NL8102252A - Warmwaterinrichting met warmtepomp. - Google Patents

Description

• ‘ Μ PHI 80.005 1 * N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Warmwaterinrichting met warmtepomp".

De uitvinding heeft betrekking op een warmwater inrichting met warmtetoevoer door middel van een warmtepomp. Dergelijke warmwater inrichtingen bevatten een vat, met het te verwarmen water en een warmtepomp, omvattende tenminste één condensordeel dat zodanig met het vat ver-5 bonden is dat de door de pomp circulerende verwarmingsvloeistof zijn condensatiewarmte afstaat aan het water, tenminste één capillair of een andere restrictie, een verdamperdeel waarin de verwarmingsvloeistof warmte opneemt uit de omgeving waarin dit deel is aangebracht, en een motorccmpressoreenheid die in een gesloten huis is aangebracht en die 10 de verwarmingsvloeistof comprimeert en doet rondstrcxnen. Een dergelijke inrichting is beschreven in de Italiaanse octrooiaanvrage 17609 A/78 van 13 september 1978.

Tijdens bedrijf ontwikkelt de motorccmpressoreenheid warmte die via de wanden van het gesloten huis waarin deze eenheid is onderge-15 bracht wegstroomt. Om ook deze, zeker niet te verwaarlozen hoeveelheid warmte te kunnen gebruiken voor het verwarmen van het water, werd reeds voorgesteld cm de warmtepomp te voorzien van twee condensordelen, die beiden in contact staan met het water en die zodanig in serie met elkaar zijn geschakeld dat de verwarmingsvloeistof na afkoeling in het eerste 20 deel terugstroomt langs de motorccmpressoreenheid (waar het de smeerolie afkoelt die zich onder in het huis verzamelt) en daarna naar het tweede condensordeel stroomt waar warmte wordt af gegeven aan het water. Deze uitvoering heeft echter het nadeel dat, wanneer de temperatuur van het te verwarmen water nog laag is, de motorccmpressoreenheid op een zo lage 25 temperatuur werkt dat de mechanische onderdelen hiervan onvoldoende worden gesmeerd, waardoor vastlopen kan optreden. De verwarmingsvloeistof in het tweede condensordeel is immers zeer koud en verlaagt aldus de viscositeit van de olie.

Een verdere poging cm de door de motorccmpressoreenheid ont-30 wikkelde warmte te gebruiken voor het verwarmen van het water in een dergelijke inrichting is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 2.516.094. Hierbij is de motorcompressoreenheid ondergebracht in een huis dat gedeeltelijk is omgeven door het te verwannen water en gedeeltelijk 8102252 % PHI 80.005 2 door warmteïsolatie. In dit huis is een elektromotor aangebracht die een schoepenwiel aandrijft dat de lucht in het huis in beweging brengt en aldus de wamteoverdrachtsomstandigheden tussen de motorcompressor-eenheid en het water verbetert. Af gezien van het feit dat er een elektro-5 motor aanwezig is die energie opneemt en die onder ongunstige omstandigheden werkt omdat deze in het huis is aangebracht, kan het voorkanen dat de bedrijfstemperatuur van de motorcoirpressoreenheid in de betreffende inrichting te hoog is wanneer de watertemperatuur hoog is, of te laag is wanneer het water nog koud is.

10 De uitvinding heeft tot doel een verbeterde warmwater in richting met warmtetoevoer door middel van een warmtepomp te verschaffen, zodat de in de motorccmpressoreenheid opgewekte warmte wordt gebruikt voor het verwarmen van het water, echter zonder dat de smering van de mechanische delen van de motorcompressoreenheid hierdoor nadelig Ï5 beïnvloed wordt wanneer de temperatuur van het te verwarmen water laag is, bijvoorbeeld tussen 8° en 15¾.

Volgens de uitvinding wordt dit doel bereikt door de in de motorcampressoreenheid opgewekte warmte aan het water toe te voeren door middel van een warmtepijp die tenminste gedeeltelijk geïsoleerd is aan-20 gebracht tussen een punt in het coirpressarhuis en een punt in het waterreservoir en die gevuld is met een inert gas en een werkmêdium die in het bereik van 20 tot 100¾ een zodanige daitpspanning heeft dat het front tussen inert gas en werkmedium zich in het, in het waterreservoir gelegen, deel van de warmtepijp bevindt.

25; Warmtepijpen in de vorm van gesloten pijpen met een bepaalde gas- of vloeistofvulling zijn zoals bekend zeer eenvoudige en effëktieve inrichtingen waarmee de temperatuur van een voorwerp konstant gehouden kan worden door het af voeren van de daarin ontwikkelde warmte.

De uitvinding betreft echter niet zozeer een eenvoudige toepas-30 sing van een warmtepijp voor het overdragen van de afvalwarmte van de motorcaipressoreenheid aan het te verwarmen water, maar veeleer het gebruik van een specifieke vulling om warmteoverdracht dan mogelijk te maken wanneer de temperatuur van de verwarmingsvloeistof in het motorccm-pressorhuis zo hoog is dat de olietemperatuur voldoende is om een goede 35 smering van de mechanische delen te waarborgen.

Om te voorkomen dat de in de motorcaipressoreenheid ontwikkelde afvalwarmte door het gesloten huis heen naar buiten wordt af gevoerd, wordt het huis overeenkomstig de uitvinding op bekende wijze thermisch 8102252 ' - - - PHI 80.005 3 geïsoleerd.

De vulling van de warmtepijp kan zijn gevormd door elk médium dat geschikt is als verwarmingsvloeistof in warmtepompen (of in ccmpres-siekoelcircuits), bijvoorbeeld gehalogeneerde koolwaterstoffen zoals 5 dichloor difluoormethaan. Het is echter ook mogelijk om gebruik te maken van water of een ander medium dat bij een temperatuur tussen 20° en 100°C een voldoende hoge dairpspanning heeft on als werkmedium in de warnrtepijp te kunnen fungeren. Het gébruikte inert gas kan stikstof, kooldioxiode of helium zijn.

10 Ben voorkeursuitvoering overeenkomstig de uitvinding zal hier na bij wijze van voorbeeld worden beschreven aan de hand van de bijgaande tekening, waarin:

Figuur 1 een schematische doorsnede toont van de warmwater inrichting overeenkomstig de uitvinding bij het starten van de warmte-15 pomp, en

Figuur 2 daarvan een gedeeltelijke doorsnede toont wanneer de motorccmpressoreenheid zijn bedrijfstemperatuur bereikt heeft.

In de figuur duidt het verwijzingscijfer 1 het reservoir met de te verwarmen watermassa aan. Het koude water wordt aangevoerd via 20 een pijp 2 die uitmondt in de bodem van het vat 1, terwijl wam water vanaf de bovenzijde afgevoerd wordt via de buis 3.

De watermassa in het reservoir 1 wordt verwarmd door de condensor 4 van een warmtepomp? de condensor is getoond in de vorm van een spoel, maar kan ook elke andere geschikte vorm hebben, bijvoorbeeld 25 zoals beschreven in de eerder genoemde aanvrage.

De condensor 4 wordt doors trocmd door de verwarmingsvloeistof, bijvoorbeeld een gehalogeneerde koolwaterstof van de soort die wordt gebruikt voor corpressor-koelcircuits, zoals freon 12, die wordt rondge-pcnopt door een normale motorconpressoreenheid 5 die op bekende wijze in 30 een gesloten huis 6 is aangebracht in een bad dat wordt gevormd door een mengsel van de verwarmingsvloeistof en smeerolie. De verwarmingsvloeistof treedt het huis 6 binnen door een terugstrocmpijp 7 die verbonden is met de uitlaat van een verdamper 8 in de vorm van een normale warmtewisselaar, waarvan de inlaat via een smoorklep 9 verbonden is met de 35 uitlaat van de condensor 4.

Het gesloten huis 6 is voorzien van een warmteïsolerende laag 10 die voorkomt dat de in de motorccmpressoreenheid 5 opgewekte warmte naar de omgeving wordt afgevoerd.

81 02 2 52 fa ^ PHI 80.005 4

Teneinde de in de motorcompressor 5 geproduceerde warmte te gebruiken voor het opwarmen van het water zonder de mechanische delen van deze eenheid bloot te stellen aan het risiko van onvoldoende smering bij het aanlopen als gevolg van overmatige koeling,'wordt deze 5 afvalwarmte toegevoerd aan het water door middel van een warmtepijp 11, die bijvoorbeeld gemaakt is van koper en waarvan de einddelen zich uitstrekken tot in het water reservoir 1, bij voorkeur tot in het onderste deel van het vat, respectievelijk tot in het daaronder liggende huis 6 dat de motorecmpressoreenheid 5 omgeeft. Het deel van de warmte-10 pijp 11 dat zich tussen het huis 6 en het reservoir 1 uitstrekt is voorzien van een isolerende bedekking 12, bijvoorbeeld in de vorm van een isolerende mof van steenvol. De warmtepijp 11 is gevuld met een inert gas, bijvoorbeeld stikstof, helium of kooldioxide, en een werkmedium voor de warmteoverdracht met een dampspanning die over het temperatuur-15 gebied van 20 tot 100°C hoog genoeg is om ervoor te zorgen dat het front A tussen inert gas en werkmedium het einddeel van de warmtepijp bereikt dat in het reservoir 1 steekt, met als gevolg dat warmte slechts van het huis 6 naar het water in het reservoir 1 kan vorden overgedragen wanneer een temperatuur binnen het genoemde gebied bereikt wordt.

20 Geschikte werkvloeistoffen zijn de verwarmingsvloeistof zelf (dat wil zeggen een gehalogeneerde koolwaterstof zoals dichloor difluoormethaan), water of ammoniak.

Door het gebruik van een warmtepijp met de beschreven vulling kan de in de compressor opgewekte warmte worden overgedragen aan het te 25 verwarmen water zonder dat hierbij de motorconopressoreenheid een temr peratuur bereikt die zo laag is dat de smering ervan gevaar loopt.

Wanneer de temperatuur van het te verwarmen water laag is, bijvoorbeeld rond 10°C, en de motorconpressoreenheid is zojuist gestart, zodat zijn temperatuur nagenoeg gelijk is aan de omgevingstemperatuur, 30 bijvoorbeeld ongeveer 15°C, dan zal bij deze lage temperatuur het front A, nog niet binnen het reservoir 1 liggen. Omdat het huis 6 (dat de motor-ccmpressoreenheid 5 bevat) en het tussenliggende deel van de warmtepijp 11 geïsoleerd zijn, gaat er vanuit het genoemde huis geen warmte verloren aan de omgeving, zodat de temperatuur van de motorcoirpressor-35 eenheid oploopt. Naarmate de temperatuur én dus de druk binnen de warmtepijp 11 toeneemt, stijgt het front A en bereikt (figuur 2) de binnenzijde van het reservoir 1, dat wil zeggen de zone die het te verwarmen water bevat, zodat via de wanden van de warmtepijp 11 warmte aan het 81 0 2 2 5 2 * i EHI 80.005 5 water wordt overgedragen. De positie van het front A stabiliseert zich wanneer de rrotorccmpressoreenheid zijn bedrijf stemperatuur bereikt en de hoeveelheid afgegeven warmte gelijk is aan de hoeveelheid opgewekte warmte.

5 Hoewel slechts één uitvoeringsvoorbeeld overeenkomstig de uit vinding beschreven is kunnen door de vakman binnen het kader van de uit-vindingsgedachte talrijke wijzigingen worden aangebracht.

10 15 20 25 30 35 8102252

Claims (4)

1. Een wariwater inrichting voorzien van een waterreservoir en een warmtepomp met een motorcompressoreenheid die in een gesloten huis is aangebracht dat ook de verwarmingsvloeistof en het smeermiddel bevat, waarbij de in de motorcortpres soreenheid opgewekte warmte wordt over- 5 gedragen aan het water, met het kenmerk, dat deze warmteoverdracht plaatsvindt met behulp van een warmtepijp die zich uitstrekt tussen een punt in het waterreservoir en een punt in het carrpressorhuis en waarvan het tussen het reservoir en het huis gelegen deel althans gedeeltelijk is geïsoleerd en die gevuld is met een inert gas en een werkmedium 10 hetwelk in het gebied van 20° tot 100°C een. zodanige dampdruk heeft dat het front tussen inert gas en werkmedium zich in het, in het waterreservoir gelegen, deel van de warmtepijp bevindt.

2. Een inrichting overeenkomstig conclusie 1, waarbij het inert gas bestaat uit stikstof, kooldioxyde of helium.

3. Een inrichting overeenkomstig conclusie 1, waarbij het werk medium ofwel dezelfde is als de verwarmingsvloeistof, ofwel water of ammoniak.

4. Een inrichting overeenkomstig conclusie 1, waarbij het geslo ten huis thermisch geïsoleerd is. 20 25 30 35 8102252