FI111096B

FI111096B - Procedure for arranging the ventilation in a building and ventilation arrangements for a building

Info

Publication number: FI111096B
Application number: FI972334A
Authority: FI
Inventors: Heikki Tapani Maeki; Esa Marttila
Original assignee: Are Oy
Priority date: 1997-06-02
Filing date: 1997-06-02
Publication date: 2003-05-30
Also published as: FI972334A0; FI972334A

Description

111096111096

Menetelmä rakennuksen ilmastoinnin järjestämiseksi sekä rakennuksen ilmas-tointijärjestely - Förfarande för anordnande av ventilationen i en byggnad samt ventilationsarrangemang för en byggnad 5 Keksinnön kohteena on uuden tyyppinen menetelmä rakennuksen ilmastoinnin järjestämiseksi sekä uusi kokonaisvaltainen ilmastointijärjestely. Keksintöä voidaan soveltaa kaiken tyyppisten rakennusten, laivojen ja maanalaisten tilojen ilmastoinneissa.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a new type of method for providing air conditioning in a building and to a new comprehensive air conditioning system. The invention can be applied to the air conditioning of all types of buildings, ships and underground spaces.

Ilmastointilaitoksen ja -koneen perinteisesti ajateltuna ja ennestään tunnettuna teh-10 tävänä on toimittaa huoneisiin kanaviston kautta haluttu tilavuusvirta riittävän puhdasta ilmaa halutussa lämpötilassa ja mahdollisesti halutussa kosteudessa ja poistaa haluttu, yleensä tuloilmavirtaa vastaava ilmavirta huoneista. Ilmavirran puhtausvaatimus edellyttää yleensä, että kokonaisilmavirrassa on riittävä osa ulkoilmavirtaa. Nämä ilmastointilaitoksen vaatimukset edellyttävät, että ilmaa käsitellään eli suoda-15 tetaan, lämmitetään ja joissakin tapauksissa myös jäähdytetään ja kostutetaan. Ilman käsittely tehdään yleensä keskitetysti ilmastointikoneessa, mutta se voidaan tehdä myös hajautetusti rakennukseen sijoitetuissa laitteissa.A conventionally known and well-known function of an air-conditioning system and air conditioner is to supply the rooms through a duct a desired volume flow of sufficiently clean air at the desired temperature and possibly the desired humidity and to remove the desired airflow corresponding to the supply airflow. The purity requirement for airflow generally requires that a sufficient proportion of the outdoor airflow is present in the total airflow. These requirements of the air-conditioning system require that the air be treated, that is, filtered, heated, and in some cases also cooled and humidified. Air handling is usually done centrally in an air conditioning machine, but it can also be done in a decentralized way in a building.

Tunnettua tekniikkaa selostetaan seuraavassa viitaten oheisiin kuviin, joista: kuva 1 esittää tunnetun tekniikan mukaista tavanomaista ilmastointijärjestelyä, 20 kuva 2 esittää tunnetun tekniikan mukaista tavanomaista rakennuksen vapaajääh-dytysjärjestelyä, ja kuva 3 esittää tunnetun tekniikan mukaista vaihtoehtoista ilmastointijärjestelyä.The prior art will now be described with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 illustrates a conventional air conditioning arrangement in the prior art, Figure 2 illustrates a conventional building free cooling arrangement in the prior art, and Figure 3 shows an alternative air conditioning arrangement in the prior art.

Kuvassa 1 on esitetty tunnetun tekniikan mukainen tavanomainen ilmastointijärjestely. Tunnetun tekniikan mukainen järjestely käsittää puhaltimet 1, 2, lämmityspat-25 terin 5, lämmön talteenottolaitteen 6, pumpun 7, sekoituskytkennän 8, säätöventtiilin 9, jäätymissuojatermostaatin 10 ja lämpötila-anturin 11. Lisäksi tunnetun tekniikan mukainen järjestely voi valinnaisesti käsittää kuvaan piirretyt jäähdytyspatterin 3, säätöventtiilin 12 sekä lämmityspatterin 4.Figure 1 shows a conventional air conditioning arrangement according to the prior art. The prior art arrangement comprises fans 1, 2, a heating pad 5, a heat recovery device 6, a pump 7, a mixing circuit 8, a control valve 9, an antifreeze thermostat 10 and a temperature sensor 11. In addition, the prior art arrangement may optionally comprise a control valve 12 and heating coil 4.

Tunnetun tekniikan mukaisessa järjestelyssä tuloilman lämpötila pidetään halutussa 30 asetusarvossa säätämällä lämmityspatterin 5 saamaa lämmitysvesivirtaa säätöventtiilin 9 avulla. Lisäksi patterin 5 nestekiertopiirissä on pumppu 7 ja sekoitusyhde 8. Lämmityspatterista 5 palaavan veden lämpötilaa ei säädetä, vaan palaavan veden lämpötila vaihtelee satunnaisesti riippuen vesivirran suuruudesta, patteriin 5 menevän veden lämpötilasta, patterin 5 lämmönsiirto-ominaisuuksista sekä patteriin 5 111096 2 tulevan ilman massavirrasta ja lämpötilasta. Lämmityspatterin 5 lisäksi ilmastointi-koneessa on erillinen lämmöntalteenottolaite 6, jonka tehoa säädetään sarjassa patterin 5 vesivirran kanssa. Lämmöntalteenoton teho säädetään yleensä ensin maksimiinsa, minkä jälkeen lämmityspatterin 5 vesivirtaa ryhdytään säätämään tuloilman 5 lämpötilan pitämiseksi halutussa.In the prior art arrangement, the supply air temperature is maintained at the desired setpoint 30 by controlling the flow of heating water received by the heating coil 5 by means of a control valve 9. In addition, the fluid circulation circuit of the radiator 5 has a pump 7 and a mixing connection 8. The temperature of the return water from the radiator 5 is not regulated but the temperature of the return water varies randomly depending on water flow, water temperature to radiator 5, heat transfer properties of radiator 5 . In addition to the heating coil 5, the air conditioning machine has a separate heat recovery unit 6 whose power is controlled in series with the water flow of the coil 5. The heat recovery capacity is usually adjusted to its maximum first, after which the water flow of the heating coil 5 is adjusted to maintain the supply air 5 temperature desired.

Tunnetun tekniikan mukainen järjestely voi valinnaisesti käsittää jäähdytyspatterin 3, jolla ilmaa jäähdytetään ja haluttaessa kuivataan kesällä. Jäähdytyspatterin tehoa säädetään säätöventtiilillä 12 ilman lämpötilan pitämiseksi asetusarvossa ja haluttaessa ilman kosteuden poistamiseksi. Jäähdytyspatterista 3 palaavan nesteen lämpöti-10 laa ei säädetä, vaan palaavan nesteen lämpötila vaihtelee satunnaisesti riippuen nes-tevirran suuruudesta, patteriin 3 menevän nesteen lämpötilasta, patterin lämmönsiirto-ominaisuuksista sekä patteriin 3 tulevan ilman massavirrasta ja entalpiasta.The prior art arrangement may optionally comprise a cooling coil 3 for cooling and, if desired, drying the air in the summer. The power of the radiator is controlled by the control valve 12 to maintain the temperature of the air at the set point and, if desired, to remove moisture from the air. The temperature of the return fluid from the radiator 3 is not controlled, but the temperature of the return fluid varies randomly depending on the amount of fluid flow, the temperature of the fluid entering the radiator 3, the heat transfer properties of the radiator and the mass flow and enthalpy.

Ilmastointijärjestely voi lisäksi käsittää patterin 4 rakennuksen ilmaislämpöjen, esim. kylmälaitteiden lämmön hyödyntämiseksi tuloilman lämmitykseen. Tästä 15 lämmöntalteenottopatterista 4 palaavan nesteen lämpötilaa ei säädetä, vaan palaavan nesteen lämpötila vaihtelee satunnaisesti riippuen nestevirran suuruudesta, patteriin 4 menevän nesteen lämpötilasta, patterin 4 lämmönsiirto-ominaisuuksista, käytettävissä olevasta ilmaislämpötehosta sekä patteriin 4 tulevan ilman massavirrasta ja lämpötilasta.The air conditioning arrangement may further comprise a radiator 4 for utilizing the free heat of the building, e.g., the heat of the refrigeration devices, for supply air heating. The temperature of the return fluid from these 15 heat recovery batteries 4 is not controlled, but the temperature of the return fluid varies randomly depending on the fluid flow, the temperature of the fluid entering the radiator 4, the heat transfer characteristics of the radiator 4, the available free heat power and the mass flow.

20 Edellä esitetyn tunnetun tekniikan mukaisen järjestelyn avulla voidaan hallita tulo-ilman lämpötilaa halutulla tavalla. Järjestelyn haittana on suuri ilmapuolen painehä-viö useista pattereista johtuen. Tässä järjestelyssä kullakin patterilla on vain yksi .. toiminto, kuten lämmön talteenotto, lämmitys, jäähdytys tai vapaajäähdytys. Jäqes- telyn epäkohtana on, että poistoilman lämmön talteenottoa ja muiden ilmaislämpö-25 jen talteenottoa ei säädetä teknistaloudellisena kokonaisuutena. Esitetty jäqestely on myös monimutkainen ja tilaa vievä, sillä tarvittavia pattereita, oheislaitteita, puhalti-mia, venttiilejä, pumppuja ja nestepiirejä on useita.The prior art arrangement described above allows the supply air temperature to be controlled as desired. The arrangement has the disadvantage of high air side painehä-drop, due to the plurality of radiators. In this arrangement, each radiator has only one function, such as heat recovery, heating, cooling, or free cooling. The disadvantage of waste treatment is that heat recovery from the exhaust air and recovery of other free heat is not regulated as a techno-economic entity. The described debugging is also complicated and bulky, with many required radiators, peripherals, blowers, valves, pumps and fluid circuits.

Tunnetun tekniikan mukaisissa tavanomaisissa ilmastointijärjestelyissä on myös ongelmana patterin jäätymisvaara, koska lämmitysnesteenä käytetään yleisesti vettä. 30 Tämä on yleensä ratkaistu kuvassa 1 esitetyllä tavalla niin, että lämmityspatterin 5 kautta kierrätetään pumpulla 7 vakiovirtaus vettä sekoituskytkennän 8 avulla ja tähän piiriin tuodaan lisälämpöä säätöventtiilin 9 säätämänä tuloilman lämpötilan pitämiseksi haluttuna. Lisäksi jäätymissuojatermostaatti 10 mittaa patterista palaavan veden lämpötilaa lämpötila-anturin 11 avulla ja pysäyttää ilmastointikoneen, kun 3 111090 veden lämpötila laskee termostaatin 10 hälytysarvoon, joka on tyypillisesti noin 8 °C.Conventional air conditioning arrangements in the prior art also have the problem of freezing the radiator because water is commonly used as the heating fluid. This is generally solved as shown in Fig. 1 by circulating a constant flow of water through pump 7 via a heating coil 5 via a mixing connection 8 and supplying additional heat to this circuit controlled by the control valve 9 to maintain the desired supply air temperature. In addition, the antifreeze thermostat 10 measures the temperature of the water returning from the radiator by means of the temperature sensor 11 and stops the air conditioner when the water temperature decreases to the alarm value of the thermostat 10, typically about 8 ° C.

Termostaatissa 10 on yleensä myös erillinen paluuvesisäätötoiminto, joka pyrkii estämään veden lämpötilan laskun edellä mainittuun hälytysarvoon päästämällä 5 patteripiiriin lisälämpöä avaamalla lämmitysventtiiliä 9. Tämä paluuvesisäätö toimii siis ainoastaan patterin 5 jäätymisvaaraa pienentävänä varolaitteena ja paluuveden lämpötilan alarajatoimintana. Paluuvesisäätö ei toimi, kun patterilta palaavan veden lämpötila on yli paluuvesisäätimen asetusarvon, joka tyypillisesti on noin 13 °C. Tällöin paluuveden lämpötilaa ei hallita. Jäätymisvaaran takia tavanomaisissa järjes-10 telyissä käytetään korkeita veden lämpötiloja. Patterivalinnan mitoitusarvot ovat tavallisesti 60 °C patterin 5 menovedelle ja 40 °C patterin 5 paluuvedelle.The thermostat 10 also generally has a separate return water control function which aims to prevent the water temperature from falling to the above alarm value by supplying additional heat to the radiator circuit 5 by opening the heating valve 9. This return valve serves only as a safety device to reduce the freezing hazard of the radiator 5. The return water control does not work when the temperature of the water returning from the radiator is above the set value of the return water regulator, typically about 13 ° C. In this case, the return water temperature is not controlled. Due to the risk of freezing, high water temperatures are used in conventional arrangements. The design values for the radiator selection are usually 60 ° C for the flow water of the radiator 5 and 40 ° C for the return water of the radiator 5.

Nykyisissä rakennuksissa on huomattava määrä niin sanottuja ilmaislämpöjä eli sisäisiä lämmönlähteitä ja auringon tuottamaa lämpöä. Sisäisiä lämmönlähteitä ovat muun muuassa valaistus, ATK-laitteet ja ihmiset. Kylmälaitteiden lauhdutuslämpö 15 on ilmaisenergiaa. Myös rakennuksen poistoilman tai jäteilman sisältämä lämpö on ilmaisenergiaa. Näitä ilmaislämpöjä on pyritty hyödyntämään eri tavoilla. Vaikeutena hyödyntämisessä on ilmaislämpöjen matala lämpötilataso, alimmillaan jopa 10-15 °C. Lämpöä on hyödynnetty eri tavoilla muun muuassa lattialämmityksessä, käyttöveden lämmityksessä ja ilmanvaihdon tuloilman lämmityksessä.Today's buildings have a considerable amount of so-called free heat, that is, internal heat sources and solar heat. Internal heat sources include lighting, computer equipment and people. The condensing heat 15 of the refrigeration equipment is free energy. The heat contained in the building's exhaust air or waste air is also free energy. There have been various attempts to exploit these free heat. The difficulty with recovery is the low temperature of the free heat, up to 10-15 ° C at its lowest. The heat has been utilized in various ways in, among other things, floor heating, domestic hot water heating and ventilation supply air heating.

20 Kuvassa 2 on esitetty tunnetun tekniikan mukainen tavanomainen rakennuksen va-paajäähdytysjärjestely. Rakennuksen jäähdytystä ilman koneellista jäähdytystä esimerkiksi ulkoilman avulla kutsutaan vapaajäähdytykseksi. Tunnetun tekniikan mu-.. kainen järjestely käsittää neste-neste-lämmönsiirtimen 13, jäähdytyskoneen 14, ul kona olevan nestejäähdyttimen 15, pumput 16, 18, 20, venttiilin 17 ja säiliön 19. 25 Vapaajäähdytys tehdään ajamalla ylilämpö ulos neste-neste-lämmönsiirtimen 13 ja ulkona olevan nestejäähdyttimen 15 avulla ohjaamalla jäähdytettävä vesivirta siirti-men 13 kautta venttiilin 17 avulla, kun ulkolämpötila on riittävän alhainen. Tällöin säiliön 19 vesi jäähtyy ja rakennuksen jäähdytysputkistoon saadaan kylmää vettä il-\ man, että jäähdytyskonetta 14 pitää käyttää. Vapaajäähdytyksen tavoitteena on pie- 3 0 nentää jäähdytyskompressorien käyntiaikaa ja sähkönkulutusta.Figure 2 shows a conventional free-standing building cooling arrangement according to the prior art. Cooling a building without mechanical cooling, for example by means of open air, is called free cooling. The prior art arrangement comprises a liquid-liquid heat exchanger 13, a cooling machine 14, a Kona liquid cooler 15, pumps 16, 18, 20, a valve 17, and a tank 19. 25 Free cooling is effected by driving the excess heat out of the liquid-liquid heat exchanger 13. and by means of an external liquid cooler 15 by directing the water stream to be cooled through the shifter 13 by means of a valve 17 when the outdoor temperature is sufficiently low. The water in the tank 19 is then cooled and cold water can be supplied to the building cooling piping without the need to operate the cooling machine 14. The objective of free cooling is to reduce the operating time and power consumption of the cooling compressors.

Haittapuolena tavanomaisessa vapaajäähdytysjärjestelyssä on se, että ilmaislämpöjä ei oteta talteen mahdollista poistoilman lämmöntalteenottoa lukuunottamatta, vaan lämmöt ajetaan ulos.The disadvantage of a conventional free cooling arrangement is that the free heat is not recovered except for the possible heat recovery of the exhaust air, but the heat is expelled.

111096 4111096 4

Kuvassa 3 on esitetty tunnetun tekniikan mukainen vaihtoehtoinen ilmastointijäijes-tely. Tunnetun tekniikan mukainen ilmastointijäijestely käsittää lämmön talteenotto-laitteen 21, puhaltimet 22, 24, huoneyksikön 23, patterin 25, säiliön 26, pumput 27, 29, 31, venttiilit 28, 30 sekä lämmönsiirtimen 32. Esitetyssä tunnetussa vaihtoehtoi-5 sessa ilmastointijärjestelyssä samaa yhtä tuloilmapatteria 25 käytetään rakennuksen ilmaislämpöjen hyödyntämiseen vapaajäähdytystilanteessa tai vaihtoehtoisesti ilman lämmitykseen jollain muulla lisälämmöllä lämmitystilanteessa tai tuloilman jäähdyttämiseen kylmän nesteen avulla kesäaikana. Edellä esitettyjä lisälämpöjä ovat muun muassa esimerkiksi kaukolämmöstä tai kattilalaitokselta saatava lisälämpö. Nämä 10 toiminnot eli vapaajäähdytys ja lämmitys primäärienergialla ovat patterissa 25 vaihtoehtoisia, eivät samanaikaisia.Figure 3 shows an alternative air conditioning arrangement according to the prior art. The prior art air conditioning arrangement comprises a heat recovery device 21, fans 22, 24, a room unit 23, a radiator 25, a tank 26, pumps 27, 29, 31, valves 28, 30, and a heat exchanger 32. In the known alternative air conditioning arrangement shown 25 is used to utilize the free heat of a building in free cooling or alternatively to heat the air with some other additional heat in heating or to cool the supply air with cold liquid during the summer. The above mentioned additional heat includes, for example, additional heat from a district heating or boiler plant. These 10 functions, ie free cooling and heating with primary energy, are alternate in the radiator 25, not simultaneous.

Vapaajäähdytystilanteessa patteri 25 jäähdyttää patterin 25 läpi putkien kautta pumpattavaa vettä ja säiliön 26 vettä niin, että jäähtynyttä vettä voidaan käyttää rakennuksen jäähdytyskohteissa, kuten esimerkiksi huoneyksiköissä 23 putkien kautta 15 pumppaamalla. Huoneyksiköille 23 tuleva vesi säädetään haluttuun lämpötilaan venttiilin 30 avulla. Tämä toiminto on täysin riippumaton ilmankäsittelylaitteiden lämpötilansäädöstä.In the case of free cooling, the radiator 25 cools the water pumped through the radiator 25 and the water of the tank 26 so that the cooled water can be used in building cooling applications such as room units 23 by pumping through pipes 15. The water entering the room units 23 is adjusted to the desired temperature by means of valve 30. This function is completely independent of the temperature control of the air handling units.

Vapaajäähdytystoiminnan aikana lämmön talteenottolaitteen 21 tehoa rajoitetaan niin, että tuloilman lämpötila laitteen 21 jälkeen on esimerkiksi 10 °C, jotta patte-20 rissa 25 virtaava vesi jäähtyisi. Patterista 25 palaavan veden lämpötilaa ei pyritä pitämään tietyssä arvossa, vaan palaavan veden lämpötila vaihtelee riippuen vesivirran suuruudesta, patteriin 25 menevän veden lämpötilasta, patterin 25 lämmönsiirto-ominaisuuksista sekä patteriin 25 tulevan ilman massavirrasta ja lämpötilasta. Läm-·' mön talteenottolaitetta 21 ja patterin 25 vapaajäähdytystoimintaa ei säädetä teknis- 25 taloudellisena kokonaisuutena, vaan säätöpiirit toimivat sarjassa tai ovat erillisiä.During free cooling operation, the power of the heat recovery device 21 is limited so that the supply air temperature after the device 21 is, for example, 10 ° C to cool the water flowing in the coater 20. The temperature of the return water from the radiator 25 is not sought to be set, but the temperature of the return water varies depending on the amount of water flow, the temperature of the water entering the radiator 25, the heat transfer properties of the radiator 25 and the mass flow and temperature. The heat recovery device 21 and the free cooling operation of the radiator 25 are not controlled as a technical entity, but the control circuits function in series or are separate.

Vapaajäähdytystoiminta käynnistyy, kun jäähdytysvesisäiliön 26 lämpötila nousee yli asetusarvon, esimerkiksi 15 °C, ja kun ulkoilman lämpötila on riittävän alhainen, esimerkiksi alle 14 °C. Vastaavasti vapaajäähdytystoiminta lakkaa, kun jäähdytys-| vesisäiliön 26 lämpötila on laskenut asetusarvoon, esimerkiksi 13 °C, tai kun ulko- 30 ilman avulla ei enää pystytä jäähdyttämään patterissa 25 virtaavaa vettä. Vapaajääh-dytystoiminta on siis epäjatkuvaa. Vapaajäähdytyksen aikana tuloilman lämpötilaa ei pyritä hallitsemaan tietyssä arvossa.The free cooling operation is initiated when the temperature of the cooling water tank 26 rises above a set value, for example 15 ° C, and when the outdoor air temperature is sufficiently low, for example below 14 ° C. Similarly, the free cooling operation stops when the cooling | the temperature of the water tank 26 has dropped to a set value, for example 13 ° C, or when the water flowing in the radiator 25 is no longer able to be cooled by the outside air. The free cooling operation is thus discontinuous. During free cooling, the supply air temperature is not controlled at a specific value.

Edellä esitetyn tunnetun tekniikan mukaisen vaihtoehtoisen ilmastointijärjestelyn haittana on se, että tuloilman lämpötilaa ei hallita vapaajäähdytystoiminnan aikana, ' 35 mikä voi aiheuttaa sisäolosuhteiden epätoivottua vaihtelua. Patterin 25 paluuveden 111096 5 lämpötilaa ei myöskään hallita missään toimintatilassa, minkä takia ilmanvaihdon lämmöntalteenottoa ja muiden ilmaislämpöjen talteenottoa ei voida hallita kokonaisuutena. Lisäksi järjestelmä joutuu siirtymään eri toimintatilasta toiseen lämmityksen ja vapaajäähdytyksen välillä. Vapaajäähdytys toimii aikajaksoissa, joiden mi-5 nimipituus on esimerkiksi 15 minuuttia. Tämä aiheuttaa järjestelmän toimintaan epäjatkuvuutta ja mahdollista huojuntaa.A disadvantage of the prior art alternative air conditioning arrangement is that the supply air temperature is not controlled during free cooling operation, which can cause undesirable variations in indoor conditions. Also, the temperature of the return water 111096 5 of the radiator 25 is not controlled in any operating mode, which means that heat recovery of ventilation and recovery of other free heat cannot be controlled as a whole. In addition, the system will have to switch from one operating mode to another between heating and free cooling. Free cooling works in periods of time, for example the nominal mi-5 is 15 minutes. This causes discontinuity in the system and possible fluctuations.

Suomalaisessa patenttijulkaisussa FI-92868 on esitetty tunnettu menetelmä ja järjestelmä lämmönsiirron säätämiseksi ilmanvaihto- tai ilmastointilaitoksessa. Patenttijulkaisussa esitetyn menetelmän mukaisesti poistoilman sisältämä lämpö otetaan 10 talteen tuloilmaan nestekiertoon perustuvan lämmönsiirtopiirin avulla, ja lämmön-siirtopiiriin syötetään lisälämmitys- tai lisäjäähdytysenergiaa lämmönsiirron ollessa riittämätön tuloilman halutun lämpötilan ylläpitämiseksi. Lämmönsiirtonesteen ja lisäenergian lämpötiloja ja nestevirtoja mitataan lämmöntalteenoton optimoimiseksi lisälämmitys- tai lisäjäähdytysenergian syötön minimoimiseksi. Patenttijulkaisun 15 järjestelyssä siis tuloilmapatteri huolehtii samanaikaisesti poistoilmasta talteenotetun lämmön siirtämisestä tuloilmaan ja tuloilman lisälämmityksestä lisäenergialla. Sama tuloilmapatteri toimii myös tuloilman jäähdytyspatterina ja vastaavasti poistoilman kylmän lämmöntalteenotossa.Finnish patent publication FI-92868 discloses a known method and system for controlling heat transfer in a ventilation or air-conditioning installation. According to the method disclosed in the patent, the heat contained in the exhaust air is recovered in the supply air by means of a heat exchange circuit based on a fluid circulation, and additional heat or additional cooling energy is supplied to the heat transfer circuit with heat transfer insufficient to maintain the desired supply air temperature. Heat transfer fluid and auxiliary energy temperatures and fluid currents are measured to optimize heat recovery to minimize additional heating or additional cooling energy input. Thus, in the arrangement of Patent Publication 15, the supply air radiator provides simultaneous transfer of the heat recovered from the exhaust air to the supply air and the additional heating of the supply air with additional energy. The same supply air coil also functions as a supply air cooling coil and, respectively, for extracting cold heat from the exhaust air.

Suomalaisessa patenttijulkaisussa FI-92868 esitetyssä järjestelyssä pyritään optimoi-20 maan lämmöntalteenotto poistoilmasta tuloilmaan ja minimoidaan lisälämmitys- tai lisäjäähdytysenergian syöttö. Järjestelyssä ei hallita rakennuksen lämmöntalteenottoa yhtenä kokonaisuutena vaan lämmöntalteenotolla käsitetään ainoastaan talteenottoa poistoilmasta.The arrangement disclosed in Finnish Patent Publication FI-92868 seeks to optimize the heat recovery of 20 countries from the exhaust air to the supply air and to minimize the supply of additional heating or cooling energy. The arrangement does not control the heat recovery of the building as a whole, but heat recovery only covers the recovery of the exhaust air.

* * >* *>

Julkaisussa FI-92868 esitetyn jäijestelyn haittana on ilmanvaihdon lämmöntalteen-25 oton ja lisälämmityksen yhdistäminen samaan kiertopiiriin. Piirin lämpötila nousee ja lämmön talteenoton hyötysuhde laskee, kun piiriin joudutaan lisäämään energiaa. Lisäksi järjestelmän vaatimat säätöalgoritmit ovat mutkikkaita, mikä tekee järjestelystä toiminnallisesti herkän mittaus-ja säätöepätarkkuuksille.The drawback of FI-92868 is the disadvantage of combining ventilation heat recovery and auxiliary heating in the same circuit. The temperature of the circuit rises and the heat recovery efficiency decreases as energy is added to the circuit. In addition, the control algorithms required by the system are complex, which makes the arrangement functionally sensitive to measurement and control inaccuracies.

««

Suomalaisen patenttijulkaisun FI-92868 mukainen menetelmä vaatii erittäin suuren 30 pumpun, sillä patterit ovat suurikokoisia ja menetelmässä joudutaan käyttämään pakkasnestettä, esimerkiksi vesi-glykolia nesteen jäätymisen estämiseksi. Pakkasasteen viskositeetti on korkea ja virtausvastus suuri menetelmässä esiintyvillä alhaisilla nesteen lämpötiloilla. Tästä seuraa suuri pumppaustehontarve ja pump-pausenergian kulutus yhdessä suurten nestevirtojen ja suurten pattereiden kanssa. 35 Neste joudutaan pumppaamaan sekä poisto- että tulopatterin kautta myös jäähdy- 111096 6 tystilanteessa, vaikka kylmänlämmöntalteenottoa ei olisikaan saatavissa, mikä lisää sähköenergian kulutusta tarpeettomasti.The method according to Finnish Patent Publication FI-92868 requires a very large pump because of the large size of the radiators and the need to use antifreeze, for example water-glycol, to prevent the liquid from freezing. The frost viscosity is high and the flow resistance high at the low liquid temperatures of the process. This results in a high pumping power requirement and pump break energy consumption combined with high fluid flows and large radiators. 35 Even when cold heat recovery is not available, the liquid has to be pumped through both the exhaust and the inlet battery, even if no cold heat recovery is available, which unnecessarily increases the consumption of electricity.

Kaukolämpölaitokselle sähkön ja lämmön yhteistuotannossa on edullista, jos läm-mönkuluttajat jäähdyttävät kaukolämmön paluuveden mahdollisimman alhaiseen 5 lämpötilaan. Rakennuksen tarvitsema kaukolämmön tilausvesivirta pienenee, kun veden jäähdytys ilmastointilaitoksessa suurenee. Tästä koituu taloudellista hyötyä rakennuksen haltijalle pienentyneiden tilaustehomaksujen ansiosta. Tähän asti tunnetuissa järjestelyissä vettä jäähdytetään eriasteisesti. Niin kutsutuissa matalalämpö-tilajärjestelyissä vesi jäähdytetään alhaisempaan lämpötilaan kuin tavanomaisissa 10 järjestelyissä. Kaikkien näiden järjestelyjen ongelmana on kuitenkin paluuveden lämpötilan vaihtelu ja satunnainen riippuvuus käyttötilanteesta. Tällöin kaukolämmön vesivirtaa ja jäähtymää ei hallita aktiivisesti, vaan ne riippuvat rakennuksen lämmitysjärjestelmän kulloisestakin toimintatilanteesta. Kaukolämmön tarpeen ja sen kustannusten tarkka etukäteislaskenta ei ole mahdollista.It is advantageous for a district heating plant to cogenerate electricity and heat if the heat consumers cool the district heating return water to the lowest possible temperature. The district heating water flow required by the building decreases as the water cooling in the air conditioning system increases. This will bring economic benefits to the building owner through reduced subscription power charges. In prior art arrangements, water is cooled to varying degrees. In so-called low-temperature-space arrangements, the water is cooled to a lower temperature than in conventional arrangements. However, the problem with all these arrangements is the fluctuation of the return water temperature and the occasional dependence on the operating situation. In this case, the water flow and cooling of the district heating are not actively controlled, but depend on the current operating condition of the building's heating system. Precise calculation of district heating need and its costs is not possible.

15 Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan sellainen ilmastointijärjeste-ly, jonka avulla edellä esitetyt ongelmat saadaan ratkaistua ja puutteet korjattua. Tämän saavuttamiseksi on keksinnön mukaiselle menetelmälle rakennuksen ilmastoinnin järjestämiseksi tunnusomaista se, että ulkoilmavirtaa lämmitetään poistoil-mavirrasta talteen otetulla lämmöllä sekä myös ilmaislämmön jäähdytyslämpövir-20 rasta talteen otetulla lämmöllä, ja lisäksi ulkoilmavirtaa lämmitetään primääriläm-mönsyötön avulla. Lisäksi keksinnön mukaiselle rakennuksen ilmastointijärjestelylle on tunnusomaista se, että järjestely käsittää kaksi puhallinta, poistoilman lämmön talteenottolaitteen, lämmönsiirtolohkon, kaksi ohjauslohkoa, sähkönsyöttölohkon 1' sekä säätölohkon siten, että ensimmäinen puhallin toimii tuloilmapumppuna ja toi- 25 nen puhallin toimii poistoilmapumppuna, lämmön talteenottolaitteen avulla siirretään poistoilman sisältämää ilmaislämpöä tuloilmaan, lämmönsiirtolohkon avulla siirretään muiden ilmaislämpölähteiden lämpöä ja primäärilämpöä tuloilmaan, ensimmäisen ohjauslohkon avulla hallitaan menetelmään tuotavaa primäärienergiavir-taa sekä primäärilämmitysnestevirran paluulämpötilaa, toisen ohjauslohkon avulla 30 hallitaan menetelmään tuotavaa ilmaislämpövirtaa sekä ilmaislämmön paluulämpötilaa. Säätölohkon avulla ohjataan lämmön talteenottolaitteen, lämmönsiirtolohkon ja ohjauslohkojen toimintaa ja sähkönsyöttölohkon avulla ohjataan lämmön talteenottolaitteen, lämmönsiirtolohkon ja ohjauslohkojen sähkönsyöttöä.It is an object of the present invention to provide an air conditioning system which can overcome the above problems and rectify deficiencies. To achieve this, the method of the invention for providing air conditioning in a building is characterized by heating the outdoor air stream with heat recovered from the exhaust air stream as well as the heat recovered from the free heat cooling stream and additionally heating the outdoor air stream with primary heat supply. Further, the building air conditioning arrangement according to the invention is characterized in that the arrangement comprises two fans, an extract air heat recovery device, a heat transfer block, two control blocks, an electricity supply block 1 'and a control block such that the first fan acts as the first heat block and the return heat temperature of the primary heating fluid stream, and the air flow heat of the second control block, by means of the first control block. The heat exchanger is supplied to the supply air, the heat transfer block transfers the heat and the primary heat to the supply air. The control block controls the operation of the heat recovery device, the heat transfer block and the control blocks, and the power supply block controls the power supply of the heat recovery device, the heat transfer block and the control blocks.

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisesti viitaten oheisiin kuviin, joista: ; 35 kuva 1 esittää tunnetun tekniikan mukaista tavanomaista ilmastointijärjestelyä, 111096 7 kuva 2 esittää tunnetun tekniikan mukaista tavanomaista rakennuksen vapaajääh-dytysjärjestelyä, kuva 3 esittää tunnetun tekniikan mukaista vaihtoehtoista ilmastointijärjestelyä, kuva 4 esittää keksinnön mukaisen rakennuksen ilmastoinnin järjestämismenetel-5 män mukaista periaatekaaviota, kuva 5 esittää keksinnön mukaisen ilmastointijärjestelyn lohkokaaviota, kuva 6 esittää keksinnön mukaisen ilmastointijärjestelyn erästä toteutusta.The invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings, in which:; Figure 1 shows a conventional air conditioning arrangement according to the prior art, 111096 7 Figure 2 shows a conventional building free cooling arrangement according to the prior art, Figure 3 shows an alternative air conditioning arrangement according to the prior art, Figure 4 6 is a block diagram of an air conditioning arrangement according to the invention.

Kuvat 1-3 on selostettu edellä. Keksinnön mukaista ratkaisua kuvataan seuraavassa viitaten kuviin 4-6, jotka esittävät keksinnön mukaisen ratkaisun toteutusta.Figures 1-3 are described above. The solution of the invention will now be described with reference to Figures 4-6, which show an embodiment of the solution of the invention.

10 Kuvassa 4 on esitetty keksinnön mukaisen rakennuksen ilmastoinnin jäijestämisme-netelmän mukainen periaatekaavio. Keksinnön mukaisessa menetelmässä ulkoilma-virtaa 33 lämmitetään poistoilmavirran 34 talteen otetulla 36 lämmöllä sekä myös ilmaislämmön jäähdytyslämpövirrasta 35 talteen otetulla 37 lämmöllä. Lisäksi ulko-ilmavirtaa 33 lämmitetään lämmönsyötön 40 avulla. Jos kaikkea ilmaislämpöä ei ole 15 kannattavaa ottaa talteen, voidaan sitä siirtää ulos jäähdyttämällä ilmaislämmön jäähdytyslämpövirtaa 35 jäähdytyksen lohkolla 38. Lohkojen 36, 37 ja 38 sähkön-syöttö toteutetaan sähkönsyöttölohkon 39 avulla.Fig. 4 is a schematic diagram of the air conditioning stiffening method of a building according to the invention. In the method according to the invention, the outdoor air stream 33 is heated by the recovered heat 36 from the exhaust air stream 34, as well as by the recovered heat 37 from the cooling heat flow 35. Further, the outdoor air stream 33 is heated by means of a heat supply 40. If it is not profitable to recover all of the free heat, it can be transferred out by cooling the cooling heat flow of the free heat 35 with the cooling block 38. The power supply to the blocks 36, 37 and 38 is provided by the power supply block 39.

Kuvassa 5 on esitetty keksinnön mukaisen ilmastointijärjestelyn lohkokaavio. Keksinnön mukainen ilmastointijärjestely käsittää puhaltimet 41, 42, poistoilman läm-20 mön talteenottolaitteen 43, lämmönsiirtolohkon 44, ohjauslohkot 45, 46, säätöloh-kon 47, sähkönsyöttölohkon 48, ilmaislämmön tuottolohkon 49 sekä primääriläm-mön tuottolohkon 72.Figure 5 is a block diagram of an air conditioning arrangement according to the invention. The air conditioning arrangement according to the invention comprises fans 41, 42, an exhaust air heat recovery device 43, a heat transfer block 44, control blocks 45, 46, a control block 47, a power supply block 48, a free heat generation block 49 and a primary heat generation block 72.

: Puhallin 41 toimii tuloilmapumppuna ja puhallin 42 toimii poistoilmapumppuna.The fan 41 acts as the supply air pump and the fan 42 acts as the exhaust air pump.

Lämmön talteenottolaitteen 43 avulla siirretään poistoilman sisältämää ilmaislämpöä 25 tuloilmaan, Lämmönsiirtolohkon 44 avulla siirretään muiden ilmaislämpölähteiden lämpöä ja primäärilämpöä tuloilmaan. Ohjauslohkon 45 avulla hallitaan menetelmään tuotavaa ilmaislämpövirtaa ja ilmaislämpöjen tuottolaitteille 49 johdettavan nesteen lämpötila 71. Ohjauslohkon 46 avulla hallitaan menetelmään tuotava pri-määrienergiavirta sekä primäärilämmitysnestevirran lämpötila 70. Säätölohkon 47 30 avulla ohjataan poistoilman lämmön talteenottolaitteen 43, lämmönsiirtolohkon 44 ja ohjauslohkojen 45, 46 sekä sähkönsyöttölohkon 48 toimintaa. Sähkönsyöttölohkon 48 avulla hallitaan poistoilman lämmön talteenottolaitteen 43, lämmönsiirtolohkon 44 ja ohjauslohkojen 45, 46 sähkönsyöttöä. Lohko 49 kuvaa edellä mainittuja ilmaislämpöjen tuottolaitteita. Lohko 72 kuvaa primäärilänunöntuottolaitteita. II-35 maislämmön tuottolaitteita 49 voivat olla mitkä tahansa nestevirtaamaa käyttävät 111096 8 laitteet, kuten esimerkiksi kylmäkoneistojen lauhduttimet, huonejäähdytyspalkit, puhallinpatterit tai muut lämmönsiirtimet.The heat recovery device 43 transfers the free heat contained in the exhaust air 25 to the supply air, the heat transfer block 44 transfers the heat of the other free heat sources and the primary heat to the supply air. The control block 45 is used to control the free heat flow to the process and the temperature of the liquid to be supplied to the free heat generating devices 49. The control block 46 controls activity. The power supply block 48 controls the power supply to the exhaust air heat recovery device 43, the heat transfer block 44 and the control blocks 45, 46. Block 49 illustrates the above free heat generating devices. Block 72 illustrates the primary harvesting equipment. II-35 ground heat generators 49 may be any liquid flow 111096 8 apparatus, such as condensers for refrigeration machinery, room cooling beams, fan radiators, or other heat exchangers.

Keksinnön mukaisessa ilmastointijärjestelyssä rakennuksen ilmaislämpöjen tuoton 49 energiavirtaa ja systeemiin tuotua primäärienergiavirtaa 72 ja poistoilman läm-5 möntalteenoton 43 energiavirtaa ohjataan kokonaisuutena niin, että ohjauslohkosta 45 ilmaislämmön tuottolaitteille 49 johdettavan nesteen lämpötila 71 ja ohjauslohkosta 46 johdettava primäärilämmitysnesteen paluulämpötila 70 ohjataan halutulla tavalla. Samalla ohjataan halutulla tavalla tuloilman 41 lämpötila.In the air conditioning system according to the invention, the energy flow 49 of the building's free heat and the primary energy stream 72 and the heat of the exhaust air heat recovery 43 are controlled as a whole so that the liquid 71 from the control block 45 At the same time, the temperature of the supply air 41 is controlled as desired.

Poistoilman lämmöntalteenoton 43 tehoa rajoitetaan, kun se on taloudellisesti kan-10 naitavaa ilmaislämpöjen tuottolaitteiden 49 tarvitseman jäähdytystehon tuottamiseksi. Taloudellinen kannattavuus riippuu primäärienergian, kuten lämmön ja sähkön, käytön kustannuksista, hyödynnettävän ilmaisenergian ja -tehon määrästä ja edellä mainitun jäähdytystehon tuoton kustannuksista keksinnön menetelmällä. Taloudelliseen kannattavuuteen vaikuttaa lisäksi laitoksen investointikustannukset ver-15 rattuna vaihtoehtoisiin järjestelyihin. Primäärienergian, lämmön ja sähkön, käytön kustannukset riippuvat muun muassa käytetystä energiantuottomuodosta ja myyntitariffista.The heat recovery efficiency of the exhaust air heat recovery 43 is limited when it is economically viable to provide the cooling power required by the free heat generation devices 49. Economic profitability depends on the cost of using primary energy such as heat and electricity, the amount of free energy and power utilized, and the cost of producing the above-mentioned cooling power by the method of the invention. In addition, the profitability of the plant will be affected by the investment cost of the plant compared to the alternative arrangements. The costs of using primary energy, heat and electricity, depend inter alia on the form of energy used and the sales tariff.

Ääritapauksessa ilmaislämpöjen tuottolaitteilta 49 on saatavissa niin paljon lämpö-tehoa ja lämpöenergiaa, että ilmastoinnin primäärilämpöenergian tarve on vähäistä. 20 Tällöin primäärilämmön käytön minimoinnin sijasta on taloudellisesti kannattavaa käyttää edullista primäärilämpöä hieman enemmän, jotta ilmaislämpöjen poistoon tarvittava jäähdytysteho ja -energia voidaan tuottaa keksinnön menetelmän avulla . ilman, että esim. jäähdytyskonetta tarvitsee käyttää. Samalla saadaan ilmaislämpöjä talteen.In the extreme case, the amount of thermal power and thermal energy available from the free heat generating units 49 is such that the primary heating energy requirement for air conditioning is negligible. Thus, instead of minimizing the use of primary heat, it is economically viable to use a little more of the preferred primary heat so that the cooling power and energy required to remove free heat can be produced by the method of the invention. without having to operate a refrigerator, for example. At the same time, free heat is recovered.

25 Toisessa ääritapauksessa ilmaislämpöjen tuottolaitteita 49 ei ole tai ne ovat taloudellisesti merkityksettömiä. Tällöin on taloudellisesti kannattavaa minimoida primäärilämmön käytön kustannukset yhdessä menetelmän sähkön käytön kustannusten kanssa.25 In another extreme case, free heat generators 49 are absent or economically insignificant. In this case, it is economically viable to minimize the cost of using primary heat along with the cost of using the electricity in the method.

Keksinnön mukaisen ilmastointijärjestelyn toiminnalliset lohkot 43-48 voivat olla 30 fyysisesti samoja tai erillisiä. Lohkot 43-48 voivat sijaita keskitetysti esimerkiksi ilmanvaihtokonehuoneissa tai osat voivat sijaita eri paikoissa.The functional blocks 43-48 of the air conditioning arrangement according to the invention may be physically the same or separate. Blocks 43-48 may be centrally located, for example, in ventilation rooms or parts may be located in different locations.

Kuvassa 6 on esitetty keksinnön mukaisen ilmastointijärjestelyn eräs toteutus. Kek-sinnön mukainen ilmastointijärjestely käsittää puhaltimet 50, 51, poistoilman lämmön talteenottolaitteen 52, lämmönsiirtoyksiköt 53, 54, ilmaisenergian lämmönsiir- 111096 9 timen 55, primäärienergian lämmönsiirtimen 56, venttiilit 57, 58, 59 sekä pumpun 60.Figure 6 shows an embodiment of an air conditioning arrangement according to the invention. The air conditioning arrangement according to the invention comprises fans 50, 51, an exhaust air heat recovery device 52, heat transfer units 53, 54, a free energy heat exchanger 55, a primary energy heat exchanger 56, valves 57, 58, 59 and a pump 60.

Tuloilma 50 lämmitetään poistoilman 51 lämmöntalteenoton 52 sekä lämmönsiirto-yksiköiden 53 ja 54 avulla haluttuun lämpötilaan tai lämpötila-alueelle. Lämmön-5 siirtoyksiköt 53 ja 54 on liitetty nestevirtauspiiriin, johon tuodaan ilmaisenergiaa lämmönsiirtimen 55 avulla sekä primäärilämmitysenergiaa sekä tarvittaessa jäähdy-tysenergiaa lämmönsiirtimen 56 avulla. Tuloilman lämmityksen ja kokonaisläm-möntalteenottomenetelmän tarvitsema sähköenergia syötetään sähkökeskukselta ja toteutusta ohjataan kokonaisuutena säätölaitteilla, joita ei ole merkitty kuvaan.The supply air 50 is heated to the desired temperature or temperature range by means of heat recovery 52 of the exhaust air 51 and heat transfer units 53 and 54. The heat-5 transfer units 53 and 54 are connected to a fluid flow circuit for supplying free energy via heat exchanger 55 and primary heating energy and, if necessary, cooling energy through heat exchanger 56. The electric energy required for the supply air heating and the total heat recovery method is supplied from the power center and the implementation is controlled as a whole by means of control devices not shown in the figure.

10 Tuloilman 50 lämpötila, venttiilin 57 jälkeinen nesteen lämpötila, ilmaisenergian lämmönsiirtimeltä 55 palaavan nesteen lämpötila ja primäärienergian lämmönsiirti-meltä 56 palaavan nesteen lämpötila pidetään haluttuna säätämällä lämmönsiirtoyk-siköiden 53 ja 54 virtauspiirin kokonaisnestevirtaamaa, säätämällä virtaamaa läm-mönsiirtoyksikön 53 läpi venttiilillä 57, säätämällä poistoilman lämmöntalteenotto-15 laitteen 52 tehoa, säätämällä virtauspiiriin ilmaisenergian lämmönsiirtimellä 55 syötettyä ilmaislämpövirtaa ja säätämällä virtauspiiriin primäärienergian lämmönsiirtimellä 56 syötettyä primäärilämpövirtaa.The temperature of the supply air 50, the temperature of the fluid after the valve 57, the temperature of the fluid returning from the free energy heat exchanger 55 and the temperature of the liquid returning from the primary energy heat exchanger 56 are controlled by controlling the total flowrate power of the heat recovery device 15 by adjusting the free heat stream supplied to the flow circuit by the free energy heat exchanger 55 and controlling the primary circuit flow supplied to the flow circuit by the primary energy heat exchanger 56.

Virtauspiirin kokonaisnestevirtaamaa säädetään esimerkiksi kierrosnopeussäätöisellä pumpulla 60 säätämällä venttiiliä 58 tai säätämällä venttiiliä 59. Ilmaislämpövirtaa 20 säädetään esimerkiksi kierrosnopeussäätöisellä pumpulla tai venttiilillä. Primäärilämpövirtaa säädetään esimerkiksi venttiilillä.The total fluid flow of the flow circuit is controlled, for example, by a speed-controlled pump 60 by adjusting valve 58 or by adjusting valve 59. The free heat flow 20 is controlled, for example, by a speed-controlled pump or valve. The primary heat flow is controlled, for example, by a valve.

Keksinnön mukainen ilmastointijäijestely voi olla toteutettu myös siten, että läm-1 mönsiirtimet 55, 56 on kytketty rinnan kiertopiiriin. Keksinnön mukainen ilmas- tointijärjestely voi olla toteutettu myös siten, että lämmönsiirtimet 55, 56 on korvat-25 tu yhdellä siirtimellä. Vastaavasti keksinnön mukainen ilmastointijäijestely voi olla toteutettu myös siten, että lämmönsiirtimet 55, 56 on korvattu usealla lämmönsiirtimellä tai siten, että lämmönsiirtimet 55 ja/tai 56 on jätetty kokonaan pois, jolloin nestepiirit yhdistyvät.The air conditioning arrangement according to the invention may also be implemented in such a way that the heat exchangers 55, 56 are connected in parallel to the circulation circuit. The air conditioning arrangement according to the invention may also be implemented in such a way that the heat exchangers 55, 56 are ear-25 supported by a single actuator. Similarly, the air conditioning operation of the invention may also be implemented by replacing the heat exchangers 55, 56 with a plurality of heat exchangers, or by omitting the heat exchangers 55 and / or 56 completely, thereby combining the fluid circuits.

Keksinnön mukainen ilmastointijärjestely voi olla toteutettu myös siten, että läm-30 mönsiirtoyksikköjen 53 ja 54 sijasta käytetään yhtä lämmönsiirtoyksikköä, joka on sijoitettu tuloilmavirtaan poistoilman lämmöntalteenottolaitteen jälkeen.The air conditioning arrangement according to the invention may also be implemented by using instead of the heat transfer units 53 and 54 a single heat transfer unit located in the supply air stream after the exhaust air heat recovery device.

Keksinnön mukainen ilmastointijärjestely voi olla toteutettu myös siten, että tuloil-ma lämmitetään yhdellä lämmönsiirtoyksiköllä, jonka virtauspiiriin on liitetty pois- 11109ο 10 tollman lämmöntalteenottopatteri, ilmaislämpöjen talteenottolämmönsiirrin 55 ja primäärilämmityssiirrin 56.The air conditioning arrangement according to the invention may also be implemented in that the supply air is heated by a single heat transfer unit having a 1010 inch heat recovery coil connected to the flow circuit, a free heat recovery heat exchanger 55 and a primary heating heat exchanger 56.

Keksinnön mukainen ilmastointijärjestely voi olla toteutettu myös siten, että ilmavirrat ovat portaattomasti säädettäviä esimerkiksi kierrosnopeussäätöisten puhalti-5 mien 50, 51 avulla. Tällöin ulkoilmavirtaa voidaan kasvattaa aina, kun ilmaisläm-pöjä on riittävästi saatavilla tuloilman lämmittämiseen. Tällä ratkaisulla saavutetaan parantunut sisäilman laatu ilman, että primäärilämmön kulutus nousee oleellisesti tai ollenkaan.The air conditioning arrangement according to the invention may also be implemented in such a way that the air flows are infinitely adjustable, for example by means of speed-controlled blowers 50, 51. In this case, the outdoor air flow can be increased whenever the free heat is sufficiently available to heat the supply air. This solution achieves improved indoor air quality without substantially or no increase in primary heat consumption.

Menetelmän etuna on ilmastointilaitoksen kokonaistaloudellinen käyttö, ilmaisener-10 gioiden tarkoituksenmukainen hyödyntäminen ja samalla jäähdytysenergian tuotto ilmaisenergioiden tuottolaitteille. Primäärilämmön käytön minimointi ei aina ole tarkoituksenmukaista nykyisissä rakennuksissa, joissa on paljon lämpökuormia. Jäähdytysenergian tuotto taloudellisesti on usein oleellista. Kun jäähdytysenergia voidaan tuottaa ilman jäähdytyskoneen käyttöä säästetään sähköenergiaa, joka on 15 lämpöenergiaa kalliimpaa. Lisäksi säästetään jäähdytyskonetta kulumiselta. Samalla säästetään primäärienergiaa, kun ilmaislämpöjä hyödynnetään ilmastoinnin lämmityksessä.The advantage of the method is the overall economic use of the air conditioning system, the appropriate utilization of free energy and, at the same time, the production of cooling energy for free energy production equipment. Minimizing the use of primary heat is not always appropriate in existing buildings with high heat loads. The economic return on cooling energy is often essential. When cooling energy can be produced without the use of a cooling machine, electrical energy is saved, which is 15 times more expensive than thermal energy. In addition, the refrigerator is saved from wear. At the same time, primary energy is saved when free heat is utilized in heating the air conditioning system.

Keksinnön mukaisessa ratkaisussa ilmankäsittelylaitos mitoitetaan elinkaarikustan-nusmenetelmällä siten, että kokonaiskustannukset saadaan minimoitua halutulla 20 ajanjaksolla. Keksinnön mukaisen ratkaisun käytössä kokonaiskustannuksiin perustuva mitoitus johtaa siihen, että poistoilman lämmön talteenotto voidaan optimoida tehokkuudeltaan energiaa ja kokonaiskustannuksia säästäväksi.In the solution of the invention, the AHU is dimensioned by a life-cycle costing method so that the overall cost can be minimized over a desired period of time. When using the solution according to the invention, dimensioning based on total costs results in the heat recovery of the exhaust air being optimized to be energy efficient and total cost saving.

a : Keksintö yksinkertaistaa ilmankäsittelylaitosta tavanomaiseen ratkaisuun verrattuna, sillä samat lämmönsiirtimet huolehtivat useasta toiminnosta. Tämän keksinnön me-25 netelmä mahdollistaa ns. vapaajäähdytyksen toteuttamisen ilmanvaihdon tai ilmastoinnin lämmöntalteenoton avulla niin, että erillistä vapaajäähdytysjärjestelmää ei tarvita. Nesteen jäähdytys tehdään samoilla lämmönsiirtoyksiköillä ja samanaikaisesti kuin tuloilman lämmitys. Tuloilman jäähdytys kesällä voidaan tehdä samoilla lämmönsiirtoyksiköillä. Tämä on selvä lisäetu tähän asti tunnettuihin perinteisiin 30 ratkaisuihin verrattuna, joissa vapaajäähdytystä varten tarvitaan lisä- tai erillislaittei-ta.a: The invention simplifies the AHU compared to a conventional solution, since the same heat exchangers perform several functions. The method of the present invention enables so-called. free cooling through ventilation or air conditioning heat recovery without the need for a separate free cooling system. Cooling of the liquid is done with the same heat transfer units and simultaneously with the supply air heating. Supply air cooling in summer can be done with the same heat transfer units. This is a clear added advantage over conventional solutions 30 hitherto known, which require additional or separate devices for free cooling.

Keksinnön menetelmässä vapaajäähdytystoiminnon korvaava ilmaislämpöjen tal-teenottotoiminto on jatkuva eikä epäjatkuva. Samalla keksinnön menetelmässä halli-• taan tuloilman lämpötila.In the method of the invention, the free heat recovery function replacing the free cooling function is continuous rather than discontinuous. At the same time, the method of the invention controls the supply air temperature.

111096 11 Tämän keksinnön avulla primääiilämmön paluuveden lämpötila hallitaan ja kauko-lämpöveden tilausvesivirta voidaan laskea ja hallita tarkemmin verrattuna tähän asti tunnettuihin ratkaisuihin. Tämä koituu edelleen kaukolämpölaitoksen ja rakennuksen omistajan hyödyksi pienentyneiden ja oikeiden kaukolämmön tilausvesivirtojen 5 ja -maksujen kautta tavanomaiseen ratkaisuun verrattuna. Tämä hyöty saadaan, vaikka ilmastointikoneessa ei hyödynnettäisikään rakennuksen ilmaislämpöjä.111096 11 By means of the present invention, the temperature of the primary heat return water is controlled and the order water flow of the district heating water can be more accurately calculated and controlled compared to the solutions known hitherto. This will continue to benefit the district heating plant and the building owner through reduced and correct district heating on-demand water flows 5 and fees compared to the conventional solution. This benefit is achieved even if the air conditioner does not utilize the free heat of the building.

Tämä keksintö pienentää lämmönsiirtoyksikköjen ja lämmönsiirtimien jäätymisvaa-raa huomattavasti verrattuna tähän asti tunnettuihin matalalämpötilaratkaisuihin, kun väliaineena käytetään vettä tai muuta jäätyvää nestettä. Keksinnössä voidaan kuiten-10 kin käyttää väliaineena mitä tahansa nestettä tai useita nesteitä. Keksinnön mukaisessa ilmastointijärjestelmässä lämmönsiirtoyksikön paluuveden lämpötilaa mitataan ja hallitaan aktiivisesti, mikä tekee jäätymissuojaustoiminnasta hallitun ja jatkuvan. Tämän takia keksinnön avulla voidaan käyttää huomattavasti tavanomaista alhaisempia nesteen lämpötiloja. Näin keksintö tekee mahdolliseksi tavanomaista matala-15 lämpötilaisemman ilmaislämmön ja primäärilisälämmön hyödyntämisen, esimerkiksi kaukolämmön paluuveden, aurinkolämmön, biolämmön tai lämpöpumpuilla tuotetun lämmön hyödyntämisen.The present invention significantly reduces the freezing hazard of heat transfer units and heat exchangers compared to prior art low temperature solutions when water or other freezing liquid is used as a medium. However, any liquid or multiple fluids may be used as a medium in the invention. In the air conditioning system according to the invention, the temperature of the return water of the heat transfer unit is actively measured and controlled, which makes the frost protection function controlled and continuous. Because of this, the invention allows the use of significantly lower fluid temperatures. In this way, the invention makes it possible to utilize free-heat and primary auxiliary heat, which is lower than normal, for example, district heating return water, solar heat, bioheat or heat produced by heat pumps.

Tässä keksinnössä tuloilman lämpötilaa hallitaan jatkuvasti halutulla tavalla, jolloin sisäolosuhteet pysyvät haluttuina. Lämmönsiirtoyksiköiden ja lämmönsiirrinten pa-20 luulämpötilat pidetään tässä keksinnössä haluttuina, jolloin ilmaislämpöjen talteenotto- ja lämmönsiirtoyksiköiden ja lämmönsiirrinten jäätymisenestotoiminta on jatkuvaa ja siirtymistä toimintatilanteesta toiseen ei ole.In the present invention, the supply air temperature is continuously controlled in the desired manner, whereby the indoor conditions remain desired. Bone temperatures of heat transfer units and heat exchangers are considered desirable in this invention, whereby the freeze-freeze operation of the free heat recovery and heat transfer units and heat exchangers is continuous and there is no transition from one operating state to another.

, Poistotinaan lämmön talteenotto on keksinnön mukaisessa ratkaisussa toteutettu eril- » lisillä laitteilla, joten samassa nestepiirissä tehtävän poistotinaan lämmöntalteenoton 25 ja tuloilman lämmityksen yhteissäädön ongelmia ei ole. Keksinnön menetelmä on toiminnallisesti stabiili ja säätöalgoritmit ovat yksinkertaisia. Keksinnön menetelmä ei pyri minimoimaan lisälämmön käyttöä vaan menetelmä toimii kokonaistaloudellisesti parhaimmalla tavalla. Keksinnössä otetaan primäärilämpöenergian lisäksi huomioon sähkön ja mahdollisten muiden primäärienergioiden käytön kustannukset 30 kokonaistaloudellisella tavalla. Keksintö mahdollistaa lämmönsiirtoyksiköiden ja lämmönsiirrinten mitoituksen ja nestevirtojen hallinnan ja nesteen lämpötilan hallinnan niin, että kiertopumpun sähkönkulutus on alhainen.In the solution according to the invention, the heat recovery in the exhaust tin is accomplished by separate devices, so that there is no problem with the combined control of the heat recovery 25 and the supply air heating for the same liquid circuit. The method of the invention is functionally stable and the control algorithms are simple. The method of the invention does not seek to minimize the use of additional heat, but the method operates in the best overall economy. In addition to primary thermal energy, the invention takes into account the cost of using electricity and any other primary energy in a total economy. The invention enables the dimensioning of heat transfer units and heat exchangers, and the control of liquid flows and the temperature of the liquid so that the circulating pump has a low power consumption.

Keksinnön mukaista ilmastointiratkaisua voidaan hyödyntää kaiken tyyppisten rakennusten ilmastoinneissa, kuten esimerkiksi laivojen ilmastoinneissa sekä maan-35 alaisten tilojen ilmastoinneissa.The air conditioning solution according to the invention can be utilized in air conditioning of all types of buildings, such as ship air conditioning and underground air conditioning.

Claims

A method for arranging the ventilation in a building, characterized in that the outdoor air stream (33) is heated with heat recovered (36) from the exhaust stream (34), and the outdoor air stream (33) is also heated with heat recovered (37) from the freezing heat of the heating stream. (35) and additional outdoor air stream (33) are heated by means of primary heat supply (40).

A method according to claim 1, characterized in that free heat is transferred to the air by cooling (37) the free heat cooling current (35).

Ventilation arrangement for a building, characterized in that the arrangement 15 comprises fans (41, 42), means (43) for recovering heat from the air, a heat transfer block (44), control blocks (45,46), a control block 47 and an electric feeder block (48), so that a fan (41) acts as an inlet pump and a fan (42) acts as an exhaust pump, 25. using the device (43) for recovering the exhaust air heat, free heat is transferred from the air to the inlet, by means of the heat transfer block (44) transmits heat from the others: the free heat sources and primary heat into the air, by means of the control block (45), the free heat stream (71) which is obtained for the process and the temperature of the free heat stream (71) is controlled by the control block (47). the device (43) for recovering heat from the air, the heat transfer block (44) and the control blocks (45, 46) and the electricity supply block (48), and 96 by means of the electric feeder block (48), the power supply to the device (43) is controlled for recovery of the heat of the air, the friend transfer block (44) and the control blocks (45,46).

Ventilation arrangement according to claim 3, characterized in that in the ventilation arrangement the energy flow from the return (49) is controlled by the building's free heat and the primary energy stream (72) introduced into the system and the energy stream from the recovery (43) by heat from the unit as a whole. such that the temperature (71) of the liquid controlled from the control block (45) to the devices (49) for the production of free heat, the return temperature of the primary heating fluid (70) which is conducted from the control block (46) and the temperature of the air (41) are controlled in the desired manner.

Ventilation arrangement according to claim 3 or 4, characterized in that the arrangement further comprises a control block (45) and a block (49) for the production of free heat, as the temperature (71) of the liquid which is supplied to the devices (49) for production of the free heat is controlled by means of the control block (45), by means of the control block (47), the function of the control block (45) is controlled, and that - by means of the electric feeder block (48), the electricity supply to the control block (45) is controlled.

Ventilation arrangement according to claim 3, 4 or 5, characterized in that the effect in the heat recovery (43) from the air is limited where it is. economically profitable for the production of the cooling power required by the other devices (49) for the production of the free heat.

Ventilation arrangement according to claim 3, characterized in that the arrangement further comprises fans (50, 51), device (52) for heat recovery from air, heat transfer units (53, 54), 30. device (55) for transfer of heat from free energy, device (56) for transferring heat from primary energy valves (57, 58, 59) and a pump (60) so that the air (50) is heated to the desired temperature by means of the heating (52) of the air heater (52) and the heat transfer units (53 and 54), and that the heat transfer units (53, 54) have been coupled to a liquid stirring circuit to which free energy is obtained by means of a heat exchanger (55) and 5 primary heat energy and cooling energy by means of a heat exchanger (56).

Ventilation arrangement according to claim 7, characterized in that in the arrangement the temperature of the inlet air (50), the temperature of the liquid coming back from the heat exchanger (55) for free energy and the temperature of the liquid returning from the heat exchanger (56) are poured. primary energy at the desired level by regulating the total fluid flow in the flow circuit of the heat transfer units (53 and 54), regulating the flow through the heat transfer unit (53) by means of a valve (57), - regulating the free heat flow measured in the flow circuit 53 ) for free energy and regulate the primary heat current measured in the flow circuit with the heat exchanger (56) for primary energy.

Ventilation arrangement according to claim 8, characterized in that: the ventilation arrangement is designed so that the heat exchangers (55, 56) are connected in parallel to a circulation circuit.

Ventilation arrangement according to claim 8, characterized in that the ventilation arrangement is designed so that the heat exchangers (55, 56) have been replaced with a transfer device.

Ventilation arrangement according to claim 8, characterized in that the ventilation arrangement is designed so that the heat exchangers (55, 56) have been replaced by several transfer devices.

Ventilation arrangement according to claim 8, characterized in that, instead of the heat transfer units (53, 54), a heat transfer unit is arranged which is placed in the inlet stream after the water extraction device from the air.

Ventilation arrangement according to claim 8, characterized in that several heat transfer units have been arranged in place of the heat transfer units (53, 54).

Ventilation arrangement according to claim 8, characterized in that the ventilation arrangement is designed so that the inlet air is heated with a separate heat exchanger to whose flow circuit has been connected a battery for recovery of heat from the air, a heat exchanger (55) for recovery of free heat. primary heat exchanger (56).

Ventilation arrangement according to claim 8, characterized in that the ventilation arrangement is designed so that the air streams are continuously adjustable by means of fans (50, 51) with an adjustable rotational speed.

Ventilation arrangement according to claim 15, characterized in that the outdoor air flow is always increased when available in sufficient free heat for heating the air.

Ventilation arrangement according to any of claims 3-16, characterized in that the ventilation arrangement is used in the ventilation of a ship.

Ventilation arrangement according to any of claims 3-16, characterized in that the ventilation arrangement is utilized in the ventilation in an undepartmental space.