BE1015448A6 - Lucht water warmtepomp. - Google Patents

Abstract

Deze lucht water warmtepomp is bestemd voor gebruik in een maritiem zeeklimaat met als doel het maximaal onttrekken van kosteloze warmte-energie uit de buitenlucht en die energie om te zetten en af te geven aan een verwarmingswaternet. Tevens staat het systeem in voor de aanmaak van warm sanitair water. Bij het onttrekken van warmte-energie uit de lucht bij lage buitentemperatuur ontstaat er ijsvorming op de lamellen van de verdamper. Hiervoor werd een detectiesysteem ontwikkeld i.f.v. temperatuur werkingsmiddel en onderdruk in de luchtkamer verdamper-ventilator. Om de verdamper te ontvriezen wordt energie onttrokken aan de buffer van beschikbaar warm sanitair water.

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   Lucht water warmtepomp 
Deze uitvinding heeft betrekking op een lucht water warmtepompsysteem met als doel het maximaal onttrekken van kosteloze warmte-energie uit de buitenlucht en die energie om te zetten en af te geven aan een verwarmingswaternet. 



  In een maritiem zeeklimaat is de gemiddelde temperatuur in de wintermaanden voldoende hoog om met een goed ontworpen lucht-water warmtepompsysteem mooie rendementen te halen (winstfactoren 3 tot 5). 



  De ontwikkelde warmtepomp heeft daarom een speciaal warmte recuperatiesysteem waarbij via een eerste warmtewisselaar (verdamper) maximaal energie aan de buitenlucht onttrokken en doorgegeven wordt aan de werkvloeistof (koelmiddel). 



  De werkvloeistof wordt door een compressor verdicht en de energie wordt vertransporteerd naar een tweede warmtewisselaar (condensor) waar de opgepompte energie doorgegeven wordt aan een hydraulisch circuit (verwarmingswaternet van een secundaire ruimte). Tevens kan een bijkomend hydraulisch circuit aangeschakeld worden voor de aanmaak van warm sanitair water dat opgeslagen wordt in een boiler. 



  Het   verwarmingswaternet   is zodanig geconcipieerd dat de warmte-afgifte maximaal is met een minimale temperatuursval in het waternet. Dit vereist verschillende, via een collector gekoppelde korte   verwarmingscircuits   en een grote omloopsnelheid van het water in het hydraulisch circuit. Tevens is een perfecte isolatie met minimale warmteverliezen noodzakelijk om een maximaal rendement te behalen voor het complete verwarmingssysteem. 



  Het speciaal ontwikkelde warmte recuperatiesysteem bestaat uit een ventilatie-unit welke met een groot doorstroomdebiet lucht aanvoert naar de ruim bemeten luchtvloeistof warmtewisselaar in V-vormige of cirkelvormige opstelling inclusief speciaal ontvriessysteem. 



  Bij het onttrekken van warmte-energie uit de lucht bij lage buitentemperatuur ontstaat er ijsvorming op de lamellen van de eerste warmtewisselaar (verdamper). 



  Hiervoor werd een ontvriessysteem ingebouwd met speciale detectie nl. in de luchtkamer tussen verdamper en ventilator wordt een onderdruk-detectie geplaatst welke ongevoelig is voor nevenfactoren als windstoten, trillingen, ... Dit betekent dat het ontvriesmoment niet alleen temperatuurs- of tijdsafhankelijk is maar ook bepaald wordt door de graad van verstopping door de ijsvorming. 



  Het ontvriezen van de verdamper zelf gebeurt niet met primaire (elektrische) energie noch met energie uit het verwarmingswaternet maar met energie uit het circuit van warm sanitair water, waar een grote buffer aan warm water zit opgeslagen aan een hoge temperatuur (warm water van 60 C wordt trouwens aangemaakt in periodes van lage warmte-behoefte in het verwarmingswaternet vb 's nachts bij laag elektrisch tarief). 



  Dit betekent dat geen energie onttrokken wordt aan het verwarmingswaternet zodat er ook geen aanzienlijke temperatuursval optreedt in dat circuit. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



  Het lucht water warmtepompsysteem zoals weergegeven in figuur 1 bevat een overgedimensioneerde RVS lucht-vloeistof warmtewisselaar (verdamper   1)   welke de warmte-energie uit de doorgestuurde lucht van de ventilatie-unit (2) onttrekt en aan het werkingsmiddel doorgeeft. Dit werkingsmiddel verdampt en wordt via de vloeistof-afscheider (3) door de compressor (4) aangezogen en gecomprimeerd. 



  Hierdoor worden druk en temperatuur opgevoerd en het gas wordt naar de tweede warmtewisselaar (condensor 5+5') gestuurd waar de energieoverdracht met het verwarmingswaternet en het circuit van sanitair warm water gebeurt. Vervolgens wordt het werkingsmiddel naar de vloeistof-afscheider (3) gestuurd waar nog extra overblijvende warmte-energie wordt afgegeven. Zo komt het werkingsmiddel in het buffervat (6) om via de droger (7) en het expansieventiel (8) een decompressie te ondergaan en terug gestuurd te worden naar de verdamper (2) zodat de cyclus kan herbeginnen. 



  Bij het ontvriezen wordt het   wisselventiel   (9) omgeschakeld zodat de compressor (4) het werkingsmiddel aanzuigt uit de vloeistof-afscheider (3), comprimeert en door condensor (5) en verdamper (1) stuurt, waar de warmteafgifte gebeurt. 



  Vervolgens passeert het werkingsmiddel voor extra warmte-afgifte door vloeistofafscheider (3) om via het buffervat (6) en de droger (7) een decompressie te ondergaan d. m.v. het expansieventiel (8), waarna er warmte-energie wordt onttrokken in de warmtewisselaar (5') aan het sanitair warm water. Het werkingsmiddel komt uiteindelijk in de vloeistof-afscheider (3) waar het terug aangezogen wordt door de compressor (4) en de cyclus herbegint. 



  De warmtepomp is uiteraard bestand tegen de gebruikelijke bedrijfscondities, met name drukken, temperatuur en snelheden van het samengeperste gas en vloeistof in de verschillende hydraulische circuits. 



  Andere specifieke installatie-voorschriften worden vermeld in het installatiehandboek

Claims (1)

1. Conclusies Het ontwikkelde lucht water warmtepompsysteem voorziet in een flexibele, volautomatische en processorgestuurde warmteproductie om een constante, stabiele omgevingstemperatuur in de secundaire ruimte te waarborgen, en dit in functie van diverse parameters als buitentemperatuur, gevraagde binnentemperatuur, ontvriesperiodes, temperaturen en drukken binnen in het systeem zelf, ...

   De warmtepomp-unit is tevens uitgerust met een extra hydraulisch circuit om sanitair warm water aan te maken (in periodes waar minder warmtebehoefte is, vb 's nachts) en waarbij de buffer aan sanitair warm water aangewend wordt voor een snelle ontvriezing bij ijsvorming op de verdamper.

   De verwarmingsunit staat dus in voor de totale warmteproductie gedurende het ganse jaar en dit zonder extra bijverwarming in het verwarmingswaternet of rechtstreekse bijverwarming in de secundaire ruimte.

   Aangezien het warmtepompsysteem specifiek ontwikkeld werd voor gebruik in maritiem klimaat, waar een gemiddeld hoge primaire temperatuur heerst, kan de behoefte aan primaire elektrische energie tot een minimum herleid worden, wat zowel economisch als ecologisch bijzondere pluspunten zijn.

   Door het lage temperatuursconcept (temperatuur van het verwarmingswaternet situeert zicht tussen 25 en 30 C) en de opbouw van het verwarmingswaternet is het mogelijk een nivellering van de temperatuur te bekomen in de secundaire ruimte door middel van een groot circulatiedebiet en verschillende korte verwarmingscircuits. Dit betekent dat op te warme plaatsen warmte kan weggevoerd worden naar plaatsen waar wel warmtebehoefte bestaat.

   Het systeem is reversibel zodat het secundaire circuit ook kan gebruikt worden om te koelen.

   Het concept neemt geen plaats in de secundaire ruimte in beslag. De unit is compact en is overal inzetbaar in de primaire ruimte (in tuin, op dak, ..).