NL2021626B1 - Heat pump with pre-heating / pre-cooling of heat / cold source - Google Patents

Heat pump with pre-heating / pre-cooling of heat / cold source Download PDF

Info

Publication number
NL2021626B1
NL2021626B1 NL2021626A NL2021626A NL2021626B1 NL 2021626 B1 NL2021626 B1 NL 2021626B1 NL 2021626 A NL2021626 A NL 2021626A NL 2021626 A NL2021626 A NL 2021626A NL 2021626 B1 NL2021626 B1 NL 2021626B1
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
heat
heat exchanger
transfer medium
heat transfer
tap water
Prior art date
Application number
NL2021626A
Other languages
Dutch (nl)
Other versions
NL2021626B9 (en
Inventor
Van Gils Rob
Hazes Rob
Original Assignee
Van Gils Rob
Hazes Rob
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Van Gils Rob, Hazes Rob filed Critical Van Gils Rob
Priority to NL2021626A priority Critical patent/NL2021626B9/en
Priority to EP19196921.1A priority patent/EP3623724A1/en
Application granted granted Critical
Publication of NL2021626B1 publication Critical patent/NL2021626B1/en
Publication of NL2021626B9 publication Critical patent/NL2021626B9/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00—Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/02—Heat pumps of the compression type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0046—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater using natural energy, e.g. solar energy, energy from the ground
    • F24F2005/006—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater using natural energy, e.g. solar energy, energy from the ground receiving heat-exchange fluid from the drinking or sanitary water supply circuit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/003—Indoor unit with water as a heat sink or heat source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/004—Outdoor unit with water as a heat sink or heat source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/023—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for using multiple indoor units
    • F25B2313/0233—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for using multiple indoor units in parallel arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/19—Pressures
    • F25B2700/195—Pressures of the condenser

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)
  • Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)

Abstract

Een warmtepomp heeft een compressor 1, een eerste warmtewisselaar 3 (verdamper), een expansieventiel 2 en een tweede warmtewisselaar (condensor). De eerste warmtewisselaar 3 wisselt energie uit met de te koelen lucht en is voorzien van een ventilator 6. De tweede warmtewisselaar 5 wisselt energie uit met leidingwater en is hiertoe aangesloten op een waterleiding 15, 16. De warmtepomp heeft voorts een derde warmtewisselaar 4 voor het voorverwarmen of voorkoelen van het leidingwater door het warmteoverdrachtsmedium om leidingwater te besparen indien dit in de zomer warm is of in de winter koud is. De stroming van het warmteoverdrachtsmedium door de derde warmtewisselaar 4 kan geregeld worden door een regelklep 7 en de aanvoerleiding 15 van het leidingwater kan met behulp van afsluitkleppen 9 en 12 eerste door de derde warmtewisselaar 4 geleid worden alvorens naar de tweede warmtewisselaar 5 geleid te worden.A heat pump has a compressor 1, a first heat exchanger 3 (evaporator), an expansion valve 2 and a second heat exchanger (condenser). The first heat exchanger 3 exchanges energy with the air to be cooled and is provided with a fan 6. The second heat exchanger 5 exchanges energy with tap water and is connected for this purpose to a water pipe 15, 16. The heat pump furthermore has a third heat exchanger 4 for preheating or pre-cooling the tap water through the heat transfer medium to save tap water if it is warm in summer or cold in winter. The flow of the heat transfer medium through the third heat exchanger 4 can be controlled by a control valve 7 and the supply line 15 of the tap water can be led first through the third heat exchanger 4 by means of shut-off valves 9 and 12 before being led to the second heat exchanger 5.

Description

Dit octrooi is verleend ongeacht het bijgevoegde resultaat van het onderzoek naar de stand van de techniek en schriftelijke opinie. Het octrooischrift komt overeen met de oorspronkelijk ingediende stukken.This patent has been granted irrespective of the attached result of the prior art research and written opinion. The patent corresponds to the documents originally filed.

Warmtepomp met voorverwanning I voorkoeling van warmte I koude bronHeat pump with pre-heating I pre-cooling of heat I cold source

BESCHRIJVING:DESCRIPTION:

Gebied van de uitvindingField of the invention

De uitvinding heeft betrekking op een warmtepomp, waarbij energie via een warmteoverdrachtsmedium wordt uitgewisseld tussen een warmte of koudebron gevormd door leidingwater, in het bijzonder van een drinkwaterleiding, en te verwarmen of te koelen binnenlucht of water voor verwarming/koeling van vloer en/of radiatoren, omvattende:The invention relates to a heat pump, in which energy is exchanged via a heat transfer medium between a heat or cold source formed by tap water, in particular from a drinking water pipe, and to heat or cool indoor air or water for heating / cooling the floor and / or radiators , comprising:

een compressor voor het comprimeren van het warmteoverdrachtsmedium in gasvormige toestand, een expansieventiel voor het verlagen van de druk van het warmteoverdrachtsmedium in vloeibare toestand, een eerste warmtewisselaar die tussen de compressor en het expansieventiel aanwezig is voor het bewerkstelligen van een faseovergang tussen vloeibaar en gas (condenseren of verdampen) van het warmteoverdrachtsmedium, een tweede warmtewisselaar die tussen de compressor en het expansieventiel aanwezig is voor het bewerkstelligen van een fase-overgang tussen vloeibaar en gas (condenseren of verdampen) van het warmteoverdrachtsmedium tegengesteld aan die van de eerste warmtewisselaar, een ventilator voor het blazen van binnenlucht door de eerste warmtewisselaar of een in de eerste warmtewisselaar aanwezige verwarmingswaterleiding, en een waterleiding die door de tweede warmtewisselaar loopt voor het afgeven van warmte aan of opnemen van warmte uit het warmteoverdrachtsmedium, waarbij de compressor, de eerste warmtewisselaar, het expansieventiel en de tweede warmtewisselaar een gesloten circuit vormen voor het warmteoverdrachtsmedium.a compressor for compressing the gaseous heat transfer medium, an expansion valve for reducing the pressure of the heat transfer medium in the liquid state, a first heat exchanger provided between the compressor and the expansion valve to effect a phase transition between liquid and gas ( condensation or evaporation) of the heat transfer medium, a second heat exchanger provided between the compressor and the expansion valve to effect a phase transition between liquid and gas (condensation or evaporation) of the heat transfer medium opposite to that of the first heat exchanger, a fan for blowing indoor air through the first heat exchanger or a heating water pipe present in the first heat exchanger, and a water pipe passing through the second heat exchanger for releasing or absorbing heat from the heat transfer medium, the compresso r, the first heat exchanger, the expansion valve and the second heat exchanger form a closed circuit for the heat transfer medium.

Een warmtepomp neemt bij lage temperatuur warmte op die bij hoge temperatuur weer wordt afgegeven. Dit wordt meestal bewerkstelligt door een vloeistof (warmteoverdrachtsmedium) bij lage temperatuur te laten verdampen en de damp bij hoge temperatuur te laten condenseren. In het eerste geval moet het kookpunt dus worden verlaagd en/of in het tweede geval worden verhoogd. Het kookpunt kan worden verhoogd door de druk te verhogen met een compressor en worden verlaagd door de druk te laten zakken in een expansie ventiel. Het geheel van verdampen, comprimeren, condenseren en expanderen vormt een gesloten kringloop voor het rondstromende warmteoverdrachtsmedium. Aan de warmtepomp wordt netto arbeid toegevoerd (in de compressor) en er wordt warmte verplaatst van de verdamper naar de condensor. Een warmtepomp is een gesloten kringloop van een vloeistof met een laag kookpunt, bijvoorbeeld freon, die verdampt in de verdamper en weer condenseert tot vloeistof in de condensor. Het expansieventiel laat de vloeistof ontspannen naar een lagere druk op verdampingstemperatuur. De vloeistof begint hierdoor te koken en neemt daarbij warmte op uit de te koelen ruimte. Doordat het warmteoverdrachtsmedium kouder is dan de omgeving, wordt er warmte aan toegevoerd. De warmte van de ruimte wordt overgedragen op het warmteoverdrachtsmedium. Dit verdampt hierbij volledig . In de compressor wordt het gasvormige warmteoverdrachtsmedium samengeperst tot een hogere druk en temperatuur en naar de condensor gevoerd. Het gas geeft de onttrokken warmte af aan het leidingwater en condenseert terug tot vloeistof. De compressor is de stuwende kracht in het gehele proces door het warmteoverdrachtsmedium te verplaatsen. Door het warmteoverdrachtsmedium in omgekeerde richting te verplaatsen kan met een warmtepomp ook verwarmd worden waarbij warmte aan het leidingwater wordt onttrokken en aan de kamerlucht wordt afgegeven.A heat pump absorbs heat at a low temperature, which is released at a high temperature. This is usually accomplished by evaporating a liquid (heat transfer medium) at a low temperature and condensing the vapor at a high temperature. Thus, in the first case, the boiling point must be lowered and / or increased in the second. The boiling point can be increased by increasing the pressure with a compressor and decreased by lowering the pressure in an expansion valve. The whole of evaporation, compression, condensation and expansion forms a closed cycle for the circulating heat transfer medium. Net heat is supplied to the heat pump (in the compressor) and heat is transferred from the evaporator to the condenser. A heat pump is a closed circuit of a low boiling point liquid, for example freon, that evaporates in the evaporator and condenses back into liquid in the condenser. The expansion valve allows the liquid to relax to a lower pressure at evaporation temperature. As a result, the liquid starts to boil and thereby absorbs heat from the space to be cooled. Because the heat transfer medium is colder than the environment, heat is supplied to it. The heat from the room is transferred to the heat transfer medium. This completely evaporates. In the compressor, the gaseous heat transfer medium is compressed to a higher pressure and temperature and fed to the condenser. The gas releases the extracted heat to the tap water and condenses back into liquid. The compressor is the driving force in the entire process by displacing the heat transfer medium. By moving the heat transfer medium in the reverse direction, a heat pump can also be used to heat, extracting heat from the tap water and releasing it into the room air.

Stand van de techniekState of the art

Een dergelijke warmtepomp is algemeen bekend. Op zomerse dagen is de temperatuur van het water in de drinkwaterleiding hoog. Hierdoor is veel leidingwater nodig om de opgenomen warmte af te kunnen geven. In de winter is de temperatuur van het water in de drinkwaterleiding laag waardoor er ook weer veel leidingwater nodig is om voldoende warmte te kunnen onttrekken voor het opwarmen van de lucht. In de herfst en lente is de temperatuur van het water in de drinkwaterleiding goed om te verwarmen of te koelen echter is dan de behoefte hieraan het geringst.Such a heat pump is generally known. On summer days, the temperature of the water in the drinking water pipe is high. This requires a lot of tap water to be able to release the absorbed heat. In winter, the temperature of the water in the drinking water pipe is low, which means that a lot of tap water is required to extract enough heat to heat the air. In autumn and spring, the temperature of the water in the drinking water pipe is good for heating or cooling, but the need for this is then the least.

Samenvatting van de uitvindingSummary of the invention

Een doel van de uitvinding is het verschaffen van een warmtepomp van de in de aanhef omschreven soort waarbij in de zomer en winter minder leidingwater nodig is voor het koelen dan wel verwarmen. Hiertoe is de warmtepomp volgens de uitvinding gekenmerkt, doordat de warmtepomp een derde warmtewisselaar omvat waarin warmteoverdracht tussen het leidingwater en het warmteoverdrachtsmedium plaats kan vinden voor het voorverwarmen of voorkoelen van het leidingwater, welke derde warmtewisselaar via de bypassleiding parallel aan de eerste warmtewisselaar tussen het expansieventiel en de compressor geschakeld kan worden door middel van een in de bypassleiding aanwezige regelklep in het circuit van het warmteoverdrachtsmedium en een of meer stuurkleppen in de waterleiding. Bij voorkeur wordt hiervoor de drinkwaterleiding gebruikt.An object of the invention is to provide a heat pump of the type described in the preamble, in which less tap water is required for cooling or heating in summer and winter. To this end, the heat pump according to the invention is characterized in that the heat pump comprises a third heat exchanger in which heat transfer between the tap water and the heat transfer medium can take place for pre-heating or pre-cooling the tap water, the third heat exchanger via the bypass pipe parallel to the first heat exchanger between the expansion valve and the compressor can be switched by means of a control valve present in the bypass pipe in the heat transfer medium circuit and one or more control valves in the water pipe. The drinking water pipe is preferably used for this.

Om het voorverwarmen / voorkoelen van het leidingwater niet ten koste te laten gaan van het verwarmen / koelen van de lucht wordt tijdens het voorverwarmen / voorkoelen extra energie door de compressor geleverd.In order not to preheat / pre-cool the tap water at the expense of heating / cooling the air, extra energy is supplied by the compressor during preheating / pre-cooling.

De voordelen van de warmtepomp volgens de uitvinding ten opzichte van de bekende warmtepomp, waarbij als warmte/koudebron leidingwater wordt gebruikt, zijn:The advantages of the heat pump according to the invention compared to the known heat pump, where tap water is used as heat / cold source, are:

bij lage buitentemperatuur tijdens het verwarmen een hoog rendement door verhoging van de leidingwatertemperatuur ten opzichte van de buitenlucht, bij hoge buitentemperatuur tijdens het koelen een hoog rendement door verlaging van de leidingwatertemperatuur ten opzichte van de buitenlucht, laag waterverbruik door opwaarderen (verwarmen/koelen) van de leidingwatertemperatuur.high efficiency at low outside temperature during heating by increasing the tap water temperature relative to the outside air, high efficiency at high outside temperature during cooling by reducing the tap water temperature relative to the outside air, low water consumption by upgrading (heating / cooling) of the tap water temperature.

Een uitvoeringsvorm van de warmtepomp volgens de uitvinding is gekenmerkt, doordat in de watertoevoerleiding zich een regelklep bevindt waarmee tijdens koelen de hoeveelheid leidingwater door de tweede warmtewisselaar geregeld wordt, welke regelklep gestuurd wordt door de druk van het warmteoverdrachtsmedium ter plaatse van de tweede warmtewisselaar', en dat een bypassleiding parallel aan de regelklep aanwezig is, in welke bypassleiding een verdere regelklep aanwezig is waarmee tijdens verwarmen de hoeveelheid leidingwater door de tweede warmtewisselaar geregeld wordt. Tijdens verwarmen fungeert de tweede warmtewisselaar als verdamper en is de druk van het warmteoverdrachtmedium ter plaatse van de tweede warmtewisselaar zodanig laag dat de regelklep volledig gesloten is. Daarom kan bij verwarmen de hoeveelheid leidingwater geregeld worden door de verdere regelklep in de bypassleiding.An embodiment of the heat pump according to the invention is characterized in that there is a control valve in the water supply pipe with which the amount of tap water is regulated by the second heat exchanger during cooling, which control valve is controlled by the pressure of the heat transfer medium at the location of the second heat exchanger, and that a bypass pipe is present parallel to the control valve, in which bypass pipe a further control valve is present with which the amount of tap water is regulated by the second heat exchanger during heating. During heating, the second heat exchanger functions as an evaporator and the pressure of the heat transfer medium at the location of the second heat exchanger is so low that the control valve is completely closed. Therefore, when heating, the amount of tap water can be controlled by the further control valve in the bypass line.

Beknopte omschrijving van de tekeningenBrief description of the drawings

Hieronder zal de uitvinding nader worden toegelicht aan de hand van een in de tekeningen weergegeven uitvoeringsvoorbeeld van de warmtepomp volgens de uitvinding. Hierbij toont:The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment of the heat pump according to the invention shown in the drawings. Hereby shows:

Figuur 1 een leiding en componenten schema van de warmtepomp volgens de uitvinding met daarin aangegeven de vloeistof/gastromen tijdens het koelen,Figure 1 shows a pipe and component diagram of the heat pump according to the invention, showing the liquid / gas flows during cooling,

Figuur 2 het schema met daarin aangegeven de vloeistof/gastromen tijdens het koelen met voorkoeling van het leidingwater,Figure 2 shows the diagram showing the liquid / gas flows during cooling with pre-cooling of the tap water,

Figuur 3 het schema met daarin aangegeven de vloeistof/gastromen tijdens het verwarmen, enFigure 3 shows the diagram showing the liquid / gas flows during heating, and

Figuur 4 het schema met daarin aangegeven de vloeistof/gastromen tijdens het verwarmen met voorverwarming van het leidingwater.Figure 4 shows the diagram showing the liquid / gas flows during heating with pre-heating of the tap water.

Gedetailleerde omschrijving van de tekeningenDetailed description of the drawings

In figuur 1 is de warmtepomp volgens de uitvinding schematisch weergegeven. In de warmtepomp wordt energie via een wamiteoverdrachtsmedium uitgewisseld tussen een warmte of koudebron gevormd door water in de drinkwaterleiding en te verwarmen of te koelen binnenlucht 14. Hierbij is freon genomen als wamiteoverdrachtsmedium, maar ook andere bekende vloeistoffen zouden hiervoor genomen kunnen worden. De warmtepomp heeft een compressor 1 voor het comprimeren van het warmteoverdrachtsmedium in gasvormige toestand en een expansieventiel 2 voor het verlagen van de druk van het warmteoverdrachtsmedium in vloeibare toestand. Tussen de compressor en het expansieventiel bevinden zich twee warmtewisselaars 3 en 5 voor het bewerkstelligen van een faseovergang tussen vloeibaar en gas (condenseren of verdampen) van het warmteoverdrachtsmedium. Tijdens bedrijf bewerkstelligt de ene warmtewisselaar een fase-overgang van vloeibaar naar gas (verdampen) en de andere warmtewisselaar van gas naar vloeibaar (condenseren). Een eerste van de warmtewisselaars 3 wisselt energie uit met de te verwarmen/koelen lucht en is hiertoe voorzien van een ventilator 6 voor het blazen van binnenlucht door de eerste warmtewisselaar. De tweede warmtewisselaar 5 wisselt energie uit met het leidingwater en is hiertoe aangesloten op een watertoevoerleiding 15 en een waterafvoerleiding 16. De compressor, de eerste warmtewisselaar, het expansieventiel en de tweede warmtewisselaar vormen een gesloten kringloop voor het warmteoverdrachtsmedium.Figure 1 shows the heat pump according to the invention schematically. In the heat pump, energy is exchanged via a heat transfer medium between a heat or cold source formed by water in the drinking water pipe and heating or cooling indoor air 14. Freon has been taken as a heat transfer medium, but other known liquids could also be used for this. The heat pump has a compressor 1 for compressing the gaseous heat transfer medium and an expansion valve 2 for reducing the pressure of the heat transfer medium in the liquid state. Between the compressor and the expansion valve are two heat exchangers 3 and 5 for effecting a phase transition between liquid and gas (condensation or evaporation) of the heat transfer medium. During operation, one heat exchanger effects a phase transition from liquid to gas (evaporation) and the other heat exchanger from gas to liquid (condensation). A first of the heat exchangers 3 exchanges energy with the air to be heated / cooled and for this purpose is provided with a fan 6 for blowing indoor air through the first heat exchanger. The second heat exchanger 5 exchanges energy with the tap water and for this purpose is connected to a water supply pipe 15 and a water discharge pipe 16. The compressor, the first heat exchanger, the expansion valve and the second heat exchanger form a closed circuit for the heat transfer medium.

In de watertoevoerleiding bevindt zich een regelklep 11 waarmee tijdens het condenseren van het warmteoverdrachtsmedium de hoeveelheid leidingwater door de tweede warmtewisselaar 5 geregeld wordt. Deze regelklep is drukgestuurd en wordt geregeld door de druk van het warmteoverdrachtsmedium ter plaatse van de tweede warmtewisselaar 5. Parallel aan de regelklep 11 bevindt zich een bypassleiding met daarin een verdere regelklep 17 en een afsluitklep 18. Tijdens het verdampen van het warmteoverdrachtsmedium wordt de hoeveelheid water door de tweede warmtewisselaar 5 geregeld met de verdere regelklep 17 door afsluitklep 18 te openen.There is a control valve 11 in the water supply pipe, with which the amount of tap water is regulated by the second heat exchanger 5 during condensation of the heat transfer medium. This control valve is pressure-controlled and is controlled by the pressure of the heat transfer medium at the location of the second heat exchanger 5. Parallel to the control valve 11 there is a bypass line containing a further control valve 17 and a shut-off valve 18. During the evaporation of the heat transfer medium, the quantity water through the second heat exchanger 5 controlled with the further control valve 17 by opening shut-off valve 18.

De warmtepomp heeft voorts een derde warmtewisselaar 4 voor het voorverwarmen of voorkoelen van het leidingwater door het warmteoverdrachtsmedium. Deze derde warmtewisselaar 4 is via een bypassleiding in het circuit van het warmteoverdrachtsmedium parallel aan de eerste warmtewisselaar 3 tussen het expansieventiel 2 en de compressor 1 aanwezig en kan in het circuit van het leidingwater in serie geschakeld worden met de tweede warmtewisselaar 5. De stroming van het warmteoverdrachtsmedium door de derde warmtewisselaar 4 kan geregeld worden door een regelklep 7 welke aanwezig is in een bypassleiding over de eerste warmtewisselaar 3. De aanvoerleiding 15 van het leidingwater kan via een eerste tak rechtstreeks naar de tweede warmtewisselaar 5 geleid worden of via een tweede tak eerste door de derde warmtewisselaar 4 geleid worden en daarna naar de tweede warmtewisselaar 5. Hiertoe bevinden zich in beide takken een afsluitklep 9 en 12. Al naar gelang deze geopend en gesloten worden kan het leidingwater gestuurd worden.The heat pump further has a third heat exchanger 4 for preheating or pre-cooling the tap water through the heat transfer medium. This third heat exchanger 4 is present via a bypass pipe in the circuit of the heat transfer medium parallel to the first heat exchanger 3 between the expansion valve 2 and the compressor 1 and can be connected in series in the tap water circuit with the second heat exchanger 5. The flow of the heat transfer medium through the third heat exchanger 4 can be controlled by a control valve 7 which is present in a bypass pipe over the first heat exchanger 3. The supply pipe 15 of the tap water can be led via a first branch directly to the second heat exchanger 5 or via a second branch first are passed through the third heat exchanger 4 and then to the second heat exchanger 5. To this end, a shut-off valve 9 and 12 are provided in both branches, depending on whether these are opened and closed, the tap water can be controlled.

Om bevriezing van het warmteoverdrachtsmedium bij het voorkoelen van het leidingwater te voorkomen wordt in de bypassleiding de temperatuur van het medium gemeten en bij een te lage temperatuur worden de kleppen 8 en 10 in de bypassleiding gesloten waardoor voorkomen wordt dat het medium in de derde warmtewisselaar kan bevriezen.In order to prevent freezing of the heat transfer medium during the pre-cooling of the tap water, the temperature of the medium is measured in the bypass pipe and, if the temperature is too low, the valves 8 and 10 in the bypass pipe are closed, preventing the medium from entering the third heat exchanger to freeze.

Met de warmtepomp kan de binnenlucht 14 zowel gekoeld als verwarmd worden. Hiertoe kan de stromingsrichting van het warmteoverdrachtsmedium omgekeerd worden door een vierwegklep 13 te schakelen. In de figuren 1 en 2 is de situatie tijdens het koelen van de binnenlucht 14 weergegeven waarbij de eerste warmtewisselaar 3 als verdamper fungeert en de tweede warmtewisselaar 5 als condensor fungeert. In deze situatie fungeert de derde warmtewisselaar 4 ook als verdamper. In figuur 1 is de situatie weergegeven zonder voorkoelen van het leidingwater. In deze situatie is klep 12 geopend en klep 9 gesloten. Het leidingwater stroomt hierbij via de aanvoerleiding 15 rechtstreeks naar de tweede warmtewisselaar 5. In figuur 2 is de situatie weergegeven waarin het leidingwater voorgekoeld wordt. In deze situatie is klep 12 gesloten en klep 9 geopend. Het leidingwater stroomt hierbij via de aanvoerleiding 15 eerst door de derde warmtewisselaar en daarna naar de tweede warmtewisselaar 5. Het door expansie in temperatuur verlaagde warmteoverdrachtsmedium koelt hierbij het leidingwater dat naar de tweede warmtewisselaar stroomt. Dit gebeurt in de zomer indien het leidingwater relatief warm is (bijvoorbeeld 25 °C) waardoor er anders veel leidingwater nodig zou zijn om het warmteoverdrachtsmedium te laten condenseren. Om de koelcapaciteit voor het koelen van de binnenlucht 14 niet ten koste te laten gaan van het voorkoelen van het leidingwater, laat men de compressor harder werken. De hierdoor bereikte waterbesparing weegt ruimschoots op tegen de kosten voor de extra energie die de compressor vraagt.The indoor air 14 can be cooled or heated using the heat pump. To this end, the flow direction of the heat transfer medium can be reversed by switching a four-way valve 13. Figures 1 and 2 show the situation during the cooling of the indoor air 14 in which the first heat exchanger 3 functions as an evaporator and the second heat exchanger 5 functions as a condenser. In this situation, the third heat exchanger 4 also functions as an evaporator. Figure 1 shows the situation without pre-cooling the tap water. In this situation valve 12 is opened and valve 9 closed. The tap water flows directly via the supply pipe 15 to the second heat exchanger 5. Figure 2 shows the situation in which the tap water is pre-cooled. In this situation valve 12 is closed and valve 9 is opened. The tap water hereby flows via the supply line 15 first through the third heat exchanger and then to the second heat exchanger 5. The heat transfer medium reduced by expansion in temperature hereby cools the tap water which flows to the second heat exchanger. This happens in the summer if the tap water is relatively warm (for example 25 ° C), which would otherwise require a lot of tap water to condense the heat transfer medium. In order not to let the cooling capacity for cooling the indoor air 14 at the expense of pre-cooling the tap water, the compressor is run harder. The water savings achieved in this way far outweigh the costs of the extra energy required by the compressor.

In de figuren 3 en 4 is de situatie tijdens het verwarmen van de binnenlucht 14 weergegeven waarbij de eerste warmtewisselaar 3 als condensor fungeert en de tweede warmtewisselaar 5 als verdamper fungeert. In deze situatie fungeert de derde warmtewisselaar 4 ook als condensor. In figuur 3 is de situatie weergegeven zonder voorverwarmen van het leidingwater. In deze situatie is klep 12 geopend en klep 9 gesloten. Het leidingwater stroomt hierbij via de aanvoerleiding 15 rechtstreeks naar de tweede warmtewisselaar 5. In figuur 4 is de situatie weergegeven waarin het leidingwater voorverwarmd wordt. In deze situatie is klep 12 gesloten en klep 9 geopend. Het leidingwater stroomt hierbij via de aanvoerleiding 15 eerst door de derde warmtewisselaar en daarna naar de tweede warmtewisselaar 5. Dit gebeurt in de winter indien het leidingwater relatief koud is (bijvoorbeeld 16 °C) waardoor er anders veel leidingwater nodig zou zijn om het warmteoverdrachtsmedium te laten verdampen.Figures 3 and 4 show the situation during the heating of the indoor air 14 in which the first heat exchanger 3 functions as a condenser and the second heat exchanger 5 functions as an evaporator. In this situation, the third heat exchanger 4 also functions as a condenser. Figure 3 shows the situation without preheating the tap water. In this situation valve 12 is opened and valve 9 closed. The tap water flows directly via the supply pipe 15 to the second heat exchanger 5. Figure 4 shows the situation in which the tap water is preheated. In this situation valve 12 is closed and valve 9 is opened. The tap water flows through the supply pipe 15 first through the third heat exchanger and then to the second heat exchanger 5. This occurs in winter if the tap water is relatively cold (for example 16 ° C), which would otherwise require a lot of tap water to heat transfer medium. allow to evaporate.

Ook gebeurt dit om te voorkomen dat het warmteoverdrachtsmedium bij uit de verdamper treden boven de vriestemperatuur blijft. Om de verwarmingscapaciteit voor het verwarmen van de binnenlucht 14 niet ten koste te laten gaan van het voorverwarmen van het leidingwater, laat men ook in deze situatie de compressor 5 harder werken.This also happens to prevent the heat transfer medium from leaving the evaporator above the freezing temperature. In order not to let the heating capacity for heating the indoor air 14 come at the expense of preheating the tap water, the compressor 5 is also allowed to work harder in this situation.

Hoewel in het voorgaande de uitvinding is toegelicht aan de hand van de tekeningen, dient te worden vastgesteld dat de uitvinding geenszins tot de in de tekeningen getoonde uitvoeringsvorm is beperkt. De uitvinding strekt zich mede uit tot alle van de in de tekeningen getoonde uitvoeringsvorm afwijkende uitvoeringsvormen 10 binnen het door de conclusies gedefinieerde kader. Zo kan in plaats van lucht ook water voor een vloerverwarming (vloerkoeling) of radiatoren verwarmd of gekoeld worden. Hierbij is de ventilator dan vervangen door een waterleiding die zich in de kringloop bevindt van de leidingen door de vloer en/of de radiatoren.Although the invention has been elucidated in the foregoing with reference to the drawings, it should be noted that the invention is by no means limited to the embodiment shown in the drawings. The invention also extends to all embodiments deviating from the embodiment shown in the drawings within the framework defined by the claims. For example, instead of air, water for underfloor heating (floor cooling) or radiators can be heated or cooled. The fan is then replaced by a water pipe which is located in the cycle of the pipes through the floor and / or the radiators.

Ook is het mogelijk om een vierde warmtewisselaar parallel aan de derde 15 warmtewisselaar in de warmtepomp op te nemen, waarbij een van deze beide warmtepompen dan uitsluitend voor het voorverwarmen van het leidingwater en de andere warmtepomp uitsluitend voor het voorkoelen van het leidingwater gebruikt wordt.It is also possible to include a fourth heat exchanger in parallel with the third heat exchanger in the heat pump, whereby one of these two heat pumps is then used exclusively for pre-heating the tap water and the other heat pump is used exclusively for pre-cooling the tap water.

Claims (2)

CONCLUSIES:CONCLUSIONS: 1. Warmtepomp, waarbij energie via een warmteoverdrachtsmedimn wordt uitgewisseld tussen een warmte of koudebron gevormd door leidingwater en te verwarmen of te koelen binnenlucht (14) of water voor verwarming/koeling van vloer en/of radiatoren, omvattende:Heat pump, in which energy is exchanged via a heat transfer medium between a heat or cold source formed by tap water and indoor air to be heated or cooled (14) or water for heating / cooling the floor and / or radiators, comprising: een compressor (1) voor het comprimeren van het warmteoverdrachtsmedium in gasvomiige toestand, een expansieventiel (2) voor het verlagen van de druk van het warmteoverdrachtsmedium in vloeibare toestand, een eerste warmtewisselaar (3) die tussen de compressor en het expansieventiel aanwezig is voor het bewerkstelligen van een faseovergang tussen vloeibaar en gas van het warmteoverdrachtsmedium, een tweede warmtewisselaar (5) die tussen de compressor en het expansieventiel aanwezig is voor het bewerkstelligen van een fase-overgang tussen vloeibaar en gas van het warmteoverdrachtsmedium tegengesteld aan die van de eerste warmtewisselaar, een ventilator (6) voor het blazen van binnenlucht door de eerste warmtewisselaar of een in de eerste warmtewisselaar aanwezige verwarmingswaterleiding, en een waterleiding (15, 16) die door de tweede warmtewisselaar loopt voor het afgeven van warmte aan of opnemen van warmte uit het warmteoverdrachtsmedium, waarbij de compressor, de eerste warmtewisselaar, het expansieventiel en de tweede warmtewisselaar een gesloten circuit vormen voor het warmteoverdrachtsmedium, met het kenmerk, dat de warmtepomp een derde warmtewisselaar (4) omvat waarin warmteoverdracht tussen het leidingwater en het warmteoverdrachtsmedium plaats kan vinden voor het voorverwarmen of voorkoelen van het leidingwater, welke derde warmtewisselaar via een bypassleiding parallel aan de eerste warmtewisselaar (3) tussen het expansieventiel (2) en de compressor (1) geschakeld kan worden door middel van een in de bypassleiding aanwezige regelklep (7) in het circuit van het warmteoverdrachtsmedium en een of meer stuurkleppen (9, 12) in de waterleiding (15).a compressor (1) for compressing the gaseous heat transfer medium, an expansion valve (2) for reducing the pressure of the heat transfer medium in the liquid state, a first heat exchanger (3) provided between the compressor and the expansion valve for effecting a phase transition between liquid and gas of the heat transfer medium, a second heat exchanger (5) provided between the compressor and the expansion valve for effecting a phase transition between liquid and gas of the heat transfer medium opposite to that of the first heat exchanger, a fan (6) for blowing indoor air through the first heat exchanger or a heating water pipe present in the first heat exchanger, and a water pipe (15, 16) passing through the second heat exchanger for supplying or absorbing heat from the heat transfer medium , where the compressor, the first heat exchange However, the expansion valve and the second heat exchanger form a closed circuit for the heat transfer medium, characterized in that the heat pump comprises a third heat exchanger (4) in which heat transfer between the tap water and the heat transfer medium can take place for pre-heating or pre-cooling the tap water, which third heat exchanger can be connected via a bypass pipe parallel to the first heat exchanger (3) between the expansion valve (2) and the compressor (1) by means of a control valve (7) present in the bypass pipe in the heat transfer medium circuit and one or more control valves (9, 12) in the water pipe (15). 2. Warmtepomp volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat in de watertoevoerleiding zich een regelklep (11) bevindt waarmee tijdens koelen de hoeveelheid leidingwater door de tweede warmtewisselaar (5) geregeld wordt, welke regelklep gestuurd wordt door de druk van het warmteoverdrachtsmedium ter plaatse van de tweede warmtewisselaar, en dat een bypassleiding parallel aan de regelklep (11) aanwezig is, in welke bypassleiding een verdere regelklep (17) aanwezig is waarmee tijdens verwarmen de hoeveelheid leidingwater door de tweede warmtewisselaar (5) 5 geregeld wordt.Heat pump according to claim 1, characterized in that there is a control valve (11) in the water supply pipe with which the amount of tap water is regulated during cooling by the second heat exchanger (5), which control valve is controlled by the pressure of the heat transfer medium on site of the second heat exchanger, and that a bypass pipe is present parallel to the control valve (11), in which bypass pipe a further control valve (17) is present with which the amount of tap water is regulated during heating by the second heat exchanger (5).
NL2021626A 2018-09-13 2018-09-13 Heat pump with pre-heating / pre-cooling from heat / cold source NL2021626B9 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2021626A NL2021626B9 (en) 2018-09-13 2018-09-13 Heat pump with pre-heating / pre-cooling from heat / cold source
EP19196921.1A EP3623724A1 (en) 2018-09-13 2019-09-12 Heat pump with pre-heating / pre-cooling of heat / cold source

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2021626A NL2021626B9 (en) 2018-09-13 2018-09-13 Heat pump with pre-heating / pre-cooling from heat / cold source

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NL2021626B1 true NL2021626B1 (en) 2020-05-06
NL2021626B9 NL2021626B9 (en) 2020-07-20

Family

ID=68468533

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL2021626A NL2021626B9 (en) 2018-09-13 2018-09-13 Heat pump with pre-heating / pre-cooling from heat / cold source

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP3623724A1 (en)
NL (1) NL2021626B9 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111486531B (en) * 2020-04-07 2021-06-25 华信咨询设计研究院有限公司 Multi-source step heat exchange method

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1965145A4 (en) * 2005-12-08 2013-09-25 Sharp Kk Heat pump hot-water supply device
CN101542218B (en) 2007-06-22 2012-06-27 松下电器产业株式会社 Refrigeration cycle device
JP2012163219A (en) * 2009-06-11 2012-08-30 Panasonic Corp Heat pump system
JP5769684B2 (en) * 2012-10-18 2015-08-26 三菱電機株式会社 Heat pump equipment
KR101716320B1 (en) * 2015-10-30 2017-03-14 에이스냉동공조 주식회사 Air Conditioning Apparatus for Saving Space

Also Published As

Publication number Publication date
NL2021626B9 (en) 2020-07-20
EP3623724A1 (en) 2020-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101192346B1 (en) Heat pump type speed heating apparatus
CN118031483A (en) Reverse cycle defrost phase change material based enhancement in vapor compression refrigeration systems
US20220341635A1 (en) Transducing method and system
CA2989916C (en) System and method for reusing waste heat of a transcritical refrigeration system
GB2567333A (en) Heat pump device
EP3351871A1 (en) System and method for reusing waste heat of a transcritical refrigeration system
JP2012225619A (en) Heat pump hot-water supply air conditioner
NL2021626B1 (en) Heat pump with pre-heating / pre-cooling of heat / cold source
JPH116665A (en) Heat-storing-type air-conditioner
KR101188258B1 (en) Heat-pump system
CN1460827A (en) Absorption type cold/hot water machine
CN101545696B (en) Absorption type water cooling and warming machine
WO2016103702A1 (en) Regenerative air conditioner
CN101592416B (en) Cooling and heating system with cooling-heating source complementing loop
US11493227B2 (en) Switching flow water source heater chiller
BRPI0915033B1 (en) reversible system for recovering heat energy by removing and transferring calories from one or more media to another or several other media
KR102257601B1 (en) Energy saving refrigeration and defrost system that exchanges refrigerant condensation heat and brine in plate heat exchanger
CN114111232A (en) Temperature control system of freeze dryer
CN109405348B (en) Multistage heat utilization heat pump system for bathroom
KR200414655Y1 (en) Heat pump for condensing heat of room cooler, which is capable of using heating and hot water
KR101579117B1 (en) System with functions of heat pump operation and defroster
KR101212686B1 (en) Heat pump type speed heating apparatus
JP7145632B2 (en) Hybrid heat pump device
US20240011690A1 (en) Refrigeration system with heat pump compression
TWI293108B (en)

Legal Events

Date Code Title Description
TK Erratum

Effective date: 20200720

MM Lapsed because of non-payment of the annual fee

Effective date: 20211001