Bei der klassischen Wärmeverteilung in Netze mit Radiatoren oder Konvektoren werden hohe Systemspreizungen bevorzugt. Damit können geringe Rohrdimensionen und moderate Baugrößen gewählt werden.
In Verbindung mit Wärmepumpen sind hohe Spreizungen schwer beherrschbar, da der geringe Massenstrom im Kondensator das Wärmeübergangsverhalten ungünstig beeinflusst.
Mit der Zwischenpufferladung wird nun beiden Anforderungen Rechnung getragen: Der Massenstrom durch den Kondensator bleibt hoch, während die Nutzanlage bei geringem Massenstrom und hoher Systemspreizung beschickt wird.
Zwar steigt der materielle und steuerungstechnische Aufwand, im Gegenzug wird dafür mit einer überraschend hohen Anlageneffizienz entlohnt.
Die grundlegende Idee hierzu wurde von Dr. Ing. M. K. Löffler entwickelt. Siehe auch Link: detailforschung
Die Nutzanlage wird aus dem Entladepuffer mit hoher Systemspreizung bei z. B. 55/35 [°C] betrieben. Parallel dazu wird der Ladepuffer mit geringer Spreizung durch die Wärmepumpe geladen. Die Ladung beginnt dort bei einer Temperatur von 35 °C und wird mit jedem Volumenaustausch um jeweils 4 K erhöht. Beide Puffer werden zunächst unabhängig voneinander betrieben.
Nach 5-maligem Volumenumsatz ist der Ladepuffer erwärmt, während der Enladepuffer in dieser Zeit seine Energie an das Heiznetz abgegeben hat. Es folgt die Umschichtung.
Im "fliegenden Wechsel" werden beide Puffer so zusammen geschaltet, dass der kalte Inhalt des Entladepuffers erst die Wärmepumpe passiert, dort um 4 K erwärmt, und dann unten in den Ladepuffer eingebracht wird. Dadurch wird der heiße Inhalt durch die obere Verbindung in den Entladepuffer verschoben. Ist diese Umschichtung abgeschlossen, beginnt wieder der unabhängige Lade- bzw. Entladebetrieb.
Beide Kreise werden wieder getrennt betrieben. Durch dieses Prinzip wird nicht nur der Wärmepumpenbetrieb bei hoher Systemspreizung ermöglicht. Der reale COP der Wärmepumpe kann bei der mittleren Systemtemperatur bemessen werden! Der Ladeprozess beginnt bei niederer Systemtemperatur (35 °C) mit entsprechend hohem COP und endet bei hoher Temperatur (55 °C) mit geringerem COP. Für den gesamten Ladeprozess wird damit der mittlere COP bei 45 °C wirksam, obwohl die Nutzung ohne Einschränkungen mit 55 °C beschickt wird.
technische Grundlagen