FI127176B - Lämmönsiirtojärjestelmä - Google Patents

Description

LÄMMÖNSIIRTOJÄRJESTELMÄ Tekniikan ala

Hakemus kohdistuu yleisesti lämmönsiirtojärjestelmään.

Tausta

Maalämpö on maaperään tai veteen varastoinutta lämpöenergiaa, jota voidaan hyödyntää rakennusten lämmitykseen ja viilennykseen.

Eräs ratkaisu maalämmön keräämiseksi on asentaa rakennuksen perustusten paalutuksessa käytettävän maahan lyötävän onton teräspaalun sisälle läm-mönkeruuputket, joissa kiertävä lämmönsiirtoneste kerää lämmityskaudella maaperästä lämpöä ja viilennyskaudella se viilenee luovuttaessaan maaperään lämpöä.

Putket liitetään lämpöpumppuun ja nesteen lämpötilan muutosta putkissa hyödynnetään lämpöpumpun avulla lämmityksessä ja viilennyksessä.

Yhteenveto

Keksinnön eräänä tavoitteena on ratkaista tunnetun tekniikan ongelmia ja saada aikaan lämmönsiirtojärjestelmä, joka lämpöpumppuun kytkettynä parantaa sen hyötysuhdetta ja kykenee tuottamaan lämpöenergiaa vuoden- ja vuorokaudenajasta riippumatta.

Keksinnön eräs tavoite saavutetaan itsenäisen vaatimuksen mukaisella läm-mönsiirtojärjestelmällä.

Erään suoritusmuodon mukainen lämmönsiirtojärjestelmä käsittää lämmön-vaihdinputken. Putki käsittää lämmönvaihdinosat lämmönsiirtofluidin kuljettamiseksi putkessa. Putki on pinnan alle asennettava putki ja se siirtää fluidin avulla lämpöä putken ja sen ympäristön välillä. Lisäksi putki käsittää ilma-kanavaosat ilman tuomiseksi putkeen ja sen poistamiseksi putkesta. Putki on sovitettu toimimaan siten että lämmönvaihdinosissa virtaava fluidi luovuttaa tai vastaanottaa lämpöenergiaa putkessa virtaavasta ilmasta riippuen ilman vir-taussuunnasta ilmakanavaosien välillä.

Muita suoritusmuotoja on esitetty epäitsenäisissä vaatimuksissa.

Kuvien lyhyt selitys

Keksinnön suoritusmuotoja esitetään viitaten seuraaviin kuviin:

Fig. 1a esittää maalämpöön perustuvan lämmönsiirtojärjestelmän toiminnan kylmänä aikana

Fig. 1 b esittää em. järjestelmän toiminnan lämpimänä aikana Fig. 1c esittää rakennuksesta poistettavaa vettä hyödyntävän järjestelmän toiminnan kylmänä aikana

Kuvien yksityiskohtainen selitys

Fig. 1a esittää lämmönsiirtojärjestelmän 100, jota käytetään rakennuksen 180 lämmittämiseksi. Järjestelmä 100 käsittää ilmatiiviin lämmönvaihdinputken 170, joka voi olla esim. 2-20 m pitkä. Putki 170 voi olla onttoa esim. ruostumatonta tai pinnoitettua teräsputkea, jonka halkaisija voi olla esim. pyöreä, neliskulmainen tai mo-nikulmainen.

Putki 170 on pinnan 101 alle asennettava ja se voidaan asentaa maaperään 102 kuvien mukaisesti tai veden pinnan alle pysty-, vino- tai vaaka-asentoon.

Putki 170 voi käsittää irrotettavasti suljettavan kansiosan 175, joka voi olla muovia tai metallia, esim. ruostumatonta tai pinnoitettua terästä.

Kansi 175 on ilmatiiviisti suljettava ja se mahdollistaa putken 170 huoltamisen sen kautta.

Putki 170 käsittää lämmönvaihdinosat 130, jotka ovat sovitettu lämmönsiirto-fluidin, esim. neste tai kaasu, kuljettamiseksi putkessa 170. Lämmönsiirtoon tarkoitettu neste voi olla esim. vesi tai jäänestoaine, ja kaasu voi olla esim. ilma.

Osat 130 voivat olla asennettu putken 170 sisäpintaa 171 vasten siten että ne peittävät osittain tai kokonaan sisäpinnan 171 alan.

Osat 130 käsittävät ulomman levyrakenteen 132 ja sisemmän levyrakenteen 134, joiden sisälle on muodostettu kuljetuskanavat 136, jotka ovat sovitettu kuljettamaan fluidia osissa 130 ja jotka mahdollistavat tehokkaan lämmönsiir-tymisen.

Kanavat 136 voivat käsittää ainakin yhden kanavan 136.

Osat 132, 134 ja kanavien 136 väliseinät voivat olla metallisia, esim. alumiinia tai ruostumatonta terästä, jolloin mahdollistetaan tehokas lämmönsiirtyminen.

Rakenne 132 voi olla muodostettu sisäpinnasta 171, johon on liitetty rakenne 134 ja väliseinät, jolloin rakenne 132 on muodostettu samasta materiaalista kuin putki 170.

Osat 130 ovat neste- tai ilmatiiviit, jotta fluidi pysyy kanavissa 136.

Putki 170 siirtää fluidin avulla lämpöenergiaa putken 170 ja sen ympäristön 102 välillä.

Lisäksi putki 170 käsittää ilmakanavaosat 104, 105, 158, 159 ilman tuomiseksi putkeen 170 ja sen poistamiseksi putkesta 170.

Osat 104, 105, 158, 159 käsittävät ensimmäisen kanavaosan 158, 159, joka kuljettaa ilmaa T3, T’3 putken 170 ja ilmastointikanavan välillä, ja toisen kanavaosan 104, 105, joka kuljettaa ilmaa T1, T1, T2, T2 putken 170 ja ilmastointikanavan välillä.

Kanava 104 voi olla kytkettävissä ilmastointijärjestelmän kanaviin siten että se pystyy tuomaan ilmaa ΤΊ rakennuksen sisälle ja kuljettamaan ilmaa T1 pois sisältä.

Kanava 159 voi olla kytkettävissä ilmastointijärjestelmän kanaviin siten että se pystyy tuomaan ilmaa T4 rakennuksen ulkopuolelta ja/tai sisältä ja kuljettamaan ilmaa T4 sisälle.

Kanavat 104, 105, 158, 159 voivat olla muovi- tai metalliputkea.

Putki 170 on sovitettu toimimaan siten että osissa 130 virtaava fluidi luovuttaa tai vastaanottaa lämpöenergiaa putkessa 170 virtaavasta ilmasta T9, T9 riippuen sen virtaussuunnasta kanavien 104, 105, 158, 159 välillä.

Lisäksi putki 170 käsittää ilmatiiviisti kiinnitettävän kaltevan pohjarakenteen 172, joka on sovitettu keräämään putkessa 170 muodostuva kondenssivesi tai huollon yhteydessä putkeen 170 joutuva pesuvesi. Pohja 172 on muovia tai metallia, esim. ruostumatonta tai pinnoitettua terästä.

Lisäksi putki 170 käsittää vesiputken 139, jota pitkin vesi on mahdollista poistaa putkesta 170. Putki 139 voi olla muovia tai metallia.

Lisäksi putki 170 voi käsittää vesipumpun 174, joka on sovitettu pumppaamaan kerätty vesi putkea 139 pitkin.

Lisäksi järjestelmä 100 voi käsittää ilmapumpun 150, joka on liitetty kanavaan 158 ja sillä kuljetetaan ilmaa T2, T’2, T3, T’3 putkessa 170 ja kanavassa 158, 159.

Pumpun 150 avulla on mahdollista kuljettaa ilmaa T2, T’2, T3, T’3 kanavasta 158, 159 kohti kanavaa 104,105 ja toisinpäin.

Lisäksi järjestelmä 100 voi käsittää lämpöpumpun 120, joka on sovitettu kuljettamaan fluidia kanavissa 136, ohjaamaan fluidin lämpötilaa kanavissa 136, lämmittämään ja viilentämään rakennusta 180 tarpeen mukaan, ja lämmittämään käyttövettä.

Pumppu 120 on asennettavissa rakennuksen 180 yhteyteen, esim. sen sisä-tai ulkotiloihin, ja se voi olla esim. Li-Mithran lämpöpumppu.

Lisäksi järjestelmä 100 voi käsittää pumpun 120 liitäntävälineet 138, jonka avulla kanavat 136 liitetään pumppuun 120. Välineet 138 voivat käsittää tuloputken, jota pitkin fluidi T7 tuodaan kanaviin 136, ja poistoputken, jota pitkin fluidi T’7 poistuu kanavista 136. Välineet 138 voivat olla muovi- tai metalliputkea.

Pumppu 120 voi olla liitetty putkeen 139, jolloin putkesta 170 poistettavaa vettä on mahdollista hyödyntää

Lisäksi järjestelmä 100 voi käsittää aurinkosähköpaneeliosan 126, joka on liitetty pumppuun 120. Osa 126 on sovitettu tuottamaan vastaanottamansa va-losäteilyn avulla sähköä, jota on mahdollista käyttää rakennuksen 180 ja/tai käyttöveden lämmittämiseen.

Osa 126 voi käsittää useista valosähköelementeistä muodostuvan elementti-ryhmän, invertterin, akun ja kytkentäjohdot, jolloin on mahdollista kerätä ja hyödyntää osan 126 tuottama sähkö.

Lisäksi järjestelmä 100 voi käsittää lämmönvaihtimen (-siirtimen) 160, joka on sovitettu lämmittämään putkessa 170 lämmitetyn ilman T2 avulla vaihtimeen 160 tuleva ilma T’4 ja jäähdyttämään putkessa 170 jäähdytetyn ilman T3 avulla vaihtimeen 160 tuleva ilma T1.

Vaihdin 160 on asennettavissa rakennuksen 180 yhteyteen, esim. sen sisä- tai ulkotiloihin.

Vaihdin 160 voi olla liitetty kanavaan 158, 159 pumpun 150 ja kanavan 159 tu-lo-/poistoaukon välille kuvan mukaisesti siten että tuleva ilma T4 kulkee sen kautta.

Lisäksi vaihdin 160 voi olla liitetty kanavaan 104, 105 kuvan mukaisesti siten että tuleva ilma T1 kulkee sen kautta.

Vaihdin 160 voi käsittää suodattimen, jolla suodatetaan vaihtimen 160 kautta kanavista 104, 159 tuleva ilma T1, T4. Järjestelmä 100 toimii kylmänä aikana (lämmityskaudella), esim. syksyllä, talvella tai yöllä, kun rakennuksen 180 sisälämpötilaa halutaan nostaa, siten että kanavaan 159 tuodaan ilmastointijärjestelmän ja pumpun 150 avulla rakennuksen 180 ulkopuolelta ja/tai sisältä kylmää ilmaa T4, joka virtaa vaihtimeen 160, jossa sitä esilämmitetään putkesta 170 tulevalla ilmalla T2.

Vaihtimesta 160 esilämmitetty ilma T’3 virtaa pumpun 150 avulla kanavaa 158 pitkin putken 170 pohjalle, josta se alkaa nousta ylöspäin kohti kanavaa 105. Ylöspäin virratessaan ilma T9 joutuu kosketuksiin osien 130 kanssa ja vastaanottaa kanavissa 136 virtaavan fluidin lämpöenergiaa, jota fluidi on vastaanottanut putken 170 ympäristöstä.

Kanavaa 105 pitkin vaihtimeen 160 virtaavaa lämmitettyä ilmaa T2 käytetään ilman T’4 esilämmitykseen em. mukaisesti. Vaihtimesta 160 lämpöenergiaa luovuttanut ilma T1, joka on ilmaa T’4 lämpimämpää, virtaa kanavaa 104 pitkin rakennuksen 180 sisätiloihin ilmastointijärjestelmän ja pumpun 150 avulla.

Fig. 1b esittää edellä esitetyn mukaisen järjestelmän 100, jota käytetään rakennuksen 180 viilentämiseksi. Järjestelmä 100 toimii lämpimänä aikana (viilennyskaudella), esim. keväällä, kesällä tai päivällä, kun rakennuksen 180 sisälämpötilaa halutaan laskea, siten että kanavaan 104 tuodaan ilmanvaihtojärjestelmän ja pumpun 150 avulla rakennuksen 180 sisältä ja/tai ulkopuolelta lämmintä ilmaa T1, joka virtaa vaihti-meen 160, jossa sitä esijäähdytetään putkesta 170 tulevalla ilmalla T3.

Vaihtimesta 160 esijäähdytetty ilma T2 virtaa kanavaa 105 pitkin putken 170 pohjalle, josta se tuodaan pumpun 150 avulla kanavaan 158. Alaspäin virratessaan ilma T9 joutuu kosketuksiin osien 130 kanssa ja luovuttaa kanavissa 136 virtaavaan fluidiin lämpöenergiaa.

Kanavaa 158 pitkin vaihtimeen 160 virtaavaa jäähdytettyä ilmaa T3 käytetään ilman T1 esijäähdytykseen em. mukaisesti. Vaihtimesta 160 lämpöenergiaa luovuttanut ilma T4, joka on ilmaa T1 viileämpää, virtaa kanavaa 159 pitkin rakennuksen 180 sisätiloihin ilmastointijärjestelmän ja pumpun 150 avulla.

Fig. 1c esittää järjestelmän 100, jossa hyödynnetään rakennuksesta 180 poistettavaa vettä, esim. sade- ja talousvettä. Järjestelmä 100 käsittää edellä esitetyn kaltaisen putken 170, joka on asennettu vaaka-asentoon kuvan mukaisesti maan pinnan 101 alle.

Vaihtoehtoisesti putki 170 voi olla asennettu pysty- tai vinoasentoon. Järjestelmässä 100 vesi kerätään rakennuksen 180 sadevesiränneistä 182 ja vesipisteistä 184, 185, esim. lavuaarista 184 ja suihkusta 185, poistoputken 182 avulla ja johdetaan lämmitysputkeen 183, jossa se lämmittää välineen 138 avulla pumpulle 120 tulevan ilman T’7. Putkesta 183 lämpöenergiaa ilmalle T’7 luovuttanut vesi poistetaan poistoputken 107 avulla viemäriin 103. Järjestelmä 100 voi käsittää keräysvälineen 190, joka on maan pinnan 101 päälle asennettava ja jonka avulla tuodaan ilma T’4 putkeen 170. Välineessä 190 voi olla ainakin yksi lämmönvaihdin 110, jonka avulla esiläm-mitetään järjestelmään 100 tuleva ilma T’4. Vaihdin 110 voi olla hakemuksessa Fl 20155556 esitetyn mukainen vaihdin 110.

Lisäksi väline 190 voi käsittää tuuligeneraattorin 192, jonka avulla voidaan tuottaa sähköä.

Edellä esitetään vain eräitä keksinnön suoritusmuotoja. Keksinnön mukaista periaatetta voidaan muuntaa vaatimusten määrittelemän suoja-alueen puitteissa esim. toteutuksen yksityiskohtien sekä käyttöalueiden osalta.

Claims (8)

1. Lämmönsiirtojärjestelmä (100), joka käsittää lämmönvaihdinputken (170), joka käsittää lämmönvaihdinosat (130, 132, 134, 136) lämmönsiirtofluidin kuljettamiseksi putkessa ja ilmakanavaosat (104, 105, 158, 159) ilman tuomiseksi putkeen ja sen poistamiseksi putkesta, joka putki on pinnan (101) alle asennettava putki ja se siirtää fluidin avulla lämpöä putken ja sen ympäristön (102) välillä, tunnettu siitä että putki on sovitettu toimimaan siten että lämmönvaihdinosissa (136) virtaa-va fluidi luovuttaa tai vastaanottaa lämpöenergiaa putkessa virtaavasta ilmasta (T9, T’9) riippuen ilman virtaussuunnasta ilmakanavaosien välillä.

2. Edellisen vaatimuksen mukainen järjestelmä, jossa ilmakanavaosat käsittävät putken ensimmäisen kanavaosan (158, 159), joka kuljettaa ilmaa (T3, T’3, T4, T’4) putken ja ilmastointikanavan välillä, ja toisen kanavaosan (104, 105), joka kuljettaa ilmaa (T1, ΤΊ, T2, T’2) putken ja ilmastointikanavan välillä.

3. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen järjestelmä, jossa ilma (T’4) vastaanottaa fluidin putken ympäristöstä vastaanottamaa lämpöenergiaa, kun ilman (T’9) virtaussuunta on ensimmäisestä kanavaosasta kohti toista kanava-osaa, joka johtaa rakennuksen (180) sisätiloihin.

4. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen järjestelmä, jossa ilma (T1) luovuttaa fluidille lämpöenergiaa, kun ilman (T9) virtaussuunta on toisesta kanavaosasta kohti ensimmäistä kanavaosaa, joka johtaa rakennuksen sisätiloihin.

5. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen järjestelmä, joka lisäksi käsittää ilmapumpun (150), joka on liitetty putken kanavaosaan (158) ja sovitettu kuljettamaan ilmaa putkessa ja ensimmäisessä kanavaosassa.

6. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen järjestelmä, joka lisäksi käsittää lämpöpumpun (120), joka on sovitettu kuljettamaan fluidia lämmönvaihdinosi-en kanavissa (136), ja lämpöpumpun liitäntävälineet (138), joiden avulla kanavat liitetään lämpöpumppuun.

7. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen järjestelmä, joka lisäksi käsittää lämmönvaihtimen (160), joka on liitetty ensimmäiseen kanavaosaan, ja sovitettu lämmittämään putkessa lämmitetyn ilman (T2) avulla vaihtimeen tuleva ilma (T’4) ja jäähdyttämään putkessa jäähdytetyn ilman (T3) avulla vaihtimeen tuleva ilma (T1).

8. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen järjestelmä, jossa putki on asennettu maaperään (102) tai veden pinnan alle. Krav