93 'to the heat exchanger 86, then via the control valve 90 to the absorbate container. With this circulation is the Release of the absorbate condensation heat to the outside air is guaranteed.

b) Nachtbetrieb im Sommer Der Gebrauchswarmwasserboiler 83 wird hauptsächlich nachts geladen, kann aber jederzeit auch am Tage nachgeladen werden.b) Night operation in summer The domestic hot water boiler 83 is mainly charged at night, but can also be recharged at any time during the day.

Allerdings wird während des Nachladens die Sonnenenergie-Speicherung im System 80' unterbrochen. Die Umwälzpumpe 89 fördert das Wasser durch das Ventil 104 über den (ausgeschalteten) Durchlauferhitzer 84 und das Ventil 102 zum Warmwasserboiler 83. Das abgekühlte Wasser gelangt über das Ventil 100 in den Austreiber-Absorber 81", wo es erwärmt wird, bevor es über die Ventile 97'1 und 105 zur Pumpe 89 zurückgeführt wird.However, the solar energy is stored during recharging interrupted in system 80 '. The circulation pump 89 conveys the water through the valve 104 via the (switched off) water heater 84 and the valve 102 to the hot water boiler 83. The cooled water reaches the expeller absorber via valve 100 81 ", where it is heated before it is returned to the pump 89 via the valves 97'1 and 105 will.

Die Absorbatverdampfungswärme wird in diesem Fall auch durch das erwärmte, aus dem Austreiber-Absorber austretende Wasser gedeckt. Durch die Ventile 97'', 98, 90", die Umwälzpumpe 88" und schliesslich durch die Ventile 92", 100 wird das Wasser wieder zum Austreiber-Absorber 81'' zurückgeführt. Der Reaktionsdruck wird durch das Dreiweg-Bypass-Regelventil 90" geregelt.In this case, the heat of vaporization of the absorbate is also generated by the heated, Covered water emerging from the expeller absorber. Through the valves 97 '', 98, 90 ", the circulation pump 88" and finally through the valves 92 ", 100 that will Water returned to the expeller absorber 81 ″. The reaction pressure becomes regulated by the three-way bypass control valve 90 ".

c) Tagesbetrieb in der Uebergangszeit Bei dieser Betriebsart wird die Sonnenwärme neben der Erwärmung des Warmwasserboilers auch für die Heizung gebraucht. Die beiden Systeme 80' und 80" arbeiten alternierend wie im Sommerbetrieb.c) Daytime operation in the transition period In this operating mode, the solar heat is used for heating in addition to heating the hot water boiler. The two systems 80 'and 80 "work alternately like in summer operation.

System 80' wird z. B. aufgeladen, gleich wie unter a) beschrieben. Auch System 80" kann genau gleich und mit erster Priorität zum Aufladen des Warmwasserboilers 83 gebraucht werden. Im Heiztrieb wird das Heizungswasser mit der Pumpe 87 durch die Radiatoren umgewälzt. Die Zimmertemperaturregulierung lässt bei zu niedriger Temperatur das Dreiweg-Regelventil 91 in Richtung des Ventils 100 des Austreiber-Absorbers 81" öffnen.System 80 'is e.g. B. charged, same as described under a). System 80 "can also do exactly the same and with first priority to the Charging the hot water boiler 83 are needed. The heating water is used in the heating drive circulated with the pump 87 through the radiators. The room temperature regulation leaves the three-way control valve 91 in the direction of the valve if the temperature is too low 100 of the expeller absorber 81 "open.

Das im Austreiber-Absorber erwärmte Wasser strömt dann über die Ventile 97" und 105 in den Heizwasserkreislauf zurück.The water heated in the expeller absorber then flows through the valves 97 "and 105 back into the heating water circuit.

Die Absorbatverdampfung wird mit Vorteil mit Sonnenwärme vorgenommen. Die Pumpe 88" drückt das Wasser durch die Ventile 92", 93" und 94" zum Sonnenkollektor 85. Von hier gelangt das erwärmte Wasser über das Ventil 96" zum Bypass-Regelventil 90" und damit zum Absorbatbehälter. Die Absorbatverdampfung im System 80" und die Absorbataustreibung bzw. Speicherung im System 80' werden gleichzeitig mit Sonnenwärme vorgenommen.The absorbate evaporation is advantageously carried out with solar heat. The pump 88 "pushes the water through the valves 92", 93 "and 94" to the solar collector 85. From here, the heated water passes through valve 96 ″ to the bypass control valve 90 "and thus to the absorbate container. The absorbate evaporation in system 80" and the Absorbate expulsion or storage in the system 80 'are carried out simultaneously with solar heat performed.

Ist zu wenig Sonnenwärme vorhanden, so wird die Heizung mit dem System 80" fortgesetzt, indem die Absorbatverdampfung auf gleiche Weise von der Absorption gedeckt wird, wie es unter b) bei der Nachladung des Warmwasserboilers beschrieben worden ist. Soweit Wärme im Salzschmelz-Latentspeicher geladen wurde (siehe nächsten Abschnitt: Nachtbetrieb in der Uebergangszeit), so wird diese Wärme mit Priorität zur Absorbatverdampfung verwendet.If there is too little solar heat, the heating is switched on with the system 80 "continued by removing the absorbate evaporation in the same way from the absorption is covered, as described under b) when reloading the hot water boiler has been. As long as heat has been loaded into the molten salt latent storage (see next Section: Night operation in the transition period), this heat is given priority used for absorbate evaporation.

d) Nachtbetrieb in der Uebergangszeit An sonnenarmen Tagen wird das jeweils in der Speicherphase arbeitende System nicht voll aufgeladen. Je nach Heizbedarf wird die Nachladung mit Wärme aus elektrischem Strom während der darauffolgenden Nacht nötig. Bei der Nachladung wird das Wasser mit der Umwälzpumpe 89 durch das Ventil 104 zum Durchlauferhitzer 84 geleitet, wo es erwärmt wird. Anschliessend fliesst es durch die Ventile 102 und 101 zum Austreiber-Absorber (z. B. des Systems 80'), wo die restliche Austreibung stattfindet, und von hier über das Ventil 97' zur Pumpe 89 zurück. Während der Austreibung mit elektrischer Nachtenergie kann die Kondensationswärme des Absorbates entweder im Salzschmelz-Speicher gespeichert oder direkt zur Heizung benutzt werden. Im ersten Fall wird das Wasser von der Pumpe 88' über die Ventile 92', 93', 94' und 95' zum Latentspeicher 82' geführt, von wo es zum Bypass-Regelventil 90' uEnd damit zum Absorbatbehälter gelangt. Mit dem gleichen Kreislauf wird die Wärme dem Salzschmelz-Speicher wieder entnommen und zur Absorbatverdampfung verwendet. Während des Aufladens des Salzschmelz-Speichers ist der Bypass des Ventils 90' geschlossen. Während der Absorbatverdampfung regelt das Ventil 90' auch in diesem Fall den Betriebsdruck. Wird die Absorbat-Kondensationswärme direkt zur Heizung benutzt, so wird das Wasser von der Pumpe 88' über die Ventile 92', 93', 94' und 95' zum Heizungs-Dreiweg-Regelventil 91 und damit zum Radiator-Kreislauf geführt.d) Night operation in the transition period On days with little sunshine this will be System working in the storage phase is not fully charged. Depending on the heating requirement is recharging with heat from electric current during the subsequent one Night necessary. When reloading, the water with the circulation pump 89 through the Valve 104 passed to the water heater 84, where it is heated. Afterward it flows through the valves 102 and 101 to the expeller absorber (e.g. of the system 80 '), where the remaining expulsion takes place, and from here via valve 97' back to pump 89. During the expulsion with electric night energy can the heat of condensation of the absorbate is either stored in the molten salt reservoir or used directly for heating. In the first case, the water is from the pump 88 'via the valves 92', 93 ', 94' and 95 'to the latent storage 82', from where it goes to the bypass control valve 90 'and thus to the absorbate container. With the same Cycle, the heat is taken from the molten salt storage tank and used to vaporize the absorbate used. The valve is bypassed while the molten salt storage tank is charging 90 'closed. During the evaporation of the absorbate, the valve 90 'also regulates this Fall the operating pressure. The absorbate condensation heat is used directly for heating is used, the water is from the pump 88 'over the valves 92 ', 93', 94 'and 95' to the heating three-way control valve 91 and thus to the radiator circuit guided.

Von hier gelangt es über die Rückschlagsklappe 106, das Ventil 98 und das Bypass-Regelventil 90' wieder zum Absorbatbehälter.From here it arrives via the non-return flap 106, the valve 98 and the bypass control valve 90 'back to the absorbate container.

Die Aufladung oder Nachladung des Gebrauchswarmwasserboilers 83 geschieht mit der Pumpe 89, welche das Wasser über das Ventil 104 zum Durchlauferhitzer 84 und über das Ventil I02 zum Boiler 83 drückt, von wo es über das Ventil 103 zur Saugseite der Pumpe gelangt. Dieser Ladevorgang geschieht alternativ zur Aufladung des Wärmetransformators.The hot water boiler 83 is charged or recharged with the pump 89, which transfers the water via the valve 104 to the water heater 84 and via the valve I02 to the boiler 83, from where it is via the valve 103 to The suction side of the pump. This charging process is an alternative to charging of the heat transformer.

e) Nachtbetrieb im Winter Soweit Sonnenwärme gesammelt werden kann, wird die Wärmepumpenanordnung auch im Winter gleich wie in der Uebergangszeit, und damit wie unter Punkt c) und d) beschrieben, betrieben. In der kältesten Jahreszeit kann die Sonnenenergie den Wärmebedarf bei weitem nicht decken. Die Austreibung wird also hauptsächlich oder ganz in der Nacht mit elektrischer Energie erfolgen.e) Night operation in winter As far as solar heat can be collected, the heat pump arrangement is the same in winter as in the transition period, and operated as described under points c) and d). In the coldest season the solar energy cannot cover the heat demand by far. The expulsion will therefore take place mainly or entirely at night with electrical energy.

Die beiden Speichersystem 80', 80" sind für die Aufladung in Serie geschaltet. Die Pumpe 89 drückt das Wasser über das Ventil 104 zum Durchlauferhitzer 84. Von hier gelangt es über die Ventile 102 und 101 zum Austreiber-Absorber 81', dann über die Ventile 97' und 99 zum Absorber 81" und schliesslich über das Ventil 97" zur Pumpe 89 zurück. Die Kondensationswärme des ausgetriebenen Absorbates kann entweder direkt zur Heizung gebraucht werden, oder sie wird in den Salzschmelz-Speicher geladen, wie unter d) beschrieben.The two storage systems 80 ', 80 "are for charging in series switched. The pump 89 presses the water through the valve 104 to the water heater 84. From here it arrives via the Valves 102 and 101 to the expeller absorber 81 ', then via the valves 97' and 99 to the absorber 81 "and finally via the Valve 97 ″ back to pump 89. The heat of condensation of the expelled absorbate can either be used directly for heating, or it is stored in the molten salt storage tank loaded as described under d).

f) Tagesbetrieb im Winter Zur kältesten Jahreszeit werden die beiden Speichersysteme in Serie geschaltet. Vom Heizungsregelventil 81 gelangt das Wasser über Ventil 100 zum Austreiber-Absorber 81', dann über die Ventile 97' und 99 zum Austreiber-Absorber 81" und schliesslich über die Ventile 97" und 105 zurück zum Radiatorenkreislauf H. Die Umwälzung wird von der Heizungspumpe 87 bewerkstelligt. Da die Nutztemperatur des Heizwassers im Austreiber-Absorber 81" erreicht wird, erfolgt die Absorbatverdampfung dieses Systems mit Wärme aus dem Latentspeicher 82", wie unter Punkt d) beschrieben. Im System 80' kann dafür ein etwas niedriger Druck herrschen, so dass hier die Wärme aus der Abluft zur Absorbatverdampfung genutzt werden kann. Der Wasserkreislauf ist dabei genau gleich wie bei der Abgabe der Kondensationswärme an die Aussenluft gemäss Punkt a), nur der Wärmefluss ist umgekehrt, und der Luft-/Wasser-Wärmeaustauscher 86 wird von der Gebäudeabluft angeströmt. Soweit doch noch ein wenig Sonnenwärme zur Verfügung steht, kann sie zur Absorbatverdampfung im System 80' benutzt werden.f) Daytime operation in winter The two of them are at the coldest time of the year Storage systems connected in series. The water passes from the heating control valve 81 via valve 100 to expeller absorber 81 ', then via valves 97' and 99 to Expeller absorber 81 "and finally via the valves 97" and 105 back to the Radiator circuit H. The circulation is brought about by the heating pump 87. Since the useful temperature of the heating water is reached in the expeller absorber 81 ", the absorbate evaporation of this system takes place with heat from the latent storage 82 ", as described under point d). In system 80 ', a slightly lower Pressure prevail, so that here the heat from the exhaust air is used to evaporate the absorbate can be. The water cycle is exactly the same as with the release of the condensation heat to the outside air according to point a), only the heat flow is the other way around, and the air / water heat exchanger 86 is flowed against by the building exhaust air. As long as a little solar heat is still available, it can be used to vaporize the absorbate can be used in the system 80 '.

Zusammenfassend wird nachstehend auf die Vorteile der vorbeschriebenen Erfindung hingewiesen: - In der als Speicher wirkenden Wärmepumpenanordnung ist die Energie während der Wärmeentnahme sowohl in der chemisch gebundenen Form als auch als Wärme vorhanden Die Freisetzung der gebundenen Energie erfolgt selbstregelnd, dem Bedarf bzw. der abgeführten Wärmemenge entsprechend. Das Temperaturniveau der Wärmefreisetzung entspricht der normalen Heiz- bzw. Gebrauchswarmwassertemperatur des Haushaltes; auch die bei tieferer Temperatur gesammelte und gespeicherte Sonnenenergie kann mit einem vernünftigen Wirkungsgrad auf das verlangte Temperaturniveau transformiert werden.In summary, the following will refer to the advantages of the above-described Invention pointed out: - In the heat pump arrangement acting as a memory the energy during heat extraction both in the chemically bound form and also available as heat The bound energy is released in a self-regulating manner, according to the demand or the amount of heat dissipated. The temperature level of the Heat release corresponds to the normal heating or domestic hot water temperature of the household; also the solar energy collected and stored at lower temperatures can be transformed to the required temperature level with a reasonable degree of efficiency will.

- Ein aufgeladener Wärmetransformator kann die chemisch gebundene Wärme über beliebig lange Zeiträume in kaltem Zustand, d. h. auf Umgebungstemperatur, speichern. Während der Freisetzung der Wärme entspricht die Speichertemperatur der normalen Warmwasserboilertemperatur. Dementsprechend sind die Isolationskosten und die Wärmeverluste niedrig.- A charged heat transformer can be chemically bound Heat for any length of time in a cold state, d. H. on Ambient temperature, save. During the release of the heat corresponds to the Storage temperature of the normal hot water boiler temperature. Accordingly, are the insulation costs and the heat losses are low.

Die Speicherung mit wärmetransformierenden Eigenschaften beansprucht etwa Y4 des Volumens und Y3 des Gewichtes eines konventionellen Warmwasserspeichers für Sonnenwärme, unter Annahme einer Temperaturspreizung des Wassers von 170 C.The storage with heat-transforming properties is claimed approximately Y4 of the volume and Y3 of the weight of a conventional hot water storage tank for solar heat, assuming a temperature spread of the water of 170 C.

Dadurch werden beträchtliche Volumeneinsparungen erzielt.This results in considerable volume savings.

In bezug auf die Kosten müssen die Werte der Speichermasse, des Behälters und der Isolation unterschieden werden. Die Isolationskosten des Wärmetransformators entsprechen den Kosten eines Warmwasserboilers gleicher Grösse. Damit sind sie,auf die gespeicherte Energiemenge bezogen, erheblich niedriger.In relation to the costs, the values of the storage mass, the container and isolation. The insulation cost of the heat transformer correspond to the costs of a hot water boiler of the same size. With that they are up related to the stored amount of energy, considerably lower.

Da die Isolation nur während der Austausch- bzw. der Heizphase wirksam ist, sind die Wärmeverluste im Durchschnitt entsprechend niedrig. Während der Freisetzung der gespeicherten Wärme herrscht im Wärmetransformator ein Druck, der gleich dem Druck eines Heisswasserspeichers bei etwa 1500 C Speichertemperatur ist. Zu beachten ist auch, dass bei einem etwaigen Bruch oder bei Leckage nur ein kleiner Teil des ungiftigen und nur schwer wahrnehmbaren Absorbatgases entweichen kann. Die gespeicherte Energie wird jedoch nicht freigesetzt, wie z. B. beim Heisswasserboiler in einem ähnlichen Schadensfall. Die Konsequenzen sind entsprechend milder. Die Kosten der chemischen Speichermasse sind nur ein Bruchteil der Behälterkosten.Because the insulation is only effective during the replacement or heating phase is, the heat losses are correspondingly low on average. During the release of the stored heat, there is a pressure in the heat transformer that is equal to that The pressure of a hot water storage tank is around 1500 C storage temperature. To note is also that in the event of a break or leak, only one Small part of the non-toxic and difficult to perceive absorbate gas escape can. However, the stored energy is not released, such as. B. with the hot water boiler in a similar incident. The consequences are correspondingly milder. the Chemical storage mass costs are only a fraction of the container costs.

Pür das Funktionieren der Wärmepumpenanordnung allein wird keine Fremdenergie benötigt. Wie jedes Sonnenwärme-Heizsystem, muss aber die Wärmepumpenanordnung für die Ueberbrückung längerer Schlechtwetterperioden zur Sicherung des gleichmässigen Komfortes durch eine Heizung aus einer anderen Energiequelle ergänzt werden. Dies geschieht-besonders einfach durch den Einbau der elektrischen Heizung in den Speicher. So funktioniert die Wärmepumpenanordnung bei schlechtem Wetter wie eine gewöhnliche Nachtspeicherheizung.No external energy is used for the functioning of the heat pump arrangement alone needed. Like any solar thermal heating system, however, the heat pump arrangement must be suitable for bridging longer periods of bad weather to ensure uniformity Comfort can be supplemented by heating from another energy source. this happens particularly simply by installing the electric heater in the storage tank. So the heat pump arrangement works like an ordinary one in bad weather Night storage heating.

Gegenüber der Ergänzung eines Sonnenenergie-Heizsystems mit einer herkömmlichen Wärmepumpe ohne Speicherung liegt der Vorteil im Verbrauch von Nachtstrom.Compared to supplementing a solar energy heating system with a conventional heat pumps without storage have the advantage of consuming night-time electricity.

Langfristig gesehen, spielen auch energiepolitische Aspekte eine Rolle, da in Zukunft ein erheblicher Teil der elektrischen Energie durch Kernkraftwerke geliefert wird.In the long term, energy policy aspects also play a role, because in the future a significant part of the electrical energy will be generated by nuclear power plants is delivered.

Es ist bekannt, dass Kernkraftwerke mit Vorteil Grundlast fahren sollten. In Schwachlastzeiten kann die überschüssige Energie zum Pumpen in Pumpspeicherwerken genutzt werden.It is known that nuclear power plants should advantageously run base loads. In off-peak periods, the excess energy can be used for pumping in pumped storage plants be used.

Die Fahrweise der Kernkraftwerke trägt auch dazu bei3 dass der Nachtstrom billiger ist als der Tages- oder Spitzenstrom. Mit zunehmendem Anteil der Kernkraftwerke an der Energieversorgung wird dies noch ausgeprägter.The way in which the nuclear power plants operate also contributes to the nighttime power supply is cheaper than daily or peak electricity. With an increasing proportion of nuclear power plants this is even more pronounced in the energy supply.

Die Möglichkeit des Baus zentraler Energiespeicher, d. h.The possibility of building central energy storage, d. H.

Pumpspeicherwerke, ist geographisch begrenzt und erfordert grosse Investitionen. Die gespeicherte Energie wird zur Deckung des Spitzenbedarfes freigesetzt, so dass die ungleichmässige Belastung des Verteilnetzes bestehen bleibt.Pump storage plants are geographically limited and require large ones Investments. The stored energy is released to cover peak demand, so that the uneven load on the distribution network remains.

Günstiger wäre die dezentrale Speicherung der Energie, da dadurch auch die gleichmässige Belastung der Verteilanlagen erreicht werden könnte.Decentralized storage of the energy would be cheaper because it would the uniform loading of the distribution systems could also be achieved.

Haushalt und Gewerbe benötigen heute in den Industrieländern nahezu die Hälfte er zur Verfügung stehenden Primärenergie.Household and trade almost need in industrialized countries today half of the primary energy available.

Mehr als zwei Drittel davon werden für Raumheizung und Gebrauchswarmwasseraufbereitung verwendet. Für diesen Zweck genügt Wärme, die nicht allzu hochwertig ist: der direkte Einsatz der hochwertigen elektrischen Tagesenergie ist nicht sinnvoll. Wärmepumpen "vermehren" zwar die elektrische Tagesenergie durch Transformation der Umgebungswärme, die Möglichkeit der Sammlung dieser Umgebungswärme ist jedoch mit Schwierigkeiten verbunden. Damit fehlt die eigentliche Wärmequelle. Sehen wir wegen Vereisungsgefahr von der Umgebungsluft als Wärmequelle ab, so ist die einzige, überall zugängliche Wärmequelle vor Ort des Verbrau ches die Sonnenstrahlung. Ihre direkte Nutzung ist allerdings wegen der meteorologischen Schwankungen und der damit verbundenen, ungleichmässigen Verfügbarkeit ohne Lösung der kurz- und mittelfristigen Speicherung begrenzt.More than two thirds of this is used for space heating and domestic hot water treatment used. For this purpose, heat that is not of very high quality is sufficient: direct heat The use of high-quality electrical daily energy does not make sense. Heat pumps "multiply" the electrical ones Daily energy through transformation the ambient heat, however, there is the possibility of collecting this ambient heat associated with difficulties. This means that the actual heat source is missing. We see from the ambient air as a heat source due to the risk of freezing, then the only one Heat source accessible everywhere at the point of consumption the solar radiation. Her However, direct use is due to the meteorological fluctuations and the associated associated, uneven availability without solving the short- and medium-term Storage limited.

Die kombinierte Verwendung des billigen Nachtstromes und der Sonnenenergie zur Deckung des Haushaltswärmebedarfes wird nun durch die vorliegende Erfindung gewährleistet.The combined use of cheap night electricity and solar energy to cover the household heat demand is now through the present invention guaranteed.

Damit bietet sie eine echte Alternative zum Heizöl. Der zu erwartende Beitrag der Sonnenenergie an die Energieversorgung wird auf etwa 2 - 5 t geschätzt. Mit dem Einsatz der Wärmepumpenanordnung kann dieser Wert erheblich steigen.This makes it a real alternative to heating oil. The one to be expected The contribution of solar energy to the energy supply is estimated at around 2 - 5 t. With the use of the heat pump arrangement, this value can increase considerably.

Die wesentliche Bedeutung der kurz- und mittelfristigen Energiespeicherung liegt darin, dass mit ihrer Hilfe Energieangebot, Verteilung und Verbrauch aufeinander abgestimmt werden können. Dies eröffnet einen grösseren technologischen Spielraum, der zur wirtschaftlicheren Gewinnung, Verteilung und kombinierten Nutzung der elektrischen und der Sonnenenergie führen kann.The essential importance of short and medium term energy storage lies in the fact that with their help, energy supply, distribution and consumption are related to each other can be matched. This opens up a greater technological scope, that for more economical extraction, distribution and combined Use of electrical and solar energy can lead.

Die energiepolitischen Hauptvorteile der Wärmepumpenanordnung zur kombinierten Nutzung der Sonnenenergie und des Nacht stromes sind: - erhebliche Komfortverbesserung und damit die Möglichkeit der besseren Verbreitung der Sonnenenergieheizung; - bessere Ausnützung der Stromerzeugungs- und Verteilanlagen; - erhöhte Versorgungssicherheit und vermehrte Unabhängigkeit vom Erdöl; - Eliminierung der Rivalität der Sonnenenergie und der Kernenergie aus der energiepolitischen Diskussion, da sich diese beiden Energiequellen nun ideal ergänzen; - da Heizwärme und Warmwasserverbrauch überwiegend vom Oel gedeckt werden und etwa 50 - 60 % des Gesamtenergieverbrauchs ausmachen, sind die Vorteile der beschriebenen Wärmepumpenanordnung augenfällig.The main energy policy advantages of the heat pump arrangement for The combined use of solar energy and night-time electricity are: - considerable Improved comfort and thus the possibility of better dissemination of solar energy heating; - better utilization of power generation and distribution facilities; - increased security of supply and increased independence from oil; - Eliminate the rivalry of solar energy and nuclear energy from the energy policy discussion, since these two Now ideally complement energy sources; - because heating and hot water consumption are predominant are covered by the oil and account for around 50 - 60% of the total energy consumption, the advantages of the heat pump arrangement described are obvious.

Claims (15)

Patentansprüche 1. Verfahren zur periodischen Speicherung und Freigabe von Wärme unter Verwendung mindestens eines Wärmetransformators mit einem darin eingeschlossenen Arbeitsmittel, das durch eine-endotherme, reversible Reaktion in eine gasförmige und eine feste Komponente umwandelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Speicherphase dem im Austreiber-Absorberteil des Wärmetransformators untergebrachten Arbeitsmittel Wärme zugeführt wird zur Freisetzung der gasförmigen Komponente, die in den Kondensator-Verdampferteil des Wärmetransformators strömt, wo sie unter Wärmeabgabe kondensiert wird, und dass in einer Entspeicherphase das Kondensat im -Kondensator-Verdampferteil verdampft wird und unter Freigabe von Reaktionswärme im Austreiber-Absorberteil wieder an die feste Komponente gebunden wird. Claims 1. Method for periodic storage and release of heat using at least one heat transformer with one therein included working medium, which is produced by an endothermic, reversible reaction in a gaseous and a solid component can be converted, characterized in that that in a storage phase that in the expeller absorber part of the heat transformer housed working fluid heat is supplied to release the gaseous Component flowing into the condenser-evaporator section of the heat transformer, where it is condensed with release of heat, and that in a storage phase Condensate is evaporated in the condenser-evaporator part and releasing heat of reaction is bound again to the solid component in the expeller-absorber part. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Speicherphase Sonnenwärme und/oder elektrisch erzeugte Wärme zugeführt wird, und dass die bei der Kondensation abzuführende Wärme an die Umgebung und/oder an einen Latentwärmespeicher abgegeben wird.2. The method according to claim 1, characterized in that in the Storage phase solar heat and / or electrically generated heat is supplied, and that the heat to be dissipated during the condensation to the environment and / or to a Latent heat storage is released. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Entspeicherphase freigegebene Reaktionswärme an ein Gebrauchswasserheizungs- und/oder an ein Raumheizungssystem abgegeben wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the in the heat of reaction released during the storage phase to a domestic water heating system and / or to a space heating system. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Speicherphase zugeführte Wärme eine tiefere Temperatur aufweist als die bei der Entspeicherung freigegebene Wärme.4. The method according to claim 1, characterized in that the in the heat supplied to the storage phase has a lower temperature than that at the heat released for storage. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gasförmige Komponente des Arbeitsmittels Methylamin oder Aethylamin ist.5. The method according to claim 1, characterized in that the gaseous Component of the working medium is methylamine or ethylamine. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die feste Komponente des Arbeitsmittels Calcium- und/ oder Lithium- und/oder Magnesiumchlorid ist.6. The method according to claim 1, characterized in that the solid Component of the working medium calcium and / or lithium and / or magnesium chloride is. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Wärmetransformatoren zu einer mehrstufigen Wärmepumpeneinheit gekoppelt sind, und dass die bei der Entspeicherung freigegebene Wärme aus dem ersten Wärmetransformator mindestens teilweise im zweiten Wärmetransformator zwischengespeichert und anschliessend auf höherer Temperaturstufe freigegeben wird.7. The method according to claim 1, characterized in that at least two heat transformers are coupled to form a multi-stage heat pump unit, and that the heat released during the depletion from the first heat transformer at least partially in the second heat transformer cached and is then released at a higher temperature level. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer aus mindestens drei Wärmetransformatoren bestehenden Wärmepumpeneinheit ein Teil der bei der Entspeicherung frei werdenden Wärme dem dritten Wärmetransformator zugeführt wird, und dass diese Wärme ebenfalls zwischengespeichert und auf höherer Temperaturstufe freigegeben wird, wobei der dritte Wärmetransformator alternativ für Heizzwecke oder als Absorptionskältemaschine für die Klimatisierung betrieben wird.8. The method according to claim 7, characterized in that at one a heat pump unit consisting of at least three heat transformers the heat released during the storage is fed to the third heat transformer and that this heat is also temporarily stored and at a higher temperature level is released, the third heat transformer alternatively for heating purposes or operated as an absorption chiller for air conditioning. 9. Verfahren nach Anspruch l.oder Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ein- oder mehrstufige Wärmepumpeneinheit zusammen mit einer weiteren, identischen Einheit betrieben wird, und dass abwechselnd die Wärme in der einen Einheit gespeichert und in der anderen Einheit freigegeben wird.9. The method according to claim 1. or claim 7 or claim 8, characterized characterized in that the single or multi-stage heat pump unit together with a another, identical unit is operated, and that alternately the heat in stored in one unit and released in the other unit. 10. Wärmepumpenanordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäss Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens einen in sich abgeschlossenen Wärmetransformator (1, 31, 41, 50, 81', 81"), bestehend aus einem Austreiber-Absorberteil (2, 32, 42, 55) und einem mit diesem verbundenen Kondensator-Verdampferteil (3, 33, 43, 54), wobei das Arbeitsmittel verlustfrei im Wärmetransformator untergebracht ist.10. Heat pump arrangement for performing the method according to claim 1, characterized by at least one self-contained heat transformer (1, 31, 41, 50, 81 ', 81 "), consisting of an expeller-absorber part (2, 32, 42, 55) and a condenser-evaporator part connected to this (3, 33, 43, 54), with the working fluid housed in the heat transformer without loss is. 11. Wärmepumpenanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetransformator (50) und ein Latentwärmespeicher (52) zu einer Speichereinheit zusammengefasst sind.11. Heat pump arrangement according to claim 10, characterized in that that the heat transformer (50) and a latent heat storage (52) to a storage unit are summarized. 12. Wärmepumpenanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Wärmetransformator (50) in einem quaderförmigen Gehäuse untergebracht ist, in dessen Ecken der aus vier Teilen bestehende Latentwärmespeicher (52) angeordnet ist.12. Heat pump arrangement according to claim 11, characterized in that that the cylindrical heat transformer (50) housed in a cuboid housing is, in the corners of which consists of four parts latent heat storage (52) is arranged is. 13. Wärmepumpenanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Wärmetransformatoren (1, 31, 41) zu einer mehrstufigen Wärmepumpeneinheit zusammengefasst sind.13. Heat pump arrangement according to claim 10, characterized in that that several heat transformers (1, 31, 41) to a multi-stage heat pump unit are summarized. 14. Wärmepumpenanordnung nach Anspruch 10 oder Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass neben einer ein- oder mehrstufigen Wärmepumpeneinheit eine weitere, identische Ein-Einheit vorgesehen ist, wobei die Einheiten derart miteinander gekoppelt sind, dass abwechslungsweise je eine Einheit zum Speichern von Wärme und die andere Einheit zum Entspeichern von Wärme betrieben wird.14. Heat pump arrangement according to claim 10 or claim 13, characterized characterized in that, in addition to a single or multi-stage heat pump unit, a further, identical one-unit is provided, the units in such a way with one another coupled are that alternately one unit for storing heat and the other Unit is operated to remove heat. 15. Wärmepumpenanordnung nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Latentwärmespeicher (52) Wasser oder ein bei Wärmezufuhr schmelzbares Salz enthält.15. Heat pump arrangement according to claim 11 or claim 12, characterized characterized in that the latent heat storage (52) is water or a heat supply Contains fusible salt.
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