DK2175206T3 - Fremgangsmåde til temperering af rum i et hus - Google Patents

Description

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til temperering af rum i et hus og anvendelse af et anlæg med en varmepumpe, ved hvilket der i hvert af husets enkeltrum er anbragt mindst et varmekredsløb, som via en indskudt ventil er forbundet med varmepumpen, og som er indrettet til at gennemføre et medium, som er tempereret af varmepumpen, ved hvilken der i hvert enkeltrum er anbragt en temperatursensor, som registrerer øjebliksværdien for den heri herskende temperatur, og ved hvilken ønskeværdien for den til dette enkeltrum ønskede temperatur indstilles, og ved hvilken der i huset installeres en central basis til fordelingen af det af varmepumpen tempererede medium til de enkelte rums varmekredsløb. WO 2004 083 733 beskriver en lignende fremgangsmåde, ved hvilken der i stedet for varmepumpen angives en ’’varmekedel eller en anden varmekilde”.

Ved ’’varmepumpe” skal der i forbindelse med den foreliggende opfindelse i almindelighed forstås et anlæg, som kan arbejde med en forholdsvis lav frem-løbstemperatur, som kan ligge i området af 30°C, og som under brug af en varmeveksler og en cirkulationspumpe leverer et mere eller mindre varmt medium til et tilsluttet rørsystem til tempereringen af rum i huse. Ordet ’’varmepumpe” skal derved også gælde for andre anlæg, især varmeanlæg, som arbejder med forholdsvis lav fremløbstemperatur. Ordet ’’temperering” omfatter både en opvarmning af rum til opvarmningsformål og også om nødvendigt en afkøling af rum. I stedet for ordet ’’temperering” anvendes i det følgende ordet ’’opvarmning”, og i stedet for ordene ’’tempereret medium” anvendes ordet ’’varmebæ-rer”.

Det har længe været kendt at anvende anlæg, som arbejder med en varmepumpe, til opvarmning af rum i bygninger, og disse har man kunnet få og anvende i forskellige udførelsesformer på markedet. Sådanne anlæg arbejder -som allerede nævnt - med forholdsvis lav fremløbstemperatur. En enkeltrumsregulering af temperaturen, som den, der foreskrives ved hjælp af den i Tyskland gældende energispareforordning ENEV er derfor kun mulig med betydelig ekstraomkostning, såsom f.eks. med brugen af et pufferlager eller med en tilsvarende hydraulisk udligning. ENEV’en foreskriver ved nyanlæg af varmeanlæg med fladeopvarmninger uafhængigt af den valgte energifremstiller, en enkeltrumsregulering. Generelt er imidlertid komfortbehovene og funktionen ved en kendt temperaturregulering til enkeltrum, uden hensyntagen til andre rum i en bygning, ikke forenelig med en varmepumpes muligheder. Den på enkeltrummenes temperatursensorer indstillede ønskeværdi for de ønskede temperaturer er ikke opnåelig uden den nævnte ekstraomkostning med et varmepumpeanlæg på grund af den lave fremløbs-temperatur. De fra den kendte teknik kendte korte indkoblingstider for enkeltrummenes enkelte varmekredsløb er ikke tilstrækkelig til at bringe passende varmeydelser ind i enkeltrummene. En regulering af temperaturen i enkeltrummene generer på kendt måde også den normale drift af en varmepumpe, når f.eks. varmekredsløbets ventiler i alle enkeltrum lukkes ved opnåelsen af temperaturernes indstillede ønskeværdier. I et sådant tilfælde skal varmepumpen arbejde imod lukkede ventiler, og varmepumpeanlægget blev koblet på støjdrift. Der blev derfor i mange tilfælde selv ved nyanlæg af varmeanlæg ansøgt om og meddelt godkendelse af dispensation, og varmepumpen blev så drevet med ensartet opvarmning i alle rummene i et hus.

Formålet med opfindelsen er at udforme den indledningsvis nævnte fremgangsmåde på en sådan måde, at der selv ved brugen af en varmepumpe bliver mulighed for en enkeltrumsregulering med tilstrækkelig komfort for brugeren.

Dette blev ifølge opfindelsen opnået ved hjælp af en fremgangsmåde til temperering af rum i et hus (G) og anvendelse af et anlæg med en varmepumpe (WP), ved hvilket der i hvert af husets (G) enkeltrum (E) er anbragt mindst et varmekredsløb, som via en indskudt ventil er forbundet med varmepumpen (WP), og som er indrettet til at gennemføre et medium, som er tempereret af varmepumpen, ved hvilken der i hvert enkeltrum (E) er anbragt en temperatursensor (T), som registrerer øjebliksværdien for den heri herskende temperatur, og ved hvilken ønskeværdien for den til dette enkeltrum (E) ønskede temperatur indstilles, og ved hvilken der i huset (G) installeres en central basis til fordelingen af det af varmepumpen (WP) tempererede medium til de enkelte rums (E) varmekredsløb, hvorved - der i basen (B) anbringes en med en mikrostyreindretning udstyret, intelligent reguleringsindretning (R), til hvilken øjebliksværdien og ønskeværdien af det respektive enkeltrums temperatur konstant opgives af alle enkeltrums (E) temperatursensorer (T), - der ved hjælp af reguleringsindretningen (R) i på forhånd givne tidsafstande dannes temperaturdifferensen imellem temperaturens øjebliksværdi og ønskeværdi i på forhånd opgivelige tidsmæssige afstande for hvert enkeltrum (E), og hvilken temperaturdifferens anvendes til indstilling af ventilen i det respektive enkeltrum med henblik på udligning, - varmepumpens (WP) drift reguleres ved hjælp af et af reguleringsindretningen (R) afgivet signal, og - signalet til reguleringen af varmepumpen (WP) afledes fra enkeltrummet som føringsrum til det til enhver tid den største temperaturdifferens konstateres afreguleringsindretningen (R).

Med denne fremgangsmåde sikres der, at alle enkeltrum i en bygning om nødvendigt altid forsynes med den påkrævede mængde af den fra varmepumpen leverede varmebærer. Varmepumpen arbejder til stadighed med den mest effektive ydelsesafgivelse og med laveste omskiftercykler, da den reguleres ved hjælp af reguleringsindretningens signal efter bestemmelse af enkeltrummet som føringsrum, som på grund af den højeste temperaturdifferens har det højeste varmebehov, og det så længe endnu et af enkeltrummene skal forsynes med varme. Fra basens intelligente reguleringsindretning erkendes til enhver tid det enkeltrum med den højeste temperaturdifferens, og dette anvendes som føringsrum til enkeltrumsreguleringen. Ventilen til dette enkeltrums varmekredsløb holdes under dets egenskab som føringsrum konstant åbent. Ventilerne i de andre enkeltrums varmekredsløb holdes åben ind til henholdsvis åbnes på ny ved hjælp af et signal fra reguleringsindretningen, ind til temperaturen i det pågældende enkeltrum når den på temperatursensoren indstillede ønskeværdi.

Bliver et aktuelt føringsrum opvarmet meget hurtigt eventuelt også ved hjælp af en yderligere varmetilføring (solindstråling), kan inden for en på forhånd given tidsvarighed på f.eks. maksimalt 6 minutter et andet enkeltrum benyttes som føringsrum, for hvilket der konstateres en større temperaturdifferens imellem dets temperaturs øjebliksværdi og ønskeværdi end ved det aktuelle føringsrum. Ventilen i dette enkeltrum, som nu er nyt føringsrum, holdes derefter konstant åbent.

Totalt set er der med denne fremgangsmåde sørget for at til stadighed mindst et varmekredsløb har en åben ventil, således af den fra varmepumpen leverede varmebærer kan ’’optages”, og varmepumpen ikke kan gå over i den støjende drift. Varmepumpens beskrevne arbejdsmåde gælder så længe i det mindste et af husets enkeltrum endnu benytter en varmetilførsel.

Hvis alle enkeltrummene i et hus inklusive det aktuelle føringsrum når den indstillede ønskeværdi for temperaturen, så signalerer varmepumpens reguleringsindretning f.eks. via en potentialefri kontakt ’’sænkningsdrift”. Dette betyder, at der ikke mere benyttes nogen varme. Varmepumpens kompressor arbejder således ikke mere, og varmepumpens cirkulationspumpe kan deaktiveres ind til reguleringsindretningen på ny signalerer et varmebehov. Samtidigt med standsningen af varmepumpen ved hjælp af reguleringsindretningens signal bringes ventilerne i alle kredsløb i enkeltrummene i deres åbenstilling, således at varmepumpen ved signalet ’’varmebehov” kan optage deres drift uden støj.

Ventilerne i alle enkeltrummenes varmekredsløb er ved denne fremgangsmåde hver for sig med fordel udstyret med et elektrisk drevet indstillingselement, ved hjælp af hvilket de så kan bevæges ind i deres åbenstilling, når der ikke forekommer nogen elektrisk strøm. Sådanne indstillingselementer er udstyret med et temperaturafhængigt ekspansionslegeme og en som varmeelement tjenende elektrisk modstand. Hvis der strømmer en elektrisk strøm igennem modstan den, opvarmes det med et arbejdsstempel udstyrede ekspansionslegeme. Det udvider sig og bringer den pågældende ventil ind i lukkestillingen ved hjælp af dets arbejdsstempel. Ved strømmens bortfald forekommer der ikke længere nogen opvarmning af ekspansionslegemet, som derfor automatisk går tilbage til sin udgangsstilling. Den tilhørende ventil går så ’’strømløs” automatisk ind i sin åbenstilling under virkningen afen tilbagestillingsfjeder.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen beskrives nærmere i det følgende som udførelseseksempel. På tegningen viser: figur 1 i skematisk afbildning enkeltrum, som befinder sig i et hus, og en varme-kredsløbsfordeler, figur 2 den i figur 1 viste varmekredsløbsfordeler i mere nøjagtig afbildning, og figur 3 og 4 reguleringskurver, som er meddelt en ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen anvendt reguleringsindretning. I figur 1 er der skematisk vist et hus G med fem enkeltrum E. Antallet af enkeltrum kan også være mindre eller især større end det viste antal på fem enkeltrum. I hvert enkeltrum E er der indrettet en temperatursensor T, på hvilken der kan som ønskeværdi indstilles en rumtemperatur, som skal foreligge i det pågældende enkeltrum E. Temperatursensorerne T måler som øjebliksværdi også den temperatur, som rent faktisk hersker i det respektive enkeltrum E. I bygningen G er der også anbragt en base B med en varmekredsløbsfordeler HV og en varmepumpe WP, ved hjælp af hvilken den heraf fremstillede varmebærer om nødvendigt tilføres varmekredsløbene, hvoraf der i hvert enkeltrum E forefindes mindst et.

Basen B har en intelligent reguleringsindretning R, som er udstyret med en mi-krostyreindretning eller mikroprocessor, og som er forbundet med enkeltrum menes E temperatursensorer T. Denne forbindelse kan være realiseret ved hjælp af elektriske ledninger. I den foretrukne udførelsesform er den dog tildannet som radioforbindelse. Temperatursensorerne T er dertil udstyret med sendere og sender den indstillede ønskeværdi og den aktuelle øjebliksværdi for temperaturen i enkeltrummet ved en frekvens på f.eks. 868 MHz til basen B eller reguleringsindretningen R, som til modtagelsen af de pågældende signaler er forsynet med en antenne A.

Hvert varmekredsløb er udstyret med en ventil. Alle ventiler er i det viste udførelseseksempel monteret i varmekredsløbsfordeleren HV, som er anbragt i basen B. Ventilerne er indkoblet i et rørsystem, som udgår fra varmepumpen WP, og som er antydet ved hjælp af to rør 1 og 2. I dette rørsystem befinder der sig også en cirkulationspumpe UP. De herfra udgående varmekredsløb er i figur 2 antydet ved hjælp af hver to rørender 3 og 4. På hver af ventilerne er der anbragt et elektrisk drevet indstillingselement ST, som har et med et arbejdsstempel udstyret temperaturafhængigt ekspansionslegeme og et fortrinsvis som elektrisk modstand tildannet varmeelement. Indstillingselementets ST arbejdsstempler bevæges ved hjælp af ekspansionslegemet i sin akseretning. I montagepositionen ligger det med sin frontflade på den tilhørende ventils stødstang, hvorpå der virker en tilbagestillingsfjeder. Indstillingselementet ST er med fordel således indrettet, at den tilhørende ventil er åben, hvis varmeelementet ikke tilføres nogen strøm, og det i overensstemmelse hermed ikke opvarmes. Ventilerne i alle varmekredsløb er altså ’’strømløs åben”. De lukkes så ved hjælp af det respektive indstillingselement ST, hvis dettes varmeelement opvarmes ved hjælp af en af reguleringsindretningen R foranlediget strømtilførsel. Dertil er indstillingselementerne ST forbundet med reguleringsindretningen R via elektriske ledninger L.

I princippet kan alle ventilerne i alle enkeltrummenes E varmekredsløb forblive åbne ind til temperaturen i det respektive enkeltrum har nået den som ønskeværdi indstillede temperatur. I løbet af denne tid tilføres hvert enkeltrum den af varmepumpen WP leverede varmebærer med en temperatur på f.eks. 30°C uden indskrænkning. Hvis reguleringsindretningen så konstaterer, at rumtempe-raturens øjebliksværdi og ønskeværdi stemmer overens i et eller flere end et enkeltrum E, lukkes straks den pågældende ventil. Ved denne form for regulering kan det imidlertid ikke undgås, at det respektive enkeltrum på grund af den konstant tilførte varmebærer opvarmes for meget og så først skal afkøles på ny. Denne ulempe forekommer især ved gulvopvarmninger, som som bekendt reageret meget trægt på ændringer af varmebærerens temperatur.

For at undgå denne yderligere og på ingen måde ønskværdige energiomkostning tilføres varmebæreren de enkelte rum i en fordelagtig udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen med afbrydelser. En sådan fremgangsmåde arbejder f.eks. som følger:

Ved tilkoblingen af anlægget til opvarmningen af enkeltrummene E er alle ventiler i alle kredsløbene åbne. På hver temperatursensor T er der indstillet en ønsket rumtemperatur som ønskeværdi. Varmepumpen WP er i drift, og cirkulationspumpen UP er indkoblet. Temperatursensorerne T sender i indstillelige tidsmæssige afstande signaler til reguleringsindretningen R, som svarer til den respektive rumtemperaturs ønskeværdi og øjebliksværdi.

Reguleringsindretningen R danner ud fra den respektive øjebliksværdi og den tilhørende ønskeværdi for rumtemperaturen i hvert enkeltrum E temperaturdifferensen ΔΤ og regulerer det respektive varmekredsløbs ventil i overensstemmelse med en fra figur 3 opnåelig præget reguleringskurve, således at den er åben i en bestemt tidsvarighed og så lukkes. Denne tidsvarighed udgør ifølge reguleringskurven, f.eks. ved en temperaturdifferens på ΔΤ = 2,5°C, ni minutter. Analogt til denne arbejdsmåde betjenes ventilerne i alle varmekredsløb efter hinanden ved hjælp af reguleringsindretningen R, indtil ventilen i føringsrummet med den største temperaturdifferens forbliver vedvarende åben. Reguleringskurvens stejlhed er variabel. Den kan til tilpasningen til forhold i forbindelse med bygninger eller enkeltrum, der skal betjenes med fremgangsmåden ifølge opfindelsen, også forløbe stejlere eller mindre stejlt end reguleringskurven ifølge figur 3. I cyklen til reguleringen af ventilerne i alle enkeltrum E åbnes den respektive ventil ved hjælp af reguleringsindretningen R på ny og holdes på ny åben i overensstemmelse med bestemmelserne fra reguleringskurven ifølge figur 3 en forudbestemt tidsvarighed og lukkes så på ny. Denne cyklus forløber ind til den rumtemperatur, som svarer til den indstillede ønskeværdi er opnået i alle enkeltrum E, og det på grund af den doserede tilførsel af varmebæreren med gradvis tilnærmelse til denne ønskeværdi uden fare for nogen overopvarmning. Ved en over den udvendige temperatur ført varmefremstiller kan der endvidere indstilles en flad varmekurve. Ved hjælp af en tilsvarende lav frem løbstemperatur kan der således udnyttes en fladeopvarmningsselvreguleringseffekt. Jo nærmere rumtemperaturer svarer til fladetemperaturen desto mindre er fladens varmeafgivelse.

Hvis temperaturens ønskeværdi også opnås for det respektive føringsrum, standses varmepumpen WP og cirkulationspumpen UP ved hjælp af reguleringsindretningen R. Samtidigt afbrydes strømtilførslen til ventilernes indstillingselementer ST, som derved energisparende automatisk går ind i deres åbenstilling. Der står ved hjælp af denne foranstaltning ved genindkoblingen af varmepumpen WP et åbent rørsystem til optagelse af den herfra leverede var-mebærertil rådighed.

Analogt til opvarmningen af enkeltrummene E kan der med fremgangsmåden ifølge opfindelsen også foretages en køling heraf, hvis de f.eks. om sommeren er for varme. Dertil kan reguleringsindretningen yderligere opgives en i figur 4 vist reguleringskurve, som forløber stejlere end reguleringskurven ifølge figur 3, og hvortil reguleringsindretningen R eventuelt omskiftes.

Ved køling af enkeltrummene E har den af varmepumpen WP leverede varme-bærer f.eks. en temperatur på 18°C. Dette kan f.eks. opnås med en sol-vandpumpe. Også her bliver temperaturdifferensen ΔΤ imellem den respektive rumtemperaturs øjebliksværdi og ønskeværdi bestemt af reguleringsindretningen R-Den køligere varmebærer tilføres så, f.eks. ved en temperaturdifferens på ΔΤ = 0,5°C, det pågældende enkeltrum i en tidsvarighed på 10 minutter. Her forløber en tidscyklus analogt til den, der er beskrevet for figur 3. Enkeltrum, som ikke skal køles, kan fjernes fra reguleringen.

Claims (5)

1. Fremgangsmåde til temperering af rum i et hus (G) og anvendelse af et anlæg med en varmepumpe (WP), ved hvilket der i hvert af husets (G) enkeltrum (E) er anbragt mindst et varmekredsløb, som via en indskudt ventil er forbundet med varmepumpen (WP), og som er indrettet til at gennemføre et medium, som er tempereret af varmepumpen, ved hvilken der i hvert enkeltrum (E) er anbragt en temperatursensor (T), som registrerer øjebliksværdien for den heri herskende temperatur, og ved hvilken ønskeværdien for den til dette enkeltrum (E) ønskede temperatur indstilles, og ved hvilken der i huset (G) installeres en central basis til fordelingen af det af varmepumpen (WP) tempererede medium til de enkelte rums (E) varmekredsløb, hvorved - der i basen (B) anbringes en med en mikrostyreindretning udstyret, intelligent reguleringsindretning (R), til hvilken øjebliksværdien og ønskeværdien af det respektive enkeltrums temperatur konstant opgives af alle enkeltrums (E) temperatursensorer (T), - der ved hjælp af reguleringsindretningen (R) i på forhånd givne tidsafstande dannes temperaturdifferensen imellem temperaturens øjebliksværdi og ønskeværdi i på forhånd opgivelige tidsmæssige afstande for hvert enkeltrum (E), og hvilken temperaturdifferens anvendes til indstilling af ventilen i det respektive enkeltrum med henblik på udligning, - varmepumpens (WP) drift reguleres ved hjælp af et af reguleringsindretningen (R) afgivet signal, og - signalet til reguleringen af varmepumpen (WP) afledes fra enkeltrummet som føringsrum til det til enhver tid den største temperaturdifferens konstateres af reguleringsindretningen (R).

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at når reguleringsindretningen (R) ikke konstaterer en temperaturdifferens i nogen af enkeltrummene (E) afgives et signal med indholdet ”der benyttes ikke mere noget medium” til varmepumpen (WP) og samtidigt bevæges alle enkeltrummenes (E) ventiler til deres åbenstilling.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at overføringen af dataene imellem enkeltrummenes (E) temperatursensorer (T) og basens (B) reguleringsindretning (R) foregår via radio.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at overføringen af dataene imellem enkeltrummenes (E) temperatursensorer (T) og basens (B) reguleringsindretning (R) foregår via ledning.

5. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1 til 4, kendetegnet ved, at der til reguleringsindretningen (R) opgives mindst en reguleringskurve, hvori tidsvarigheden til tilføringen af det af varmepumpen (WP) tilvejebragte medium til hvert af enkeltrummene (E) registreres i afhængighed af den individuelt konstaterede temperaturdifferens imellem rumtemperaturens øjebliksværdi og ønskeværdi.