BE1025458A1 - Een verwarmingssysteem en een verwarmingswerkwijze - Google Patents

Abstract

Verwarmingssysteem voor het verwarmen van een vloeistof in een meervoudig aantal afzonderlijke fluïdumstromingscircuits. Het systeem omvat ten minste één verwerkingseenheid met ten minste één processor voor het uitvoeren van berekeningstaken. De ten minste ene verwerkingseenheid thermisch is verbonden met een meervoudig aantal warmteoverdrachtseenheden ingericht voor het koelen van de ten minste ene verwerkingseenheid door warmte over te dragen, welke ten minste gedeeltelijk wordt gegenereerd als resultaat van het uitvoeren van de berekeningstaken, van de ten minste ene verwerkingseenheid naar verwarmingsfluïdum in elk van het meervoudig aantal afzonderlijke fluïdumstroomcircuits.

Description

Titel: een verwarmingssysteem en een verwarmingswerkwijze

GEBIED VAN DE UITVINDING

De uitvinding relateert aan verwarmingssystemen, en werkwijzen voor verwarming. De uitvinding relateert ook aan gegevensverwerking.

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING

Datacenters zijn deel aan het worden van ons alledaags leven. Wanneer we online gaan met onze toestellen, zoals smart phones, maken we gebruik van zulke datacenters eigendom van grote ondernemingen. Door de steeds toenemende connectiviteit zijn miljoenen computers ter onze beschikking, 24 op 7 rekenend. Petabytes aan data zijn opgeslagen op zelfs meer harde schijven. Om deze datacenters te laten functioneren, zijn meerdere grote krachtcentrales nodig, meestal gevoed door steenkool or aardgas. Er wordt verwacht dat tegen 2020 een equivalent van 50 nucleaire krachtcentrales nodig zal zijn om het Internet te voeden. Overheden, NGO’s en wetenschappelijke instituten hebben hun bezorgdheid geuit dat door de introductie van het InternetOfThings (loT), de toe genomen vraag voor elektriciteit door datacenters welke het loT beheren, zo groot zou zijn dat alle inspanningen van energie-efficiënte door gezinnen en industrie tevergeefs zou zijn. Het is duidelijke geworden dat om de klimaatsverandering tegen te gaan een nieuw model nodig is dat veel meer energie-efficiënt is.

Op hetzelfde ogenblik worden modern gebouwen voorzien van energieefficiënte warmtepompen. Warmtepompen in het algemeen, en geothermische warmtepompen in het bijzonder, hebben bewezen om de beste algemene energieefficiëntie te leveren om een gebouw op te warmen. Een nadeel van geothermische warmtepompen is de hoge kapitaal investering, vooral voor het boren van het captatie netwerk. Om geothermische warmtepompen hun hoge efficiëntie te laten behouden, moet de grond vanwaar de warmte wordt onttrokken gedurende koude seizoenen, voldoende terug op zijn originele temperatuur worden gebracht aan het einde van het warme seizoen. Dikwijls zal natuurlijke aanvulling niet volstaan.

BE2018/5125

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

Het is een doel van de uitvinding om te ondervangen of verminderen ten minste één van de bovengenoemde nadelen. Het kan een verder doel zijn van de uitvinding om de efficiëntie te verbeteren en/of kosten te reduceren voor verwarming en/of gegevensverwerking.

Volgens een aspect wordt voorzien een verwarmingssysteem voor het verwarmen van een ruimte en/of water. Het verwarmingssysteem omvat een eerste warmtebron verbonden met één of meer verwarmingsfluïdumcircuits, en ingericht om het verwarmen van een verwarmingsfluïdum in ten minste één van de één of meer verwarmingsfluïdumcircuits. Het verwarmingssysteem omvat een tweede warmtebron omvattend ten minste één verwerkingseenheid met ten minste één processor voor het uitvoeren van berekeningstaken, waarin de ten minste één verwerkingseenheid thermisch is verbonden aan een warmteoverdrachteenheid ingericht voor het koelen van de ten minste één verwerkingseenheid door het overbrengen van warmte, welke tenminste gedeeltelijk is gegenereerd als een gevolg van het uitvoeren van de berekeningstaken, van de tenminste één verwerkingseenheid aan tenminste één van de één of meerdere verwarmingsfluïdumcircuits voor het voorverwarmen van verwarmingsfluïdum stromend naar de eerste warmtebron en/of naverwarmen van verwarmingsfluïdum van de eerste warmtebron.

Volgens een aspect, een verwarmingssysteem is voorzien omvattend een verwerkingseenheid, zoals een micro-datacenter bijv, de grootte van een paar servers, gecombineerd met een, bijv, milieuvriendelijke, primaire warmtebron, bijvoorbeeld een warmtepomp of brandstofcel, om warmte te verschaffen aan een gebouw of woning. De verwerkingseenheid omvat ten minste één processor voor het uitvoeren van berekeningstaken. De micro-data server kan deel uitmaken van een gedistribueerd datacentrum. Deze hybride verwarmingssysteemoplossing is veel meer energie efficiënt dan de servers te plaatsen in een ver datacenter en het apart verwarmen van een woning. Het hybride systeem kan tot 80% energie besparen en vermindert de benodigde kapitaal investeringen significant. Een kleinere primaire warmtebron kan benodigd zijn dan in geval het niet is gecombineerd met de verwerkingseenheid. In geval van een geothermische warmtepomp moeten minder meters van captatienetwerk worden geboord. Ook moet er geen koelingsinstallatie

BE2018/5125 (bijv, als deel van een HVAC installatie) worden geïnstalleerd om koeling te voorzien voor de servers, kapitaal en operationele kosten besparend.

Het verwarmingssysteem kan worden ingericht voor het terugwinnen van afvalenergie in de vorm van warmte gegenereerd door de verwerkingseenheid, bijv, één of meer computer servers en bijhorende hulp apparatuur. De afvalenergie terugwinning kan efficiënt zijn, bijv, een hoog percentage van de warmte gegenereerd door de verwerkingseenheid.

Het verwarmingssysteem kan worden ingericht voor het afleveren van de gerecupereerde warmte aan één of meer warmte leveringscircuits in een, optioneel vaste, geprioriteerde wijze. Het zal duidelijk zijn dat dit ook kan worden toegepast in een verwarmingssysteem omvattend de tweede warmtebron, onafhankelijk van de eerste warmtebron.

Volgens een aspect wordt voorzien een verwarmingssysteem voor het verwarmen van een vloeistof in een veelheid van gescheiden fluïdum stroomcircuits. Het verwarmingssysteem omvat tenminste één verwerkingseenheid met tenminste één processor voor het uitvoeren van berekeningstaken, waarin de tenminste één verwerkingseenheid thermisch is verbonden aan een veelheid van warmte overdracht eenheden ingericht voor het koelen van de tenminste één verwerkingseenheid door het overbrengen van warmte, welke is gegenereerd voor tenminste een deel als een gevolg van het uitvoeren van de berekeningstaken, van de tenminste één verwerkingseenheid aan de verwarmingsfluïdum in elk van de veelheid van gescheiden fluïdum stroomcircuits. Optioneel, tevens in dit verwarmingssysteem kunnen de veelheid van warmte overdracht eenheden worden ingericht voor het overbrengen van warmte aan de veelheid van gescheiden fluïdum stroomcircuits in een, optioneel vaste, geprioriteerde wijze.

Het verwarmingssysteem kan de nood aan energieverslindende koelinfrastructuur voor de computer servers vermijden. Dit kan de kosten voor elektriciteit reduceren door het significant verminderen van de nood aan koeling.

Het verwarmingssysteem kan worden ingericht voor het gebruik maken van immersie koeling, toelatend hogere temperatuur koeling en vermijdt het gebruik van een veelheid aan ventilatoren, het energieverbruik verminderend.

Het verwarmingssysteem kan gebruik maken van een fasetransitiemateriaal (PCM), bijv, paraffine of gehydrateerd zout, om snelle

BE2018/5125 temperatuursveranderingen van de immersie vloeistof te temperen. Dit is voordelig als een extra beveiliging voor de elektronica.

Het verwarmingssysteem kan de mogelijkheid hebben voor het recupereren van verliezen in de vorm van warmte van een of meer DC-AC invertoren of DC-DC vermogen omvormers. Bijvoorbeeld een fotovoltaische inverter, een batterij lader of een warmtepomp inverter.

De primaire warmtebron kan een warmtepomp zijn. Het verwarmingssysteem kan ingericht zijn voor het verbeteren van de efficiëntie van de verbonden warmtepomp door het verhogen van de invoer water temperatuur van de genoemde warmtepomp gebruikmakend van de afvalwarmte van de verwerkingseenheid, en/of door het hergebruiken van opgeslagen energie. Dus, de coëfficiënt van performantie (COP) index van de warmtepomp kan worden verhoogd en/of een seizoensgebonden rendement (SPF) van het totale verwarmingssysteem kan worden verbeterd.

Het verwarmingssysteem kan worden ingericht voor het verhogen van de uitvoer temperatuur van de primaire warmtebron gebruikmakend van de afvalwarmte van de verwerkingseenheid, bijv, het optimaliseren van de benodigde energie van een warmtepomp of brandstofcel.

Het verwarmingssysteem kan worden ingericht om, gedeeltelijk of geheel, het verbruik van elektriciteit van de verwerkingseenheid te plannen op momenten wanneer er een groot aanbod is van elektriciteit. Een hoog aanbod van elektriciteit kan bijv, zijn, buitensporig veel elektriciteit beschikbaar op het elektriciteitsnetwerk, of lokaal beschikbare elektriciteit van een fotovoltaische installatie of brandstofcel. Als gevolg, het omzetten van elektriciteit naar warmte welk economisch kan worden geleverd aan het gebouw, voor het verwarmen van het gebouw, het produceren van warm leidingwater, het verwarmen van een zwembad of het opslaan voor later gebruik en zo meer.

De verwarming kan een stuureenheid omvatten ingericht voor, gedeeltelijk of geheel, het plannen van het verbruik van elektriciteit van de ten minste één verwerkingseenheid gebaseerd op de vermogenskw alite it van het elektriciteitsnetwerk en/of de beschikbaarheid van lokaal gegeneerde groene stroom op een gegeven moment. Optioneel, de stuureenheid is ingericht voor, tenminste lokaal, de vermogenskwaliteit van het elektriciteitsnetwerk te

BE2018/5125 optimaliseren door het verbruik van elektriciteit te sturen van de ten minste één verwerkingseenheid.

Het verwarmingssysteem kan communicatief worden verbonden met een centrale server ingericht voor het sturen van de elektriciteitsconsumptie van de tenminste één verwerkingseenheid, bijv, om de vermogenskwaliteit te optimaliseren van het elektriciteitsnetwerk.

Het verwarmingssysteem kan een stuureenheid omvatten ingericht om, gedeeltelijk of geheel, het sturen van het verbruik van elektriciteit van de ten minste één verwerkingseenheid gebaseerd op een vraag aan energie van de eerste warmtebron. Het verwarmingssysteem kan bijv, plannen voor of reageren op de warmtepomp/brandstofcel door het sturen van de berekeningen van de verwerkingseen(heid/heden) wanneer de warmtepomp een hoge energievraag heeft of de brandstofcel elektriciteit produceert. Dit kan bijdragen in het optimaliseren van de COP van de warmtepomp en/of het energie verbruik en productie. De berekeningstaken kunnen worden getriggerd door het meten van het elektriciteitsverbruik van de eerste warmtebron, bijv, warmtepomp, of elektriciteitsproductie in geval van een brandstofcel, of door het analyseren van de parameters van de warmte productie (tijdsschema, sensor metingen) en daarop reageren.

Het zal duidelijk zijn dat de consumptie van elektriciteit van de ten minste één verwerkingseenheid kan worden gestuurd bijv, door het sturen van de berekeningen van de ten minste één verwerkingseenheid.

Het zal duidelijk zijn dat de vermelde stuureenheden aparte stuureenheden kunnen zijn, of kunnen worden geïntegreerd in één of meer stuureenheden.

Volgens een aspect is voorzien een combinatie van een centrale server en een veelheid van verwarmingssystemen zoals hierin beschreven. De verwarmingssystemen kunnen communicatief zijn verbonden met een centrale server. De combinatie kan worden voorzien voor het sturen van het elektriciteitsverbruik van de verwerkingseenheden, bijv, om het optimaliseren van de vermogenskwaliteit van het elektriciteitsnet. Daarom bijv, kan een lokaal verwarmingssysteem voorzien in lokaal gemeten data. De centrale server kan bijv, de verwarmingssystemen opdracht geven in aanzien van elektrisch verbruik.

BE2018/5125

De primaire warmtebron kan zijn een geothermische warmtepomp.

Het verwarmingssysteem kan worden ingericht voor het bewaren van energie, zoals warmte, niet onmiddellijk gebruikt in de grond voor later gebruik om huishoudelijk drinkwater op te warmen en/of verwarming van een woning of gebouw.

Het verwarmingssysteem kan worden ingericht voor het vermijden van onderkoeling van de grond door het aanvullen van de grondtemperatuur gedurende warme seizoenen.

Het verwarmingssysteem kan worden ingericht voor het vermijden van oververhitting van de grond door het recupereren van de op geslagen warmte gedurende koude seizoenen om een gebouw te verwarmen en/of het produceren van warm leidingwater.

Deze uitvinding kan belangrijke inefficiëntie problemen oplossen van moderne data centers. Data centers duizenden computer servers omvattend genereren heel veel warmte. Het meeste, of alle, warmte gegenereerd door de servers in zulke data centers gaat verloren aan de buitenomgeving zonder te worden gebruikt voor andere doeleinden. Bijkomend, een aanzienlijke hoeveelheid van elektriciteit wordt gebruikt door de koelinstallatie. Al deze elektriciteit is duur en moet volledig worden betaald door de klanten van het data center.

Hoge densiteit data centers hebben moeilijkheden om hun apparatuur te koelen. Experten schatten dat conventionele data centers ongeveer 40% van hun energie budget spenderen aan koeling. De meest voorkomende server ruimten zijn lucht gekoeld gebruikmakend van grote CRACS (computer ruimte airconditioning). Sommige verkopers hebben water gekoelde servers geïmplementeerd een meer dichte opstelling toelatend. Anderen hebben geopteerd voor olie gebaseerde koeling (immersie koeling). Deze oplossingen verminderen het energieverbruik voor koeling daar water en olie meer efficiënt warmte kunnen transporteren dan lucht. Eenmaal de warmte is overgebracht aan het medium wordt meestal de warmte getransporteerd naar een koelinstallatie waar het water/olie wordt gekoeld door de buitenlucht.

Deze uitvinding ondervangt, of vermindert, verscheidene problemen door aanzienlijk de kost voor koeling te reduceren, het maximaliseren van het

BE2018/5125 hergebruik van afvalwarmte en heeft zelfs de mogelijkheid om klanten gedeeltelijk te laten betalen voor de afvalwarmte van computers.

Volgens een aspect, een verwarmingssysteem is voorzien omvattend een verwerkingseenheid als een secundair verwarmingstoestel en een primair verwarmingstoestel gevormd door een warmtepomp en/of een brandstofcel. De verwerkingseenheid kan ten minste één processor hebben, zoals één of meer servers, voor het uitvoeren van berekeningstaken. De afvalwarmte van de verwerkingseenheid kan worden gebruikt om leidingwater op te warmen, het gebouw te verwarmen of om een zwembad te verwarmen, enz.. Het verwarmingssysteem vermindert de last op het primaire verwarmingstoestel.

Wanneer de primaire warmtebron een warmtepomp is, kan het verwarmingssysteem tegelijkertijd de efficiëntie verhogen van de verbonden warmtepomp (COP), wederom resulterend in een verminderde energierekening voor de gebouweigenaar. Voor nieuwe installaties, de warmte geproduceerd van de verwerkingseenheid kan in rekening worden genomen in het bepalen van de totale energie uitvoer van de verwarmingsinstallatie. Dit kan resulteren in het gebruik van een kleinere primaire warmtebron, bijv, warmtepomp.

Wanneer de primaire warmtebron een geothermische warmtepomp is, minder geothermisch contact oppervlak is benodigd dan zonder de secundaire warmtebron. Als gevolg kan dit de totale installatie kost verminderen voor de gebouweigenaar. Het verwarmingssysteem kan verzekeren dat algeheel de bodem op een hogere temperatuur blijft, de efficiëntie van de warmtepomp hoog houdend. Tegelijkertijd kan verhindert worden dat de bodem te warm wordt daar de warmtepomp opgeslagen energie onttrekt van de bodem op een later moment, vermijdend dat de bodem niet meer bruikbaar zou zijn om de verwerkingseenheid te koelen. De warmtepomp verhoogt de lage kwaliteit van warmte van de bodem naar een temperatuur niveau bruikbaar voor gebruik in gebouw- en/of waterverwarming.

De bodem temperatuur van de aarde is ongeveer constant op bepaalde diepten (reeds van 13 meter onder het oppervlak). Dit effect wordt gebruikt door moderne verwarmingssystemen zoals geothermische warmte pompen. Geothermische warmtepompsystemen kunnen een systeem van buizen in de grond omvatten om warmte uit te wisselen met de bodem. Dit systeem van buizen kan

BE2018/5125 horizontaal zijn, verticaal en/of gebruikmakend van overlappende lussen. De buizen kunnen een gesloten lus vormen omvattend een overdracht vloeistof welke niet makkelijk bevriest en welke snel warmte kan uitwisselen met de bodem, zoals een water/propyleen glycol mengsel. De overdracht vloeistof wordt rond gepompt in de lus(sen). Geothermische warmtepompen kunnen de warmte onttrekken van de overdracht vloeistof in de lus(sen) of buizen via een warmtewisselaar aan een koelgas. De temperatuur van het gas van worden verhoogd door een compressor om het bruikbaar te maken voor het verwarmen van een woning of gebouw. De nu gekoelde overdracht vloeistof (ongeveer 2-7 graden kouder dan de temperatuur aan het begin van de warmte uitwisseling) wordt terug in de grond geïnjecteerd waar het terug zal opwarmen tot aan de temperatuur van de bodem en de cyclus start opnieuw. De efficiëntie van deze systemen wordt bepaald door de temperatuur van de bodem, de bodem karakteristieken en de efficiëntie van de warmtepomp zelf.

De langdurige extractie van warmte uit de bodem heeft een impact op de constant temperatuur van de bodem rondom het systeem van buizen (ook gekend als captatie ne twerk). Dit lijdt tot een vermindering van de watertemperatuur aan de invoer van de warmtepomp over de tijd. Als gevolg, de efficiëntie van het verwarmingssysteem neemt af. Om de verlaging van de bodem temperatuur gedurende de winter te compenseren, kunnen gebouwen met geothermische warmtepompen het gebouw koelen gedurende het zomerseizoen om de bodem te her opwarmen om zo de extractie gedurende de winter te compenseren. Door gebruik te maken van de koudere grond temperatuur kan het gebouw worden gekoeld en de bodem aangevuld (koud water stroomt door de verwarming radiatorsystemen binnenin het gebouw, zoals hygroscopische vloerverwarming of radiatoren). Gedurende de zomer wordt de compressor van de warmtepomp dikwijls niet gebruikt terwijl de circulatiepomp(en) actief zijn. Dit wordt ook passieve koeling genoemd. Indien genoeg koelingsdagen zich voordoen zal de bodemtemperatuur rondom de buizen worden hersteld aan zijn oorspronkelijke waarde. Dit is helaas niet altijd het geval. Een koelere zomer kan rechtstreeks het verbruik van energie verhogen gedurende de volgende winter indien de bodem niet voldoende werd aangevuld. De goedgeïnformeerde expert weet dat hoe kleiner het verschil tussen de bron en doel temperatuur van een warmtepomp is, hoe meer efficiënt deze wordt (refereer aan de Carnot cyclus). Een

BE2018/5125 hogere bodemtemperatuur is bijgevolg voordelig voor de totale efficiëntie van het geothermische warmtepomp systeem.

Volgens een aspect, het verwarmingssysteem kan worden voorzien om huishoudelijk kraanwater rechtstreeks op te warmen met de secundaire warmtebron, niet gebruikmakend van de primaire warmtebron. Hogere uitvoer temperaturen zijn niet efficiënt voor een warmtepomp, gelijkaardig voor bepaalde typen van brandstofcel. Als gevolg kan de systeem efficiëntie worden verhoogd terwijl het gebruik van een warmtepomp of brandstofcel wordt vermeden voor dit doel.

Het verwarmingssysteem kan ook toelaten om het aandeel aan hernieuwbare energie in het elektriciteitsnetwerk te verhogen door de verwerkingseenheid zijn activiteiten te laten plannen gebaseerd op de stroomkwaliteit van het elektriciteitsnetwerk en/of op de beschikbaarheid van lokaal gegenereerde groene stroom op een gegeven ogenblik. Het is mogelijk om het verwarmingssysteem verder te verbeteren gebruikmakend van elektrochemische batterijen om elektriciteit op te slaan, wanneer het niet optimaal is om de verwerkingseenheden te laten rekenen, toevoegend één extra controle as aan het systeem. Door het plaatsen van invertoren of batterijladers in de immersie fluïdum, kan afvalwarmte van deze toestellen worden gerecupereerd als bruikbare warmte.

Waterstof brandstofcellen worden beschikbaar voor consumenten. Het waterstof wordt meestal aangemaakt van aardgas of biogas doormiddel van een gasomvormer. Wanneer gebruikt om een gebouw op te warmen is de thermische vermogensuitvoer dikwijls heel klein, bijvoorbeeld IkW/t, maar de elektrische uitvoer kan zo hoog zijn als drie vierden van de thermische uitvoer. Het huidige verwarmingssysteem laat toe een brandstofcel te combineren met één of meerdere verwerkingseenheden welke zich gedragen als een secundaire warmtebron.

Volgens een aspect een werkwijze is voorzien voor verwarming van een ruimte en/of water. De werkwijze omvat het verwarmen van een verwarmingsfluïdum in tenminste één van de één of meerdere verwarmingsfluïdumcircuits door middel van een eerste verwarmingsbron verbonden met de één of meerdere verwarmingsfluïdumcircuits. De werkwijze omvat het koelen van ten minste één verwerkingseenheid met ten minste één

BE2018/5125 processor voor het uitvoeren van berekeningstaken, gebruik makend van een warmteoverdrachteenheid thermisch verbonden met de tenminste één verwerkingseenheid, doormiddel van het overbrengen van warmte, welk is gegenereerd ten minste ten dele als een gevolg van het uitvoeren van berekeningstaken, van de tenminste één verwerkingseenheid aan de tenminste één van één of meer verwarmingsfluïdumcircuits om het voorverwarmen van verwarmingsfluïdum stromend naar de eerste warmtebron en/of na-verwarmen van verwarmingsfluïdum komende van de eerste warmtebron.

Volgens een aspect een werkwijze is voorzien voor het verwarmen van een vloeistof in een veelheid van aparte fluïdumstroom circuits. De methode omvat het koelen van ten minste één verwerkingseenheid met ten minste één processor voor het uitvoeren van berekeningstaken, gebruikmakend van een warmteoverdrachteenheid thermisch verbonden met de tenminste één verwerkingseenheid, door het overbrengen van warmte, welk is gegenereerd ten minste ten dele als gevolg van het uitvoeren van berekeningstaken, van de ten minste één verwerkingseenheid aan de verwarmingsfluïdum in elk van de veelheid van aparte fluïdumstroomcircuits.

De werkwijze kan omvatten het overbrengen van warmte aan de veelheid van aparte fluïdumstroomcircuits in een, optioneel vaste, geprioriteerde wijze.

Het zal ook duidelijk zijn dat elke één of meer van de bovenstaande aspecten, kenmerken en mogelijkheden kunnen worden gecombineerd. Het zal duidelijk zijn dat elk één van de opties beschreven met het oog op één van de aspecten gelijkwaardig kan worden toegepast op elke van de andere aspecten. Het zal ook duidelijk zijn dat alle aspecten, kenmerken en mogelijkheden vermeld met het oog op de systemen ook gelijkwaardig gelden voor de werwijzen en visa versa.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENING

De uitvinding zal verder verduidelijkt worden op basis van voorbeeld uitvoeringsvorm welke gerepresenteerd zijn in een tekening. De voorbeeld uitvoeringsvormen worden gepresenteerd in een niet-limitatieve illustratie. Merk op dat de figuren enkel een schematische voorstelling van de uitvoeringsvormen van de uitvinding zijn welke bijgevoegd zijn als niet-limitatief voorbeeld.

BE2018/5125

In de tekening:

Fig. 1 toont een voorbeeld van een verwarmingssysteem;

Fig. 2 toont een voorbeeld van een verwarmingssysteem;

Fig. 3 toont een voorbeeld van een verwarmingssysteem;

Fig. 4 toont een voorbeeld van een verwarmingssysteem;

Fig. 5 toont een voorbeeld van een verwarmingssysteem;

Fig. 6 toont een voorbeeld van een verwarmingssysteem;

Fig. 7 toont een voorbeeld van een verwarmingssysteem;

Fig. 8 toont een voorbeeld van een verwarmingssysteem;

Fig. 9 toont een voorbeeld van een verwarmingssysteem;

Fig. 10 toont een voorbeeld van een verwarmingssysteem;

Fig. 11 toont een voorbeeld van een verwarmingssysteem;

Fig. 12 toont een voorbeeld van een verwarmingssysteem;

Fig. 13 toont een voorbeeld van een verwarmingssysteem;

Fig. 14 toont een voorbeeld van een verwarmingssysteem;

Fig. 15 toont een voorbeeld van een verwarmingssysteem;

Fig. 16 toont een voorbeeld van een captatie netwerk;

Fig. 17 toont een voorbeeld van vermogensproductie van een lokaal verbonden PV installatie; en

Fig. 18 toont een voorbeeld van netwerk spannings deviatie gedurende de dag.

DETAIF BESCHRIJVING

Figuur 1 toont een schematische voorstelling van een verwarmingssysteem 1. Het verwarmingssysteem omvat een primaire warmtebron 2 en een secundaire warmtebron 4. De secundaire warmtebron 4 hier is een verwerkingseenheid 6. Het verwarmingssysteem 1 kan worden ingericht zodat de secundaire warmtebron 4 voorverwarmt en/of na-verwarmt een warmteoverdracht medium van de primaire warmtebron 2. De primaire warmtebron 4 kan zijn bijv, een warmtepomp, zoals een geothermische warmtepomp, een brandstofcel, of der ge lijke.

BE2018/5125

Volgens een aspect een groot data centrum kan worden verdeeld in een veelheid van kleinere data centra, hierin ook aangeduid als micro-data centra. De verwerkingseenheid 6 in dit voorbeeld omvat zo’n micro-data centrum. Elk microdata centrum kan één of meer servers omvatten, bijv, gaande van één server tot een paar dozijn servers. Deze servers kunnen geïnstalleerd zijn in een behuizing bij de woningen van individuen of bij kleine bedrijven of organisaties.

De behuizing 8 kan ontworpen zijn om makkelijke installatie toe te laten in private woningen, om inbraak in de servers te weerstaan en om de servers te beschermen voor iedere harde omstandigheid.

Afhankelijk van bijv, de gemiddelde jaarlijkse warmtevraag van het gebouw, de internet connectiviteit faciliteiten, de vrije ruimte in het gebouw en andere factoren kan het nodig zijn om meer dan één behuizing te installeren in het gebouw. De behuizingen 8 kunnen bijv, worden doorgelust om een hogere thermische performantie te hebben.

Het doorlussen kan worden bekomen met makkelijke snelverbindingen zoals gebruikelijk in de industrie. De verbindingen vermijden lekkage en laten snelle installatie en/of onderhoudt toe. Een kabelgoot 12 kan worden voorzien om meerdere behuizingen met elkaar te verbinden voor netwerk en controle signalen. Controle signalen zouden kunnen worden gebruikt voor temperatuur uitlezing, fluïdumniveau uitlezing, het controleren van pompen, verbinden met en communicatie met de warmtepomp en/of brandstofcel, en/of om controle op afstand toe te laten van deze en/of andere toestellen.

De behuizing 8 en verwerkingseenheid 6 kunnen gekoeld zijn door één of meer warmteoverdrachtcircuits 14 die de opgevangen warmte kunnen leveren aan verschillende plaatsen in het gebouw. Op één enkel terrein is het mogelijk om één of een aantal van de behuizingen te installeren.

Lucht is een goede thermische isolator, niet een thermische geleider. Het koelen van apparatuur met lucht is niet efficiënt. Om het koelen van hoge densiteit elektronica wordt lucht best niet gebruikt, en meestal maken ontwerpers gebruik van speciale koelvloeistoffen of gassen.

Het verwarmingssysteem in dit voorbeeld maakt gebruik van immersie koeling om de overdracht van warmte te verbeteren naar de koelvloeistof. De verwerkingseenheid, of deel hiervan, (computer server, bijhorende apparatuur) is

BE2018/5125 onder gedompeld in een dielektrische fluïdum zoals minerale olie, een isoparaffine, transformator olie of meer geavanceerde fluïdumfen zoals 3M™ Fluorinert™ FC72, 3M™ Novec™ 7000, 3M™ Novec™ 7100, 3M™ Novec™ 649, elke equivalente fluïdum of elk mengsel hiervan. Door gebruik te maken van onderdompeling, is de gevoelige elektronica van de verwerkingseenheid 6 meer beschermd van harde omgevingen en zal minder vatbaar zijn voor corrosie. Een ander voordeel van het gebruik maken van onderdompelingskoeling is dat lucht ventilatoren kunnen worden weggelaten. De expert is zich bewust dat in moderne computers ongeveer 10%-15% van het jaarlijkse energieverbruik wordt gebruikt door de lucht ventilatoren.

De behuizing 8 voor beide modellen (olie en twee-fasen onderdompelingskoeling) omvat een binnenste tank 16 een koelvloeistof 15 omvattend welke thermisch en elektrisch is geïsoleerd van een buitenste afscherming 18. De buitenste afscherming 18 kan bijv, zijn een tank, bijvoorbeeld gemaakt van plastic, maar eender welk geschikt materiaal kan worden gebruikt. De isolatie 17 is meestal polyurethaan maar kan zijn van elke thermische isolator. De binnenste tank 16 kan gemaakt zijn van een metaal of plastic. Een metalen tank heeft het voordeel om in de mogelijkheid te zijn om de verwerkingseenheid 6 af te schermen van elektrostatische interferentie. De buitenste afscherming 18 heeft tevens de functie om te voorkomen dat koelfluïdum in de omgeving terecht komt in geval de binnenste tank 16 een lekkage zou hebben.

Fig. 2 toont een voorbeeld van de behuizing 8. Hier omvat de behuizing een verwerkingseenheid 6, omvattend elektronische apparatuur zoals: computer servers, bijhorende computer apparatuur, DC-AC invertoren en/of DC-DC convertoren, of der gelijke. De behuizing 8 in dit voorbeeld is thermisch geïsoleerd om warmteverlies te vermijden. De behuizing 8 heeft binnenin een tank 16 gevuld met een dielektrische koelvloeistof 15, aldus vormend een koelvloeistof!)ad. In dit specifieke voorbeeld is dit een tweefasen koelvloeistof, zoals bijvoorbeeld 3M Fluorinert™ FC-72, 3M Novec™ 7000, 3M Novec™ 7100, 3M Novec™, elke alternatieve tweefasen vloeistof en/of elke mengsel daarvan. De tweefasen koelvloeistof heeft de eigenschap om snel te koken, hierbij de warmte weg te voeren van de elektronische apparatuur. De tweefasen koelvloeistof 15 wanneer omgevormd tot damp, is zwaarder dan lucht en zal boven het vloeistofniveau

BE2018/5125 blijven binnenin de behuizing 8. Wanneer de damp wordt gekoeld door een warmtewisselaar 20, zal dit terugkeren naar zijn vloeibare vorm en naar beneden druppen in het bad, toelatend om het proces opnieuw te beginnen. Dit voorbeeld heeft vier warmtewisselaars 20, maar het aantal warmtewisselaars 20 kan variëren van ten minste één, maar liefst twee of meer. Wegens de neiging van de damp om boven het vloeistofniveau te blijven, zal het tijdens accumulatie starten met het opvullen tot aan gas niveau 19(A) en als eerst de eerste warmtewisselaar 20(A) bereiken. Wanneer niet alle energie is geabsorbeerd door deze warmtewisselaar zal het dampniveau verder toenemen opvullend tot gas niveau 19(B) en de volgende warmtewisselaar 20(B) bereiken. Dit proces zal doorgaan totdat genoeg warmte-energie is geabsorbeerd door alle warmtewisselaars om de damp voldoende te laten condenseren en volledig naar beneden te druppen in het bad. De warmtewisselaars 20, dikwijls gemaakt van koper, kunnen worden behandeld met een laag grafeen (bijv, door grafeen damp afzetting) om de condensatie op de wisselaar 20 te verbeteren. Om de damp meer te richten naar de warmtewisselaars kan een verwijderbare plastic of metalen constructie worden geplaatst boven het vloeistof niveau, de grote van de dampkamer verkleinend; dit is voordelig daar minder tweefasen vloeistof moet verdampen om de kamer te vullen alvorens de warmtewisselaars te bereiken, vloeistofkosten reducerend. De ruimte boven de damp is gevuld met gewone lucht 21.

In dit voorbeeld, door het hebben van meerdere warmtewisselaars 20, laat het verwarmingssysteem 1 toe om de warmte geproduceerd door de verwerkingseenheid 6 eerst te worden afgeleverd aan de warmtewisselaar 20(A), het dichtst bij het vloeistofniveau. Deze warmtewisselaar 20(A) heeft de hoogste prioriteit. De prioriteit van elke warmtewisselaar 20 neemt af met de toenemende afstand tot het vloeistof niveau. Elke warmtewisselaar 20 kan verbonden zijn met een ander warmteoverdrachtcircuit 14 en afgiftecircuit 22, bijvoorbeeld om leidingwater op te warmen, om een gebouw te verwarmen, een zwembad of dergelijke. De warmtewisselaar 20 met de laagste prioriteit kan verbonden zijn met een afgiftecircuit 22 dat steeds kan worden geactiveerd om de damp te koelen ingeval niet alle energie werd geabsorbeerd door de andere warmtewisselaars. Dit is voordelig daar de computer apparatuur 6 niet moet worden uitgezet of hun werking worden vermindert wanneer er minder nood is aan warmte. Dit afgifte

BE2018/5125 circuit 22 kan bijv, zijn een geothermisch dissipatie circuit, deel van een geothermische warmtepomp systeem, of verbonden met een buiten koeleenheid. Een set van één of meer sensoren 24 meten het niveau van de damp binnenin de behuizing 8. Dit kan worden gedaan door het meten van de temperatuur op verschillende niveaus, maar andere manieren zijn mogelijk. Een stuureenheid 26 kan verschillende warmteoverdrachtcircuits 14 overeenkomstig activeren. Een vloeistof niveausensor 28 meet het niveau van de vloeistof in het bad.

De verbindingen voor de verwerkingseenheid 6 (stroom, netwerk, enz.) worden in de behuizing 8 gebracht door een kabelgoot 12. De behuizing 8 in dit voorbeeld heeft bovenaan een deksel 30 om toegang te krijgen tot de verwerkingseenheid 6 en de vloeistof. Het deksel 30 kan verzegeld zijn, bijv, hermetisch, aan de rest van de behuizing 8. Een drukklep 32 is hier gebruikt om opbouw van overdruk te vermijden binnenin de behuizing 8 in geval van een defect. Actieve kool 29 kan ondergedompeld zijn in de tweefasen vloeistof om organische verontreinigingen te absorberen. Een droogmiddel kan geïnstalleerd zijn binnen de behuizing 8 om vrije waterdamp te absorberen.

Fig. 3 toont een tweede voorbeeld van de behuizing 8. Deze behuizing 8 is nuttig in warmere klimaten, of met meer wisselende koeltemperaturen, in welk geval damp makkelijker kan ontsnappen uit de behuizing 8, bijv, via de kabelgoot 12 en/of de drukklep 32. Een bypass circuit 34 is gemaakt over de warmtewisselaar 20 met de laagste prioriteit (bijv, het geothermische koelcircuit), in dit voorbeeld 20D. Dit is de warmtewisselaar 20 met de laagste prioriteit, welke in staat is om altijd de damp af te koelen. Deze bypass zal één warmtewisselaar 20E koelen geïnstalleerd aan de kabelgoot 12, en een andere warmtewisselaar 20F koelen aan het drukventiel 32. Beiden warmtewisselaars 20E, 20F verzekeren dat de damp van de tweefasen immersiefluïdum steeds zal condenseren en zo damp lekkage reduceren. Een druk controle cilinder 36 kan worden geïnstalleerd tussen het druk ventiel 32 en de buitenste afscherming 18 om druk wijzigingen te absorberen binnenin de behuizing 8, opnieuw de mogelijkheid verminderend dat damp ontsnapt aan de omgeving via het druk ventiel 32.

Fig. 4 toont een voorbeeld gebruikmakend van een andere koelvloeistof 15. In figuur 4 is een één fase koelvloeistof 15 gebruikt, bijvoorbeeld een olie. Een minerale olie of transformator olie kan worden gebruikt. Als alternatief kan een

BE2018/5125 isoparaffine worden gebruikt. De verwerkingseenheid 6 is ondergedompeld binnenin de tank 16. De olie 15 blijft in de behuizing 8 ten allen tijde mogelijke verontreiniging van het milieu vermijdend. Daar olie niet weg kookt, om warmteoverdracht te bevorderen wordt de olie 15 liefst rondgepompt in de tank 16, bijv, door een rotatiepomp 35 of andere pomp. De olie wordt best weg gepompt van de warmte producerende elektronica om effectief te koelen. Twee compartimenten worden voorzien, verdeeld door een scheidingswand 39. Een pomp 35 in de tank 16, bijv, aan de bodem van het bad pompt koude olie 15 van een eerste compartiment, omvattend de warmtewisselaars 20,20G,20H, in een verschillend, tweede compartiment omvattend de elektronische apparatuur 6. De olie 15 in het tweede compartiment zal de warmte absorberen van de apparatuur. Door het pompen zal het tweede compartiment overlopen en de olie 15 overlopen naar het eerste compartiment waar het kan worden gekoeld door de warmtewisselaars 20. De pomp 35 kan zijn verbonden met een verdeler 37, welke de olie 15 evenredig verdeelt in het tweede compartiment vermijdend stilstaande gebieden. Het zal duidelijk zijn dat de richting van de pomp 35 zou kunnen worden omgekeerd indien nodig, permanent of tijdelijk; al zo zal de prioriteit van de warmtewisselaars 20 ook worden omgekeerd.

De warmtewisselaars 20H,20G kunnen gevuld zijn met de warmtetransferfluïdum van de warmteafgiftecircuits 22 of kunnen gedeeltelijk gevuld zijn, in een gesloten lus, gebruikmakend van een alternatieve warmteoverdracht fluïdum. Deze alternatieve fluïdum kan water zijn, een olie of een tweefasen fluïdum. In een voorbeeld heat pipes zijn gebruikt om de warmteoverdracht te verbeteren van de olie 15 aan de warmtewisselaars 20. De heat pipes kunnen gedeeltelijk thermisch worden geïsoleerd van de olie 15 aan hun adiabatisch gedeelte om een effectieve prioritering van warmteoverdracht te behouden.

In een ander voorbeeld, een fasemateriaal (PCM), bijv, paraffine of gehydrateerd zout, was geplaatst binnen de behuizing 8, bijv, tussen de isolatie 17 en de tank 16, om de snelle temperatuur schommeling van de olie 15 te temperen. Dit is voordelig als een extra bescherming voor de elektronica. Indien voldoende fasemateriaal is gebruikt, kan de buffer tank 48 kleiner worden uitgevoerd of kan worden weggelaten van het systeem. Een fasemateriaal kan grote hoeveelheden

BE2018/5125 energie opnemen of afgeven wanneer het overgaat van bijvoorbeeld vast naar vloeibaar of omgekeerd. Het fasemateriaal kan worden omhuld in een plastic of andere omhulling, of als alternatief kan de tank 16 dubbelwandig zijn, waar het PCM is gelokaliseerd tussen de buitenste en binnenste wand van de tank 16. In zulk geval kan de tank 16 worden gemaakt van een warmtegeleidend materiaal, zoals bijvoorbeeld roestwerend staal of koper.

Lucht ventilatoren welke geïnstalleerd waren in de verwerkingseenheid of op specifieke componenten daarvan door de fabrikant, zoals bijvoorbeeld op een GPU, kunnen worden verwijdert van het component of behouden, afhankelijk van het type elektronica. Lucht ventilatoren binnen een olie kunnen functioneren zoals een soort lokale pomp en de olie rond laten bewegen, de warmteoverdracht verbeterend.

Om de olie zuiver te houden, kan een kleine deeltjesfilter 41 geïnstalleerd en verbonden zijn met de pomp, bijv, het filteren van deeltjes groter dan één micrometer. In een uitvoeringvorm is een tweede filter gebruikt om ongewenste chemicaliën te filteren uit de olie doormiddel van geactiveerde kool 29.

De olie in de tank wordt verwarmt door de verwerkingseenheid / verwerkingseenheden 6 en gekoeld doormiddel van één of meer warmtewisselaars 20. In een voorbeeld de warmteoverdracht vloeistof van de afgiftecircuits 22 loopt door de metalen buizen ondergedompeld in de olie (bijv, koperen warmtewisselaars). De warmteoverdrachtvloeistof van de afgiftecircuits 22 (bijv, water) kan door de buizen lopen en de warmte van de olie 15 absorberen. De buizen kunnen verbeterd worden met vinnen 45 om het contact oppervlak te vergroten en de warmteoverdracht capaciteit te verbeteren.

Het is mogelijk om direct één of meer warmtewisselaars 38 te verbinden aan elektronische componenten welke een hoge heat flux hebben, zoals bijvoorbeeld een CPU of GPU. Dit kan worden gedaan door gebruik te maken van een warmtewisselaar 38 rechtstreeks verbonden op de CPU/GPU. Deze warmtewisselaar 38 kan bijv, zijn een warmtewisselaar voor waterkoeling van de CPU/GPU (een waterblok bijvoorbeeld meestal gemaakt uit koper of aluminium). Door geen gebruik te maken van water voor de warmtewisselaar 38, maar de diëlektrische olie 15 erdoor te laten stromen, kan dit oververhitting voorkomen van deze componenten door stilstaande olie rondom de componenten. De directe

BE2018/5125 warmtewisselaar 38 zelf is ook ondergedompeld in het oliebad en is verbonden met de elektronica 6 (CPU/GPU). Niet-olie-oplosbare warmtepasta kan worden gebruikt tussen de CPU/GPU en de warmtewisselaar 38. In een ander voorbeeld is de warmtepasta vervangen door een vel van PGS grafiet (Pyrolytic highly oriented Graphite Sheet) als warmte overdracht medium tussen de halfgeleider (CPU/GPU) en de warmtewisselaar 38. De directe warmtewisselaar 38 kan verbonden zijn met buizen aan de verdeler(s), toelatend om koude olie 15 te leveren aan de warmtewisselaar 38. De olie komende van de uitvoer van deze directe warmtewisselaar 38 kan gemengd worden met de overblijvende olie 15 in het bad.

De warmtewisselaar 20 met de hoogste prioriteit 20G kan hoger gelokaliseerd zijn (dichter bij het vloeistofniveau) dan de andere warmtewisselaars 20. De warmtewisselaar 20 met de laagste prioriteit kan geplaatst worden het verst naar beneden van het vloeistof niveau. De warmtewisselaar 20H met de laagste prioriteit, moet worden aangesloten aan een warmteafgiftecircuit 22 dat altijd in staat is om de servers 6 te koelen in geval de temperatuur van de olie 15 te warm wordt. Het kan worden aangesloten aan een captatienetwerk 60 van een geothermische warmtepomp, of het kan aangesloten zijn aan een buiten koeleenheid 66. De stuureenheid 26 de temperatuur binnenin de behuizing bewakend kan dit circuit overeenkomstig activeren.

De behuizing 8 welke de olie 15 en verwerkingseenheid 6 omvat heeft bovenaan een deksel 30 dat kan worden gesloten om de verwerkingseenheid 6 te beschermen. De tank 16 is uitgerust met sensoren 24,28 om de olie 15 temperatuur uit te lezen, het olie niveau en de water condensatie. Extra sensoren en sloten kunnen worden geïnstalleerd om inbraak in de behuizing 8 te detecteren/voorkomen.

Fig 5. toont een voorbeeld waarin de warmtewisselaars 20 een andere vorm hebben. Hier zijn de primaire warmtewisselaars 20, bijv, metalen, buizen direct dragend de warmteoverdrachtfluïdum van de warmteoverdrachtcircuit 14. De buizen 20I,20J,20K kunnen verbeterd zijn met, bijv, metalen, vinnen 45 om het warmteoverdrachtoppervlak te vergroten. De olie 15 kan meer worden geforceerd naar de warmtewisselaars doormiddel van doorstroom vernauwingen 43. Deze kunnen gebogen oppervlakten zijn om de olie stroming te richten rondom de warmtewisselaars 20. De afstand tussen de warmtewisselaars 20 kan ingericht zijn

BE2018/5125 voor optimale warmteoverdracht. Een voordeel van dit voorbeeld gebruikmakend van doorstroomvernauwingen 43 is dat olie 15 meer wordt geroerd rondom de warmtewisselaar 20, bevorderlijk voor de warmteoverdracht en om de geprioriteerde levering van energie meer efficiënt maakt.

Fig. 6 toont een voorbeeld waarin de buizen van de warmtewisselaars zijn ingericht aan de achterzijde van de tank 16. De tank, hier gemaakt van een warmte geleidend materiaal, bijv, een metaal, zal dienstdoen als een warmtegeleider. Binnenin de tank 16 kunnen vinnen 45 geïnstalleerd zijn om te helpen bij de overdracht van warmte van de olie 16 aan de warmtewisselaars 20 (20L,20M,20N). Een voordeel van dit voorbeeld is dat in geval van lekkage van één van de warmtewisselaars 20, de olie niet kan vervuild worden. In geval een nietw arm te geleidende tank is gebruikt, kunnen heat pipes worden gebruikt, bijvoorbeeld door de wand van de tank 16 penetrerend, om de warmte van de olie 15 aan de buizen 20 over te brengen.

Fig. 7 toont een voorbeeld waarin de buizen van de warmtewisselaars elk zijn geplaatst in een goot boven het vloeistofniveau. De richting van de pomp 35 is verschillend, in dat deze de olie zuigt van de tank 16 aan de spruitstukken 33 boven de warmtewisselaars 20. De olie komend door de spruitstukken 33 drupt bovenop de buizen 20 en vult de goten waar de olie in staat is om haar warmte over te brengen aan de warmtewisselaars 20. Wanneer de goten gevuld zijn kunnen ze overstromen en de overtollige olie drupt terug in de tank 16. Optioneel kan elk spruitstuk 33 onafhankelijk worden bestuurd door de stuureenheid 26 gebruikmakend van een klep, dynamisch de prioriteit veranderend van de warmteoverdrachtcircuits 14. Het zal duidelijk zijn dat meer modellen mogelijk zijn, bijvoorbeeld waar de warmtewisselaars zijn ingebracht in een omhulling gevuld met de olie toelatend prioritering van de warmteoverdrachtcircuits 14.

Fig. 8 toont een voorbeeld waarin de behuizing 8 verder een warmtepomp 40 behuisd. Voordelig kan warmte verlies aan de omgeving door de verbindingen worden vermindert, de kosten effectiviteit verbeterend. Dit heeft ook als voordeel dat in geval de warmtepomp 40 aangedreven is door een inverter 42, de warmtepompinverter 42 ook kan worden onder gedompeld in de tank 16 en het warmteverlies van de inverter 42 kan gerecupereerd worden voor verwarmingsdoeleinden.

BE2018/5125

Fig 9. toont een voorbeeld waarin de verwerkingseenheid 6 is geïnstalleerd in dezelfde eenheid als een warmtepomp 40, gecombineerd met een batterijpak 44 en een warmteopslag gebied 46. Dit heeft het voordeel dat elke DCAC omzetter van het batterijpak 44 kan worden ondergedompeld in de tweefasen vloeistof of olie in de tank 16, het recupereren van afvalwarmte voor bijv, verwarmingsdoeleinden. Het is duidelijke dat de inverter 42 van de warmtepomp 40 en/of elke andere inverter, bijv, van een fotovoltaische installatie, kan worden ondergedompeld om haar afvalwarmte op te vangen. Voordelig, het gecombineerde batterijpak 44 kan worden gekoeld door de warmteoverdrachtfluïdum van een captatienetwerk 60, door de buiten eenheid 66 of door de warmtepomp 40, verder de efficiëntie van het systeem verhogend. Optioneel het batterijpak 40 kan worden gekoeld door heat pipes verbonden met het pak 44 en de server tank 16. Het warmte opslaggebied 46, bijv, een warmte opslag tank, kan worden gebruikt om warm leidingwater op te slaan, of kan gebruikt worden als buffertank voor de warmtepomp 40. De warmte opslag tank kan water omvatten en/of een fasetransitiemateriaal, bijv, een paraffine.

Fig. 10 toont een schematisch overzicht van een opstelling gebruikmakend van tweefase immersie gekoelde servers 6 als secundaire warmtebron 4 gecombineerd met een geothermische warmtepomp 40 als primaire warmtebron 2, een zwembad 52 en een warm water tank 51. De verwerkingseenheden 6, hier servers en de bijhorende elektronica zoals bijv, netwerk switchen, UPS, routers en meer, zijn gekoeld door gebruikmakend van de koude warmteoverdrachtvloeistof (transferfluïdum) komende van verschillende afgiftecircuits 22. De servers 6 kunnen gekoeld zijn door directe warmte afgifte aan de condensor 53 zijde van de warmtepomp 40 (prioriteit A). Voordelig, de servers kunnen worden gebruikt om het terugkerende water van een buffertank 48 voor te verwarmen, bijv, omvattend water als een warmteopslagmedium, alvorens het wordt afgeleverd aan de warmtepomp 40. Omwille van de voorverwarming door de servers 6, hoeft de warmtepomp 40 enkel de extra warmte toe te voegen om de buffertank 48 op te laden tot de gewenste temperatuur. Een drieweg klep 50 kan worden gebruikt om circuit A af te sluiten terwijl de warmtepomp 40 bijvoorbeeld warm tapwater produceert om te voorkomen dat warmte wordt afgeleverd aan de servers 6 in plaatst van te onttrekken van hen. Indien circuit A niet actief is, bijv.

BE2018/5125 er hoeft geen energie afgeleverd te worden aan de opslagtank 48 of niet al de energie in de damp is op genomen door de fluïdum stromend in circuit A, komt de overblijvende energie beschikbaar aan het circuit met lagere prioriteit (circuit B in dit voorbeeld). Zoals hiervoor uitgelegd is dit omwille van de damp welke niet voldoende condenseerde op de warmtewisselaar 20 van circuit A. Het gas zal accumuleren en stijgen tot de warmtewisselaars 20 hoger gelegen in het server bad. Als een voorbeeld circuit B is verbonden met een zwembad 52. Het is duidelijk dat wanneer circuit B geactiveerd is een grote hoeveelheid energie afgeleverd kan worden aan het zwembad 52 en al de damp die de warmtewisselaar van circuit B bereikt zal condenseren. In dit voorbeeld, circuit C is verbonden met de verdamperzijde 49 van de warmtepomp 40. In de warmtewisselaar van de verdamper 49 van de warmtepomp 40, wordt warmte overgebracht aan een vloeibaar gas welke zich bevindt binnenin een gesloten lus systeem 56 binnenin de warmtepomp 40. Door een toename van temperatuur vormt de fluïdum om in een gas, het water langskomend door de warmtewisselaar afkoelend. Dit koelgas wordt verder gebruikt door de compressor 58 om de temperatuur verder te verhogen voor comfort gebruik. De verbinding van de server baden 6 met de verdamper 49 zijde van de warmtepomp, via in dit voorbeeld circuit C, zal vooral nuttig zijn wanneer de warmtepomp 40 warm leidingwater voorbereidt. Dit is voordelig in dat de servers 6 zullen helpen om de COP van de warmtepomp 40 te verhogen op dat specifieke moment. In geval, in dit voorbeeld, circuit A, B, noch C actief zijn of niet al de energie kan worden geabsorbeerd door deze circuits A,B en C, kan circuit D worden gebruikt om de overblijvende energie te absorberen van de damp en de damp terug in vloeistof te laten condenseren. In dit voorbeeld is circuit D verbonden aan een geothermisch captatienetwerk 60. Een variabele snelheid pomp 62 pompt koude warmteoverdrachtvloeistof van de bodem om de apparatuur 6 te koelen. De warmteoverdrachtfluïdum van het captatienetwerk 60 zal steeds koud genoeg zijn om de damp af te koelen. De snelheid van de pomp 62 kan geregeld worden door de stuureenheid 26 om de damp voldoende te laten condenseren. De vloeistof in circuit D kan een temperatuur hebben van ongeveer 9-12 graden Celsius. De warmte opgevangen door circuit D kan worden overgebracht aan de bodem voor later gebruik, bekomend dat de energie is opgeslagen voor later hergebruik en niet verloren gaat. Daar het bodem temperatuur niveau kan worden

BE2018/5125 hersteld, de COP van de warmtepomp 40 verbeterend, zelfs als de servers niet zouden aanstaan op dat specifieke moment onttrekt de warmtepomp 40 warmte van de bodem. Optioneel, de inverter van een lokaal PV systeem kan worden onder gedompeld in het tweefasen onderdompel koelfluïdum bad om zijn afvalwarmte te hergebruiken.

Fig. 11 toont een voorbeeld waarin de verwerkingseenheid 6 is ingericht voor het direct produceren van warm leidingwater. Dit kan voordelig zijn daar warmtepompen gekend zijn om een lagere efficiëntie te hebben wanneer de uitvoer temperatuur hoog moet zijn, zoals bijvoorbeeld voor het maken van warm leidingwater. Wanneer gecombineerd met een tweefasen vloeistof, dat kookt bijvoorbeeld aan of rondom 56 graden Celsius, kan de geproduceerde damp ongeveer 9-10 graden warmer zijn dan het kookpunt, wat voldoende heet is voor hygiënische doeleinden. Het warm watercircuit 63 kan de hoogste prioriteit hebben (niveau A). In dit geval is circuit B gebruikt als een bijkomende verwarming voor de woning. Circuit C en D zijn gelijkaardig als in Fig. 10.

Fig. 12 toont een voorbeeld waarin de warmtepomp 40 een lucht/water type is. Circuit A is gebruikt voor warm leidingwater productie (hoogste prioriteit). Circuit B is gebruikt om het gebouw te verwarmen. Het water komende van het afgiftecircuit 64 (vloerverwarming / radiatoren) wordt voorverwarmt door de verwerkingseenheid 6 alvorens te worden aangeleverd aan de warmtepomp, aan de condensor zijde. De warmtepomp 40 hoeft enkel de overblijvende benodigde energie toe te voegen. Het zal duidelijk zijn dat het ook mogelijk is om de locatie van afgifte van circuit B te plaatsen na de condensor 53 van de warmtepomp 40, waarin de warmtepomp zich gedraagt als een eerste verwarmingstoestel, en de server verwarming als de tweede verwarmingstoestel. Dit kan een verandering met zich meebrengen in de plaatsing van de temperatuursensor voor de warmtepomp 40 om de warmtepomp zich optimaal te laten gedragen (tevens van toepassing op de voorbeelden van figuur 10 en figuur 11). Circuit C is verbonden met een zwembad 52.

Circuit D en E zijn verbonden aan een buiteneenheid 66. De lucht warmtepomp kan een split-unit zijn, waarin een deel van de warmtepomp, bijv, de verdamper, buitenhuis is geplaatst. De buiteneenheid 66 kan verbeterd worden met een extra warmtewisselaar 65 welke warmte kan vrijgeven aan de buitenlucht.

BE2018/5125

In de buiteneenheid 66 kan een eerste warmtewisselaar (verdamper 49) geïnstalleerd zijn welke is verbonden aan de warmtepomp 40. Ook in de buiteneenheid kan een ventilator 67 geïnstalleerd zijn welke lucht forceert door beide warmtewisselaars (verdamper 49 en de koeler van circuit D 65). Gedurende koude periodes is de blaasrichting van de ventilator 67 zo geregeld dat de warmte geleverd van circuit D gedeeltelijk kan worden gerecupereerd door circuit E. Voordelig kan dit vorst vermijden op de verdamper gedurende het koude seizoen, de efficiëntie verbeterend van de warmte pomp 40 door het vermijden van het welbekende ontdooistadium van lucht-water warmtepompen. Gedurende warme periodes kan de blaasrichting van de ventilator worden omgekeerd. Wanneer de warmtepomp 40 voorziet in actieve koeling voor het gebouw kan warmte geproduceerd door de verwerkingseenheid 6 onttrokken worden en gekoeld via circuit B.

Fig. 13 toont een voorbeeld waarin het primaire warmtetoestel 2 een brandstofcel 68 is. De brandstofcel 68 kan ingericht zijn om warmte te genereren van waterstof. Bovendien, een brandstofcel 68 kan ook worden ingericht om elektriciteit te genereren. En gas omvormer 70 kan worden voorzien om aardgas of biogas om te vormen in koolstofdioxide en waterstof. De koolstofdioxide kan worden afgegeven aan de buitenlucht terwijl het waterstof afgeleverd kan worden aan de brandstofcel 68. Vanwege het hoge rendement van een brandstofcel, is deze meer geschikt om elektriciteit te produceren dan warmte. In commerciële omgevingen, is de warmte geproduceerd door één enkele eenheid dikwijls niet meer dan IkW. In dit voorbeeld is de secundaire warmtebron 4, hier de verwerkingseenheid 6, in staat om de brandstofcel 68 te assisteren in het verwarmen van het gebouw wanneer piekbelasting zich voordoet. De totale efficiëntie van zo een systeem is zeer hoog, daar al de warmte geproduceerd door de brandstofcel 68 en de servers 6 kan worden gebruikt voor comfort verwarming, terwijl de elektriciteit gebruikt door de server 6 lokaal is gegenereerd. De verwerkingseenheid 6 kan tevens warm tapwater produceren zoals eerder uitgelegd. Indien toepasbaar, de inverter van de brandstofcel 68 kan ook worden ondergedompeld in de koelvloeistof van het server bad om zijn afvalwarmte te recupereren. Circuit C is in dit voorbeeld verbonden met een zwembad 52, maar dit hoeft niet zo te zijn. Circuit D is verbonden aan een buiten koeleenheid 66 welke

BE2018/5125 zal verzekeren dat de damp van de tweefasen koeling steeds voldoende kan worden gekoeld om te condenseren in geval er geen andere afgiftecircuits 22 actief zijn. De buiteneenheid 66 omvat een warmtewisselaar 65 en een ventilator 67. De variabele snelheid pomp 62 en/of ventilator 67 kan worden gestuurd op basis van de temperatuur en dampniveau in de server behuizingen 8.

Fig. 14 toont een voorbeeld van een enkelfase model, gebruikend een olie als onderdompelfluïdum. Circuit A is in staat om rechtstreeks de woning te verwarmen (circuit A). Wanneer meer warmte nodig is, is de warmtepomp 40 in staat hierin te voorzien. Om tapwater op te warmen welke hoge temperaturen vereist, is het oliemodel minder efficiënt; bijgevolg wordt de opwarming van het tapwater gedaan door de warmtepomp. Circuit B, met een lagere prioriteit dan circuit A, is in parallel verbonden over de warmtepomp 40 met het captatienetwerk 60, toelatend dat de olie wordt gekoeld wanneer er geen warmtevraag is van het gebouw. De energie opgeslagen in de bodem zal de temperatuur van de bodem laten stijgen, voordelig zijnde voor later hergebruik door de warmtepomp 40. Passieve koeling van het gebouw blijft mogelijk. Een menger of driewegklep 50 verzekerd dat gedurende koudere dagen de warmte in het gebouw niet wordt overgebracht aan de verwerkingseenheden 6. In zulk geval kunnen de verwerkingseenheden worden gekoeld met circuit B.

Fig. 15 toont een alternatief model gebruikmakend van een olie, bruikbaar bij kleinere warmtepompen met variabele snelheid compressoren. Door het gebruiken van twee terugslagkleppen 72, 74 kan de warmte niet gebruikt door circuit A volledig of gedeeltelijk worden afgeleverd aan de warmtepomp 40, haar efficiëntie verbeterend terwijl warm tapwater producerend. Wanneer de circulatiepomp of de warmtepomp 40 is uitgeschakeld, stroomt de energie in de bodem gebruikmakend van de variabele snelheid pomp 62 en het captatienetwerk 60. De variabele snelheid pomp 62 wordt gestuurd op basis van de temperatuur van de olie; de pomp kan volledig worden uitgeschakeld wanneer de temperatuur van de olie beneden een veilige limiet is, bijv. 50 graden Celsius. Een optionele klep 69 stuurt de stroming door circuit B, wanneer meer of minder koude warmteoverdrachtfluïdum van het captatienetwerk 60 zal gebruikt zijn om de olie te koelen. Dit is voordelig om plotse temperatuur schokken te verminderen voor de server hardware.

BE2018/5125

Het zal duidelijk zijn dat de aardbodem kan functioneren als een buffer, het absorberen en afgeven van warmte op verzoek. De grond zal gedurende korte perioden in de tijd warmte bufferen (minuten, uren) maar ook voor langere duurtijden, zelfs tot een seizoen lang. De buffercapaciteit van de bodem hangt hoofdzakelijk af van het type grond (klei, zand) en haar vochtigheid. Lange termijn opslag in een vochtige bodem is meer uitdagend dan in een droge bodem, maar de koelcapaciteit zal hoger zijn gedurende de zomer. Warmte niet onmiddellijk verbruikt (bijv, door de productie van warm leidingwater of het opwarmen van het gebouw) is niet volledig verloren, in tegenstelling met de meest voorkomende situaties bij data centers. Warmte welke niet is onttrokken door de warmtepomp kan ondergronds worden opgeslagen, en zal beschikbaar zijn voor latere extractie, door hetzelfde systeem. Door het opladen van de bodem met warmte gedurende perioden wanneer er geen vraag is aan warmte voor het gebouw, zal de bodemtemperatuur langzaam toenemen, de latere extractie door de warmtepomp meer efficiënt makend. Afhankelijk van het bodemtype kan warmte worden op geslagen tot zelfs een half jaar.

Het zal duidelijk zijn het gesloten lus captatienetwerk verschillende topologieën kan hebben, zoals een verticaal captatienetwerk, een horizontaal captatienetwerk of een lus vormige. Andere vormen bestaan en kunnen worden gebruikt maar zijn minder voorkomend. Het verticale captatienetwerk kan één of meer bronnen omvatten. Omdat het water dat van de bronnen komt voorverwarmt is, is het in bepaalde gevallen mogelijk dat minder bronnen moeten worden geboord om dezelfde thermische opbrengst te bekomen zoals in een systeem zonder het beschreven verwerkingseenheid-warmterecuperatie systeem. Dit maakt het gepresenteerde verwarmingssysteem extra economisch interessant. Verticale captatienetwerken zijn meer interessant om warmte op te slaan voor langere perioden dan andere captatienetwerken, maar zijn duurder om te boren. Horizontale captatienetwerken zijn goedkoper maar hebben een minder lange termijn opslagcapaciteit.

Fig. 16 toont een illustratieve opmaak van een captatienetwerk 60 in bovenaanzicht. In geval de bodem water dragend is heeft de energie in de bodem de neiging om met het water mee te bewegen in een specifieke richting. De afstand dat de warmte aflegt hangt af van de bodem karakteristieken en het debiet van het

BE2018/5125 grondwater. In het voorbeeld, het debiet middelt uit rond 5 meter per jaar. Indien een verticaal captatienetwerk 60 wordt gebruikt, kunnen de bronnen 76, 78 gealigneerd worden in een V-vorm met de V-opening in de richting van de waterstroom. Het smalle deel van de V-vorm wordt de ingangslaag genoemd, terwijl het grotere gebied van de V-vorm de uitgangslaag wordt genoemd. De ingangslaag van het captatienetwerk 60 kan één enkele bron 76 zijn. De uitgangslaag van het captatienetwerk bestaat dikwijls uit twee of meer bronnen 78. De bronnen 78 kunnen evenredig verdeeld zijn in lijn of op een boog. Meer lagen, en als gevolg meer bronnen, kunnen worden gebruikt indien het gebouw een grote energievraag heeft (bijvoorbeeld vijf bronnen 78 op de uitgangslaag, drie bronnen in een binnenste laag en één bron 76 als ingangslaag).

Om de sturing van de temperatuur in de behuizingen 8 te verbeteren, een micro-stuureenheid 26 geïnstalleerd buiten, of binnen één van de behuizingen 8 heeft de mogelijkheid om de temperatuur te meten in de behuizing(en), de temperatuur van de koelfluïdumfen en de dampniveaus. De micro-stuureenheid 26 heeft de mogelijkheid om de variabele snelheid pomp te regelen en/of de toestand van de buiten koeleenheid, of de mengers. De micro-stuureenheid kan de mogelijkheid hebben om met de warmtepomp/brandstofcel te communiceren. Dit zal de micro-stuureenheid in staat stellen om de toestand van de primaire warmtebron uit te lezen en zijn verbonden randapparatuur; zowel als het sturen van de werking van het primaire warmtetoestel via zijn communicatie kanaal. In wederom een andere uitvoering is de micro-stuureenheid software gebaseerd en geïmplementeerd in één of meer van de verwerkingseenheden 6. Het is voorzien dat het mogelijk is dat meerdere micro-stuureenheden kunnen worden gebruikt (bijvoorbeeld één per behuizing 8) welke samen communiceren om het verwarmingssysteem 1 aan te sturen.

In een voorbeeld een fotovoltaische (PV) inverter 80 kan worden geplaatst in de behuizing 8 en ondergedompeld in de vloeistof met als doel om de warmte van de inverter 80 te recupereren.

Studies hebben aangetoond dat DC/AC-invertoren een efficiëntie hebben tussen de 80-97%. Deze efficiëntie varieert niet enkel met de gebruikte technologie (gebruikmakend van een transformator of niet), maar ook gedurende de dag en seizoen afhankelijk van de belastingcurve. Gemiddeld zijn de PV-inverter

BE2018/5125 verliezen ongeveer 6% in acht name van een heel jaar werking. Voor een 5KWe installatie telt dit verlies in de vorm van warmte reeds op tot een totaal van ongeveer 300kWh/t. Door het opvangen van de verloren warmte gedurende het jaar en het dit te hergebruiken voor onmiddellijke verwarming van het gebouw, of het opslaan in de grond voor later gebruik, wordt de totale energiekost wederom vermindert. Door het combineren van de PV inverter in de behuizing 8 is geen extra koelapparatuur nodig voor de inverter. Door efficiënte koeling kan inverter reductie worden vermeden.

Volgens een aspect lokaal gegenereerde groene stoom wordt omgezet in warmte op een economische wijze, de micro-stuureenheid/stuureenheden 26 welke de temperatuur regelen kunnen rechtstreeks verbonden worden met een bestaande PV inverter (buiten de behuizing), dit om het stroomverbruik van de verwerkingseenheden 6 te regelen. De verwerkingseenheden kunnen ook rechtstreeks, of onrechtstreeks worden verbonden aan een PV installatie om zo het systeem op te tekenen en te monitoren en deze informatie te gebruiken om het stroomverbruik van de computer servers te sturen.

In een voorbeeld kan een accu omzetter worden op genomen in het systeem. Dit kan een aparte component zijn of kan opgenomen zijn in de behuizing 8. De micro-stuureenheid/eenheden 26 van het systeem kunnen de accu aanturen om te beginnen met opladen of ontladen afhankelijk van de nood aan stroom door de verwerkingseenheid/eenheden 6, het verwarmingssysteem of het gebouw. Wanneer de accu stuureenheid geïnstalleerd is in de behuizing, kan de warmte geproduceerd door de stuureenheid tijdens het omzetten van AC naar DC of van DC terug naar AC worden op gevangen en onmiddellijk worden gebruikt of opgeslagen voor later gebruik, gelijkaardig aan de zon-inverter.

Om een goede dienstverlening toe te laten en om warmte te kunnen verkopen aan het gebouw kan elke behuizing 8 worden voorzien van een elektriciteitsmeter. De elektriciteitsmeter is voorzien voor het meten van de energie verbruikt door de verwerkingseenheid/eenheden. Alzo een duidelijke facturatie kan worden bekomen terwijl tegelijk de systeem performantie kan worden gemonitord.

Alternatief, of additioneel, de verwerkingseenheid/eenheden 6 kunnen hun berekeningstaken (processen) plannen en controleren om hun belasting te

BE2018/5125 sturen (en als gevolg meer of minder elektriciteit verbruiken) gebaseerd op verschillende parameters. Mogelijke scenario’s zijn:

• Het plannen naar of reageren op de warmtepomp/brandstofcel door het sturen van de berekeningen van de verwerkingseenheid/eenheden wanneer de warmtepomp een grote energievraag heeft of de brandstofcel elektriciteit produceert; dit om de COP van de warmtepomp te optimaliseren en/of de energie consumptie en productie. De berekeningstaken kunnen worden geactiveerd op basis van het meten van het elektriciteitsverbruik van de warmtepomp of de elektriciteitsproductie in geval van een brandstofcel, of door het analyseren van de parameters van de warmteproductie (tijdschema’s, sensorinformatie) en het hierop reageren.

• Het plannen naar of reageren op het teveel aan hernieuwbare energie op het elektriciteitsnet, van zon of wind of wanneer de netwerk stroomkwaliteit vraagt om een interventie (via marktprijs; spanning en/of netfrequentie) om de elektriciteit te absorberen en deze om te zetten in warmte voor opslag; dit om de lokale stroomkwaliteit te optimaliseren. De berekeningstaken kunnen worden geactiveerd door bijvoorbeeld marktprijs, een signaal van de lokale netbeheerder (DSO) of gebaseerd op kwaliteitsparameters van het lokale elektriciteitsnetwerk.

• Het reageren met hoge server belasting wanneer er een grote vraag is aan rekenkracht door de gebruikers; het optimaliseren voor bruikbaarheid en snelle responstijd. De berekeningstaken kunnen reageren op real-time verzoeken van gebruikers of deze plannen voor latere uitvoering (batch verwerking).

Om het elektriciteitsverbruik van het verwarmingssysteem te relateren aan het totale consumptiepatroon van het gebouw kan een meter worden geïnstalleerd op het domein op het niveau van het gebouw, bijv, juist achter de differentiaalschakelaar in de zekeringskast. Deze meter is voorzien naast het meten van het elektriciteitsverbruik van het gebouw, ook één of meer van spanning, stroom, frequentie, actief en reactief vermogen en dit zowel voor monofase installaties als driefasen installaties. Via dit kan worden toegezien op het elektriciteitsverbruikspatroon en de netkwaliteit van het gehele gebouw.

BE2018/5125

Deze informatie kan worden gebruikt om de verwerkingseenheden op het juiste moment te sturen in relatie aan andere toestellen (warmtepomp, huishoudtoestellen, ...) en zo de elektrische belasting op het distributienetwerk te optimaliseren. Dit laat tevens toe om anomalieën op het elektriciteitsnetwerk te detecteren of om de servers te laten reageren op incidenten van de stroomkwaliteit.

Voorzichtigheid is geboden dat niet meer stroom van het netwerk wordt onttrokken dan de geplaatste zekeringskast kan leveren. Dit kan worden bekomen door het actief meten van het totale elektriciteitsverbruik van het gebouw en het reduceren van het stroomverbruik van de servers wanneer de totale consumptie te hoog wordt. Alternatief, een slimme meter kan worden gebruik indien zulke meter reeds aanwezig is in het pand.

Een scenario van controle is om de verwerkingseenheid/eenheden te laten de lokale elektriciteitsnetwerk kwaliteit te optimaliseren. Dit kan gunstig zijn wanneer er in de omgeving veel fotovoltaische installaties (PV) geïnstalleerd zijn. Wanneer de lijnspanning toeneemt in de loop van een zonnige dag is dit dikwijls het gevolg van lokaal geïnstalleerde PV. Wanneer vele PV installaties geplaatst zijn in de nabije omgeving zal de netwerkkwaliteit aanzienlijk verslechteren. Daarom is het best om gegenereerde hernieuwbare energie onmiddellijk op te gebruiken. De verwerkingseenheid/eenheden zijn in staat om de lokale netwerkkwaliteit van het elektriciteitsnetwerk te bewaken en zullen reageren door het verbruiken van overtollige elektriciteit en deze elektriciteit om te zetten in economisch zinvolle berekeningen en als nevenproduct bruikbare warmte.

In Fig. 17 is een schematische productie getoond van een middelgrote fotovoltaische installatie. Door het meten van de elektriciteitsproductie van de lokaal geïnstalleerde PV inverter kan/kunnen de verwerkingseenheid/eenheden hun elektriciteitsverbruik verhogen of verlagen. In een ander voorbeeld zal/zullen de verwerkingseenheid/eenheden evenveel energie consumeren als lokaal geproduceerd zodat de totale uitvoer van elektriciteit naar het distributienetwerk minimaal is. Dit is voordelig indien de netwerkbeheerder het plaatsen van elektriciteit op het netwerk in rekening brengt.

In Figuur 18 is een schematische voorstelling van de spanningstoename gedurende de dag op de lijn afgebeeld veroorzaakt door de PV invertoren lokaal geïnstalleerd en in de omgeving.

BE2018/5125

De verwerkingseenheid/eenheden kunnen aangesloten zijn op een driefasen elektriciteitsnetwerk. De verwerkingseenheid/eenheden kunnen voorzien zijn om meer of minder te verbruiken op elke fase verschillend met als doel om het elektriciteitsverbruik op elke fase van de driefasen dichter bij elkaar te brengen. Dit reduceert de stroom over de neutrale geleider en verhoogt de algemene vermogensefficiëntie aanzienlijk.

De verwerkingseenheid/eenheden kunnen voorzien zijn om de voorspelde productie van hernieuwbare energie op landsniveau of provincie te downloaden en hun verbruik hierop te plannen. De verwerkingseenheid/eenheden kunnen voorzien zijn om de nationale/provinciale servers van de netbeheerders nu en dan te contacteren, bijv, elke 15 minuten, en te reageren op de actuele elektriciteitsproductie van zon en wind, door het verhogen van hun computationele activiteiten wanneer er meer hernieuwbare energie wordt geproduceerd, of het verminderen van vermelde berekeningen wanneer er niet genoeg hernieuwbare energie beschikbaar is.

De reactie van de verwerkingseenheid/eenheden op wijzigingen van de kwaliteit van het elektriciteitsnetwerk en/of de beschikbaarheid aan hernieuwbare energie kan gestuurd zijn van een centrale server, bijv, geplaatst in een controlekamer. De communicatie met de controlekamer kan gebeuren via internet, draadloos, 3/4/5G of op andere wijzen. Dit is zinvol indien een veelheid van microdatacentra samen zullen fungeren om een groot virtueel energiecentrale systeem te vormen. Door het logisch te koppelen van meerdere micro-datacentra zullen ze in staat zijn om hun energieverbruik te verhogen of verlagen op bijvoorbeeld de vraag van een netbeheerder of gebaseerd op marktprijzen.

Hierin wordt de uitvinding beschreven onder verwijzing naar specifieke voorbeelden van uitvoeringsvormen van de uitvinding. Het zal echter duidelijk zijn dat verscheidene wijzigingen en veranderingen daarin kunnen worden aangebracht zonder af te wijken van de essentie van de uitvinding. Voor de duidelijkheid en een beknopte beschrijving worden functies hier beschreven als deel van dezelfde of afzonderlijke uitvoeringsvormen, echter, alternatieve uitvoeringsvormen die combinaties van alle of een deel van de in deze afzonderlijke uitvoeringsvormen beschreven, worden ook beoogd.

BE2018/5125

Echter, andere modificaties, variaties en alternatieven zijn ook mogelijk. De specificaties, tekeningen en voorbeelden zijn, derhalve, te worden beschouwd in een illustratieve zin in plaats van beperkende zin.

Voor de duidelijkheid en een beknopte beschrijving worden functies hier beschreven als deel van dezelfde of afzonderlijke uitvoeringsvormen, echter, zal het duidelijk zijn dat de beschermingsomvang van de uitvinding combinaties van alle of een deel van de beschreven functies kan omvatten.

In de conclusies, alle verwijzingstekens geplaatst tussen haakjes zullen niet opgevat worden de conclusie te beperken. Het woord omvattend sluit de aanwezigheid van andere elementen of stappen dan deze in een conclusie genoemd niet uit. Verder mogen de woorden 'een' en 'één' niet worden opgevat als beperkt tot 'slechts één', maar in plaats daarvan worden gebruikt om 'ten minste één' te betekenen, en niet een veelvoud uit te sluiten. Het enkele feit dat bepaalde maatregelen worden opgesomd in onderling verschillende conclusies geeft niet aan dat een combinatie van deze maatregelen niet kunnen worden gebruikt tot een voordeel.

Claims (10)

Conclusies

1. Verwarmingssysteem voor het verwarmen van een vloeistof in een meervoudig aantal afzonderlijke fluïdumstromingscircuits, omvattende:

ten minste één verwerkingseenheid met ten minste één processor voor het uitvoeren van berekeningstaken, waarbij de ten minste ene verwerkingseenheid thermisch is verbonden met een meervoudig aantal warmteoverdrachtseenheden ingericht voor het koelen van de ten minste ene verwerkingseenheid door warmte over te dragen, welke ten minste gedeeltelijk wordt gegenereerd als resultaat van het uitvoeren van de berekeningstaken, van de ten minste ene verwerkingseenheid naar verwarmingsfluïdum in elk van het meervoudig aantal afzonderlijke fluïdumstroomcircuits.

2. Verwarmingssysteem volgens conclusie 1, waarbij het meervoudig aantal warmteoverdrachtseenheden is ingericht voor het overdragen van warmte naar het meervoudig aantal afzonderlijke fluïdumstroomcircuits op een, eventueel vaste, geprioritiseerde wijze.

3. Verwarmingssysteem volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de verwerkingseenheid één of meerdere servers omvat, bijvoorbeeld verbindbaar met een communicatienetwerk.

4. Verwarmingssysteem volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de één of meerdere servers deel uitmaken van een gedistribueerd datacenter.

5 verwarmingsfluïdum stromend van de eerste warmtebron.

36. Werkwijze volgens conclusie 35, waarbij de eerste warmtebron een warmtepomp is, zoals een geothermische warmtepomp en/of een brandstofcel.

5. Verwarmingssysteem volgens één der voorgaande conclusies, omvattende een omhulling die de ten minste ene verwerkingseenheid omsluit.

BE2018/5125

6. Verwarmingssysteem volgens conclusie 5, waarbij de omhulling een immersietank omvat voor het onderdompelen van de ten minste ene verwerkingseenheid in een koelvloeistof, zoals een olie- of tweefasige vloeistof.

7. Verwarmingssysteem volgens conclusie 5, waarbij de omhulling een faseveranderingsmateriaal omvat.

8. Verwarmingssysteem volgens één der voorgaande conclusies, verder omvattende één of meerdere DC-AC-omvormers of DC-DC stroomomzetters die thermisch verbonden zijn met de één of meerdere warmteoverdrachtseenheden.

9. Verwarmingssysteem volgens één der voorgaande conclusies, verder voorzien van een warmtereservoir voor het opslaan van warmte en/of een batterij voor het opslaan van elektrische energie.

10. Verwarmingssysteem volgens één der voorgaande conclusies, omvattende een stuureenheid welke is ingericht voor het gedeeltelijk of volledig inplannen van het verbruik van elektriciteit van de ten minste ene verwerkingseenheid op momenten wanneer er een grote stroomvoorziening is.

11. Verwarmingssysteem volgens conclusie 9 en 10, ingericht voor het opslaan van warmte en/of elektrische energie op momenten wanneer er een hoge stroomvoorziening is.

12. Het verwarmingssysteem volgens één der voorgaande conclusies, omvattende een stuureenheid welke is ingericht voor het gedeeltelijk of volledig inplannen van het verbruik van elektriciteit van de ten minste ene verwerkingseenheid op basis van de stroomkw alite it van het elektriciteitsnet en/of de beschikbaarheid van lokaal gegenereerde groene energie op een bepaald moment.

13. Verwarmingssysteem volgens conclusie 12, waarbij de stuureenheid is ingericht voor het tenminste lokaal optimaliseren van de stroomkwaliteit van

BE2018/5125 het elektriciteitsnet door het verbruik van elektriciteit van de ten minste ene verwerkingseenheid te sturen.

14. Verwarmingssysteem volgens één der voorgaande conclusies, omvattende een stuureenheid welke is ingericht voor het gedeeltelijk of volledig sturen van het verbruik van elektriciteit van de ten minste ene verwerkingseenheid op basis van een vraag naar energie uit de eerste warmtebron.

15. Verwarmingssysteem volgens één der voorgaande conclusies, communicatief verbonden met een centrale server ingericht voor het sturen van verbruik van elektriciteit van de ten minste ene verwerkingseenheid, bijvoorbeeld voor het optimaliseren van de stroomkwaliteit van het elektriciteitsnet.

16. Verwarmingssysteem voor het verwarmen van een ruimte en/of water omvattende:

een eerste warmtebron verbonden met één of meerdere verwarmingscircuits en ingericht voor het verwarmen van een verwarmingsfluïdum in ten minste één van de één of meerdere verwarmingsfluïdumcircuits, een tweede warmtebron omvattende ten minste één verwerkingseenheid met ten minste één processor voor het uitvoeren van berekeningstaken, waarbij de ten minste ene verwerkingseenheid thermisch is verbonden met een warmteoverdrachtseenheid die is ingericht voor het koelen van de ten minste ene verwerkingseenheid door warmte over te dragen, welke ten minste gedeeltelijk wordt gegenereerd als gevolg van het uitvoeren van de berekeningstaken, van de ten minste ene verwerkingseenheid naar ten minste één van de één of meerdere verwarmingsfluïdumcircuits voor het voorverwarmen van verwarmingsfluïdum stromend naar de eerste warmtebron en/of naverwarmen van verwarmingsfluïdum stromend uit de eerste warmtebron.

BE2018/5125

17. Verwarmingssysteem volgens conclusie 16, waarbij de eerste warmtebron een warmtepomp is, zoals een geothermische warmtepomp en/of een brandstofcel.

18. Verwarmingssysteem volgens conclusie 16 of 17, waarbij de ten minste ene verwerkingseenheid thermisch is verbonden met een meervoudig aantal warmteoverdrachtseenheden ingericht voor het koelen van de ten minste ene verwerkingseenheid door warmte over te dragen, welke ten minste gedeeltelijk wordt gegenereerd als resultaat van het uitvoeren van de berekeningstaken, van de ten minste ene verwerkingseenheid naar verwarmingsfluïdum in elk van een meervoudig aantal afzonderlijke fluïdumstroomcircuits.

19. Combinatie van een centrale server en een meervoudig aantal verwarmingssystemen volgens één der voorgaande conclusies welke communicatief verbonden zijn met de centrale server, waarbij de combinatie is ingericht voor het sturen van verbruik van elektriciteit van de verwerkingseenheden, bijvoorbeeld voor het optimaliseren van de stroomkwaliteit van het elektriciteitsnet.

20. Werkwijze voor het verwarmen van een vloeistof in een meervoudig aantal afzonderlijke fluïdumstromingscircuits, omvattende het koelen van ten minste één verwerkingseenheid met ten minste één processor voor het uitvoeren van berekeningstaken, gebruik makende van een warmteoverdrachtseenheid thermisch verbonden met de ten minste ene verwerkingseenheid, door warmte over te dragen, welke tenminste gedeeltelijk wordt gegenereerd als gevolg van het uitvoeren van de berekeningstaken, van de ten minste ene verwerkingseenheid naar verwarmingsfluïdum in elk van het meervoudig aantal afzonderlijke fluïdumstroomcircuits.

21. Werkwijze volgens conclusie 20, omvattende het overdragen van warmte naar het meervoudig aantal afzonderlijke fluïdumstroomcircuits op een, eventueel vaste, geprioritiseerde wijze.

BE2018/5125

22. Werkwijze volgens conclusie 20 of 21, waarbij de verwerkingseenheid één of meerdere servers omvat, bijvoorbeeld verbindbaar met een communicatienetwerk.

23. Werkwijze volgens één der conclusies 20-22, waarbij de één of meerdere servers deel uitmaken van een gedistribueerd datacenter.

24. Werkwijze volgens één der conclusies 20-23, omvattende het omsluiten van de ten minste ene verwerkingseenheid in een omhulling.

25. Werkwijze volgens conclusie 24, omvattende het onderdompelen van de ten minste één verwerkingseenheid in een koelvloeistof, zoals een olie- of tweefasige vloeistof.

26. Werkwijze volgens conclusie 24, omvattende het voorzien van een faseveranderingsmateriaal in de omhulling.

27. Werkwijze volgens één der conclusies 20-26, verder omvattende het opslaan van warmte in een warmtereservoir en/of opslaan van elektrische energie in een batterij.

28. Werkwijze volgens één der conclusies 20-27, omvattende het gedeeltelijk of volledig inplannen van het verbruik van elektriciteit van de ten minste ene verwerkingseenheid op momenten dat er een hoge elektriciteitsvoorziening is.

29. Werkwijze volgens conclusie 27 en 28, omvattende het opslaan van warmte en/of elektrische energie op momenten wanneer er een hoge stroomvoorziening is.

30. Werkwijze volgens één der conclusies 20-29, omvattende het gedeeltelijk of volledig inplannen van het verbruik van elektriciteit van de ten minste ene verwerkingseenheid op basis van de stroomkwaliteit van het

BE2018/5125 elektriciteitsnet en/of de beschikbaarheid van lokaal gegenereerde groene energie op een bepaald moment.

31. Werkwijze volgens conclusie 30, omvattende het tenminste plaatselijk optimaliseren van de stroomkwaliteit van het elektriciteitsnet door het verbruik van elektriciteit van de ten minste ene verwerkingseenheid te sturen.

32. Werkwijze volgens één der conclusies 20-31, omvattende het gedeeltelijk of volledig sturen van het verbruik van elektriciteit van de ten minste ene verwerkingseenheid op basis van een vraag naar energie uit de eerste warmtebron.

33. Werkwijze volgens één der conclusies 20-32, omvattende het communicatief verbinden met een centrale server ingericht voor het sturen van elektriciteitsverbruik van de ten minste ene verwerkingseenheid, bijvoorbeeld voor het optimaliseren van de stroomkwaliteit van het elektriciteitsnet.

34. Werkwijze volgens één der conclusies 20-33, omvattende het sturen van het verbruik van elektriciteit van een meervoudig aantal verwerkingseenheden, bijvoorbeeld voor het optimaliseren van de stroomkwaliteit van het elektriciteitsnet, gebruik makende van een centrale server communicatief verbonden met het meervoudig aantal verwerkingseenheden.

35. Werkwijze voor het verwarmen van een ruimte en/of water, omvattende:

het verwarmen van een verwarmingsfluïdum in ten minste één van één of meerdere verwarmingsfluïdumcircuits door middel van een eerste warmtebron verbonden met de één of meerdere verwarmingsfluïdumcircuits, het koelen van ten minste één verwerkingseenheid met ten minste één processor voor het uitvoeren van berekeningstaken, gebruik makende van een warmteoverdrachtseenheid thermisch verbonden met de ten minste ene verwerkingseenheid, door warmte over te dragen, die tenminste gedeeltelijk als

BE2018/5125 gevolg van het uitvoeren van de berekeningstaken wordt gegenereerd, van de ten minste ene verwerkingseenheid naar ten minste één van de één of meerdere verwarmingsfluïdumcircuits voor het voorverwarmen van verwarmingsfluïdum stromend naar de eerste warmtebron en/of het naverwarmen van

10 37. Werkwijze volgens conclusie 35 of 36, waarbij de ten minste ene verwerkingseenheid thermisch is verbonden met een meervoudig aantal warmteoverdrachtseenheden, waarbij de werkwijze omvat het overdragen van warmte van de ten minste ene verwerkingseenheid naar de verwarmingsfluïdum in elk van een meervoudig aantal afzonderlijke fluïdumstroomcircuits.