DE3742910A1 - Heizanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizanlage gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Eine solche Heizanlage ist in der DE-OS 31 45 636 beschrieben und ist zum Erwärmen von Brauchwasser eingerichtet, das etwa zur Beheizung von Räumen verwendet werden kann.

Eine solche Heizung ist jedoch nicht nur zur Beheizung von Wohn-, Ge­ werbe- und Industrieräumen eingerichtet, sondern grundsätzlich auch zur Erwärmung oder Vorwärmung beliebiger Strömungsmittel, die für die wei­ tere Nutzung oder Verarbeitung erwärmt werden müssen.

Die bekannte Heizanlage weist eine von einem Wärmeträgermedium durch­ strömbare Wärmequelle auf, die etwa zur Nutzung der auf ein Gebäudedach einfallenden Sonnenwärme eingerichtet ist.

Die erfindungsgemäße Heizanlage weist in ähnlicher Weise bevorzugt min­ destens einen Sonnenkollektor auf, der seinerseits so ausgebildet ist, daß die in der einfallenden Sonnenstrahlung enthaltene Wärmeenergie möglichst weitgehend genutzt wird. Dieser Sonnenkollektor kann erfin­ dungsgemäß mit einem Gas niedriger Wärmeleitfähigkeit zur Verminderung der Wärmeverluste des Kollektors durch Konvektion gefüllt sein und kann bevorzugt aus eng berippten und dicht verlegten Röhren in der Art einer "Strahlenfalle" bestehen, welche die eintretenden Sonnenstrahlen mehr­ fach an den Rippenflächen reflektieren, wobei bei jeder Reflexion ein Teil absorbiert wird und insgesamt ein erhöhtes Absorptionsvermögen er­ reicht wird.

Es ist aber z.B. dann, wenn der Sonnenkollektor nicht von dem zu erwär­ menden oder vorzuwärmenden Strömungsmittel selbst durchströmt wird, grundsätzlich auch möglich, den Sonnenkollektor aus oberflächenmattier­ ten Glasröhren zu bilden, in denen ein schwarz gefärbtes Wärmeträgerme­ dium umläuft, welches seinerseits die einfallende Strahlung in Wärme umwandelt.

Der Nachteil eines Sonnenkollektors liegt darin, daß er je nach Jahres­ zeit, Tageszeit und/oder Witterung eine höchst unterschiedliche Wärme­ menge abzugeben imstande ist. Aus diesem Grunde ist die bekannte Heiz­ anlage bevorzugt zur Vorwärmung eines Strömungsmittels eingerichtet, das mindestens dann, wenn die Vorwärmung nicht ausreichend ist, in ei­ ner Heizung erwärmt oder nacherwärmt wird.

Da eine solche Heizung, die etwa zum Erwärmen von Brauchwasser einge­ richtet ist, wie z.B. die Warmwasser-Aufbereitung in einem Wohnhaus, in der Regel selbst einen eigenen Vorratsbehälter für das erwärmte Wasser aufweist, kann in diesem Vorratsbehälter auch das von der erfindungsge­ mäßen Heizanlage erwärmte Strömungsmittel gespeichert werden, soweit seine Temperatur ausreichend hoch ist.

Bei der bekannten Heizanlage sind mehrere Einzelspeicher hintereinan­ dergeschaltet, wobei durch eine Regelventilanordnung das in der Wärme­ quelle erwärmte Wärmetransportmittel stets am einen Ende der Anordnung der Einzelspeicher in diese eingespeist wird und an dieser Stelle dann auch wieder entnommen wird, wobei es der Zweck der Einzelspeicher ist, die in einem großen Sammelspeicher nur schwer durchführbare Temperatur­ schichtung sicherzustellen.

Bei der bekannten Heizanlage ist aber besonders der Umstand nachteilig, daß dann, wenn die Wärmequelle eine nur geringe Erwärmung des Wärmeträ­ germediums ermöglicht, dieses entweder mehrfach durch die Wärmequelle hindurchgeleitet werden muß, wobei wegen des zunehmend geringeren Wär­ megefälles zwischen der Wärmeaustauschfläche der Wärmequelle und dem Wärmeträgermedium der Wirkungsgrad ständig verschlechtert wird, oder das kühlere Wärmeträgermedium dann, wenn es in den ersten Einzelspei­ cher eingeleitet wird, sich mit dem dort anwesenden heißeren Wasser vermischt und somit in unerwünschter Weise die Temperatur im Speicher absenkt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Heizanlage der eingangs genannten Art zum Erwärmen oder Vorwärmen eines Strömungsmittels dahingehend weiterzubilden, daß mit baulich einfachen Mitteln die von einer Wärmequelle ungleichmäßig abge­ gebene Wärme besser genutzt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Hierbei ist jedem der Einzelspeicher/Temperaturniveaus ein Temperatur- Regelventil zugeordnet, und alle Temperatur-Regelventile sind in dem vom Wärmeträgermedium durchströmten Kreislauf aufeinanderfolgend, d.h. in Strömungsrichtung des Wärmeträgermediums hintereinanderliegend, an­ geordnet.

Jedes Temperatur-Pegelventil ist dazu eingerichtet, die Temperatur in dem ihm jeweils zugeordneten Einzelspeicher/Temperaturniveau mit jener des bei ihm ankommenden Wärmeträgermediums zu vergleichen. Liegt die Temperatur des beim jeweiligen Temperatur-Regelventil ankommenden Wär­ meträgermediums über jener des diesem Ventil zugeordneten Einzelspei­ chers/Temperaturniveaus, dann wird die Wärme des Wärmeträgerme­ diums diesem Einzelspeicher/Temperaturniveau zuzgeführt; liegt die Temperatur niedriger, dann wird die Wärme zum nachfolgenden Tempe­ ratur-Regelventil und zugehörigen Einzelspeicher weitergeleitet, wo sich der Temperaturvergleich wiederholt.

Auf diese Weise stellt sich eine Staffelung der Temperaturen in den aufeinanderfolgenden Einzelspeichern ein, wobei der, in Strömungsrich­ tung gesehen, erste bzw. unmittelbar auf die Wärmequelle folgende Ein­ zelspeicher das höchste Temperaturniveau aufweist und der letzte Ein­ zelspeicher das niedrigste Temperaturniveau.

Wenn nun, wie es im Falle etwa eines Sonnenkollektor häufig der Fall ist, die Wärmequelle nach einer Zeit hoher Wärmeabgabe, in welcher das sie verlassende Wärmeträgermedium eine verhältnismäßig hohe Temperatur aufweist, nur noch verhältnismäßig wenig Wärme abgibt, so daß die Tem­ peratur des die Wärmequelle verlassenden Wärmeträgermediums absinkt, dann wird nicht etwa, wie es bei der bekannten Heizanlage der Fall war, das gespeicherte, aufgeheizte Wärmeträgermedium (das bei der bekannten Heizanlage von dem zu erwärmenden Strömungsmittel gebildet ist) mit dem nachkommenden kühleren Wärmeträgermedium vermischt; es wird auch nicht dieses weniger erwärmte Wärmeträgermedium wiederum zur Wärmequelle zu­ rückgeführt, wie dies bei der bekannten Heizanlage der Fall ist, wenn man die erwähnte Durchmischung vermeiden will. Bei der erfindungsgemäs­ sen Heizanlage gibt das Wärmeträgermedium vielmehr seine Wärme an jenen Einzelspeicher ab, dessen Temperatur als erste unter jener des Wärme­ trägermediums liegt. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß aus der von den Einzelspeichern gebildeten Speicheranordnung das Wärmeträger­ medium stets mit der geringstmöglichen Temperatur austritt, so daß an der Wärmequelle stets die größtmögliche Temperaturdifferenz auftritt und somit die größtmögliche Wärmemenge aufgenommen wird.

Wenn z.B. der Inhalt aller Einzelspeicher kalt ist und bei Inbetrieb­ nahme der Heizanlage etwa an einem bedeckten Wintermorgen im Sonnen­ kollektor eine nur verhältnismäßig geringe Temperaturerhöhung erreicht werden kann, dann wird die so gewonnene Wärme zunächst im ersten Spei­ cher deponiert, so daß selbst dann, wenn die Temperaturen in den Ein­ zelspeichern verhältnismäßig gering sind, stets die Temperaturstaffe­ lung der Innentemperaturen der Einzelspeicher in Strömungsrichtung des Wärmeträgermediums eingestellt wird.

Es ist zwar gemäß einer vereinfachten Ausführungsform grundsätzlich auch möglich, jedem der Temperatur-Regelventile eine Festtemperatur zu­ zuordnen; wird diese überschritten, dann wird die Wärme des Wärmeträ­ germediums in den zugeordneten Einzelspeicher abgeleitet, wird sie un­ terschritten, dann wird die Wärme dem nachfolgenden Temperatur-Regel­ ventil und Einzelspeicher zugeleitet. Eine solche Anordnung ist jedoch nur dort zweckmäßig, wo während des Betriebs stets gleichbleibende Schwankungen auftreten, wie etwa in einem landwirtschaftlichen Betrieb, in welchem turnusmäßig die Abwärme aus der Melk- und Kühlanlage an­ fällt. Insgesamt ist jedoch jenem Temperatur-Regelventil erfindungsge­ mäß der Vorzug gegeben, das die Ableitung der Wärme aus dem Kreislauf in den zugeordneten Einzelspeicher nicht vom Erreichen einer Festtem­ peratur, sondern vom Erreichen einer Temperaturdifferenz oder Mindest- Temperaturdifferenz abhängig macht.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ei­ nes der Temperatur-Regelventile als mechanisches Umschaltventil ausge­ bildet, das einen Eingang und zwei Ausgänge für das Wärmeträgermedium aufweist, von denen der eine ständig an den zugehörigen Einzelspeicher angeschlossen ist und der andere zum Eingang des nachfolgenden Um­ schaltventils oder im Falle des letzten Umschaltventils wieder über ei­ ne Pumpe zur Wärmequelle führt.

Weist das Wärmeträgermedium, das die Wärmequelle verläßt, eine Tempe­ ratur auf, die niedriger ist als jene in jedem der Einzelspeicher, dann stellen die hintereinandergeschalteten Einzelventile den Kreislauf her, in welchem das Wärmeträgermedium unmittelbar zur Pumpe und von dieser wieder zur Wärmequelle strömt. Steigt die Temperatur des Wärmeträgerme­ diums über die Innentemperatur jenes Einzelspeichers, bei dessen Um­ schaltventil es gerade ankommt, dann wird es von diesem Umschaltventil nicht mehr in den Kreislauf, sondern in den Einzelspeicher eingeleitet.

Hierbei ist es grundsätzlich möglich, als Wärmeträgermedium jenes Strö­ mungsmittel zu verwenden, das durch die erfindungsgemäße Heizanlage letztlich erwärmt oder vorgewärmt werden soll, wobei der Kreislauf dann als offener Kreislauf ausgebildet ist und sich das zu erwärmende Strö­ mungsmittel bei gestaffelten Temperaturen in den aufeinanderfolgenden Einzelspeichern ansammelt, von denen es nach Bedarf abgezogen werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch der Kreislauf als geschlossener Kreislauf ausgebildet, und die Einzelspei­ cher weisen jeweils einen Wärmeaustauscher auf, der von dem zu erwär­ menden Strömungsmittel durchströmt ist. Hierbei sind bevorzugt die Wär­ meaustauscher der aufeinanderfolgenden Einzelspeicher in Reihe anein­ ander angeschlossen und werden von dem zu erwärmenden Strömungsmittel im Gegenstrom zur Strömung des Kreislaufs durchströmt. Hierbei weist jeder Einzelspeicher einen Überlauf auf, der an einer Stelle nach dem zugehörigen Umschaltventil und bevorzugt vor dem nachfolgenden Um­ schaltventil wieder an den Kreislauf angeschlossen ist. Hierbei wird gemäß einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung zum Er­ reichen einer Temperaturschichtung in dem jeweiligen Einzelspeicher dessen Einlauf an der Oberseite und dessen Überlauf an der Unterseite angeordnet. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß in der gesamten Speicheranordnung bei Betrieb der Heizanlage stets das kälteste, sich im Speicher befindende Wärmeträgermittel zur Wärmequelle gelangt, so daß dort stets die größtmögliche Temperaturdifferenz hergestellt ist. Dies ist besonders dann wesentlich, wenn während des Betriebs der Heiz­ anlage über die Wärmeaustauscher stets das Strömungsmittel erwärmt wird und somit Wärme entnommen wird.

Bei dieser Ausgestaltung bildet bevorzugt eine mittlere Temperatur des in jedem Einzelspeicher befindlichen Wärmeträgermediums dessen Innen­ temperatur, die zum Vergleich mit der Temperatur des am zugehörigen Umschaltventil ankommenden Wärmeträgermediums herangezogen wird. Diese mittlere Temperatur entspricht etwa der durchschnittlichen Temperatur im oberen Teil des Speichers und kann etwa durch einen über eine größe­ re Tiefe in den Einzelspeicher eintauchenden Meßfühler gebildet sein.

Es ist grundsätzlich möglich, als Einzelspeicher einen Behälter vorzu­ sehen, der an Ober- und Unterseite die erforderlichen Anschlußstutzen für Einlauf und Überlauf bzw. den Wärmeaustauscher trägt. Es ist auch möglich, die Außenseite des Einzelspeichers als Wärmeaustauscher auszu­ bilden. Sollte jedoch ein Einzelspeicher etwa zum Zweck der lnspektion oder zum Ersetzen durch einen anders dimensionierten Einzelspeicher ausgebaut werden, dann ist es erforderlich, zunächst sämtliche An­ schlüsse zu lösen und den Kreislauf abzulassen. Dies ist bei einer be­ vorzugten Ausgestaltung der Erfindung nicht erforderlich, bei welcher der Einzelspeicher als wärmeisolierter Behälter mit einem obenliegenden Verschlußdeckel ausgebildet ist, der seinerseits sämtliche Anschlüsse trägt, die ihrerseits an Schläuche angeschlossen sein können, so daß ohne Lösen irgendeines Anschlusses der Verschlußdeckel vom Behälter abgenommen werden kann. Der im Fall der Brauchwassererwärmung unter Leitungsdruck stehende Wärmeaustauscher bleibt hierbei angeschlossen, so daß die Brauchwasserversorgung weiter aufrechterhalten bleibt. Solange sichergestellt ist, daß das zugehörige Umschaltventil kein Wärmeträgermedium aus dem Kreislauf abzweigt, kann auch trotz des Ausbaus eines Einzelspeichers die erfindungsgemäße Heizanlage weiter betrieben werden. Auf diese Weise ist die Wartung während des laufenden Betriebes möglich.

Besonders wesentlich ist aber auch die Möglichkeit, daß durch unter­ schiedlich dimensionierte Einzelspeicher, auf die jeweils der gleiche Verschlußdeckel paßt, in weiten Grenzen eine Anpassung an Veränderungen an der Wärmequelle vorgenommen werden kann. So ist es z.B. möglich, daß etwa im Verlauf des Ausbaus des die Heizanlage tragenden Gebäudes ein weiterer Sonnenkollektor in Betrieb genommen wird oder als zusätzliche Wärmequelle etwa eine Kühlanlage angeschlossen wird. Hierbei ist es möglich, mit einfachen Mitteln durch eine erhöhte Speicherkapazität der Speichereinrichtung und gegebenenfalls durch Ändern der Pumpenleistung die vorhandene Anlage an einen größeren Wärmeanfall anzupassen.

Es ist jedoch auch möglich, bei erhöhtem Wärmeanfall auch zusätzliche Einzelspeicher in den Kreislauf einzuschleifen oder etwa dann, wenn gleichzeitig mit dem erhöhten Wärmeanfall eine größere Brauchwasser­ menge erwärmt werden soll, zusätzliche Einzelspeicher parallel zu den vorhandenen anzuordnen.

Bevorzugt ist am Verschlußdeckel ein Steigrohr angebracht, das nahe der Unterseite des zugehörigen Behälters endet und den Überlauf bildet. Um die Temperaturschichtung im Einzelspeicher nicht zu beeinträchtigen, ist die Außenseite dieses Steigrohres bevorzugt mit einer Wärmeisolie­ rung versehen.

Der bevorzugt von unter Leitungsdruck stehendem Wasser durchströmte Wärmeaustauscher ist vorzugsweise als Rohrschlange ausgebildet, mit einem Fallrohr, das vom Verschlußdeckel zur Unterseite des Behälters führt und ebenso wie das den Überlauf bildende Steigrohr bevorzugt mit einer Wärmeisolierung versehen ist. An das Fallrohr schließt eine spi­ ralig aufsteigende Rohrschlange an, die zur Verbesserung des Wärmeüber­ gangs an ihrer Außenseite mit Rippen versehen sein kann.

Gemäß einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung ist auch das Umschalt­ ventil im Verschlußdeckel angeordnet und weist Wärmefühler auf, von denen der zur Messung der Speicher-Innentemperatur vorgesehene bis unter die Oberfläche des im zugehörigen Einzelspeicher befindlichen Wärmeträgermediums eintaucht. Hierbei kann dieser Wärmefühler eine solche Erstreckung aufweisen, daß er mehrere, geschichtete Temperaturen erfaßt und somit den zum Auslösen des Umschaltventils erforderlichen Mittelwert liefert.

Das Umschaltventil kann seinerseits etwa wie ein Dreiwegehahn ausgebil­ det sein und einen von den Wärmefühlern unmittelbar oder über einen Meßumformer gesteuerten Stellmotor aufweisen. Anstelle des Stellmotors kann auch unmittelbar die für die gemessene Temperatur repräsentative Wärmeausdehnung eines Materials verwendet werden. Dieses Prinzip wird durch ein im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugtes Umschaltven­ til realisiert, für das nicht nur im Zusammenhang mit der erfindungsge­ mäßen Heizanlage, sondern auch unabhängig von dieser Schutz begehrt wird.

Dieses Umschaltventil weist zwei am Verschlußdeckel befestigte Rohre aus einem Material mit hohem Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, von denen das äußere ein Ventil-Hüllrohr bildet, an seiner Unterseite ver­ schlossen ist und verhältnismäßig tief in das im zugehörigen Einzel­ speicher vorhandene Wärmeträgermedium eintaucht. Vorzugsweise beträgt die Eintauchtiefe etwa ein Drittel bis eine Hälfte des Flüssigkeits­ standes im zugehörigen Einzelspeicher.

Das innenliegende Rohr bildet ein Ventil-Kernrohr und erstreckt sich nahezu über die gesamte Höhe des Ventil-Hüllrohres.

An dem die Unterseite des Ventil-Hüllrohres verschließenden Boden ist ein Steuer-Hohlkolben befestigt, der im Inneren des Ventil-Kernrohres dichtend und verschieblich geführt ist.

In der Höhe des Steuer-Hohlkolbens sind erste Durchlässe im Ventil- Kernrohr ausgebildet, die dessen vom Ventil-Steuerkolben eingenommenen Bereich mit dem Ringraum zwischen Ventil-Hüllrohr und Ventil-Kernrohr verbinden. Zweite Durchlässe sind vorgesehen, welche den vom Steuer- Hohlkolben eingenommenen Bereich mit dem Innenraum des Ventil-Kernroh­ res verbinden.

Wenn der Innenraum des Ventil-Kernrohres von einem Wärmeträgermedium mit einer bestimmten Temperatur gefüllt ist, dann weist das Ventil- Kernrohr aufgrund seines Wärmeausdehnungskoeffizienten eine bestimmte Länge auf, wodurch die Lage seiner Durchlässe definiert ist. Ebenso weist das Ventil-Hüllrohr aufgrund seines Wärmeausdehnungskoeffizienten in Abhängigkeit von der Temperatur des Mediums, in welches es ein­ taucht, eine bestimmte Länge auf, wodurch die Lage des Steuer-Hohl­ kolbens definiert ist. Dieser weist nun seinerseits Steueröffnungen auf, welche je nach seiner Lage und nach der Lage der Durchlässe im Ventil-Kernrohr wechselweise eine Verbindung seines Innenraums entweder mit dem Innenraum des Ventil-Kernrohres oder mit dem Ringraum zwischen dem Ventil-Hüllrohr und dem Ventil-Kernrohr herstellen.

Durch einen verschieblich und dichtend in den Steuer-Hohlkolben ein­ geführten, den Verschlußdeckel dichtend durchdringenden Rohrstutzen wird Wärmeträgermedium in das so gebildete Ventil eingeleitet, welches entsprechend der Schaltstellung dieses Ventils entweder in den Ringraum und damit den Einzelspeicher oder in den Innenraum des Ventil-Kernroh­ res und damit über einen Auslaufstutzen in den Kreislauf gelangt.

Bei gleicher Temperatur im Inneren des Ventil-Kernrohres einerseits und im Inneren des Einzelspeichers andererseits nimmt dieses Ventil eine solche Stellung ein, daß das ankommende Wärmeträgermedium durch das Innere des Ventil-Kernrohres geleitet wird. Ist nun das ankommende Wär­ meträgermedium wärmer als das verdrängte Wärmeträgermedium, dann längt sich das Ventil-Kernrohr, wodurch seine zweiten Durchlässe versperrt und seine ersten Durchlässe mit Steueröffnungen des Steuer-Hohlkolbens in Deckung gebracht werden. Das Wärmeträgermedium strömt nun durch den Ringraum in den Einzelspeicher, wobei dessen Innentemperatur ansteigt. Erreicht diese Innentemperatur die Temperatur des ankommenden Wärme­ trägermediums, dann längt sich das Ventil-Hüllrohr entsprechend und verlagert hiermit den Steuer-Hohlkolben, so daß dieser wieder den ur­ sprünglichen Zustand herstellt, in welchem das Wärme-Trägermedium durch das Umschaltventil nicht in den Einzelspeicher, sondern in den Kreis­ lauf strömt.

Zur Verbesserung des Wirkungsgrades sind bevorzugt die einander zuge­ wandten Oberflächen von Ventil-Hüllrohr und Ventil-Kernrohr mit einer wärmeisolierenden Beschichtung versehen, so daß die im Ringraum zwi­ schen diesen beiden Rohren herrschende Temperatur den Stellvorgang des Umschaltventiles nicht beeinflußt.

Weiter bevorzugt ist am unteren Ende des Ventil-Kernrohres eine den Steuer-Hohlkolben aufnehmende Zylinderbüchse angeordnet, welche die Durchlässe aufweist, wobei die ersten Durchlässe auf entsprechende Öff­ nungen in der Wandung des Ventil-Kernrohres ausgerichtet sind.

Das Ventil-Hüllrohr, das Ventil-Kernrohr, der Einlaufstutzen und der Auslaufstutzen dieses Umschaltventils sind bevorzugt an einem Ventil­ flansch befestigt, der dichtend an dem Verschlußdeckel des Einzelspei­ chers angeflanscht werden kann.

Das so geschaffene Umschaltventil führt auf baulich besonders einfache Weise alle jene Schaltvorgänge durch, die für den Betrieb der erfin­ dungsgemäßen Heizanlage erforderlich sind, ist mit einfachen Mitteln herstellbar, ist gegebenenfalls auch für große Durchsätze geeignet und arbeitet völlig wartungsfrei. Es trägt somit wesentlich zum störungs­ freien und problemlosen Betrieb der erfindungsgemäßen Heizungsanlage bei.

Da die größten Bauteile dieses erfindungsgemäßen Umschaltventils, näm­ lich das Ventil-Hüllrohr und das Ventil-Kernrohr, bevorzugt aus einem Kunststoff mit hohem Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehen, bevorzugt Polyethylen oder Polytetrafluorethylen, kann das erfindungsgemäße Umschaltventil auch verhältnismäßig groß gebaut werden, ohne daß es deshalb besonders schwer ist oder hohe Materialkosten verursacht.

Bei dem beschriebenen Umschaltventil wird dem jeweiligen Einzelspeicher die aus dem Kreislauf abgezweigte Wärme zusammen mit dem Wärmeträger­ medium zugeführt.

Gemäß einer alternativen, ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform ist jedoch der Wärmeübergang vom Kreislauf zum Einzelspeicher von dem Stoffaustausch eines Wärmeträgermediums entkoppelt; hierbei ist minde­ stens eines der Temperatur-Regelventile als Wärmerohr ausgebildet.

Ein Wärmerohr besteht grundsätzlich aus einem geschlossenen Rohr, das mit einem Transportmittel, z.B. einem flüssigen Metall, Kältemittel u.a. angefüllt ist. Mittels eines solchen Wärmerohres kann man bereits bei geringem Temperaturabfall Wärme von einem Medium auf ein anderes über­ tragen, wobei man scheinbare Wärmeleitfähigkeiten erhält, die um Poten­ zen größer sind als die guter metallischer Wärmeleiter, weil das Trans­ portmittel am heißen Rohrende verdampft und am kalten wieder konden­ siert.

Erfindungsgemäß ist das als Temperatur-Regelventil ausgebildete Wärme­ rohr nur zum Teil mit einem Wärmetransportmittel gefüllt und ist in einer so weit aufrechten oder geneigten Lage angeordnet, daß ein oberer Teil des Wärmerohres völlig frei ist von flüssigem Transportmittel. Dieser obere Teil des Wärmerohres ragt in den jeweiligen Einzelspeicher hinein und befindet sich in Wärmeaustausch mit dessen Inhalt, während der untere Teil des Wärmerohres in Wärmeaustauschbeziehung mit dem Kreislauf steht. Ist die Temperatur des Kreislaufes höher als jene im Inneren des Einzelspeichers, dann findet der oben beschriebene Vorgang statt, wobei das Wärmetransportmittel im unteren Teil des Wärmerohres verdampft und im oberen kondensiert. Hierbei wird dem Kreislauf wegen der außerordentlich hohen "scheinbaren Wärmeleitfähigkeit" des Wärme­ rohres eine sehr hohe Wärmemenge entzogen, die dem Inneren des Einzel­ speichers zugeführt wird. Erreicht nun die Temperatur im Einzelspeicher und somit im oberen Teil des Wärmerohres jene des Wärmetransportmittels im Kreislauf und somit im unteren Teil des Wärmerohres, dann kann das Wärmetransportmittel im Inneren des Wärmerohres in dessen oberem Teil nicht mehr verdampfen. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Temperatur des beim Wärmerohr ankommenden Wärmeträgermediums im Kreislauf niedri­ ger ist als jene im inneren des Einzelspeichers. Ein solches Wärmerohr bildet somit ein thermisches Temperatur-Regelventil bzw. eine Wärmedio­ de, die den Wärmeübergang bei vorliegendem Temperaturgefälle nur in einer Richtung ermöglicht.

Hierbei ist bevorzugt als Wärmetransportmittel im Wärmerohr ein Kälte­ mittel gewählt, welches bereits bei verhältnismäßig niedrigen Tempera­ turen verdampft, so daß auch dann, wenn das Temperaturniveau der gesam­ ten Anlage etwa an einem Wintermorgen verhältnismäßig niedrig ist, die geringe, vom Sonnenkollektor aufgefangene Wärmemenge bereits gespei­ chert werden kann.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anlage ist, wenn sie mit Wärme­ rohren als Temperatur-Regelventilen ausgebildet ist, im Prinzip ebenso wie die Wirkungsweise der Anlage dann, wenn sie mit mechanischen Um­ schaltventilen ausgebildet ist: es wird sich beim Betrieb eine Tempera­ turstaffelung in den aufeinanderfolgenden Einzelspeichern einstellen, wobei auch dann, wenn die Temperatur des Wärmeträgermediums im Kreislauf während des Betriebes absinken sollte, dessen Wärme an die Speichereinrichtung abgegeben werden kann, ohne daß eine Vermischung mit einem Wärmeträgermedium höherer Temperatur und somit dessen Temperaturabsenkung eintritt, wobei in jedem Falle das die Speichereinrichtung verlassende Wärmeträgermedium des Kreislaufs die niedrigste, im Speicher auftretende Temperatur nicht überschreitet. Es ist also in jedem Falle möglich, den größtmöglichen Wirkungsgrad an der Wärmequelle zu erreichen, wobei sich dieser Wirkungsgrad erst dann verringert, wenn die Kapazität der Speichereinrichtung weitgehend genutzt ist. Hierbei ist es grundsätzlich möglich, durch die Wahl einer geeigneten Anzahl hintereinanderliegender Einzelspeicher diese Speicherkapazität an die Erfordernisse anzupassen. Durch einfache Messungen an der laufenden Anlage ist es ohne weiteres möglich, festzustellen, ob diese Kapazität etwa zu niedrig gewählt wurde, und es kann ohne größeren Aufwand, wenn erforderlich, die Speicherkapazität durch Einschalten weiterer Einzelspeicher in den Kreislauf erweitert werden.

Die Verwendung eines Wärmerohres hat aber gegenüber mechanischen Um­ schaltventilen den großen Vorteil,
daß 1. alle Schaltvorgänge ohne me­ chanisch bewegte Teile stattfinden, so daß während des Betriebes weder Undichtigkeiten noch Verschleißerscheinungen auftreten können, und
daß 2. der Eintrag von Wärmeenergie nicht in gestufte Temperatur­ niveaus erfolgt, sondern in einem sich stetig ändernden Temperatur-Hö­ henprofil stattfindet, das die maximale Speicherkapazität auszunutzen erlaubt.

Der untere Teil des Wärmerohres ist gemäß einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung als Mantelrohr-Wärmeaustauscher ausgebil­ det, dessen Innenraum das Wärmetransportmittel bzw. das Kältemittel enthält und dessen Mantelraum vom Wärmeträgermedium des Kreislaufs durchströmt ist. Hierbei kann durch geeignete Wahl der Länge des Man­ telrohr-Wärmeaustauchers in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindig­ keit im Kreislauf die Wärmeabgabe so bestimmt werden, daß das den Wär­ meaustauscher verlassene Wärmeträgermedium nur noch eine Temperatur aufweist, die nur wenig höher ist als jene im zugeordneten Einzelspeicher.

Der Mantelrohr-Wärmeaustauscher ist bevorzugt horizontal angeordnet, wobei der Flüssigkeitsspiegel des Kältemittels im Innenraum des Wär­ meaustauschers liegt, so daß weitgehend verhindert wird, daß durch ver­ dampfendes Kältemittel auch flüssiges Kältemittel nach oben in den obe­ ren Teil des Wärmerohres mitgerissen wird, wodurch die Diodenwirkung des erfindungsgemäßen Wärmrohres vermindert werden könnte.

Das Wärmerohr kann im Boden des Einzelspeichers angeordnet sein und sich in diesem nach oben erstrecken; um jedoch die Durchtrittstelle für das Wärmerohr durch die Wand des Einzelspeichers zu entlasten und für die Inspektion zugänglich zu machen, ist es jedoch von Vorteil, das Wärmerohr so anzuordnen, daß es die Seitenwand des Einzelspeichers nahe dessen Boden durchdringt, wobei das Wärmerohr nicht vertikal, sondern geneigt angeordnet ist. Die Neigung sollte jedoch bevorzugt 15° gegen­ über der Horizontalen nicht unterschreiten. Ein vertikales Wärmerohr, das über die ganze Höhe des Speichers reicht, vermeidet Natur-Konvektion im Einzelspeicher beim Wärmeeintrag, da die zu übertragende Wärmemenge in jeder Höhe entsprechend dem vorhandenen Temperaturunterschied hori­ zontal abfließen kann.

Der in den Einzelspeicher hineinragende Teil des Wärmerohres trägt an seiner Außenseite bevorzugt Rippen oder ähnliche, die Wärme abgebende oberflächenvergrößernde Ausbildungen.

Der Einzelspeicher selbst kann als Druckspeicher ausgebildet sein und unmittelbar von dem zu erwärmenden oder vorzuwärmenden Strömungsmittel durchströmt sein, wobei die Einzelspeicher hintereinandergeschaltet sind und von dem zu erwärmenden Strömungsmittel von der kalten zur warmen Seite "im Gegenstrom" durchströmt werden.

Hierbei ist es jedoch besonders in Abhängigkeit von der Art des zu er­ wärmenden Strömungsmittels unter Umständen erforderlich, zusätzliche Maßnahmen zu treffen, um bei Auftreten einer Leckstelle an einem Wärme­ rohr zu verhindern, daß das Kältemittel aus dem Inneren des Wärmerohres in das Strömungsmittel gerät. Eine solche Maßnahme kann die zusätzliche Ummantelung des in den Einzelspeicher ragenden Teils des Wärmerohres sein.

Gemäß einer anderen, ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung sind die Einzelsspeicher als drucklose Speicher ausgebildet und enthalten ein Wärmeübertragungsmedium, etwa Wasser, in das ein Wärmeaustauscher für das zu erwärmende Strömungsmittel, der bevorzugt als Rohrschlange ausgebildet ist, eintaucht. In diesem Fall sind die Wärmeaustauscher der aufeinanderfolgenden Einzelspeicher aneinander angeschlossen und werden von dem zu erwärmenden Strömungsmittel "im Gegenstrom" von der kalten zur warmen Seite durchströmt.

Auch hier ist es von Vorteil, die Anschlüsse für die Wärmeaustauscher sowie einen Anschluß zum Füllen und einen Anschluß zum Ablassen sowie zum Entlüften des Einzelspeichers in dessen Deckel anzuordnen, wobei wiederum bevorzugt die entsprechenden Fall- und Steigrohre wärmeiso­ liert sind, um eine eingetretene Wärmeschichtung nicht zu stören, die sich etwa dann einstellt, wenn dem Einzelspeicher über einen gewissen Zeitraum hinweg, etwa während der Nachtstunden, keine Wärme zugeführt wird. Da in jedem Einzelspeicher der bevorzugt als Rohrschlange ausgebildete Wärmeaustauscher so angeordnet ist, daß das in ihm enthaltene Strömungsmittel von unten nach oben strömt, wird so eine möglichst hohe Endtemperatur des zu erwärmenden Strömungsmittels selbst dann sichergestellt, wenn der Wärmeinhalt der Speichereinrichtung ins­ gesamt nur noch verhältnismäßig gering sein sollte.

Es ist erfindungsgemäß auch die Kombination beider Ventilarten möglich: so kann beispielsweise ein erster Kreislauf über mechanische Umschalt­ ventile sein Wärmeträgermedium in das Innere der Einzelspeicher abge­ ben, während ein zweiter, vom ersten getrennter Kreislauf seine Wärme über Wärmerohre an dieselben Einzelspeicher abgibt. Hierbei können zwei unterschiedliche Wärmequellen problemlos miteinander gekoppelt werden, etwa die Abwärme einer Kühlanlage einerseits und die Abwärme von Son­ nenkollektoren andererseits. Soweit eine der beiden Wärmequellen in der Regel eine deutlich höhere Temperatur liefert als die andere, führt auch dies nicht zu einer Störung der Anlage, denn das jeweilige Tempe­ ratur-Regelventil, das im kälteren der beiden Kreisläufe angeordnet ist, leitet das in diesem enthaltene Wärmeträgermedium bis zu einem solchen Einzelspeicher, dessen Temperatur unter jener dieses Wärmeträ­ germediums liegt.

Es ist auch möglich, mehrere gleichartige Temperatur-Regelventile, also mechanische Umschaltventile oder Wärmerohre, in jeweils einem Einzel­ speicher anzuordnen, wobei insbesondere die Wärmerohre wegen der hohen Betriebssicherheit und der geringen Kosten vorteilhaft sind. Somit ist es möglich, etwa bei einem landwirtschaftlichen Betrieb eine Vielzahl unterschiedlicher Wärmequellen in jeweils getrennten, einfachen Kreis­ läufen zu nutzen, so z.B. die Stallwärme, die Gärungswärme aus Mist und Silage, die Restwärme des Abwassers und dergleichen mehr. Wenn in einem dieser Kreisläufe eine Leckage oder ein sonstiger Schaden auftritt, bleibt die Gesamtanlage hiervon völlig unberührt, so daß in diesem Fall auch die Reparatur nicht unverzüglich zu erfolgen hat , sondern man ei­ ne günstige Gelegenheit abwarten kann, denn die in diesem Fall eintre­ tende Überkapazität der Speichereinrichtung ist für den Wirkungsgrad der Anlage völlig unerheblich. Sollte umgekehrt durch Erschließen neuer Wärmequellen die Kapazität der Anlage nicht mehr ausreichen, kann sie jederzeit durch Nachschalten weiterer Einzelspeicher, Ersetzen ein­ zelner Einzelspeicher durch größere oder paralleles Zuschalten weiterer Einzelspeicher erweitert werden.

Auch für das erfindungsgemäße Wärmerohr als Wärmediode und thermisches Temperatur-Regelventil wird nicht nur in Zusammenhang mit der erfin­ dungsgemäßen Heizanlage, sondern auch gesondert Schutz begehrt.

Ein besonderer Nachteil von Heizanlagen mit Solarkollektoren besteht darin, daß das den Sonnenkollektor durchströmende Wärmeträgermedium hochgradig frostsicher sein muß. Im Fall eines Lecks kann der Austritt des mit einer großen Menge an Frostschutzmittel versetzten, als Wärme­ trägermedium verwendeten Wassers eine erhebliche Gefährdung bilden. Im übrigen wird durch ein solches Frostschutzmittel, das turnusmäßig auf Vorhandensein und Wirksamkeit überprüft werden muß, die Anlage ver­ teuert.

Ähnliche Probleme ergeben sich auch bei anderen Wärmequellen dann, wenn die Verbindungsleitungen im Freien verlaufen oder sonstwie nicht frost­ sicher verlegt sind.

Aus diesem Grund wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, im Kreislauf einen unterhalb der Wärmequelle gelegenen Ausgleichsraum anzuordnen, der wäh­ rend des Betriebes mit Luft oder einem Inertgas mit niedrigem Wärme­ übertragungsvermögen gefüllt ist. Der Wärmequelle ist ein Fühler zuge­ ordnet, der die Temperatur dieser Wärmequelle überwacht und bei Unter­ schreiten einer unteren Temperaturschwelle ein Signal an die Pumpe des Kreislaufs abgibt, wodurch diese Pumpe stillgesetzt wird. Die Pumpe ist bevorzugt so ausgebildet, daß sie bei Stillstand entgegen ihrer Förder­ richtung durchströmt werden kann. Es ist auch möglich, die Pumpe durch einen Leitungsbogen zu überbrücken, in dem ein Steuerventil angeordnet ist, welches bei Stillstand der Pumpe öffnet.

Die Größe des Ausgleichsraumes ist so bestimmt, daß der Ausgleichsraum die in der Wärmequelle und gegebenenfalls den frostgefährdeten Zu- und Ableitungen enthaltene Menge an Wärmeträgermedium aufnimmt.

Soweit das Wärmeträgermedium in die Einzelspeicher gelangt, also bei Verwendung mechanischer Umschaltventile, ist es gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besonders von Vorteil, daß der Kreislauf und die Einzelspeicher nur so weit mit Wärmeträgermedium gefüllt sind, daß das den Ausgleichsraum bildende Volumen freibleibt. Hierbei ist insbesondere der erste der Einzelspeicher als Ausgleichsraum eingerich­ tet.

Wenn der der Wärmequelle zugeordnete Temperaturfühler meldet, daß die Wärmequelle imstande ist, Wärme abzugeben, dann läuft die Pumpe wieder an wodurch die Heizanlage in Gang gesetzt wird.

Auch für diese Frostsicherung wird Schutz nicht nur in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Heizanlage, sondern gesondert begehrt.

Es ist grundsätzlich möglich, jeden der Einzelspeicher als Einzelbau­ stein auszubilden, der mit einer eigenen Wärmedämmung versehen ist und bevorzugt mit einem eingebauten mechanischen oder thermischen Tempera­ tur-Regelventil eine Baueinheit bildet. Hierbei können vorhandene Kel­ lerräume durch unterschiedliche Anordnung dieser Baueinheiten optimal genutzt werden; ferner ist, wie bereits oben erwähnt, der Ausbau bzw. das Anpassen der Anlage durch Einbau zusätzlicher Einzelspeicher beson­ ders einfach möglich.Soweit jedoch etwa die Heizanlage von vor­ neherein beim Bau eines Gebäudes mitkonzipiert werden sollte, ist es aber auch erfindungsgemäß von Vorteil, die Einzelspeicher übereinander­ liegend in einer gemeinsamen Wärmedämmummantelung anzuordnen, wodurch die Wärmeverluste und der Bauaufwand verringert werden.

Bei der Verwendung eines Wärmerohres als Temperatur-Regelventil ist es möglich, die Einzelspeicher und die einzelnen Temperatur-Regelventile baulich zu einer einzigen Baugruppe zusammenzufassen:

Die einzelnen Einzelspeicher werden zu einem vertikalen Speicher zusam­ mengefaßt, in dieser Anordnung wird ein aufrechtes Wärmerohr ange­ ordnet, welches von unten her bis in den obersten Speicherbereich reicht. Der außerhalb und unterhalb der Speichereinrichtung liegende Wärmeaustauscher des Wärmerohres ist so dimensioniert, daß er das Wär­ meträgermedium bis auf die niedrigste, in der Speichereinrichtung herr­ schende Innentemperatur abkühlen kann.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß bei Temperaturschwankungen des in der Wärmequelle erwärmten Wärmeträgermediums die Kondensation in jenem Bereich des Wärmerohres stattfindet, der eine Temperatur aufweist, die unter jener des Wärmeträgermediums liegt. Die Größe des Temperaturunter­ schiedes bestimmt die Menge der ausgetauschten Wärme.

Die Wärmeübertragung durch das Wandmaterial des Wärmerohres und durch herablaufendes Kältemittel ist gering und kann bei geeigneter Material­ wahl vernachlässigt werden.

Die erfindungsgemäße Heizanlage kann grundsätzlich als eigenständige Heizanlage ausgebildet sein, ist aber bevorzugt als Vorschaltanlage ausgebildet, in welcher das zu erwärmende Strömungsmittel vorgewärmt wird, bevor es einer herkömmlichen, z.B. mit Erdgas oder Öl betriebenen Heizung zugeführt wird, die ihrerseits einen ausreichend bemessenen Speicherbehälter aufweist. In diesem Fall kann die Speichereinrichtung der erfindungsgemäßen Heizanlage verhältnismäßig klein dimensioniert werden, da das ggf. bis auf die Gebrauchstemperatur vorerwärmte Strö­ mungsmittel in dem Speicherbehälter der nachgeschalteten herkömmlichen Heizung gespeichert wird, und zwar unabhängig davon, ob dieses Strö­ mungsmittel bereits in der erfindungsgemäß vorgeschalteten Heizanlage auf seine Gebrauchstemperatur erwärmt wurde oder nur vorgewärmt wurde.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten, schemati­ schen Zeichnungen beispielsweise näher erläutert; in diesen zeigen:

Fig. 1 ein vereinfachtes Fließbild einer Anlage zur Warmwasserberei­ tung, die die erfindungsgemäße Heizanlage zum Vorwärmen des Wassers aufweist,

Fig. 2 ein Fließbild ähnlich jenem der Fig. 1, in detaillierterer Darstellung und mit mechanischen Temperatur-Regelventilen Fig. 3 ein Fließbild ähnlich jenem in Fig. 2, jedoch mit thermischen Temperatur-Regelventilen,

Fig. 4 einen Einzelspeicher mit einem mechanischen Regelventil der in der Anlage der Fig. 2 verwendeten Art in vergrößerter Darstel­ lung,

Fig. 5 den vergrößerten Längsschnitt durch ein mechanisches Tempe­ ratur-Regelventil der in Fig. 4 gezeigten Art, in noch weiter vergrößerter Darstellung, und

Fig. 6 den Längsschnitt durch einen Einzelspeicher mit einem thermi­ schen Temperatur-Regelventil der bei der Anlage in Fig. 3 verwendeten Art.

In Fig. 1 ist eine Heizanlage schematisch dargestellt, deren oberer Teil, nämlich ein Sonnenkollektor 2, sich auf dem Dach eines Gebäudes befindet und durch eine jeweils in Pfeilrichtung durchströmte Zulauf­ leitung und Ablaufleitung mit jenen Teilen der Heizanlage verbunden ist, die im Keller eines Gebäudes angeordnet sind.

Die im rechten Teil der Zeichnung dargestellte Heizanlage zum Vorwärmen von Brauchwasser weist einen Kreislauf für ein Wärmeträgermedium auf, der aus dem von diesem durchströmten Sonnenkollektor 2, der Ablauflei­ tung, die von diesem in den Keller zu einem ersten Temperatur-Regel­ ventil 7 führt, einem Leitungsabschnitt, das dieses mit einem zweiten Temperatur-Regelventil 8 verbindet, einem weiteren Leitungsabschnitt, das dieses mit einem dritten Temperatur-Regelventil 9 verbindet und ei­ ner Pumpe 1 gebildet ist, die an das letztgenannte dritte Temperatur- Regelventil 9 mit ihrer Saugseite angeschlossen ist und mit ihrer Druckseite über die Zulaufleitung an den Sonnenkollektor 2 angeschlos­ sen ist.

Jedes der Temperatur-Regelventile 7, 8, 9 kann als Dreiwegeventil dar­ gestellt werden, mit einem Einlaß, der entgegen der durch Pfeile be­ zeichneten Strömungsrichtung im Kreislauf weist, und zwei Auslässen, von denen der jeweils in der Zeichnung nach unten weisende an einen jeweils zugehörigen Einzelspeicher 4, 5, 6 angeschlossen ist und der andere an das benachbarte Temperatur-Regelventil 8 bzw. 9 bzw. an die Pumpe 1 angeschlossen ist.

Jeder der Einzelspeicher 4, 5, 6 weist einen Überlauf auf, der stromab­ wärts von dem zu dem entsprechenden Einzelspeicher 4, 5, 6 gehörigen Temperatur-Regelventil 7, 8, 9 und vor dem jeweils nächsten Tempera­ tur-Regelventil bzw. vor der Pumpe 1 an den Kreislauf angeschlossen ist.

Jeder der Einzelspeicher 4, 5, 6 weist einen Wärmeaustauscher für Lei­ tungswasser auf; die drei Wärmeaustauscher der drei Einzelspeicher 4, 5, 6 sind aufeinanderfolgend vom Leitungswasser im Gegenstrom zur Strö­ mungsrichtung im Umlauf durchströmt. Die jeweilige Strömungsrichtung ist durch einen Pfeil bezeichnet.

Der Wärmeaustauscher-Auslaß des ersten Einzelspeichers 4 ist an eine herkömmliche Heizung mit Brenner, Umwälzpumpe und Warmwasserspei­ cher angeschlossen und speist diesen.

Die Temperatur-Regelventile 7, 8, 9 wirken jeweils auf die gleiche Weise; die Wirkungsweise wird anhand des Temperatur-Regelventils 7 näher beschrieben.

Dieses ist an seinem zugehörigen Einzelspeicher 4 angeschlossen und wird vom Wärmeträgermedium 0.1 gespeist, dessen Temperatur gemessen und mit jener ihm zugehörigen Einzelspeicher 4 verglichen wird. Ist die Temperatur im Einzelspeicher 4 größer als jene des ankommenden Wärme­ trägermediums 0.1, dann nimmt das Wärme-Regelventil eine solche Stel­ lung ein, daß alles ankommende Wärmeträgermedium über den Leitungsab­ schnitt 0.2 in den Einzelspeicher 4 gelangt. Das in diesem bereits be­ findliche Wasser wird über einen Überlauf 0.4 stromabwärts vom zugehö­ rigen Temperatur-Regelventil 7 wieder in den Kreislauf eingeleitet.

In den Einzelspeicher 4 bzw. dessen Wärmeaustauscher wird über die Leitungsabschnitt 0.5 das bereits in den Einzelspeichern 6, 5 vorge­ wärmte Leitungswasser eingelassen und verläßt diesen Einzelspeicher 4 durch eine Warmwasserleitung 0.6.

Stellt das Temperatur-Regelventil 7 fest, daß die Temperatur des in der Leitung 0.1 ankommenden Wärmeträgermediums nicht höher ist als jene im Inneren des Einzelspeichers 4, dann nimmt das Temperatur-Regelventil 7 eine solche Stellung ein, daß das Wärmeträgermedium unmittelbar über die Leitung 0.3 dem nachfolgenden Temperatur-Regelventil 8 zugeführt wird. Auch hier findet der Vergleich zwischen der Temperatur des an­ kommenden Wärmeträgermediums und jener im Inneren des zugehörigen Ein­ zelspeichers 5 statt, und das gleiche Spiel wiederholt sich auch im Fall des dritten Temperatur-Regelventils 9. Hierbei stellt sich im Betrieb eine Temperaturschichtung der Innentemperaturen der aufeinan­ derfolgenden Einzelspeicher 4, 5, 6 ein, wobei die höchste Temperatur im Einzelspeicher 4 und die niedrigste im Einzelspeicher 6 vorliegt. Erst dann, wenn die Temperatur des Wärmeträgermediums, das bei dem Temperatur-Regelventil 9 ankommt, welches zum letzten Einzelspeicher 6 gehört, dessen Innentemperatur nicht überschreitet, also die niedrig­ ste, im Kreislauf vorliegende Temperatur aufweist, wird das Wärmeträ­ germedium mit dieser Temperatur unmittelbar der Pumpe 1 und durch diese dem Sonnenkollektor 2 zugeleitet. Ist die Temperatur des beim Tempera­ tur-Regelventil 9 ankommenden Wärmeträgermediums höher als die im Inneren des zugehörigen Einzelspeichers 6, der seinerseits die niedrig­ ste Innentemperatur von allen Einzelspeichern aufweist, dann wird das ankommende Wärmeträgermedium in den Einzelspeicher 6 eingeleitet und das in diesem befindliche kältere Wärmeträgermedium wird über dessen Überlauf an die Pumpe 1 angegeben, so daß in jedem Betriebszustand stets jenes Wärmeträgermedium an die Pumpe 1 und somit auch an den Sonnenkollektor 2 abgegeben wird, das die niedrigste, überhaupt vorlie­ gende Temperatur aufweist.

Die Wärmeverluste im Bereich des Sonnenkollektors an die Umgebung wer­ den daher auf ein Mindestmaß reduziert und der Wirkungsgrad des Sonnen­ kollektors wird optimiert.

Wenn im Verlauf des Betriebes nun die Temperatur des vom Sonnenkollek­ tor abgegebenen Wärmeträgermediums absinkt, und zwar unter einen Wert, der über jenem der Innentemperatur im ersten Einzelspeicher 4 liegt, dann strömt dieses kühlere Wärmeträgermedium am ersten Einzelspeicher 4 vorbei und wird erst im zweiten oder dritten Einzelspeicher 5, 6 einge­ speichert, so daß die hohe Temperatur im Einzelspeicher 4 nicht durch Vermischung mit kälterem Wasser absinkt. Somit wird sichergestellt, daß auch bei zeitweisem Absinken der vom Wärmekollektor 2 abgegebenen Wärmemenge diese Wärme auf einem tieferen Temperaturniveau gespeichert und so voll zur Brauchwassererwärmung genutzt werden kann.

Kaltes Brauchwasser durchströmt beim Öffnen einer Warmwasserzapfstelle die in den Einzelspeichern 4, 5, 6 angeordneten Wärmeaustauscher im Gegenstrom. Das warme oder vorgewärmte Brauchwasser tritt nach Durch­ laufen der Heizanlage in die herkömmliche Warmwasserbereitung 3 ein, kann hier - soweit notwendig - nacherwärmt werden, etwa durch elektri­ sche Beheizung oder einen von einem Heizkessel versorgten Wärmeaustau­ scher, und steht als warmes Brauchwasser für die zentrale Warmwasser­ versorgung bereit.

Fig. 2 zeigt im Fließbild eine Anordnung ähnlich jener in Fig. 1, mit drei aufeinanderfolgenden Einzelspeichern 14, 15 und 16, denen jeweils ein mechanisches Umschaltventil 17, 18 oder 19 zugeordnet ist und die als drucklose Tanks ausgeführt sind. Das Wärmeträgermedium des von der Pumpe 1 betriebenen Kreislaufs ist gleichzeitig auch das Speichermedium und durchfließt die Tanks von oben nach unten in stabiler Wärmeschich­ tung.

In den Tanks sind Rohrschlangen-Wärmeaustauscher für die Brauchwasser- Erwärmung angeordnet, hintereinandergeschaltet und im Gegenstrom zur Strömung im Kreislauf vom Brauchwasser durchlaufen.

Die einzelnen Speicherstufen sind in der Zeichnung in horizontaler Anordnung dargestellt, können aber auch vertikal angeordnet sein. In jedem Fall ist pro Temperaturstufe je ein mechanisches Umschaltventil 17, 18, 19 erforderlich, wobei in jeder Temperaturstufe bevorzugt nur ein Einzelspeicher angeordnet ist, aber auch mehrere Einzelspeicher parallel zueinander angeordnet sein können.

Zusätzlich weist der Sonnenkollektor 2 einen Temperaturschalter auf (in der Zeichnung nicht gezeigt). Bei zu geringer Bestrahlungsstärke der Sonne oder bei zu tiefen Außentemperaturen schaltet bei Unterschreiten einer Temperatur von bevorzugt 20°C ein am Sonnenkollektor 2 montierter Schalter die Umwälzpumpe 1 ab. Der Sonnenkollektor entleert sich zum letzten Einzelspeicher 16 hin durch die stehende Pumpe 1 hindurch und wird belüftet aus dem dafür vorgesehenen Luftraum in dem oberen Teil der Kaskaden-Speicherstufe 14 (durch niedrigeren Wasserspiegel angedeu­ tet). Der Kreislauf des Wärmeträgermediums wird erneut gestartet, wenn der Sonnenkollektor 2 eine Temperatur von bevorzugt etwa 30°C erreicht. Dann füllt die Pumpe den Kollektor 2 und dessen Zu- und Ableitung wie­ der mit Wärmeträgermedium und schiebt die Luft in den oberen Bereich der ersten Speicherstufe 14 zurück.

Der in Fig. 2 gezeigte Kreislauf arbeitet drucklos, von der geodäti­ schen Höhe der Wassersäule in der Pumpensteigleitung und von den Druck­ abfällen in den Umschaltventilen abgesehen, und ist zusammen mit einem atmosphärischen Volumenausgleichsgefäß als nach außen geschlossener Kreislauf aufgebaut.

Fig. 3 zeigt im Fließbild wesentliche Merkmale beim Einsatz thermischer Temperatur-Regelventile. Der Kreislauf des Wärmeträgermediums ist me­ chanisch vom Speichermedium in den drucklosen Einzelspeichern 24, 25, 26 getrennt. Die vom Sonnenkollektor 2 gesammelte Wärmeenergie wird den thermischen Temperatur-Regelventilen 27, 28, 29, die von Wärmerohren gebildet sind, bei positivem Temperaturunterschied - in Analogie zur Charakteristik von Dioden - zu den Einzelspeicherstufen 24, 25, 26 übertragen. Die sich einstellende Temperaturstaffelung entspricht jener der beiden vorausgehenden Ausführungsbeispiele. Ebenso ist bei Hinter­ einanderschaltung der Speicherstufen 24, 25, 26 pro Speicherstufe je ein thermisches Temperatur-Regelventil 27, 28, 29 erforderlich. Dagegen ist bei Übereinander-Anordnung der Speicherstufen in Form eines verti­ kalen Behälters nur ein einziges thermisches Temperatur-Regelventil nö­ tig, dessen vertikales Wärmerohr "durch alle Stufen" reicht.

In Fig. 4 ist ein Einzelspeicher gezeigt, der als Einzelbaustein in Modulbauweise mit anderen, gleichartigen Einzelspeichern zu einer Speichereinrichtung zusammengefügt werden kann. Die mit 0.1 bis 0.6 bezeichneten Strömungen für das Wärmeträgermedium bzw. das zu erwärmende Strömungsmittel entsprechen jenen in den Darstellungen der Fig. 1 bis 3.

Der gezeigte Einzelspeicher 101 besteht aus wasserdichtem, bis 100°C temperaturfestem, korrosionsgeschütztem Material, hat im einfachsten Fall eine etwa kreiszylindrische Form und besitzt eine große Öffnung an der Oberseite, die mit einem Verschlußdeckel 111 abgedeckt und mit ei­ nem Flansch 103 am Behälter 101 lösbar und dicht verbunden ist.

Der Verschlußdeckel 111 trägt alle Rohrstutzen, Armaturen usw. Der Be­ hälter 101 ist wärmgedämmt, und zwar sitzt er im Bereich seines Zylin­ dermantels in einer Zylinderschale 108 aus wärmedämmendem Material, sitzt mit dem Boden 109 auf druckfestem Wärmedämmaterial auf und ist an der Oberseite durch eine mit Durchführungen versehene Abdeckung 110 aus wärmedämmendem Material abgedeckt.

Am Verschlußdeckel 101 sitzt ein Wärmeaustauscher 104 für die Erwärmung von Brauchwasser und ist als von unten nach oben durchströmte, gerippte Rohrschlange 105 ausgebildet. Die Zuleitung erfolgt durch ein vertika­ les, mit einer Wärmeisolierung (107) versehenes Fallrohr.

Der Behälter 101 ist mit dem Wärmeträgermedium 112 gefüllt, wobei der stromaufwärts gelegene, erste Einzelspeicher 14 einen Luftraum auf­ weist, dessen Größe mindestens dem Volumen der oberhalb der Speicher­ einrichtung liegenden Rohrleitungen und Solarkollektoren entspricht, und zwar mindestens, soweit diese der Frostgefahr ausgesetzt sind.

Der zweite und dritte Einzelspeicher 15, 16 sind ohne Luftblase bis zum Verschlußdeckel 111 gefüllt.

In den Verschlußdeckel 111 ist ein mechanisches Umschaltventil 17 ein­ gebaut und leitet, wie in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben, das vom Solarkollektor kommende Wärmeträgermedium 0.1 bei positiver Temperatur­ differenz in den Einzelspeicher 101 als Mediumstrom 0.2. Existiert eine solche positive Temperaturdifferenz nicht, dann leitet das Umschaltven­ til 17 das Wärmeträgermedium über die Leitung 0,3 zur nächsten Stufe.

Das aus dem mechanischen Umschaltventil 17 ausströmende Wärmeträger­ medium 0.2 strömt von oben nach unten langsam durch den Behälter 101 und verläßt ihn dann im Bodenbereich über eine Überlauf-Steigleitung 106, die als vertikales Rohr ausgebildet ist, das mit einer Wärmeiso­ lierung 107 versehen ist, so daß die stabile Temperaturschichtung im Behälter 101 ungestört bleibt.

Der erste Einzelspeicher 14 ist ferner durch eine Belüftungs- und Volu­ menausgleichsleitung 102 mit einem Ausgleichsgefäß verbunden (nicht ge­ zeigt), um die Einhaltung des atmophärischen Drucks auch bei sich ver­ ändernder Speichertemperatur sicherzustellen.

Das mechanische Umschaltventil 17 ist in Fig. 5 detaillierter im Längs­ schnitt und in vergrößerter Darstellung gezeigt. Hierbei ist darauf hinzuweisen, daß die Darstellung verkürzt ist. Tatsächlich taucht das Umschaltventil 17, wie in der Darstellung in Fig. 4 gezeigt, von oben her fast bis zur halben Füllhöhe des Behälters 101 in das Wärmeträger­ medium 112 ein.

Das in Fig. 5 gezeigte Umschaltventil weist an seiner Oberseite einen Ventilflansch 113 auf, an welchem es in eine entsprechende Aussparung im Verschlußdeckel 111 des Speichertanks 101 eingeführt wird und mit diesem dichtend verbunden ist.

Das Umschaltventil weist ein außenliegendes Ventil-Hüllrohr 114 auf, das in das im Behälter 101 gespeicherte Wärmeträgermedium 112 ein­ taucht, sowie ein Ventil-Kernrohr 115, das konzentrisch zum Ventil- Hüllrohr 114 angeordnet ist, ebenfalls am Ventilflansch 113 mit seinem oberen Ende befestigt ist und sich nach unten erstreckt. Dieses Ventil­ Kernrohr 115 steht in unmittelbarer Berührung mit dem umgewälzten Wär­ meträgermedium.

Eine Außen-Wärmedämmung 119 am Ventil-Kernrohr 115 und eine Innen-Wär­ medämmung 120 im Ventil-Hüllrohr 114 verkleinern den Wärmeübergang zu Bereichen anderer Temperaturen im Ringraum, der zwischen den beiden Rohren 114, 115 gebildet ist.

Die Funktion des gezeigten Umschaltventils beruht darauf, daß ein Tem­ peraturunterschied zwischen dem Wärmeträgermedium 112 im Einzelspeicher 101 und dem ankommenden Wärmeträgermedium 1.1 des Kreislaufs zu einer unterschiedlichen Längenänderung von Ventil-Hüllrohr 114 und Ventil- Kernrohr 114 führt. Diese Längenänderung bewirkt eine Verstellung eines Steuer-Hohlkolbens 121, der höhenverstellbar an einer Bodenplatte 118 befestigt ist, die ihrerseits von unten her das Ventil-Hüllrohr 114 verschließt. Der Steuer-Hohlkolben 121 ist dichtend und verschieblich im Inneren einer Zylinderbüchse 122 angeordnet, welche ihrerseits am unteren Ende und der Innenseite des Ventil-Kernrohrs 115 fest mit diesem verbunden ist.

Die unterschiedliche Längenänderung von Ventil-Hüllrohr 114 und Ven­ til-Kernrohr 115 führt zu einer Verschiebung des Steuer-Hohlkolbens 121 relativ zur Zylinderbüchse 122, wodurch in diesen beiden Elementen ausgebildete Bohrungen in unterschiedlicher Weise aufeinander ausge­ richtet werden.

Am Ventilflansch 113 ist ein mittiges, vertikales Fallrohr 116 angeord­ net, das an das ankommende Wärmeträgermedium 1.1 des Kreislaufes ange­ schlossen ist. Die Unterseite dieses Fallrohrs 116 ist verschieblich und dichtend im Steuer-Hohlkolben 121 aufgenommen. Entsprechend dessen Lage kann das Wärmeträgermedium über gezeigte Öffnungen und Durchbrüche im Steuer-Hohlkolben 121 einerseite und der Zylinderbüchse 122 bzw. dieser und dem Ventil-Kernrohr 115 andererseits entweder in den Innen­ raum 124 gelangen, der vom Ventil-Kernrohr 115 eingeschlossen ist, und durch einen im Ventilflansch 113 angeordneten Ablaufstutzen 117 an den Abschnitt 0.3 des Kreislaufs abgegeben werden, oder kann durch aufeinander ausgerichtete Öffnungen in der Zylinderbüchse 122 und dem Ventil- Kernrohr 115 in den Ringraum 125 zwischen diesem und dem Ven­ til-Hüllrohr 114 gelangen und als Strömung 0.2 in das Innere des gezeigten Einzelspeichers 101 austreten.

In Abhängigkeit von der Justierung des Steuer-Hohlkolbens 121 kann so­ mit das gezeigte Umschaltventil so eingestellt werden, daß bei negati­ ven Temperaturunterschieden bis zur Temperaturdifferenz 0, d.h. bei gleichen Temperaturen im zufließenden Wärmeträgermedium 0.1 und im ge­ speicherten Wärmeträgermedium 112 die eintretende Strömung 0.1 aus­ schließlich in den Innenraum 124 gelangt, von wo aus das Wärmeträger­ medium durch den Auslaßstutzen 117 das Umschaltventil verläßt. Dieser Betriebsfall ist in Fig. 5 dargestellt.

Sobald nun eine positive Temperaturdifferenz zwischen zufließendem Wärmeträgermedium und gespeichertem Wärmeträgermedium 112 auftritt, verlängert sich das Ventil-Kernrohr 115 und schiebt die Zylinderbüchse 122 tiefer auf den Steuer-Hohlkolben 121 auf, so daß die Durchlässe zum Innenraum 124 und somit zum Auslaß 117 verschlossen werden und der Weg zum Ringraum 125 und somit zum Innenraum des Einzelspeichers 101 geöff­ net wird. Das warme Medium 0.2 tritt nach Durchlaufen dieses Ringraums 125 durch Austrittsöffnungen im Bereich des oberen Ende des Ventil- Hüllrohrs aus dem Umschaltventil aus und in das Innere des Einzelspei­ chers 101 ein.

Somit mißt das gezeigte mechanische Umschaltventil jederzeit selbst­ tätig die Temperaturen von umgewälztem und gespeichertem Wärmeträger­ medium, führt einen Temperaturvergleich durch und setzt das Ergebnis in einem Stellglied als Stellfunktion um. Es benötigt keine Hilfsenergie und kann auf jede gewünschte Temperaturdifferenz voreingestellt werden, von welcher ab der ankommende Wärmeträgerstrom 0.1 in den Einzelspei­ cher 101 eintreten soll.

Für die Umsetzung bereits kleiner Temperaturdifferenzen in nutzbare Längenänderungen wird bevorzugt der große lineare Ausdehnungskoeffizient von Kunststoffen, bevorzugt von etwa PE oder PTFE ausgenutzt.

In Fig. 6 ist eine andere Ausführungsform eines Einzelspeichers gezeigt, die - mit Ausnahme des verwendeten Temperatur-Regelventils jener der Fig. 4 ähnelt.

Ein im wesentlichen kreiszylindrischer Behälter 201 ist mit einem Wär­ meübertragungsmedium 212 gefüllt und an seiner Oberseite mit einem Flansch 203 versehen, an welchem ein Verschlußdeckel 211 dichtend und abnehmbar befestigt ist.

Im Verschlußdeckel sind eine Zuleitung 202 für das Wärmeübertragungsme­ dium 212 sowie ein Überlauf 206 angebracht, der als ein sich bis zum Boden des Behälters 201 erstreckendes Steigrohr ausgebildet ist, das mit einer Wärmeisolierung 207 versehen ist.

Ferner ist am Verschlußdeckel 211 ein Rohrschlangen-Wärmeaustauscher 204 angebracht, der in das Innere des Wärmeübertragungsmediums 212 eintaucht und ein mit einer Wärmeisolierung 207 versehenes Fallrohr sowie eine mit Wärmeaustauscherrippen versehene ansteigende Rohrschlan­ ge aufweist. Das Fallrohr ist an das ankommende Brauchwasser 0.5 ange­ schlossen, während der Ausgang des Wärmeaustauschers 204 an den Brauch­ wasserauslaß 0.6 angeschlossen ist.

Die Umfangswand des Behälters 201 ist von einer wärmeisolierenden Zy­ linderschale 208 umgeben, deren Oberseite mit einer wärmeisolierenden Abdeckung 210 versehen ist, die von den im Verschlußdeckel 211 ange­ ordneten Anschlüssen durchsetzt ist.

Der Behälter 201 ruht mit seinem Boden auf einer druckfesten Unterlage 209 aus wärmedämmenden Material.

Im unteren Teil der Umfangswand des Behälters 201 ist ein Flansch 213 angeordnet, der vom oberen Teil eines Wärmerohres durchsetzt ist, der gegenüber der Horizontalen um mindestens 15° geneigt ist. Dieses Wär­ merohr weist einen im Inneren des Behälters 201 angeordneten Kopf-Wär­ meaustauscher 214 auf, der über ein sich in gleicher Richtung erstrek­ kendes, den Flansch 213 durchsetzendes Verbindungsrohr 215 und einen an dessen unteres Ende angesetzten, abwärts gekrümmten Verbindungsbogen 216 aus Edelstahl an einen Fuß-Wärmeaustauscher 217 angeschlossen ist. Dieser Fuß-Wärmeaustauscher 217 ist als Mantelrohr-Wärmeaustauscher ausgebildet, mit einem Innenrohr, das konzentrisch unter Bildung eines Rohrspalts von einem Mantelrohr 218 umgegeben ist. Dieser Mantelrohr- Wärmeaustauscher 217 erstreckt sich horizontal und ist an das ankommen­ de Wärmeträgermedium 0.1 des Kreislaufs angeschlossen. Das den Mantel­ rohr-Wärmeaustauscher verlassende Wärmeträgermedium 0.4 hat je nach Temperaturdifferenz zwischen dem Wärmeübertragungsmedium 212 im Inneren des Behälters 201 und dem ankommenden Wärmeträgermedium 0.1 seine Wärme an das Wärmeübertragungsmedium 212 abgegeben oder nicht.

Die Mitte des Mantelrohr-Wärmeaustauschers weist einen nach oben wei­ senden Rohrstutzen auf, der mit der Unterseite des Verbindungsbogens 216 verbunden ist. Alle außerhalb des Behälters 201 angeordneten Teile 215, 216, 217 und 218 des Wärmerohres sind von einer Wärmeisolierung 219 umgeben.

Im Inneren des Wärmerohres 214, 215, 216 und 217 befindet sich ein Kältemittel 220, beispielsweise R 11, R 12 oder Isobutan, dessen Flüssigkeitsstand etwas oberhalb der Mittel­ achse des Innenrohres des Rohrmantel-Wärmeaustauschers 217 liegt.

Ist die Innentemperatur des Kopf-Wärmeaustauschers 214 kleiner als die Innentemperatur im Rohrmantel-Wärmeaustauscher 217, dann verdampft das darin befindliche Kältemittel 220 und kondensiert im Kopf-Wärmeaustau­ scher 214, wodurch eine große Wärmemenge dem ankommenden Wärmeträgerme­ dium 0.1 entzogen und dem Wärmeübertragungsmedium 212 im Behälter 201 zugeführt wird.

Sobald die Temperatur im Inneren des Kopf-Wärmeaustauschers 214 so weit angestiegen ist, daß sie jene im Inneren des Mantelrohr-Wärmeaustau­ schers 217 erreicht, findet keine Kondensation mehr statt, so daß keine weitere Wärmeübertragung mehr erfolgt. Die Wärmeüber­ tragung in umgekehrter Richtung ist hierbei nicht möglich, da der Mechanismus der Wärmeübertragung durch den Rückfluß des Kondensats durch Schwerkraft aufrechterhalten wird, und dieser nicht umkehrbar ist.

Das Wärmerohr wirkt somit beim Transport der Wärme wie eine Diode, d.h. es öffnet bei positivem Temperaturunterschied den Wärmedurchgang, bei negativer Temperaturdifferenz sperrt es diesen.

In der dargestellten Ausführungsform ist der Behälter 201 als druck­ loser Einzelspeicher ausgebildet, wobei über die Leitungen 202, 206 ein Ausgleichsraum angeschlossen ist, um die Atmosphärentemperatur im Inneren des Behälters 201 aufrechtzuerhalten.

Es ist aber auch möglich, den Behälter 201 als Druckspeicher auszubil­ den, wobei bevorzugt anstelle des Brauchwasser-Wärmeaustauschers 204 lediglich Brauchwasser-Anschlüsse am Behälter 201 vorgesehen sind und das Brauchwasser das Wärmeübertragungsmedium 212 bildet. Zur Vermeidung von Kältemittel-Austrag bei Leckagen ist besonders dann eine Anordnung zweckmäßig, bei welcher der Kopf-Wärmeaustauscher 214 seinerseits im Behälter 201 eingebaut ist und das von diesem getrennt ausgebildete und abgeschlossene Wärmerohr mit Leitpaste von außen her in diesen einge­ setzt ist.

Claims (20)

1. Heizanlage zum Erwärmen oder Vorwärmen eines Strömungsmittels, be­ vorzugt von Brauchwasser, mit

• - einer von einem Wärmeträgermedium durchströmbaren Wärmequelle, die bevorzugt von mindestens einem Sonnenkollektor gebildet ist,
• - einer aus mindestens zwei Einzelspeichern bzw. einem Speicher mit min­ destens zwei Temperaturniveaus gebildeten Speichereinrichtung zum Speichern der Wärme des Wärmeträgermediums,
• - einem die Speichereinrichtung und die Wärmequelle verbindenden Zwangskreislauf für das Wärmeträgermedium, und
• - einer Regelventilanordnung zum temperaturabhängigen Steuern der Wärmeverteilung im Zwangskreislauf, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
• - die Regelventilanordnung ist aus mindestens zwei Temperatur-Regel­ ventilen (7, 8, 9; 17, 18, 19; 27, 28, 29) gebildet, von denen je­ weils eines jedem der Einzelspeicher bzw. jedem Temperaturniveau (4, 5, 6; 14, 15, 16; 24, 25, 26) zugeordnet ist,
• - die Temperatur-Regelventile (7, 8, 9; 17, 18, 19; 27, 28, 29) sind im Kreislauf aufeinanderfolgend angeordnet, und
• - jedes Temperatur-Regelventil (7, 8, 9; 17, 18, 19; 27, 28, 29) ist zum Vergleich der Temperatur des ankommenden Wärmeträgermediums (0,1) mit jener im jeweils zugeordneten Einzelspeicher bzw. Temperatur­ niveau (4, 5, 6; 14, 15, 16; 24, 25, 26) eingerichtet, wobei es diesem die Wärme des ankommenden Wärmeträgermediums (0,1)dann zuführt, wenn dessen Temperatur über jener im zugehörigen Einzelspeicher bzw. Tempe­ raturniveau liegt.

2. Heizanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Temperatur-Regelventile als mechanisches Umschaltventil (17, 18, 19) mit zwei Ausgängen ausgebildet ist, das je einen Wärmefühler (14, 15) für die Temperatur im zugeordneten Einzelspeicher/Temperaturniveau (14, 15, 16) und im ankommenden Wärmeträgermedium (0,1) aufweist, dessen er­ ster Ausgang an den Einlauf (0,2) des Einzelspeichers und dessen zweiter Ausgang (117) an das nachfolgende Temperatur-Regelventil bzw. an den Rücklauf der Wärmequelle (2) angeschlossen ist, wobei das Wärmeträger­ medium vom Umschaltventil dann in den Einzelspeicher eingeleitet wird, wenn dessen Temperatur unter jener des ankommenden Wärmeträgermediums (0,1) liegt, so daß sich bei schwankender Abgabetemperatur der Wärme­ quelle (2) in den aufeinanderfolgenden Einzelspeichern/Temperaturniveaus (14, 15, 16) gestaffelt abfallende Temperaturen einstellen.

3. Heizanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreis­ lauf als geschlossener Kreislauf ausgebildet ist, der Überlauf (0.4) eines jeden Einzelspeichers (14, 15, 16) nach dem zu diesem gehörigen Umschaltventil (17, 18, 19) und bevorzugt vor dem jeweils nachfolgenden bzw. vor der Wärmequelle (2) an den Kreislauf ange­ schlossen ist und die Einzelspeicher Wärmeaustauscher (104) aufwei­ sen, die im Gegenstrom zum Kreislauf von dem zu erwärmenden oder vorzuwärmenden Strömungsmittel (0.5, 0.6) durchströmt werden.

4. Heizanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Her­ stellen einer Temperaturschichtung im Einzelspeicher (14, 15, 16) der Einlauf (0.2) an dessen Oberseite und der Überlauf (0.4) an dessen Unterseite einmündet.

5. Heizanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einzel­ speicher (14, 15, 16) als wärmeisolierter Behälter (101) mit einem obenliegenden Verschlußdeckel (111) ausgebildet ist, der die Spei­ cheranschlüsse (0.2, 0.4, 0.5, 0.6) aufweist, wobei der Überlauf (0.4) bevorzugt von einem wärmeisolierten Steigrohr (106) gebildet ist und der Wärmeaustauscher (104) ein bevorzugt wärmeisoliertes Fallrohr aufweist, an das eine aufsteigende Wärmeaustausch-Rohr­ schlange (105) anschließt.

6. Heizanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Um­ schaltventil (17, 18, 19) im Verschlußdeckel (111) angeordnet ist und einen Wärmefühler für die Temperatur im Einzelspeicher (14, 15, 16) aufweist, der sich in diesem nach unten bevorzugt bis unter die Oberfläche des Wärmeträgermediums erstreckt.

7. Heizanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Um­ schaltventil (17, 18, 19) die folgenden Merkmale aufweist:

• - ein außenliegendes, an seiner Oberseite mit dem Verschlußdeckel (111, 113) fest verbundenes und an seiner Unterseite verschlos­ senes (Boden 118) Ventil-Hüllrohr (114), das bevorzugt an seiner Oberseite Austrittsöffnungen für das Wärmeträgermedium aufweist,
• - ein innerhalb des Ventil-Hüllrohres (114) angeordnetes Ventil- Kernrohr (115, 122), das an seiner Oberseite mit dem Verschluß­ deckel (111, 113) fest verbunden ist, an seiner Unterseite offen ist und nahe der Unterseite erste Durchlässe für das Wärmeträ­ germedium aufweist, die in den Ringraum (125) zwischen dem Ven­ til-Hüllrohr (114) und dem Ventil-Kernrohr (115) einmünden, so­ wie zweite Durchlässe, die in den Innenraum (124) des Ventil- Kernrohres (115, 122) einmünden,
• - das Ventil-Hüllrohr (114) und das Ventil-Kernrohr (115) sind aus einem Material mit hohem Wärmeausdehnungskoeffizienten gebildet, bevorzugt aus einem Kunststoff, weiter bevorzugt aus Polyethylen oder Polytetrafluorethylen, und bevorzugt an mindestens einer dem jeweils anderen Rohr zugewandten Oberfläche mit einer wärme­ isolierenden Schicht (120, 119) bedeckt,
• - ein im Ventil-Kernrohr (115, 122) dichtend und verschieblich an­ geordneter Steuer-Hohlkolben (121), der fest mit der Unterseite (Boden 118) des Ventil-Hüllrohrs (114) bevorzugt höheneinstell­ bar verbunden ist und Steueröffnungen aufweist, die je nach der Lage des Steuer-Hohlkolbens (121) dessen Innenraum entweder mit den ersten oder den zweiten Durchlässen im Ventil-Kernrohr (115, 122) verbinden,
• ein Einlaufstutzen (116), der den Verschlußdeckel (111, 113) durchsetzt und dichtend und verschieblich in den Innenraum des Steuer-Hohlkolbens (121) einmündet, und
• - ein Auslaufstutzen (124), der den Verschlußdeckel (115, 122) durchsetzt und in den Innenraum (124) des Ventil-Kernrohres (115, 122) einmündet.

8. Heizanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Verschlußdeckel (111) verbundenen Elemente des Umschaltventils an einem Umschaltventil-Flansch (113) angebracht sind, der seinerseits am Verschlußdeckel (111) dichtend befestigt ist.

9. Heizanlage nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen dem Steuer-Hohlkolben (121) und dem Ventil-Kern­ rohr (115) eine an diesem befestigte Zylinderbüchse (122) angeord­ net ist, die die ersten, auf Durchbrüche im Ventil-Kernrohr (115) ausgerichteten sowie die zweiten, in den Innenraum (124) des Ven­ til-Kernrohrs (115) einmündenden Durchlässe aufweist und den Steu­ er-Hohlkolben (121) aufnimmt.

10. Heizanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Temperatur-Regelventile zum Zuführen von Wärme zum zuge­ hörigen Einzelspeicher (27, 28, 29) als nur teilweise mit Wärme­ transportmittel (220) gefülltes Wärmerohr (214 bis 217) ausgebildet ist, das von unten her mit seinem Oberteil (214) in den Einzelspei­ cher hineinragt und mit seinem unteren Teil (217) in Wärmeaustausch mit dem Kreislauf steht.

11. Heizanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Wär­ metransportmittel ein Kältemittel (220) ist, beispielsweise R 11, R 12 oder Isobutan.

12. Heizanlage nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der untere Teil des Wärmerohres (214 bis 217) als bevorzugt horizontaler Mantelrohr-Wärmeaustauscher (217) ausgebil­ det ist, dessen Mantelraum vom Wärmeträgermedium (0.1, 0.4) durch­ strömt ist und dessen Innenraum den Verdampfer des Wärmerohres bil­ det.

13. Heizanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der obere Teil (214) des Wärmerohres (214 bis 217) eine Neigung gegenüber der Horizontalen von mindestens 15° auf­ weist.

14. Heizanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einzelspeicher (24, 25, 26) im Gegenstrom zum Kreislauf von dem zu erwärmenden Strömungsmittel (0.5, 0.6) durch­ strömt sind.

15. Heizanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ zelspeicher (24, 25, 26) unmittelbar von dem zu erwärmenden Strö­ mungsmittel (0.5, 0.6) durchströmt sind und bevorzugt als Druck­ speicher ausgebildet sind.

16. Heizanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ zelspeicher (24, 25, 26) einen bevorzugt als Rohrschlange ausgebil­ deten Wärmeaustauscher (24) für das zu erwärmende Strömungsmittel (0.5, 0.6) aufweisen, und ein bevorzugt druckloses Wärmeübertra­ gungsmedium (212) enthalten.

17. Heizanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeich­ net, daß der bevorzugt als Sonnenkollektor ausgebildeten Wärmequel­ le (2) ein mit der Pumpe (1) des Kreislaufes verbundener Wärmefüh­ ler zum Abschalten oder Anschalten der Pumpe beim Unterschreiten oder Überschreiten einer Temperaturschwelle zugeordnet ist, und daß im Kreislauf ein mit Luft oder Inertgas gefüllter Ausgleichsraum angeordnet ist.

18. Heizanlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Aus­ gleichsraum im ersten (14) der Einzelspeicher (14, 15, 16) gebildet ist, und daß die Pumpe (1) dazu eingerichtet ist, im Stillstand den Durchlauf entgegen der Förderrichtung zuzulassen.

19. Heizanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einzelspeicher (14, 15, 16; 24, 25, 26) jeweils mit einer eigenen Wärmedämmung (108, 109, 110; 208, 209, 210) ummantelt sind und bevorzugt zusammen mit dem jeweils zugehörigen Temperatur- Regelventil (17, 18, 19; 27, 28, 29) als Baueinheit ausgebildet sind.

20. Heizanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einzelspeicher (14, 15, 16; 24, 25, 26) bevorzugt als mehrere Temperaturniveaus in einem vertikalen Speicher übereinanderlie­ gend in einer gemeinsamen Wärmedämm-Ummantelung angeordnet sind.