NL2022705B1 - Hybride CV-ketel met warmtepomp en werkwijze voor het sturen van een CV-ketel met een warmtepomp - Google Patents

Abstract

Een hybride verwarmingssysteem voorzien van ten minste een warmtepomp en een CV-ketel, waarbij de warmtepomp en de CV-ketel door middel van stelsel van leidingen en kleppen zijn gekoppeld, waarbij een regelsysteem is voorzien voor het aansturen van ten minste de warmtepomp, de CV-ketel en ten minste één klep, met het kenmerk dat het stelsel van leidingen en kleppen zodanig is gevormd dat de warmtepomp en CV-ketel door het regelsysteem met behulp van ten minste een eerste klep en bij voorkeur met behulp van de eerste klep en een tweede klep tenminste in een eerste stand kunnen worden gebracht, waarbij de warmtepomp en de CV-ketel in serie zijn geschakeld in een eerste warmtecircuit, en in een tweede stand waarbij de CV-ketel is geschakeld in het eerste verwarmingscircuit en de warmtepomp is geschakeld in een tweede warmtecircuit.

Description

P120284NL00 Titel: Hybride CV-ketel met warmtepomp en werkwijze voor het sturen van een CV-ketel met een warmtepomp De uitvinding heeft betrekking op een hybride verwarmingssysteem, waarbij een CV-ketel wordt gecombineerd met een warmtepomp, zodanig dat al naar gelang de warmtevraag gebruik kan worden gemaakt van de CV-ketel of van de warmtepomp of beiden.

EP2463591 beschrijft een Hybride verwarmingssysteem, waarbij een CV-ketel en een warmtepomp zijn toegepast. De warmtepomp Is opgenomen in een warmtepomp circuit, dat met behulp van een bypass klep kan worden afgesloten van een CV-ketel circuit, zodat het warmtepomp circuit met de warmtepomp bij hogere watertemperaturen niet wordt doorstroomd. Daardoor wordt de warmtepomp alleen dan gebruikt wanneer dit energetisch effectief is.

De uitvinding beoogt een hybride verwarmingssysteem te bieden waarbij warmtepomp en CV-ketel op efficiënte wijze kunnen worden ingezet, waarbij verschillende instellingen kunnen worden verkregen met behulp van een regelsysteem.

In een hybride verwarmingssysteem volgens deze beschrijving zijn op gebruikelijke wijze ten minste een warmtepomp en een CV-ketel voorzien, waarbij de warmtepomp en de CV-ketel door middel van een stelsel van leidingen en kleppen zijn gekoppeld. Een regelsysteem is voorzien voor het aansturen van ten minste de warmtepomp, de CV-ketel en ten minste één klep.

In een eerste aspect kan een hybride verwarmingssysteem volgens de uitvinding worden gekenmerkt doordat het stelsel van leidingen en kleppen zodanig is gevormd dat de warmtepomp en CV-ketel door het regelsysteem met behulp van ten minste een eerste klep tenminste in een eerste stand kunnen worden gebracht, waarbij de warmtepomp en de CV- ketel in serie zijn geschakeld in een eerste warmtecircuit, en in een tweede stand waarbij de CV-ketel is geschakeld in het eerste warmtecircuit en de warmtepomp Is geschakeld in een tweede warmtecircuit. Anders dan bij een hybride verwarmingssysteem volgens EP2463591 kunnen in een verwarmingssysteem volgens deze beschrijving de CV-ketel en de warmtepomp niet alleen in serie worden geschakeld, voor toevoer van water aan één warmtecircuit, maar kunnen ook ten minste twee warmtecircuits parallel worden voorzien van water, op dezelfde of verschillende temperaturen, door de CV-ketel en de warmtepomp parallel te schakelen.

Bij serie schakelen van de CV-ketel en de warmtepomp (de eerste stand) kan bijvoorbeeld water dat is verwarmd met behulp van de warmtepomp via de CV-ketel naar het eerste warmtecircuit worden gevoerd. Daarbij kan de CV-ketel “uit” zijn, dat wil zeggen dat door de CV-ketel geen extra warmte aan het daar doorheen stromende water wordt toegevoerd, of “aan” zijn, waarbij het doorstromende water verder wordt verwarmd.

In het tweede geval (de tweede stand), bij parallel schakelen van de CV-ketel en de warmtepomp, kan water vanuit de CV-ketel in het eerste warmtecircuit worden toegevoerd, verwarmd door de CV-ketel. Het eerste warmtecircuit kan bijvoorbeeld een ruimte verwarmingscircuit zijn of omvatten, en/of een tapwater verwarmingscircuit. In meer algemene zin kan het eerste warmtecircuit gebruikelijk een hoge temperatuur circuit of circuits vormen of omvatten. Tegelijkertijd kan, indien gewenst, water met behulp van de warmtepomp worden verwarmd of gekoeld, om vervolgens door het tweede warmtecircuit te worden gevoerd. Het tweede warmtecircuit kan gebruikelijk een lage temperatuur circuit zijn, bijvoorbeeld een circuit omvattende ventilator convectoren, ventilatoren en/of vloer- en/of wandverwarming cq -koeling.

In een voordelige uitvoeringsvorm kunnen in een verwarmingssysteem volgens de beschrijving de warmtepomp, althans een binnen eenheid daarvan, en de CV-ketel zijn geïntegreerd in een enkele inrichting.

Teneinde eenvoudig tussen de eerste en de tweede stand te kunnen schakelen 1s ten minste de eerste klep bij voorkeur een driewegklep.

Daarmee kunnen eenvoudig verschillende waterstromen worden doorgeleid in verschillende richtingen. De driewegklep 1s bij voorkeur een aangedreven klep, bijvoorbeeld elektrisch aangedreven. In de klep of kleppen kan ook op andere wijze worden voorzien, bijvoorbeeld dor middel van een manifold. Ook kan een klep of stelsel van kleppen worden voorzien voor schakelen tussen drie of meer waterkanalen.

In de eerste stand kan in uitvoeringsvormen tijdens gebruik water in het eerste warmtecircuit vanuit een retour van het eerste warmtecircuit eerst via een leiding over een of meer platenwisselaars of andere warmte uitwisselende inrichtingen van de warmtepomp die warmte of koude overdragen van het koudemiddel in de warmtepomp naar het water (medium) in het verwarming- of koel circuit stromen en vervolgens via een leiding en klep naar een retour van de CV-ketel. Bij voorkeur 1s daarbij het regelsysteem ingericht om daarbij afhankelijk van een warmtebehoefte de CV-ketel (10) aan te sturen voor verdere opwarming van het water. De warmtewisselaars hoeven zich niet noodzakelijkerwijs te bevinden in de binnen unit, maar zouden zich ook in de warmtepomp buitenunit kunnen bevinden. In dat geval loopt er geen koudemiddel leiding van binnen naar buiten maar twee leidingen 25 en 28 die deel wtmaken van het verwarming en koel circuit.

In de tweede stand kan in uitvoeringsvormen het systeem zodanig zijn utgelegd dat het retour water uit het eerste warmtecircuit kan worden toegevoerd aan de CV-ketel.

In utvoeringsvormen kan een hybride verwarmingssysteem volgens deze beschrijving zodanig zijn ontworpen dat:

- het eerste warmtecircuit een hoge temperatuur verwarmingscircuit is of omvat dat tijdens gebruik door de CV-ketel wordt verwarmd en is aangesloten op of is geintegreerd met een hoge temperatuur afgifte systeem met bijvoorbeeld radiatoren; en - het tweede warmtecircuit een warmtepomp circuit is of omvat, bij voorkeur een lage temperatuur circuit, bij voorkeur aangesloten op of omvattende een lage temperatuur verwarming circuit met ten minste ventilator convectoren en/of vloerverwarming en/of een koelcircuit.

Hoge en lage temperatuur systemen dienen in dezen ten minste te worden begrepen als relatief ten opzichte van elkaar, en/of zoals gebruikelijk in het vakgebied.

Bij voorkeur wordt onder “lage temperatuur circuit” begrepen een circuit waardoorheen tijdens gebruik water stroomt met een temperatuur niet hoger dan ongeveer 55°C, of waarbij de temperatuur van het aan het circuit aangevoerde water niet hoger is dan ongeveer ongeveer 55°C, bijvoorbeeld tussen ongeveer 25 en 55°C, terwijl onder “hoge temperatuur circuit” wordt begrepen een circuit waardoorheen tijdens gebruik ook water kan stromen met een temperatuur hoger dan ongeveer 55°C, bijvoorbeeld gebruikelijk 80 °C of meer.

In voordelige uitvoeringsvormen kan in een verwarmingssysteem volgens de beschrijving 1n de tweede stand ten minste het tweede warmtecircuit voor koeling worden gebrukt terwijl tegelijkertijd het eerste warmtecircuit voor verwarming kan worden gebruikt, in het bijzonder doordat een warmtevraag kan worden afgehandeld door de CV-ketel.

In deze beschrijving wordt voorts een hybride verwarmingssysteem beschreven, bij voorkeur zoals hiervoor beschreven, waarbij de leidingloop in ten minste een deel van het stelsel van leidingen zodanig is dat geen convectie kan optreden wanneer een warme leiding met een omhooglopend leiding deel verbonden is met een kouder leiding deel.

In utvoeringsvormen kan een dergelijk verwarmingssysteem zodanig zijn gevormd dat het stelsel van leidingen ten minste één en bij voorkeur ten minste twee leiding gedeeltes heeft die een in stromingsrichting omlaag lopend en daarop in stromingsrichting achterliggend omhoog lopend deel en/of een in stromingsrichting omhoog lopend en daarop in stromingsrichting achterliggend omlaag lopend deel 5 omvat(ten). Hiermee wordt tijdens gebruik voorkomen dat warmte uit aan een eerste zijde van het of elk betreffende leiding gedeelte aansluitende leiding secties door convectie warmte overdragen aan de hoger gelegen aanslutende koudere leiding sectie(s).

De uitvinding heeft voorts betrekking op een werkwijze voor het aansturen van een hybride verwarmingssysteem omvattende een CV-ketel en een warmtepomp, en ten minste één klep tussen de CV-ketel en de warmtepomp en/of tussen een eerste en een tweede warmtecircuit, waarbij met behulp van een regeleenheid op basis van ten minste in het eerste en/of tweede warmtecircuit gemeten warmte vraag, de CV-ketel en de warmtepomp in serie worden geschakeld voor verwarming van water voor gebruik in het eerste warmtecircuit, of parallel worden geschakeld, voor tegelijkertijd respectievelijk verwarming van water voor gebruik in het eerste warmtecircuit en verwarming of koeling van water voor gebruik in het tweede warmtecircuit.

Ter verduidelijking van de uitvinding zullen hierna uitvoeringsvormen van een hybride verwarmingssysteem en werkwijze en onderdelen daarvan worden getoond en beschreven aan de hand van de figuren. Deze dienen slechts ter illustratie en dienen geenszins als op welke wijze dan ook beperkend te worden uitgelegd. In deze figuren toont: Fig. 1 schematisch een hybride verwarmingssysteem volgens de stand van de techniek; Fig. 2 schematisch een hybride verwarmingssysteem volgens de uitvinding; Fig. 3 schematisch een hybride verwarmingssysteem volgens de wtvinding, met warmtecircuits;

Fig. 4 schematisch een alternatieve uitvoeringsvorm van een hybride verwarmingssysteem volgens de uitvinding; Fig. 5A en B perspectivische aanzichten van een deel van een systeem volgens fig. 4; en Fig. 6 schematisch een zijaanzicht van een hybride verwarmingssysteem volgens fig. 4 en 5.

In de figuren hebben dezelfde of overeenkomstige delen gelijke of overeenkomstige verwijzingscijfers. De getoonde uitvoeringsvormen zijn slechts schematisch weergegeven, ter illustratie.

In deze beschrijving dient onder CV-ketel ten minste te worden begrepen een verwarmingsinrichting voor water, waarin ten minste één verhittingselement wordt gebruikt, bijvoorbeeld een of meer branders, die bijvoorbeeld op fossiele brandstof zoals olie of gas wordt gestookt, en in het bijzonder, doch niet uitsluitend geschikt 1s voor verwarming van water voor toepassing in rumte verwarming en/of tapwater verwarming.

In deze beschrijving dient onder een warmtepomp ten minste te worden begrepen een lucht/water warmtepomp.

Typisch ligt het vermogen van de lucht/water warmtepomp bij een hybride tussen 20 en 60% van het piek vermogen van de CV-ketel. De uitvinding heeft in het bijzonder betrekking op piekvermogens van de CV- ketel op gas tussen de 100 en 1000 kW gecombineerd met een of meer warmtepompen met een gezamenlijk vermogen van 20 tot 600 kW.

Fig. 1 toont een hybride verwarmingssysteem volgens de stand van de techniek waarbij met behulp van een driewegklep 27 en een bypass leiding 26 de warmtepomp, in het bijzonder de condensor 22 daarvan kan worden gepasseerd. Met een dergelijke hybride verwarming inrichting kan slechts één verwarmingscircuit worden gevoed.

Fig. 2 — 6 toont uitvoeringsvormen van hybride verwarmingssystemen volgens de uitvinding, waarmee verschillende warmtecircuits kunnen worden gevoed, tegelijkertijd of sequentieel.

Fig. 1 toont een hybride verwarmingssysteem 1 voorzien van ten minste een warmtepomp 18 en een CV-ketel 10. De CV-ketel 10 kan elke geschikte CV-ketel zijn, zoals bijvoorbeeld een gas gestookte CV-ketel.

De warmtepomp 18 en de CV-ketel 10 zijn door middel van stelsel 3 van leidingen en kleppen gekoppeld.

Een regelsysteem 19 is voorzien voor het aansturen van ten minste de warmtepomp 18, de CV-ketel 10 en ten minste één klep 21 en/of 27. Het stelsel 3 van leidingen en kleppen is zodanig gevormd dat de warmtepomp 18 en CV-ketel 10 door het regelsysteem 19 met behulp van ten minste een van de eerste klep 21 en tweede klep 27, bij voorkeur de eerste klep 21 en meer bij voorkeur met behulp van de eerste klep 21 en de tweede klep 27 ten minste in een eerste stand kunnen worden gebracht, waarbij de warmtepomp 18 en de CV-ketel 10 in serie zijn geschakeld in een eerste warmtecircuit, en in een tweede stand waarbij de CV-ketel 10 is geschakeld in het eerste warmtecircuit en de warmtepomp is geschakeld in een tweede warmtecircuit.

Het eerste warmtecircuit is bij voorkeur een hoge temperatuur circuit 53, het tweede warmtecircuit een lage temperatuur circuit 54. De CV-ketel 10 en een deel van de warmtepomp 18, in het bijzonder een binnendeel 20 daarvan kunnen zijn geïntegreerd in één toestel, dat wil zeggen dat zij ten minste gedeeltelijk zijn geïntegreerd.

In het bijzonder kunnen zij in een enkele, gemeenschappelijke behuizing 56 zijn opgenomen.

Ten minste de eerste klep 21 kan een driewegklep zijn, terwijl de tweede klep 27 bijvoorbeeld een tweewegklep of afsluiter is.

Deze kleppen 21, 27 zijn bij voorkeur aangedreven kleppen, bijvoorbeeld moto gestuurde kleppen, zodat zij door de regeling 19 kunnen worden aangestuurd.

De eerste klep 21 1s bij voorkeur zodanig geplaatst dat de CV-ketel 10 en de warmtepomp 18 door omschakelen van deze klep 21 van de eerste stand (klep in stand A) naar de tweede stand (klep in stand B) en vice versa geschakeld kunnen worden.

De warmtepomp 18 en de CV-ketel 10 kunnen zodanig zijn verbonden dat in de eerste stand (stand A) tijdens gebruik water in het eerste warmtecircuit 53 vanuit een retour 29 eerst via een leiding 25 over een of meer platenwisselaars 22 van de warmtepomp 18 stroomt en vervolgens via een leiding 28 en klep 27 naar een retour 13 van de CV-ketel

10. Het regelsysteem 19 1s daarbij bij voorkeur ingericht om daarbij afhankelijk van een warmtebehoefte de CV-ketel 10 aan te sturen voor verdere opwarming van het water, of de CV-ketel 10 uit te laten, als er geen verdere warmtebehoefte is.

In de tweede stand (stand B) kan tijdens gebruik water vanuit retour 29 via een leiding 33 naar een retour 13 van de CV-ketel 10 worden gevoerd. Bij voorkeur wordt de tweede klep 27 daarbij zodanig gestuurd dat wordt verhinderd dat water vanuit het tweede warmtecircuit naar de CV- ketel 10 en/of het eerste warmtecircuit 53 kan stromen.

In de getoonde uitvoeringsvormen, zoals bijvoorbeeld in fig. 2, kan: - het eerste warmtecircuit 53 een hoge temperatuur verwarmingscircuit zijn of omvatten 29, 33, 13, 11, 14, 32 dat tijdens gebruik door de CV-ketel 10 wordt verwarmd en is aangesloten op of is geïntegreerd met een hoge temperatuur afgifte systeem met bijvoorbeeld radiatoren 36; en - het tweede warmtecircuit 54 een warmtepomp circuit 30, 25, 26, 22, 31 1s of omvat, bij voorkeur een lage temperatuur circuit, bij voorkeur aangesloten op of omvattende een lage temperatuur verwarmingscircuit met ten minste ventilator convectoren 47 en/of vloerverwarming 48 en/of een koelcircuit.

In voordelige uitvoeringsvormen kan in de tweede stand ten minste het tweede warmtecircuit 54 voor koeling worden gebruikt, door in of door de warmtepomp 18 gekoeld water, terwijl bij voorkeur tegelijkertijd het eerste warmtecircuit 54 voor verwarming kan worden gebruikt, in het bijzonder doordat een warmtevraag kan worden afgehandeld door de CV- ketel 10 via aansluitingen 29, 32.

In voordelige uitvoeringsvormen, met name waarbij koeling mogelijk is, is bij voorkeur een deel van het stelsel van leidingen gebruikt voor koeling uitgevoerd in niet corrosieve materialen zoals koper, messing, kunststof en/ of RVS.

In uitvoeringsvormen kan het deel van het stelsel 3 van leidingen dat tijdens gebruik met gekoeld water doorstroomd kan worden beschermd tegen condensatie met dampdicht isolatiemateriaal en/of waarbij onder het deel van het stelsel 3 van leidingen dat tijdens gebruik met gekoeld water doorstroomd kan worden en de of elke warmtewisselaar in het betreffende deel van het stelsel 3 van leidingen een opvanginrichting 4 voor condens, zoals een lekbak is aangebracht, welke bij voorkeur is aangesloten op een afvoer 5 zoals een riool.

Fig. 4 — 6 tonen wtvoeringsvormen van een hybride verwarmingssysteem, bijvoorbeeld zoals hiervoor beschreven, bijvoorbeeld aan de hand van fig. 1 — 3, waarbij de leidingloop in ten minste een deel van het stelsel 3 van leidingen zodanig is dat geen convectie kan optreden wanneer een warme leiding met een omhoog lopend leidingdeel verbonden is met een kouder leiding deel. Het stelsel van leidingen 3 omvat daartoe bij voorkeur ten minste één en bij voorkeur ten minste twee leiding gedeeltes 61 en 63 die een in stromingsrichting omlaag lopend en daarop in stromingsrichting achterliggend omhoog lopend deel en/of een in stromingsrichting omhoog lopend en daarop in stromingsrichting achterliggend omlaag lopend deel omvat(ten) waarmee tijdens gebruik wordt voorkomen dat warmte uit aan een eerste zijde van het of elk betreffende leiding gedeelte 61, 63 aansluitende leiding secties 60, 62 door convectiewarmte over dragen aan de hoger gelegen aansluitende koudere leiding sectie(s).

Een hybride verwarmingssysteem omvattende een CV-ketel 10 en een warmtepomp 18, en ten minste één klep tussen de CV-ketel 10 en de warmtepomp 18 en/of tussen een eerste en een tweede warmtecircuit 53, 54, kan volgens de utvinding met behulp van een regeleenheid 19 op basis van ten minste in het eerste en/of tweede warmtecircuit 53, 54 gemeten warmtevraag, de CV-ketel 10 en de warmtepomp 18 in serie worden geschakeld (stand A) voor verwarming van water voor gebruik in het eerste warmtecircuit 53, of parallel worden geschakeld, voor tegelijkertijd respectievelijk verwarming van water voor gebruik in het eerste warmtecircuit 53 en verwarming of koeling van water voor gebruik in het tweede warmtecircuit 54.

In de beschrijving zijn platenwisselaars getoond voor bijvoorbeeld de warmtepomp, 1.h.b. de binnen unit 20, voor het tapwater. Dit kunnen uiteraard ook andere type wisselaars zijn.

De CV-ketel kan geïntegreerd zijn met een relevant deel van de warmtepomp, zoals de binnenuit daarvan, toe- en/of afvoerleidingen en dergelijke, of kan een losse CV-ketel zijn, zoals bijvoorbeeld uit de praktijk bekende CV-ketel. De CV-ketel kan bijvoorbeeld van een hoog- of ten minste verbeterd rendement type zijn.

Hierna wordt een aantal mogelijke scenario’s beschreven van mogelijke schakelingen en toepassingen van een hybride systeem in een verwarmings- en/of koelingsinstallatie van een gebouw.

1. Leveren van warmte ten behoeve van verwarming van een gebouw a. De Warmtepomp 18 en CV-ketel 10 staan in serie, driewegklep 21 is zodanig geschakeld in stand A dat het water in het eerste verwarmingscircuit 53 vanuit retour 29 eerst via leiding 25 en geopende kleppen 26 over de platenwisselaars 22 stroomt en vervolgens via leiding 28 en geopende klep 27 naar de retour van de CV-ketel 13.

b. Zolang het gevraagde vermogen niet hoger is dan dat wat de warmtepomp kan leveren verwarmt alleen de warmtepomp 18 het circuit 53 tot de gewenste temperatuur.

c. Als de warmtepomp 18 niet meer alleen het gevraagde vermogen kan leveren wordt de CV-ketel 10 ingeschakeld om het tekort aan te vullen, de warmtepomp 18 blijft gewoon ingeschakeld.

d. Een en ander is aan de hand van de figuren hierboven toegelicht.

e. Als de gevraagde watertemperatuur hoger wordt dan de warmtepomp 18 kan leveren, in dit voorbeeld is dat 55 °C, wordt de warmtepomp 18 uitgeschakeld en levert de CV-ketel 10 alle warmte. Het water in het verwarmingscircuit 53 kan door de warmtepomp 18 blijven stromen, echter het is ook mogelijk het water via de driewegklep 21 (stand B) rechtstreeks naar de CV-ketel 10 te leiden en niet meer over de warmtepomp 18 platenwisselaar 22 te laten stromen. Een voordeel is dat de weerstand in het systeem zo lager is en minder warmteverliezen optreden.

f. Deze situatie kan ook ontstaan als de COP (rendement) van de warmtepomp 18 te laag wordt, en het energetisch en/of economisch niet langer gewenst is om de warmtepomp 18 te laten draaien, ook al is de maximale temperatuur van de warmtepomp 18 nog niet bereikt.

g. Een andere reden om de warmtepomp 18 uit te schakelen kan een vraag van het energiebedrijf zijn in geval er tekort aan beschikbare stroom ontstaat. Deze communicatie vanuit de Hybride regelaar 15, 19 met het betreffende energiebedrijf loopt via een internetverbinding 16.

h. In situaties dat er geen warmtevraag is vanuit het verwarmingscircuit 53 zou in geval de warm tapwater tank koud genoeg is de warmtepomp 18 het eerste deel van de opwarming kunnen uitvoeren.

2. Parallel bedrijf van de warmtepomp en CV-ketel maar beide aangesloten op hetzelfde verwarmingscircuit. In een dergelijk geval wordt doorgaans buffer 45 direct aan de warmtepomp uitgang 31 gekoppeld om er voor te zorgen dat de warmtepomp 18 niet teveel gaat pendelen.

a. De warmtepomp 18 en CV-ketel 10 staan volledig parallel doordat klep 21 in de tweede stand (stand B) staat en klep 27 gesloten is. Zo leveren de warmtepomp 18 en CV-ketel 10 beide warmte aan hetzelfde verwarmingscircuit 53, 54. De retourtemperatuur voor de warmtepomp 18 en CV-ketel 10 is daarbij gelijk, bijvoorbeeld doordat open verdeler 50 de temperatuur vereffent. De aanvoertemperatuur van de warmtepomp 18 en CV-ketel 10 kan wel variëren maar deze worden weer gemiddeld in open verdeler 39.

b. Deze toestand kan wenselijk zijn als sprake is van een systeem dat bijvoorbeeld regelmatig op middelhoge temperatuur van 40 of 50 °C draait.

3. Gescheiden hoge en lage temperatuurcircuits a. Het leveren van warmte vanuit de CV-ketel 10 kan nu bijvoorbeeld naar een circuit 53 met radiatoren 36 dat doorgaans op hogere temperatuur draait geleid worden.

b. De warmtepomp 18 voorziet een lage temperatuur circuit 54 met bijvoorbeeld vloerverwarming 48 of ventilator convectoren 47 van warmte.

c. In dit geval hebben beide warmtecircuits 53, 54 hun eigen warmtevraag vanuit de hoge en lage temperatuur circuits en regelt de hybride regelaar 15, 19 de afhandeling van deze vraag.

d. Als de warmtevraag in het lage temperatuur circuit 54 hoger wordt dan de warmtepomp 18 kan leveren zou via open verdeler 39 warmte vanuit het hoge temperatuur circuit 53 geleverd kunnen worden aan het lage temperatuur circuit 54.

e. Het is ook mogelijk om bij lagere temperatuur behoefte in het hoge temperatuur verwarmingscircuit 53 de warmte tot ca 55 °C te laten leveren via en driewegklep 51 en leiding 52.

4. Gescheiden warm tapwater circuit en verwarmingscircuit a. Het tapwater wordt verwarmd door de CV-ketel 10 via het hoge temperatuur circuit 53.

b. Tegelijkertijd zorgt de warmtepomp 18 voor verwarming van het lage temperatuur circuit 54.

C. Het opwarmen van het tapwater in de tank 40 gebeurt doorgaans door middel van een platenwisselaar 41.

5. Koeling met de warmtepomp 10, en tegelijkertijd verwarmen of warm tapwater levering met de CV-ketel 10.

a. Het dubbele circuit is zodanig uitgevoerd dat de warmtepomp 10 ook kan koelen.

b. Daartoe zijn de leidingen 30, 25 en 31 uitgevoerd in een niet corrosie gevoelig materiaal zoals bijvoorbeeld koper, messing, kunststof en/of RVS.

c. Tijdens koelen dient uiteraard het afgifte systeem geschikt te zijn voor koeling. Dit kan door een vloerverwarmingscircuit 48, 54 op ca. 17 of 18 °C te regelen, dit om condensatie op de vloer te voorkomen. Een koelcircuit bestaande uit ventilator convectoren 47 kan lager in temperatuur draaien, bijvoorbeeld op 12 °C retour en 7 °C aanvoer.

d. De leiding gedeeltes welke met gekoeld water doorstroomt kunnen tegen condensatie beschermd worden met geschikt dampdicht isolatiemateriaal. Een alternatief is om onder de leiding en warmtewisselaar sectie een lekbak aan te brengen welke wordt aangesloten op een riool.

e. Verwarming of warm tapwater levering door de CV-ketel

10. Een verwarmingssysteem en werkwijze volgens deze uitvinding is vooral bedoeld voor utilitaire toepassing in hotels, scholen, kantoorgebouwen, maar ook woonblokken met een centrale verwarmingsinstallatie. Een systeem volgens de uitvinding kan evenwel ook in andere situaties en omgevingen worden toegepast, zoals woonhuizen. Een systeem en werkwijze volgens de uitvinding biedt bij voorkeur een voor de installateur gemakkelijke oplossing voor de normaal gesproken complexe hydraulische en regel-technische koppeling van een warmtepomp en CV-ketel. Door de geïntegreerde werking kan 1n uitvoeringsvormen de warmtepomp automatisch zoveel mogelijk op optimale zo laag mogelijke temperatuurregime draaien. Door een combinatie van kleppen en een specifieke leidingloop is zowel seriematig verwarmen als gescheiden circuits voor verwarmen en/of koelen mogelijk. In voordelige uitvoeringsvormen kan in het systeem door de leiding loop nagenoeg geen convectie met thermische kortsluiting als gevolg ontstaan.

Beschrijving bij de tekeningen van hybride systemen volgens de beschrijving Nr.

Beschrijving 10 Hoog rendement CV-ketel op gas 11 Warmtewisselaar 12 Optioneel open verdeler 13 Retourleiding van de CV-ketel 14 Aanvoerleiding van de CV-ketel. 15 Hybride regelaar stuurt CV-ketel en warmtepompen aan 16 Regelaar heeft contact met internet en afstandsbediening 17 Regelaar heeft contact met gebouw automatisering die de warmte- en koudevraag uit het gebouw bepaalt 20 Warmtepomp binnen unit 21 Driewegklep motorbediend maakt de keuze tussen serie en parallel 22 Platenwisselaar 1 tot 4 of meer parallel 23 Warmtepomp buiten unit 24 Koude middelleiding verbinding binnen en buitenunit 25 Retourleiding naar kleppen 26 en platenwisselaars 22 26 Motorbediende kleppen voor elke warmtepomp unit 27 Motorbediende afsluter gaat dicht als 25 in parallel stand 28 Verbindingsleiding tussen wutgang platenwisselaars en retourleiding naar CV-ketel 29 Retourleiding hoge temperatuur circuit doorgaans tussen 40 en 60 °C Retourleiding lage temperatuur en/of koelcireuit temperatuur doorgaans 25-40 °C bij koeling ca. 10 tot 20 °C

31 Aanvoerleiding lage temperatuur verwarming en/of koelcircuit 32 Aanvoerleiding hoge temperatuur circuit 33 Verbindingsleiding tussen warmtepomp unit en CV-ketel retour 34 35 Afgiftesysteem hoge temperatuur 36 Radiator circuit 37 Pomp hoge temperatuur circuit 38 39 Optioneel open verdeler voor koppelen lage en hoge temperatuur circuit 40 Tank voor opslag warm tapwater 41 Platenwisselaar ten behoeve van opwarmen warm tapwater 42 Motorbediende driewegklep voor warm tapwater 43 44 Motorbediende driewegklep voor CV-circuitbuffer 45 Buffertank voor in lage temperatuur CV-circuit om pendelen warmtepomp te beperken 46 Motorbediende driewegklep voor Ventilator convectorcircuit 47 Ventilator convectoren voor verwarmen en koelen 48 Vloerverwarmingscircuit, voor verwarmen en koelen 49 Pomp lage temperatuur circuit 50 Optioneel open verdeler voor koppelen lage en hoge temperatuur circuit 51 Motorbediende driewegklep voor leiding sectie 52 53 Leiding verbindt lage temperatuur circuit met hoge temperatuur circuit

18 Warmtepomp 19 Regelsysteem 1 Hybride verwarmingssysteem 2 warmtecircuits 3 Stelsel van leidingen en kleppen 4 Opvangbak voor condens 5 Afvoer 54 Hoge temperatuur circuit 55 Lage temperatuur circuit 56 Behuizing De uitvinding is geenszins beperkt tot de in de beschrijving en tekeningen getoonde en beschreven uitvoeringsvormen.

Vele variaties daarop zijn mogelijk binnen de uitvinding als gedefinieerd door de conclusies.

Zo kunnen meerdere warmtepomppen of althans binnen units en/of buiten units daarvan worden gekoppeld aan een CV-ketel of vice versa.

Ook kunnen meerdere eerste en/of tweede warmtecircuits worden toegepast.

Claims (13)

CONCLUSIES

1. Een hybride verwarmingssysteem voorzien van ten minste een warmtepomp (18) en een CV-ketel (10), waarbij de warmtepomp (18) en de CV-ketel (10) door middel van stelsel van leidingen en kleppen zijn gekoppeld, waarbij een regelsysteem (19) is voorzien voor het aansturen van ten minste de warmtepomp (18), de CV-ketel (10) en ten minste één klep (21), met het kenmerk dat het stelsel van leidingen en kleppen zodanig is gevormd dat de warmtepomp (18) en CV-ketel (10) door het regelsysteem (19) met behulp van ten minste een eerste klep (21) en bij voorkeur met behulp van de eerste klep (21) en een tweede klep (27) tenminste In een eerste stand kunnen worden gebracht, waarbij de warmtepomp (18) en de CV-ketel (10) in serie zijn geschakeld in een eerste warmtecircuit (36), en in een tweede stand waarbij de CV-ketel is geschakeld in het eerste verwarmingscircuit (36) en de warmtepomp is geschakeld in een tweede warmtecircuit (48).

2. Een hybride verwarmingssysteem volgens conclusie 1, waarbij de CV-ketel (10) en een deel van de warmtepomp (18), in het bijzonder een binnendeel (20) daarvan zijn geïntegreerd in één toestel.

3. Een hybride verwarmingssysteem volgens claim 1 of 2, met het kenmerk dat ten minste de eerste klep (21) en bij voorkeur de eerste klep (21) en de tweede klep (27) driewegkleppen zijn.

4. Een hybride verwarmingssysteem volgens conclusie 3, waarbij de eerste driewegklep (21) zodanig is geplaatst dat de CV-ketel (10) en de warmtepomp (18) met omschakelen van deze klep (21) van de eerste stand (klep in stand A) naar de tweede stand (klep in stand B) en vice versa geschakeld kunnen worden.

5. Een hybride verwarmingssysteem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij bij de warmtepomp (18) en de CV-ketel (10) in de eerste stand tijdens gebruik water in het eerste warmtecircuit vanuit een retour (29) eerst via een leiding (25) over een of meer platenwisselaars (22) van de warmtepomp (18) stroomt en vervolgens via een leiding (28) en klep (27) naar een retour (13) van de CV-ketel (10), waarbij bij voorkeur het regelsysteem is ingericht om daarbij afhankelijk van een warmtebehoefte de CV-ketel (10) aan te sturen voor verdere opwarming van het water.

6. Een hybride verwarmingssysteem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij in de tweede stand tijdens gebruik water vanuit retour (29) via een leiding (33) naar een retour (13) van de CV-ketel (10) wordt gevoerd, waarbij bij voorkeur de tweede klep (27) zodanig wordt gestuurd dat wordt verhinderd dat water vanuit het tweede warmtecircuit naar de CV-ketel (10) en/of het eerste warmtecircuit kan stromen.

7. Een hybride verwarmingssysteem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij: - het eerste warmtecircuit een hoge temperatuur verwarmingscircuit 1s of omvat (29, 33, 13, 11, 14, 32) dat tijdens gebruik door de CV-ketel (10) wordt verwarmd en is aangesloten op of is geïntegreerd met een hoge temperatuur afgifte systeem met bijvoorbeeld radiatoren (36); en - het tweede warmtecircuit een warmtepomp circuit (30, 25, 26, 22, 31) is of omvat, bij voorkeur een lage temperatuur circuit, bij voorkeur aangesloten op of omvattende een lage temperatuur verwarming circuit met ten minste ventilator convectoren (47) en/of vloerverwarming (48) en/of een koelcircuit.

8. Een hybride verwarmingssysteem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij in de tweede stand ten minste het tweede warmtecircuit voor koeling kan worden gebruikt terwijl tegelijkertijd het eerste warmtecircuit voor verwarming kan worden gebruikt, in het bijzonder doordat een warmtevraag kan worden afgehandeld door de CV-ketel (10) via aansluitingen (29, 32).

9. Een hybride verwarmingssysteem volgens conclusie 8, waarbij een deel van het stelsel van leidingen gebruikt voor koeling is uitgevoerd in niet corrosieve materialen zoals koper, messing, kunststof en/ of RVS.

10. Een hybride verwarmingssysteem volgens conclusie 8 of 9, waarbij het deel van het stelsel van leidingen dat tijdens gebruik met gekoeld water doorstroomd kan worden 1s beschermd tegen condensatie met dampdicht isolatie materiaal en/of waarbij onder het deel van het stelsel van leidingen dat tijdens gebruik met gekoeld water doorstroomd kan worden en de of elke warmtewisselaar in het betreffende deel van het stelsel van leidingen een opvanginrichting voor condens, zoals een lekbak is aangebracht, welke bij voorkeur is aangesloten op een afvoer zoals een riool.

11. Een hybride verwarmingssysteem, bij voorkeur volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de leidingloop in ten minste een deel van het stelsel van leidingen zodanig is dat geen convectie kan optreden wanneer een warme leiding met een omhooglopend leiding deel verbonden is met een kouder leiding deel.

12. Een hybride verwarmingssysteem volgens conclusie 11, waarbij] het stelsel van leidingen ten minste één en bij voorkeur ten minste twee leiding gedeeltes (61 en 63) heeft die een in stromingsrichting omlaag lopend en daarop in stromingsrichting achterliggend omhoog lopend deel en/of een in stromingsrichting omhoog lopend en daarop in stromingsrichting achterliggend omlaag lopend deel omvat(ten) waarmee tijdens gebruik wordt voorkomen dat warmte ut aan een eerste zijde van het of elk betreffende leiding gedeelte (61, 63) aansluitende leiding secties (60, 62) door convectie warmte over dragen aan de hoger gelegen aansluitende koudere leiding sectie(s).

13. Werkwijze voor het aansturen van een hybride verwarmingssysteem omvattende een CV-ketel (10) en een warmtepomp (18), en ten minste één klep tussen de CV-ketel (10) en de warmtepomp (18) en/of tussen een eerste en een tweede warmtecircuit, waarbij met behulp van een regeleenheid op basis van ten minste in het eerste en/of tweede warmtecircuit gemeten warmte vraag, de CV-ketel (10) en de warmtepomp

(18) in serie worden geschakeld voor verwarming van water voor gebruik in het eerste warmtecircuit, of parallel worden geschakeld, voor tegelijkertijd respectievelijk verwarming van water voor gebruik in het eerste warmtecircuit en verwarming of koeling van water voor gebruk in het tweede warmtecircuit.