DK169001B1

DK169001B1 - Anlæg omfattende en pumpeenhed til cirkulation af opvarmet væske i anlægget

Info

Publication number: DK169001B1
Application number: DK027393A
Authority: DK
Inventors: Leif Rasmussen
Original assignee: Smedegaard As
Priority date: 1993-03-10
Filing date: 1993-03-10
Publication date: 1994-07-25
Also published as: DK27393D0; ATE153108T1; EP0615070A1; DE69403121D1; DE69403121T2; DK27393A; EP0615070B1

Description

DK 169001 B1 i Nærværende opfindelse angår et anlæg med en pumpeenhed til cirkulation af opvarmet væske i anlægget, hvilken pumpeenhed omfatter en væskepumpe og en elektromotor, der driver væskepumpen.

5 Sædvanligvis benyttes i sådanne anlæg, f.eks. et varmeanlæg, en såkaldt vådløbende cirkulationspumpe, som dels køles af den cirkulerede væske i området mellem rotor og stator, dels køles af den omgivende luft i området omkring motorhuset. Alternativt, især i forbindelse med større pum-10 per, benyttes en cirkulationspumpe med en tørløbende motor, hvor motoren køles af luft, idet denne køling sædvanligvis er forstærket ved hjælp af en blæser monteret på motorakselen.

Begge disse typer cirkulationspumper afgiver en be-15 tydelig varmeeffekt til omgivelserne og er således en kilde til uønsket opvarmning af det rum, hvori de befinder sig.

Den afgivne varmeeffekt stammer dels fra motorens tabseffekt, dels fra den cirkulerede opvarmede væske.

Normalt vil man ikke isolere sådanne cirkulationspum-20 per, idet motoren for ikke at blive for varm, skal kunne afgive varme til den omgivende luft. I øvrigt er det sædvanligvis besværligt at servicere en sådan isoleret pumpeenhed.

Det er hensigten med opfindelsen at tilvejebringe et anlæg af den indledningsvis nævnte art, som har en forbedret 25 driftsøkonomi, idet tabsvarmen fra elektromotoren benyttes til opvarmning af den cirkulerede opvarmede væske.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved de i den kendetegnende del af krav 1 angivne foranstaltninger. Da temperaturen af den cirkulerede væske i sådanne anlæg sædvanligvis er i 30 området 60-100eC, kan motorens temperatur ved passende dimensionering af væskestrømningen i kølekappen holdes på et acceptabelt niveau.

En yderligere forbedring af driftsøkonomien er mulig ved at isolere hele pumpeenheden, hvilket netop er muligt, 35 da den ikke længere er afhængig af luftkøling for at holde en passende lav temperatur. Denne isolation tilvejebringes 2 DK 169001 B1 fordelagtigt ved hjælp af et sæt isolationsskaller, fortrinsvis af polyurethanskum, der monteres omkring pumpeenheden, hvorved servicering af pumpeenheden er mulig ved demontering af isolationsskallerne.

5 Opfindelsen forklares i det følgende nærmere ved hjælp af udførelseseksempler under henvisning til tegningen, som viser et snit i en pumpeenhed til anvendelse i et anlæg ifølge opfindelsen.

Den på tegningen viste pumpeenhed omfatter et pumpehus 10 1 med en tilgangsstuds 2 og en afgangsstuds 3 for den cir kulerede opvarmede væske. På en motoraksel 4 er der i pumpehuset monteret en pumperotor 5.

Motoren, der driver pumpen, er en sædvanlig elektromotor, f.eks. en trefaset asynkronmotor, med en stator 6 og 15 en rotor 7 på motorakselen 4. Motoren er forsynet med en kølekappe 8, der omslutter statoren 6. I kølekappen er der udformet kølekanaler 9 til cirkulation af kølevæske, der udtages fra tryksiden af pumpen og returneres til pumpens sugeside.

20 Pumpeenheden er isoleret fra omgivelserne ved hjælp af et sæt isolationsskaller 10, der helt omslutter pumpeenheden bortset fra åbninger for forbindelse til til- og afgangsstudsene 2, 3 og for elektrisk forbindelse af stator-viklingerne samt for adgang til udluftning af kølekanalerne.

25 Ved i et sådant anlæg at udskifte den traditionelle cirkulationspumpe, hvor motoren køles af luft, idet denne køling er forstærket ved hjælp af en blæser monteret på motorakselen, med en pumpeenhed som den ovenfor beskrevne, opnås der en besparelse i driftsomkostningerne, dels på 30 grund af den højere virkningsgrad af elektromotoren, der ikke skal drive en på akselen monteret blæser, dels på grund af at tabsvarmen fra motoren overføres til den cirkulerede væske og således sparer olie eller naturgas til opvarmning af væsken. Varmetabene til omgivelserne formindskes yder-35 ligere, idet hele pumpeenheden er isoleret fra omgivelserne.

DK 169001 B1 3

Eksempel

En pumpeenhed ifølge den kendte teknik omfattende en uisoleret væskepumpe og en blæserkølet elektromotor har følgende driftsomkostninger, idet prisen på elektricitet 5 sættes til 1 kr./kWh og olie/naturgas, incl. virkningsgrad i kedlen, sættes til en pris på 0,50 kr»/kWh,

Virkningsgrad for blæserkølet motor: η = 0,82.

Forbrug: 3 kW/0,82 = 3,65 kW.

10 Pr. time: 3,65 kWh - 3,65 kr.

Temperatur af cirkuleret væske: T = 100°C

Omgivelsestemperatur: t = 20°C

Overfladeareal af pumpehus: 0,20 m2

Varmeovergangstal: a = 0,023 kW/“C m2 15 Varmetab fra pumpehus; 0,023 x 80 x 0,20 =

0,372 kW

Svarende til et olieforbrug/time: 0,372 x 0,50 = 0,19 kr.

Total driftspris pr. time: 3,84 kr.

20 Da de 3 kw på pumpeakselen går til tab i pumpen og pumpearbejde, som alt bliver til varme i anlægget, spares herved olie for 3 x 0,50 = 1,50 kr., hvilket giver en korrigeret driftspris pr. time på 3,84 kr. - 1,50 kr. = 2,34 kr.

25 Alene ved erstatning af den blæserkølede motor med en kappekølet motor opnås en forbedret virkningsgrad for motoren, nemlig η = 0,90 dvs.:

Motorforbrug: 3kW/0,90 = 3,33 kW

30 Pr. time: 3,33 kWh - 3,33 kr.

Overfladeareal for motor: 0,18 m2

Varmetab fra overflade af motor: 0,18 x 80 x 0,023 =

0,33 kW

Svarende til olieforbrug pr. time: 0,33 x 0,50 = 0,16 kr.

35 Samlede varmetabsudgifter: 0,16 + 0,19 = 0,35 kr.

4 DK 169001 B1

Motortabene overføres til den cirkulerede væske, dvs.

3,33 kW - 3 kW = 0,33 kW og sparer herved pr. time 0,33 x 0,50 = 0,16 kr.

5 Totaldriftspris pr. time: 3,33 + 0,35 - 0,16 = 3,52 kr.

Korrigeret driftspris pr. time: 2,02 kr.

For at mindske varmetabene til omgivelserne, dvs. de ovenfor anførte 0,35 kr. anført under samlede varmetabsud-10 gifter, isoleres pumpeenheden som vist, ved hjælp af et sæt isolationsskaller af polyurethanskum. Isolationstykkelsen er 60 mm og overfladearealet af isolationskappen er 0,78 m2. For polyurethanskum er varmeledningsevnen λ = 0,02 x 10“3 kW/meC,

15 den indvendige overgangsmodstand m^ = 129 m2eC/kW luftspalteovergangsmodstand m^ = 172 m2oC/kW

udvendig overgangsmodstand mu = 43 m2eC/kW

l:k = (129 + 172 + 43 + 0,06/0,02 X 10“3) m2eC/kW = 20 3344 m2 °C/kW, hvilket medfører, at k = 0,3 x 10”3 kW/m2eC, varmetab: 0,78 x 80 x 0,3 x 10"3

kW = 0,019 kW

svarende til olieforbrug pr. time: 0,01 kr.

25 total driftspris pr. time: 3,33 + 0,01 - 0,16 = 3,18 kr.

korrigeret driftspris pr. time: 1,68 kr.

Der opnås således en driftsomkostningsbesparelse pr.

30 time på 2,34 kr. - 1,68 kr. =0,66 kr.

Hvis det antages, at pumpeenheden er i drift 220 døgn pr. år, giver dette en driftstid på 220 x 24 = 5280 timer pr. år, og der opnås således en besparelse pr. år på 5280 x 0,66 = 3484,80 kr. Da prisen på pumpen er af størrel-35 sesordenen 6000 kr., vil i alt fald merprisen for den specielle udførelsesform være indtjent i løbet af 1 år.

Claims

5 DK 169001 B1 Patentkrav.

1. Anlæg omfattende en pumpeenhed til cirkulation af opvarmet væske i anlægget, hvilken pumpeenhed omfatter en væskepumpe og en elektromotor, der driver væskepumpen, 5 kendetegnet ved, at elektromotoren køles ved cirkulation af en delstrøm af den af væskepumpen cirkulerede opvarmede væske i en kølekappe udformet i elektromotoren.

2. Anlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at elektromotoren og væskepumpen er termisk isolerede fra 10 omgivelserne.

3. Anlæg ifølge krav 2, kendetegnet ved, at den termiske isolation af elektromotoren og væskepumpen tilvejebringes ved hjælp af et sæt isolationsskaller, der monteret omkring pumpeenheden.

4. Anlæg ifølge krav 3, kendetegnet ved, at isolationsskallerne er fremstillet af polyurethanskum.