FI106148B - Laitteisto lämpöenergian syöttämiseksi kulutuslaitteille ja laite lämmön syötön ohjaamiseksi - Google Patents

Description

ί 106148

Laitteisto lämpöenergian syöttämiseksi kulutuslaitteille ja laite lämmön syötön ohjaamiseksi. - Anläggning för att försörja värmeenergiförbrukare ooh aggregat för styming av värme.

5 Keksinnön kohteena on laitteisto lämpöenergian syöttämiseksi kulutuslaitteille, jossa laitteistossa on vähintään yhdessä lämmönlähteessä lämmitettyä kanto-ainetta, jolloin mainitun vähintään yhden lämmönlähteen liitäntäjohdot on johdettu laitteeseen, johon on liitetty useita kulutuslaitteita. Keksinnön kohteena on lisäksi laite lämmitetyn kantoaineen avulla tapahtuvan lämmönkulutuslaittei-10 den lämmön syötön ohjaamiseksi.

Lämpöenergian syöttämiseksi kulutuslaitteille on tunnettua käyttää ympäristö-kollektoreita, kuten aurinkokollektoreita, jätelämpökollektoreita, maavaraajia ja vastaavia. Edelleen on tunnettua, jotta saavutettaisiin lämpötilataso, joka vas-. 15 taa lämpöenergian kulutuslaitteen vaatimuksia, kohottaa alhaisen lämpötilan : omaava lämpöenergia korkean lämpötilan omaavaksi lämpöenergiaksi lämpö- pumppujen avulla.

• « • · · • ·« * j Koska kuitenkin lämpöenergiaa kulutuslaitteille syötettäessä on otettava huo- • I t v · 20 mioon monia asioita, eivätkä tähän saakka tunnetut laitteisto ole vastanneet teknisiä organisatorisia vaatimuksia, minkä vuoksi tällaisten laitteiston yleisellä käytöllä on ollut tiukat rajat.

• · · • · • · ·

Siten ympäristökollektoreiden, erityisesti aurinkokollektoreiden hyötysuhde on • · 25 silloin optimaalinen, kun näihin kollektoreihin syötettävän kantoaineen lämpöti- .···. la on mahdollisimman alhainen, koska ainoastaan näin voidaan hyödyntää » · • · · ympäristökollektoreiden avulla suurta lämpötilaenergiaa. Tällöin on kuitenkin otettava huomioon, että useimmissa lämpötilakollektoreissa lämmön tarjonta vaihtelee ajan kuluessa. Siten se lämpöenergia, joka voidaan saada ympäristö-30 kollektoreista, riippuu kulloisestakin ulkolämpötilasta, mikä kesällä on oleellisesti korkeampi kuin talvella ja tavallisesti päivällä korkeampi kuin yöllä. Edelleen se lämpöenergia, joka voidaan saada aurinkokollektoreiden avulla, riippuu kulloisestakin auringon asemasta aurinkokollektoriin nähden samoin kuin sääti- 2 106148 lasta. Samat seikat pätevät myös sellaisiin lämpökollektoreihin, joiden avulla saadaan poistolämpö prosesseista tai työstötapahtumista, koska lämmön tarjonta on näissä ajankohdasta riippuvainen. Siten vaikeutena on, että lämpökol-lektoreista saatavan lämmön ja lämpöenergian kulutuslaitteiden lämmöntarve 5 eivät ajallisesi osu kohdakkain, jolloin toisaalta voidaan saada lämpökollekto-reista ylimäärä lämpöenergiaa ja toisaalta voidaan vaatia lämpömäärää, jota lämpökollektorit eivät pysty toimittamaan.

Edelleen on otettava huomioon, että erilaisista lämpökollektoreista, kuten au-10 rinkokollektoreista, ympäristökollektoreista tai lämpövaraajista kantoaine saadaan eri ajankohtina eri lämpötilatasolla, jolloin yksittäisistä lämmönlähteistä saatua kantoainetta ei missään tapauksessa saa sekoittaa, koska tällöin se kantoaine, jolla on korkein lämpötilataso, jäähtyisi matalampaan lämpötila-tasoon, jolloin aiheutuu lämpöpotentiaalin häviö. Siten on varmistettava, että . 15 erilaisista lämmönlähteistä ulosvirtaava kantoaine erilaisine lämpötilatasoineen « · · ; kulloinkin on johdettava sellaisille lämpöenergian kulutuslaitteille, jotka on • · # säädetty tälle lämpötilatasolle.

• · • · · • · · * · * · : Jotta annettu lämpötilataso kohoaa lämpöpumpun avulla korkeammalle lämpö- :T: 20 tilatasolle, jotta näin voitaisiin johtaa määrätyille lämpöenergiakulutuslaitteille niiden vaatima korkeamman lämpötilatason omaava lämpöenergia, on edelleen otettava huomioon, että hyötypumppujen hyötysuhde on silloin optimaalinen, • · · kun niihin syötettävän kantoaineen lämpötila on tiukkojen rajojen sisällä. Lisäk-si lämpöpumppujen yhteydessä on vaatimus, että ne ovat pitkiä aikoja, vähin- • * 25 tään tunnin, jatkuvasti kytkettynä tai että usein tapahtuvan päälle- tai poiskyt- • · * kentä on voitava välttää, koska muuten lämpöpumppujen elinikä huomattavasti • » lyhenisi. Tällöin on lisäksi otettava huomioon, että lämpöpumppujen maksimaa- • · linen teho on mitoitettava siten, että myös silloin, kun ympäristökollektoreista saatava lämpöenergian määrä on alhainen, voidaan peittää lämpöenergian 30 tarve.

Lisäksi tällaisissa laitteistoissa on otettava huomioon, että joissakin rakennuksissa, erityisesti hotelleissa, asuintaloissa, työtiloissa ja valmistuslaitteistoissa 106148 3 ei tarvita ainoastaan lämpöenergiaa vaan myös jäähdytysenergiaa. Lämpö-energiaa tarvitaan kylmän vuodenajan aikana, erityisesti talvella, lämmitystar-koituksiin ja koko vuoden ajan käyttöveden lämmittämiseen puhdistustarkoituk-siin, uima-altaisiin, huoneiden ilmastointiin ja vastaaviin. Jäähdytysenergiaa 5 tarvitaan koko vuoden ajan jäähdytystarkoituksiin, esim. jäähdytyslaitteistoissa elintarvikkeiden varastointiin. Koska tällaiset laitteistot yleensä ovat rakennusten keskeisissä osissa, voidaan todeta, että jäähdytysenergian tarve talvella on vähintään yhtä suuri tai jopa suurempi kuin kesällä. Syynä tähän on se, että talvella tällaisia rakennuksia lämmitetään, jolloin tämä lämmitysenergia myös 10 joutuu kylmätiloihin.

Oheisen keksinnön tehtävänä on siten aikaansaada laitteisto lämpöenergian syöttämiseksi kulutuslaitteelle, jossa laitteistossa on vähintään yksi lämmönläh-de kantoaineen lämmittämiseksi, jossa laitteistossa on otettu huomioon useat < .·. 15 edellä esitetyistä asioista, jolloin tällainen laitteisto vastaa teknisiä ja organise- • · 9 . .·. torisia vaatimuksia. Tämä tehtävä on keksinnön mukaisesti ratkaistu siten, että mainitun vähintään yhden lämmönlähteen ulostulojohto on sovitettu vähintään * · j yhden siihen järjestetyn ohjattavan jakajalaitteen sisäänmenoon, joka jakajalai- « · · : te on varustettu joukolla ulostuloja, joihin eri lämpötilatason omaavien lämpö- :T: 20 energian kulutuslaitteiden virtausjohdot on liitetty, jolloin ohjattavan jakajalait- teen avulla on valittavissa yksi kulutuslaitteista, johon lämmitetty kantoaine on johdettavissa, ja että eri lämpötilatason omaavat lämpöenergian kulutuslaitteet on kytketty sarjan, jolloin kantoaine virtaa peräkkäin niiden lävitse.

• · • · · t · » • · .··*. 25 Tämän jakajalaitteen avulla varmistetaan siten, että lämmönlähteen antama · · kantoaine johdetaan siihen lämpöenergian kulutuslaitteeseen tai siihen kulu- • · tuslaitteiden ryhmään, johon tai joihin juuri kyseinen lämpötilataso vaaditaan, * · ♦ minkä lämmönlähde antaa. Lämpöenergian kulutuslaitteina voi olla radiaatto-reita, astianpesukoneita, pesukoneita, kuivauslaitteita, kuumavesivaraajia ja 30 lattialämmitysyksiköitä, joiden lävitse yksittäin tai mahdollisesti sarjassa lämmitetty kantoaine virtaa, jolloin se luovuttaa lämpöenergiansa näille kulutuslaitteii-le ja jäähtyy.

4 106148 Lämmönlähteiksi voi olla järjestetty ympäristökollektoreita, erityisesti aurinko-kollektoreita, jätelämpökollektoreita, lämmönvaraajia, erityisesti maavaraajia jne. Sikäli kuin lämmönlähteeksi on järjestetty kaksi aurinkokollektoria, jotka on suunnattu eri suuntiin, saadaan niistä eri lämpötilatason omaavaa kantoainetta. 5 Koska tällöin molempiin näistä lämmönlähteistä on järjestetty oma jakajalaite, johdetaan kantoaine kyseisen jakajalaitteen avulla sille kulutuslaitteelle tai siihen kulutuslaitteiden ryhmään, joka on säädetty kyseiselle lämpötilatasolle, joka kyseisestä kollektorista tulevalla kantoaineella on. Näin kantoaineesta saadaan sen lämpöenergia.

10

Lisäksi voi olla järjestetty muita lämpöenergian kulutuslaitteita, joissa lämpötila-taso on alhainen, kuten sisäseinissä, muissa lattioissa, ulkoseinissä ja vastaavissa olevissa putkijohdoissa, joihin alhaisen lämpötilatason omaava kantoaine johdetaan, jolloin toisaalta siinä oleva lämpöenergia varastoituu ja toisaalta t 15 aikaansaadaan eristys, jolloin on saavutettavissa huoneiden ilmastointi. Lisäk- . si voi edelleen olla järjestetty vähintään yksi energiavaraaja, esim. maavaraaja.

• * · I 1 · • · · » m » Ψ : Laitteisto sisältää edullisesti lisälämmönlähteen lämpöpumpun muodossa.

I >1 · : Lämpöpumpun syöttämiseksi on järjestetty vähintään yksi kokoajalaite, jonka 20 sisäänmenoihin on sovitettu kulutuslaitteen tai kulutuslaiteryhmien, joilla on erilaiset lämpötilatasot, paluujohdot, ja sen yksi ainoa ulostulo on sovitettu lämpöpumpun sisäänmenoon. Näin voidaan ottaa huomioon, että lämpöpump-j pu toimii optimaalisella hyötysuhteella silloin, kun siihen johdetaan kantoainet- ta, jonka lämpötila on tarkoissa rajoissa. Kokoajalaitteen avulla on tällöin välit- • · ·***: 25 tavissa se useista kulutuslaitteista tai kulutuslaiteryhmistä tuleva paluujohto, • t · missä kantoaineella on lämpöpumpun vaatima lämpötilataso, mikä johdetaan • · lämpöpumppuun. Lämpöpumpussa kantoaineen lämpötilataso kohotetaan • « sellaiseen arvoon, mikä tarvitaan käytettävälle lämpöenergian kulutuslaitteelle. Kantoaineen syöttö tapahtuu lämpöpumppuun järjestetyn jakajalaitteen kautta, 30 jonka avulla se kulutuslaite on valittavissa, johon lämpöenergia lämpöpumpusta on syötettävä.

5 106148

Ylimääräisen lämpöenergian varaus tapahtuu energiavaraajassa, joka lämpö-energia voidaan ottaa käyttöön, kun ympäristökollektorit antavat liian vähän lämpöenergiaa.

5 Laite lämmitetyn kantoaineen avulla tapahtuvan lämmönkulutuslaitteiden lämmön syötön ohjaamiseksi on tunnettu patenttivaatimuksen 12 tunnusmerk-kiosassa esitetyistä tunnusmerkeistä.

Keksinnön mukaista laitteistoa, keksinnön mukaisia jakajalaitteita ja kokoajalait-10 teitä ja keksinnön mukaista laitetta on seuraavassa selostettu lähemmin viittaamalla oheiseen piirustukseen.

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaista laitteistoa kaaviollisesti esitettynä.

t 15 Kuvio 2 esittää keksinnön mukaista laitetta aksonometrisenä esityksenä.

( * « • ·

Kuvio 3 esittää keksinnön mukaista laitetta aksonometrisenä esityksenä, • i jolloin joitakin osia on jätetty pois.

• I · « « « • · « « 4 · « * · · : Y: 20 Keksinnön mukainen laitteisto sisältää kaksi jakajalaitetta 1 ja 2, joiden kum mankin yksittäinen sisäänmeno on kytketty toiseen kahdesta lämmönlähteestä johdon 10 tai 20 välityksellä. Lämmönlähteet on muodostettu esimerkiksi ympäristökollektoreista, erityisesti aurinkokollektoreista A ja B, jätelämpökollek- t toreista, maavaraajista tai vastaavista. Jakajalaitteiden 1 ja 2 ulostuloihin liitetyt • · 25 johdot 11 -19’ ja 21 - 29' on sovitettu eri lämpötilatason omaavien lämpöener- • · · giakulutuslaitteiden virtausjohtoihin 71 - 79'. Kulutuslaitteista tulevat paluujoh- • · dot 71a - 79a on kulloinkin liitetty lähinnä seuraavan lämpöenergiakulutuslait- v i « teen virtausjohtoon. Siten paluujohto 71a on liitetty toisen lämpöenergiakulu-tuslaitteen virtausjohtoon 72.

Virtausjohdot 71-75 johtavat ensimmäiseen ryhmään, jossa on viisi korkean lämpötilatason noin 80 - 30°C omaavaa lämpöenergiakulutuslaitetta, kuten ensinnäkin lämmitysradiaattoria, toiseksi konetta, esim. astianpesukonetta, 30 6 106148 pesukonetta, kuivauslaitetta tai vastaavaa, kolmanneksi ja neljänneksi kuumavesivaraajaa ja viidenneksi lattialämmitystä. Virtausjohdot 76 - 79 johtavat toiseen ryhmään, jossa on alhaisen lämpötilatason noin 25 - 20°C omaavat lämpöenergiakulutuslaitteet, kuten johdot sisäseinissä, sisälattioissa, ul-5 koseinissä ja kaksi erilaista maavaraajaa.,

Lisäksi on järjestetty kolmas jakajalaite 3 ja neljäs jakajalaite 4. Kolmannen jakajalaitteen 3 ainoaan sisäänmenoon on liitetty lämpöpumpun 8 paluujohto 80. Kolmannen jakajalaitteen 3 ulostulojohdot 31-34 johtavat korkean lämpöti-10 latason omaavan lämpöenergiakulutuslaitteen virtausjohtoihin 71 -74. Neljännen jakajalaitteen 4 ainoaan sisäänmenoon on liitetty jäähdytyslaitteistosta 9 tuleva johto 90. Neljännen jakajalaitteen ulostulojohdot 41 - 44 on liitetty alhaisen energiatason omaavan lämpöenergiakulutuslaitteen virtausjohtoihin 77-79'.

15 * · · • · 4 . .·. Edelleen on järjestetty kaksi kokoajalaitetta 5 ja 6. Ensimmäisen kokoajalait- m : v. teen 5 sisäänmenojohdot 51 - 54 on liitetty korkean lämpötilatason omaavan • » : .·. lämpöenergiakulutuslaitteen virtausjohtoihin 72 - 75 johtaviin molempien • *« * • jakajalaitteiden 1 ja 2 ulostulojohtoihin 12 -16 ja 22 - 26. Ensimmäisen kokoaja- »Il · 20 laitteen 5 ainoa ulostulojohto 50 johtaa lämpöpumpulle 8. Toisen kokoajalait-teen 6 sisäänmenojohdot 61 - 65 on liitetty matalan lämpötilatason omaavien kulutuslaitteiden virtausjohtoihin 76 - 79' johtaviin ensimmäisen jakajalaitteen 1 • » · johtoihin 16 -19' tai toisen jakajalaitteen 2 johtoihin 26 - 29'. Ainoa ulostulojoh- .V. to 60 johtaa lämpöpumpulle 8.

• · · 25 • · ·· · Lämpöpumppu 8 sisältää höyrystimen 81, jonka ulostulo on sovitettu johdon 82 • · välityksellä kompressoriin 83 sekä lauhduttimeen 84. Kokoajalaitteesta 6 läm- « · pöpumppuun 8 johtava johto 60 sisältää sekoituslaitteen 85, joka on yhdistetty johdon 86 avulla kolmitieventtiilin 87 kanssa. Sekoitusventtiilistä 85 höyrysti-30 meen 81 johtavassa johdossa 88 on lisäksi pumppu 89. Jäähdytyslaitteisto 9 sisältää jäähdytyskierukan 91, joka on liitetty sekoituslaitteeseen 85 ja kolmi-tieventtiiliin 87.

7 106148

Kolmitieventtiilistä 85 jakajalaitteeseen 4 johtavassa johdossa 90 on sekoitus-venttiili 45, johon aurinkokollektoreihin A ja B takaisin johtavat johdot 10a ja 20a on liitetty.

5 Toisen aurinkokollektorin B asemesta voi olla järjestetty myös ympäristökollek-tori tai maavaraaja. Useisiin johtoihin on järjestetty pumppu 30.

Tämän laitteiston toimintatapa on seuraavanlainen: Ensimmäisen aurinkokollektorin A ulostulojohdosta 10 johdetaan lämmitettyä kantoainetta ensimmäi-10 seen jakajalaitteeseen 1. Riippuen siitä, mikä tämän kantoaineen lämpötila on, johdetaan aine yhden ulostulojohdon 11 -19' kautta sille lämpöenergiakulutus-laitteelle, joka on säädetty käytettävissä olevan lämpötilan mukaiseksi. Jos saadaan esimerkiksi aurinkoenergiakollektorista A kantoainetta, jonka lämpötila on noin 80°C, johdetaan tämä jakajalaitteen 1 kautta johdon 11 lävitse kor-15 kean lämpötilatason omaavan kulutuslaitteen, esim. lämpöradiaattorien muodostaman ryhmän virtausjohtoon 71. Jos sitä vastoin ensimmäisen aurinkokollektorin A kantoaine saadaan lämpötilassa 30°C, johdetaan se ensimmäisen jakajalaitteen 1 kautta johdon 15 lävitse lattialämmityksen virtausjohtoon 75. Lämpötilan ollessa vielä alhaisempi kantoaine johdetaan ensimmäisen jakaja- « * t : V 20 laitteen 1 avulla yhden johdon 16-19' kautta alhaisen lämpötilatason omaavan • · : kulutuslaitteen virtausjohtoon 76 - 79'.

• · « · · t · · • · · · •«« · « ’ Analogisella tavalla johdetaan toisen aurinkokollektorin B ulostulojohdon 20 toiseen jakajalaitteeseen 2 syötetty lämmitetty kantoaine riippuen sen lämpöti- • · 25 lasta yhden johdon 21 - 25 kautta korkean lämpötilatason omaavan kulutuslait- · ·;·’ teen virtausjohtoon 71 - 75 ja yhden johdon 26 - 29' kautta matalan lämpötila- • · \v tason omaavan kulutuslaitteen yhteen virtausjohtoon 76 - 79'.

• · · • · * · ··· :"\· Jakajalaitteiden 1 ja 2 avulla varmistetaan siten, että kantoaine kulloinkin jou- "*: 30 tuu siihen kulutuslaitteeseen, joka on tarkoitettu kyseisen kantoaineen lämpöti lalle. Koska lämpöenergian kulutuslaitteen paluujohdot 71a - 79a on liitetty kulloinkin lähinnä seuraavan kulutuslaitteen virtausjohtoihin, voidaan kantoaine 8 106148 riippuen lämpöteknisistä vaatimuksista johtaa toisten kulutuslaitteiden lävitse, jolloin kantoaineessa oleva lämpöenergia siirtyy näihin toisiin kulutuslaitteisiin.

Jos sitä vastoin kuitenkin on vaatimuksena syöttää laitteistoon lisälämpöener-5 giaa, johdetaan yhden johdon 51 - 54 kautta molemmista kollektoreista A ja B tai korkean lämpötilatason omaavista kulutuslaitteista viilaava kantoaine ensimmäisen kokoajalaitteen 5 kautta ja lämpöpumppuun 8 johtavan johdon 50 kautta lämpöpumpun 8 lauhduttimeen 84. Lauhduttimessa 84 kantoaineen lämpötila kohoaa siihen lämpötila-arvoon, mikä vaaditaan yhdessä korkean 10 lämpötilatason omaavassa lämmönkulutuslaitteessa. Kolmannen jakajalaitteen 3 avulla luovutetaan yhden johdon 31-34 kautta korkean lämpötilatason omaavan kulutuslaitteen virtausjohtoihin 71-74 lämpöpumpusta 8 luovutettu kantoaine, jonka lämpötila on 80 - 30°C. Koska lämpöpumppuun 8 johdetaan ensimmäisen kokoajalaitteen 5 kautta korkean lämpötilatason omaavaa kanto-15 ainetta, voi sen lämpötila lämpöpumpun 8 avulla kohota vaadittuun korkeaan lämpötila-arvoon.

» *.i.: Toisen kokoajalaitteen 6 lävitse johdetaan lämpöpumpun 8 höyrystimeen jaka- jalaitteiden 1 ja 2 kautta aurinkokollektoreista A ja B tai matalan lämpötilatason

M I

: 20 omaavasta lämmönkulutuslaitteesta vihaavaa kantoainetta. Toisen kokoajalait- « « i.: : teen 6 avulla mahdollistettavan valinnan ansiosta kollektoreista tai kulutuslait- • · : teista virtaava kantoaine johdetaan lämpöpumppuun 8, voidaan ottaa huomi- • · *«* * oon se tilanne, että lämpöpumpun 8 hyötysuhde optimoituu, kun lämpöpump puun 8 johdetaan kantoainetta, jolla on suhteellisen tarkasti säädetty lämpötila- * % ’···* 25 arvo, esim. 30°C.

• · * • · • · · • « \v Lämpöpumpun 8 höyrystimen 81 luovuttama, jäähtynyt kantoaine johdetaan • · · kolmitieventtiilin 87 kautta jäähdytyslaitteiston 9 jäähdytyskierukkaan 91. Jääh-dytyslaitteiston 9 paluu voidaan sekoittaa kolmitieventtiilin 87 kautta virtauk-30 seen. Lisäksi jäähdytyslaitteiston 9 paluu voidaan liittää sekoitusventtiilin 85 välityksellä höyrystimen 81 virtaukseen. Näin voidaan jäähdytyslaitteistoon 9 syötetyn kantoaineen lämpötilaa säätää. Lisäksi jäähdytyslaitteiston 9 paluu on liitetty sekoitusventtiilin 85 ja johdon 90 kautta neljännen jakajalaitteen 4 sisään- 106148 9 menoon, josta laitteesta aine joutuu yhden johdon 41 - 44 kautta yhteen alhaisen lämpötilatason omaavaan lämmönkulutuslaitteeseen johtavaan virtausjoh-toon 77 -79'. Koska paluujohdot 75a - 79a on sovitettu kokoajalaitteen 6 välityksellä ja sen ulostulojohdon 60 välityksellä sekoitusventtiiliin 85, voidaan yhdes-5 tä lämmönkulutuslaitteesta, jolla on alhainen lämpötilataso, syöttää jäähdytys-laitteistoon kantoainetta, jolla on alhainen lämpötila.

Yksittäisiin johtoihin on järjestetty lämpötila-anturit, joiden avulla näissä johdoissa olevan kantoaineen lämpötilat voidaan mitata. Lämpötila-anturien ulos-10 tulot on sovitettu keskitettyyn ohjausyksikköön. Keskitettyyn ohjausyksikköön tallennetaan edelleen kaikki laitteiston käytön vaatimat tiedot, kuten ulkolämpö-tilat, yksittäisten kulutuslaitteiden lämmöntarve jne. Ohjausohjelman avulla ohjataan jakajalaitteita ja kokoajalaitteita sikäli, että riippuen lämpötilan tarjonnasta ja lämpöenergian tarpeesta varmistetaan optimaalinen laitteiston hyödyn-15 täminen. Koska aurinkokollektoreihin A ja B johdetaan takaisin kulloinkin kanto-ainetta, jolla on erittäin alhainen lämpötila, optimoituu niiden hyötysuhde. Au-rinkokollektoreista A ja B syötetään lämmennyt kantoaine kulloinkin niihin kulu-’.i.; tuslaitteisiin, joita tulee kuormittaa kyseisellä lämpötilalla. Liittämällä peräkkäin lämpöenergian kulutuslaitteet, joissa on erilainen lämpötilataso, saadaan kan- »» · : '·' 20 toaineessa oleva lämpöenergia täydellisesti hyödynnetyksi. Ylimääräinen läm- • · · | γ pöenergia varastoidaan lämmönvaraajaan ja se voidaan ottaa näistä varastois- • · ·*;;/ ta ympäristökollektoreiden avulla silloin, kun lämpöenergian toimitus on * riittämätöntä.

• « * • · 25 Jos lämpöenergian tarvetta ei voida tyydyttää ympäristökollektoreiden ja läm- • · pövaraajien avulla, otetaan lisäksi käyttöön lämpöpumppu 8. Kokoajalaitteen 5 * * avulla lämpöpumppuun 8 johdetaan kantoainetta, jolla on korkea lämpötila- • · · :···* arvo, jolloin lämpöpumpun 8 avulla kantoaineen lämpötila kohoaa vaadittuun . korkeaan lämpötilaan. Kokoajalaitteen 6 kautta lämpöpumppuun 8 syötetään ':": 30 kantoainetta, jolla on sellainen lämpötila, että lämpöpumpun optimaalinen hyötysuhde on varmistettu.

106148 10

Edelleen saadaan jäähdytyslaitteistoon tuleva lämpöenergia samoin talteen ja palautetuksi laitteistoon. Jos kollektorit A tai B luovuttavat jäähdytysenergiaa, voidaan tämä johtaa jakajalaitteiden 1 tai 2 ja kokoajalaitteen 6 kautta sekä sekoitusventtiilin 85 kautta jäähdytyslaitteistoon 9.

5 Näin tällä laitteistolla vältetään tekniikan tason mukaisissa laitteistoissa esiintyvät epäkohdat, jotka muodostuvat siitä, että ei saada aikaan optimaalista käyttöä.

10 Seuraavassa on kuvioihin 2 ja 3 viitaten kuvattu laite, joka sisältää jakajalait-teet, kokoajalaitteet ja niiden välissä tarvittavat johdot. Niin pian kuin tällaiseen laitteeseen on liitetty liitosjohdot lämmönlähteitä, erityisesti aurinkokollektoreja varten, jotka on liitetty lämpöenergian kulutuslaitteisiin, joilla on eri lämpötilata-so, lämpöpumppuun, maavaraajiin ja jäähdytyslaitteistoon johtaviin johtoihin ja 15 edelleen jakajalaitteiden ja kokoajalaitteiden säätömoottorit on liitetty keskitettyyn ohjausyksikköön, on koko laitteisto toimintavalmis.

Tämä laite muodostuu kotelosta 100, jonka yläpinnalla on kaksi reikää 101 ja /'ί' 102, jotka toimivat liitoskohtina lämpökollektoreista, erityisesti aurinkokollekto- • · · j 20 reistä Aja B tuleville johdoille 10 ja 20. Nämä reiät 101 ja 102 johtavat kotelos- • « · sa 100 olevien kanavien kautta kymmeneen poikittaisreikään 103, jotka puoles- I I ( *; I.: taan johtavat kahteen jakajalaitteeseen 110 ja 120, jotka on järjestetty kotelon • 9 · ’ 100 etupuolelle ja takapuolelle ja jotka ovat symmetrisesti kotelon 100 keskiak- ... selin suhteen. Piirustuksesta ilmenee ainoastaan etummainen jakajalaite 110, • · IV. 25 jota seuraavassa selostetaan. Jakajalaite 120, joka on kotelon 100 takapuolel-la, on rakenteeltaan identtinen.

• · « · t • · * « · « · · • · ’··,·* Jakajalaitteessa 110 on jakajakammio 111, johon poikittaisreiät 103 johtavat.

M· :,., ’ Jakajakammion 111 takimmaisessa otsapinnassa, johon poikittaisreiät 103 ':: 30 päättyvät, on kiertyvästi laakeroitu levy 112, jossa on yksi ainoa reikä 113.

Jakajakammio 111 on suljettu kannella 114. Kannessa 114 on vaihteisto 115 ja säätömoottori 116. Säätömoottorin 116 avulla levy 112 on kierrettävissä siten, että levyn reikä 113 on yhden poikittaisreiän 103 kohdalla.

11 106148

Kymmenestä poikittaisreiästä 103 lähtee kotelon 100 sisällä viisi kanavaa 104, jotka johtavat viiteen poikittaisporaukseen 105 ja edelleen lähtee viisi kanavaa 106, jotka johtavat viiteen poikittaisporaukseen 107.

5 Kotelon 100 etupuolella on poikittaisreikiin 105 liitettävissä virtausjohdot 71 -75, jotka johtavat korkean lämpötilatason omaaville lämmönkulutuslaitteille. Poikittaisreikiin 107 on liitettävissä virtausjohdot 76 - 79', jotka johtavat matalan lämpötilatason omaaville lämmönkulutuslaitteille. Kotelon 100 takapuolella on poikittaisreikiin 105 ja 107 liitettävissä kulutuslaitteilta tulevat johdot 71a - 79a.

10 Tällöin lähtee yksi kulutuslaitteelle johtava johto kulloinkin yhdestä poikittaisreiästä 105 tai 107 ja se johtaa takaisin kulloinkin viereiseen poikittaisreikään 105 -107. Viimeinen kanava 106a, joka yhdistää poikittaisreiät 103a ja 107a, on varustettu liitoskappaleella 108, johon lämpökollektoreihin Aja B takaisin-johtavat johdot 10a ja 20a ovat liitettävissä.

15

Poikittaisrei'istä 105 johtaa kotelon 100 sisällä kanavat 122 viiteen poikittaisreikään 123, jotka johtavat jakajalaitteeseen 130, joka on kotelon 100 etupuo-lella, ja kokoajalaitteeseen 150, joka on kotelon 100 takapuolella. Jakajakam-’;’ mio 130 on varustettu jälleen jakajakammiolla 131, jossa on yhdellä yksittäisel- t · · ; 20 lä reiällä 133 varustettu kiertolevy 132, joka on säätömoottorin 136 ja väliinkyt- • · · ;··/ ketyn vaihteiston 135 avulla kierrettävissä. Kokoajalaitteella 150 on sama ra- • · · •;5.: kenne. Jakajakammioon 131 johtaa kanava 180, johon on liitettävissä lämpö- • · · pumpun 8 lauhduttimesta 84 lähtevä johto 80. Jousikappale kokoajalaitteen ... 150 kokoajakammiosta lähtee kanava 150a, johon on liitettävissä lämpöpum- • · 25 pun 8 lauhduttimeen 84 johtava johto 50.

• · · • · • · «

Poikittaisrei'istä 107 lähtee viisi kanavaa 124, jotka johtavat viiteen poikittaispo- • · *·;·* raukseen 125, jotka ulottuvat toisen kokoajalaitteen 160 ja kolmannen jakaja- * t · . laitteen 140 välille. Myös kokoajalaitteessa 160 on kokoajakammio 161, 30 kiertolevyn 162, jossa on reikä 163, kansilevy 164, vaihteisto, 165 ja säätömoot-tori 166. Jakajalaite 140 on muodostettu analogisesti. Kokoajalaitteeseen 160 on liitetty kanava 160a, joka johtaa sekoitusventtiiliin 185. Sekoitusventtiilistä 185 lähtee edelleen kanava 188, johon lämpöpumppuun 8 johtava johto 88 on 12 106148 liitettävissä. Sekoitusventtiilistä 185 lähtee edelleen kanava 186 kolmitieventtii-liin 187, josta lähtee kanava 189, johon lämpöpumpun 8 höyrystimeen 81 johtava johto on liitettävissä. Jakajalaitteen 140 jakajakammiosta lähtee edelleen kanava 190, joka samoin johtaa sekoituslaitteeseen 185. Sekoituslaitteesta 185 5 lähtee kanava 191 ja kolmitieventtiilistä 187 lähtee kanava 192, joihin kanaviin jäähdytyslaitteisto 9 on liitettävissä.

Kuvioissa 2 ja 3 esitetty kotelo 100 sisältää siten kaikki kuvion 1 mukaisessa kaaviossa esitetyt laitteet ja liitokset, jolloin liitosjohtojen sekä vaadittavien 10 pumppujen liittämisen jälkeen ja liittämällä jakajalaitteiden 110, 120, 130 ja 140 säätömoottorit sekä kokoajalaitteet 150 ja 160 keskitettyyn ohjausyksikköön on kotelon 100 avulla suoritettavissa kuviossa 1 kuvatut toiminnot. Tämä saadaan aikaan siten, että jakajalaitteiden tai kokoajalaitteiden kiertolevyt säädetään siten, että kantoaine voi virrata kulloinkin poikittaisreiän lävitse ulos tai sisään 15 siten, että kulloinkin tavoiteltu laitteiston optimaalinen toimintatapa on saavutettavissa.

Jotta levyjä 112, 132 tai 162 voitaisiin säätömoottoreiden 116, 136 tai 166 :.:V avulla vaikeuksitta kiertää, saatetaan jakajalaite sulkemalla järjestelmään järjes- V 20 tetyt sulkuventtiilit tai sammuttamalla syöttöpumput paineettomaksi, jolloin levyt :·*’ : 112, 132 tai 162 niihin järjestettyjen säätömoottoreiden avulla voidaan kiertää • · · ··· : uuteen asentoon. Niin pian kuin tämä uusi asento on saavutettu, puristetaan levyt 112,132 tai 162 niihin järjestettyjen säätösylintereiden 112’, 132' tai 162' avulla jälleen vasten kammion 111, 131 tai 161 takaseinämää, jolloin aikaan- * · *;”* 25 saadaan vaadittu tiivistys valitun sisäänmenokanavan 103, 123 tai 125 suh- 9 teen.

9 « · · I | I) • · • · · • · • · • · ·

IM

Claims (14)

1. Laitteisto lämpöenergian syöttämiseksi kulutuslaitteille, jossa laitteistossa on vähintään yhdessä lämmönlähteessä lämmitettyä kantoainetta, jolloin mainitun 5 vähintään yhden lämmönlähteen (A, B, 8) liitäntäjohdot on johdettu laitteeseen, johon on liitetty useita kulutuslaitteita, tunnettu siitä, että mainitun vähintään yhden lämmönlähteen (A, B, 8) ulostulojohto on sovitettu vähintään yhden siihen järjestetyn ohjattavan jakajalaitteen (1, 2) sisäänmenoon, joka jakajalaite on varustettu joukolla ulostuloja, joihin eri lämpötilatason omaavien lämpöener-10 gian kulutuslaitteiden virtausjohdot (71 - 79') on liitetty, jolloin ohjattavan jakaja-laitteen (1, 2) avulla on valittavissa yksi kulutuslaitteista, johon lämmitetty kan-toaine on johdettavissa, ja että eri lämpötilatason omaavat lämpöenergian kulutuslaitteet on kytketty sarjan, jolloin kantoaine virtaa peräkkäin niiden lävitse. 15

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että vähintään yksi iämmönlähde on sinänsä tunnetulla tavalla muodostettu aurinkokollektoris-ta (A, B), ympäristökollektorista ja/tai maavaraajasta tai vastaavasta, jolloin on järjestetty vähintään kaksi aurinkokollektoria (A, B), jotka on suunnattu eri • « # « « • ·’ 20 suuntiin. • 9 9 9 4 4 9 9 9 9 4 :;jt:

3. Jonkin patenttivaatimuksen 1 ja 2 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että vähintään yksi Iämmönlähde on muodostettu lämpöpumpun (8) avulla. • · » • I

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että alhaisen 'y lämpötilatason omaavien kulutuslaitteiden paluujohdot (75a - 79a) on sovitettu • · · ohjattavan kokoajalaitteen (6) sisäänmenoihin, jossa laitteessa on yksi yksittäi- • · ’···’ nen ulostulo (60), joka on sovitettu lämpöpumpun (8) sisäänmenoon, jolloin * #» . ' kokoajalaitteen (6) avulla on valittavissa se kulutuslaite, jonka paluuvirtaus on 30 sovitettu lämpöpumppuun (8), jolloin sopivimmin alhaisen lämpötilatason omaavan lämpöenergian kulutuslaitteen paluujohdot (75a - 79a) on yhdistetty mainitun kokoajalaitteen (6) kautta lämpöpumpun (8) höyrystimeen (81). 106148 14

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että korkean lämpötilatason omaavan lämpöenergian kulutuslaitteen paluujohdot (71-75) on yhdistetty toisen ohjatavan kokoajalaitteen (5) kautta lämpöpumpun (8) lauh-duttimeen (84). 5

6. Jonkin patenttivaatimuksen 3 - 5 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että lämpöpumpun (8) ulostulo on sovitettu toisen ohjattavan jakajalaitteen (3) si-säänmenoon, joka jakajalaite on varustettu joukolla ulostuloja (31 - 34), jotka johtavat korkean lämpötilatason omaaviin kulutuslaitteisiin, jolloin tämän toisen 10 jakajalaitteen (3) avulla on valittavissa yksi kulutuslaitteista, johon kantoaine lämpöpumpusta (8) johdetaan.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 3 - 6 mukainen laitteisto, jossa on lämpöpumppu (8), joka on varustettu höyrystimellä (81), kompressorilla (83) ja lauhduttimella 15 (84), tunnettu siitä, että höyrystimeen (81) on liitetty jäähdytysenergian kulu- tuslaite (9).

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että jäähdy- • · · tysenergian kulutuslaitteen (9) paluujohto (90) on sovitettu toisen ohjattavan j ! 20 jakajalaitteen (4) sisäänmenoon, jonka jakajalaitteen ulostulot (41 - 44) on • · · Γ V liitetty matalan lämpötilan omaaviin kulutuslaitteisiin, jolloin tämän toisen jaka- * · · jalaitteen (4) avulla on valittavissa yksi kulutuslaite, johon jäähdytysenergian • · · kulutuslaitteessa (9) lämmitetty kantoaine johdetaan. • · · • · • · • · · , 25

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että jäähdy- • · · tysenergian kulutuslaitteen (9) paluujohtoon on liitetty sekoitusventtiili (85), • · · l.lm johon on liitetty lämpökollektoreihin (A, B) ja lämpöpumpun (8) höyrystimeen • · ]·’ (81) johtavat johdot. • r

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että on järjestetty kotelo (100), johon on muodostettu vähintään yksi sisäänmenokana-va (101) lämmönlähteestä (A) tulevan lämmönkantoaineen syöttämiseksi ja useita ulostulokanavia (105, 107) erilaiset lämpötilatasot omaaviin lämmönku- 106148 15 lutuslaitteisiin meneviä virtausjohtoja varten, jolloin sisäänmenokanavan (101) ja ulostulokanavien (105, 107) väliin on järjestetty vähintään yksi ohjattava jakajalaite (110, 120), jonka avulla yksi ulostulokanavista (105, 107) on valittavissa, jolloin ohjattava jakajalaite sisältää levyn (112), joka on varustettu reiällä 5 (113) ja joka on käännettävissä säätömoottorin (116) avulla, jolloin yksi sisään- menokanavista (105, 107) on valittavissa.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1 tai 4 - 9 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että on järjestetty kotelo (100), johon on järjestetty joukko sisäänmenokanavia 10 (107) lämpöenergian kulutuslaitteiden paluujohtojen liittämiseksi ja ulostulo- kanava (160a) kantoaineen syöttämiseksi lämpöpumppuun (8), jolloin sisään-menokanavien (107) ja ulostulokanavan (160a) väliin on järjestetty vähintään yksi ohjattava kokoajalaite (160), jonka avulla yksi sisäänmenokanavista (107) on valittavissa, josta kantoaine johdetaan lämpöpumppuun (8), jolloin ohjattava 15 kokoajalaite sisältää levyn (162), joka on varustetut reiällä (163) ja joka on käännettävissä säätömoottorin (166) avulla, jolloin yksi sisäänmenokanavista (107) on valittavissa.

« • · · • · · * · · /”* 12. Laite lämmitetyn kantoaineen avulla tapahtuvan lämmönkulutuslaitteiden ; 20 lämmön syötön ohjaamiseksi, tunnettu siitä, että on järjestetty kotelo (100), ΓΥ johon on muodostettu liitännät (101, 102) lämmitetyn kantoaineen syöttämisek- • · · Y/ si vähintään yhdestä lämmönlähteestä (A, B, 8) ja kantoaineen johtamiseksi I · » lämpöenergian kulutuslaitteisiin, jolloin kantoaineen syöttö-ja poistojohtojen ..... liitäntöjen väliin on järjestetty vähintään yksi ohjattava jakajalaite (110,120), • · .···, 25 jonka avulla yksi kanava (104,106) on valittavissa, jonka kanavan lävitse läm- .·. mitetty kantoaine voidaan syöttää yhteen useista kulutuslaitteista, jolloin mainit- • · » tu vähintään yksi jakajalaite (110,180) sisältää levyn (112), joka on käännettä- *Y* vissä säätömoottorin (116) avulla ja joka on varustettu reiällä (113), jolloin • · · ' '<' ' kääntämällä levyä (112) yksi kanavista (104, 106) on valittavissa, jonka kana- 30 van kautta lämmitettyä kantoainetta on johdettavissa vähintään yhteen kulutus-laitteeseen. 106148 16

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laite, tunnettu siitä, että koteloon (100) on järjestetty myös vähintään yksi ohjattava kokoajalaite (160), jonka ulostuloon on liitettävissä lämpöpumppu (8).

13 106148

14. Patenttivaatimuksen 12 tai 13 mukainen laite, tunnettu siitä, että kotelo sisältää neljä ohjattavaa jakajalaitetta (110,120,130, 140) ja kaksi ohjattavaa kokoajalaitetta (150, 160), jotka on yhdistetty kanavien (104, 106, 122, 124) ja liitäntäreikien (103, 105, 107, 123, 125) avulla lämmönlähteisiin (A, B, 8) sekä lämpöenergian ja jäähdytysenergian kulutuslaitteisiin liittämistä varten keske-10 nään, jolloin jakajalaitteiden (110, 120, 130, 140) ja kokoajalaitteiden (150, 160) avulla lämpöenergian ja jäähdytysenergian kulutuslaitteiden syöttö kantoaineel-la on ohjattavissa. • 1 I * « ff • » · • « 9 · • · · lit • · · · • · * * * · • · · m · · • • 9 • · v • · · • · • · · • · • · · • · · • » 9 m » • m 9 9 9 9 9 9 9 9 17 106148