NL2018840B1 - Gecombineerd tapwater/klimaat warmtepompsysteem - Google Patents

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 .

Description

Titel: Gecombineerd tapwater/klimaat warmtepompsysteem

Gebied van de uitvinding

De uitvinding betreft een gecombineerd tapwater/klimaat warmtepompsysteem en werkwijze.

Achtergrond

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.

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.

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.

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 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 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.

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.

Samenvatting

Het is oncler meer een doel om de efficiency van een gecombineerd tapwater/klimaat warmtepompsysteem te verhogen.

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.

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.

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.

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.

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.

Korte figuurbeschrijving

Deze en andere doelen en voordelen zullen worden beschreven aan de hand van een beschrijving van voorbeeldmatige uitvoeringsvormen onder verwijzing naar de volgende figuren.

Figuur 1, la en 2 tonen een gecombineerd tapwater/klimaat warmtepompsysteem;

Figuur 3 en 4 illustreren een driestromen warmtewisselaar;

Figuur 5, 6, 6a, 6b tonen diagrammen die de werking illustreren.

Beschrijving van voorbeeldmatige uitvoeringsvormen

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Systeem met drieweg warmtewisselaar

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.

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.

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.

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.

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.

Tabel 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.

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.

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.

Voor de derde stroom voorziet de besturingseenheid 16 in de indirecte overdrachtstoestand, waarin de besturingseenheid 16 de

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.

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 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.

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).

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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 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).

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 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.

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.

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.

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.

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.

Claims (13)

1. Gecombineerd tapwater/klimaat warmtepompsysteem 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 klimaatvloeistofcircuit voor circuleren van vloeistof van en naar een klimaatsysteem, - een warmtepompcircuit, omvattende een compressor, een expansieorgaan, een condensor en een verdamper in een warmtepomp circuit 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 klimaatvloeistofcircuit, welke warmtewisselaar een eerste kanaal bevat voor het tapwater in het tapwatercircuit, een tweede kanaal voor de vloeistof in het klimaatvloeistofcircuit 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 klimaatvloeistofcircuit door respectievelijk het eerste en tweede kanaal van de warmtewisselaar 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 klimaatvloeistofcircuit door respectievelijk het eerste en tweede kanaal van de warmtewisselaar activeert en de compressor inactief houdt, voor het overdragen van warmte tussen het tap watercircuit en klimaatvloeistofcircuit via het werkfluïdum in de warmtewisselaar.

2. Gecombineerd tapwater/klimaat warmtepompsysteem volgens conclusie 1, waarin de warmtewisselaar een veeltal parallelle platen bevat, waarin ruimtes tussen de platen de eerste, tweede en derde kanalen vormen, en de platen de tegenoverliggende wanden van de kanalen vormen.

3. Gecombineerd tapwater/klimaat warmtepompsysteem volgens conclusie 2, waarin het tap watercircuit tussen een veeltal eerste paren van de platen loopt, het klimaatvloeistofcircuit tussen een veeltal tweede paren van de platen loopt en het warmtepomp circuit voor tussen platen van de eerste en tweede paren loopt.

4. Gecombineerd tapwater/klimaat warmtepompsysteem volgens één der voorafgaande conclusies, voorzien van - een eerste temperatuursensor voor meten van een temperatuur die indicatief is voor een watertemperatuur in het tap watercircuit, - een tweede temperatuur sensor in het klimaatvloeistofcircuit, en - waarin de besturingseenheid ingericht om het gecombineerde tapwater/klimaat warmtepompsysteem, afhankelijk van een verschil tussen de watertemperatuur in het tapwatercircuit en de vloeistoftemperatuur in het klimaatvloeistofcircuit naar en/of uit de indirecte verwarmingstoestand te schakelen.

5. Gecombineerd tapwater/klimaat warmtepompsysteem volgens conclusie 4, waarin de besturingseenheid ingericht om het gecombineerde tapwater/klimaat warmtepompsysteem, wanneer de eerste temperatuursensor aangeeft dat een watertemperatuur in het tapwatercircuit onder een vooraf bepaalde waarde ligt in de indirecte verwarmingstoestand te houden zolang de tweede temperatuur sensor aangeeft dat de vloeistoftemperatuur in het klimaatvloeistofcircuit meer dan een vooraf bepaald bedrag boven de watertemperatuur in het tapwater circuit ligt.

6. Gecombineerd tapwater/klimaat warmtepompsysteem volgens conclusie 5, waarin de besturingseenheid ingericht om het gecombineerde tapwater/klimaat warmtepompsysteem, wanneer de eerste temperatuursensor aangeeft dat een watertemperatuur in het tap watercircuit onder de vooraf bepaalde waarde ligt naar de tapwater verwarmingstoestand te schakelen als de tweede temperatuursensor aangeeft dat de vloeistoftemperatuur in het klimaatvloeistofcircuit niet meer dan het vooraf bepaalde bedrag boven de watertemperatuur in het tapwatercircuit ligt.

7. Gecombineerd tapwater/klimaat warmtepompsysteem volgens conclusie 4, 5 of 6, voorzien van een klimaatsensor voor het meten of een luchttemperatuur in een ruimte waarin de luchttemperatuur met het klimaatsysteem wordt beïnvloed boven of onder een ingestelde waarde ligt, en waarin de besturingseenheid ingericht om het gecombineerde tapwater/klimaat warmtepompsysteem, wanneer de klimaatsensor aangeeft dat de luchttemperatuur onder een vooraf bepaalde waarde ligt in de indirecte verwarmingstoestand te houden zolang de tweede temperatuursensor aangeeft dat de vloeistoftemperatuur in het klimaatvloeistofcircuit meer dan een vooraf bepaald bedrag onder de watertemperatuur in het tapwatercircuit ligt.

8. Gecombineerd tapwater/klimaat warmtepompsysteem volgens conclusie 7 waarin de besturingseenheid ingericht om het gecombineerde tapwater/klimaat warmtepompsysteem, wanneer de klimaatsensor aangeeft dat de luchttemperatuur onder de vooraf bepaalde waarde ligt in de klimaatvloeistof verwarmingstoestand te schakelen als de tweede temperatuursensor aangeeft dat de vloeistoftemperatuur in het klimaatvloeistofcircuit niet meer dan een vooraf bepaald bedrag onder de watertemperatuur in het tapwatercircuit ligt.

9. Gecombineerd tapwater/klimaat warmtepompsysteem volgens één der voorafgaande conclusies, voorzien van een verdere warmtewisselaar voor overdracht van warmte van de vloeistof in het klimaatvloeistofcircuit naar de vloeistof in het reservoircircuit.

10. Gecombineerd tapwater/klimaat warmtepompsysteem volgens conclusie 9, waarin de besturingseenheid ingericht is een vloeistofstroom uit het klimaatvloeistofcircuit van de warmtewisselaar om te leggen naar de verdere warmtewisselaar bij omschakelen van de tapwater verwarmingstoestand naar de indirecte verwarmingstoestand.

11. Gecombineerde tapwater/klimaat temperatuurregelingswerkwijze, die gebruik maakt van een warmtepompsysteem 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 klimaatvloeistofcircuit 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 klimaatvloeistofcircuit, welke warmtewisselaar een eerste kanaal bevat voor het tapwater in het tap watercircuit, een tweede kanaal voor de vloeistof in het klimaatvloeistofcircuit en een derde kanaal voor het werkfluïdum in het warmtepomp circuit, 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; waarin de werkwijze de stap omvat van automatisch schakelen naar een indirecte verwarmingstoestand, waarin zowel circulatie in het tapwatercircuit en klimaatvloeistofcircuit door respectievelijk het eerste en tweede kanaal van de warmtewisselaar actief zijn en de compressor inactief is, zodat via het werkfluïdum in de warmtewisselaar warmte wordt overgedragen tussen het tapwatercircuit en klim a atvloeistofcircuit.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, omvattende in response op detectie dat een watertemperatuur in het tapwatercircuit onder een vooraf bepaalde waarde ligt automatisch naar de indirecte verwarmingstoestand te schakelen als een vloeistoftemperatuur in het klimaatvloeistofcircuit meer dan een vooraf bepaald bedrag boven de watertemperatuur in het tapwatercircuit ligt.

13. Werkwijze volgens conclusie 11 of 12, omvattende in response op detectie dat een luchttemperatuur in een door middel van het klimaatvloeistofcircuit verwarmde ruimte onder een vooraf bepaalde waarde ligt en de vloeistoftemperatuur in het klimaatvloeistofcircuit meer dan een vooraf bepaald bedrag onder de watertemperatuur in het tap watercircuit ligt automatisch in de indirecte verwarmingstoestand te schakelen.