BE1026308B1

BE1026308B1 - Thermisch systeem en werkwijze om deze aan te sturen

Info

Publication number: BE1026308B1
Application number: BE20185689A
Authority: BE
Inventors: Luc Louis Renson; Helena Pieters; Anthonie Vandamme
Original assignee: Vero Duco Nv
Priority date: 2018-10-08
Filing date: 2018-10-08
Publication date: 2019-12-18
Also published as: NL2023976B1

Abstract

De onderhavige uitvinding betreft een thermisch systeem, omvattende een warmteopslag voor het opslaan van warmte in een opslagmedium, waarbij de warmteopslag ingedeeld is in minstens twee warmtezones en een warmteoverdrachtinrichting voor het overdragen van door een warmtebron gegenereerde warmte naar het opslagmedium van de warmteopslag. De warmteoverdrachtinrichting omvat selectiemiddelen voor het selectief vormen van een thermische verbinding tussen de warmtebron en de warmtezones, waarbij de selectiemiddelen in een eerste stand ingericht zijn om een thermische verbinding te vormen met een eerste warmtezone van de minstens twee warmtezones en in een tweede stand ingericht zijn om een thermische verbinding te vormen met een tweede warmtezone van de minstens twee warmtezones. De onderhavige uitvinding heeft betrekking op werkwijze voor het aansturen van een dergelijk thermisch systeem.

Description

Thermisch systeem en Werkwijze om deze aan te sturen

De onderhavige uitvinding betreft een thermisch systeem, omvattende een modulerende warmtebron, een warmteopslag voor het opslaan van warmte in een opslagmedium, waarbij de warmteopslag ingedeeld is in minstens twee warmtezones, en een warmteoverdrachtinrichting voor het overdragen van de door de warmtebron gegenereerde warmte naar het opslagmedium van de warmteopslag. De onderhavige uitvinding heeft betrekking op werkwijze voor het aansturen van een dergelijk thermisch systeem.

Stand van de Techniek

Een thermisch systeem omvat een warmteopslag in de vorm van een voorraadvat of buffervat voor het opslaan van warmte in een opslagmedium, bijvoorbeeld water, en een warmteoverdrachtinrichting voor het overdragen van door een warmtebron gegenereerde warmte, bij voorkeur hernieuwbare energie zoals zonne-energie of energie geproduceerd door middel van een warmtepomp, naar het opslagmedium van het buffervat. Het buffervat zorgt voor de langdurige opslag of ‘buffering’ van de thermische energie in water voor verwarmingsdoeleinden.

Uit de stand van de techniek zijn dergelijke systemen bekend, waarbij het buffervat meerdere aansluitpunten heeft waardoor meerdere warmwaterbronnen aangesloten kunnen worden. In het bijzonder een thermisch gelaagd buffervat waarbij het water in verschillende temperatuurlagen opgeslagen wordt. De gewenste warmte wordt in functie van de toepassing uit de juiste laag gehaald, bijvoorbeeld wordt de warmte uit de bovenste lagen (hogere temperatuur) gebruikt voor het sanitair warm water en dat van de onderliggende lagen (lagere temperatuur) voor de centrale verwarming.

Doel van de uitvinding

Een doel van de uitvinding is om het rendement van een thermisch systeem omvattende een warmtebron en een warmteopslag verdeeld in meerdere warmtezones te verbeteren, in het bijzonder het rendement van de warmtebron.

2018/5689

BE2018/5689

Beschrijving van de uitvinding

Een eerste aspect van de uitvinding voorziet in een thermisch systeem , omvattende een modulerende warmtebron en een warmteopslag voor het opslaan van warmte in een opslagmedium, waarbij de warmteopslag ingedeeld is in minstens twee warmtezones. Het thermisch systeem omvat verder een warmteoverdrachtinrichting voor het overdragen van door een warmtebron gegenereerde warmte naar het opslagmedium van de warmteopslag. De warmteoverdrachtinrichting omvat selectiemiddelen voor het selectief vormen van een thermische verbinding tussen de warmtebron en de warmtezones, waarbij de selectiemiddelen in een eerste stand ingericht zijn om een thermische verbinding te vormen met een eerste warmtezone van de minstens twee warmtezones en in een tweede stand ingericht zijn om een thermische verbinding te vormen met een tweede warmtezone van de minstens twee warmtezones.

Op deze wijze, is het mogelijk om de thermische energie afkomstig van één enkele warmtebron over te dragen naar meerdere warmtezones en dit op een gecontroleerde wijze zodanig dat het mogelijk is om de thermische energie discontinu over te dragen. In tegenstelling tot bestaande systemen waarbij men ook één enkele warmtebron gebruikt, zal het systeem volgens de uitvinding niet continu beide warmtezones opwarmen. In het bijzonder voor een warmteopslag gevormd door een thermisch gelaagd buffervat, zal door het buffervat in verschillende warmtezones afzonderlijk te verwarmen en af te koelen, de gelaagdheid beter bewaard kunnen blijven.

In tegenstelling tot bestaande systemen waarbij men één enkele warmtebron per warmtezone gebruikt, levert dit verder ook een compactere en eenvoudigere configuratie.

In een uitvoeringsvorm heeft de onderhavige uitvinding betrekking op het thermische systeem zoals hierboven beschreven, omvattende aanstuurmiddelen voor het aansturen van de selectiemiddelen voor het wisselend vormen van een thermische verbinding met de eerste warmtezone en een thermische verbinding met de tweede warmtezone.

In een uitvoeringsvorm heeft de onderhavige uitvinding betrekking op het thermische systeem zoals hierboven beschreven, waarbij de aanstuurmiddelen aangepast zijn voor het aansturen van de selectiemiddelen in functie van de temperatuur in ten minste een van de minstens twee warmtezones.

2018/5689

BE2018/5689

In een uitvoeringsvorm heeft de onderhavige uitvinding betrekking op het thermische systeem zoals hierboven beschreven, waarbij de stand van de selectiemiddelen wordt aangepast wanneer de temperatuur in een van de minstens twee warmtezones een voorafbepaalde drempelwaarde overschrijdt.

In een uitvoeringsvorm heeft de onderhavige uitvinding betrekking op het thermische systeem zoals hierboven beschreven, waarbij, wanneer een thermische verbinding gevormd is met de eerste warmtezone, de stand van de selectiemiddelen wordt aangepast wanneer de temperatuur in een andere warmtezone van de minstens twee warmtezones een voorafbepaalde drempelwaarde overschrijdt zodanig dat een thermische verbinding gevormd wordt met de andere warmtezone.

Een tweede aspect van de uitvinding, welke kan optreden in combinatie met de andere aspecten en uitvoeringsvormen van de uitvinding die hierin worden beschreven, voorziet in een thermisch systeem omvattende aanstuurmiddelen voor het aansturen van de warmteoverdrachtinrichting of de modulerende warmtebron, voor, wanneer een thermische verbinding gevormd is met de eerste warmtezone, het regelen van de grootte van de warmtestroom naar de eerste warmtezone in functie van een voorafbepaalde omschakeltijd dt tot het aanpassen van de stand van de selectiemiddelen en van een voorafbepaalde hoeveelheid thermische energie.

In een uitvoeringsvorm heeft de onderhavige uitvinding betrekking op het thermische systeem zoals hierboven beschreven, waarbij de aanstuurmiddelen aangepast zijn voor het bepalen van de omschakeltijd dt in functie van de temperatuur in ten minste een van de minstens twee warmtezones.

In een uitvoeringsvorm heeft de onderhavige uitvinding betrekking op het thermische systeem zoals hierboven beschreven, waarbij de aanstuurmiddelen aangepast zijn voor het bepalen van de omschakeltijd dt in functie van een temperatuurverschil tussen de temperatuur in ten minste een van de minstens twee warmtezones en een voorafbepaalde drempelwaarde en van de (ogenblikkelijke) temperatuursverandering per tijdseenheid in de ten minste ene warmtezone.

In een uitvoeringsvorm heeft de onderhavige uitvinding betrekking op het thermische systeem zoals hierboven beschreven, waarbij de aanstuurmiddelen aangepast zijn voor het bepalen van de hoeveelheid thermische energie in functie van de temperatuur in de eerste warmtezone.

2018/5689

BE2018/5689

In een uitvoeringsvorm heeft de onderhavige uitvinding betrekking op het thermische systeem zoals hierboven beschreven, waarbij de aanstuurmiddelen aangepast zijn voor het bepalen van de hoeveelheid thermische energie in functie van een temperatuurverschil tussen de temperatuur in de eerste warmtezone en een voorafbepaalde drempelwaarde.

In een uitvoeringsvorm heeft de onderhavige uitvinding betrekking op het thermische systeem zoals hierboven beschreven, waarbij de aanstuurmiddelen aangepast zijn voor het aansturen van de warmteoverdrachtinrichting of de warmtebron zodanig dat er tijdens het aanpassen van de stand van de selectiemiddelen geen warmteoverdracht is met de warmtebron.

Een derde aspect van de uitvinding, welke kan optreden in combinatie met de andere aspecten en uitvoeringsvormen van de uitvinding die hierin worden beschreven, voorziet in een gebouw, omvattende meerdere ruimten waarvan ten minste een ruimte is verbonden met een ventilatie-inrichting, waarbij de ventilatie-inrichting een warmtepomp omvat die in warmtewisselende relatie staat tot de warmteopslag van een hierboven beschreven thermisch systeem door middel van een warmteoverdrachtinrichting van het thermisch systeem .

Een vierde aspect van de uitvinding, welke kan optreden in combinatie met de andere aspecten en uitvoeringsvormen van de uitvinding die hierin worden beschreven, voorziet in werkwijze voor het aansturen van een thermisch systeem , bij voorkeur zoals hierboven beschreven, omvattende de stap van het wisselend vormen van een thermische verbinding met de eerste warmtezone en een thermische verbinding met de tweede warmtezone.

In een uitvoeringsvorm heeft de onderhavige uitvinding betrekking op de werkwijze zoals hierboven beschreven, omvattende de stap van het aanpassen van de stand van de selectiemiddelen in functie van de temperatuur in ten minste een van de minstens twee warmtezones.

In een uitvoeringsvorm heeft de onderhavige uitvinding betrekking op de werkwijze zoals hierboven beschreven, waarbij de stand van de selectiemiddelen wordt aangepast wanneer de temperatuur in een van de minstens twee warmtezones een voorafbepaalde drempelwaarde overschrijdt.

2018/5689

BE2018/5689

In een uitvoeringsvorm heeft de onderhavige uitvinding betrekking op de werkwijze zoals hierboven beschreven, waarbij, wanneer een thermische verbinding gevormd is met de eerste warmtezone, de stand van de selectiemiddelen wordt aangepast wanneer de temperatuur in een andere warmtezone van de minstens twee warmtezones een voorafbepaalde drempelwaarde overschrijdt, en een thermische verbinding gevormd wordt met de andere warmtezone.

Een vijfde aspect van de uitvinding, welke kan optreden in combinatie met de andere aspecten en uitvoeringsvormen van de uitvinding die hierin worden beschreven, voorziet in werkwijze omvattende, de stap van: wanneer een thermische verbinding gevormd is met de eerste warmtezone, het regelen van de grootte van de warmtestroom naar de eerste warmtezone in functie van een voorafbepaalde omschakeltijd tot het uitvoeren van de stap van het aanpassen van de stand van de selectiemiddelen en van een voorafbepaalde hoeveelheid thermische energie.

In een uitvoeringsvorm heeft de onderhavige uitvinding betrekking op de werkwijze zoals hierboven beschreven, omvattende, voorafgaand aan de stap van het regelen van de grootte van de warmtestroom naar de eerste warmtezone; de stap van het bepalen van de omschakeltijd dt in functie van de temperatuur in ten minste een van de minstens twee warmtezones.

In een uitvoeringsvorm heeft de onderhavige uitvinding betrekking op de werkwijze zoals hierboven beschreven, waarbij de omschakeltijd dt wordt bepaald in functie van een temperatuurverschil tussen de temperatuur in ten minste een van de minstens twee warmtezones en een voorafbepaalde drempelwaarde en van de (ogenblikkelijke) temperatuursverandering per tijdseenheid in de ten minste ene warmtezone.

In een uitvoeringsvorm heeft de onderhavige uitvinding betrekking op de werkwijze zoals hierboven beschreven, omvattende, voorafgaand aan de stap van het regelen van de grootte van de warmtestroom naar de eerste warmtezone, de stap van: het bepalen van de hoeveelheid thermische energie in functie van de temperatuur in de eerste warmtezone.

In een uitvoeringsvorm heeft de onderhavige uitvinding betrekking op de werkwijze zoals hierboven beschreven, waarbij de hoeveelheid thermische energie wordt bepaald in functie van een temperatuurverschil tussen de temperatuur in de eerste warmtezone en een voorafbepaalde drempelwaarde.

2018/5689

BE2018/5689

In een uitvoeringsvorm heeft de onderhavige uitvinding betrekking op de werkwijze zoals hierboven beschreven, omvattende de stap van het herhalen van de bovenstaande stappen tot de stap van het aanpassen van de stand van de selectiemiddelen uitgevoerd is.

In een uitvoeringsvorm heeft de onderhavige uitvinding betrekking op de werkwijze zoals hierboven beschreven, waarbij er tijdens de stap van het aanpassen van de stand van de selectiemiddelen geen warmteoverdracht is met de warmtebron.

In een uitvoeringsvorm heeft de onderhavige uitvinding betrekking op de werkwijze zoals hierboven beschreven, waarbij een thermisch systeem (1) zoals hierboven beschreven wordt aangestuurd.

Een zesde aspect van de uitvinding, welke kan optreden in combinatie met de andere aspecten en uitvoeringsvormen van de uitvinding die hierin worden beschreven, voorziet in een thermisch systeem Thermisch systeem een warmteopslag voor het opslaan van warmte in een opslagmedium, waarbij de warmteopslag ingedeeld is in minstens twee warmtezones. Het thermisch systeem Thermisch systeem omvat verder een warmteoverdrachtinrichting voor het overdragen van warmte tussen een broninrichting en het opslagmedium van de warmteopslag. De warmteoverdrachtinrichting omvat selectiemiddelen voor het selectief vormen van een thermische verbinding tussen de broninrichting en de warmtezones, waarbij de selectiemiddelen in een eerste stand ingericht zijn om een thermische verbinding te vormen met een eerste warmtezone van de minstens twee warmtezones en in een tweede stand ingericht zijn om een thermische verbinding te vormen met een tweede warmtezone van de minstens twee warmtezones. In een uitvoeringsvorm volgens het zesde aspect van de uitvinding, omvat het thermisch systeem Thermisch systeem aanstuurmiddelen voor het uitvoeren van de stappen van een werkwijze zoals hierboven beschreven.

Een zevende aspect van de uitvinding, welke kan optreden in combinatie met de andere aspecten en uitvoeringsvormen van de uitvinding die hierin worden beschreven, voorziet in werkwijze voor het aansturen van een thermisch systeem , bij voorkeur zoals hierboven beschreven, omvattende de stap van het wisselend vormen van een thermische verbinding met de eerste warmtezone en een thermische verbinding met de tweede warmtezone.

2018/5689

BE2018/5689

Een uitvoeringsvorm volgens het zevende aspect van de uitvinding of het zevende aspect van de uitvinding, waarbij de broninrichting een warmtebron is en waarbij de warmteoverdrachtinrichting ingericht is voor het overdragen van door de warmtebron gegenereerde warmte naar het opslagmedium, of waarbij de broninrichting een koudebron is en waarbij de warmteoverdrachtinrichting ingericht is voor het overdragen van in het opslagmedium opgeslagen warmte naar de koudebron.

Korte beschrijving van de figuren

De uitvinding zal hieronder nader aan de hand van een in de tekening afgebeeld uitvoeringsvoorbeeld verduidelijkt worden.

Figuren 1 en 2 tonen schematische voorstellingen van een thermische systeem in verschillende uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding,

Figuren 3, 4A en 4B tonen schematische voorstellingen van de warmteoverdrachtinrichting en de warmteopslag van het in figuur 1 getoonde thermisch systeem in verschillende uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding, Figuur 5 toont een schematische voorstelling van een thermisch systeem volgens de huidige uitvinding,

Figuren 6A en 6B tonen schematische voorstellingen van het in figuur 5 getoonde thermisch systeem in verschillende standen van zijn warmteoverdrachtinrichting,

Figuren 7A-D tonen het tijdsverloop van de temperatuur in de warmtezones in de vorm van tijd/temperatuur-curven in verschillende stappen van een werkwijze voor het aansturen van een thermische systeem volgens de huidige uitvinding, en

Figuur 8 toont het tijdsverloop van de temperatuur in de warmtezones in de vorm van tijd/temperatuur-curven na het uitvoeren van een werkwijze volgens de uitvinding.

Uitgebreide beschrijving van de figuren

De huidige uitvinding zal hierna beschreven worden aan de hand van welbepaalde uitvoeringsvormen en onder verwijzing naar bepaalde tekeningen, doch de uitvinding is

2018/5689

BE2018/5689 daar niet toe beperkt en wordt enkel gedefinieerd door de conclusies. De hier weergegeven tekeningen zijn enkel schematische weergaven en zijn niet beperkend.

Figuren 1 en 2 tonen thermische systemen in verschillende uitvoeringsvormen van de uitvinding. Elk getoond thermische systeem 100 omvat een modulerende warmtebron 110, een warmteoverdrachtinrichting 120, een warmteopslag 130 bestaande uit meerdere warmtezones en een of meerdere warmteafname-inrichtingen 140.

De modulerende warmtebron 110 kan gevormd worden door een warmtepomp of andere modulerende hernieuwbare energiebronnen. Bij voorkeur is de modulerende warmtebron 110 een lucht-water warmtepomp, verder bij voorkeur is de lucht-water warmtepomp ingewerkt in een ventilatie-inrichting.

De warmteoverdrachtinrichting 120 kan thermische verbindingen vormen tussen de warmtebron 110 en de warmteopslag 130, omvattende selectiemiddelen om een thermische verbinding met een eerste warmtezone A van de warmteopslag 130 te vormen of een thermische verbinding met een tweede warmtezone B van de warmteopslag 130 te vormen.

In de getoonde uitvoeringsvormen, omvat de warmteoverdrachtinrichting 120 een bronwarmtewisselaar 121 voor het overdragen van door een warmtebroninrichting 111 gegenereerde warmte naar de warmteopslag 130.

Verder omvat de warmteoverdrachtinrichting 120 een stromingsdoorgang 122, 123A, 123B voor het doorvoeren van een warmtewisselingsmedium van de warmtebron naar de warmteopslag, waarbij de bronwarmtewisselaar 121 is aangesloten op een eind van de stromingsdoorgang, en op het andere eind van de stromingsdoorgang warmteuitwisseling plaatsvindt tussen het warmtewisselingsmedium en een warmteopslagmedium in de warmteopslag 130, bijvoorbeeld kunnen twee opslagwarmtewisselaars 124A, 124B aangesloten zijn voor het overdragen van door de stromingsdoorgang doorgevoerde warmte in een respectievelijke warmtezone A, B. In een niet getoonde uitvoeringvorm, zal het warmtewisselingsmedium in de warmtezone A, B kunnen stromen en rechtstreeks warmte kunnen uitwisselen met het aanwezige warmteopslagmedium. Als dusdanig zal er geen opslagwarmtewisselaar vereist zijn en zal het medium dat door de stromingsdoorgang 122, 123A, 123B stroomt hetzelfde zijn als dat aanwezig in de warmteopslag.

2018/5689

BE2018/5689

De warmtebroninrichting 111 en het warmtewisselingsmedium in een hoofddeel van de stromingsdoorgang 122 staan in warmtewisselende relatie tot elkaar door middel van de bronwarmtewisselaar 121. Het warmteopslagmedium in de eerste warmtezone A en het warmtewisselingsmedium in een eerste hulpdeel van de stromingsdoorgang 123A staan in warmtewisselende relatie tot elkaar, bijvoorbeeld door middel van de opslagwarmtewisselaar 124A. Het warmteopslagmedium in de tweede warmtezone B en het warmtewisselingsmedium in een tweede hulpdeel van de stromingsdoorgang 123B staan in warmtewisselende relatie tot elkaar, bijvoorbeeld door middel van de opslagwarmtewisselaar 124B.

De warmteoverdrachtinrichting 120 omvat verder ook selectiemiddelen 127, 128, 129 (getoond in figuren 3, 4A en 4B) voor het selectief toelaten en tot stand brengen van warmtestroming tussen de bronwarmtewisselaar 121 en één van de ten minste twee warmtezones zodat de selectiemiddelen ingericht zijn voor het selectief vormen van een thermische verbinding tussen de warmtebron en de warmtezones.

Voorts kan de warmteoverdrachtinrichting 120 een recirculatiedoorgang 125A, 125B, 126 omvatten voor het terugvoeren van het warmtewisselingsmedium van de opslagwarmtewisselaars 124A, 124B naar de bronwarmtewisselaar 121.

De warmteopslag 130 kan gevormd worden door meerdere vaten 131A, 131B, een vat-in-vat of, zoals getoond in figuur 2, door een gelaagd vat 232. De een of meerdere warmteafname-inrichtingen 140 kunnen gevormd worden door ten minste een van de volgende verbruiksinrichtingen: sanitair warm water, SWW, systeem, centrale verwarming, CV, of andere warmtewisselingssystemen.

Figuren 3, 4A en 4B tonen selectiemiddelen van de warmteoverdrachtinrichting in verschillende uitvoeringsvormen van de uitvinding.

Figuur 3 toont de warmteoverdrachtinrichting 220 omvattende een stromingsverdeler in de vorm van een driewegklep 227, waarbij het hoofddeel 222 van de stromingsdoorgang door de warmteoverdrachtinrichting 220 is aangesloten op een toevoeraansluiting van de driewegklep 227 en de hulpdelen 223A, 223B van de stromingsdoorgang aangesloten zijn op verschillende afvoeraansluitingen van de driewegklep 227. De warmteoverdrachtinrichting 220 omvattende verder ook een stromingsverdeler in de vorm van een driewegklep 227' in de recirculatiedoorgang tussen de hulpdelen 225A, 225B en het hoofddeel 226 hiervan.

2018/5689

BE2018/5689

In figuren 4A en 4B, worden uitvoeringsvormen van de warmteoverdrachtinrichting 230 getoond waarin de selectiemiddelen meerdere warmtestroomregelaars 328, 329, 328', 329' omvatten, bijvoorbeeld kleppen, pompen of andere geschikte debietregelaars voor het warmtewisselingsmedium. De warmtestroomregelaars worden voorzien in de hulpdelen 323A, 323B van de stromingsdoorgang, in de hulpdelen 325A, 325B van de recirculatiesdoorgang of een combinatie daarvan.

In niet getoonde uitvoeringvormen is het ook mogelijk om de debietregelaars in het voorraadvat 330 te voorzien, in het bijzonder in een aansluiting van het voorraadvat 330 voor de stromingsdoorgang of de recirculatiesdoorgang, of in de opslagwarmtewisselaars 324A, 324B te voorzien.

Figuren 5, 6A en 6B tonen stroomschema's van de werking van het thermisch opslagsysteem 100. Het thermisch systeem omvat een modulerende warmtebron 10, een warmteopslag 30 voor het opslaan van warmte in een opslagmedium, waarbij de warmteopslag ingedeeld is in twee warmtezones A, B. Het thermisch opslagsysteem omvat verder een warmteoverdrachtinrichting 20 voor het overdragen van de door de warmtebron gegenereerde warmte naar het opslagmedium van de warmteopslag 30. Hierbij wordt het deel van een warmtestroom H van de door de warmtebron gegenereerde warmte dat naar de eerste warmtezone A gaat aangeduid als Ha en het deel van de warmtestroom H dat naar de tweede warmtezone B gaat aangeduid als Hb.

In figuur 6A en 6B wordt het in figuur 5 getoonde stroomschema getoond in respectievelijk een eerste en tweede stand van warmteoverdrachtinrichting 20. In de eerste stand vormt de warmteoverdrachtinrichting 20 een thermische verbinding met de eerste warmtezone A en in de tweede stand vormt de warmteoverdrachtinrichting 20 een thermische verbinding met de tweede warmtezone B. In de eerste stand wordt de door een warmtebron gegenereerde warmte hoofdzakelijk overgedragen aan de eerste warmtezone A: H=Ha=1 & Hb=0. In de tweede stand wordt de door een warmtebron gegenereerde warmte hoofdzakelijk overgedragen aan de tweede warmtezone B: H=Hb=1 & Ha=0.

Figuren 7A-D tonen het tijdsverloop van de temperatuur T in de eerste warmtezone A en in de tweede warmtezone B in de vorm van tijd/temperatuur-curven in verschillende stappen van een werkwijze voor het aansturen van het thermische systeem 100. In de bovenste curve wordt het tijdsverloop van de temperatuur in de eerste warmtezone A

2018/5689

BE2018/5689 afgebeeld en in de onderste curve wordt het tijdsverloop van de temperatuur in de tweede warmtezone B afgebeeld. Elke warmtezone heeft een voorkeursbereik tussen een bovenste drempelwaarde Th_a, Th_b en een onderste drempelwaarde Tl_a, Tl_b.

In figuur 7A, wordt het tijdssegment I afgebeeld tussen een eerste omschakeltijdstip ‘tO, i’, wanneer de thermische verbinding met de eerste warmtezone A wordt gevormd en de thermische verbinding met de tweede warmtezone B wordt verbroken, en een hieropvolgend tweede omschakeltijdstip ‘to,i+i’, wanneer de thermische verbinding met de tweede warmtezone B wordt gevormd en de thermische verbinding met de eerste warmtezone A wordt verbroken.

Op een bepaald tijdstip tj, liggend tussen het eerste en tweede omschakeltijdstip, heeft de eerste warmtezone A een temperatuur Ta en de tweede warmtezone B een temperatuur Tb bereikt. Het eerste deel van de curven voorafgaand het tijdstip tj, aangeduid als een ononderbroken lijn, toont het tijdsverloop van de temperatuur T sinds het eerste omschakeltijdstip en het tweede deel van de curven voorafgaand het tijdstip tj, aangeduid als een stippellijnen, toont een geschat toekomstig tijdsverloop van de temperatuur T tot het tweede omschakeltijdstip.

Uit het reeds geobserveerde temperatuursverloop van de tweede warmtezone B voor het tijdstip tj valt af te leiden dat de tempartuur in de tweede warmtezone B afkoelt en nog verder zal afkoelen, zoals getoond in het tweede deel van de onderste curve. Op het moment dat de onderste curve gerelateerd aan de tweede warmtezone B de onderste drempelwaarde Tl_b bereikt, zal het thermische opslagsysteem omschakelen en aldus het tweede omschakeltijdstip ‘to, i+1’ bepalen. De tijd tot het bereiken van deze tweede omschakeltijd wordt de omschakeltijd dt genoemd: dt= to, i+1 -tj.

Uit het reeds geobserveerde temperatuursverloop van de eerste warmtezone A voor het tijdstip tj valt af te leiden dat de tempartuur in de eerste warmtezone A opwarmt en nog verder zal opwarmen, zoals getoond in het tweede deel van de bovenste curve. Op het moment dat de onderste curve gerelateerd aan de tweede warmtezone B de onderste drempelwaarde bereikt, op het tweede omschakeltijdstip ‘to, i+1’, heeft de bovenste curve gerelateerd aan de eerste warmtezone A de bovenste drempelwaarde Th_a nog niet bereikt.

Op het bepaald tijdstip tj dient er nog een hoeveelheid thermische energie Q aan de eerste warmtezone A overgedragen te worden vooraleer de drempelwaarde Th_a bereikt wordt.

2018/5689

BE2018/5689

Met behulp van de huidige warmtestroom Ha in de eerste warmtezone zal de hoeveelheid thermische energie dat overgedragen wordt aan de eerste warmtezone lager liggen dan de benodigde hoeveelheid thermische energie Q om de bovenste drempelwaarde Th_a te bereiken.

Figuur 7B toont de stap van het regelen van de grootte van de warmtestroom Ha naar de eerste warmtezone A in functie van de omschakeltijd dt en de benodigde hoeveelheid thermische energie Q zodat op het tweede omschakeltijdstip de bovenste drempelwaarde Th_a juist bereikt is.

Figuur 7C toont de stap van het herhalen van het bepalen van de omschakeltijd dt en de hoeveelheid thermische energie Q op een tweede tijdstip tk.

Uit het reeds geobserveerde temperatuursverloop van de eerste warmtezone A voor het tijdstip tk valt af te leiden dat de tempartuur in de eerste warmtezone A opwarmt en nog verder zal opwarmen, zoals getoond in het tweede deel van de bovenste curve. Op het moment dat de onderste curve gerelateerd aan de tweede warmtezone B de onderste drempelwaarde Tl_b bereikt, op het tweede omschakeltijdstip ‘tO, i+1’, heeft de bovenste curve gerelateerd aan de eerste warmtezone A de bovenste drempelwaarde Th_a reeds overschreden.

Figuur 7D toont de stap van het herhalen van het regelen van de grootte van de warmtestroom Ha naar de eerste warmtezone A in functie van de omschakeltijd dt en de hoeveelheid thermische energie Q' op het tweede tijdstip tk zodat op het tweede omschakeltijdstip ‘tO, i+1' de bovenste drempelwaarde Th_a juist bereikt is. Hierdoor wordt de volledige omschakeltijd dt gebruikt om de eerste warmtezone A op te warmen Dit kan gunstig zijn aangezien het rendement van een warmtepomp als modulerende warmtebron omgekeerd evenredig is met het vermogen dat de warmtepomp levert.

Figuur 8 toont het tijdsverloop van de temperatuur T in de eerste warmtezone A en in de tweede warmtezone B in de vorm van tijd/temperatuur-curven na het uitvoeren van een werkwijze voor het aansturen van het thermische warmteproductie- en opslagsysteem 100.

2018/5689

BE2018/5689

Lijst met verwijzingstekens

100.	Thermische Systeem
10, 110.	Warmtebron
20, 120, 220, 320.	Warmteoverdrachtinrichting
30, 130, 230.	Warmteopslag
40, 140.	Warmteafname-inrichting

111. Warmtebroninrichting

121.

Bronwarmtewisselaar

122, 222.

123A, 123B, 223A, 223B, 323A, 323B.

124A, 124B, 224A, 224B, 324A, 324B.

125A, 125B, 225A, 225B, 325A, 325B. 126, 226.

227.

328, 329.

Hoofddeel van de stromingsdoorgang Hulpdeel van de stromingsdoorgang Opslagwarmtewisselaar

Hulpdeel van de recirculatiedoorgang Hoofddeel van de recirculatiedoorgang Driewegklep

Debietregelaar

131A, 131B.	Voorraadvat
232.	Gelaagd Voorraadvat
141.	SWW
142.	CV

A.	Eerste Warmtezone
B.	Tweede Warmtezone
H.	Warmtestroom
Ha.	Warmtestroom naar de eerste Warmtezone
Hb.	Warmtestroom naar de eerste Warmtezone
Q.	Thermische Energie

Claims

1. Thermisch systeem (1), omvattende:

een modulerende warmtebron;

een warmteopslag voor het opslaan van warmte in een opslagmedium, waarbij de warmteopslag ingedeeld is in minstens twee warmtezones (A, B); en een warmteoverdrachtinrichting voor het overdragen van door de warmtebron gegenereerde warmte naar het opslagmedium van de warmteopslag, omvattende: selectiemiddelen (227, 227'; 328, 329; 328', 329') voor het selectief vormen van een thermische verbinding tussen de warmtebron en de warmtezones, waarbij de selectiemiddelen in een eerste stand ingericht zijn om een thermische verbinding te vormen met een eerste warmtezone (A) van de minstens twee warmtezones en in een tweede stand ingericht zijn om een thermische verbinding te vormen met een tweede warmtezone (B) van de minstens twee warmtezones, waarbij de aanstuurmiddelen aangepast zijn voor het aansturen van de selectiemiddelen in functie van de temperatuur in ten minste een van de minstens twee warmtezones (A, B), en waarbij de aanstuurmiddelen aangepast zijn voor het aansturen van de warmteoverdrachtinrichting of de warmtebron, voor, wanneer een thermische verbinding gevormd is met de eerste warmtezone (A), het regelen van de grootte van de warmtestroom naar de eerste warmtezone Ha in functie van een voorafbepaalde omschakeltijd dt tot het aanpassen van de stand van de selectiemiddelen en van een voorafbepaalde hoeveelheid thermische energie Q.

2. Thermisch systeem volgens conclusie 1, omvattende aanstuurmiddelen voor het aansturen van de selectiemiddelen voor het wisselend vormen van een thermische verbinding met de eerste warmtezone (A) en een thermische verbinding met de tweede warmtezone (B).

3. Thermisch systeem volgens conclusie 1, waarbij de stand van de selectiemiddelen wordt aangepast wanneer de temperatuur in een van de minstens twee warmtezones (A, B) een voorafbepaalde drempelwaarde overschrijdt.

BE2018/5689

4. Thermisch systeem volgens conclusie 3, waarbij, wanneer een thermische verbinding gevormd is met de eerste warmtezone (A), de stand van de selectiemiddelen wordt aangepast wanneer de temperatuur in een andere warmtezone (B) van de minstens twee warmtezones (A, B) een voorafbepaalde drempelwaarde overschrijdt zodanig dat een thermische verbinding gevormd wordt met de andere warmtezone (B).

5. Thermisch systeem volgens conclusie 1, waarbij de aanstuurmiddelen aangepast zijn voor het bepalen van de omschakeltijd dt in functie van de temperatuur in ten minste een van de minstens twee warmtezones (A, B).

6. Thermisch systeem volgens conclusie 5, waarbij de aanstuurmiddelen aangepast zijn voor het bepalen van de omschakeltijd dt in functie van een temperatuurverschil tussen de temperatuur in ten minste een van de minstens twee warmtezones (A, B) en een voorafbepaalde drempelwaarde en van de (ogenblikkelijke) temperatuursverandering per tijdseenheid in de ten minste ene warmtezone.

7. Thermisch systeem volgens een van de voorafgaande conclusies, waarbij de aanstuurmiddelen aangepast zijn voor het bepalen van de hoeveelheid thermische energie (Q) in functie van de temperatuur in de eerste warmtezone (A).

8. Thermisch systeem volgens conclusie 7, waarbij de aanstuurmiddelen aangepast zijn voor het bepalen van de hoeveelheid thermische energie (Q) in functie van een temperatuurverschil tussen de temperatuur in de eerste warmtezone (A) en een voorafbepaalde drempelwaarde.

9. Thermisch systeem volgens een van de voorafgaande conclusies, waarbij de aanstuurmiddelen aangepast zijn voor het aansturen van de warmteoverdrachtinrichting of de warmtebron zodanig dat er tijdens het aanpassen van de stand van de selectiemiddelen geen warmteoverdracht is met de warmtebron.

BE2018/5689

10. Gebouw, omvattende meerdere ruimten waarvan ten minste een ruimte is verbonden met een ventilatie-inrichting, waarbij de ventilatie-inrichting een warmtepomp omvat die in warmtewisselende relatie staat tot de warmteopslag van een thermisch systeem volgens een van de voorafgaande conclusies door middel van een warmteoverdrachtinrichting van het thermisch systeem.

11. Werkwijze voor het aansturen van een thermisch systeem (1), omvattende:

een modulerende warmtebron;

een warmteopslag voor het opslaan van warmte in een opslagmedium, waarbij de warmteopslag ingedeeld is in minstens twee warmtezones (A, B); en een warmteoverdrachtinrichting voor het overdragen van door een warmtebron gegenereerde warmte naar het opslagmedium van de warmteopslag, omvattende: selectiemiddelen voor het selectief vormen van een thermische verbinding tussen de warmtebron en de warmtezones, waarbij de selectiemiddelen in een eerste stand ingericht zijn om een thermische verbinding te vormen met een eerste warmtezone (A) van de minstens twee warmtezones en in een tweede stand ingericht zijn om een thermische verbinding te vormen met een tweede warmtezone (B) van de minstens twee warmtezones, de werkwijze omvattende de stap van het wisselend vormen van een thermische verbinding met de eerste warmtezone (A) en een thermische verbinding met de tweede warmtezone (B), de stap van het aanpassen van de stand van de selectiemiddelen in functie van de temperatuur in ten minste een van de minstens twee warmtezones (A, B), en de stap van:

(c) wanneer een thermische verbinding gevormd is met de eerste warmtezone (A), het regelen van de grootte van de warmtestroom naar de eerste warmtezone Ha in functie van een voorafbepaalde omschakeltijd dt tot het uitvoeren van de stap van het aanpassen van de stand van de selectiemiddelen en van een voorafbepaalde hoeveelheid thermische energie Q.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, waarbij de stand van de selectiemiddelen wordt aangepast wanneer de temperatuur in een van de minstens twee warmtezones (A, B) een voorafbepaalde drempelwaarde overschrijdt.

BE2018/5689

13. Werkwijze volgens conclusie 12, waarbij, wanneer een thermische verbinding gevormd is met de eerste warmtezone (A), de stand van de selectiemiddelen wordt aangepast wanneer de temperatuur in een andere warmtezone (B) van de minstens twee warmtezones (A, B) een voorafbepaalde drempelwaarde overschrijdt, en een thermische verbinding gevormd wordt met de andere warmtezone (B).

14. Werkwijze volgens conclusie 11, omvattende, voorafgaand aan de stap van het regelen van de grootte van de warmtestroom naar de eerste warmtezone Ha, de stap van:

(a) het bepalen van de omschakeltijd dt in functie van de temperatuur in ten minste een van de minstens twee warmtezones (A, B).

15. Werkwijze volgens conclusie 14, waarbij de omschakeltijd dt wordt bepaald in functie van een temperatuurverschil tussen de temperatuur in ten minste een van de minstens twee warmtezones (A, B) en een voorafbepaalde drempelwaarde en van de (ogenblikkelijke) temperatuursverandering per tijdseenheid in de ten minste ene warmtezone.

16. Werkwijze volgens een van de voorafgaande conclusies 11-15, omvattende, voorafgaand aan de stap van het regelen van de grootte van de warmtestroom naar de eerste warmtezone Ha, de stap van:

(b) het bepalen van de hoeveelheid thermische energie Q in functie van de temperatuur in de eerste warmtezone (A).

17. Werkwijze volgens conclusie 16, waarbij de hoeveelheid thermische energie Q wordt bepaald in functie van een temperatuurverschil tussen de temperatuur in de eerste warmtezone (A) en een voorafbepaalde drempelwaarde.

18. Werkwijze volgens een van de voorafgaande conclusies 11-17, omvattende de stap van het herhalen van de stappen (a) - (c) tot de stap van het aanpassen van de stand van de selectiemiddelen uitgevoerd is.

BE2018/5689

19. Werkwijze volgens een van de voorafgaande conclusies 11-18, waarbij er tijdens de stap van het aanpassen van de stand van de selectiemiddelen geen warmteoverdracht is met de warmtebron.

20. Werkwijze volgens een van de voorafgaande conclusies 11 - 19, waarbij een thermisch systeem (1) volgens een van de conclusies 1 - 10, wordt aangestuurd.

21. Thermisch systeem (1), omvattende:

een modulerende broninrichting;

een warmteopslag voor het opslaan van warmte in een opslagmedium, waarbij de warmteopslag ingedeeld is in minstens twee warmtezones (A, B); en een warmteoverdrachtinrichting voor het overdragen van warmte tussen de broninrichting en het opslagmedium van de warmteopslag, omvattende:

middelen voor het selectief vormen van een thermische verbinding tussen de broninrichting en de warmtezones, waarbij de middelen in een eerste stand ingericht zijn om een thermische verbinding te vormen met een eerste warmtezone (A) van de minstens twee warmtezones en in een tweede stand ingericht zijn om een thermische verbinding te vormen met een tweede warmtezone (B) van de minstens twee warmtezones.

22. Thermisch systeem volgens conclusie 21, omvattende aanstuurmiddelen voor het uitvoeren van de stappen van een werkwijze volgens een van de voorafgaande conclusies 11-20.

23. Werkwijze voor het aansturen van een thermisch systeem (1), omvattende: een modulerende broninrichting;

een warmteopslag voor het opslaan van warmte in een opslagmedium, waarbij de warmteopslag ingedeeld is in minstens twee warmtezones (A, B); en een warmteoverdrachtinrichting voor het overdragen van warmte tussen een broninrichting en het opslagmedium van de warmteopslag, omvattende: selectiemiddelen voor het selectief vormen van een thermische verbinding tussen de broninrichting en de warmtezones, waarbij de selectiemiddelen in

BE2018/5689 een eerste stand ingericht zijn om een thermische verbinding te vormen met een eerste warmtezone (A) van de minstens twee warmtezones en in een tweede stand ingericht zijn om een thermische verbinding te vormen met een tweede warmtezone (B) van de minstens twee warmtezones,

5 de werkwijze omvattende de stap van het wisselend vormen van een thermische verbinding met de eerste warmtezone (A) en een thermische verbinding met de tweede warmtezone (B).

24. Thermisch systeem volgens conclusie 21 of conclusie 22 of werkwijze volgens

10 conclusie 23, waarbij de broninrichting een warmtebron is en waarbij de warmteoverdrachtinrichting ingericht is voor het overdragen van door de warmtebron gegenereerde warmte naar het opslagmedium.

25. Thermisch systeem volgens conclusie 21 of conclusie 22 of werkwijze volgens

15 conclusie 23, waarbij de broninrichting een koudebron is en waarbij de warmteoverdrachtinrichting ingericht is voor het overdragen van thermische energie tussen het opslagmedium en de koudebron.