FI119612B - Laitteisto tilan jäähdyttämiseksi - Google Patents

Description

Laitteisto tilan jäähdyttämiseksi Keksinnön ala Tämä keksintö koskee laitteistoa tilan lämpötilan säätämiseksi, jossa laitteiston läpi syötettävän nesteen avulla tilan lämpötilaa jäähdytetään.

5 Tekniikan tason kuvaus

Ennestään tunnetaan ratkaisu, jossa tilan lämpötilaa säädetään tilaan järjestettävän elementin avulla. Elementti käsittää kanavan nesteen kierrättämiseksi elementin läpi. Mikäli tarve on lämmittää tilaa syötetään elementin kanavan tuloaukkoon kuumaa nestettä, joka virratessaan kanavassa lämmittää 10 ainakin osaa elementistä, ja siten elementin välityksellä säätää tilan lämpötilaa kohti nesteen lämpötilaa, eli lämmittää tilaa. Elementin poistoaukosta neste palautuu putkistoja pitkin laitteistolle, jossa neste uudelleen lämmitetään, ennen kuin se uudelleen lämmitettynä jälleen syötetään elementille. Vastaavasti mikäli tarve on jäähdyttää tilaa syötetään elementin kanavaan kylmää nestettä, 15 jonka avulla elementin ja tilan lämpötilaa voidaan laskea. Elementin poistoaukosta neste palautetaan jäähdytyslaitteista]le, joka jäähdyttää nestettä ennen kuin se uudelleen jäähdytettynä syötetään elementille.

Edellä kuvatun kaltainen elementti voidaan järjestää esimerkiksi tilan kattoon. Elementissä voi myös olla virtausaukko ilmavirtausta varten, jol-20 loin tilaan virtausaukon kautta virtaavan ilmavirran lämpötilaa säädetään elementin kanavassa virtaavan nesteen avulla. Näin toteutettuna tilan lämpötilan säädöstä saadaan oleskelun kannalta miellyttävä.

Edellä selostetun tunnetun ratkaisun ongelma on elementin mitoitus. Jotta esimerkiksi lämmityksestä saataisiin kaikissa olosuhteissa riittävä on 25 elementti mitoitettava varsin suureksi. Tämä merkitsee, että riittävän tehon takaa misesi myös nestekierto on mitoitettava suureksi. Lopputuloksena on siten suhteellisen suuri elementti ja lisäksi tilaa vievä putkisto, jolla riittävä nestemäärä voidaan syöttää elementille ja poistaa elementistä. Suurikokoinen elementti ja putkisto lisäävät laitteistokustannuksia, minkä lisäksi ne vaativat varso sin paljon tilaa rakennuksessa, joka pienentää rakennuksen hyötykäyttöön saatavaa pinta-alaa.

Ennestään tunnetaan julkaisuista EP - A - 1 039 249 ja FR - A - 1 565 547 lämmityslaitteisto jossa tilan lämmityselementti on yhdistetty lattia- 2 lämmityselementtiin ja julkaisusta EP - A - 899 515 lattiaan tai kattoon asennettava elementti. Nämä julkaisut eivät opeta miten kattoelementin käsittävä jäähdytyslaitteista tulisi toteuttaa tehokkaasti ja tilaa säästävästi.

Keksinnön yhteenveto 5 Tämän keksinnön tarkoitus on ratkaista edellä selostettu ongelma ja tarjota käyttöön ratkaisu, jolla tilaa voidaan tehokkaasti jäähdyttää samalla kun laitteistokustannukset ja putkistojen vaatimat tilat voidaan minimoida. Tämä päämäärä saavutetaan oheisen itsenäisen patenttivaatimuksen 1 mukaisella ratkaisulla.

10 Keksinnössä tilan jäähdyttämisessä hyödynnetään tilaan järjestettä vän kattoelementin lisäksi lattiarakenteeseen järjestettävää lattiaeiementtiä.

Kun kattoelementti ja lattiaelementti ketjutetaan samaan nestekiertoon siten, että toisen poistoaukosta poistuva neste syötetään toisen tuloaukkoon saadaan aikaan ratkaisu, jossa kierrätettävän nesteen jäähdytyspotentiaalista 15 saadaan hyödynnettyä entistä suurempi osa. Tämä mahdollistaa tilaan järjestettävän kattoelementin mitoittamisen pienemmäksi kuin tunnetuissa ratkaisuissa, koska kyseisen elementin ei tarvitse enää yksin huolehtia siitä, että haluttu lämpötila saavutetaan koko tilassa kaikissa olosuhteissa. Pienemmän elementin ansiosta myös tarvittava nestemäärä pienenee, jolloin putkisto voi-20 daan mitoittaa entistä pienemmäksi. Tästä seuraa säästöä laitteistokustannuk-sissa, ja lisäksi putkiston vaatima tila pienenee.

Keksinnön mukaisen laitteiston edulliset suoritusmuodot ilmenevät oheisista epäitsenäisistä patenttivaatimuksista.

Kuvioiden lyhyt kuvaus 25 Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkinomaisesti lähemmin viittaamalla oheisiin kuvioihin, joista: kuvio 1 havainnollistaa keksinnön mukaisen laitteiston ensimmäistä edullista suoritusmuotoa, j kuvio 2 havainnollistaa keksinnön mukaisen laitteiston toista edullis-30 ta suoritusmuotoa, ja kuvio 3 havainnollistaa keksinnön mukaisen laitteiston kolmatta edullista suoritusmuotoa.

3

Ainakin yhden suoritusmuodon kuvaus

Kuvio 1 havainnollistaa keksinnön mukaisen laitteiston ensimmäistä edullista suoritusmuotoa. Seuraavassa kuvion 1 suoritusmuotoa selostetaan aluksi olettaen, että tilaa 1 on tarpeen lämmittää. Tila 1 voi muodostua yksittäi-5 sestä huoneesta tai vaihtoehtoisesti suuremmasta tilasta, kuten esimerkiksi avokonttorista tai aulatilasta.

Kuviossa 1 esitetty elementti 1 on välikattoelementtien 2 yhteyteen järjestetty kattoelementti. Esitetystä tilasta erillään sijaitsevalta rakennuksen lämmityslaitteistolta syötetään lämmintä nestettä putkiston 3 kautta elementin 10 tuloaukkoon 4. Tuioaukosta 4 lämmin neste siirtyy elementin 1 kanavaan 5, jossa lämmin neste kiertäessään lämmittää ainakin osan elementistä 1. Tässä esimerkissä elementtiin 1 on järjestetty virtausaukko 6 jonka kautta elementistä 1 voidaan syöttää ilmavirtaus tilaan. Kanavassa 5 kiertävä neste lämmittää tämän ilmavirtauksen ennen kuin se päätyy virtausaukosta 6 tilaan. Ilmavirtaus 15 sekä virtausaukko eivät kuitenkaan ole välttämättömiä keksinnön kannalta, vaan elementti voi myös toimia lämmittimenä, josta virtaavan nesteen tuoma lämpö säteilee tilaan ilman ilmavirtauksen synnyttämistä.

Ilmavirtaus voidaan saada aikaan siten, että elementti 1 on yhdistetty rakennuksen ilmanvaihtojärjestelmään, joka putken 7 välityksellä syöttää 20 raikasta ilmaa tilaan virtausaukon 6 kautta. Vaihtoehtoisesti kyseessä voi olla tilan sisäinen ilmankierto, jolloin elementissä 1 voi olla puhallin sekä imuaukko, jonka kautta puhallin imee tilasta ilmaa, ja lämmityksen jälkeen syöttää takaisin tilaan virtausaukon 6 kautta.

Virtausaukon kautta virtaava ilmavirtaus voi myös kuvion 1 tapauk-25 sesta poiketen olla sekundäärivirtaus. Tällöin rakennuksen ilmanvaihtojärjestelmän raitisilmavirtaus tilaan synnyttää elementin läpi sekundäärivirtauksen, jonka lämpötilaa säädetään (lämmitetään tai jäähdytetään) elementin kanavassa virtaavan nesteen avulla ennen kuin sekundäärivirtaus päätyy tilaan elementissä olevan virtausaukon kautta. Esimerkiksi kattoon järjestetyt ele-30 mentit joilla tilan ilmaa jäähdytetään aiheuttavat aina sekundäärivirtauksen. Sekundääriilma on tilan ilmaa joka indusoituu elementin läpi ja jäähtyy tai läm-penee elementin toimesta. f

Kanavassa 5 tapahtuneen kierron aikana hiukan jäähtynyt neste j poistuu poistoaukon 8 kautta syöttöputkistoon 9. Tekniikan tason mukaisissa j 35 ratkaisuissa tämä syöttöputkisto 9 palauttaa nesteen rakennuksen lämmitys- j 4 laitteistolle uudelleen lämmitystä varten. Kuvion 1 suoritusmuodossa tämä syöttöputkisto 9 kuitenkin syöttää elementiltä 1 palaavan nesteen tilan lattiarakenteeseen 10 järjestetyn lattiaelementin 11 tuloaukkoon 12.

Lattiaelementtiin 11 kuuluu kanava 13, jonka läpi virratessaan neste 5 lämmittää lattiaelementtiä 11 ja lattiaelementin ympäristössä sijaitsevaa lattia-rakennetta 10 ennen kuin se poistuu lattiaelementistä poistoaukon 14 kautta.

Poistoaukon 14 kautta poistuva neste johdetaan putkiston 15 kautta rakennuksen lämmitysiaitteistolle uudelleen lämmitystä varten. Lattiaelementti 11 voidaan käytännössä toteuttaa tekniikan tason mukaisilla ratkaisuilla, eli esimer-10 kiksi järjestämällä lattiarakenteeseen haluttuun kohtaan mutkitteleva muoviputki, jonka läpi neste syötetään.

Lattialämmityselementin 11 ansiosta tilan haluttua lattian osaa voidaan lämmittää. Tyypillisesti tällainen kohta johon halutaan lattialämmitys sijaitsee ulkoseinän ja erityisesti ikkunan 18 kohdalla. Täten riittävä lämmityste-15 ho voidaan kohdistaa lattialämmityselementin 11 avulla tarkasti tähän kohtaan, jolloin tilassa sijaitsevaa elementtiä 1 ei tarvitse mitoittaa niin suureksi, että myös lattian tasolla kyseisessä kohdassa kaikissa olosuhteissa saavutetaan tarvittava lämpötila. Koska lattialämmityselementti on järjestetty juuri oikeaan kohtaan tarvittava lämmitys saadaan aikaan jo suhteellisen pienitehoisella lat-20 tialämmityselementillä.

Kuvion 1 laitteistoon kuuluu myös termostaatti 16 sekä ohjausyksikkö 17. Ohjausyksikkö 17 voi olla integroituna elementtiin 1 kuten kuviossa 1 on esitetty tai vaihtoehtoisesti käytössä voi olla elementistä 1 erillinen ohjausyksikkö. Kuvion 1 tapauksessa ohjausyksikköön 17 kuuluu esimerkiksi venttiili 25 nestekierron kuristamiseksi sekä elektroniikkayksikkö, joka termostaatin 16 asetusarvon sekä mitattujen lämpötila-arvojen perusteella ohjaa virtausta kuristavaa venttiiliä nestekierron kuristamiseksi ja täten lämpötilan säätämiseksi.

Tällöin kuristuu sekä elementin 1 nestekierto että lattiaelementin 11 nestekier-to. I

30 Ohjausyksikkö 17 voi edelleen ohjata muita laitteita, jotka on järjes- j tetty elementin 1 yhteyteen. Tällaisia laitteita voivat olla esimerkiksi puhallin tai \ valaisimet. j

Mikäli kuviossa 1 esitettyä tilaa on tarpeen jäähdyttää tapahtuu tämä vastaavasti kuin mitä on edellä selostettu sillä poikkeuksella, että esitetyis-35 sä putkistoissa kierrätetään kylmää nestettä lämpimän sijasta. On ajateltavis- j f 5 sa, että kylmän nesteen kierto toteutetaan samoilla putkilla kuin lämpimän nesteen kierto. Vaihtoehtoisesti elementissä 1, lattiaelementissä 11 ja/tai rakennuksessa voi olla eri putkistot ja kanavat lämpimälle ja kylmälle nesteelle.

Edellä on kuvioon 1 liittyen esimerkinomaisesti esitetty, että ele-5 mentti 1 on järjestetty nimenomaan tilan välikaton yhteyteen. Tämä on kuitenkin vain esimerkki. Keksinnön mukaisesti on ajateltavissa myös, että kyseessä on esimerkiksi kattoelementti, joka on ainoastaan kiinnitetty tilan kattoon ilman, että se sijaitsee välikaton yhteydessä (väiikatto ei ole keksinnön kannalta tarpeellinen), tai seinäelementti, yksinkertaisimmillaan tekniikan tason mukainen 10 seinään kiinnitetty vesipatteri.

On ajateltavissa, että nesteen virtaussuunta on päinvastainen kuin mitä kuviossa 1 on nuolin esitetty putkistojen yhteydessä. Tässäkin tapauksessa elementti 1 ja lattiaelementti 11 on ketjutettu, eli järjestetty samaan neste-kiertoon. Kuitenkin nesteen kiertosuunnassa on tällöin ensin lattiaelementti 11 15 ja vasta sitten tilaan järjestetty elementti 1.

Kuvio 2 havainnollistaa keksinnön toista edullista suoritusmuotoa.

Kuvion 2 suoritusmuoto vastaa erittäin pitkälle kuvion 1 suoritusmuotoa, minkä vuoksi seuraavassa kuvion 2 suoritusmuotoa selostetaan ensisijaisesti tuomalla esille näiden suoritusmuotojen välisiä eroja.

20 Kuvion 2 suoritusmuodossa laitteistoon kuuluu ainakin yksi venttiili 20 sekä ohitusputki 21. Tällöin venttiilin 20 ja ohitusputken 21 avulla voidaan katkaista nestevirtaus lattiaelementin 11 läpi samalla kun nestevirtaus jatkuu elementin 1 läpi. Eräs vaihtoehto tämän saavuttamiseksi on käyttää venttiilinä 20 kolmitieventtiiliä, joka on sijoitettu syöttöputkistoon 9 elementin 1 poistoau-25 kon 8 ja lattiaelementin 11 tuloaukon 12 väliin katkaisemaan virtaustien lattia-elementin tuloaukolle 12, ja syöttämään sen sijan nestevirtauksen ohitusputken 21 kautta paiuuputkeen 15. }

Kuvion 2 suoritusmuoto on edullinen mikäli halutaan mahdollistaa tilaan sijoitetun elementin 1 käyttö ilman, että lattiaelementti 11 on samanaikai-30 sesti käytössä. Eräs mahdoliisuus on, että ohjausyksikkö 17 ohjaa venttiiliä 20 siten, että yksinomaan elementti 1 on käytössä niin kauan kun laitteiston läm- .

mitys- tai jäähdytyskapasiteetista on käytössä osuus joka alittaa tietyn raja- j arvon (esim. alle 70%). Vasta raja-arvon ylittyessä kytkeytyy lattiaelementti mukaan lämmittämään tai jäähdyttämään tilaa. j \ \ \ j 6

Kuvio 3 havainnollistaa keksinnön toista edullista suoritusmuotoa.

Kuvion 3 suoritusmuoto vastaa erittäin pitkälle kuvion 2 suoritusmuotoa, minkä vuoksi seuraavassa kuvion 3 suoritusmuotoa selostetaan ensisijaisesti tuomalla esille näiden suoritusmuotojen välisiä eroja.

5 Kuvion 3 suoritusmuoto poikkeaa kuvion 2 suoritusmuodosta siten, että nestekierron suunta on päinvastainen. Näin ollen lattiaelementti 11' sijaitsee nestekierron suunnassa ennen tilaan järjestettyä elementtiä 1'.

Poikkeavan nestekierron suunnasta johtuen venttiili 20 ja ohitusput-kisto 21, joiden välityksellä nestevirtaus voidaan katkaista lattiaelementistä 11’ 10 samalla kun nestevirtaus jatkuu elementissä 1', sijaitseva eri paikoissa kuin kuviossa 2. Kuvion 3 tapauksessa kolmitieventtiili on järjestetty putkeen 15 ennen lattiaelementin 11' tuloaukkoa 12. Ohitusputki 21 vuorostaan ohjaa virtauksen tuloputkesta lattiaelementin 1V ja elementin 1' väliseen syöttöputkis-toon 9 siiloin kun ohjausyksikkö 17 on koimitieventtiiiiliä sulkenut virtauksen 15 lattiaelementille 11'.

On ymmärrettävä, että edellä oleva selitys ja siihen liittyvät kuviot on ainoastaan tarkoitettu havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Alan ammattimiehelle tulevat olemaan ilmeisiä erilaiset keksinnön variaatiot ja muunnelmat ilman että poiketaan keksinnön suojapiiristä.

|

Claims (8)

7

1. Laitteisto tilan jäähdyttämiseksi, johon kuuluu ainakin yksi tilan katon yhteyteen järjestettävä kattoelementti (1, 1'), 5 jossa on tuioaukko (4) kylmän nestevirtauksen vastaanottamiseksi, kanava (5) kylmän nesteen kierrättämiseksi elementin (1, 1') läpi tilan jäähdyttämiseksi elementin välityksellä, ja poistoaukko (8) kanavassa kierrätettävän kylmän nesteen poistamiseksi elementistä, tunnettu siitä, että laitteistoon kuuluu lisäksi: 10 lattiaelementti {11, 11') järjestettäväksi mainitun tilan lattiarakentee seen (10), mainitun lattiaelementin (11, 11'} käsittäessä tuloaukon (12) kylmän nestevirtauksen vastaanottamiseksi, kanavan (13) vastaanotetun kylmän nesteen kierrättämiseksi lattiaelementissä (11, 11') lattianjäähdyttämiseksi lattia-elementin välityksellä, ja poistoaukon (14) lattiaelementin kanavassa (13) kier- 15 rätettävän kylmän nesteen poistamiseksi lattiaelementistä, ja syöttöputkisto (9), joka yhdistää mainitun elementin (1, 1’) ja lattia-elementin (11, 11') kanavat (5, 13) toisiinsa näiden syöttö-ja poistoaukkojen välityksellä siten, että toisesta (1; 11') näistä poistoaukon kautta poistuva kylmä neste johdetaan syöttöputkiston (9) välityksellä toisen (11, 1') tuloaukkoon.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittu syöttöputkisto (9) yhdistää mainitun elementin (1) poistoaukon (8) mainitun lattiaelementin (11) tuloaukkoon (12).

3. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 2 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittu lattiaelementti (11, 11') on tilassa olevan ikkunan (18) ala- 25 puolella olevaan lattiarakenteeseen (10) järjestettävä lattiaelementti.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittu laitteisto on tilan lämmitys ja jäähdytyslaitteista, johon syötettävä neste on tilassa olevaa Ilmaa lämpimämpää kun laitteistoa käytetään tilan j lämmittämiseksi, ja tilassa olevaa ilmaa kylmempää kun laitteistoa käytetään j 30 tilan jäähdyttämiseksi.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittuun elementtiin (1, 1') kuuluu virtausaukko (6) ilmavirtauksen syöttämiseksi mainittuun tilaan, jolloin mainittu kanava (5) on järjestetty säätä 8 mään ilmavirtausaukosta (6) viilaavan ilman lämpötilaa kohti kanavassa (5) viilaavan nesteen lämpötilaa.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 5 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteistoon kuuluu ainakin yksi venttiili (20) sekä ohitusputkisto (21), 5 joiden välityksellä mainittu nestevirtaus lattiaelementin (11, 11') kanavan läpi voidaan katkaista samalla kun nestevirtaus mainitun elementin (1, 1') kanavan (5) läpi jatkuu ohitusputkiston (21) kautta.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteistoon kuuluu ohjausyksikkö (17), joka on järjestetty ohjaamaan 10 mainittua ainakin yhtä venttiiliä (20) katkaisemaan mainitun nestevirtauksen lattiaelementin (11, 11') läpi kun laitteiston lämmitys- tai jäähdytyskapasiteetis-ta on käytössä osuus, joka alittaa ennalta määrätyn raja-arvon.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittu ohjausyksikkö (17) on integroitu mainittuun elementtiin (1, Γ). 9