NL1027140C2 - Installatie voor gemengd met zonne-energie en stoken verwarmen van tapwater. - Google Patents

Description

Titel: Installatie voor gemengd met zonne-energie en stoken verwarmen van tapwater

De uitvinding heeft betrekking op een installatie met een opslagvat voor verwarmd tapwater, een hoog vermogen stookeenheid en een laag vermogen verwarm ingseenheid.

Verwarmd tapwater kan geleverd worden door verhitting bij het 5 tappen, zoals bijvoorbeeld bij gebruik van een geiser of een combiketel, of door het tapwater vooraf te verwarmen zoals bij gebruik van een boiler. In dat laatste geval wordt het water voor gebruik warm opgeslagen in een opslagvat. Het voordeel van het gebruik van een opslagvat is onder andere dat volstaan kan worden met geleidelijke verhitting met laag vermogen 10 (dwz met een kleine brander en/of een beperkte electrische verhittingsetroom).

Daar staat tegenover dat bij gebruik van een opslagvat met tapwater speciale maatregelen nodig zijn om ervoor te zorgen dat er voldoende warm water beschikbaar is. Nagenoeg gelijktijdig met het 15 aftappen van warmwater uit het opslagvat wordt koud water in het vat gebracht, wat, bij vermenging met het overgebleven verwarmde water in het opslagvat, ertoe zou kunnen leiden dat alleen water van verlaagde temperatuur beschikbaar blijft. Om dit te voorkomen is het gebruikelijk om het bijvulwater onder in het opslagvat in te brengen op een zodanige manier 20 dat er in het opslagvat een thermische gelaagdheid in stand gehouden wordt tussen het koude bijvulwater onder en het warme water daarboven. Door het water in het opslagvat te verhitten wordt dit front gaandeweg opgeruimd, en als er voordien tapwater nodig is dan wordt dit boven uit het opslagvat getapt om zolang mogelijk zeker te zijn van warm water.

25 Ook in installaties met laag vermogen verwarmingseenheden zoals zonneboilerinstallaties en warmtepompinstallaties wordt gebruik gemaakt van een opslagvat voor tapwater. Daarbij wordt de temperatuur van het 1027140 2 tapwater over het algemeen slechts geleidelijk verhoogd met een beperkt oplaadvermogen. In dit geval wordt water onder in het opslagvat verwarmd. Licht verwarmd water stijgt daarbij, waardoor het waterlichaam onder het temperatuursfront langzaam opwarmt totdat het water in gehele 5 opslagvat weer op temperatuur is.

Met zonneboilerinstallaties is het beschikbare oplaadvermogen tevens afhankelijk van de hoeveelheid zonlicht, welke sterk kan variëren. Daardoor duurt het verwarmen echter langer dan bij piekgebruik voor veel gebruikers acceptabel is. Daarom wordt meestal een extra (gas-) 10 stookeenheid gebruikt om tapwater uit een met zonnewarmte voorverwarmd opslagvat voor gebruik te kunnen naverhitten als het water nog niet warm genoeg is. Als een grote warmwaterstroom nodig is, bijvoorbeeld tegelijkertijd voor een douche en een keuken is daarvoor is echter een stookeenheid met vrij grote doorstroomcapaciteit nodig.

15 Verder zijn bij gebruik van een zonnecollector speciale veiligheidsmaatregelen nodig om schade door vorst en/of oververhitting (koken) te voorkomen. De gebruikelijke oplossing hiervoor is een leegloopschakeling, die een luchtbel bevat die zich bij het uitvallen van de installatie (of het doelbewust uitschakelen) naar de zonnecollector 20 verplaatst zodat daar geen water kan bevriezen of koken. Om een dergelijke luchtbel te realiseren en om er zeker van te zijn dat deze zich naar de zonnecollector verplaatst moeten speciale eisen gesteld worden aan de loop van de leidingen die vloeistof naar de zonnecollector aanvoeren. Over het algemeen wordt hiervoor een apart circuit gebruikt, met een 25 warmtewisselaar in de vorm van een verwarmingsspiraal onder in het opslagvat. Dit stelt echter beperkende eisen aan de plaatsing van het opslagvat.

Het is onder meer een doel van de uitvinding om de benodigde 30 doorstroomcapaciteit te verkleinen van een stookeenheid die gebruikt wordt 1027140 3 in combinatie met een opslagvat waarin tapwater geleidelijk wordt opgewarmd.

Het is onder meer een verder doel van de uitvinding om het opnemen van een hoog vermogen stookeenheid in installaties met een laag vermogen 5 verwarmingseenheid te vereenvoudigen.

Het is onder meer een verder doel van de uitvinding om de eisen te vereenvoudigen die aan plaatsing van een opslagvat in een zonneboilerinstallatie gesteld worden met een minimaal verlies aan efficiëntie.

Het is onder meer een verder doel van de uitvinding om te voorzien in 10 installaties met een laag vermogen verwarmingseenheid waarin een comfortstand en een economy-stand beschikbaar zijn.

Het is onder meer een verder doel van de uitvinding om te voorzien in zonneboilerinstallaties waarin een minimaal aantal pompen nodig is.

15 De verwarmingsinstallatie volgens de uitvinding wordt geclaimd in conclusie 1. Deze uitvinding is toepasbaar op gebruik met laag vermogen verwarmingsinstallaties zoals zonneboiler installaties en warmtepomp installaties. Bij wijze van voorbeeld zullen echter met name zonneboilerinstallaties besproken worden. De uitvinding voorziet in een 20 gemeenschappelijk opslagvat met aparte verwarming door zonnewarmte en gestookte warmte, waarmee tapwater, dat via een gemeenschappelijke aanvoerleiding uit éénzelfde opslagvat apart ontrokken is, verwarmd wordt en het verwarmde water op verschillende punten in het opslagvat teruggevoerd wordt. De gemeenschappelijke aanvoerleiding vereenvoudigt de constructie van 25 de installatie. Met de zonnecollector wordt water verwarmd dat onderin het opslagvat teruggevoerd wordt en met de stookeenheid wordt het water direct naar de gewenste opslagtemperatuur verhit en bovenin het vat teruggevoerd, Dit realiseert verwarming met een maximale efficiëntie.

Bijvoorkeur wordt gebruik gemaakt van een gemeenschappelijke pomp 30 voor het verwarmingscircuit en het verhittingscircuit, gekoppeld aan de gemeenschappelijke aanvoerleiding, in plaats van aparte pompen voor beide 1027140 4 circuits. Daarvoor kan gebruik gemaakt worden van schakelbare kleppen, die afhankelijk van de gewenste soort verwarming het ene circuit of het andere circuit aan de pomp verbinden.

Bijvoorkeur wordt de stookeenheid pas ingeschakeld als er onvoldoende 5 warmwater en/of warmwater van een te lage temperatuur bovenin het vat beschikbaar is. Voor het detecteren van deze situatie wordt bijvoorkeur gebruik gemaakt van een sensor op een bepaalde hoogte in het voorraadvat die de stookeenheid doet aanschakelen als de temperatuur bij de sensor onder een drempelwaarde valt.

10 In een uitvoeringsvorm wordt gebruik gemaakt van meerdere temperatuursensoren op verschillende hoogtes in het voorraadvat. Dit maakt het voor de gebruiker mogelijk om te kunnen schakelen tussen een comfortstand en een economy-stand, waarbij de verhitting respectievelijk wordt ingeschakeld als de temperatuur bij de lagere of de hogere sensor te veel daalt.

15 Bij intensief gebruik kan de gebruiker dan de installatie in de comfortstand schakelen waarbij er een groter volume warmwater op voorraad wordt gehouden, om terug te schakelen naar de economy-stand economy-stand met een kleiner voorraad volume warmwater, voor gebruik ten tijde van een geringere vraag naar warm tapwater.

20 In een andere uitvoeringsvorm wordt tevens een indicator voor de grootte van de koudwateraanvoer (flowsensor) gebruikt om de momentane onttrekking van warmwater te meten, en de beschikbare hoeveelheid warmwater te berekenen, om te bepalen of de stookeenheid ingeschakeld moet worden. In deze uitvoeringsvorm kan de stookeenheid bijvoorbeeld tevens 25 worden ingeschakeld wanneer de gemeten temperaturen daar nog geen aanleiding toe geven, maar er meer dan een drempelstroom aan koudwateraanvoer en warmwater onttrekking is.

Het tapwater uit het opslagvat dat extern wordt gecirculeerd voor verwarming met de zonnecollector wordt bijvoorkeur lager uit het opslagvat 30 afgetapt dan voor verwarming met de stookeenheid.

1027140 5

In een verdere uitvoeringsvorm wordt het omschakelen van het circuit gerealiseerd door verandering van de pompsnelheid. Hiertoe wordt bijvoorbeeld gebruik gemaakt van een drieweg klep die ingericht is om afhankelijk van het drukverschil over de klep, water naar de 5 zonneverwarmingseenheid of naar de stookeenheid te laten stromen.

In een uitvoeringsvorm wordt ook gebruik gemaakt van een gemeenschappelijke aanzuigleiding voor de pomp, die op een eerste hoogte uit het opslagvat tapt en een klein zijdelings aanzuigpunt op een lagere hoogte heeft. Dit heeft het effect dat bij een toenemend 10 temperatuursverschil tussen beide aanzuigopeningen naar verhouding meer water van het lagere tappunt wordt afgenomen. Dit temperatuursverschil wordt, bij elke keer dat getapt wordt, gecreëerd door het inbrengen van koud water onderin het voorraad vat. De efficiëntie van verwarming met de zonnecollector wordt hier met name mee vergroot.

15 Verder wordt bijvoorkeur gebruik gemaakt van een gesloten vloeistofcircuit, gescheiden van het tapwater circuit, dat lokaal bij de zonnecollector wordt opgesteld. Dit circuit bevat een leegloopschakeling en een warmtewisselaar om het water te verwannen data uit het opslagvat naar het locale circuit van de zonnecollector geleid is. Doordat het gesloten 20 vloeistofcircuit met de leegloop lokaal bij de zonnecollector op te stellen en het tapwater met een apart circuit tussen het locale circuit en het opslagvat te circuleren hoeven er geen eisen asm de opstelling van het opslagvat gesteld te worden. Dit vereenvoudigt de installatie.

In een andere uitvoeringsvorm wordt het water uit het opslagvat 25 rechtstreeks door de zonnecollector geleid. Dit leidt tot een hogere efficiëntie In deze uitvoeringsvorm wordt de installatie bijvoorkeur voorzien van veiligheidskleppen, om de installatie van een bedrijfsstand naar een afschakelstand te schakelen. In de afschakelstand wordt het tapwatercircuit door het opslagvat en de zonneverwarmingseenheid onderbroken, zodat er 1027140 6 geen tapwater meer door de zonneverwarmingseenheid stroomt en de zonneverwarmingseenheid wordt op een afvloeiverbinding aangesloten.

Deze en andere doelstellingen en voordelen van de uitvinding zullen 5 worden beschreven aan de hand van uitvoeringsvoorbeelden met behulp van de volgende figuren.

Figuur 1 toont een uitvoeringsvorm van een installatie voor tapwaterverwarming 10 Figuur 2 toont een uitmonding voor gebruik in een opslagvat

Figuur 3 toont een uitvoeringsvorm van een installatie met een gedeelde pomp

Figuur 4 toont een T-klepeenheid Figuur 4a toont een alternatieve T-klepeenheid 15 Figuur 5 toont een overdrachtcircuit voor een zonnecollector

Figuur 6 toont een ander overdrachtcircuit voor een zonnecollector i

Figuur 1 toont een tapwaterverwarmingsinstallatie, voorzien van een opslagvat 10 met een aanvoerleiding 9 voor koud water, een 20 zonneverwarmingseenheid 12, een stookeenheid 14, een besturingseenheid 16, een eerste circulatiepomp 17, een tweede drculatiepomp pomp 22 en een tapwaterleiding 19. Aanvoerleiding 9 mondt uit in een uitmonding 28 in een onderste zone van opslagvat 10. Eerste circulatiepomp 17 is aan een aanvoerleiding 11 gekoppeld, die water uit een middenzone van opslagvat 25 10 tapt. Een uitgang van pomp 17 is aan stookeenheid 14 gekoppeld.

Tweede circulatiepomp pomp 22 is tussen aftapleiding 20 en een leiding 24 naar zonneverwarmingseenheid 12 gekoppeld is, en een terugvoerleiding 26 van zonneverwarmingseenheid 12 naar opslagvat 10. De terugvoerleiding mondt uit onderin opslagvat 10. Verder bevat de installatie een onderste 1027140 7 temperatuursensor 16c voor het meten van een water temperatuur onder in opslagvat 10.

Stookeenheid 14 is aan een tweede terugvoerleiding 14a gekoppeld die op een bovenzone van opslagvat 10 uitmondt. Tapwaterleiding 19 tapt 5 water uit de bovenzone van opslagvat 10. In opslagvat 10 zijn een eerste en tweede sensor 16a,b aangebracht die aan besturingseenheid 16 gekoppeld zijn. Stookeenheid is bijvoorbeeld onderdeel van een CVcombiketel, zodat de stookeenheid ook gebruikt kan worden voor het verwarmen van water in een apart CV circuit (niet getoond).

10 In bedrijf, (bijvoorbeeld bij het douchen) wordt warm tapwater uit de bovenste zone van opslagvat 10 onttrokken via tapwaterleiding 19. Het ontrokken water wordt vervangen door aanvoer van koud water naar de onderste zone van het opslagvat via aanvoerleiding 9.. Door de aanvoer van koud water onderaan ontstaat een verticale gelaagdheid van het water in 15 opslagvat 10, met een temperatuursfront tussen koud water onderin en warm water daarboven.

Het water in opslagvat 10 wordt op twee manieren verwarmd: met zonneverwarmingseenheid 12 en met stookeenheid 14. Zonneverwarmingseenheid 12 verwarmt water onderin opelagvat 10 20 geleidelijk via spiraal 8. Pas na langere tijd zal het water in het opslagvat 10 zodoende weer geheel op temperatuur komen. Onder het front met het warmste gedeelte van het water van opslagvat 10 vormt zich een geleidelijk warmer wordend lichaam van minder warm water.

Besturingseenheid 16 activeert stookeenheid 14 als de temperatuur 25 in het opslagvat 10 op bovenste sensor 16a onder een drempeltemperatuur komt. In dat geval wordt pomp 17 aangeschakeld, waardoor water uit de middenzone van opslagvat naar stookeenheid 14 gepompt wordt, waar dit water verhit wordt om vervolgens naar de bovenste zone van opslagvat 10 te worden teruggevoerd.

1027140 8

Zoals getoond wordt het water voor stookeenheid 14 uit een middenzone van opslagvat 10 getapt die wezenlijk hoger ligt dan de aanvoer en retourleiding van het zonneverwarmings circuit.. Zodoende blijft de hoeveelheid water die de koudste temperatuur heeft (onderin opslagvat 5 10) hetzelfde bij aftappen voor stookeenheid 14. Daardoor wordt een maximaal rendement van de zonneverwarmingseenheid gerealiseerd. Besturingseenheid 16 is bijvoorkeur schakelbaar tussen een economy-mode en een comfortmode. Voor de werking in de comfortmode is een lagere temperatuursensor 16b aan besturingseenheid 16 gekoppeld die de 10 temperatuur van het water in het opslagvat meet op een lager punt dan de eerste temperatuurssensor. In de economy-mode activeert besturingseenheid 16 stookeenheid 14 alleen als de bovenste temperatuursensor 16a een temperatuur onder een drempelwaarde aangeeft. In de comfortmode activeert besturingseenheid 16 stookeenheid 14 15 ook als de temperatuur op de onderste temperatuursensor 16b een temperatuur onder een drempelwaarde aangeeft. Zodoende wordt rekening gehouden met een grotere korte termijn warmwaterbehoefte, waaraan voldaan moet kunnen worden met warm water bovenuit opslagvat 10.

Wanneer in een dergelijke grotere korte termijnbehoefte voorzien 20 wordt, wordt besturingseenheid naar de comfortmode geschakeld, bijvoorbeeld door een gebruiker (met behulp van een bedieningsechakelaar (niet getoond)) of met een tijdklok (niet getoond). Zodoende wordt ervoor gezorgd dat in de comfortmode op een grotere hoeveelheid voldoende warm water gerekend kan worden.

25 In een andere of verdere uitvoeringsvorm ie besturingseenheid 16 aan een aan- of afvoerdetector (flowsensor) gekoppeld, en ie besturingseenheid 16 ingericht om stookeenheid 14 te activeren als lagere temperatuur sensor 16b een temperatuur onder een drempel aangeeft en de aan- of afvoerdetector detecteert dat het afnamevolume van water uit opslagvat 30 boven een drempelwaarde ligt. Zodoende wordt ervoor gezorgd dat er bij 1027140 9 grotere afname op een grotere hoeveelheid voldoende warm water gerekend kan worden. Dit kan beperkt worden tot de comfortmode, of ook los van de comfortmode gebruikt worden.

Opslagvat 10 kan verder worden voorzien van een derde 5 temperatuursensor (niet getoond) in de onderste zone en gekoppeld om een warmtestroom van de zonneverwarmingseenheid af te schakelen als er onvoldoende zonnewarmte is om water uit opslagvat 10 te verwarmen. Ook kan aanvoer van warmte worden afgeschakeld als de temperatuur van het water in het opslagvat inclusief de onderste zone boven een drempel 10 temperatuur komt. Zodoende word zonodig oververhitting voorkomen.

Tweede circulatie pomp 22 wordt bijvoorbeeld ingeschakeld als onderste temperatuursensor 16c aangeeft dat de temperatuur van het water onder in opslagvat 10 onder een drempelwaarde komt. In dat geval wordt water uit opslagvat 10 door zonneverwarmingseenheid 12 gepompt, waar 15 het opgewarmd wordt en vandaar wordt het water teruggevoerd onder in het opslagvat 10. Nadat er warm water bovenuit opslagvat 10 is afgetapt via tapwaterleiding 19 en koud water is aangevoerd via aanvoerleiding 9 wordt het koudwaterlichaam dat zodoende onder in opslagvat 10 ontstaat geleidelijk opgewarmd. Wanneer de temperatuur boven in opslagvat 10 te 20 ver zakt wordt water uit opslagvat 10 met stookeenheid 14 verhit en boven in opslagvat 10 weer toegevoegd, zodoende wordt zonodig boven een warmwater volume in stand gehouden.

Figuur 2 toont een uitvoeringsvorm van uitmonding 28 waarin een uiteinde van deze uitmonding is afgesloten en een deel 280 van de 25 uitmonding 28 is gemaakt van een poreus materiaal, zoals sinterbrone. Het sinterbrons zorgt ervoor dat het koude water slechts met kleine stroomsnelheid in opslagvat 10 kan instromen, zodat de thermische gelaagdheid van het water in opslagvat 10 minimaal verstoord wordt. Het is gebleken dat op deze manier een zeer efficiënt werkende installatie 30 gerealiseerd kan worden. Naar behoefte kan het geheel van de 1027140 10 uitmondingspijp 28 in het opslagvat van sinterbrons worden vervaardigd, of slechts een deel, zoals het laatste deel van enige centimeters tot aan het uiteinde van uitmondingspijp 28. Uiteraard kan het sinterbrons vervangen worden door een ander poreus materiaal. Wanneer in plaats van een 5 poreuze uitmonding 28 een open uitmonding gebruikt wordt, zoals een open pijp of een pijp met een afsluitgaas, dan bestaat er een groter risico dat er een stroming ontstaat die de gelaagdheid van het tapwater verstoort. Door de instroomsnelheid voldoende laag te houden of door de instroom voldoende te verspreiden, bijvoorbeeld door de uitmonding 18 in een veeltal verspreide 10 smalle uitmondkanalen te splitsen kan echter ook met open uiteinden gewerkt worden.

Na meerdere keren tappen en bijvullen met koud water kan telkens een extra koud waterlichaam ontstaan, zodat er in opslagvat 10 meerdere 15 waterlichamen tot stand komen, met verticaal opeenvolgende temperatuursfronten tussen opvolgende waterlichamen en met naar boven toe steeds hogere temperatuur. In dat geval worden de fronten met de zonneverwarmingseenheid 12 van onder af één voor één opgeruimd door telkens het onderste lichaam te verwarmen tot het front met het volgende 20 waterlichaam verdwenen is.

Zoals getoond wordt het water voor etookeenheid 14 bijvoorkeur uit een middenzone van opslagvat 10 afgetapt, wezenlijk boven het punt vanwaar water voor verwarming met warmte uit de zonnecollector wordt afgetapt. Dit zorgt ervoor dat in het geval van meerdere fronten, waarbij het 25 koudste waterlichaam onder het aftappunt ligt, de hoeveelheid water in het koudste waterlichaam niet verminderd wordt door aftappen voor verhitting met stookeenheid 14. Dit verhoogt de efficiëntie van verwarming met zonneverwarmingseenheid 12.

1027140 11

De uitvinding is hier echter niet toe beperkt. Als alternatief kan het water voor verhitting door stookeenheid 14 ook onder uit opslagvat getapt worden.

Besturingseenheid 16 gebruikt lagere sensor 16c bij het aftappunt 5 voor water om pomp 22 uit te schakelen als het temperatuursverschil tussen het water in opslagvat 10 hoger is dan de temperatuur in zonneverwarmingeeenheid 12, zodat daarmee water in opslagvat 10 niet verwarmd kan worden (hiervoor wordt verwarmingseenheid 12 bijvoorkeur ook voorzien van een temperatuursensor (niet getoond) voor het bepalen van 10 het verschil).

Terugvoerleiding 26 kan in principe net als de uitmonding 28 van de koudwateraanvoer voorzien worden van een poreus mondstuk of een mondstuk met een veeltal verspreide smalle kanalen. In praktijk volstaat echter meestal een open mondingsbuis omdat een zodanig kleine instroom 15 gebruikt kan worden dat er geen hinderlijke stromen ontstaan.

Figuur 3 toont een uitvoeringsvorm waarin het aftappen van water voor verwarming met zonneverwarmingeeenheid 12 en voor verhitting met stookeenheid 14 gecombineerd wordt. Deze uitvoeringsvorm omvat een 3 weg klep eenheid 18 die achter pomp 17 geschakeld is en uitgangen heeft 20 die respectievelijk aan stookeenheid 14 en zonneverwarmingeeenheid 12 gekoppeld zijn (de laatste via een circulatieleiding 24).

Figuur 4 toont een uitvoeringsvorm van een 3-wegklep eenheid 18. Deze eenheid heeft een ingang 34 en twee uitgangen en bevat gekoppelde terugslagkleppen 30, 32 in de beide uitgangen. De eenheid is zo ingericht 25 dat een eerste terugslagklep 30 in de uitgang naar stookeenheid 14 pas bij hogere druk uit ingang 34 opengaat dan een tweede terugslagklep 32 in de uitgang naar zonneverwarmingeeenheid 12. Eerste terugslagklep 30 is bovendien zo ingericht dat opengaan van deze eerste terugslagklep 30 tweede terugslagklep 32 afsluit.

1027140 12

In bedrijf werkt de installatie in grote lijnen zoals beschreven voor figuur 1. Onder de omstandigheden waarin verwarming met zonneverwarmingseenheid 12 gewenst is, maar geen verhitting met stookeenheid 14 schakelt besturingseenheid pomp 17 naar een lage 5 pompsnelheid. Daardoor stroom water naar zonneverwarmingseenheid 12 via tweede terugslagklep 32, maar blijft de eerste terugslagklep 30 dicht. Onder omstandigheden waarin verhitting met stookeenheid 14 gewenst is schakelt besturingseenheid pomp 17 naar een hoge pompsnelheid, waarmee eerste terugslagklep 30 opengedrukt wordt en water naar stookeenheid 14 10 stroomt. Zodoende kan met één pomp worden volstaan, en schakelt de 3-weg klep op basis van de verschillende drukken en flow’s, die bij verschillende pomptoerentallen worden gecreëerd. Als alternatief kan een door besturingseenheid 16 elektrische bediende 3-wegklep gebruikt worden, maar dit is duurder.

15 Aanvoerleiding 11 van pomp wordt bijvoorkeur voorzien van een zijtak (eventueel niet meer dan een gat) die uitkomt in de onderste zone van opslagvat 10, waarmee zijdelings water uit de onderste zone getapt kan worden. XXXX uitleg nodig Zodoende wordt ervoor gezorgd dat bij een toenemend temperatuursverschil over de beide openingen naar verhouding 20 meer (koud)water uit de onderste zone getapt wordt voor met name de verwarming door zonneverwarmingseenheid 12 na een tapping. Doordat zodoende bij verwarming door zonneverwarmingseenheid 12 kouder water afgetapt wordt verhoogt dit de efficiëntie van verwarming met door zonneverwarmingseenheid 12. De verhouding van de hoeveelheden afgetapt 25 water uit de lage zijtak en de hogere hoofdtak wordt beïnvloed door het verschil in dichtheid tussen de (warmere) waterkolom in aanvoerleiding 11 boven de zijtak en de (koudere) waterkolom boven de zijtak in opslagvat 10. Er staat een hogere druk achter het water dat uit de zijtak komt. Deze druk bepaalt de fractie van het water dat uit de zijtak komt in hogere mate 30 naarmate de pompsnelheid lager is.

1027140 ' 13

Desgewenst kan ook een terugslagklep in de zijtak (die niet meer dan een gat in aanvoerleiding 11 hoeft te zijn) worden aangebracht, waarbij de terugslagklep zo is ingericht dat deze bij de hoge pompsnelheid dichtslaat. Ook kunnen uiteraard rechtstreeks door besturingseenheid 16 bestuurde 5 kleppen worden gebruikt, die bij verwarming door met zonneverwarmingseenheid 12 toevoer vanuit de onderste zone activeren en bij verhitting met stookeenheid 14 toevoer vanuit de middelste zone.

De uitvinding is niet beperkt tot het gebruik van een zijtak. Als alternatief kan aanvoerleiding 11 bijvoorbeeld in zijn geheel onder uit 10 opslagvat 10 tappen.

Figuur 4a toont een alternatieve uitvoering van T klepéénheid 18. Hierin is in de uitgang naar de zonneverwarmingseenheid 12 een kogelklep opgenomen met een kogel 36 die de klep afsluit als de kogel 36 door voldoende druk vanuit ingang 34 tegen een afsluitrand gedrukt wordt. De 15 terugslagklep 30 in de uitgang naar stookeenheid 14 bevat een veer die ervoor zorgt dat deze terugslagklep pas bij hogere druk uit ingang 34 opengaat.

Figuur 5 toont een overdrachtcircuit voor een zonnecollector 60. Het overdrachtecircuit omvat een warmtewisselaar 54, een leegloop 52 en een 20 circulatiepomp 56. Circulatiepomp 56 pompt vloeistof Van warmtewisselaar 54 naar een onderste aansluiting op zonnecollector 50 leegloop 52 vangt vloeistof op van een bovenste aansluiting van zonnecollector en staat in verbinding met warmtewisselaar 54.

In bedrijf verwarmt invallend zonlicht vloeistof in zonnecollector 50. 25 De verwarmde vloeistof stroomt naar warmtewisselaar 54, waar water opgewarmd wordt voor opslagvat 10. Circulatiepomp 56 pompt de vloeistof terug naar zonnecollector voor nieuwe verhitting. Leegloop 52 zorgt op, op zich bekende, wijze voor beveiliging tegen bevriezen en oververhitting. Leegloopvat 52 bevat een luchtbel. Bij uitschakeling van pomp 56 stroomt 30 de vloeistof uit de zonnecollector terug waarbij lucht uit leegloop 52 wordt 1027140 14 aangezogen. Zodoende verdwijnt de vloeistof uit zonnecollector 50. Het vloeistofniveau valt terug tot een niveau dat onder het niveau van de onderste aansluiting naar zonnecollector 50 ligt.

Warmtewisselaar 54 wordt bijvoorkeur dicht bij zonnecollector 50 5 opgesteld, waarbij een eventuele afstand tussen opslagvat 10 en zonnecollector 50 wordt overbrugd door leidingen van warmtewisselaar 54 naar opslagvat 10 (met een apart vloeistofcircuit van en naar een spiraal 8, of met een direct tapwatercircuit van en naar het tapwater in het opslagvat 10). Het circuit tussen warmtewisselaar 54 en zonnecollector 50 vormt 10 zodoende een compacte eenheid met voorafbepaalde hoogteverschillen (bijvoorkeur onafhankelijk van de installatie van opslagvat 10 bepaalde hoogteverschillen ). Door scheiding van de circuits hoeven geen speciale eisen aan de opstelling van opslagvat 10 gesteld te worden. Opslagvat 10 kan bijvoorbeeld op een willekeurige hoogte van leegloop 52 worden 15 opgesteld.

Zoals eerder gemeld kan de uitvinding in plaats van op een installatie met een zonneverwarmingseenheid eveneens toegepast worden op een installatie met een warmtepomp in plaats van de zonneverwarmingseenheid of in aanvulling op de zonneverwarmingseenheid.

20 Figuur 6 toont een alternatief overdrachtcircuit voor gebruik met een zonnecollector 50. Een aanvoerleiding die van 3-weg klep 18 komt wordt via een eerste klepeenheid 60 aan de zonnecollector 50 gekoppeld. Zonnecollector 50 is via een tweede klepeenheid 62 aan de terugvoerleiding 26 naar opslagvat 10 gekoppeld. Eerste klepeenheid 60 heeft verder een 25 uitgang 64 naar het riool of een andere waterafvoer. Tweede klepeenheid 62 heeft een ontluchtingeingang. Een besturingseenheid 66 bestuurt eerste en tweede klepeenheid 60, 62.

In bedrijf verwarmt invallend zonlicht tapwater in zonnecollector 50. Het verwarmde tapwater wordt met pomp 17 rechtstreeks door 30 zonnecollector 50 gepompt. Klepeenheden 60, 62 zorgen voor beveiliging 1027140 15 tegen schade bij vorst of oververhitting. In normaal bedrijf laten klepeenheden 60, 62 water door van en naar opslagvat 10. In een afschakelstand blokkeren klepeenheden 60, 62 de verbindingen naar opslagvat 10. In dit geval verbindt eerste klepeenheid 60 het waterdrcuit 5 van zonnecollector 50 met afvoer 64, terwijl tweede klepeenheid 62 het watercircuit van zonnecollector 50 aan de beluchtingsingang schakelt. Daardoor kan het water uit zonnecollector 50 afvloeien zonder schade aan te richten. De klepeenheden 60 en 62 kunnen ook in één eenheid geïntegreerd worden. Besturingseenheid 66 schakelt klepeenheden 60,62 bijvoorbeeld 10 van het normale bedrijf naar de naar de afschakelstand als een temperatuursensor (niet getoond) aangeeft dat de temperatuur van het water in zonnecollector 50 onder een drempel valt (als bescherming tegen vorst) of boven een drempel komt (als bescherming tegen koken).

1027140 'I

Claims (20)

1. Verwarmingsinstallatie voor tapwater, voorzien van een opslagvat, een laag vermogen verwarmings-eenheid en een stookeenheid en een gemeenschappelijke aanvoerleiding voor het aanvoeren van water dat uit het opslagvat komt, waarin de laag vermogen verwarmings-eenheid en de 5 stookeenheid via de gemeenschappelijke aanvoerleiding aan het oplagvat gekoppeld zijn voor het verwarmen van water dat uit het opslagvat onttrokken is, waarbij het opslagvat voorzien is van een eerste en tweede aanvoerpunt, respectievelijk voor aanvoer van met de laag vermogen verwarmings-eenheid verwarmd water nagenoeg onderaan het opslagvat en 10 met de stookeenheid verwarmd water nagenoeg bovenaan het opslagvat.

2. Verwarmingsinstallatie volgens conclusie 1, voorzien van een gemeenschappelijke pomp, die zowel dient voor het circuleren van water uit het opslagvat naar de laag vermogen verwarmings-eenheid als voor het circuleren van water uit het opslagvat naar de stookeenheid.

3. Verwarmingsinstallatie volgens conclusie 2, voorzien van een besturingseenheid ingericht om de pomp naar een eerste pompsnelheid te schakelen bij verhitting van het water in de stookeenheid en naar een tweede pompsnelheid te schakelen, die lager is dan de eerste pompsnelheid, bij verwarming met de laag vermogen verwarmings-eenheid.

20. Verwarmingsinstallatie volgens conclusie 3, welke installatie verder is voorzien van een drukafhankelijke klepeenheid, met een ingang die aan de pomp gekoppeld is en uitgangen die respectievelijk aan de stookeenheid en de laag vermogen verwarmings-eenheid gekoppeld zijn, welke klepeenheid is ingericht om afhankelijk van een door de pomp opgewekte 25 druk water naar uitgang naar de stookeenheid of de laag vermogen verwarmings-eenheid te geleiden, en gelijktijdig de andere uitgang af te sluiten. 1027140

5. Verwarmingsinstallatie volgens conclusie 4, waarin de klepeenheid een 3-weg klep bevat, met een kogelklep tussen de ingang en de uitgang naar de laag vermogen verwarmings-eenheid en terugslagklep tussen de ingang en de uitgang maar de stookeenheid, waarbij de kogelklep is 5 afgesteld om onder een voorafbepaald drukverschil tussen de ingang en de uitgang naar de laag vermogen verwarmings-eenheid open te gaan, en boven dat drukverschil te sluiten en waarbij de terugslagklep is ingericht om boven een verder voorafbepaald drukverschil tussen de ingang en de uitgang maar de stookeenheid open te gaan.

6. Verwarmingsinstallatie volgens één der conclusies 2 tot en met 5, met een gemeenschappelijke aftapleiding voor ontrekken van water voor verwarming met de laag vermogen verwarmings-seenheid en verhitting met de stookeenheid, welke aftapleiding uitkomt op een aftaphoogte in het opslagvat en een zijtak heeft die onder de aftaphoogte in het opslagvat 15 uitkomt.

7. Verwarmingsinstallatie volgens één der voorafgaande conclusies, voorzien van een besturingseenheid ingericht om de stookeenheid te activeren totdat een warmwaterlichaam van minstens een voorafbepaalde temperatuur in minstens een bovenste deel van het opslagvat gevormd is, 20 welke besturingseenheid schakelbaar is tussen een comfortmode en een economy-mode, waarbij een grens van het bovenste deel in de comfortmode lager in het opslagvat ligt dan in de economy-mode.

8. Verwarmingsinstallatie volgens conclusie 7, voorzien van een temperatuursensor voor het voelen van een watertemperatuur op een 25 voelhoogte in het opslagvat ter hoogte van de grens in de comfortmode, welke temperatuursensor aan de besturingseenheid gekoppeld is, waarbij de besturingseenheid ingericht is om de stookeenheid in de comfortmode te activeren totdat de temperatuursensor een temperatuur boven de voorafbepaalde temperatuur aangeeft, en in de economy-mode de 30 stookeenheid te deactiveren wanneer het water tot de grens voor de economy mode verwarmd is, zonder dat de temperatuursensor daarvoor een temperatuur boven de voorafbepaalde temperatuur hoeft aan te geven.

9. Verwarmingsinstallatie volgens conclusie 8, voorzien van een verdere temperatuurssensor voor het voelen van een temperatuur boven de voelhoogte in het opslagvat, waarbij de besturingseenheid ingericht is om de stookeenheid in de ecomomymode te activeren en deactiveren als een 5 temperatuur op de verdere temperatuursensor respectievelijk onder en boven een verdere drempelwaarde ligt.

10. Verwarmingsinstallatie volgens één der voorafgaande conclusies, voorzien van een sensor voor het vaststellen van een instroomsnelheid waarmee koud water aan het opslagvat wordt toe gevoegd, en een 10 besturingseenheid die ingericht is om de stookeenheid aan te schakelen in reactie op detectie dat de instroomsnelheid boven een drempelwaarde ligt.

11. Verwarmingsinstallatie volgens één der voorafgaande conclusies, waarin een uitmonding voor het toevoeren van koud water aan het opslagvat minstens ten dele van poreus materiaal gemaakt is en geen open 15 pijpmonding bevat.

12. Verwarmingsinstallatie volgens één der voorafgaande conclusies, waarin water voor verwarming door de laag vermogen verwarmings-eenheid uit het opslagvat onttrokken wordt onder een affcaphoogte voor het onttrekken van water voor verhitting door de stookeenheid.

13. Verwarmingsinstallatie volgens één der voorafgaande conclusies, waarin de laag vermogen verwarmings-eenheid is voorzien van een locaal circuit waarin een zonnecollector, een leegloop, een warmtewisselaar en een pomp zijn opgenomen, en waarin het water uit het opslagvat buiten het locale circuit om via de warmtewisselaar verwarmd wordt, waarbij een 25 hoogteverschil tussen het locale circuit en het opslagvat met een pomp tussen het de warmtewisselaar en het opslagvat overwonnen wordt.

14. Verwarmingsinstallatie volgens één der voorafgaande conclusies, waarin de laag vermogen verwarmings-eenheid is opgenomen in een tapwatercircuit dat in een bedrijfsstand door het opslagvat en de laag 30 vermogen verwarmings-eenheid loopt, en veiligheidskleppen in het apwatercircuit zijn opgenomen tussen het opslagvat en de laag vermogen verwarmings-eenheid , om de installatie van een bedrijfsstand naar een afschakelstand te schakelen, waarbij in de afschakelstand de veiligheidskleppen het tapwatercircuit door het opslagvat en de laag vermogen verwarmings-eenheid onderbreken en de laag vermogen verwarmings-eenheid op een afvloeiverbinding aansluiten.

15. Verwarmingsinstallatie volgens conclusie 14 voorzien van een gemeenschappelijke pomp zowel voor het circuleren van water uit het opslagvat naar de laag vermogen verwarmings-eenheid als voor het circuleren van water uit het opslagvat naar de stookeenheid.

18. Werkwijze voor het verwarmen van tapwater, omvattende de stappen 10 van - opslaan van het tapwater in een opslagvat; - verwarmen van het tapwater uit de het opslagvat op een verwarmingshoogte met een laag vermogen verwarmings-eenheid; - verhitten van het tapwater in het opslagvat met een stookeenheid, waarbij 15 uit het opslagvat onttrokken water voor het verwarmen en verhitten via een gemeenschappelijke aanvoerleiding naar de verwarmings-eenheid en de stookeenheid gevoerd wordt en het ontrokken water uit het opslagvat na verhitting op een terugvoerhoogte in het opslagvat teruggevoerd wordt, waarbij de terugvoerhoogte boven de verwarmingshoogte ligt en een hoogte 20 het water voor verhitting onttrokken wordt.

19. Werkwijze volgens conclusie 18, waarin water uit het opslagvat naar de laag vermogen verwarmings-eenheid en naar de stookeenheid met een gemeenschappelijke pomp gecirculeerd wordt, waarbij de pomp naar een eerste pompsnelheid geschakeld wordt bij verhitting van het water in de 25 stookeenheid en naar een tweede pompsnelheid, die lager is dan de eerste pompsnelheid, bij verwarming met de laag vermogen verwarmings-eenheid.

20. Werkwijze volgens conclusie 18 of 19, waarin het verhitten gebeurt totdat een warmwaterlichaam van minstens een voorafbepaalde temperatuur in minstens een bovenste deel van het opslagvat gevormd is, 30 en waarbij geschakeld wordt tussen een comfortmode en een spaarmode, waarbij een grens van het bovenste deel in de comfortmode lager in het opslagvat ligt dan in de spaarmode.

21. Werkwijze volgens conclusie 18 of 19 waarin de stookeenheid aangeschakeld wordt in reactie op detectie dat een vervangingssnelheid waarmee koud water aan het opslagvat wordt toegevoerd boven een drempelwaarde ligt.

22. Werkwijze volgens volgens één der conclusies 17 tot en met 20, waarin water uit het opslagvat onttrokken wordt voor verwarming door de laag vermogen verwarmings-eenheid en na verwarming teruggevoerd wordt op de verwarmingshoogte. 1027140