NL1015308C1 - Verwarmings/koelingsstelsel voor een gebouw. - Google Patents

Description

Verwarmings/koelingsstelsel voor een gebouw.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een verwarmings/koelingsstelsel voor een gebouw, omvattende in het gebouw aangebrachte verwarmings/koellichamen 5 via een binnenleidingstelsel verbonden met een warmtewisselaardeel van een warmtepomp, welke warmtepomp anderzijds voorzien is van een zich in de bodem uitstrekkend leidingstelsel verbonden met een aantal warmtewisselaars voor het aan de bodem onttrekken/afgeven van warmte.

Een dergelijk stelsel is in de stand der techniek algemeen bekend. Door het 10 gebruik van warmtepompen is het mogelijk uit de bodem afkomstige warmte (ten opzichte van de buitenlucht) op te waarderen tot warmte die geschikt is voor verwarmingsdoeleinden.

Eveneens is het bekend om in de zomermaanden gebouwen te koelen met behulp van verhoudingsgewijs koel medium dat uit de bodem afkomstig is. Tot nu toe werden 15 dergelijke stelsels vooral bij verhoudingsgewijs grote gebouwen toegepast waar de kosten voor complexe installaties opwegen tegen de vermindering van het energieverbruik. Complexe, bijzondere onderdelen werden voor dergelijke installaties gebruikt.

Het is het doel van de onderhavige uitvinding de constructie van een 20 verwarmings/koelingsstelsel aanzienlijk te vereenvoudigen en het gebruik van bestaande, in grote series gebruikte onderdelen mogelijk te maken. Meer in het bijzonder wordt er behalve vanzelfsprekend het gebruik van de warmtepomp, naar gestreefd, thans volop in de markt bekende standaardonderdelen te gebruiken.

Dit doel wordt bij een hierboven beschreven verwarmings/koelingsstelsel 25 verwezenlijkt doordat het bodemleidingstelsel in de circulatierichting van het verwarmings/koelmedium stroomopwaarts van die warmtepomp voorzien is van een warmtewisselaar, die anderzijds verbonden is met het binnenleidingstelsel, waarbij in het binnenleidingstelsel afsluiters zijn aangebracht, die het daarin circulerende medium in contact met hetzij die warmtewisselaar hetzij dat warmtewisselaardeel van die 30 warmtepomp brengt.

Door het stroomopwaarts plaatsen van de warmtewisselaar die voor koelingsdoeleinden van het gebouw aangebracht is, kan een bijzondere vereenvoudiging verkregen worden. Met behulp van de afsluiters kan het 1015308 2 warmte/koude overdragende medium hetzij door de warmtewisselaar voor het koelen geleid worden hetzij door de warmtewisselaar van de warmtepomp geleid worden. Volgens een van voordeel zijnde uitvoering van de uitvinding omvatten de verwarmings/koellichamen een in de vloer, wand of plafond van het gebouw 5 aangebracht leidingnetwerk. Dat wil zeggen dat een verhoudingsgewijs groot verwarmend oppervlak aanwezig is, waardoor de temperatuurverhoging ten opzichte van de gewenste ruimtetemperatuur in het gebouw verhoudingsgewijs beperkt kan blijven. Door optimale isolatie van het gebouw kan een en ander verder bevorderd worden. Daardoor is het mogelijk om de temperatuur van een dergelijk leidingnetwerk 10 tot ongeveer 28°C te beperken.

Bij een dergelijke uitvoering kan het wenselijk zijn de temperatuur in verschillende ruimten respectievelijk verdiepingen afzonderlijk te sturen. In een dergelijk geval kan elke warmtewisselaar of elke groep warmtewisselaars per verdieping of dergelijke met behulp van een thermostaat gestuurde afsluiter geregeld 15 worden, dat wil zeggen de toevoer van verwarmend/koelend medium aan de desbetreffende warmtewisselaar gestuurd worden.

Volgens een verdere van voordeel zijnde uitvoering van de uitvinding is een thermostaat gestuurde afsluiter in het leidingnetwerk van de warmtewisselaar aanwezig om te lage temperaturen daarin te voorkomen. Daarmee wordt condensatie in het 20 bijzonder voorkomen.

Volgens een verdere van voordeel zijnde uitvoering van de uitvinding vindt constante circulatie van medium in het leidingnetwerk van de warmtewisselaar plaats en wordt op gedoseerde wijze afhankelijk van de behoefte meer warmte of koude door het binnenleidingstelsel toegevoerd.

25 Verdere optimalisatie van het energieverbruik kan verwezenlijkt worden indien het luchtventilatiestelsel van het systeem van het gebouw zodanig aangebracht is dat niet alleen lucht mechanisch afgevoerd wordt maar eveneens mechanisch toegevoerd wordt.

Gebleken is dat daardoor de luchtstroom nauwkeurig geregeld kan worden zodat 30 bij een normale bezetting van een gebouw in het bijzonder slechts ongeveer 0,4 x de inhoud van het gebouw per uur geventileerd behoeft te worden. Daardoor kunnen verliezen verder beperkt worden.

i 1 0 1 53 08 3

De uitvinding zal hieronder nader aan de hand van een in de tekening schematisch afgebeeld uitvoeringsvoorbecld verduidelijkt worden.

Daarbij toont de enige figuur zeer schematisch het verwarmings/koelingsstelsel volgens de onderhavige uitvinding.

5 In de enige figuur is het verwarmings/koelingsstelsel volgens de uitvinding in het geheel met I aangegeven. Met stippellijnen is aangegeven de scheiding tussen hetgeen zich binnen een gebouw 2 bevindt en hetgeen zich buiten bevindt. Dit laatste is met 3 aangegeven.

Het desbetreffende gebouw staat in dit voorbeeld op een aantal heipalen 4. Deze 10 heipalen 4 hebben aanzienlijke lengte en zijn voorzien van een aantal leidingen 8 die zich over de hele lengte van de desbetreffende palen uitstrekken en nabij het beneden einde daarvan in de warmtewisselend contact met het zich daar bevindende grondwater treden. Als voorbeeld zijn dergelijke heipalen ongeveer 16 meter lang en hebben een dwarsdoorsnedeafmeting (vierkant) van 30 x 30 cm. De desbetreffende leidingen 15 hebben een inwendige diameter van 16 mm. en worden met 20 cm/s doorstroomd met een warmtewisselend medium. Voor het warmtewisselend medium wordt bij voorkeur water gebruikt voorzien van toevoegingen om bevriezen te vermijden. De afstand van de warmtewisselende heipalen is van belang. Immers, indien deze afstand te klein is, kan onvoldoende warmte aan de bodem onttrokken worden. Volgens de onderhavige 20 uitvinding is de afstand van de palen bij voorkeur 3-5 meter en meer in het bijzonder ongeveer 4 meter.

De verschillende palen 4 zijn met behulp van leidingen 5 verbonden en met 6 is een aanvoerleiding en 7 een retourleiding naar en van een warmtepomp 12 aangegeven. Circulatie van het medium wordt met behulp van pomp 9 verwezenlijkt. In de 25 circulatierichting stroomopwaarts van warmtepomp 12 is een (plaat) warmtewisselaar 20 aangebracht. Deze dient voor eventuele koeling van het medium dat in het binnenleidingstelsel stroomt.

De leiding tussen warmtewisselaar 20 en warmtepomp 12 is met 11 aangegeven.

Het binnenleidingstelsel bestaat uit een aanvoerleiding 16 en een retourleiding 30 17. Via een afsluiter 18 kan aanvoerleiding 16 verbonden met worden met warmtewisselaar 20. Via afsluiter 19 kan aanvoerleiding 16 verbonden worden met warmtepomp 12. Een en ander wordt geregeld door een centrale sturing 13. Deze is onder andere verbonden met een temperatuursensor 14 die bijvoorbeeld op het dak van v ï 53 0 8 4 het gebouw aangebracht kan zijn. Afhankelijk van de buitentemperatuur wordt geconstateerd of behoefte is aan verwarming van het gebouw, koeling of geen van beide.

De aanvoerleiding 16 respectievelijk retourleiding 17 kunnen met een of meer 5 warmtewisselaars verbonden zijn voor het afgeven van warmte respectievelijk koude.

In het hier gegeven voorbeeld is uitsluitend de verbinding met een vloerverwarming 40 getoond. Begrepen zal worden dat in praktijk verscheidene van dergelijke warmtewisselaars aanwezig zullen zijn. Het medium wordt in het binnenleidingstelsel bestaande uit de leidingen 16 en 17 mede gecirculeerd door pomp 15.

10 Vloerverwarming 40 bestaat uit een aantal verwarmingslichamen 30 die met elkaar gekoppeld zijn. Een dergelijk systeem heeft een verhoudingsgewijs grote weerstand en daarom is een afzonderlijke pomp 22 aangebracht. De aanvoerleiding van een dergelijk netwerk is met 21 aangegeven terwijl de retourleiding met 23 aangegeven is. In principe vormen de leidingen 21 en 23 een gesloten keten en is een klep 29 15 aangebracht die de doorstroming van deze gesloten keten bepaalt. Deze wordt gestuurd met behulp van hulpsturing 24. Een klep 28 is aanwezig die de toevoer van medium uit leiding 16 aan leiding 21 volledig kan blokkeren. De hoeveelheid warmte of koude die overgedragen wordt uit leiding 16 naar leiding 21 wordt echter bepaald door de thermostatisch werkende regelafsluiter 29. Afsluiter 28 wordt met behulp van 20 hulpsturing 24 modulerend geregeld. Hulpsturing 24 wordt met behulp van een zich in de desbetreffende ruimte bevindende warmtesensor 25 aangestuurd.

Een regelafsluiter 26 is aanwezig welke de toevoer van warmte/kou uit leiding 16 maximeert. Deze is met name van belang indien verschillende warmtewisselende lichamen 40 aangesloten zijn.

25 In het hier schematisch getoonde gebouw is eveneens een niet nader afgebeeld ventilatiestelsel aanwezig. Zowel de in- als uitgaande lucht worden mechanisch verplaatst en op deze wijze kan met 0,4 x de inhoud van het gebouw per uur als verversing volstaan worden. Vanzelfsprekend wordt de inkomende lucht verwarmd met de uitgaande lucht dat wil zeggen gaat geen verwarmde lucht de omgeving in.

30 Gebleken is dat met een dergelijk stelsel aanzienlijke energetische besparingen verkregen kunnen worden. Bovendien is een dergelijk stelsel zodanig eenvoudig en zodanig met standaardcomponenten opgebouwd dat dit ook in verhoudingsgewijs kleine gebouwen toegepast kan worden.

,0 1 5308 i 5

Bij degene bekwaam in de stand der techniek zullen dadelijk varianten opkomen na het lezen van bovenstaande beschrijving welke varianten voor de hand liggend zijn en liggen binnen het bereik van de bijgaande conclusies.

i 53 0 8

Claims (7)

1. Verwarmings/koelingsstelsel (1) voor een gebouw (2), omvattende in het gebouw 5 aangebrachte verwarmings/koellichamen (30) via een binnenleidingstelsel verbonden met een warmtewisselaardeel van een warmtepomp (12), welke warmtepomp anderzijds voorzien is van een zich in de bodem uitstrekkend leidingstelsel verbonden met een aantal warmtewisselaars (8) voor het aan de bodem onttrekken/afgeven van warmte, met het kenmerk, dat het 10 bodemleidingstelsel in de circulatierichting van het verwarmings/koelmedium stroomopwaarts van die warmtepomp (12) voorzien is van een warmtewisselaar (20), die anderzijds verbonden is met het binnenleidingstelsel, waarbij in het binnenleidingstelsel afsluiters (18,19) zijn aangebracht, die het daarin circulerende medium in contact met hetzij die warmtewisselaar (20) hetzij dat 15 warmtewisselaardeel van die warmtepomp brengt.

2. Verwarmings/koelstelsel volgens conclusie 1, waarbij die verwarmings/koellichamen een in de vloer, wand of plafond van het gebouw aangebracht leidingnetwerk omvatten.

3. Verwarmings/koelstelsel volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij 20 tussen dat leidingnetwerk en dat binnenleidingstelsel een thermostaat gestuurde afsluiter (28) is aangebracht.

4. Verwarmings/koelingsstelsel volgens conclusie 3, waarbij die thermostaat gestuurde afsluiter (28) uitgevoerd is om bij het koelen de laagste temperatuur in dat leidingnetwerk te bepalen.

5. Verwarmings/koelingsstelsel volgens een van de voorgaande conclusies in combinatie met conclusie 2, waarbij dat leidingnetwerk een gesloten circuit voorzien van een pomp (22) omvat met aanvoer- en afvoeraansluitingen voor verbinding met dat binnenleidingstelsel, waarbij tussen die aanvoer- en afvoeraansluiting een de verhouding tussen toegevoerde / afgevoerde en 30 recirculeren medium regelende thermostatisch werkende afsluiter (29) is aangebracht. FI015308 i

6. Verwarmings/koelingsstelsel volgens een van de voorgaande conclusies, omvattende een luchtverversingssysleem waarbij zowel de ingebrachte als afgevoerde hoeveelheid lucht mechanisch bepaald wordt.

7. Verwarmings/koelingsstelsel volgens conclusie 6, waarbij 0,4 x de inhoud van 5 dat gebouw per uur ververst wordt. 101 5308