NL2018840B1

NL2018840B1 - Combined tap water / climate heat pump system

Info

Publication number: NL2018840B1
Application number: NL2018840A
Authority: NL
Inventors: Hendrikus Jozef Van Bohemen Leonardus
Original assignee: Itho Daalderop Nederland B V
Priority date: 2017-05-03
Filing date: 2017-05-03
Publication date: 2018-11-14

Abstract

Het gecombineerde tapwater/klimaat systeem maakt gebruik van een reservoircircuit voor circuleren van een medium van en naar een warmtereservoir, een tapwatercircuit voor circuleren van tapwater van en naar een tapwater opslagvat, een voor circuleren van vloeistof van en naar een klimaatsysteem en een warmtepomp circuit. Het warmtepompcircuit bevat een compressor, een expansieorgaan, een condensor en een verdamper in een warmtepomp circuit voor circulatie van werkflu'i‘dum. Een warmtewisselaar die als condensor in het warmtepomp circuit is opgenomen bevat een kanalen voor het tapwater in het tapwatercircuit, voor vloeistof in het klimaatvloeistofcircuit. Tussen deze beide kanalen bevat de warmtewisselaar een kanaal voor het werkflu‘idum in het warmtepompcircuit. Normaal wordt warmte uit het laatste kanaal naar keuze aan één van beide eerste kanalen over gedragen. Maar het systeem voorziet ook in een indirecte verwarmingstoestand, waarin zowel circulatie in het tapwatercircuit en actief zijn en de compressor inactief is, zodat via het werkflu'i'dum in de warmtewisselaar warmte wordt overgedragen tussen het tapwatercircuit en .The combined tap water / climate system uses a reservoir circuit for circulating a medium from and to a heat reservoir, a tap water circuit for circulating tap water from and to a tap water storage tank, one for circulating liquid to and from a climate system and a heat pump circuit. The heat pump circuit comprises a compressor, an expansion member, a condenser and an evaporator in a heat pump circuit for circulation of working fluid. A heat exchanger that is included as a condenser in the heat pump circuit contains a channel for the tap water in the tap water circuit, for fluid in the climate fluid circuit. Between these two channels, the heat exchanger contains a channel for the working fluid in the heat pump circuit. Normally, heat from the last channel is optionally transferred to one of the first two channels. But the system also provides for an indirect heating state, in which both circulation in the tap water circuit are active and the compressor is inactive, so that heat is transferred between the tap water circuit and the working fluid in the heat exchanger.

Description

Titel: Gecombineerd tapwater/klimaat warmtepompsysteemTitle: Combined tap water / climate heat pump system

Gebied van de uitvindingFIELD OF THE INVENTION

De uitvinding betreft een gecombineerd tapwater/klimaat warmtepompsysteem en werkwijze.The invention relates to a combined tap water / climate heat pump system and method.

AchtergrondBackground

In een gecombineerd tapwater/klimaat warmtepompsysteem wordt warmte uit een warmtereservoir, zoals grondwater of omgevingslucht, gebruikt om water te verwarmen en bij voorkeur ook om te koelen. Zo’n gecombineerd systeem heeft een eerste functie om tapwater op te warmen, bijvoorbeeld naar een temperatuur van zestig graden Celsius. Een tweede functie is aanpassing van de temperatuur van vloeistof in het klimaatsysteem (bijvoorbeeld water in een centraal verwarmings- (CV) systeem). Door daarbij gebruik te maken van een warmtepomp die warmte pompt uit een warmtereservoir zoals grondwater of omgevingslucht, kan het benodigde energieverbruik gereduceerd worden.In a combined tap water / climate heat pump system, heat from a heat reservoir, such as groundwater or ambient air, is used to heat water and preferably also to cool. Such a combined system has a first function for heating tap water, for example to a temperature of sixty degrees Celsius. A second function is to adjust the temperature of liquid in the climate system (for example, water in a central heating (central) system). By using a heat pump that pumps heat from a heat reservoir such as groundwater or ambient air, the required energy consumption can be reduced.

Een gecombineerd tapwater/klimaat warmtepompsysteem bevat bijvoorbeeld meerdere circuits: een eerste circuit voor water of lucht uit een warmtereservoir, een tweede circuit voor tapwater uit een opslagvat, een derde circuit voor het verwarmen van water uit een klimaatsysteem 120.For example, a combined tap water / climate heat pump system includes several circuits: a first circuit for water or air from a heat reservoir, a second circuit for tap water from a storage tank, a third circuit for heating water from a climate system 120.

Het hart van het systeem wordt gevormd door een circuit voor het werkfluïdum van de warmtepomp. In bedrijf werkt het circuit voor het werkfluïdum van de warmtepomp op basis van hetzelfde principe als een koelkast. In een verdamper wordt door verdamping van het werkfluïdum warmte aan water/lucht uit het warmtereservoir onttrokken. Een compressor comprimeert het gasvormige werkfluïdum naar een hogere druk. In een condensor wordt warmte van het gecomprimeerde werkfluïdum door condensatie aan het tapwater en/of het water van het klimaatsysteem overgedragen. Vervolgens stroomt het werkfluïdum via een druk reducerend expansieventiel of ander expansieorgaan weer terug naar de verdamper. WO2014087700 beschrijft warmteleveringssysteem met een warmte pomp dat zowel voorziet in gescheiden bedrijf als in gelijktijdig bedrijf voor (vloer-)verwarming en op warmen van water in een tapwateropslagvat. Daarvoor wordt gebruik gemaakt van een warmtepomp met een warmtewisselaar met drie kanalen, voor respectievelijk werkfluïdum van de warmtepomp, tapwater en water voor (vloer-) verwarming. De warmtepomp pompt warmte uit de buitenlucht naar en een warmtewisselaar.The heart of the system is a circuit for the working fluid of the heat pump. In operation, the heat pump working fluid circuit works on the same principle as a refrigerator. In an evaporator, heat from water / air is extracted from the heat reservoir by evaporating the working fluid. A compressor compresses the gaseous working fluid to a higher pressure. In a condenser, heat is transferred from the compressed working fluid through condensation to the tap water and / or the water of the climate system. The working fluid then flows back to the evaporator via a pressure reducing expansion valve or other expansion device. WO2014087700 describes heat supply system with a heat pump that provides both separate operation and simultaneous operation for (floor) heating and for heating water in a tap water storage tank. A heat pump with a heat exchanger with three channels is used for this, for working fluid of the heat pump, tap water and water for (floor) heating, respectively. The heat pump pumps heat from the outside air into a heat exchanger.

In gescheiden bedrijf voor (vloer-)verwarming wordt warmte naar het (vloer-)verwarmingscircuit gepompt, door gelijktijdige circulatie van water van het (vloer-)verwarmingscircuit en het werkfluïdum door de warmtewisselaar.In separate operation for (floor) heating, heat is pumped to the (floor) heating circuit through simultaneous circulation of water from the (floor) heating circuit and the working fluid through the heat exchanger.

In gescheiden bedrijf voor tapwater verwarming wordt warmte naar het tapwateropslagvat gepompt, door gelijktijdige circulatie van water uit een circuit door het tapwateropslagvat en het werkfluïdum door de warmtewisselaar.In separate operation for tap water heating, heat is pumped to the tap water storage tank by simultaneous circulation of water from a circuit through the tap water storage tank and the working fluid through the heat exchanger.

In gelijktijdig bedrijf voor (vloer-)verwarming en tapwater verwarming wordt tegelijk warmte naar het (vloer-)verwarmingscircuit en het tapwateropslagvat gepompt, door gelijktijdige circulatie van water van het (vloer-)verwarmingscircuit, water uit een circuit door het tapwateropslagvat en het werkfluïdum door de warmtewisselaar.In simultaneous operation for (floor) heating and tap water heating, heat is simultaneously pumped to the (floor) heating circuit and the tap water storage tank, through simultaneous circulation of water from the (floor) heating circuit, water from a circuit through the tap water storage tank and the working fluid. through the heat exchanger.

Met een extra warmtewisselaar kan ook warmte worden uitgewisseld tussen de (vloer-)verwarming en tapwater, om warm water van een badkuip op te warmen. Het verwarmingswater en het tapwater kunnen verder met branders worden op gewarmd. JP2007232282 geeft een meer gedetailleerde beschrijving van een warmtepomp met twee warmtepomp circuits.With an additional heat exchanger, heat can also be exchanged between the (floor) heating and tap water, to heat up hot water from a bathtub. The heating water and the tap water can further be heated with burners. JP2007232282 provides a more detailed description of a heat pump with two heat pump circuits.

SamenvattingSummary

Het is oncler meer een doel om de efficiency van een gecombineerd tapwater/klimaat warmtepompsysteem te verhogen.It is more a goal to increase the efficiency of a combined tap water / climate heat pump system.

Er wordt voorzien in een gecombineerd tapwater/klimaat warmtepompsysteem volgens conclusie 1, omvattende - een reservoircircuit voor circuleren van een medium van en naar een warmtereservoir, - een tapwatercircuit voor circuleren van tapwater van en naar een tapwater opslagvat, - een voor circuleren van vloeistof van en naar een klimaatsysteem, - een warmtepompcircuit, omvattende een compressor, een expansieorgaan, een condensor en een verdamper in een warmtepompcircuit voor circulatie van werkfluïdum, waarin de verdamper aan het eerste circuit gekoppeld is, om warmte van het medium uit het reservoircircuit over te dragen aan het werkfluïdum, - waarbij de condensor een warmtewisselaar bevat om warmte van het werkfluïdum over te dragen aan het tapwater in het tapwatercircuit en de vloeistof in het, welke warmtewisselaar een eerste kanaal bevat voor het tapwater in het tapwater circuit, een tweede kanaal voor de vloeistof in het en een derde kanaal voor het werkfluïdum in het warmtepompcircuit, waarbij het eerste en tweede kanaal gescheiden worden door het derde kanaal, en tegenoverliggende wanden van het derde kanaal warmtecontacten vormen met respectievelijk het eerste en tweede kanaal; - een besturingseenheid ingericht om het gecombineerde tapwater/klimaat warmtepompsysteem naar een tapwater verwarmingstoestand en een klimaatvloeistof verwarmingstoestand te schakelen, waarin de besturingseenheid respectievelijk circulatie in het tapwatercircuit en het activeert en in beide verwarmingstoestanden circulatie in het eerste circuit en de compressor activeert, en naar een indirecte verwarmingstoestand te schakelen, waarin de besturingseenheid zowel circulatie in het tapwatercircuit en activeert en de compressor inactief houdt.A combined tap water / climate heat pump system according to claim 1 is provided, comprising - a reservoir circuit for circulating a medium to and from a heat reservoir, - a tap water circuit for circulating tap water from and to a tap water storage tank, - a liquid circulating from and to a climate system, - a heat pump circuit, comprising a compressor, an expansion member, a condenser and an evaporator in a heat pump circuit for circulation of working fluid, in which the evaporator is coupled to the first circuit, to transfer heat from the medium from the reservoir circuit to the working fluid, wherein the condenser contains a heat exchanger for transferring heat from the working fluid to the tap water in the tap water circuit and the fluid in it, which heat exchanger contains a first channel for the tap water in the tap water circuit, a second channel for the liquid in the and a third channel for the working fluid in the heat pump switching circuit, wherein the first and second channels are separated by the third channel, and opposite walls of the third channel form heat contacts with the first and second channels, respectively; - a control unit adapted to switch the combined tap water / climate heat pump system to a tap water heating state and a climate fluid heating state, wherein the control unit activates circulation in the tap water circuit and it and activates circulation in the first circuit and the compressor in both heating states, and to a indirect heating state, in which the control unit both activates and circulates in the tap water circuit and keeps the compressor inactive.

Dit voorziet in conventionele verwarmingstoestanden voor verwarming van tapwater en van klimaatvloeistof, zoals CV water, door middel van een warmtepomp op basis van warmte uit een warmtereservoir. Daarnaast voorziet het systeem in een indirecte warmteoverdrachtstoestand voor warmteoverdracht van de klimaatvloeistof naar het tapwater, waarbij een warmtewisselaar, die in de warmtepomp normaal als condensor voor warmteoverdracht naar tapwater en klimaatvloeistof gebruikt wordt, in plaats daarvan gebruikt wordt voor warmteoverdracht van de klimaatvloeistof naar het tapwater, terwijl de warmtepomp stil ligt.This provides for conventional heating conditions for heating tap water and climate fluid, such as central heating water, by means of a heat pump based on heat from a heat reservoir. In addition, the system provides an indirect heat transfer state for heat transfer from the climate fluid to the tap water, whereby a heat exchanger, which is normally used in the heat pump as a condenser for heat transfer to tap water and climate fluid, is used instead for heat transfer from the climate fluid to the tap water , while the heat pump is stopped.

Deze indirecte warmteoverdrachtstoestand kan bijvoorbeeld bij warm weer gebruikt worden, wanneer de klimaatvloeistof een temperatuur boven 20 graden Celsius heeft en het tapwater aanvankelijk een temperatuur onder 16 graden Celsius heeft. Zodoende hoeft geen energie te worden gebruikt voor de compressor van de warmtepomp voor de opwarming van het tapwater in het temperatuurtraject waarin het tapwater met de klimaatvloeistof kan worden opgewarmd.This indirect heat transfer state can be used, for example, in warm weather, when the climate fluid has a temperature above 20 degrees Celsius and the tap water initially has a temperature below 16 degrees Celsius. Therefore, no energy needs to be used for the compressor of the heat pump for heating the tap water in the temperature range in which the tap water can be heated with the climate fluid.

Deze indirecte warmteoverdrachtstoestand kan ook gebruikt worden voor het verhogen van de efficiëntie van opwarming van de klimaatvloeistof bij weer dat slechts beperkte verwarming van de klimaatvloeistof vereist. In dat geval kan inefficiënt herhaald kortdurend activeren van de warmtepomp vermeden worden door in de indirecte warmteoverdrachtstoestand warmte van het op geslagen verwarmde tapwater te gebruiken om de klimaatvloeistof iets op de warmen. Het tapwater moet daardoor later langer met de warmtepomp worden op gewarmd, maar dit is efficiënter doordat er minder vaak warmte naar de klimaatvloeistof hoeft te worden gepompt.This indirect heat transfer state can also be used to increase the efficiency of warming up the climate fluid in weather that requires only limited heating of the climate fluid. In that case, inefficient repeated short-term activation of the heat pump can be avoided by using heat from the beaten heated tap water in the indirect heat transfer state to slightly heat the climate fluid. As a result, the DHW needs to be heated up longer with the heat pump, but this is more efficient because less heat has to be pumped to the climate fluid.

In een uitvoeringsvorm wordt een drieweg warmtewisselaar in de warmtepomp gebruikt die een eerste kanaal bevat voor het tapwater, een tweede kanaal voor de klimaatvloeistof en een derde kanaal voor het werkfluïdum van de warmtepomp, waarbij het eerste en tweede kanaal gescheiden worden door het derde kanaal, en tegenoverliggende wanden van het derde kanaal warmtecontacten vormen met respectievelijk het eerste en tweede kanaal. Zodoende wordt in de aparte bedrijfstoestand voor de warmteoverdracht van klimaatvloeistof naar tapwater het werkfluïdum gerealiseerd, terwijl het werkfluïdum stil staat.In one embodiment, a three-way heat exchanger is used in the heat pump which contains a first channel for the tap water, a second channel for the climate fluid and a third channel for the working fluid of the heat pump, the first and second channels being separated by the third channel, and opposite walls of the third channel form heat contacts with the first and second channels, respectively. Thus, in the separate operating condition for the heat transfer from climate fluid to tap water, the working fluid is realized, while the working fluid is stationary.

Korte figuurbeschrijvingShort figure description

Deze en andere doelen en voordelen zullen worden beschreven aan de hand van een beschrijving van voorbeeldmatige uitvoeringsvormen onder verwijzing naar de volgende figuren.These and other objects and advantages will be described with reference to a description of exemplary embodiments with reference to the following figures.

Figuur 1, la en 2 tonen een gecombineerd tapwater/klimaat warmtepompsysteem;Figures 1, 1a and 2 show a combined tap water / climate heat pump system;

Figuur 3 en 4 illustreren een driestromen warmtewisselaar;Figures 3 and 4 illustrate a three-stream heat exchanger;

Figuur 5, 6, 6a, 6b tonen diagrammen die de werking illustreren.Figures 5, 6, 6a, 6b show diagrams illustrating the operation.

Beschrijving van voorbeeldmatige uitvoeringsvormenDescription of exemplary embodiments

Figuur 1 toont een schematisch overzicht van een gecombineerd tapwater/klimaat warmtepompsysteem. Dit systeem bevat meerdere vloeistof-/gascircuits 10, 11, 12,14: een reservoircircuit 10 voor een medium zoals water of lucht uit een warmtereservoir, een tap watercircuit 11 voor tapwater uit een opslagvat, een 12 voor het verwarmen van klimaatvloeistof uit een klimaatsysteem (bijvoorbeeld water uit een CV systeem), en een warmtepompcircuit 14 voor een werkfluïdum van de warmtepomp. Het systeem bevat warmtewisselverbindingen la-c tussen het reservoircircuit 10 en warmtepompcircuit 14, tussen het warmtepompcircuit 14 en het tap watercircuit 11 en tussen het warmtepompcircuit 14 en het 12. Hiermee kan warmte uit het reservoircircuit 10 en naar het tapwatercircuit 11 en het 12 gepompt worden. Daarnaast kan het systeem een directe warmtewisselverbinding 2 tussen het 12 en het reservoircircuit 10 bevatten, om warmte van het 12 naar het reservoircircuit 10 te laten afvloeien.Figure 1 shows a schematic overview of a combined tap water / climate heat pump system. This system comprises several liquid / gas circuits 10, 11, 12, 14: a reservoir circuit 10 for a medium such as water or air from a heat reservoir, a tap water circuit 11 for tap water from a storage tank, a 12 for heating climate fluid from a climate system (e.g. water from a central heating system), and a heat pump circuit 14 for a working fluid of the heat pump. The system comprises heat exchange connections 1a-c between the reservoir circuit 10 and heat pump circuit 14, between the heat pump circuit 14 and the tap water circuit 11 and between the heat pump circuit 14 and the 12. With this, heat can be pumped from the reservoir circuit 10 and to the tap water circuit 11 and 12 . In addition, the system may include a direct heat exchange connection 2 between the 12 and the reservoir circuit 10 to dissipate heat from the 12 to the reservoir circuit 10.

Figuur la toont een uitvoeringsvoorbeeld van een gecombineerd tapwater/klimaat warmtepompsysteem. Het systeem bevat een warmtereservoir 100 dat bijvoorbeeld gevormd kan worden door een grondwater laag of de omgevingslucht om een gebouw. In andere uitvoeringsvormen kan het warmtereservoir 100 voorzien zijn van een vat, waardoor gas of vloeistof gecirculeerd wordt en waarin zich bijvoorbeeld vaste stof, vloeistof of gas bevindt waar warmte aan toegevoegd of onttrokken wordt. Het warmtereservoir 100 kan bijvoorbeeld een gesloten bodem warmtewisselaar zijn, of een open grondwater laag bevatten waar water in- en uitgepompt wordt, of de (omgevings-)lucht buiten een ruimte waar het klimaat beïnvloed wordt, of een ander soort warmtebron.Figure 1a shows an exemplary embodiment of a combined tap water / climate heat pump system. The system comprises a heat reservoir 100 that can be formed, for example, by a groundwater layer or the ambient air around a building. In other embodiments, the heat reservoir 100 may be provided with a vessel through which gas or liquid is circulated and in which there is, for example, solid, liquid or gas to which heat is added or withdrawn. The heat reservoir 100 may, for example, be a closed bottom heat exchanger, or contain an open groundwater layer where water is pumped in and out, or the (ambient) air outside a room where the climate is influenced, or some other type of heat source.

Het circuit 14 voor het werkfluïdum van de warmtepomp vormt het hart van het systeem. In bedrijf wordt het gebruikt om warmte vanuit het reservoircircuit 10 uit het warmtereservoir 100 naar het circuit 11 voor tapwater en het circuit 12 voor water van het klimaatsysteem te pompen. Daartoe bevat het warmtepompcircuit 14 van de warmtepomp een compressor 140, een eerste en tweede condensor 142, 146, een expansieorgaan 144, zoals een expansieventiel of een capillair en een verdamper 148 in serie met elkaar in het circuit 14.The heat pump working fluid circuit 14 forms the heart of the system. In operation, it is used to pump heat from the reservoir circuit 10 from the heat reservoir 100 to the tap water circuit 11 and the water circuit 12 of the climate system. To that end, the heat pump circuit 14 of the heat pump comprises a compressor 140, a first and second condenser 142, 146, an expansion member 144, such as an expansion valve or a capillary, and an evaporator 148 in series with each other in the circuit 14.

In bedrijf werkt circuit 14 voor het werkfluïdum van de warmtepomp op basis van hetzelfde principe als een koelkast. Compressor 140 comprimeert dampvormig werkfluïdum. Het comprimeerde werkfluïdum wordt aan de eerste en tweede condensor 142, 146 toegevoerd, die respectievelijk aan het circuit 11 voor tapwater en het circuit 12 voor water van het klimaatsysteem gekoppeld zijn. Afhankelijk van de circulatie in het tapwater en het water van het klimaatsysteem staat het gecomprimeerde werkfluïdum in eerste en/of tweede condensor 142, 146 warmte af aan het tapwater en/of het water van het khmaatsysteem. Van de condensors 142, 146 stroomt het werkfluïdum via het expansieventiel 144 naar verdamper 148, die aan het circuit 10 voor water of lucht uit het warmtereservoir 100 gekoppeld is. In verdamper 148 neemt het geëxpandeerde werkfluïdum door verdamping warmte op uit water of lucht uit het warmtebron 100. Vanuit verdamper 148 stroomt het werkfluïdum weer naar compressor 140, van waar het proces zich herhaalt.In operation, circuit 14 for the working fluid of the heat pump works on the same principle as a refrigerator. Compressor 140 compresses vaporous working fluid. The compressed working fluid is supplied to the first and second condenser 142, 146, which are coupled to the DHW circuit 11 and the climate system water circuit 12, respectively. Depending on the circulation in the tap water and the water of the climate system, the compressed working fluid in first and / or second condenser 142, 146 releases heat to the tap water and / or the water of the kh size system. From the condensers 142, 146, the working fluid flows through the expansion valve 144 to evaporator 148, which is coupled to the water or air circuit 10 from the heat reservoir 100. In evaporator 148, the expanded working fluid absorbs heat from water or air from heat source 100 through evaporation. From working evaporator 148, the working fluid flows back to compressor 140, from where the process is repeated.

De andere circuits bevatten een circulatiepomp 102, 112, 122 om een medium zoals water of lucht uit het warmtereservoir door de verdamper 148 te voeren, en door de eerste en tweede condensor 142, 146 te pompen, al naar gelang warmtebehoefte. Hierin kan de circulatiepomp al naar gelang het gebruikte medium een vloeistofpomp of een gaspomp zijn, zoals een ventilator zijn. Als de temperatuur van tapwater op een bepaald niveau in het opslagvat 110 onder een gewenste temperatuur komt (bijvoorbeeld vijftig graden Celsius), wordt de circulatiepomp 112 van het circuit 11 voor tapwater water uit het opslagvat 110 aangezet om tapwater door de tweede condensor 146 te circuleren. Als de temperatuur van water van het klimaatsysteem onder een gewenste temperatuur komt (bijvoorbeeld dertig graden Celsius), wordt de circulatiepomp 122 van het circuit 12 van het klimaatsysteem aangezet om water uit het klimaatsysteem door de eerste condensor 142 te circuleren. In een uitvoeringsvorm krijgt het tapwater voorrang: zolang dat opgewarmd wordt, wordt opwarming van het water uit het klimaatsysteem uitgesteld door dit water niet te circuleren. Het circuit 13 voor afkoelen van water uit het klimaatsysteem 120 dient om water in het CV systeem af te koelen wanneer de omgevingstemperatuur koeling wenselijk maakt, bijvoorbeeld ’s-zomers bij een omgevingstemperatuur van vijfentwintig graden of meer.The other circuits include a circulation pump 102, 112, 122 for passing a medium such as water or air from the heat reservoir through the evaporator 148, and pumping through the first and second condenser 142, 146, depending on the heat requirement. According to the medium used, the circulation pump can be a liquid pump or a gas pump, such as a fan. When the temperature of tap water at a certain level in the storage tank 110 falls below a desired temperature (for example fifty degrees Celsius), the circulation pump 112 of the tap water circuit 11 from the storage tank 110 is turned on to circulate tap water through the second condenser 146 . When the temperature of water of the climate system falls below a desired temperature (e.g., 30 degrees Celsius), the circulation pump 122 of the circuit 12 of the climate system is turned on to circulate water from the climate system through the first condenser 142. In one embodiment, the tap water is given priority: as long as it is heated, heating of the water from the climate system is delayed by not circulating this water. The water cooling circuit 13 from the climate system 120 serves to cool water in the central heating system when the ambient temperature makes cooling desirable, for example in the summer at an ambient temperature of twenty-five degrees or more.

Als opwarmen van minstens één van beiden of afkoeling nodig is wordt de circulatiepomp 102 van het circuit 10 voor water uit het warmtereservoir aangezet om water door de verdamper in dat circuit te circuleren. Het circuit 10 voor het medium uit het warmtereservoir 100 bevat het warmtereservoir 100, circulatiepomp 102, verdamper 148 en warmtewisselaar 130 in willekeurige volgorde in serie met elkaar in het circuit 10. Omdat het om rondgaande circuits gaat kan de circulatiepomp in dit circuit 11 en mutatis mutandis in de andere circuits, op een willekeurige plaats worden opgenomen. Verder kunnen extra kleppen (niet getoond) worden opgenomen om ongewenste circulatie te blokkeren. De eerste en tweede condensor 142, 146 kunnen bijvoorbeeld in parallel staan, met kleppen om circulatie van het werkfluïdum selectief door één van beiden te laten stromen. Er kunnen bypassleidingen rond de eerste en tweede condensor 142, 146 worden opgenomen om werkfluïdum en/of water om kunnen bijvoorbeeld in parallel staan, met kleppen om circulatie van het werkfluïdum selectief om eerste /of tweede condensor 142, 146 heen te leiden. Verdamper 148 en warmtewisselaar 130 kunnen parallel worden op genomen, eventueel met kleppen om de waterstroom uit het warmtereservoir selectief door één van beide te leiden. Als verdamper 148 en warmtewisselaar 130 in serie staan, staat verdamper 148 bij voorkeur stroomopwaarts van warmtewisselaar 130.If heating of at least one of them or cooling is required, the circulation pump 102 of the water circuit 10 from the heat reservoir is turned on to circulate water through the evaporator in that circuit. The circuit 10 for the medium from the heat reservoir 100 contains the heat reservoir 100, circulation pump 102, evaporator 148 and heat exchanger 130 in series with each other in series with each other in the circuit 10. Because these are circulating circuits, the circulation pump in this circuit 11 and mutatis mutandis in the other circuits. Furthermore, additional valves (not shown) can be included to block unwanted circulation. For example, the first and second condenser 142, 146 may be in parallel, with valves to allow circulation of the working fluid to flow selectively through either one of them. Bypass lines may be included around the first and second condenser 142, 146 for working fluid and / or water, for example, to be in parallel, with valves to selectively guide circulation of the working fluid around first / or second condenser 142, 146. Evaporator 148 and heat exchanger 130 can be included in parallel, optionally with valves to selectively pass the water flow from the heat reservoir through one of the two. If evaporator 148 and heat exchanger 130 are in series, evaporator 148 is preferably upstream of heat exchanger 130.

Het circuit 11 voor tapwater uit het opslagvat 110 bevat opslagvat 110, circulatiepomp 112 en tweede condensor 146 in serie met elkaar in het circuit 11. De aan en afvoer naar en van het opslagvat 110 in het circuit 11 zijn aan of nabij de onderkant van het opslagvat 110 aangesloten, zodat een gelaagde verdeling van de watertemperatuur kan worden opgewekt en gehandhaafd, met warmer water boven en kouder water onder in het opslagvat 110, waarbij het koudere water wordt gecirculeerd.The tap water circuit 11 from the storage tank 110 includes storage tank 110, circulation pump 112 and second condenser 146 in series with each other in the circuit 11. The supply and discharge to and from the storage tank 110 in the circuit 11 are at or near the bottom of the storage vessel 110 is connected so that a layered distribution of the water temperature can be generated and maintained, with warmer water above and colder water below in the storage vessel 110, circulating the colder water.

Opslagvat 110 heeft verder een wateraanvoeraansluiting 114 onderaan het opslagvat 110 voor aansluiting op het waterleidingnetwerk en een aansluiting 116 bovenaan het opslagvat 110 voor afvoer van warm water naar één of meer tappunten. Het circuit 11 voor tapwater bevat verder een temperatuursensor 118. Bij wijze van voorbeeld wordt de temperatuursensor 118in het opslagvat 110 voor tapwater getoond, maar deze kan ook elders aan het circuit 11 voor tapwater gekoppeld worden. De temperatuursensor 118 is op een niveau nabij de onderkant van het opslagvat 110 aangebracht, dat wil zeggen bijvoorbeeld op minder dan vijftig procent van de hoogte bijvoorbeeld op een derde van de hoogte.Storage vessel 110 further has a water supply connection 114 at the bottom of the storage vessel 110 for connection to the water supply network and a connection 116 at the top of the storage vessel 110 for discharging hot water to one or more taps. The tap water circuit 11 further comprises a temperature sensor 118. By way of example, the temperature sensor 118 is shown in the tap water storage tank 110, but it can also be coupled elsewhere to the tap water circuit 11. The temperature sensor 118 is disposed at a level near the bottom of the storage vessel 110, i.e., for example, at less than fifty percent of the height, for example, at a third of the height.

Het circuit 12 voor verwarmen van klimaatvloeistof uit het klimaatsysteem 120 bevat klimaatsysteem 120, circulatiepomp 122 en eerste condensor 142 in serie met elkaar in het circuit 12. Het klimaatsysteem 120 is het getoonde voorbeeld een CV systeem, waarbij CV water als klimaatvloeistof door het circuit 12 stroomt. De werking zal verder met water als klimaatvloeistof beschreven worden, waarbij duidelijk zal zijn dat het beschrevene ook geldt voor andere klimaatvloeistoffen. Het klimaatsysteem kan ook een luchtbehandelingssysteem zijn, waarin lucht met warm water of een andere klimaatvloeistof verwarmd wordt. Het klimaatsysteem 120 kan een conventioneel eigen besturingssysteem hebben, bijvoorbeeld op basis van één o f meer thermostaten.The climate fluid heating circuit 12 from the climate system 120 includes climate system 120, circulation pump 122 and first condenser 142 in series with each other in the circuit 12. The climate system 120 is a heating system in the example shown, where water is used as climate fluid through the circuit 12 flows. The operation will be further described with water as a climate fluid, whereby it will be clear that the description also applies to other climate fluids. The climate system can also be an air treatment system in which air is heated with warm water or another climate fluid. The climate system 120 can have a conventionally own control system, for example on the basis of one or more thermostats.

Het circuit 13 voor afkoelen van water uit het klimaatsysteem 120 bevat klimaatsysteem 120, circulatiepomp 122 en warmtewisselaar 130 in serie met elkaar in het circuit 13. Beide circuits bevatten een gedeelde driewegklep 124 om water door de warmtewisselaar 130 of de eerste condensor te leiden. In plaats daarvan kunnen de circuits 12 en 13 elk met een eigen circulatiepomp omvatten, met een T stuk in plaats van de driewegklep en eigen circulatiepompen in de niet gedeelde delen van de circuits 12, 13. Het klimaatsysteem 120 kan bijvoorbeeld water in hetzelfde CV systeem of luchtbehandelingssysteem gebruiken voor op warmen en afkoelen, of een apart luchtbehandelingssysteem voor afkoelen.The water cooling circuit 13 from the climate system 120 includes climate system 120, circulation pump 122 and heat exchanger 130 in series with each other in the circuit 13. Both circuits include a shared three-way valve 124 for passing water through the heat exchanger 130 or the first condenser. Instead, the circuits 12 and 13 may each have its own circulation pump, with a T piece instead of the three-way valve and its own circulation pumps in the undivided parts of the circuits 12, 13. For example, the climate system 120 may have water in the same heating system or use an air handling system for heating and cooling, or a separate air handling system for cooling.

De warmtestroom in omgekeerde richting van het klimaatsysteem naar water uit het warmtereservoir gaat buiten het circuit 14 van het werkfluïdum om, via een warmtewisselaar 130 waarin warmte rechtstreeks tussen water uit het klimaatsysteem en het medium uit het warmtereservoir wordt uitgewisseld.The heat flow in the reverse direction from the climate system to water from the heat reservoir passes outside the circuit 14 of the working fluid via a heat exchanger 130 in which heat is exchanged directly between water from the climate system and the medium from the heat reservoir.

Zowel de compressor 140 en de circulatiepompen 102, 112, 122 zorgen voor circulatie van vloeistof/damp, maar het verdient opmerking dat de eigenschappen van compressor 140 en de circulatiepompen 102, 112, 122 verschillen. De compressor 140 vormt een bron van energie die toegevoegd wordt aan de energie uit het warmtereservoir die naar het circuit 11 voor tapwater en het circuit 12 voor water van het klimaatsysteem stroomt. De compressor 140 comprimeert het werkfluïdum, en dat vraagt meer energie dan voor circuleren alleen. Een typisch vermogensverbruik van de compressor 140 is één kilowatt, terwijl een typisch vermogensverbruik van elk van de circulatiepompen 102, 112, 122 vijftig watt is, dat wil zeggen niet meer dan vijf procent van het vermogensverbruik van de compressor 140.Both the compressor 140 and the circulation pumps 102, 112, 122 ensure liquid / vapor circulation, but it is worth noting that the properties of compressor 140 and the circulation pumps 102, 112, 122 differ. The compressor 140 is a source of energy that is added to the energy from the heat reservoir that flows to the DHW circuit 11 and the climate system water circuit 12. The compressor 140 compresses the working fluid, and that requires more energy than just circulating. A typical power consumption of the compressor 140 is one kilowatt, while a typical power consumption of each of the circulation pumps 102, 112, 122 is fifty watts, that is, no more than five percent of the power consumption of the compressor 140.

Het gecombineerde tapwater/klimaat warmtepompsysteem een besturingseenheid 16, bijvoorbeeld voorzien van een (micro-)computer, om de werking van de circuits 10, 11, 12, 13, 14 al naar gelang warmtebehoeftes aan te sturen. De besturingseenheid 16 heeft een ingang (niet getoond) die is gekoppeld aan deze temperatuursensor 118. De besturingseenheid 16 heeft een verdere ingang (niet getoond) die direct of indirect is gekoppeld aan een temperatuursensor (niet getoond) van klimaatsysteem 120. De besturingseenheid 16 heeft uitgangen (niet getoond) gekoppeld aan besturingsingangen van driewegklep 124, compressor 140 en de circulatiepompen 102, 112, 122 (zoals bijvoorbeeld van schakelaars in de elektrische vermogens toevoer van compressor 140 en de circulatiepompen 102, 112, 122).The combined tap water / climate heat pump system a control unit 16, for example provided with a (micro) computer, to control the operation of the circuits 10, 11, 12, 13, 14 according to heat needs. The control unit 16 has an input (not shown) which is coupled to this temperature sensor 118. The control unit 16 has a further input (not shown) which is directly or indirectly coupled to a temperature sensor (not shown) of climate system 120. The control unit 16 has outputs (not shown) coupled to control inputs of three-way valve 124, compressor 140, and circulation pumps 102, 112, 122 (such as, for example, switches in the electrical power supply of compressor 140 and circulation pumps 102, 112, 122).

De besturingseenheid 16 is ingericht, bijvoorbeeld door middel van een computerprogramma van de computer dat in besturingseenheid 16 is op geslagen, om de stromen in de verschillende circuits afhankelijk van input van de sensoren. In beginsel kan de besturingstoestand van het systeem uitgedrukt worden in termen van een combinatie van het wel/niet aangeschakeld zijn van compressor 140, circulatiepompen 102, 112, 122 en de stand van driewegklep 124 (of een combinatie van het wel/niet aangeschakeld zijn van compressor 140, circulatiepompen 102, 112, en verschillende circulatiepompen in de circuits 12, 13 voor verwarmen en koelen van water van klimaatsysteem 120). Verder kan het stelsel ingangssignalen van het systeem in beginsel uitgedrukt worden in termen van een combinatie van signalen over de temperatuur in het opslagvat en commando’s voor het verwarmen en koelen van water uit het klimaatsysteem 120. De besturingseenheid 16 zet die combinatie van signalen om in een besturingstoestand van het systeem.The control unit 16 is arranged, for example by means of a computer program of the computer stored in the control unit 16, around the currents in the different circuits depending on input from the sensors. In principle, the control state of the system can be expressed in terms of a combination of whether compressor 140 is switched on, circulation pumps 102, 112, 122 and the position of three-way valve 124 (or a combination of being switched on / off of compressor 140, circulation pumps 102, 112, and various circulation pumps in circuits 12, 13 for heating and cooling water of climate system 120). Furthermore, the system input signals from the system can in principle be expressed in terms of a combination of signals about the temperature in the storage tank and commands for heating and cooling water from the climate system 120. The control unit 16 converts that combination of signals into a control state of the system.

In het opslagvat 110 voor tapwater vormt zich van nature een thermische gelaagdheid, waarin het warmste water zich boven en het koudste water zich onder bevind. Door koud water onder aan het opslagvat 110 toe te voeren kan een vrij scherpe overgang gerealiseerd worden (een warmtefront) tussen enerzijds warm water dat op de vereiste temperatuur is voor warm tapwater (bijvoorbeeld 60 graden Celsius) en anderzijds koud water dat uit de waterleiding is toegevoerd en nog niet tot de vereiste temperatuur verwarmd is. In het vervolg zal de werking met betrekking op zo’n warmtefront beschreven worden, maar het zal duidelijk zijn dat het beschrevene ook van toepassing is op meer geleidelijk temp er atuurver delingen.A thermal stratification naturally forms in the tap water storage tank 110, in which the warmest water is above and the coldest water is below. By supplying cold water at the bottom of the storage tank 110, a fairly sharp transition can be realized (a heat front) between, on the one hand, hot water that is at the required temperature for hot tap water (for example, 60 degrees Celsius) and, on the other hand, cold water that is out of the water pipe supplied and not yet heated to the required temperature. The operation with regard to such a heat front will be described below, but it will be clear that the description also applies to more gradual temperature distributions.

Omdat het warme tapwater uit de bovenkant van het opslagvat 110 wordt getapt, maakt de hoeveelheid toegevoerd koud water niet uit voor de temperatuur van het getapte warme water, zolang het warmtefront het tappunt van het warme water niet bereikt. Dit maakt het mogelijk om het opwarmen van water onder het warmtefront zonder significante gevolgen voor de temperatuur van het warme tapwater uit te stellen terwijl steeds meer koud water wordt toegevoerd om het opslagvat 110 bij tappen aan te vullen.Because the hot tap water is tapped from the top of the storage vessel 110, the amount of cold water supplied does not matter for the temperature of the tapped hot water, as long as the heat front does not reach the hot water draw-off point. This makes it possible to postpone heating of water below the heat front without significant consequences for the temperature of the hot tap water while more and more cold water is being supplied to replenish the storage vessel 110 at taps.

Vanwege startverschijnselen werkt de warmtepomp kort na het aanschakelen minder efficiënt dan daarna. De gemiddelde efficiëntie is daarom beter wanneer er meer warmte nodig is, zodat de om de warmtepomp langer onafgebroken aan staat.Due to start-up phenomena, the heat pump works less efficiently shortly after switching on than afterwards. The average efficiency is therefore better when more heat is needed, so that the heat pump is switched on continuously for longer.

De besturingseenheid 16 is ingericht om de circulatiepomp 112 van het circuit 11 voor het tapwater te starten als de hoeveelheid warm water in opslagvat 110 onder een gewenste hoeveelheid ligt.The control unit 16 is arranged to start the circulation pump 112 of the tap water circuit 11 if the amount of hot water in storage tank 110 is below a desired amount.

Dit kan gemeten worden aan de hand van de door de temperatuursensor 118 genieten temperatuur. Wanneer deze temperatuur onder een vooraf bepaalde drempel komt is dit een indicatie dat het warmtefront tot boven het niveau van de temperatuursensor 118. Dit kan ook met behulp van een temperatuursensor elders in het tapwater circuit 11, als water uit het opslagvat 110 in dit tap watercircuit 11 rondgepompt wordt, of met meerdere temperatuursensoren.This can be measured on the basis of the temperature enjoyed by the temperature sensor 118. When this temperature falls below a predetermined threshold, this is an indication that the heat front is above the level of the temperature sensor 118. This can also be done by means of a temperature sensor elsewhere in the tap water circuit 11, as water from the storage tank 110 in this tap water circuit. 11 is being pumped around, or with multiple temperature sensors.

De besturingseenheid 16 is ingericht om de circulatiepomp 112 van het tap watercircuit 11 te stoppen als de hoeveelheid warm water in opslagvat 110 boven een gewenste hoeveelheid ligt. De besturingseenheid 16 kan dit bijvoorbeeld bepalen aan de hand van de gemeten temperatuur op de temperatuursensor 118. In een uitvoeringsvorm ligt de in- en/of uitvoer van water van opslagvat 110 naar het tap watercircuit 11 minstens op de zelfde hoogte ligt als de temperatuursensor 118 in opslagvat 110, zodat deze de temperatuur van een menging van water onder deze hoogte meet. Het zelfde geldt in uitvoeringsvormen waarin de temperatuursensor 118 de temperatuur elders in het tapwater circuit meet. Als de temperatuur sensor minstens de vereiste temperatuur voor warm tapwater aangeeft stopt besturingseenheid 16 de circulatiepomp 112. De besturingseenheid 16 is ingericht om de compressor 140 tegelijk met de circulatiepomp 112 aangeschakeld te houden.The control unit 16 is arranged to stop the circulation pump 112 of the tap water circuit 11 if the amount of hot water in storage tank 110 is above a desired amount. The control unit 16 can determine this, for example, on the basis of the measured temperature on the temperature sensor 118. In one embodiment, the input and / or output of water from storage tank 110 to the tap water circuit 11 is at least at the same height as the temperature sensor 118. in storage vessel 110, so that it measures the temperature of a mixing of water below this height. The same applies in embodiments in which the temperature sensor 118 measures the temperature elsewhere in the tap water circuit. If the temperature sensor indicates at least the required temperature for hot tap water, the control unit 16 stops the circulation pump 112. The control unit 16 is adapted to keep the compressor 140 switched on simultaneously with the circulation pump 112.

Op vergelijkbare wijze is de besturingseenheid 16 ingericht om de circulatiepomp 122 van het circuit 12 voor het klimaatsysteem te starten het klimaatsysteem aangeeft dat opwarmen van het water in het klimaatsysteem nodig is, bijvoorbeeld wanneer een kamertemperatuur sensor van het klimaatsysteem aangeeft dat een gemeten kamertemperatuur onder een vooraf ingestelde drempeltemperatuur komt, of voldaan is aan een ander criterium van het klimaatsysteem om een commando voor warmtetoevoer af te geven. In dit geval schakelt besturingseenheid 16 driewegklep 124 om water uit het klimaatsysteem door eerste condensor 142 te pompen. De besturingseenheid 16 is ingericht om de compressor 140 compressor 140 tegelijk met circulatiepomp 122aangeschakeld te houden.Similarly, the control unit 16 is arranged to start the circulation pump 122 of the climate system circuit 12, the climate system indicates that heating of the water in the climate system is required, for example when a room temperature sensor of the climate system indicates that a measured room temperature is below a pre-set threshold temperature, whether another climate system criterion has been met to issue a heat supply command. In this case, control unit 16 switches three-way valve 124 to pump water from the climate system through first condenser 142. The control unit 16 is arranged to keep the compressor 140 compressor 140 switched on simultaneously with the circulation pump 122.

De besturingseenheid 16 is ingericht om de circulatiepomp 122 van het circuit 12 voor het klimaatsysteem af te schakelen als niet meer aan het criterium voor aanschakelen is voldaan, of wanneer aan een ander criterium voor afschakelen voldaan is, bij voorbeeld wanneer de ruimtetemperatuur meer dan een vooraf bepaalde hoeveelheid boven de temperatuur voor het aanschakelen komt.The control unit 16 is arranged to switch off the circulation pump 122 of the climate system circuit 12 when the switch-on criterion is no longer met, or when another switch-off criterion is met, for example when the room temperature is more than a predetermined amount exceeds the temperature for switching on.

De warmtetoevoer schakelt zodoende aan en af, waarbij de netto aangeschakelde tijd gemiddeld correspondeert met de gemiddelde hoeveelheid warmteverlies uit de verwarmde ruimte. Bij koud weer, bijvoorbeeld bij buitentemperaturen onder nul graden Celsius kan de warmtetoevoer meestentijds aanstaan, terwijl bij minder koud weer de warmtetoevoer maar incidenteel hoeft aan te staan. De watertemperatuur van water in het khmaatcircuit correspondeert min of meer met een integraal van de netto “aan” tijd. Als de gewenste binnentemperatuur 20graden Celsius is kan bij koud weer onder nul graden Celsius de watertemperatuur tot 35 graden Celsius of hoger oplopen, terwijl bij minder koud weer van 15 graden Celsius de watertemperatuur slechts ongeveer 25 graden Celsius wordt.The heat supply thus switches on and off, whereby the net switched-on time corresponds on average with the average amount of heat loss from the heated room. In cold weather, for example at outside temperatures below zero degrees Celsius, the heat supply can be on most of the time, while in less cold weather the heat supply only has to be on occasionally. The water temperature of water in the khmaat circuit corresponds more or less to an integral of the net "on" time. If the desired indoor temperature is 20 degrees Celsius in cold weather below zero degrees Celsius the water temperature can rise to 35 degrees Celsius or higher, while in less cold weather of 15 degrees Celsius the water temperature becomes only around 25 degrees Celsius.

De besturingseenheid 16 kan zijn ingericht om prioriteit te geven aan opwarmen van tapwater of opwarmen van klimaatvloeistof. De prioriteit kan afhankelijk van de tijd op de dag verschillen. Als het tapwatercircuit prioriteit heeft kan besturingseenheid 16 kan zijn ingericht om de circulatiepomp 122 van het circuit 12 voor het klimaatsysteem uitgeschakeld te houden zolang is voldaan aan de voorwaarden om de circulatiepomp 112 van het circuit 11 voor het tapwater te activeren, zodat alleen warmte naar het circuit 12 voor het klimaatsysteem gepompt wordt als het opslagvat 110 op temperatuur is. Alternatief kan de besturingseenheid 16 zijn ingericht de circulatiepompen 112, 122 van beide circuits onder omstandigheden tegelijk aan te schakelen.The control unit 16 can be arranged to give priority to heating tap water or heating up climate fluid. The priority may vary depending on the time of day. If the tap water circuit has priority, the control unit 16 may be arranged to keep the circulation pump 122 of the climate system circuit 12 switched off as long as the conditions for activating the circulation pump 112 of the tap water circuit 11 are met, so that only heat to the circuit 12 for the climate system is pumped when the storage vessel 110 is at temperature. Alternatively, the control unit 16 may be arranged to switch on the circulation pumps 112, 122 of both circuits simultaneously under certain circumstances.

De besturingseenheid 16 is ook ingericht om de circulatiepomp 122 van het circuit 12 voor het klimaatsysteem te starten het klimaatsysteem aangeeft dat afkoelen van het water in het klimaatsysteem nodig is, bijvoorbeeld wanneer een kamertemperatuur sensor van het klimaatsysteem aangeeft dat een gemeten kamertemperatuur boven een vooraf ingestelde drempeltemperatuur komt, of een watertemperatuur sensor van het klimaatsysteem aangeeft dat een gemeten watertemperatuur boven een vooraf ingestelde drempeltemperatuur komt, of voldaan is aan een ander criterium van het klimaatsysteem. In dit geval schakelt besturingseenheid 16 driewegklep 124 om water uit het klimaatsysteem door warmtewisselaar 130 te pompen.The control unit 16 is also arranged to start the circulation pump 122 of the climate system circuit 12 the climate system indicates that cooling of the water in the climate system is required, for example when a room temperature sensor of the climate system indicates that a measured room temperature is above a preset threshold temperature, or a water temperature sensor of the climate system indicates that a measured water temperature exceeds a preset threshold temperature, or that another criterion of the climate system is met. In this case, control unit 16 switches three-way valve 124 to pump water from the climate system through heat exchanger 130.

De besturingseenheid 16 is ingericht om de circulatiepomp 102 van het circuit voor water uit het warmtereservoir aan te schakelen als aan de voorwaarden voor aanschakelen van minstens één van circulatiepompen 112, 122 voor het opslagvat 110 voor tapwater en het klimaatsysteem voldaan is. In dit geval hoeft de compressor 140 niet te worden aangeschakeld tenzij tegelijk verwarming van het tapwater nodig is.The control unit 16 is arranged to switch on the circulation pump 102 of the circuit for water from the heat reservoir if the conditions for switching on at least one of circulation pumps 112, 122 for the storage tank 110 for tap water and the climate system are met. In this case, the compressor 140 need not be switched on unless heating of the tap water is required at the same time.

Systeem met drieweg warmtewisselaarSystem with three-way heat exchanger

Figuur 2 toont een gecombineerd tapwater/klimaat warmtepompsysteem volgens de uitvinding. In vergelijking met het systeem van figuur 1 zijn in de eerste plaats de eerste en tweede condensor 142, 146 vervangen door een drieweg warmtewisselaar 20 waarin zich telkens tussen een eerste kanaal voor water uit het circuit 11 voor tapwater en een tweede kanaal voor water uit het circuit 12 voor water uit het circuit voor het verwarmen en verkoelen van water uit het klimaatsysteem 120 een kanaal van het circuit 14 voor werkfluïdum van de warmtepomp bevindt, dat aan het eerste en tweede kanaal grenst. Verder is een tweede temperatuursensor 22 toegevoegd om de temperatuur van water uit klimaatsysteem te meten. Tweede temperatuursensor 22 wordt schematisch weergegeven aan de verbinding tussen klimaatsysteem 120 en circulatiepomp 122, maar kan zich ook elders bevinden, bij voorkeur op een plaats waar de temperatuur gemeten wordt van water dat beschikbaar is om van klimaatsysteem 120 naar drieweg warmtewisselaar 20 te stromen. In plaats van een temperatuursensor 22 kan een temperatuurverschil sensor gebruikt worden met temperatuurgevoelige elementen in het tapwater en in water van klimaatsysteem 120.Figure 2 shows a combined tap water / climate heat pump system according to the invention. In comparison with the system of Fig. 1, first and second condenser 142, 146 are replaced in the first place by a three-way heat exchanger 20 in which there is in each case a first channel for water from the circuit 11 for tap water and a second channel for water from the circuit 12 for water from the circuit for heating and cooling water from the climate system 120 a channel of the working fluid circuit 14 of the heat pump, which is adjacent to the first and second channel. Furthermore, a second temperature sensor 22 has been added to measure the temperature of water from the climate system. Second temperature sensor 22 is shown schematically at the connection between climate system 120 and circulation pump 122, but may also be located elsewhere, preferably at a location where the temperature of water available to flow from climate system 120 to three-way heat exchanger 20 is measured. Instead of a temperature sensor 22, a temperature difference sensor can be used with temperature-sensitive elements in the tap water and in water of climate system 120.

Figuur 3 en 4 illustreren een uitvoeringsvorm van een dergelijke drieweg warmtewisselaar 20. In de uitvoeringsvorm bevat de drieweg warmtewisselaar meerdere parallelle platen 30. Figuur 3 toont de platen in dwarsaanzicht en figuur 4 toont ze in perspectief. De ruimtes tussen de platen vormen de kanalen van de warmtewisselaar. In figuur 3 worden eerste kanalen, die deel uitmaken van het circuit 11 voor tapwater, met een eerste arcering aangegeven. Deze kanalen zijn tussen aansluitingen 32a,b gekoppeld. Tweede kanalen, die deel uitmaken van het circuit 12 voor water voor het verwarmen en verkoelen van water uit het klimaatsysteem 120 worden met een tweede arcering aangegeven. Deze kanalen zijn tussen aansluitingen 32a,b gekoppeld.Figures 3 and 4 illustrate an embodiment of such a three-way heat exchanger 20. In the embodiment, the three-way heat exchanger comprises a plurality of parallel plates 30. Figure 3 shows the plates in transverse view and Figure 4 shows them in perspective. The spaces between the plates form the channels of the heat exchanger. In figure 3, first channels, which form part of the tap water circuit 11, are indicated with a first hatching. These channels are coupled between terminals 32a, b. Second channels, which form part of the water circuit 12 for heating and cooling water from the climate system 120, are indicated by a second hatch. These channels are coupled between terminals 32a, b.

Derde kanalen, die deel uitmaken van het circuit 14 voor werkfluïdum van de warmtepomp, worden ongearceerd weergegeven, en liggen tussen de gearceerde kanalen, telkens tussen en aangrenzend aan verschillend gearceerde kanalen. Deze derde kanalen zijn tussen aansluitingen 33a,b gekoppeld. Ter illustratie wordt een eerste kanaal 36 voor water uit het circuit 11 voor tapwater met een label 36 aangegeven. Een tweede kanaal 37 voor water uit het circuit 12 voor water uit het circuit voor het verwarmen en verkoelen van water uit het klimaatsysteem 120 wordt met een tweede label 37 aangegeven. Tussen het eerste en tweede kanaal, en eraan grenzend ligt een derde kanaal 38 van het circuit 14 voor werkfluïdum van de warmtepomp.Third channels, which are part of the heat pump operating fluid circuit 14, are shown unhatched, and lie between the shaded channels, each time between and adjacent to differently shaded channels. These third channels are coupled between terminals 33a, b. For illustration, a first channel 36 for water from the tap water circuit 11 is indicated with a label 36. A second channel 37 for water from the circuit 12 for water from the circuit for heating and cooling water from the climate system 120 is indicated by a second label 37. Between the first and second channels, and adjacent thereto is a third channel 38 of the working fluid circuit 14 of the heat pump.

In plaats van een drieweg warmtewisselaar 20 kan een warmtewisselaar met één of meer dubbelwandige buizen gebruikt worden, waarin het water in het eerste kanaal zich bijvoorbeeld in de binnenste buis bevindt, het werkfluïdum in het derde kanaal zich in de omhullende buis daaromheen bevindt en het water in het derde kanaal zich buiten de omhullende buis bevindt.Instead of a three-way heat exchanger 20, a heat exchanger with one or more double-walled tubes can be used, in which the water in the first channel is for example located in the inner tube, the working fluid in the third channel is located in the surrounding tube and the water is located outside the envelope tube in the third channel.

De besturingseenheid 16 is ingericht om het systeem afhankelijk van de temperatuurverhoudingen naar verschillende toestanden te schakelen. Tabel 1 geeft de verschillende toestanden weer, met kolommen 102, 112, 122 om aan te geven of de circulatiepompen 102, 112, 122 van het reservoircircuit 10, het tapwatercircuit 11 en het klimaatcircuit 12 aan of uitstaan in de betrokken toestand.The control unit 16 is adapted to switch the system to different states depending on the temperature conditions. Table 1 shows the different states, with columns 102, 112, 122 to indicate whether the circulation pumps 102, 112, 122 of the reservoir circuit 10, the tap water circuit 11 and the climate circuit 12 are on or off in the relevant state.

Tabel 1Table 1

De “Pompend tapwater verwarmen” toestand en de “Pompend klimaatwater verwarmen” zullen ook als de eerste en tweede verwarmingstoestand worden aangeduid. De ster (*) geeft aan dat in een uitvoeringsvorm ook mogelijk is dat de pompende tapwater en klimaatwater toestanden tegelijk kunnen optreden. De “koelen” toestand is optioneel. De besturingseenheid 16 kan voorzien in verdere toestanden. De besturingseenheid 16 schakelt naar de passieve toestand als niet naar één van de andere toestanden geschakeld is.The "Pumping DHW heating" state and the "Pumping climate water heating" will also be referred to as the first and second heating states. The star (*) indicates that in one embodiment it is also possible that the pumping tap water and climate water states can occur simultaneously. The "cooling" state is optional. The control unit 16 can provide further states. The control unit 16 switches to the passive state if one of the other states is not switched.

Drieweg warmtewisselaar 20 wordt gebruikt voor drie warmtestromen: een eerste stroom van de derde kanalen 38 naar de eerste kanalen 36, een tweede stroom van de derde kanalen 38 naar de tweede kanalen 37, en een derde stroom van de tweede kanalen 37 naar de eerste kanalen 36. Deze derde stroom loopt via stilstaand werkfluïdum in de derde kanalen 38.Three-way heat exchanger 20 is used for three heat flows: a first flow from the third channels 38 to the first channels 36, a second flow from the third channels 38 to the second channels 37, and a third flow from the second channels 37 to the first channels 36. This third flow runs through the stationary working fluid in the third channels 38.

De besturingseenheid 16 is ingericht om voor de eerste en tweede stroom naar de eerste of tweede verwarmingstoestand te schakelen, waarin de besturingseenheid 16 de compressor 140 en de circulatiepomp 102 van het reservoircircuit aangeschakeld houdt, en respectievelijk de circulatiepomp 112 in het tapwatercircuit 11 of de circulatiepomp 122 in het klimaatcircuit 12 aangeschakeld houdt, zodat het werkfluïdum in de derde kanalen 38 warmer wordt dan het water in de eerste en tweede kanalen, en het water in de eerste of de tweede kanalen gecirculeerd wordt.The control unit 16 is adapted to switch for the first and second flow to the first or second heating state, in which the control unit 16 keeps the compressor 140 and the circulation pump 102 of the reservoir circuit switched on, and respectively the circulation pump 112 in the tap water circuit 11 or the circulation pump 122 in the climate circuit 12, so that the working fluid in the third channels 38 becomes warmer than the water in the first and second channels, and the water in the first or the second channels is circulated.

Voor de derde stroom voorziet de besturingseenheid 16 in de indirecte overdrachtstoestand, waarin de besturingseenheid 16 deFor the third flow, the control unit 16 provides the indirect transfer state, in which the control unit 16

compressor 140 uitgeschakeld houdt, zodat het werkfluïdum in de derde kanalen 38 een temperatuur tussen die van het water in de eerste en tweede kanalen kan aannemen, en waarin de besturingseenheid 16 de circulatiepomp 112 in het tapwatercircuit 11 of de circulatiepomp 122 in het klimaatcircuit 12 tegelijk aangeschakeld houdt, zodat water door de eerste en tweede kanalen circuleert. Voor de derde stroom wordt gebruik gemaakt van advectie en/of warmtediffusie in de derde kanalen in een richting dwars op de platen 30.keeps compressor 140 switched off, so that the working fluid in the third channels 38 can assume a temperature between that of the water in the first and second channels, and in which the control unit 16 simultaneously the circulation pump 112 in the tap water circuit 11 or the circulation pump 122 in the climate circuit 12 simultaneously switched on, so that water circulates through the first and second channels. For the third stream, use is made of advection and / or heat diffusion in the third channels in a direction transverse to the plates 30.

In de indirecte overdrachtstoestand kan voor de derde stroom ook gebruik gemaakt worden van een heat pipe effect, waarin werkfluïdum in de derde kanalen 38 aangrenzend aan platen die de derde kanalen 38 scheiden van de tweede kanalen 37 verdampt en werkfluïdum in de derde kanalen 38 aangrenzend aan platen die de derde kanalen 38 scheiden van de eerste kanalen 36 condenseert. Daartoe wordt de hoeveelheid werkfluïdum tussen de platen 30 bij voorkeur zo ingesteld dat het vloeistof niveau van het werkfluïdum tot een gedeelte van de hoogte van de platen 30 staat, maar niet tot de volledige hoogte.In the indirect transfer state, a heat pipe effect can also be used for the third stream, in which working fluid in the third channels 38 adjacent to plates separating the third channels 38 from the second channels 37 evaporates and working fluid in the third channels 38 adjacent to plates that separate the third channels 38 from the first channels 36 condense. To that end, the amount of working fluid between the plates 30 is preferably adjusted so that the liquid level of the working fluid is up to a portion of the height of the plates 30, but not to the full height.

In het gecombineerde tapwater/klimaat warmtepompsysteem volgens de uitvinding wordt ook de besturingseenheid aangepast ten opzichte van dat van figuur 1. De besturingseenheid is ingericht om, bij het opwarmen van tapwater, aanvankelijk in de indirecte overdrachtstoestand te schakelen, waarin compressor 140 uitgeschakeld wordt gehouden en de circulatiepomp 122 aangeschakeld is om water van het circuit 12 uit het klimaatsysteem 120 door drieweg warmtewisselaar 20 te pompen. De besturingseenheid is ingericht om deze indirecte overdrachtstoestand te handhaven zolang aan een temperatuurvoorwaarde voldaan is.In the combined tap water / climate heat pump system according to the invention, the control unit is also adapted with respect to that of Fig. 1. The control unit is arranged, when heating tap water, to initially switch to the indirect transfer state, in which compressor 140 is kept switched off and the circulation pump 122 is turned on to pump water from the circuit 12 from the climate system 120 through three-way heat exchanger 20. The control unit is arranged to maintain this indirect transfer state as long as a temperature condition is met.

Figuur 5 toont een diagram dat de werking van de besturingseenheid 16 in deze toestand illustreert. Elk punt in het diagram geeft een combinatie van de temperatuur van het water in het en een maat voor de warmte in het opslagvat 110 voor tapwater, bij wijze van voorbeeld de gemiddelde temperatuur van het water onder het warmtefront. Horizontaal is de temperatuur Tklimaat van het water in het uitgezet en verticaal de temperatuur Ttap-laag van het tapwater onder het warmtefront. De aanvangscombinatie wordt met het punt 56 aangeven. Het punt 56 gaat uit van een zomerse situatie, met warme buitenlucht en relatief koud leidingwater. Op dit punt is het water in het klimaatcircuit warmer dan die van water in het tap watercircuit (bijvoorbeeld 25 en 15 graden Celsius).Figure 5 shows a diagram illustrating the operation of the control unit 16 in this state. Each point in the diagram gives a combination of the temperature of the water in it and a measure of the heat in the tap water storage tank 110, for example, the average temperature of the water below the heat front. Horizontally the temperature T climate of the water in the expanded and vertically the temperature T tap layer of the tap water below the heat front. The initial combination is indicated by point 56. Point 56 assumes a summer situation, with warm outside air and relatively cold tap water. At this point the water in the climate circuit is warmer than that of water in the tap water circuit (for example 25 and 15 degrees Celsius).

De horizontale lijn 50 geeft een ingestelcle gewenste warm tapwatertemperatuur aan (bijvoorbeeld 60 graden Celsius). De schuine lijn 54 geeft combinaties aan waar de temperatuur van het water in het en de temperatuur van het water onder het warmtefront gelijk zijn. Bij het opwarmen wordt het water volgt de combinatie eerst een eerste deeltraject 56a, waarin warmte gewisseld wordt tussen het klimaatwatercircuit 12 en het tapwatercircuit 11 en volgt de combinatie vervolgens een tweede deeltraject 56b, waarin warmte gepompt wordt van het reservoircircuit 10 naar het tap watercircuit 11.The horizontal line 50 indicates a set desired hot water temperature (for example 60 degrees Celsius). The oblique line 54 indicates combinations where the temperature of the water in it and the temperature of the water below the heat front are equal. Upon heating, the water first follows a combination of a first sub-section 56a in which heat is exchanged between the climate water circuit 12 and the tap water circuit 11 and the combination subsequently follows a second sub-section 56b in which heat is pumped from the reservoir circuit 10 to the tap water circuit 11 .

De combinaties van temperaturen waarin de besturingseenheid 16 de indirecte verwarmingstoestand handhaaft worden met het gearceerde gebied 52 aangegeven. In een uitvoeringsvorm is de besturingseenheid 16 ingericht om te bepalen of aan de temperatuurvoorwaarde voldaan is door de temperatuur van water in het tapwater circuit 11 en van water uit het 12 te vergelijken. De temperatuurvoorwaarde staat de indirecte verwarmingstoestand toe wanneer de temperatuur van het tapwater uit opslagvat 110 lager is dan die van het water uit klimaatsysteem. Zodoende wordt het tapwater in opslagvat 110 in de indirecte verwarmingstoestand opgewarmd vanuit het klimaatsysteem 120. Daarnaast kan de besturingseenheid 16 als aanvullende voorwaarde hanteren dat de temperatuur van water uit het 12 lager is dan de gewenste luchttemperatuur die in de thermostaat van het klimaatsysteem is ingesteld (karakteristiek voor de zomerse situatie).The combinations of temperatures at which the control unit 16 maintains the indirect heating state are indicated by the shaded area 52. In one embodiment, the control unit 16 is arranged to determine whether the temperature condition is met by comparing the temperature of water in the tap water circuit 11 and of water from the 12. The temperature condition permits the indirect heating condition when the temperature of the tap water from storage tank 110 is lower than that of the water from climate system. Thus, in the indirect heating state, the tap water in storage tank 110 is heated from the climate system 120. In addition, the control unit 16 can apply as an additional condition that the temperature of water from the 12 is lower than the desired air temperature set in the thermostat of the climate system ( characteristic of the summer situation).

De besturingseenheid is in principe ingericht om, bij het opwarmen van tapwater, naar een tweede toestand te schakelen wanneer de temperatuur van het tapwater uit opslagvat 110 hoger wordt dan die van het water uit klimaatsysteem 120. De besturingseenheid is ingericht om in de tweede toestand compressor 140 aan te schakelen en het pompen van water uit klimaatsysteem 120 door drieweg warmtewisselaar 20 te stoppen. Zodoende wordt het tapwater in opslagvat 110 in de tweede toestand opgewarmd met behulp van water uit het warmtereservoir 100.The control unit is in principle adapted to switch to a second state when the tap water is heated up when the temperature of the tap water from storage tank 110 becomes higher than that of the water from climate system 120. The control unit is arranged to be a compressor in the second state 140 and stop pumping water from climate system 120 through three-way heat exchanger 20. Thus, in the second state, the tap water in storage vessel 110 is heated with the aid of water from the heat reservoir 100.

In de uitvoeringsvorm die met figuur 5 geïllustreerd wordt is de besturingseenheid ingericht om, als temperatuurvoorwaarde voor het handhaven van de indirecte verwarmingstoestand te gebruiken dat de temperatuur van het tapwater uit opslagvat 110 meer dan een vooraf bepaald bedrag lager is dan die van het water uit klimaatsysteem 120. De besturingseenheid is ingericht om naar de tweede toestand te schakelen als niet meer aan deze temperatuurvoorwaarde voldaan is. Dit voorkomt dat de verwarming in de indirecte verwarmingstoestand verwaarloosbaar wordt zonder de tweede toestand te bereiken.In the embodiment illustrated with Figure 5, the control unit is adapted to use, as a temperature condition for maintaining the indirect heating state, that the temperature of the tap water from storage tank 110 is more than a predetermined amount lower than that of the water from the climate system 120. The control unit is adapted to switch to the second state when this temperature condition is no longer met. This prevents the heating in the indirect heating state from becoming negligible without reaching the second state.

De besturingseenheid is bij voorkeur ingericht om, als het klimaatsysteem 120 aangeeft dat water uit het klimaatsysteem verwarmd moet worden, niet naar de indirecte verwarmingstoestand te schakelen maar direct naar de tweede toestand, ook wanneer aan de temperatuurvoorwaarde voldaan is. Dit voorkomt nodeloos afkoelen van het water in het klimaatsysteem.The control unit is preferably arranged, if the climate system 120 indicates that water from the climate system must be heated, not to switch to the indirect heating state but directly to the second state, also when the temperature condition is met. This prevents unnecessary cooling of the water in the climate system.

In een verdere uitvoeringsvorm is de besturingseenheid is ingericht om, als het klimaatsysteem 120 niet aangeeft dat water uit het klimaatsysteem gekoeld moet worden, niet naar de indirecte verwarmingstoestand te schakelen maar direct naar de tweede toestand, ook wanneer aan de temperatuurvoorwaarde voldaan is. Ook dit voorkomt nodeloos afkoelen van het water uit het klimaatsysteem, maar alternatief kan de besturingseenheid toch ingericht zijn om naar de indirecte verwarmingstoestand te schakelen als aan de temperatuurvoorwaarde voldaan is en het klimaatsysteem 120 niet aangeeft dat water uit het klimaatsysteem gekoeld moet worden, of wanneer de omgevingstemperatuur boven een drempel ligt. Het effect van de indirecte verwarmingstoestand op het klimaatsysteem is in elk geval meestal klein, en kan anticiperen op een latere vraag om koeling.In a further embodiment, if the climate system 120 does not indicate that water must be cooled from the climate system, the control unit is arranged not to switch to the indirect heating state, but directly to the second state, also when the temperature condition is met. This also prevents unnecessary cooling of the water from the climate system, but alternatively the control unit can nevertheless be adapted to switch to the indirect heating state if the temperature condition is met and the climate system 120 does not indicate that water from the climate system must be cooled, or when the ambient temperature is above a threshold. The effect of the indirect heating condition on the climate system is usually small in any case, and can anticipate a later cooling demand.

Als het klimaatsysteem aangeeft dat water uit het klimaatsysteem gekoeld moet worden, wordt normaal gesproken water uit klimaatsysteem 120 door het afkoelcircuit 13 naar warmtewisselaar 130 gepompt. In een uitvoeringsvorm is de besturingseenheid is ingericht om, als het klimaatsysteem aangeeft dat water uit het klimaatsysteem gekoeld moet, worden, tijdens werking in de tweede toestand de waterstroom uit klimaatsysteem 120 om te leggen naar warmtewisselaar.If the climate system indicates that water from the climate system is to be cooled, water from climate system 120 is normally pumped through the cooling circuit 13 to heat exchanger 130. In one embodiment, the control unit is adapted to, if the climate system indicates that water from the climate system is to be cooled, to convert the water flow from climate system 120 to a heat exchanger during operation in the second state.

Hoewel een uitvoeringsvorm getoond is met een circuit 13 voor het afkoelen van water uit het klimaatsysteem dat een warmtewisselaar 130 bevat, kan in andere uitvoeringsvormen zo’n circuit worden weggelaten. Deze uitvoeringsvorm kan gebruikt worden in systemen waarin het water uit het klimaatsysteem niet voor afkoelen van de omgeving gebruikt wordt, of op een andere manier gekoeld wordt. In dat geval dienen de eerste en tweede toestand alleen voor opwarmen van het tapwater.Although an embodiment is shown with a circuit 13 for cooling water from the climate system containing a heat exchanger 130, such a circuit can be omitted in other embodiments. This embodiment can be used in systems in which the water from the climate system is not used for cooling the environment, or is cooled in another way. In that case, the first and second condition only serve to heat the tap water.

Omdat het warme tapwater boven het warmtefront in het opslagvat 110 buiten het tap watercircuit 11 blijft kan het koude tapwater onderaan onafhankelijk van de temperatuur van het warme tapwater bij lage temperatuur opgewarmd worden, zonder dat de compressor 140 hoeft te worden aangeschakeld.Because the hot tap water remains above the heat front in the storage vessel 110 outside the tap water circuit 11, the cold tap water can be heated at the bottom independently of the temperature of the hot tap water at a low temperature, without the compressor 140 having to be switched on.

Hoewel een uitvoeringsvorm beschreven is voor opwarmen van het tapwater kunnen met het systeem meerdere functies gerealiseerd worden, of andere functies in plaats van het opwarmen van het tapwater. Zo kan het systeem ook andersom gebruikt worden, om water uit het klimaatsysteem in de indirecte verwarmingstoestand op te warmen met warmte uit water in het opslagvat voor tapwater.Although an embodiment has been described for heating the tap water, several functions can be realized with the system, or other functions instead of heating the tap water. The system can thus also be used the other way around to heat water from the climate system in the indirect heating state with heat from water in the tap water storage tank.

Figuur 6 toont een diagram dat de werking van de besturingseenheid 16 in deze omstandigheden illustreert. In het diagram corresponderen de punten net als in figuur 5 met temperatuur combinaties. Bij het opwarmen wordt het water volgt de combinatie eerst een eerste deeltraject 62a, waarin warmte gewisseld wordt tussen het tapwatercircuit 11 en het klimaatwatercircuit 12. De aanvangscombinatie 62 gaat uit van een voorjaar- of najaar-situatie, met een buitenluchttemperatuur die niet veel verwarming vereist. Op de aanvangscombinatie 62 is het water onder het temperatuurfront in het tapwatercircuit warmer dan die van water in het klimaatcircuit (bijvoorbeeld tussen de 60 en 35 graden Celsius en 18 graden Celsius). De combinaties van temperaturen waarin de besturingseenheid 16 de tweede indirecte verwarmingstoestand handhaaft worden met het gearceerde gebied 60 aangegeven.Figure 6 shows a diagram illustrating the operation of the control unit 16 in these circumstances. In the diagram, the points correspond with temperature combinations, just like in Figure 5. Upon heating, the water follows the combination first a first sub-section 62a, in which heat is exchanged between the tap water circuit 11 and the climate water circuit 12. The initial combination 62 assumes a spring or autumn situation, with an outside air temperature that does not require much heating . At the initial combination 62, the water below the temperature front in the tap water circuit is warmer than that of water in the climate circuit (for example, between 60 and 35 degrees Celsius and 18 degrees Celsius). The combinations of temperatures at which the control unit 16 maintains the second indirect heating state are indicated by the shaded area 60.

De circulatie werkt in de tweede indirecte verwarmingstoestand als beschreven voor de indirecte verwarmingstoestand toestand. Het verschil is dat de besturingseenheid in deze uitvoeringsvorm ingericht is om (ook of alleen) onder een andere temperatuurvoorwaarde naar de indirecte verwarmingstoestand te schakelen, namelijk wanneer de temperatuur van water in het klimaatsysteem onder een vooraf bepaalde drempel valt en de temperatuur in het tapwater opslagvat boven een hogere, vooraf bepaalde drempel ligt. Temperatuursensor 118 kan gebruikt worden voor het testen op deze voorwaarde. Wanneer de thermostaat van het klimaatsysteem aangeeft dat een ingestelde luchttemperatuur bereikt is in de te verwarmen ruimte, schakelt de besturingseenheid 16 de circulatiepompen uit van het tapwatercircuit en het klimaatcircuit uit, zodat de indirecte verwarmingstoestand beëindigd wordt.The circulation operates in the second indirect heating state as described for the indirect heating state. The difference is that in this embodiment the control unit is adapted to switch (also or only) to the indirect heating condition under a different temperature condition, namely when the temperature of water in the climate system falls below a predetermined threshold and the temperature in the tap water storage tank above a higher, predetermined threshold. Temperature sensor 118 can be used for testing on this condition. When the thermostat of the climate system indicates that a set air temperature has been reached in the room to be heated, the control unit 16 switches off the circulation pumps of the tap water circuit and the climate circuit, so that the indirect heating condition is terminated.

Daarnaast kan de besturingseenheid 16 als aanvullende voorwaarde voor het schakelen naar de indirecte verwarmingstoestand hanteren dat de temperatuur van water uit het 12 hoger is dan de ingestelde lucht temperatuur die in de thermostaat van het klimaatsysteem is ingesteld (karakteristiek voor voor- en najaar-situaties).In addition, the control unit 16 can use as an additional condition for switching to the indirect heating state that the temperature of water from the 12 is higher than the set air temperature set in the thermostat of the climate system (characteristic of spring and autumn situations) .

Een voordeel van dit gebruik van de indirecte verwarmingstoestand is dat de warmtepomp minder vaak hoeft te worden aangeschakeld. Wanneer de warmtepomp aangeschakeld wordt om het water onderin tapwater opslagvat 110 naar het warm water temperatuurniveau 50 te verwarmen, moet de warmtepomp weliswaar langer worden aangeschakeld om ook de verloren warmte uit het tapwatercircuit aan te vullen. Maar vanwege aanschakelverliezen is dat is efficiënter dan twee keer aanschakelen van de warmtepomp voor respectievelijk het tapwatercircuit en het kilmaatcircuit. De besturingseenheid 16 kan ook herhaald naar de indirecte verwarmingstoestand schakelen, zonder intussen de warmtepomp aan te schakelen, wat tot nog hogere efficiëntie leidt.An advantage of this use of the indirect heating condition is that the heat pump does not have to be switched on as often. When the heat pump is switched on to heat the water at the bottom of tap water storage tank 110 to the hot water temperature level 50, it is true that the heat pump must be switched on longer in order to also supplement the lost heat from the tap water circuit. But because of switch-on losses, this is more efficient than switching the heat pump on twice for the DHW circuit and the cold-circuit circuit respectively. The control unit 16 can also repeatedly switch to the indirect heating state, without in the meantime switching on the heat pump, which leads to even higher efficiency.

In een uitvoeringsvorm is de besturingseenheid 16 ingericht om de warmtepomp te activeren wanneer de besturingseenheid 16 detecteert dat de temperatuur van het tapwater onder in het opslagvat 110 tijdens de indirecte verwarmingstoestand zo laag wordt dat significante opwarming van het water in het klimaatcircuit 12 niet meer mogelijk is, maar de ingestelde luchttemperatuur nog niet bereikt is. Figuur 6a en 6b illustreren alternatieve uitvoeringen, waarin in dat geval respectievelijk eerst het tapwater en het water in het klimaatcircuit met de warmtepomp worden op gewarmd. De keuze tussen deze twee is een kwestie van prioriteit, die van de tijd op de dag kan afhangen.In one embodiment, the control unit 16 is adapted to activate the heat pump when the control unit 16 detects that the temperature of the tap water at the bottom of the storage vessel 110 during the indirect heating state becomes so low that significant heating of the water in the climate circuit 12 is no longer possible , but the set air temperature has not yet been reached. Figures 6a and 6b illustrate alternative embodiments, in which case the tap water and the water in the climate circuit with the heat pump are first heated respectively. The choice between these two is a matter of priority, which can depend on the time of day.

Figuur 6a en 6b illustreren uitvoeringsvormen van de werking wanneer de ingestelde luchttemperatuur nog niet alleen door middel van warmteoverdracht uit het tapwatercircuit bereikt wordt voordat het tapwater te koud wordt om de klimaatvloeistof op te warmen. Dit kan bijvoorbeeld het geval zijn als het tapwater eerder is afgekoeld bij het opwarmen van de klimaatvloeistof en de klimaatvloeistof daarna opnieuw is afgekoeld. Dit kan ook het geval zijn als luchttemperatuur te koud is om alleen met warmte uit het tapwater te werken.Figures 6a and 6b illustrate embodiments of the operation when the set air temperature is not only reached by means of heat transfer from the tap water circuit before the tap water becomes too cold to heat the climate fluid. This may be the case, for example, if the tap water has cooled earlier when the climate fluid is heated and the climate fluid has subsequently cooled again. This can also be the case if the air temperature is too cold to only work with heat from the tap water.

In beide uitvoeringsvormen schakelt de besturingseenheid aanvankelijk naar de indirecte verwarmingsmode op detectie dat de luchttemperatuur onder een ingestelde waarde ligt, en de temperatuur van het tapwater onderin het opslagvat 110 boven die van de klimaatvloeistof ligt (zoals op punt 62).In both embodiments, the control unit initially switches to the indirect heating mode on detection that the air temperature is below a set value, and the temperature of the tap water at the bottom of the storage tank 110 is above that of the climate fluid (as at point 62).

In de uitvoering die in figuur 6a geïllustreerd wordt is de besturingseenheid 16 ingericht om, wanneer de ingestelde luchttemperatuur nog niet bereikt is op detectie dat de temperatuur van het tapwater daalt tot minder dan een vooraf bepaald bedrag boven de tempartuur van de klimaatvloeistof, eerst naar de toestand te schakelen waarin het water in het klimaatcircuit 12 met de warmtepomp wordt op gewarmd en pas daarna naar de toestand waarin het tapwater in het tapwatercircuit 11 met de warmtepomp wordt opgewarmd (deeltraject 62b).In the embodiment illustrated in Figure 6a, when the set air temperature has not yet been reached for detection that the temperature of the tap water drops to less than a predetermined amount above the temperature of the climate fluid, the control unit 16 is first switch to the state in which the water in the climate circuit 12 with the heat pump is heated up and only then to the state in which the tap water in the tap water circuit 11 is heated with the heat pump (section 62b).

Met andere woorden, op detectie dat de temperatuur van het tapwater daalt tot minder dan een vooraf bepaald bedrag boven de temperatuur van de klimaatvloeistof wanneer de ingestelde luchttemperatuur nog niet bereikt is, schakelt de besturingseenheid de compressor 140 van de warmte pomp in, de circulatiepomp 112 van het tapwatercircuit uit en de circulatiepomp 121 van het aan. Op detectie dat de luchttemperatuur de ingestelde waarde heeft bereikt schakelt de besturingseenheid de circulatiepomp 112 van het tapwater circuit aan en de circulatiepomp 121 van het uit, terwijl de compressor 140 van de warmtepomp aan blijft. Op detectie dat daarna het tapwater een ingestelde waarde bereikt schakelt de besturingseenheid de circulatiepomp 112 van het tapwatercircuit en de compressor 140 uit. Zodoende kan het warmtepomp achter elkaar actief bhjven voor het opwarmen van klimaatvloeistof en tapwater, wat de efficiëntie verhoogt.In other words, upon detection that the temperature of the tap water drops to less than a predetermined amount above the temperature of the climate fluid when the set air temperature has not yet been reached, the control unit switches on the compressor 140 of the heat pump, the circulation pump 112 off the DHW circuit and the circulation pump 121 off. Upon detection that the air temperature has reached the set value, the control unit switches on the circulation pump 112 of the tap water circuit and the circulation pump 121 of off, while the compressor 140 of the heat pump remains on. Upon detection that thereafter the tap water reaches a set value, the control unit switches off the circulation pump 112 of the tap water circuit and the compressor 140. In this way the heat pump can be kept active one after the other for heating up climate fluid and tap water, which increases efficiency.

In de uitvoering die in figuur 6b geïllustreerd wordt is de besturingseenheid 16 ingericht om, wanneer de ingestelde luchttemperatuur nog niet bereikt is, eerst naar een toestand te schakelen waarin het water in het tapwatercircuit 11 met de warmtepomp wordt opgewarmcl. In die toestand activeert de besturingseenheid 16 de compressor 140 en de circulatiepomp 112 van het tap watercircuit 11, zodat de warmtepomp het tapwater opwarmt (deeltraject 62b). Nadat de besturingseenheid 16 detecteert dat het tapwater onder in het opslagvat een hogere temperatuur niveau bereikt heeft, bijvoorbeeld het niveau 50, kan de besturingseenheid 16 weer naar de indirecte verwarmingstoestand schakelen (zoals getoond) of naar een de toestand waarin het water in het klimaatcircuit 12 met de warmtepomp wordt opgewarmd (de circulatiepomp 112 van het tapwatercircuit 11 uit, de circulatiepomp 122 van het klimaatcircuit 12 aan en de compressor 140 aan), tot de ingestelde luchttemperatuur bereikt is.In the embodiment illustrated in Fig. 6b, the control unit 16 is adapted to switch, when the set air temperature has not yet been reached, to a state in which the water in the tap water circuit 11 is heated with the heat pump. In that state, the control unit 16 activates the compressor 140 and the circulation pump 112 of the tap water circuit 11, so that the heat pump heats the tap water (sub-section 62b). After the control unit 16 detects that the tap water at the bottom of the storage tank has reached a higher temperature level, for example the level 50, the control unit 16 can switch again to the indirect heating state (as shown) or to a state in which the water in the climate circuit 12 the heat pump is heated (the circulation pump 112 of the DHW circuit 11 off, the circulation pump 122 of the climate circuit 12 on and the compressor 140 on), until the set air temperature is reached.

Een ander alternatief is om zowel het tap watercircuit en het klimaatcircuit tegelijk met de warmtepomp op te warmen met de warmtepomp. In dit alternatief schakelt de besturingseenheid, op detectie dat de temperatuur van het tapwater daalt tot minder dan een vooraf bepaald bedrag boven de tempartuur van de klimaatvloeistof, de compressor 140 aan terwijl zowel de circulatiepomp 112 van het tapwatercircuit en de circulatiepomp 121 van het aan blijven, en schakelt de circulatiepomp 121 van het en de circulatiepomp 112 van het tapwater circuit en respectievelijk uit als de ingestelde luchttemperatuur en de ingestelde tapwatertemperatuur bereikt zijn, en de compressor 140 uit wanneer allebei het geval is.Another alternative is to heat both the tap water circuit and the climate circuit at the same time as the heat pump with the heat pump. In this alternative, upon detection that the temperature of the tap water drops to less than a predetermined amount above the climate fluid temperature, the control unit switches on the compressor 140 while both the DHW circulation pump 112 and the DHW circulation pump 121 remain on. and switches the circulation pump 121 of the DHW circuit and the circulation pump 112 off and on, respectively, when the set air temperature and the set tap water temperature are reached, and the compressor 140 when both are the case.

De indirecte verwarmingstoestand kan ook gebruikt worden in een uitvoeringsvorm waarin het tapwater in het opslagvat geen temperatuurfront heeft, maar in plaats daarvan met het tapwatercircuit binnen een vooraf bepaald temperatuurbereik gehouden wordt (bijvoorbeeld 50-70 graden Celsius). Door het schakelen naar de indirecte verwarmingstoestand daalt de tap watertemperatuur binnen dit bereik. De besturingseenheid 16 is in deze uitvoeringsvorm ingericht om pas wanneer de tapwatertemperatuur onder de ondergrens van het bereik komt circulatie in het tapwatercircuit in combinatie met de warmtepomp aan te schakelen, totdat de temperatuur de bovengrens van het bereik bereikt.The indirect heating state can also be used in an embodiment in which the tap water in the storage vessel has no temperature front, but instead is kept within a predetermined temperature range with the tap water circuit (e.g. 50-70 degrees Celsius). By switching to the indirect heating state, the tap water temperature falls within this range. In this embodiment, the control unit 16 is adapted to switch on circulation in the tap water circuit in combination with the heat pump only when the tap water temperature falls below the lower limit of the range, until the temperature reaches the upper limit of the range.

In een verdere uitvoeringsvorm kan een tweede, hoger in opslagvat 110 metende temperatuur sensor (niet getoond) gebruikt worden om de eerste toestand te beëindigen als de temperatuur daar onder de betrokken drempel komt. De besturingseenheid kan ingericht zijn om dan naar een toestand te schakelen waarin water in klimaatsysteem met behulp van het warmtepompcircuit wordt opgewarmd. Zodoende kan opslagvat 110 als warmtebuffer voor het klimaatsysteem gebruikt worden, waardoor de compressor minder vaak aan en uitgeschakeld hoeft te worden, ’s Winters kan het systeem zodoende bij voorbeeld gebruikt worden voor ruimte verwarming, of ruimte verwarming en gebruik van het tapwatervat als CV-buffer.In a further embodiment, a second temperature sensor (not shown) measuring higher in storage vessel 110 can be used to terminate the first state if the temperature there falls below the relevant threshold. The control unit can be adapted to switch to a state in which water in the climate system is heated with the aid of the heat pump circuit. Thus, storage vessel 110 can be used as a heat buffer for the climate system, so that the compressor has to be switched on and off less frequently. buffer.

Hoewel uitvoeringsvormen met water in het circuit voor het klimaatsysteem beschreven zijn kan daarin in plaats daarvan een andere vloeistof gebruikt worden of een gas zoals lucht. Het zelfde geldt voor het circuit van en naar het warmtereservoir.Although embodiments with water have been described in the climate system circuit, a different liquid or a gas such as air may be used therein instead. The same applies to the circuit to and from the heat reservoir.

Claims

A combined tap water / climate heat pump system comprising - a reservoir circuit for circulating a medium from and to a heat reservoir, - a tap water circuit for circulating tap water from and to a tap water storage tank, - a climate fluid circuit for circulating liquid from and to a climate system, - a heat pump circuit comprising a compressor, an expansion member, a condenser and an evaporator in a heat pump circulation circuit for circulating working fluid, in which the evaporator is coupled to the first circuit, to transfer heat from the medium from the reservoir circuit to the working fluid, wherein the condenser includes a heat exchanger to transfer heat from the working fluid to the tap water in the tap water circuit and the fluid in the climate fluid circuit, which heat exchanger includes a first channel for the tap water in the tap water circuit, a second channel for the fluid in the climate fluid circuit and a third channel for he the working fluid in the heat pump circuit, wherein the first and second channels are separated by the third channel, and opposite walls of the third channel form heat contacts with the first and second channels, respectively; - a control unit adapted to switch the combined tap / climate heat pump system to a tap water heating state and a climate fluid heating state, wherein the control unit activates circulation in the tap water circuit and the climate fluid circuit respectively through the first and second channels of the heat exchanger and circulation in both heating states activate the first circuit and the compressor, and switch to an indirect heating state, in which the control unit activates both circulation in the tap water circuit and climate fluid circuit through the first and second channels of the heat exchanger respectively and keeps the compressor inactive, for transferring heat between the tap water circuit and climate fluid circuit via the working fluid in the heat exchanger.

A combined tap water / climate heat pump system according to claim 1, wherein the heat exchanger comprises a plurality of parallel plates, wherein spaces between the plates form the first, second and third channels, and the plates form the opposite walls of the channels.

The combined tap water / climate heat pump system according to claim 2, wherein the tap water circuit runs between a plurality of first pairs of plates, the climate fluid circuit runs between a plurality of second pairs of plates and the heat pump circuit runs between plates of the first and second pairs .

Combined tap water / climate heat pump system according to one of the preceding claims, provided with - a first temperature sensor for measuring a temperature indicative of a water temperature in the tap water circuit, - a second temperature sensor in the climate fluid circuit, and - wherein the control unit is arranged to switch the combined DHW / climate heat pump system, depending on a difference between the water temperature in the DHW circuit and the liquid temperature in the climate liquid circuit, to and / or from the indirect heating state.

The combined tap / climate heat pump system according to claim 4, wherein the control unit adapted to keep the combined tap / climate heat pump system when the first temperature sensor indicates that a water temperature in the tap water circuit is below a predetermined value in the indirect heating state as long as the second temperature sensor indicates that the liquid temperature in the climate fluid circuit is more than a predetermined amount above the water temperature in the tap water circuit.

The combined tap water / climate heat pump system according to claim 5, wherein the control unit adapted to switch the combined tap water / climate heat pump system when the first temperature sensor indicates that a water temperature in the tap water circuit is below the predetermined value to the tap water heating state as the second temperature sensor indicates that the liquid temperature in the climate fluid circuit is no more than the predetermined amount above the water temperature in the tap water circuit.

Combined tap water / climate heat pump system according to claim 4, 5 or 6, provided with a climate sensor for measuring whether an air temperature in a room in which the air temperature is influenced by the climate system is above or below a set value, and wherein the control unit is arranged to the combined tap water / climate heat pump system, when the climate sensor indicates that the air temperature is below a predetermined value in the indirect heating state as long as the second temperature sensor indicates that the liquid temperature in the climate fluid circuit is more than a predetermined amount below the water temperature in the tap water circuit .

The combined tap water / climate heat pump system according to claim 7, wherein the control unit adapted to switch the combined tap water / climate heat pump system when the climate sensor indicates that the air temperature is below the predetermined value in the climate fluid heating state if the second temperature sensor indicates that the liquid temperature is in the climate fluid circuit is no more than a predetermined amount below the water temperature in the tap water circuit.

A combined tap water / climate heat pump system according to any one of the preceding claims, provided with a further heat exchanger for transferring heat from the liquid in the climate fluid circuit to the liquid in the reservoir circuit.

The combined tap water / climate heat pump system according to claim 9, wherein the control unit is arranged to convert a fluid flow from the climate fluid circuit of the heat exchanger to the further heat exchanger when switching from the tap water heating state to the indirect heating state.

11. Combined tap water / climate temperature control method, using a heat pump system comprising - a reservoir circuit for circulating a medium from and to a heat reservoir, - a tap water circuit for circulating tap water from and to a tap water storage tank, - a climate fluid circuit for circulating liquid from and to a climate system, - a heat pump circuit, comprising a compressor, an expansion member, a condenser and an evaporator in a heat pump circuit for circulation of working fluid, in which the evaporator is coupled to the first circuit, to transfer heat from the medium from the reservoir circuit transfer to the working fluid, wherein the condenser contains a heat exchanger to transfer heat from the working fluid to the tap water in the tap water circuit and the fluid in the climate fluid circuit, which heat exchanger contains a first channel for the tap water in the tap water circuit, a second channel for the liquid in the climate fluid circuit and a third channel for the working fluid in the heat pump circuit, wherein the first and second channels are separated by the third channel, and opposite walls of the third channel form heat contacts with the first and second channels, respectively; wherein the method comprises the step of automatic switching to an indirect heating state, wherein both circulation in the tap water circuit and climate fluid circuit are active through the first and second channels of the heat exchanger respectively and the compressor is inactive, so that heat is transferred via the working fluid in the heat exchanger between the DHW circuit and climb a liquid circuit.

A method according to claim 11, comprising in response to detection that a water temperature in the tap water circuit is below a predetermined value to switch automatically to the indirect heating state if a liquid temperature in the climate fluid circuit is more than a predetermined amount above the water temperature in the tap water circuit .

A method according to claim 11 or 12, comprising in response to detection that an air temperature in a room heated by means of the climate fluid circuit is below a predetermined value and the fluid temperature in the climate fluid circuit is more than a predetermined amount below the water temperature in the tap water circuit is automatically switched to the indirect heating state.