FI58017C - Vaermeanlaeggning innefattande en vaermepump och en braensleeldad vaermepanna med en radiatorkrets - Google Patents

Description

I- ^”'1 r_, .... KUULUTUSJULKAISU „ A

[B] (11) UTLÄGGN I NGSSKRIFT 5 8 0 1 7 C (451 Patentti myönnetty ΙΟ II 1930 *«6^3 Patent roeddelat ^ ^ (51) Kv.lk?/im.ci.3 p 24 D 11/02, 3/00 SUOM I —FI N LAN D (21) P«*nttlh*k*»m™ —l*t*f*«f*6knjng 751122 (22) HakwnispUvt—AiMdicnfngadag l6.Olt.75 (23) Alkvpllvl—>Glltlgh«tadtg l6.0lt.75 (41) Tullut luikituksi — Bllvlt offuntllg 19.10.75

Patentti. |a rekisterihallitut Nlhavlktlpaam |. kuuLjullulam pum. -

Patent- oeh registerstyrelsen Amöktn utlagd och utl.tkrifUn publicund 31.07.80

(32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus —Begird prlorltet 18.0L. 7U

Ruotsi-Sverige (SE) 71+05257-2 (71) Projectus Industriprodukter AB > Torsgatan 21, Stockholm, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Berth Ulrik Gustafsson, Österskär, Ruotsi-Sverige(SE) (7I+) Oy Jalo Ant-Wuorinen Ab (5I+) Lämpölaitos, johon kuuluu lämpöpumppu ja polttoaineella lämmitetty lämpökattila siihen liittyvine radiaattoripiireineen - Värmeanläggning, innefattande en värmepump och en bränsleeldad värmepanna med en radiator-krets Tämä keksintö koskee lämpölaitosta, johon kuuluu tavanomainen, polttoaineella lämmitetty lämpökattila, johon on liitetty radiaat-toripiiri ja lämminvesivaraaja, sekä lämpöpumppu, joka käsittää kyl-mäainepiirin, jossa on sarjaan kytkettynä kylmäaineen paisuntavent-tiili, höyrystin, kompressori ja lauhdutin, joka toimii lämmönvaihti-mena kylmäainepiirin lämmön siirtämiseksi radiaattoripiiriin. Asuntojen ja veden lämmittämiseksi on tunnettua käyttää lämpöpumppuja ja alhaisissa ulkolämpötiloissa jonkinlaista lisälämpölähdettä. Lisä-lämpölähteenä on joissakin yksityistapauksissa käytetty tavanomaisia öljylämmitettyjä lämpökattiloita.

On kuitenkin osoittautunut, että lämpöpumpun ja sarjaankytketyn öljykattilan yhdistelmä aikaansaa epäedullisia säätöteknisiä olosuhteita ja tämä voi olla eräs syy siihen, että tähän asti on usemmiten valittu käyttää hyväksi sähkölämpöä ja kaukolämpöä lämpöpumpun lisänä, vaikka nämä energianmuodot ovat kalliita ja ovat epäedullisia voimantuottaja- ja jakelunäkökannalta katsottuna.

Lämpöpumpulle pätee että sillä, kylmäaineen lauhdutuslämpötilan ollessa vakio, on ulkoilmalämpötilan laskiessa voimakkaasti pienenevä "lämmöntuottokyky", so. tuotetun ja siihen syötetyn energian osa-määrä. Tämän lisäksi kasvaa tietenkin asunnon lämmöntarve ulkolämpö- F 8017 tilan laskiessa. Tämän lisäksi pätee, että on epätaloudellista mitoittaa lämpöpumppu selviytymään kiinteistön kokonaislämmöntarpees-ta vuoden kylmimpänä päivänä. Yleensä kehitetään noin 30-40 % lämmöntarpeesta lämpöpumpulla ja lisälämmöntarve jollakin muulla lämpö-lähteellä. Jos tässä yhteydessä käytetään kaukolämpöä tai sähkölämpöä lisälämpölähteenä, tulee näiden tehonkulutus olemaan alhainen korkeissa ulkolämpötiloissa ja korkea alhaisissa ulkolämpötiloissa. Tämä yhdessä muiden kytkettyjen tehojen kanssa tulee olemaan hyvin epäedullista tuotantonäkökulmasta katsottuna, koska monet suuret energian tuotantolaitokset vain hyvin hankalasti voidaan saada tuottamaan tehoa, joka vastaisi suurentunutta tarvetta, kuten alhaisissa ulkolämpötiloissa.

Keksinnön eräänä tarkoituksena on aikaansaada lämpölaitos, jonka rakenne sallii niin edulliset säätötekniset olosuhteet, että varsinaisia sovituksia lämpöpumpun ja lämmityskattilan välillä voidaan välttää ja että yksinkertaisia säätölaitteita voidaan käyttää lämpö-jakautuman ohjaamiseksi pumpun ja kattilan välillä, kun lämpöpumpun kapasiteetti ei riitä kiinteistön lämmöntarpeen tyydyttämiseksi.

Keksinnön tarkoituksena on vielä aikaansaada lämpölaitos, jossa vältetään energian tuotantoverkon rasittamista äärimmäisissä sääolosuhteissa .

Keksinnön mukainen laitos on tarkoitettu varsinkin moniperhe-taloja, teollisuuslaitoksia, konttoreita tai vastaavia varten, joissa tehotarve ylittää noin 10 kW.

Laitos käsittää tavanomaisen polttoaineella lämmitettävän lämmityskattilan, johon liittyy patterivesikierto ja edullisesti erillinen lämpimän käyttöveden varaaja^ sekä laitteistoon liitetyn lämpö-pumpun, jolloin ohitusjohto on sijoitettu lämmityskattilan kanssa rinnan ja yhdistetty patterikierron nousujohtoon jakoventtiilin välityksellä .

Edellä mainitun tyyppiselle laitokselle on keksinnön mukaan tunnusomaista se, että toinen ohitusjohto on sijoitettu lähelle lämmityskattilaa ja sen kanssa rinnan, että lämpöpumpun lauhdutin on kytketty lämmönvaihtoyhteyteen kyseisen toisen ohitusjohdon kanssa, että kolmas ohitusjohto on sijoitettu toisen ohitusjohdon lämpimän puolen ja ensimmäisen ohitusjohdon välille, että toinen jakoventtiili on sijoitettu kohtaan, jossa kolmas ohitusjohto liittyy toiseen ohitus johtoon, ja että lämpöpumpun puristustyö on järjestetty ohjattavaksi lämpöpumpun kylmäaineen paineella, joka vallitsee höyrystimen 3 5801 7 ja lämpöpumpun kompressorin välillä.

Laitoksella voidaan yksinkertaisella tavalla ohjata lämpöpumpun energiavirtausta öljykattilaan vast, lämminvesivaraajaan ja radiaat-toripiirin nousujohtoon. Sekä pääjakoventtiili että toinen jakovent-tiili voivat olla automaattiset, so. niin että ne johtavat lämmin-veden ohitse riippuen halutusta lämpötilasta. Nämä venttiilit voivat tietenkin olla tavanomaisia käsin ohjattavia jakoventtiilejä, mutta jotta lämmönvirtauksen säätö jossain määrin helpottuisi tiettyä tarvetta varten, voivat nämä jakoventtiilit olla liitetyt toisiinsa esimerkiksi väljän mekaanisen nivelvarren avulla siten, että toisen venttiilin tietty säätö ei aluksi vaikuta pääventtiilin säätöön.

Lämpöpumpun kompressori on sopivimmin monisylinterinen, jotka sylinterit voidaan kytkeä pois vast, päälle riippuen kiinteistön lämmöntarpeesta. Kompressorin poiskytkeminen vast, päällekytkeminen voidaan järjestää tapahtuvaksi lämmityskattilan veden lämpötilan mukaan. Keksintö selitetään lähemmin seuraavassa viitaten oheiseen piirustukseen, joka esittää kaaviomaisesti erästä keksinnön mukaista laitosta.

Piirustuksen oikealla puolella on suljettu piiri 1 esimerkiksi freonityyppistä kylmäainetta varten. Piiri 1 käsittää sarjaan kytkettynä höyrystinlaitteen 2, johon kuuluu puhallin 3 ilman läpivirtauksen nopeuttamiseksi, kompressorin 4, lauhduttimen 5 ja paisunta-venttiilin 6. Kylmäaine virtaa piirissä puristuen kompressorissa 4, lauhtuen lämmönvaihtimessa 5, laajentuen paisuntaventtiilissä 6 ja höyrystyen höyrystimessä 2. Lauhdutin on rakenteeltaan lämmönvaih-din kylmäaineen lämpösisällön siirtämiseksi radiaattori- ja lämmitys-kattilajärjestelmässä virtaavaan veteen. Radiaattorit 7 on liitetty nousujohtoon 8 vast, palautusjohdoon 9. Pumppu 10 on sijoitettu palautus johtoon 9 radiaattorien 7 läpi tapahtuvan vedenkierron parantamiseksi. Nousujohto 8 ja palautusjohto 9 on liitetty öljyllä lämmitettävään lämmityskattilaan 11 syöttöjohdon 12 vast, palautusjohdon 13 kautta. Ohitusjohto 14 on sijoitettu palautusjohdon 9 ja nousu-johdon 8 väliin. Jakoventtiili 15 on liitetty nousujohtoon 8, syöttö-johtoon 12 ja ohitusjohtoon 14. Lämpöpumppu 1-6 on putkijohtojen 16 ja 17 kautta yhdistetty palautusjohtoon 13 vast, syöttöjohtoon 12 siten, että lämmönvaihdin 5 on kytketty rinnan öljykattilan 11 kanssa. Putkijohto 18 yhdistää ohitusjohdon 14 ja putkijohdon 17. Johto 18 on yhdistetty putkijohtoon 17 toinen jakoventtiilin 19 kautta, jonka avulla lämmönvaihdinvirtausta voidaan jakaa piirustuksen esit- 5801 7 4 tämällä tavalla. Tavanomaista rakennetta oleva lämminvesivaraaja 20 on tavalliseen tapaan yhdistetty öljykattilaan 11. Vaihtoehtoisesti voi lämminvesivaraaja olla kytkettynä rinnan lämmityskattilan 11 kanssa.

Kun nyt tarkastellaan niitä tyypillisiä säätöjärjestelmiä, joita käytetään lämpöpumpun sopeuttamiseksi öljykattilaan, on lämpöpumppu varustettu tunnusteluelimellä 21, joka mittaa kylmäaineen paineen höyrystimen ja kompressorin välillä. Sopivimmin monisylinterityyp-pinen kompressori 4 on järjestetty siten, että yksi tai useampi sylinteri voidaan kytkeä pois tai päälle vallitsevan lämmöntarpeen mukaan. Paine-elin 21 on sovitettu valitsemaan päällekytkettyjen sylinterien lukumäärä kompressorissa 4. Tunnustelemalla kylmäaineen alipaineen höyrystimen jälkeen saadaan tieto kaasun tiheydestä ja siten ulkoilman lämpötilasta, joka siis ohjaa lämpöpumpun toimintaa. Tämän lisäksi voi kompressori 4 olla sovitettu pois- vast, päälle-kytkettäväksi lämmityskattilan veden lämpötilan mukaan. Se termostaatti, joka mittaa järjestelmän lämminvesilämpötilan ja joka ohjaa öljynpolttimen 23 toimintaa, voi siis myöskin olla sovitettu pysäyttämään ja käynnistämään kompressorin moottorin 26. Paisuntaventtii-liä 6 voidaan ohjata tavanomaisella tavalla kylmäaineen paineen mukaan höyrystimen jälkeen.

Piirustuksessa esitetty laitos käsittää siis piirin, johon kuuluu öljykattila 11, putkijohdot 12, 8, radiaattorit 7, putkijohto 9, pumppu 10 ja putkijohto 13. Tähän piiriin on lauhdutinlämmön-vaihdin 5 kytketty rinnan öljykattilan 11 kanssa.

Järjestelmän optimoimiseksi parhaimmalla mahdollisella tavalla standardisoitujen putkilujuusrajojen suhteen, valitaan sopivimmin 24 ata:n paineraja. Jos lämpöpumppu sisältää freon 22:ta saadaan veden lämpötilaksi 55°C. Kesäkäytössä kattilan lämpötila säädetään tällöin sopivimmin korkeintaan 55°C:ksi siten, ettei öljykattilan normaalisti tarvitse kytkeytyä päälle kesän aikana. Tällöin ohitusventtiili 19 säädetään siten, että lauhdutinlämmönvaihtimen läpi tapahtuva virtaus kokonaisuudessaan johdetaan syöttöjohtoon 12, josta lämpöpumpun lämmittämä vesi virtaa öljykattilan läpi ja putki-johtojen 13, 16 kautta takaisin lauhdutinlämmönvaihtimeen 5 syöttö-pumpun 22 avulla. Tämä kierto edellyttää että nousujohtojakovent-tiili 15 sulkee syöttöjohdon 12.

Jos nyt oletetaan, että radiaattoreihin on syötettävä kuumaa vettä, säädetään jakoventtiili 15 sopivalle läpivirtausarvolle vast, se säädetään sopivalle nousujohtolämpötilalle ja osa lämmönvaihdin- 5801 7 virtauksesta johdetaan ohi ohitusjohtoon 14 jakoventtiilin 19 avulla. Tällöin edellämainittu lämmityskattilan läpi tapahtuva virtaus-määrä pienenee, josta voi seurata vaara että lämminvesivaraajan käyt-tölämminveden lämpötila ei nouse tarpeeksi esimerkiksi jos suurempia määriä lämmintä vettä on käytetty. Tästä seuraa, että kattilavesi-lämpötila laskee, joka lämpöpumpun käydessä maksimiteholla merkitsee sitä, että öljypoltin 23 kytkeytyy päälle öljypolttimen normaa-lisäätölaitteen avulla. Tällöin kuumaa vettä virtaa lämpökattilas-ta syöttöjohtoon 12 ja edelleen jakoventtiiliin, johon ohitusjohdon 18 ja ohitusjohdon 14 kautta syötetään lämmönvaihdinvettä siten, että nousujohto 8 laimentamalla kahden jakoventtiiliin tulevan johdon kautta voi saada oikean lämpötilan. Tämän muutoksen aikana öljy-kattilan läpi tapahtuva läpivirtaussuunta muuttuu edellämainittuun kesätapaukseen verrattuna. Talvitapauksessa virtaa siis lämmönvaih-timessa 5 lämmennyt vesi johdon 17, johdon 18 ja ohitusjohdon 14 •kautta nousujohtojakoventtiiliin, kun taas lämpökattilassa 1 lämmennyt vesi virtaa johdon 12 kautta nousujohtojakoventtiiliin. Jako-venttiili voidaan tällöin säätää sopivan nousujohtolämpötilan aikaansaamiseksi. Se lämmönvaihtimesta tuleva vesi, jota ei käytetä laimennuksena nousujohdossa, virtaa alaspäin ohitusjohdossa ja palautus-johdon 13 kautta kattilaan vast, johtoon 16 kiertämään uudestaan lämmönvaihtimen kautta. Täten aikaansaadaan erittäin hyvä joustavuus mitä molempien lämmönlähteiden yhteen sopeutuvuuteen tulee. Kummatkin jakoventtiilit 15 ja 19 voivat olla automaattiset ja sen tyyppiset jotka ainoastaan tunnustelevat lämpötilan.

Claims (5)

1. 6 5 801 7
2. 1. Lämmityslaitteisto, joka käsittää tavanomaisen polttoaineella lämmitettävän lämmityskattilan (11) , johon liittyy patterivesi-kierto (8, 12, 9, 13) ja edullisesti erillinen lämpimän käyttöveden varaaja (20),sekä laitteistoon liitetyn lämpöpumpun (1-6), jolloin ohitusjohto (14) on sijoitettu lämmityskattilan (11) kanssa rinnan ja yhdistetty patterikierron nousujohtoon (8) jakoventtiilin (15) välityksellä, tunnettu siitä, että toinen ohitusjohto (16, 17. on sijoitettu lähelle lämmityskattilaa ja sen kanssa rinnan, että lämpöpumpun lauhdutin (5) on kytketty lämmönvaihtoyhteyteen kyseisen toisen ohitusjohdon (16, 17) kanssa, että kolmas ohitusjohto (18) on sijoitettu toisen ohitusjohdon (16, 17) lämpimän puolen (17) ja ensimmäisen ohitusjohdon (14) välille, että toinen jakoventtiili (19) on sijoitettu kohtaan, jossa kolmas ohitusjohto (18) liittyy toiseen ohitusjohtoon (16, 17), ja että lämpöpumpun puristustyö on järjestetty ohjattavaksi lämpöpumpun kylmäaineen paineella, joka vallitsee höyrystimen (2) ja lämpöpumpun kompressorin (4) välillä.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitos, tunnettu siitä, että kompressori (4) on monisylinterinen ja että ainakin yksi kompressorin yksittäisistä sylintereistä on sovitettu kytkettäväksi pois tai päälle riippuen kylmäaineen paineesta lämpöpumpun matala-painepuolella.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lämpölaitos, tunnettu siitä, että kompressorin (4) kierrosluku on sovitettu säädettäväksi riippuen kylmäaineen alhaisimmasta paineesta.
5. 1. Värmeanläggning innefattande en konventionell bränsleeldad värmepanna (11) med en radiatorvattenkrets (8, 12, 9, 13) och med en företrädesvis friliggande tappvarmvattenberedare (20) och en tili anläggningen ansluten värmepump (1-6), varvid en shuntledning (14) är anordnad parallellt med värmepannan (11) och ansluten tili radia-torvattenkretsens stigarledning (8) via en shuntventil (15), k ä n -netecknad därav, att en andra shuntledning (16, 17) är anordnad parallellt med och intill värmepannan, att värmepumpens kon— densor (5) är ansluten i värmeväxlingsrelation tili den andra shunt-ledningen (16, 17), att en tredje shuntledning (18) är anordnad mellan den andra shuntledningens (16, 17) varma sida (17) och den