NL2020263B1 - Modulair verwarmingssysteem voor een woning - Google Patents

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op een modulair verwarmingssysteem vooreen woning, omvattende een eerste module, ingericht voor het verwarmen van water en een tweede module, ingericht voor het ventileren en/of verwarmen van bijvoorbeeld een vertrek van de woning, waarbij de eerste module en de tweede module zijn ingericht om onderling gekoppeld te worden.

Description

Modulair verwarmingssysteem voor een woning

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een modulair verwarmingssysteem voor een woning. De uitvinding heeft tevens betrekking op het gebruik van een modulair verwarmingssysteem voor het verwarmen en/of koelen van een woning. Verder heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het installeren van een modulair verwarmingssysteem voor of in een woning.

Wereldwijd bestaan er afspraken en doelstelling die schone energievoorzieningen nastreven. Zo bestaat er in Nederland bijvoorbeeld het ‘Energieakkoord voor duurzame groei’. Dit Energieakkoord is onder meer gericht op verduurzaming van de samenleving en de economie, waarbij verduurzaming van de energievoorziening een belangrijke pijler is. Hierbij wordt onder andere gefocust op energie-efficiëntie in de woningbouw. Een voorbeeld hiervan is het ‘nul op de meter’ (NOM) concept, waarbij gepoogd wordt te bereiken dat het energieverbruik van een woning op jaarbasis nul is. Oftewel, een NOM woning is een woning waarbij de hoeveel verbruikte energie gelijk is aan de hoeveelheid energie die opgewekt wordt. Het realiseren van een energie-neutrale woning is mogelijk op meerdere manieren. Hiertoe worden bijvoorbeeld zonnepanelen toegepast voor energieopwekking, een warmtepomp voor het verschaffen van woning- en tapwaterverwarming al dan niet in combinatie met isolatievoorzieningen voor de woning die energieverliezen tegengaan. Het realiseren van ‘nul op de meter’ voor een bestaande woning is echter een grotere uitdaging dan de realisatie hiervan voor nieuwbouwwoningen waarbij tijdens de bouw hierop reeds geanticipeerd kan worden. Daarbij is het een uitdaging om een ruimte- en kostenefficiënte oplossing te bieden voor het toepassen van de benodigde componenten die niet ten koste gaat van de prestatie van het systeem.

Een doel van de onderhavige uitvinding is bovengenoemde nadelen ten minste gedeeltelijk te overkomen.

De uitvinding verschaft hiertoe een modulair verwarmingssysteem volgens conclusie 1. Met het modulair verwarmingssysteem volgens de uitvinding is een systeem verkregen dat op een praktische manier kan bijdragen aan het verkrijgen van een energieneutrale woning of ten minste een meer energiezuinige woning.

Doordat het modulair verwarmingssysteem volgens de uitvinding een eerste en een tweede gebruiksklare module omvat die ingericht zijn om onderling gekoppeld te worden kan een grote mate van vrijheid in opstellen van het verwarmingssysteem in de woning verkregen worden. De eerste behuizing en de tweede behuizing kunnen hierbij in meerdere onderlinge configuraties mechanisch gekoppeld worden. De mechanische koppeling kan geschieden middels bekende mechanische koppelmiddelen, zoals bijvoorbeeld klemmen, schroeven, bouten en/of klittenband. Het is bijvoorbeeld mogelijk dat de eerste behuizing ten minste één mechanisch koppelelement omvat en de tweede behuizing ten minste één contra-koppelelement ingericht voor samenwerking met het ten minste ene mechanisch koppelelement van de eerste behuizing. De mogelijkheid tot mechanische koppeling zorgt ervoor dat de onderlinge positionering van de eerste module en de tweede module in grote mate vrij te bepalen is. Er kan derhalve, afhankelijk van beschikbare ruimte voor plaatsing van het systeem, een wenselijke oriëntatie van de eerste en tweede module in de beschikbare ruimte gezocht worden. De eerste module en de tweede module kunnen hierbij zowel horizontaal als verticaal gepositioneerd worden ten opzichte van elkaar. Het systeem kan bijvoorbeeld op een ondergrond of vloeroppervlak geplaatst worden, maar het systeem kan mogelijkerwijs ook tegen een wand geplaatst worden. Het is hierbij tevens denkbaar en mogelijk dat het verwarmingssysteem volgens de uitvinding onder een helling (hoek) - aldus diagonaal - geplaatst wordt. Hierbij is het denkbaar dat de modules tegen een binnenzijde van een hellend dak worden bevestigd of eventueel in een hellend dak worden aangebracht. Niet-limitatieve voorbeelden van de mogelijke onderlinge en ruimtelijke positionering van de eerste en tweede module worden getoond in de bijgevoegde figuren. Een aanvullend voordeel van het modulaire verwarmingssysteem overeenkomstig de uitvinding is dat de installatie van het relatief eenvoudig is, doordat de modules praktisch gebruiksklaar zijn. De installatie vereist slechts het tegen elkaar aan of nabij elkaar plaatsen van de modules, waarna de modules mechanisch worden gefixeerd of althans mechanisch worden geborgd ten opzichte van elkaar, en waarna of waarvoor de modules elektrisch met elkaar worden gekoppeld. Tevens kunnen de modules hierbij luchtzijdig met elkaar worden gekoppeld. Bijzonder vakmanschap is bij het installeren niet vereist. Het systeem is ingericht om elektrische koppeling tussen de eerste module en de tweede module, en het in het bijzonder tussen de warmtepomp en de tweede besturingseenheid, te realiseren. De tweede besturingseenheid is immers ingericht voor het besturen van de warmtepomp. De eerste besturingseenheid en de tweede besturingseenheid zijn in de tweede module gepositioneerd en niet in de eerste module, doordat op deze wijze de elektronische componenten gescheiden kunnen blijven van hydraulische onderdelen, hetgeen de veiligheid en betrouwbaarheid van het systeem ten goede komt. Op deze wijze is de kans dat de elektronische componenten in contact kunnen komen met vloeistof, zoals bijvoorbeeld het afgifte-water, door bijvoorbeeld een lekkage geminimaliseerd wordt. Een verder voordeel van het in de tweede module onderbrengen van de eerste en de tweede besturingseenheid is dat door multifunctioneel gebruik van de thermische energie van de warmteterugwin-eenheid de eerste en tweede besturingseenheid gekoeld kunnen worden door (koude) lucht afkomstig van de warmteterugwin-eenheid. Op deze manier wordt bijgedragen aan de energie-efficiëntie, in het bijzonder de interne energie-efficiëntie, van het systeem. Middels toepassing van het modulaire verwarmingssysteem overeenkomstig de uitvinding kan enerzijds - middels de eerste module - verwarmd afgiftewater worden gerealiseerd dat vervolgens nuttig kan worden gebruikt in de woning, en kan anderzijds - middels de tweede module - de luchttemperatuur in ten minste een deel van de woning worden gereguleerd. Voorbeelden van afgiftewater zijn (i) tapwater, zoals drinkwater of douchewater, en (ii) verwarm ingswater voor het verwarmen van de woning, doorgaans middels een centrale verwarming (cv). De warmtepomp voor het verwarmen van het afgiftewater betreft bijvoorbeeld een lucht/water warmtepomp. Het koudemiddel kan ieder voor de vakman bekend koudemiddel betreffen. De compressor en de condensor zijn bij voorkeur, doch niet noodzakelijkerwijs, beweegbaar, en in het bijzonder zwenkbaar, in de eerste behuizing opgenomen, zodanig dat de compressor en de condensor ongeacht de positionering van de eerste behuizing in een voorkeurspositie gepositioneerd kunnen worden en/of blijven. Bij de compressor en de condensor is het namelijk doorgaans van belang dat beide componenten in een (recht) opstaande oriëntatie worden toegepast, teneinde correct functioneren van beide componenten te kunnen waarborgen. Dit betekent bijvoorbeeld dat, indien de eerste module en in het bijzonder de eerste behuizing, onder een helling gepositioneerd wordt, de compressor en de condensor in een voorkeurspositie, doorgaans aldus een (recht) opstaande positie, gepositioneerd kunnen blijven. Het is echter tevens denkbaar dat de compressor en/of de condensor (in een enkele positie permanent) gefixeerd zijn opgenomen in de eerste behuizing, waarbij de oriëntatie van compressor en/ot de condensor aldus niet gewijzigd kan worden. Doorgaans dwingt een dergelijke gefixeerde oriëntatie van de compressor en/of condensor ten opzichte van de eerste behuizing dat de eerste behuizing in een vooraf gedefinieerde voorkeurspositie, bijvoorbeeld horizontaal, verticaal of diagonaal, dient te worden geplaatst in een woning, afhankelijk van de relatieve oriëntatie van de compressor en/of condensor ten opzichte van de eerste behuizing.

Door toepassing van de warmteterugwin-eenheid kan ten minste één vertrek van de woning energiezuinig geventileerd, en eventueel verwarmd of gekoeld, worden. De tweede module is in het bijzonder ingericht om gekoppeld te worden met een (bestaand) ventilatiesysteem van een woning, of een vertrek van een woning. Een verder voordeel van het modulair verwarmingssysteem volgens de uitvinding is dat er geen buitenunit nodig is voor de warmtepomp. De eerste ventilator die is ingericht voor het aanzuigen van lucht, en in het bijzonder buitenlucht, is ten minste gedeeltelijk in de eerste behuizing opgenomen, en is daarbij, net als de verdere componenten van het systeem, bij voorkeur binnen in de woning gepositioneerd. Het modulair verwarmingssysteem volgens de uitvinding kan zowel toegepast worden in nieuw te bouwen of nieuwbouwwoningen, als voor bestaande bouw.

Bij voorkeur is de eerste module ingericht om gekoppeld, en in het bijzonder hydraulisch gekoppeld, te worden met een waterverwarmingscircuit voor de woning. De module kan hierbij zowel direct als indirect met het waterverwarmingscircuit van de woning gekoppeld worden. Onder een directe koppeling wordt verstaan dat het waterverwarmingscircuit direct gekoppeld is met de condensor van de eerste module. Onder een indirecte koppeling wordt verstaan dat het waterverwarmingscircuit onder tussenkomst van ten minste één tussengelegen (warmteoverdragend) vloeistofcircuit is gekoppeld met de condensor van de eerste module. Een indirecte koppeling kan met name voordelig zijn ingeval via de condensor afgegeven warmte vooreerst dient te worden opgeslagen in een warmtebufferinrichting alvorens de warmte nuttig te gebruiken. De eerste module is ingericht voor het verwarmen van water, en in het bijzonder voor het afgeven van warmte aan water voor het waterverwarmingscircuit van de woning. Hierbij kan gedacht worden aan het voorzien van verwarmd water voor radiatoren en/of convectoren. De eerste module omvat bij voorkeur hydraulische verbindingsmiddelen voor het koppelen van de condensor met een waterverwarmingscircuit voor de woning. De eerste module kan hierbij bij voorbeeld een ingaande vloeistofleiding en een uitgaande vloeistofleiding omvatten, waarbij iedere leiding bij voorkeur is voorzien van een koppelelement voor het koppelen van de ingaande en uitgaande leiding met respectievelijk een uitgaan en ingaande leiding van het waterverwarmingscircuit van de woning. De hydraulische verbindingsmiddelen zijn hierbij bij voorkeur ten minste gedeeltelijk flexibel uitgevoerd. Met name door het beweegbare karakter van de compressor is het voordelig als de hydraulische verbindingsmiddelen ten minste gedeeltelijk flexibel zijn uitgevoerd. Hiermee wordt onder meer de kans op slijtage van de hydraulische verbindingsmiddelen verkleind evenals de kans op lekkage in het systeem.

In een mogelijke uitvoeringsvariant van het modulair verwarmingssysteem is de eerste besturingseenheid geïntegreerd met de tweede besturingseenheid. Een voordeel hiervan is dat enkel één besturingseenheid benodigd is om de verschillende componenten van het systeem aan te sturen. Hiermee kan het systeem verder vereenvoudigd worden.

In een mogelijke uitvoeringsvariant van het modulair verwarmingssysteem omvat de eerste module ten minste één ten minste gedeeltelijk in de eerste behuizing opgenomen, en zwenkbaar met de eerste behuizing verbonden draagstructuur voor het in een voorkeurspositie positioneren van de compressor en/of de condensor, bij voorkeur beiden, waarbij een draagplateau van de draagstructuur is ingericht voor het ondersteunen van de compressor en/of de condensor, en waarbij de draagstructuur in een voorkeurspositie bij voorkeur een in hoofdzaak horizontaal vlak opspant. Bij voorkeur omvat de draagstructuur tevens één of meerdere met het draagplateau verbonden opstaande zijwanden voor het begrenzen en borgen van compressor en/of condensor, waarbij ten minste één zijwand zwenkbaar (scharnierbaar) met (een wand van) de eerste behuizing is verbonden.

De ten minste ene draagstructuur kan hierbij zijn ingericht voor het in een voorkeurspositie positioneren van zowel de compressor als de condensor als voor één van de componenten. Indien de draagstructuur is ingericht voor het in een voorkeurspositie positioneren van één van de genoemde componenten, omvat de eerste module bij voorkeur nog een verdere draagstructuur zodat beide componenten in de voorkeurspositie gepositioneerd kunnen worden. Door toepassing van ten minste één draagstructuur kan er op een relatief eenvoudige wijze voor gezorgd worden dat de condensor en de compressor in de voorkeurspositie gepositioneerd kunnen worden en/of blijven. De compressor en de condensor kunnen bijvoorbeeld op de draagstructuur, en in het bijzonder op het draagplateau, geplaatst worden. Het is hierbij denkbaar dat de draagstructuur, en in het bijzonder het draagplateau, is voorzien van middelen voor het stabiliseren en/of bevestigen van de compressor en de condensor op de draagstructuur. Het is tevens denkbaar dat de compressor en de condensor ten minste gedeeltelijk in een deel van de draagstructuur, en in het bijzonder het draagplateau, zijn opgenomen. Het is voordelig indien de draagstructuur, en in het bijzonder het draagplateau, in een voorkeurspositie een in hoofdzaak horizontaal vlak opspant. Dit zorgt ervoor dat een stabiele positionering van de compressor en de condensor gewaarborgd kan worden. De draagstructuur is bijvoorbeeld zwenkbaar om een draaias in de eerste behuizing, waardoor de draagstructuur bijvoorbeeld door onder invloed van de zwaartekracht zwenkbaar is naar een voorkeurspositie, ongeacht de positionering van de eerste behuizing. De draaias zal zich doorgaans in een in hoofdzaak horizontale richting uitstrekken. De ten minste ene draagstructuur is hierbij bij voorkeur ten minste zwenkbaar over een hoek gelegen tussen -90 en 90 graden, en bij voorkeur tussen -45 en 45 graden, en bij nadere voorkeur tussen 0 en 45 graden. De maximale zwenkhoek van de draagstructuur ten opzichte van de eerste behuizing is bij voorkeur begrensd. Op deze manier kan het modulair verwarmingssysteem, en in het bijzonder de eerste module, zelfs onder een schuine helling geplaatst worden waarbij de kans dat de werking van de warmtepomp, en in het bijzonder de werking van de compressor en de condensor, negatief beïnvloed wordt geminimaliseerd wordt. In een mogelijke verdere uitvoeringsvariant omvat de eerste module ten minste één vergrendelorgaan voor het vergrendelen van de positie van de ten minste ene draagstructuur ten opzichte van de eerste behuizing. Door de toepassing van ten minste één vergrendelorgaan kan de draagstructuur in een voorkeurspositie gefixeerd worden. De draagstructuur kan bijvoorbeeld na installatie van het modulair verwarmingssysteem in de voorkeurspositie gefixeerd worden. Het ten minste ene vergrendelorgaan kan bijvoorbeeld mechanisch verbonden zijn met de eerste behuizing, maar het is ook mogelijk dat het ten minste ene vergrendelorgaan mechanisch verbonden is met de ten minste ene draagstructuur. Het is mogelijk dat het ten minste ene vergrendelorgaan integraal onderdeel uitmaakt van de eerste behuizing of van de ten minste ene draagstructuur. Het is tevens mogelijk dat de eerste module meerdere vergrendelorganen omvat voor het vergrendelen van de positie van het de ten minste ene draagstructuur ten opzichte van de eerste behuizing.

In een mogelijke uitvoeringsvariant is de verdamper stroomopwaarts middels ten minste één flexibele koudemiddelleiding verbonden met het expansieventiel en/of de condensor, en waarbij de verdamper stroomafwaarts middels ten minste één flexibele koudemiddelleiding is verbonden met de compressor. Door de bewegingsvrijheid van de compressor en de condensor ten opzichte van de eerste behuizing is het toepassen van flexibele koudemiddelleidingen voordelig voor de duurzaamheid en betrouwbaarheid van het systeem.

In een mogelijke uitvoering van de eerste module omvat de verdamper een geïntegreerd verwarmingscircuit. De verdamper is ingericht voor het middels het in de verdamper aanwezige koudemiddel onttrekken van warmte uit de aangezogen buitenlucht. De aangezogen buitenlucht kan echter dusdanig van temperatuur zijn dat het gevaar bestaat dat de verdamper invriest, hetgeen de werking van de verdamper negatief beïnvloed. De verdamper kan derhalve een geïntegreerd verwarmingscircuit omvatten, zodat het invriezen van de verdamper kan worden tegen gegaan en/of de verdamper ontdooit kan worden indien invriezing heeft plaatsgevonden.

De tweede module is in een mogelijke uitvoeringsvariant ingericht om te worden gekoppeld metten minste één zonnepaneel, en omvat de tweede module een met de eerste besturingseenheid en de tweede besturingseenheid gekoppelde omvormer, voor de omzetting van door ten minste één met de tweede module gekoppeld zonnepaneel opgenomen zonne-energie naar elektrische energie. De koppeling van het modulair verwarmingssysteem met ten minste één zonnepaneel kan verder bijdragen aan het verkrijgen van een energie-efficiënt systeem en/of het verkrijgen van ‘nul op de meter'. Het ten minste ene zonnepaneel kan tevens worden beschouwd als onderdeel van het modulaire verwarmingssysteem overeenkomstig de uitvinding. De eerste besturingseenheid en de tweede besturingseenheid kunnen hierbij zijn ingericht voor het besturen van de omvormer. Het is tevens mogelijk dat de omvormer ingericht is om gekoppeld te worden met een opslaginrichting voor het opslaan van elektrische energie. Een voorbeeld hiervan is een accu of een condensator. Het is mogelijk dat de tweede module een dergelijke opslaginrichting voor elektrische energie omvat. Het is tevens mogelijk dat de opslaginrichting een separate opslaginrichting betreft die al dan niet is opgenomen in een separate behuizing die met het modulair verwarmingssysteem gekoppeld kan worden.

Bij voorkeur omvat de warmteterugwin-eenheid ten minste één filter voor het filteren van de door ten minste één door de warmtewisselaar te leiden luchtstroom. Bij voorkeur betreft een dergelijk filter een luchtfilter voor het filteren van deeltjes zoals fijnstof uit de luchtstroom. De toepassing van ten minste één filter kan bijvoorbeeld bijdragen aan een prettige en verantwoorde luchtsamentelling van lucht in de woning.

Het modulair verwarmingssysteem volgens de uitvinding omvat in een mogelijke uitvoeringsvariant tevens een derde module, ingericht voor het opslaan van energie, omvattende een derde behuizing, ten minste één ten minste gedeeltelijk in de derde behuizing opgenomen warmtebufferinrichting voor het opslaan van door de eerste module gegenereerde warmte en het afgeven van warmte aan afgiftewater, in het bijzonder een waterverwarmingscircuit van de woning, waarbij de eerste module en de derde module zijn ingericht om onderling gekoppeld te worden, zodanig dat de eerste behuizing en de derde behuizing mechanisch kunnen worden gekoppeld, en de condensor en de ten minste ene bufferinrichting thermisch kunnen worden gekoppeld. De warmtebufferinrichting kan bijvoorbeeld een warmwateropslag omvatten, waarbij warmte in de bufferinrichting kan worden opgeslagen die op een later moment kan worden gebruikt. Een voorbeeld van een dergelijk warmteopslag is een boiler, in het bijzonder een indirect gestookte boiler. Het is ook mogelijk dat de bufferinrichting een buffervat omvat. Het toepassen van een warmtebufferinrichting kan bijgedragen aan het efficiënt gebruik van thermische energie dat opgewekt wordt in het verwarmingssysteem. Het van energie voorzien van de bufferinrichting kan bijvoorbeeld in de nacht gebeuren. Het is zowel mogelijk om de bufferinrichting te gebruiken als warmteopslag of als koudeopslag. Wanneer de bufferinrichting gebruikt wordt als koudeopslag, kan deze energie gebruikt worden om de woning te koelen. De mechanische koppeling tussen de eerste en de derde behuizing kan op een zelfde of vergelijkbare wijze worden verkregen als de hierboven beschreven mechanische koppeling tussen de eerste en de tweede behuizing. Een uitvoeringsvariant is mogelijk waarbij de condensor is ingericht voor het overdragen van warmte van het koudemiddel naar een intermediair vloeibaar medium, zoals water, waarbij het intermediaire vloeibare medium via ten minste één leiding door ten minste één compartiment van de warmtebufferinrichting wordt geleid, waarbij het ten minste ene compartiment is voorzien van ten minste één toevoer en ten minste één afvoer voor afgiftewater, en waarbij het ten minste ene compartiment gedeeltelijk is gevuld met een faseovergangmateriaal. Een uitvoeringsvariant van het modulair verwarmingssysteem is bijvoorbeeld ook mogelijk waarbij de warmtebufferinrichting meerdere, eventueel onderling verbonden, compartimenten omvat, waarbij elk compartiment gedeeltelijk is gevuld met een faseovergangmateriaal, en waarbij elk compartiment is ingericht voor het opslaan van door het intermediaire vloeibare medium afgegeven warmte, en voor het afgeven van opgeslagen warmte aan het afgiftewater. Met een dergelijke configuratie is het mogelijk om de energie van bijvoorbeeld de een eerste compartiment te gebruiken, terwijl een tweede compartiment opgeladen wordt.

In een mogelijke uitvoeringsvariant omvat de bufferinrichting een faseovergangsmateriaal, in het bijzonder een het faseovergangsmateriaal met een faseovergangstemperatuur gelegen tussen de 50 en 70 graden Celsius. Bij voorbeeld wordt een faseovergangsmateriaal gebruikt met een faseovergangstemperatuur van 58 graden Celsius. Door het gebruik van een faseovergangsmateriaal kan op een efficiënte wijze energie worden opgeslagen en gebruikt. Bij faseovergangsmaterialen (in het Engels: Phase Change Materials (PCM)) wordt gebruik gemaakt van de latente warmte van een faseovergang van het PCM voor het afgeven van smeltenergie tijdens het stollen van het PCM en het opnemen van smeltenergie tijdens het smelten van het PCM, waardoor PCM als een thermische accu kan worden beschouwd. Doordat de smeltwarmte van materialen veel hoger ligt dan de soortelijke warmte is een veel hogere specifieke energiedichtheid te bereiken door gebruik te maken van latente warmte dan opslag met behulp van voelbare warmte. Dit resulteert in een compactere opslag. Afhankelijk van het temperatuurniveau van warmte/koude-opslag moet een geschikt PCM worden gezocht met een passende smelttemperatuur, teneinde warmte of koude op te slaan voor gebruik op een later moment. Typische voorbeelden van PCM's zijn paraffines, zouthydraten en zure vetten. PCM’s worden doorgaans opgenomen in een kunststof behuizing die als zodanig een PCM-paneel vormen. De warmtebufferinrichting kan zijn voorzien van separate (losse) bollen of ballen die elk gevuld zijn met PCM.

In een mogelijke uitvoeringsvariant van het modulair verwarmingssysteem omvat iedere behuizing ten minste een bodempaneel en ten minste één opstaande zijwand, waarbij de behuizing van ten minste één module een, bij voorkeur thermisch- en/of geluidsisolerend, afsluitelement omvat voor het in hoofdzaak volledig kunnen afsluiten van de behuizing. Het kunnen afsluiten van ten minste één module kan vanuit veiligheidsoogpunt gezien bijdragen aan de veiligheid van het modulair verwarmingssysteem, gezien met een dergelijke configuratie bijvoorbeeld een kind niet in fysiek contact kan komen met één of meerdere componenten in de module. Tevens kan het in hoofdzaak volledig afsluiten van ten minste één module positief bijdragen aan het esthetische aspect van het modulair verwarmingssysteem. Het thermisch afsluiten van de module(s) kan bijdragen aan de isolatie van het modulair verwarmingssysteem, waardoor de kans op warmteverlies verkleind kan worden. Het toepassen van een geluidsisolerend afsluitelement kan positief bijdragen aan het systeem doordat hiermee de kans dat een gebruiker van de woning hinder ondervindt, bijvoorbeeld door geluid afkomstig van de warmtepomp, verkleind kan worden.

De onderhavige uitvinding heeft tevens betrekking op het gebruik van een modulair verwarmingssysteem voor het verwarmen en/of koelen een woning volgens een uitvoeringsvariant van het hierboven beschreven modulair verwarmingssysteem.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het installeren van een reeds hierboven beschreven modulair verwarmingssysteem voor een woning, omvattende het mechanisch koppelen van de eerste behuizing en de tweede behuizing en het elektrisch koppelen van de warmtepomp en de tweede besturingseenheid. De werkwijze kan tevens het luchtzijdig koppelen van de eerste en tweede behuizing omvatten. De werkwijze kan tevens het hydraulisch koppelen van de eerste behuizing en de derde behuizing omvatten.

De uitvinding zal worden verduidelijkt aan de hand van in navolgende figuren weergegeven niet-limitatieve uitvoeringsvoorbeelden. Hierin toont: figuur 1 een schematische weergave van een mogelijke uitvoeringsvariant van een modulair verwarmingssysteem volgens de uitvinding; figuur 2a een eerste aanzicht van een schematische weergave van een mogelijke uitvoeringsvariant van een eerste module voor een modulair verwarmingssysteem volgens de uitvinding; figuur 2b een tweede aanzicht van de eerste module zoals getoond in figuur 2a, figuur 2c een derde aanzicht van een vereenvoudigde uitvoering van de eerste module zoals getoond in figuren 2a en 2b; figuur 2d een vierde aanzicht van de module zoals getoond in figuur 2c; figuur 2e een vijfde aanzicht van de module zoals getoond in figuren 2d en 2e; figuur 3 een schematisch weergave van een mogelijke uitvoeringsvariant van een tweede module voor een modulair verwarmingssysteem volgens de uitvinding; figuur 4 een schematische weergave van een mogelijke uitvoeringsvariant van een derde module voor een modulair verwarmingssysteem volgens de uitvinding; figuur 5a een schematisch weergave van een eerste mogelijke opstelling van een modulair verwarmingssysteem volgens de uitvinding; figuur 5b een schematische weergave van een tweede mogelijke opstelling van een modulair verwarmingssysteem volgens de uitvinding; figuur 5c een schematische weergave van een derde mogelijke opstelling van een modulair verwarmingssysteem volgens de uitvinding; figuur 5d een schematische weergave van een vierde mogelijke opstelling van een modulair verwarmingssysteem volgens de uitvinding; figuur 6 een schema van de aansluitingen van de componenten in de eerste module; en figuur 7 een schema van de warmteterugwin-eenheid in de tweede module.

Gelijke referentiecijfers in de figuren verwijzen naar gelijke of corresponderende onderdelen.

Figuur 1 toont een schematische weergave van een mogelijke uitvoeringsvariant van een modulair verwarmingssysteem (1) volgens de uitvinding voor een woning. De getoonde uitvoeringsvariant van het modulair verwarmingssysteem (1) omvat een eerste module (2), een tweede module (3) en een derde module (4). De eerste module (2) is ingericht voor het verwarmen van water en omvat een eerste behuizing (5) en een in de eerste behuizing (5) opgenomen eerste ventilator (6) voor het aanzuigen van lucht, in het bijzonder buitenlucht en een in de eerste behuizing (5) opgenomen warmtepomp (7) voor het onttrekken van warmte aan de door de eerste ventilator (6) aangezogen lucht, en het afgeven van onttrokken warmte aan in de woning te gebruiken afgifte-water, zoals tapwater en/of verwarmingswater van warmte aan water. De warmtepomp (7) omvat een circuit waarin een koudemiddel kan worden rondgepompt, waarbij het circuit achtereenvolgens in de stromingsrichting van het koudemiddel een verdamper (8), een compressor (9), een condensor (10) en een expansieventiel (11) omvat. De compressor (9) en de condensor (10) zijn hierbij beweegbaar in de eerste behuizing (5) opgenomen. Dat de compressor (9) en de condensor (10) ongeacht de positionering van de eerste behuizing (5) in een voorkeurspositie gepositioneerd kunnen blijven wordt in meer detail getoond in figuren 2c-e. In de getoonde uitvoeringvariant is de eerste module (2) hydraulische gekoppeld met de derde module (4). Echter is het ook mogelijk dat de eerste module (2) hydraulische verbindingsmiddelen omvat voor het koppelen van de condensor (10) met een waterverwarmingscircuit van de woning. In de getoonde uitvoering is de derde module (4) ingericht voor koppeling met een waterverwarmingscircuit van de woning. De tweede module (3) is ingericht voor het ventileren en/of verwarmen van bijvoorbeeld een vertrek van de woning. De tweede module (3) omvat een tweede behuizing (12) en een in de tweede behuizing (12) opgenomen warmteterugwin-eenheid (13). De warmteterugwin-eenheid (13) omvat een warmtewisselaar (14) voor het overdragen van thermische energie van een uit de woning af te voeren eerste luchtstroom naar een in de woning te leiden tweede luchtstroom, een tweede ventilator (15) voor het genereren van de eerste luchtstroom en het leiden van de eerste luchtstroom door de warmtewisselaar (14) en een derde ventilator (16) voor het genereren van de tweede luchtstroom door de warmtewisselaar (14). Tevens omvat de tweede module (3) een in de tweede behuizing (12) opgenomen en met de warmteterugwin-eenheid (13) gekoppelde eerste besturingseenheid (17) voor het besturen van de warmteterugwin-eenheid (13) en een in de tweede behuizing (13) opgenomen tweede besturingseenheid (18) voor het besturen van de warmtepomp (7). De tweede besturingseenheid (18) is hierbij elektrisch gekoppeld met de waterpomp (7) van de eerste module (2). De tweede module (3) is ingericht om te worden gekoppeld met ten minste één zonnepaneel (niet getoond. De tweede module (3) omvat derhalve een omvormer (19), voor de omzetting zonne-energie naar elektrische energie. Het modulair verwarmingssysteem (1) omvat een derde module (4) ingericht voor het opslaan van energie. De derde module (4) omvat een derde behuizing (21) en een in de derde behuizing (21) opgenomen bufferinrichting (22). De bufferinrichting (22) is ingericht voor het opslaan van door de eerste module (2) gegenereerde warmte en het afgeven van warmte aan een hydraulisch circuit van een woning. De eerste besturingseenheid (17) is ingericht voor het besturen van de bufferinrichting (22). Hiervoor bestaat elektrische koppeling tussen de bufferinrichting (22) en de eerste besturingseenheid (17). Verder zijn de eerste module (2) en de tweede module (3) onderling gekoppeld middels mechanische koppeling. De eerste module (2) is tevens mechanisch gekoppeld met de derde module (4). Verder bestaat er een hydraulische koppeling tussen de condensor (10) van de tweede module en de bufferinrichting (22) van de derde module (4).

Figuren 2a-e tonen schematische weergaven van een eerste module (2) volgens de uitvinding. Figuren 2a en 2b tonen beide een ander aanzien van de eerste module (2). Figuren 2c-e tonen ieder een verder aanzicht van de eerste module (2) zoals getoond in figuren 2a en 2b in een vereenvoudigde uitvoering, waarbij de onder andere de hydraulische verbindingen tussen de componenten zijn weggelaten.

Figuren 2a en 2b tonen de eerste module (2), omvattende een eerste behuizing (5). De eerste behuizing (5) omvat een bodempaneel (23), meerdere opstaande zijwanden (24) en een toppaneel (25). De panelen (23, 24, 25) omvatten meerdere doorvoeropeningen (26) voor het doorvoeren van bijvoorbeeld elektrische of hydraulische hulpcomponenten. De tweede module (3) omvat een ventilator (6) en een warmtepomp (7). De warmtepomp (7) omvat een verdamper (8), een compressor (9), een condensor (10) en een expansieventiel (11). De verdamper (8) is middels een flexibele koudemiddelleiding is verbonden met de condensor (9), en met de compressor (10). Verder omvat eerste module (2) een in de eerste behuizing (5) opgenomen draagstructuur (27) voor het in een voorkeurspositie positioneren van de compressor (9) en de condensor (10). In de getoonde uitvoeringsvariant omvat de draagstructuur (27) een draagplateau (27a) ingericht voor het ondersteunen van de compressor (9) en de condensor (10). De draagstructuur (27) en in het bijzonder het draagplateau (27a) spant hierbij een in hoofdzaak horizontaal vlak op. De draagstructuur (27) is middels een draaibare verbinding (28) opgenomen in de eerste behuizing (5), zodanig dat de draagstructuur (27) zwenkbaar is om een draaias in de eerste behuizing (5).

Figuren 2c, 2d en 2e tonen verschillende positioneringen van de eerste behuizing (5), waarbij de draagstructuur (27) zich in een gezwenkte toestand bevindt. De eerste module (2) omvat een vergrendelorgaan (29) voor het vergrendelen van de positie van de draagstructuur (27) ten opzichte van de eerste behuizing (5).

Figuur 3 toont een schematisch weergave van een mogelijke uitvoeringsvariant van een tweede module (3) voor een modulair verwarmingssysteem volgens de uitvinding. De tweede module (3) is hierbij in hoofdzaak gelijk aan de tweede module (3) zoals getoond in het modulair verwarmingssysteem (1) van figuur 1. Gelijke referentiecijfers verwijzen derhalve naar gelijke componenten.

Figuur 4 toont een schematische weergave van een mogelijke uitvoeringsvariant van een derde module (4) voor een modulair verwarmingssysteem volgens de uitvinding. De derde module (4) is hierbij in hoofdzaak gelijk aan de derde module (4) zoals getoond in het modulair verwarmingssysteem (1) van figuur 1.

Figuren 5a-d tonen mogelijke opstellingen van het modulair verwarmingssysteem (1) volgens de uitvinding in een woning (30). Er is in de getoonde figuren een op basis van de beschikbare ruimte voor plaatsing van het systeem (1) een geschikte oriëntatie van de eerste module (2), tweede module (3) en derde module (4) gevonden. De derde module (4) omvat in de getoonde uitvoeringsvarianten een tweetal in de derde behuizing (21) opgenomen bufferinrichtingen (22). In alle getoonde opstellingen is het modulair verwarmingssysteem (1) zodanig opgesteld dat deze voorzien in een inspectiemogelijkheden voor een gebruiker of een monteur doordat de modules (2, 3, 4) zodanig zijn gepositioneerd dat een inspectiezijde van de module (2, 3, 4) van een wand (32, 33) van de woning (30) afgekeerd zijn. De eerste module (2) is in alle figuren mechanisch gekoppeld met zowel de tweede module (3) als de derde module (3).

Figuur 5a toont hierbij een schematisch weergave van een eerste mogelijke opstelling van het modulair verwarmingssysteem (1). De eerste module (2), tweede module (3) en derde module (4) zijn hierbij ieder op een vloeroppervlak (31) van de woning (30) gepositioneerd. De modules (2, 3, 4) hebben hierbij een horizontale onderlinge positionering.

Figuur 5b toont hierbij een schematische weergave van een tweede mogelijke opstelling van het modulair verwarmingssysteem (1).). De eerste module (2) en de derde module (4) zijn hierbij op het vloeroppervlak (31) gepositioneerd. De tweede (3) module is mechanisch verbonden met de eerste module (2) en bovenop de eerste module (2) geplaatst. Iedere module (2, 3, 4) is in de getoonde uitvoeringsvariant tegen een zijwand (32) van de woning geplaatst.

Figuur 5c toont een schematische weergave van een derde mogelijke opstelling van het modulair verwarmingssysteem (1). De eerste module (2), tweede module (3) en derde module (4) zijn hierbij onder een helling gepositioneerd. In het bijzonder zijn de eerste module (2), tweede module (3) en derde module (4) tegen een gehelde binnenzijde van een dakvlak (33) gepositioneerd. De modules (2, 3, 4) hebben hierbij wederom een horizontale onderlinge positionering. De modules (2, 3, 4) kunnen middels bekende bevestigingsmiddelen met de binnenzijde van het dakvlak (33) bevestigd worden. De draagstructuur (27) is in de figuur gezwenkt ten opzichte van de eerste behuizing (5). De draagstructuur (27) is hierbij in hoofdzaak evenwijdig aan het vloeroppervlak (31).

Figuur 5d toont een schematische weergave van een vierde mogelijke opstelling van het modulair verwarmingssysteem (1). De eerste module (2), tweede module (3) en derde module (4) zijn hierbij net als in figuur 5c onder een helling gepositioneerd, waarbij de eerste module (2), tweede module (3) en derde module (4) tegen een gehelde binnenzijde van een dakvlak (33) zijn geplaatst. De modules (2, 3, 4) hebben hierbij een verticale onderlinge positionering. De draagstructuur (27) is in deze figuur ook gezwenkt ten opzichte van de eerste behuizing (5). De draagstructuur (27) is in hoofdzaak evenwijdig aan het vloeroppervlak (31), zodanig dat de compressor en de condensor die op de draagstructuur (27) gepositioneerd zijn in een voorkeurspositie kunnen blijven ongeacht de gehelde positionering van de eerste behuizing (5).

Figuur 6 toont een schema, in het bijzonder een principeschema, van de aansluitingen van de componenten in de eerste module. Het schema verschilt hierbij in het bijzonder van een conventioneel aansluitschema van een warmtepomp en ventilator doordat er flexibele koudemiddelleidingen zijn toegepast tussen bijvoorbeeld de verdamper en het expansieventiel en tussen de verdamper en de compressor. Door de bewegingsvrijheid van de compressor ten opzichte van de eerste behuizing is dit wenselijk en voordelig. Ook zijn de leidingen voor het direct of indirect koppelen van de condensor met een waterverwarmingscircuit voor de woning flexibel uitgevoerd. In figuur 6 wordt tevens getoond dat de via de eerste ventilator aangezogen (buiten)lucht wordt gefilterd middels een luchtfilter alvorens deze door de verdamper van de warmtepomp wordt geleid. Optioneel, zoals tevens in figuur 6 weergegeven, kan de aangezogen (buiten)lucht worden voorverwarmd middels een voorverwarmingscircuit. Door het voorverwarmingscircuit wordt water rondgepompt en geleid door de verdamper of althans langs een luchtleiding waardoorheen de aangezogen (buiten)lucht wordt geleid, waarbij het water tevens wordt verwarmd middels een elektrisch verwarmingselement. Het in figuur 6 getoonde processchema laat tevens de toepassing van meerdere temperatuursensoren (T) en druksensoren (P) zien, op basis waarvan de tweede besturingseenheid (niet-getoond) de warmtepomp kan aansturen.

Figuur 7 toont een schema, in het bijzonder een principeschema, van de warmteterugwin-eenheid in de tweede module. De warmteterugwin-eenheid omvat in de getoonde uitvoeringsvariant een (hoog rendement) tegenstroom platenwisselaar. Het schema toont dat de lucht van de eerste luchtstroom en de tweede luchtstroom middels separate luchtfilters gefilterd wordt alvorens deze door de warmtewisselaar geleid worden. De temperatuur van de tweede luchtstroom is hierbij te reguleren. Middels een tweede ventilator wordt de eerste luchtstroom uit de woning verwijderd en na filtering door de platenwisselaar geleid (geblazen) om vervolgens te worden vrijgelaten buiten de woning. Een derde ventilator zuigt ten minste een deel van de tweede luchtstroom na filtering door de platenwisselaar, waarbij een eventueel resterende fractie van de tweede luchtstroom via een bypassklep om de platenwisselaar heen kan worden geleid. Optioneel kan de tweede luchtstroom middels een naverwarmer aanvullend worden verwarmd alvorens de tweede luchtstroom in de woning wordt geleid. Het in figuur 7 getoonde processchema laat tevens de toepassing van meerdere temperatuursensoren (T) en druksensoren (P) zien, op basis waarvan de eerste besturingseenheid (niet-getoond) de warmteterugwin-eenheid kan aansturen.

Het moge duidelijk zijn dat de uitvinding niet beperkt is tot de hier weergegeven en beschreven uitvoeringsvoorbeelden, maar dat binnen het kader van de bijgaande conclusies legio varianten mogelijk zijn, die voor de vakman op dit gebied voor de hand zullen liggen.

Claims (18)

1. Modulair verwarmingssysteem voor een woning, omvattende: een eerste module, ingericht voor het verwarmen van water, omvattende - een eerste behuizing, - een ten minste gedeeltelijk in de eerste behuizing opgenomen eerste ventilator voor het aanzuigen van lucht, in het bijzonder buitenlucht, - een ten minste gedeeltelijk in de eerste behuizing opgenomen warmtepomp voor het onttrekken van warmte aan de door de eerste ventilator aangezogen lucht, en het afgeven van onttrokken warmte aan in de woning te gebruiken afgifte-water, zoals tapwater en/of verwarmingswater, waarbij de warmtepomp ten minste omvat: o een circuit waarin een koudemiddel kan worden rondgepompt, waarbij het circuit achtereenvolgens in de stromingsrichting van het koudemiddel omvat: een verdamper voor het middels het koudemiddel onttrekken van warmte uit de door de eerste ventilator aangezogen lucht, in het bijzonder aangezogen buitenlucht, een compressor voor het comprimeren van het koudemiddel, een condensor voor het overdragen van warmte van het koudemiddel aan het afgifte-water, en een expansieventiel, voor het verlagen van de druk van het koudemiddel, waarbij de compressor en de condensor beweegbaar, in het bijzonder zwenkbaar, in de eerste behuizing zijn opgenomen, zodanig dat de compressor en de condensor ongeacht de positionering van de eerste behuizing in een voorkeurspositie kunnen worden gepositioneerd , en een tweede module, ingericht voor het ventileren en/of verwarmen van bijvoorbeeld een vertrek van de woning, omvattende: - een tweede behuizing, - een ten minste gedeeltelijk in de tweede behuizing opgenomen warmteterugwin-eenheid, omvattende: o een warmtewisselaar, voor het overdragen van thermische energie van een uit de woning af te voeren eerste luchtstroom naar een in de woning te leiden tweede luchtstroom, o ten minste één tweede ventilator voor het genereren van de eerste luchtstroom en leiden van de eerste luchtstroom door de warmtewisselaar, en o ten minste één derde ventilator voor het genereren van de tweede luchtstroom en leiden van de tweede luchtstroom door de warmtewisselaar, - een ten minste gedeeltelijk in de tweede behuizing opgenomen en met de warmteterugwin-eenheid gekoppelde eerste besturingseenheid voor het besturen van de warmteterugwin-eenheid, en - een ten minste gedeeltelijk in de tweede behuizing opgenomen tweede besturingseenheid voor het besturen van de warmtepomp, waarbij de tweede besturingseenheid is ingericht om gekoppeld te worden met de warmtepomp, waarbij de eerste module en de tweede module zijn ingericht om onderling gekoppeld te worden, zodanig dat: - de eerste behuizing en de tweede behuizing mechanisch kunnen worden gekoppeld, en - de warmtepomp en de tweede besturingseenheid elektrisch kunnen worden gekoppeld.

2. Modulair verwarmingssysteem volgens conclusie 1, waarbij de eerste module is ingericht om gekoppeld, in het bijzonder hydraulisch gekoppeld, te worden met een waterverwarmingscircuit voor de woning.

3. Modulair verwarmingssysteem volgens conclusie 1 of 2, waarbij de eerste module hydraulische verbindingsmiddelen omvat voor het koppelen van de condensor met een waterverwarmingscircuit voor de woning.

4. Modulair verwarmingssysteem volgens conclusie 3, waarbij de hydraulische verbindingsmiddelen ten minste gedeeltelijk flexibel zijn uitgevoerd.

5. Modulair verwarmingssysteem volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de eerste besturingseenheid is geïntegreerd met de tweede besturingseenheid.

6. Modulair verwarmingssysteem volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de eerste module ten minste één ten minste gedeeltelijk in de eerste behuizing opgenomen, en zwenkbaar met de eerste behuizing verbonden draagstructuur omvat voor het in een voorkeurspositie positioneren van de compressor en/of de condensor, waarbij een draagplateau van de draagstructuur is ingericht voor het ondersteunen van de compressor en/of de condensor, en waarbij de draagstructuur in een voorkeurspositie bij voorkeur een in hoofdzaak horizontaal vlak opspant.

7. Modulair verwarmingssysteem volgens conclusie 6, waarbij de ten minste ene draagstructuur ten minste zwenkbaar is ten opzichte van de behuizing over een hoek gelegen tussen -90 en 90 graden, bij voorkeur tussen -45 en 45 graden, bij nadere voorkeur tussen 0 en 45 graden.

8. Modulair verwarmingssysteem volgens conclusie 6 of 7, waarbij de eerste module ten minste één vergrendelorgaan omvat voor het vergrendelen van de positie van de ten minste ene draagstructuur ten opzichte van de eerste behuizing.

9. Modulair verwarmingssysteem volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de verdamper stroomopwaarts middels ten minste één flexibele koudemiddelleiding is verbonden met het expansieventiel en/of de condensor, en waarbij de verdamper stroomafwaarts middels ten minste één flexibele koudemiddelleiding is verbonden met de compressor.

10. Modulair verwarmingssysteem volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de tweede module is ingericht om te worden gekoppeld met ten minste één zonnepaneel, en waarbij de tweede module een met de eerste besturingseenheid en de tweede besturingseenheid gekoppelde omvormer omvat, voor de omzetting van door ten minste één met de tweede module gekoppeld zonnepaneel opgenomen zonne-energie naar elektrische energie.

11. Modulair verwarmingssysteem volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de warmteterugwin-eenheid ten minste één filter omvat voor het filteren van de door ten minste één door de warmtewisselaar te leiden luchtstroom.

12. Modulair verwarmingssysteem volgens één van de voorgaande conclusies, omvattende een derde module, ingericht voor het opslaan van energie, omvattende - een derde behuizing, - ten minste één ten minste gedeeltelijk in de derde behuizing opgenomen warmtebufferinrichting voor het opslaan van door de eerste module gegenereerde warmte en het afgeven van warmte aan afgiftewater, in het bijzonder een waterverwarmingscircuit van de woning, waarbij de eerste module en de derde module zijn ingericht om onderling gekoppeld te worden, zodanig dat: - de eerste behuizing en de derde behuizing mechanisch kunnen worden gekoppeld, en - de condensor en de ten minste ene bufferinrichting thermisch kunnen worden gekoppeld.

13. Modulair verwarmingssysteem volgens conclusie 12, waarbij de condensor is ingericht voor het overdragen van warmte van het koudemiddel naar een intermediair vloeibaar medium, zoals water, waarbij het intermediaire vloeibare medium via ten minste één leiding door ten minste één compartiment van de warmtebufferinrichting wordt geleid, waarbij het ten minste ene compartiment is voorzien van ten minste één toevoer en ten minste één afvoer voor afgiftewater, en waarbij het ten minste ene compartiment gedeeltelijk is gevuld met een faseovergangmateriaal.

14. Modulair verwarmingssysteem volgens conclusie 13 waarbij de warmtebufferinrichting meerdere, eventueel onderling verbonden, compartimenten omvat, waarbij elk compartiment gedeeltelijk is gevuld met een faseovergangmateriaal, en waarbij elk compartiment is ingericht voor het opslaan van door het intermediaire vloeibare medium afgegeven warmte, en voor het afgeven van opgeslagen warmte aan het afgiftewater.

15. Modulair verwarmingssysteem volgens conclusie één van conclusies 13-14, waarbij het faseovergangsmateriaal een faseovergangstemperatuur heeft die is gelegen tussen 50 en 70 graden Celsius.

16. Modulair verwarmingssysteem volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij iedere behuizing ten minste een bodempaneel en ten minste één opstaande zijwand omvat, waarbij de behuizing van ten minste één module een, bij voorkeur thermisch- en/of geluidsisolerend, afsluitelement omvat voor het in hoofdzaak volledig kunnen afsluiten van de behuizing.

17. Het gebruik van een modulair verwarmingssysteem voor het verwarmen en/of koelen van een woning volgens één van de voorgaande conclusies.

18. Werkwijze voor het installeren van een modulair verwarmingssysteem voor een woning volgens één van de voorgaande conclusies, omvattende het mechanisch koppelen van de eerste behuizing en de tweede behuizing en het elektrisch koppelen van de warmtepomp en de tweede besturingseenheid.