BE1029647B1

BE1029647B1 - Een systeem en werkwijze voor het realiseren van gelaagdheid in een warmwatertank

Info

Publication number: BE1029647B1
Application number: BE20215613A
Authority: BE
Inventors: Tim Coessens; Lastra Monica Ramirez; Bernd Ameel
Original assignee: Daikin Europe Nv
Priority date: 2021-08-02
Filing date: 2021-08-02
Publication date: 2023-02-27
Also published as: BE1029647A1; EP4130582A1

Abstract

Een tanktype systeem dat geschikt is voor het ontvangen, opslaan en toevoeren van water, waarbij het systeem een watertank, een warmtewisselaar en een verwarmingscircuit omvat dat is geconfigureerd om verschillende soorten verwarmingscycli mogelijk te maken. Genoemde verwarmingscycli worden verder beheerst door een werkwijze die het mogelijk maakt om water uit genoemde tank te onttrekken, genoemd water te verwarmen en vervolgens genoemd verwarmd water in genoemde tank te injecteren via verschillende inlaten. Deze inlaten zijn uitgerust met radiale injectiediffusie-inrichtingen die zich op verschillende hoogten in de tank bevinden. Het systeem in combinatie met genoemde werkwijze maakt een superieure gelaagdheid in de watertank mogelijk, waarbij genoemde gelaagdheid op een zeer gecontroleerde en efficiënte manier wordt uitgevoerd.

Description

1 BE2021/5613

EEN SYSTEEM EN WERKWIJZE VOOR HET REALISEREN VAN GELAAGDHEID

IN EEN WARMWATERTANK

GEBIED VAN DE UITVINDING

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op systemen en werkwijzen voor het vullen van warmwatertanks. In het bijzonder heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een systeem en werkwijze voor het vullen van een warmwatertank met meerdere waterlagen met verschillende temperaturen.

ACHTERGROND

Warmwatertanks worden veel gebruikt in huishoudelijke toepassingen als thermische en energieopslagsystemen. Om een hoog rendement te realiseren bij het gebruik van sanitair warm water, en een betere energie- en warmteopslagcapaciteit, is een sterk gelaagde tank noodzakelijk. Gelaagde opslagtanks [Engels: stratified storage tanks] voor warm water zijn algemeen bekend. Ze dienen zoveel mogelijk om vermenging van warmere en koudere watercomponenten bij het vullen van de opslagtank te voorkomen. Op deze manier wordt warmte-energie op de hoogst mogelijke temperatuur gehouden en kan dus efficiënt worden gebruikt.

In deze context wordt onder ‘gelaagdheid’ verstaan het ontstaan en in stand houden van aangrenzende, verticaal verdeelde watermassa's van verschillende temperatuur en dichtheid. In een gelaagde tank bevindt zich een koudwaterlaag op de bodem van de tank vanwege de hogere dichtheid. In dezelfde gelaagde tank bevindt zich een warmwaterlaag boven in de waterkolom als gevolg van de lagere dichtheid. Deze twee waterlagen worden gescheiden door een middenlaag van gemiddelde temperatuur die gewoonlijk ‘thermocline’ wordt genoemd.

Zoals kenmerkend is voor zijn functie, is een watertank voor huishoudelijk gebruik onderhevig aan het inbrengen en onttrekken van water. Dit water, toegevoerd of onttrokken, kan variëren van koud tot warm. Het is bijzonder voordelig wanneer warm water direct in de reeds in de watertank aanwezige warmwaterlaag kan worden gebracht. Dit maakt, maar is niet beperkt tot, een snellere beschikbaarheid van warm water mogelijk. Op soortgelijke wijze is het voordelig om koud water in de koudwaterlaag in de watertank te brengen.

2 BE2021/5613

De Japanse octrooiaanvrage JPS 5986847 A openbaart een conventionele warmwateropslagtank met een middel voor het opslaan van warm water met weinig turbulentie, die twee komvormige middelen omvat die in tegengestelde richtingen zijn opgesteld en de een in de ander. Hierdoor wordt de warmwaterstroom vergroot.

Omdat in een gelaagde opslagtank het water dat in de buurt van de laag wordt gebracht die overeenkomt met de inlaattemperatuur door temperatuurafhankelijke dichtheidsverschillen stijgt of daalt en zo de laag bij dezelfde temperatuur bereikt, worden bijzonder hoge eisen gesteld aan opslag zonder turbulentie in gelaagde opslagtanks.

Bekende opslagtanks met gelaagde vulling [Engels: stratified charge storage tanks] of gelaagde opslagtanks [Engels: stratified storage tanks], die bijvoorbeeld bekend zijn van DE 83 10 135 U1, hebben een met water gevulde opslagtank, waarin door de verschillende dichtheid een gelaagdheid ontstaat tussen het warme water dat zich in het bovenste gedeelte van de opslagtank bevindt en het koude water dat zich in het onderste gedeelte bevindt. Voor het vullen van de gelaagde opslagtank is een vulcircuit met een circulatiepomp voorzien, waarbij het koelere water van het onderste gedeelte van de gelaagde opslagtank naar een warmtewisselaar wordt getransporteerd, waar het wordt verwarmd en het verwarmde water wordt teruggevoerd naar het bovenste gebied van de opslagtank. Voor consumptie wordt het warme water uit de opslagtank in het bovenste gedeelte als proceswater gehaald en vervangen door koud water dat eronder wordt aangevoerd.

Uit DE 38 35 096 C1 is reeds een gelaagde opslagtank bekend met een opslagtank met een warmwatervoorziening in het bovenste gedeelte en een koudwatervoorziening en een koudwaterafnamepunt in het onderste gebied. De warmwatervoorziening heeft een stromingsgeleidingsinrichting in de vorm van een geleidingsbuis, die het toegevoerde warme water van het laadcircuit door middel van een langgerekte invoerzone in de diepte van de opslagtank brengt. Bij de koudwaterkraan of koudwatertoevoerleiding in het onderste gedeelte van de opslagtank is een wateraansluitstuk voorzien van een komvormige stromingsreminrichting. Het doel van deze maatregelen is ervoor te zorgen dat er in de opslagtank grotendeels alleen laminaire en turbulentievrije stromingen zijn en dat de stromingssnelheden beperkt blijven, zodat de stroming geen injector-effect ontwikkelt waardoor kouder water kan worden meegevoerd naar het bovenste

3 BE2021/5613 opslagvolumegebied of, omgekeerd, warm water in het onderste opslagvolumegebied kan worden gestimuleerd.

Noch de geleidingsinrichting bij de warmwaterinlaat door middel van de geleidingsbuis, noch de stromingsrem bij de koudwaterinlaat of bij het koudwaterafnamepunt zorgen ervoor dat een radiale component van de stroming het toegevoerde water gelijkmatig over de gehele omtrek verdeelt.

De bovengenoemde concepten en uitvoeringsvormen presenteren een aantal benaderingen om gelaagdheid in een watertank te realiseren. De in deze documenten beschreven inrichtingen en werkwijzen voor het realiseren van gelaagdheid zijn echter gericht op het afgeven van alleen warm water. Verder houden de bovengenoemde inrichtingen en werkwijzen er geen rekening mee of de temperatuur van het water dat in de tank wordt gebracht voldoende hoog is om een effectieve gelaagdheid te bereiken/behouden. Dit aspect beperkt het toepassingsgebied van de betrokken apparaten aanzienlijk.

De manier waarop warm water wordt geproduceerd om de tank te vullen en de verschillen in huishoudelijk waterverbruik tussen huishoudens maken het bijzonder noodzakelijk om het volume van elke waterlaag in de gelaagde waterkolom binnen een watertank te kunnen regelen. Het is daarom een belangrijk aspect van de prestaties van een wateropslagtank om op een energetisch efficiënte manier voldoende watervolumes bij verschillende temperaturen te kunnen creëren, opslaan en leveren.

De huidige uitvinding beoogt een oplossing te vinden voor minstens enkele van bovenvermelde problemen en nadelen.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

De onderhavige uitvinding en uitvoeringsvormen daarvan dienen om een oplossing te bieden voor één of meer van de bovengenoemde nadelen. Hiertoe heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een systeem, dat een tank omvat met meerdere waterlagen met verschillende temperaturen volgens conclusie 1.

Het is een doel van de onderhavige uitvinding om een systeem beschikbaar te stellen dat, vergeleken met soortgelijke inrichtingen in de stand van de techniek, een sterk

4 BE2021/5613 verbeterde gelaagdheid van water in een watertank mogelijk maakt. De tank is verder geconfigureerd om te worden aangesloten op een huishoudelijk waternetwerk.

Het is een bijzonder doel van de uitvinding om een systeem beschikbaar te stellen dat meer dan superieure stratificatie, een erg voordelige en superieure controle over het stratificatieproces mogelijk maakt. In het bijzonder is het mogelijk om het volume van de waterlagen in de gelaagde waterkolom vervat in de watertank aan te passen.

Het is een verder doel van de uitvinding om een werkwijze beschikbaar te stellen voor het bereiken van een veel betere gelaagdheid, welke werkwijze gebruik maakt van de superieure stratificatiemogelijkheden en verbeterde controle die mogelijk worden gemaakt door het bovengenoemde systeem. In het bijzonder maakt genoemde werkwijze een veelvoud van benaderingen mogelijk om verbeterde stratificatie te bereiken, in een veel efficiënter gebruik van energie om die gelaagdheid te bereiken.

Volgens een aspect van de uitvinding wordt een systeem ter beschikking gesteld dat een tank, een warmtewisselaar en een verwarmingscircuit omvat dat de eerste twee elementen omvat. Ook heeft de tank een aantal inlaten en uitlaten. In het bijzonder is het systeem aangesloten op het verwarmingscircuit dat is geconfigureerd om een fluïidumverbinding te bieden tussen een uitlaat van de warmtewisselaar en gelijk welke van de inlaten en geconfigureerd om een fluïdumverbinding te bieden tussen een inlaat van de warmtewisselaar en gelijk welke van de uitlaten. Verder is het systeem geconfigureerd om te worden aangesloten op een huishoudelijk waternetwerk via een aantal uitlaten die zich langs de hoogte van de watertank bevinden. Dit maakt met voordeel directe toegang tot verschillende waterlagen in de tank mogelijk, waarbij elk van de waterlagen een verschillende temperatuur heeft.

Volgens een tweede aspect van de uitvinding wordt een werkwijze voor het bereiken van gelaagdheid beschikbaar gesteld. Genoemde werkwijze maakt meerdere benaderingen mogelijk om superieure stratificatieresultaten en veel verbeterde efficiëntie op te leveren.

FIGUREN

Figuur 1 illustreert een uitvoeringsvorm van het tanktype systeem en alle elementen van het systeem.

Figuur 2 illustreert een uitvoeringsvorm van de eerste verwarmingscyclus.

Figuur 3 illustreert een uitvoeringsvorm van een tweede verwarmingscyclus. 5

Figuur 4 illustreert een uitvoeringsvorm van een alternatieve tweede verwarmingscyclus.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vullen van een warmwatertank met meerdere waterlagen met verschillende temperaturen.

Tenzij anders gedefinieerd, hebben alle termen die worden gebruikt bij het openbaren van de uitvinding, met inbegrip van technische en wetenschappelijke termen, de betekenis zoals gewoonlijk begrepen door een gemiddelde vakman in het vakgebied waartoe deze uitvinding behoort. Bij wijze van verdere begeleiding, zijn term definities inbegrepen om de leer van de onderhavige uitvinding beter te waarderen.

Zoals hierin gebruikt, hebben de volgende termen de volgende betekenis: ‘Een’, ‘de’ en ‘het’, zoals ze hierin worden gebruikt, omvatten zowel enkelvoudige als meervoudige referenten, tenzij de context duidelijk anders aangeeft. Bij wijze van voorbeeld verwijst ‘een compartiment’ naar één of meer compartimenten. ‘Omvatten’, ‘omvattende’ en ‘omvat’ en ‘bestaande uit’ zoals hier gebruikt, zijn synoniem met ‘bevatten’, ‘bevattende’ of ‘bevat’ en zijn inclusieve of open termen die de aanwezigheid specificeren van wat volgt (bijv. een component) en sluiten de aanwezigheid van aanvullende, niet-genoemde componenten, kenmerken, elementen, delen, stappen, die welbekend zijn in de stand der techniek of daarin beschreven zijn, niet uit.

Verder worden de termen eerste, tweede, derde en dergelijke in de beschrijving en in de conclusies gebruikt voor het onderscheiden van gelijkaardige elementen en niet noodzakelijk voor het beschrijven van een volgorde, noch in de tijd, noch spatiaal, tenzij anders aangegeven. Het dient te worden begrepen dat de termen op die manier gebruikt onder geschikte omstandigheden verwisselbaar zijn en dat de

6 BE2021/5613 uitvoeringsvormen van de uitvinding hierin beschreven geschikt zijn om in andere volgorde te werken dan hierin beschreven of weergegeven.

Het citeren van numerieke bereiken door eindpunten omvat alle getallen en breuken die zijn opgenomen binnen dat bereik, evenals de genoemde eindpunten.

Terwijl de termen ‘één of meer’ of ‘ten minste één’, zoals één of meer of ten minste één lid (leden) van een groep leden, op zich duidelijk is, omvat de term door middel van verdere toelichting onder meer een verwijzing naar een van de leden, of naar twee of meer van de leden, zoals bijvoorbeeld elke 23, 24, 25, 26 of >7 enz. van de leden, en tot alle genoemde leden.

In een eerste aspect heeft de uitvinding betrekking op een sterk verbeterd systeem (1) dat geschikt is voor het ontvangen, opslaan en toevoeren van water zoals geïllustreerd in Fig. 1 tot Fig. 4, waarbij genoemd systeem (1) omvat: een tank (2) met een eerste en een tweede uitlaat (10, 7) om water in de tank (2) naar een warmtewisselaar (12) te voeren, en een eerste en een tweede inlaat (7, 5) om het door de warmtewisselaar (12) verwarmde water terug te voeren naar de tank (2), en een derde inlaat (3) om leidingwater in de tank (2) te voeren, en een derde uitlaat en een vierde uitlaat (9, 11) om warm water voor huishoudelijk gebruik te leveren, en geconfigureerd om water voor huishoudelijk gebruik te bevatten, waarbij bovengenoemde tank (2) een onderste gedeelte, een bovenste gedeelte en een middelste gedeelte omvat, en zodanig geconfigureerd is dat de eerste uitlaat (10) en derde inlaat (3) zich in het onderste gedeelte bevinden, de eerste inlaat (7), tweede uitlaat (7) en vierde uitlaat (11) zich in het middelste gedeelte bevinden, en de tweede inlaat (5) en de derde uitlaat (9) zich in het bovenste gedeelte bevinden, en een warmtewisselaar (12) uitgerust met een inlaat die is geconfigureerd om water in de tank (2) te ontvangen en een uitlaat die is geconfigureerd om het water aan de tank te leveren, en een verwarmingscircuit dat is geconfigureerd om een — fluidumverbinding te verschaffen tussen de uitlaat van de warmtewisselaar (12) en ofwel de eerste inlaat (7) of de tweede inlaat (5), en geconfigureerd om te voorzien in een fluïdumverbinding tussen de inlaat van de warmtewisselaar en ofwel de eerste uitlaat (10) of de tweede uitlaat (7).

De aanwezigheid van meerdere inlaten op verschillende hoogtes maakt met voordeel de injectie mogelijk van water met een temperatuur die verschilt van die van het water dat reeds in de tank (2) aanwezig is. Op deze manier kan de temperatuur van

7 BE2021/5613 specifieke volumes water in de tank worden gewijzigd door water met een specifieke temperatuur te injecteren. Het vermogen om de temperatuur van vooraf bepaalde volumes water in de tank (2) te wijzigen, maakt op voordelige wijze de gelaagdheid van het watervolume dat zich in de tank (2) bevindt, mogelijk.

In deze context definiëren de termen ‘gelaagdheid’ en ‘gelaagd’ respectievelijk de werking en de toestand van scheiding van een waterkolom in verschillende lagen met verschillende temperaturen. Elk van de lagen heeft een in hoofdzaak uniforme temperatuur. In deze context wordt ‘turbulentie’ gedefinieerd als een vloeiende beweging die wordt gekenmerkt door chaotische veranderingen in druk en stroomsnelheid. Wervelingen zijn een belangrijk bestanddeel van een turbulente stroming. De termen ‘werveling’ of ‘wervelingen’ worden gedefinieerd als gebieden van een vloeistof waarin de stroming rond een axiale lijn draait, welke lijn recht of gebogen kan zijn.

In deze context wordt onder ‘uitlaat’ verstaan elke aansluiting waarmee water uit de tank kan worden onttrokken. In deze context wordt met ‘inlaat’ elke aansluiting bedoeld die het mogelijk maakt om water in de tank te injecteren.

Volgens een verdere of andere uitvoeringsvorm omvat het verwarmingscircuit voorts een eerste driewegklep (20), tweede driewegklep (19) en een bypassleiding (22), waarbij de eerste driewegklep (20) in fluïdumverbinding is met de eerste uitlaat (10), de inlaat van de warmtewisselaar (12) en één van de uiteinden van de bypassleiding (22), en, de tweede driewegklep (19) in fluidumverbinding is met de tweede inlaat (5), de uitlaat van de warmtewisselaar (12) en het andere uiteinde van de bypassleiding (22) en, de tweede uitlaat (7) en de eerste inlaat (7) in fluïidumverbinding is met het midden van de leiding.

De eerste en tweede driewegkleppen (20, 19) maken met voordeel de onttrekking van water uit de tweede uitlaat (7) en eerste uitlaat (7) van de tank mogelijk, welk water vervolgens kan worden verwarmd en opnieuw in de tank kan worden geleid (2). Genoemde driewegkleppen (19, 20) maken ook, met voordeel, de herinvoering van genoemd water na verwarming en in de tank (2) mogelijk via ofwel de eerste inlaat (7) of de tweede inlaat (5).

Volgens een verdere of andere uitvoeringsvorm omvat het systeem (1) verder een regelaar, waarbij de regelaar de eerste driewegklep (20) en de tweede driewegklep

8 BE2021/5613 (19) regelt. Deze regelaar maakt met voordeel de duidelijke definitie van verwarmingscycli en hun beheer mogelijk. Dit maakt het op zeer voordelige wijze mogelijk om de verwarmingscycli te optimaliseren in overeenstemming met verbruikspatronen, de toestand van het water in de tank (2), en zodanig dat de energie die wordt gebruikt om het water in de tank te verwarmen, efficiënter wordt gebruikt.

Volgens een verdere of andere uitvoeringsvorm is op ten minste de eerste inlaat (7), de tweede inlaat (5) en derde inlaat (3) een diffusor aangebracht. Bij voorkeur zijn genoemde diffusors aangebracht op elk van de eerste inlaat (7), de tweede inlaat en derde inlaat (3). Dit maakt een voordelige vermindering van turbulentie en snelheid van het water dat in de tank (2) wordt geïnjecteerd, mogelijk. Op deze manier wordt verstoring van de grenzen tussen waterlagen voordelig geminimaliseerd.

In de huidige context moet ‘diffusor’ worden opgevat als een apparaat dat is gemonteerd en/of zich uitstrekt vanaf een buissectie, en geconfigureerd om de snelheid van het water dat wordt toegelaten in de diffusor te verminderen, waarbij het water dan wordt afgevoerd uit de diffusor.

Volgens een verdere of andere uitvoeringsvorm omvatten de diffusors een eerste komvormige diffusor (4) en een tweede komvormige diffusor (6), en de eerste komvormige diffusor (4) bevindt zich dicht bij de bodem van de tank (2) en zodat een open zijde van de komvorm naar beneden is en de axiale richting van de eerste komvormige diffusor (4) verticaal is, en de tweede komvormige diffusor (6) zich dicht bij een bovenwand van de tank (2) bevindt en zodat een open zijde van de komvorm naar boven is gericht en de axiale richting van de tweede komvormige diffusor (6) verticaal is. Op deze manier heeft het water dat in de tank (2) wordt geïnjecteerd via een van de komvormige diffusors (5, 6) een lagere snelheid en wordt het water gelijkmatig verdeeld rond de diffusors en langs het binnenoppervlak van de tank (2).

Op deze manier stroomt het water dat in de tank (2) wordt geïnjecteerd in een in hoofdzaak horizontale richting, waardoor wordt vermeden dat de grenzen van de waterlagen waar het wordt geïnjecteerd worden verstoord.

Volgens een verdere of andere uitvoeringsvorm omvatten de diffusors verder een derde diffusor (8), en de derde diffusor (8) is in het middelste gedeelte van de tank geplaatst en omvat een eerste schijf uitgerust met een centrale inlaat een tweede schijf van vergelijkbare grootte, bij voorkeur van gelijke grootte, die evenwijdig aan

9 BE2021/5613 de eerste schijf moet worden geplaatst, waarbij de schijven op afstand van elkaar zijn geplaatst door een aantal stutten die zich uitstrekken naar de schijven, en een in hoofdzaak cilindrische ruimte gedefinieerd door de parallel opgestelde schijven waarin water dat wordt toegelaten via de centrale inlaat van de eerste schijf stroomt en waaruit het water radiaal wordt afgevoerd via de radiale uitlaat tussen de twee schijven; met het kenmerk, dat een aantal parallel opgestelde afbuigelementen zich verticaal uitstrekken vanaf één of beide schijven, waarbij de afbuigelementen zich bevinden binnen de cilindrische ruimte tussen de schijven.

Op deze manier heeft het water dat in de tank (2) wordt geïnjecteerd via de derde diffusor (8) een lagere snelheid en welk water gelijkmatig wordt verdeeld rond de diffusor in een in hoofdzaak horizontale richting. Dit maakt het op voordelige wijze mogelijk om water in de tank (2) te brengen met minimale verstoring van de grenzen van de waterlagen waar het water wordt geïnjecteerd.

Volgens een verdere of andere uitvoeringsvorm zijn de tweede uitlaat (7) en de eerste inlaat (7) eenzelfde. Op deze manier wordt de montage van het systeem sterk vereenvoudigd, waardoor de kosten per eenheid afnemen. Door de tweede uitlaat (7) en de eerste inlaat (7) te combineren, zijn bovendien minder sneden in de isolatie van de tank (2) nodig, waardoor de energie in de tank (2) beter behouden blijft.

Volgens een verdere of andere uitvoeringsvorm is het systeem voorzien van een derde driewegklep (21), waarbij de derde driewegklep in fluidumverbinding is met de derde uitlaat (9), de vierde uitlaat (11) en het uiteinde van een toevoerleiding voor

SWW, en is geconfigureerd om indien nodig het water uit de derde uitlaat (9) te mengen met het water uit de vierde uitlaat (11).

In deze context is ‘SWW’ een afkorting voor ‘Sanitair Warm Water’. De derde driewegklep maakt met voordeel modulatie mogelijk van de stroom van het water dat wordt onttrokken uit de derde uitlaat (9) en het water uit de vierde uitlaat (11).

Op deze manier komt een breed temperatuurbereik beschikbaar voor verbruik.

Verder wordt door het verschaffen van toegang tot water afkomstig uit de vierde uitlaat (11) water met een gemiddelde temperatuur beschikbaar gesteld zonder de warmwaterlaag (15) uit te putten. Op deze manier wordt de energie in het systeem met voordeel beter behouden.

10 BE2021/5613

Bij voorkeur is elke inlaat en uitlaat die zich in elke gedeelte bevindt zich op dezelfde hoogte. Op deze manier is het mogelijk om toegang te krijgen tot water met in hoofdzaak dezelfde temperatuur als het water dat in de tank wordt geïnjecteerd.

De onderhavige uitvinding wordt ook bereikt door een werkwijze voor het bereiken van gelaagdheid in een watertank (2), waarbij genoemde werkwijze een eerste verwarmingscyclus omvat zoals geïllustreerd in figuur 2. In genoemde verwarmingscyclus wordt koud water onttrokken uit een koudwaterlaag 13, via de eerste uitlaat 10. Deze koudwaterstroom 16 wordt verder door middel van de eerste driewegklep 20 naar de inlaat van de warmtewisselaar 12 geleid. Deze koudwaterstroom 16 wordt in de warmtewisselaar 12 verwarmd, waaruit het water als een warmwaterstroom 17 wordt afgegeven. Deze waterstroom wordt verder gericht door middel van de tweede driewegklep 19 naar de tweede uitlaat / eerste inlaat 7, door de derde diffusor 8 en in tank 2 waar het wordt gemengd met koud water bovenaan de koudwaterlaag 13. Door deze warmwaterstroom 19 in het middelste gedeelte van tank 1 wordt een waterlaag 14 van gemiddelde temperatuur gevormd en/of versterkt. Genoemde werkwijzen omvatten ook twee alternatieve tweede verwarmingscycli, één geïllustreerd in Fig. 3 en de andere in Fig. 4. Elk van deze tweede verwarmingscycli omvat de extractie van water van gemiddelde temperatuur uit de tank (2), het verwarmen van het water van gemiddelde temperatuur en het introduceren van het verwarmde water in het bovenste gedeelte van de tank, waardoor een laag heet water (15) wordt gecreëerd.

De laag met gemiddelde temperatuur die is gecreëerd door gebruik te maken van de bovengenoemde werkwijze verschaft met voordeel een buffer tussen elke onderste koudwaterlaag (13) en elke bovenste warmwaterlaag. Verder maakt de introductie van warm water nabij de bovenkant van de tank (2) tijdens de tweede verwarmingscyclus op voordelige wijze de onmiddellijke vorming en/of toename van een bovenste warmwaterlaag (15) mogelijk. De introductie van warm water altijd bovenop koudere lagen vermijdt op voordelige wijze de vorming van opwaartse krachten die resulteren uit het injecteren van een fluïdum met een lagere dichtheid in of onder een fluïdum met een hogere dichtheid. Dit maakt met voordeel een snellere gelaagdheid van het water in de tank (2) mogelijk.

In een verdere of andere uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt de eerste verwarmingscyclus aangehouden totdat er geen koud water meer op de bodem van de tank (2) achterblijft, resulterend in de situatie geïllustreerd in Fig. 3. Dit maakt de

11 BE2021/5613 extractie van water (18) van gemiddelde temperatuur mogelijk via ofwel de eerste uitlaat (10) ofwel de tweede uitlaat (7) tijdens de tweede verwarmingscyclus.

In de in Fig. 3 geïllustreerde uitvoeringsvorm wordt dan tijdens de tweede verwarmingscyclus water met een gemiddelde temperatuur onttrokken aan de waterlaag van gemiddelde temperatuur (14) via de eerste uitlaat (10). De waterstroom met gemiddelde temperatuur (18) die de tank (2) verlaat via de eerste uitlaat (10) wordt dan door de eerste driewegklep (20) naar en in de inlaat van de warmtewisselaar (12) geleid. Binnen de warmtewisselaar (12) wordt de waterstroom van gemiddelde temperatuur (18) verwarmd en afgegeven door de warmwateruitlaat van de warmtewisselaar (12) als een warmwaterstroom (17). Deze warmwaterstroom wordt vervolgens door de tweede driewegklep (19) naar de tweede inlaat (5) geleid. Deze warmwaterstroom (17) komt dan in de tank (2) terecht, waar deze een warmwaterlaag (15) creëert en/of vergroot. Op deze manier kan een groter volume warm water beschikbaar worden gesteld, aangezien de koudwaterlaag (13) op de bodem van de tank is uitgeput en in warm water is veranderd.

In een alternatieve uitvoeringsvorm van de tweede verwarmingscyclus zoals geïllustreerd in figuur 4, kan nog steeds een koudwaterlaag (13) behouden blijven op de bodem van de tank (2). Water met een gemiddelde temperatuur wordt door de derde diffusor (8) en vervolgens door de tweede uitlaat/eerste inlaat (7) uit de waterlaag (14) met gemiddelde temperatuur onttrokken. De waterstroom van gemiddelde temperatuur (18) die de tank (2) verlaat via de tweede uitlaat/eerste inlaat (7) wordt dan geblokkeerd door de tweede driewegklep (19) en door de eerste driewegklep (20) geleid naar en in de inlaat van de warmtewisselaar (12). Binnen de warmtewisselaar (12) wordt de waterstroom van gemiddelde temperatuur (18) verwarmd en afgegeven door de uitlaat van warmtewisselaar (12) als een warmwaterstroom (17). Deze warmwaterstroom wordt vervolgens door de tweede driewegklep (19) naar de tweede inlaat (5) geleid. Deze warmwaterstroom (17) komt dan in de tank (2) terecht, waar deze een warmwaterlaag (15) creëert en/of vergroot.

Op deze manier worden ten minste drie waterlagen (13, 14, 15) in de tank (2) bewaard, die op voordelige wijze onmiddellijke toegang mogelijk maken tot water dat koud, warm en van gemiddelde temperatuur is.

Lijst met genummerde items

12 BE2021/5613 1 system 2 tank 3 derde inlaat voor kraanwater 4 eerste komvormige diffusor 5 tweede inlaat 6 tweede komvormige diffusor 7 tweede uitlaat / eerste inlaat 8 derde diffusor 9 derde uitlaat 10 eerste uitlaat 11 vierde uitlaat 12 warmtewisselaar 13 koudwaterlaag 14 waterlaag van gemiddelde temperatuur 15 warmwaterlaag 16 koudwaterstroom 17 warmwaterstroom 18 waterstroom met gemiddelde temperatuur 19 tweede driewegklep 20 eerste driewegklep 21 derde driewegklep 22 bypassleiding

Claims

CONCLUSIES

1. Systeem geschikt voor het ontvangen, opslaan en toevoeren van water, welk systeem omvat: een tank met een eerste en een tweede uitlaat om water in de tank aan een warmtewisselaar te leveren, en een eerste en een tweede inlaat om het door de warmtewisselaar verwarmde water terug te voeren naar de tank, en een derde inlaat om kraanwater naar de tank te leiden, en een derde uitlaat en vierde uitlaat om sanitair warm water te leveren, en geconfigureerd om water voor huishoudelijk gebruik te bevatten, waarbij de tank een onderste gedeelte, een bovenste gedeelte en een middelste gedeelte omvat en zodanig geconfigureerd is dat de eerste uitlaat en derde inlaat zich in het onderste gedeelte bevinden, de eerste inlaat, tweede uitlaat en vierde uitlaat zich in het middelste gedeelte bevinden, en de tweede inlaat en derde uitlaat zich in het bovenste gedeelte bevinden, en een warmtewisselaar uitgerust met een inlaat die is geconfigureerd om water in de tank te ontvangen en een uitlaat die is geconfigureerd om het water aan de tank te leveren, een verwarmingscircuit dat is geconfigureerd om een fluidumverbinding te verschaffen tussen de uitlaat van de warmtewisselaar en ofwel de eerste inlaat of de tweede inlaat, en geconfigureerd om te voorzien in een fluïdumverbinding tussen de inlaat van de warmtewisselaar en ofwel de eerste uitlaat of de tweede uitlaat, en diffusors, waarbij de diffusors zijn aangebracht op elk van de eerste inlaat, de tweede inlaat en de derde inlaat, waarbij de diffusors een eerste komvormige diffusor en een tweede komvormige diffusor omvatten, en de eerste komvormige diffusor zich dicht bij de bodem van de tank bevindt en zodat een open zijde van de kom naar beneden is en de axiale richting van de eerste komvormige diffusor verticaal is, en de tweede komvormige diffusor zich dicht bij een bovenwand van de tank bevindt en zodat een open zijde van de kom is naar boven en de axiale richting van de tweede schaalvormige diffusor is verticaal, de diffusors omvatten verder een derde diffusor, en de derde diffusor bevindt zich in het middelste gedeelte van de tank en omvat een eerste schijf uitgerust met een centrale inlaat en een tweede schijf van vergelijkbare grootte, bij voorkeur van gelijke grootte die evenwijdig aan de eerste schijf moet worden geplaatst, waarbij de schijven op afstand van elkaar zijn geplaatst door een aantal stutten die zich uitstrekken naar de schijven, en een in hoofdzaak cilindrische ruimte gedefinieerd door de parallel opgestelde schijven waarin water dat wordt toegelaten via de centrale inlaat van de eerste schijf stroomt en waaruit het water radiaal wordt afgevoerd via de radiale uitlaat tussen de twee schijven, welk aantal parallel opgestelde afbuigelementen zich verticaal uitstrekken vanaf één of beide schijven, waarbij de afbuigingelementen zich bevinden binnen de cilindrische ruimte tussen de schijven.

2. Systeem volgens conclusie 1, waarbij genoemd verwarmingscircuit verder een eerste driewegklep (20), tweede driewegklep (19) en een bypassleiding omvat, waarbij de eerste driewegklep (20) in fluïdumverbinding is met de eerste uitlaat, de inlaat van de warmtewisselaar en een der uiteinden van de bypassleiding, en, de tweede driewegklep (19) in fluïdumverbinding is met de tweede inlaat, de uitlaat van de warmtewisselaar en het andere uiteinde van de bypassleiding, en, de tweede uitlaat en de eerste inlaat in fluïdumverbinding zijn met het midden van de bypassleiding.

3. Systeem volgens conclusie 2, verder omvattende een regelaar, waarbij de regelaar de eerste driewegklep en de tweede driewegklep regelt.

4, Systeem volgens een van de conclusies 1-3, waarbij de tweede uitlaat en de eerste inlaat eenzelfde zijn.

5. Systeem volgens een van de conclusies 1-4, verder omvattende: een derde driewegklep, waarbij de derde driewegklep in fluïdumverbinding is met de derde uitlaat, de vierde uitlaat en het einde van een toevoerleiding voor SWW, en is geconfigureerd om het water uit de derde uitlaat te mengen met het water uit de vierde uitlaat.

6. Systeem volgens conclusie 5, waarbij elke inlaat en uitlaat die zich in elke gedeelte bevindt zich op dezelfde hoogte bevinden.

7. Werkwijze voor het bereiken van gelaagdheid in een watertank volgens een van de conclusies 1 to 6, welke werkwijze omvat: een eerste verwarmingscyclus, waarbij de verwarmingscyclus het onttrekken van koud water uit de bodem van de tank omvat, het verwarmen van het water en het inbrengen van het verwarmde water in het middelste gedeelte van de tank, waardoor een laag water van gemiddelde temperatuur wordt gecreëerd, ‚ de eerste verwarmingscyclus wordt aangehouden totdat er geen koud water meer op de bodem van de tank achterblijft;

een tweede verwarmingscyclus, waarbij de verwarmingscyclus het onttrekken van water van gemiddelde temperatuur uit de tank omvat, het verwarmen van het water van gemiddelde temperatuur en het inbrengen van het verwarmde water in het bovenste gedeelte van de tank, waardoor een laag warm water wordt gecreëerd, het water met gemiddelde temperatuur wordt uit de tank onttrokken via een uitlaat naast de bodem van de tank of het middelste gedeelte van de tank.