FI58685B - En i samband med en vaermepumpanlaeggning anvaend ackumulator foer vaermeenergi med laog temperatur - Google Patents

Description

r_, KUULUTUSJULKAISU c Q C O C

'W (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT 5 9685 C Patentti myönnetty 10 03 1901 } Patent meddelat (51) Kv.Hc.Wa.3 F 24 D 11/00, F 24 H 7/00 SUOM l — F! N LAN D (21) PwentellMkmwit — PttamaraMcnlng 783139 (22) Hakrnnteptlrl — AmBknlngidag 16.10.78 ' ' (23) Alfcuptlvt—Glttlgh«tad«g 16.10.78 (41) Tullut lulklwlcri — Bllvlt offantllg 17. OU. 80

PfttBnttt* J. r«kiseerihmflftut (44) NlhtMk,,p™» hu.L|..tlu*un pvm.- 0 Q

p»t*nt- och regllteretyrtlMn v ' AraMctn utltgd oeh utl.*krlftm publlcend 28.11.80 (32)(33)(31) Pyydtty etuolk·»»*—Btgirt prioritrt (71)(72) Risto Tapani Tiitola, Karhulantie 68, U8600 Karhula, Suomi-

Finland(Fl) (7^) Berggren Oy Ab (5*0 Lämpöpumppulaitoksen yhteydessä käytettävä matalalämpötilaisen lämpöenergian varaaja - En i samband med en värmepumpanläggning använd ackumulator för värmeenergi med l&g temperatur Tämä keksintö kohdistuu lämmönvaraajaan, jonka muodostaa kostea, ilmaston vaikutusta vastaan lähinnä yläpinnaltaan lämpöeristet-ty maaperän osa ja jota voidaan käyttää esimerkiksi varastoitaessa lämpöä talvikuukausiksi rakennusten lämmittämistä varten niin että varaajasta lämpöpumpun höyrystimellä tapahtuvan jäädyttämisen yhteydessä vapautunut lämpö lämpöpumpun avulla saatetaan korkeampaan lämpötilaan ja johdetaan rakennukseen sen lämmittämiseksi. Tällaisem varaajan käyttötapa on lähemmin esitetty suomalaisessa patenttihakemuksessa 78 2648.

Varaajan toiminnan periaate on se, että siihen syötetään lämpöä, tavallisimmin häviölämpöä esimerkiksi rakennuksen jätevesistä, tuuletusilmasta, lämpöpumpun alijäähdytyksestä, aurinkokennosta tms. lähteestä silloin kun sitä on saatavissa. Tämän e-nergian avulla varaaja, joka kuten mainittiin on yläpinnastaan eristetty ulkoilman lämpövaikutuksia vastaan, pidetään lämpimänä ja ennen kaikkea sulana siihen saakka kunnes talvikuukausina tarvitaan varastoitua lämpöä pumpattavaksi lämpöpumpun avulla rakennuksen lämmittämiseen. Lämpö siirretään varaajaan maaperään upotettua putkistoa myöten, joka putkisto kulkee sopivalla tavalla käytettävissä olevien länunönlähteiden kautta liittyen niihin esimerkiksi lämmönvaihtimien välityksellä. Varaaja puretaan sopivim.min saman putkiston kautta mutta voidaan myös- 2 58685 kin käyttää esimerkiksi lämpöpumppulaitoksen höyryetinputkis-toa suoraan varaajaan upotettuna.

Kuten edellä mainittiin, perustuu varaajan toiminta pääasiassa j siihen lämpöön, joka vapautuu maata jäädytettäessä. Varaajan kapasiteetti on siten oleellisesti riippuvainen maan jäätymis-lämmöstä. Seuraavassa muutamia lukuja erilaisten maatyyppien jäätymielämmöistä; märkä savi 320 Mj/m3 kuiva savi 187 " hiekka 79 " (Lähde:INSKOn julkaisu 73-74. Lämpöpumppu ja sen hyväksikäyt tö.) Ylläolevat luvut osoittavat, että maaperä, joka pystyy hyvin säilyttämään mahdollisimman paljon vettä, on edullisin.

Märän savenilieäksi tulee hyvin kysymykseen esimerkiksi märkä turve.

Kosteusolosuhteiden muuttuminen tapahtuu tällaisessa varaajassa sen lämmittämisen, kuormittamisen ja ilman sekä ympäröivän maaperän'lämpötilan vaihteluiden johdosta. Ajanjaksona, jolloin varaajaa ei kuormitetä vaan sinne syötetään lämpöä, se saattaa olla, osittain myös maaperän oman lämmön vaikutuksesta, hyvinkin lämmin ja kuivua helposti. Käytännössä on elokuussa mitattu 17-1Ö°C lämpötiloja varaajan putkistossa· Kuivumisen välttämiseksi voidaan varaaja varustaa toisella putkitolla, jonka , kautta uutta kosteutta syötetään maaperään, jotta se varmasti olisi riittävän märkä jäätymisen alkaessa ja siten kapasiteetiltaan mahdollisimman suuri.

Vaihtelevat kosteus- ja lämpötilaolosuhteet tekevät varaajan lämmöneristyksen rakentamisen vaikeaksi niin, että eriste aina säilyttää eristyskykynsä ilman, että tämä valuvan pintaveden tai tiivistyneen kosteuden vaikutuksesta heikkenee. Nor-maalirakenteissa, esim. rakennuseristyksissä suojataan lämmön-eristeet kostumiselta erilaisten kosteussulkujen avulla, mutta tässä tapauksessa, kosteuden virtaussuunnan vaihdellessa ulkoilman ja varaajan keskinäisten lämpötilaerojen muuttuessa niin, että vuoroin ylfe- ja alapuoli on kylmempää, on kosteus-sulkujen käyttö eristyksen yhteydessä kyseenalaista, jopa haitallista. Jos esimerkiksi eristeen yläpinnassa on kosteussulku, kostuu eriste ulkoilman ollessa kylmempää kuin maaperä alhaalta nousevan kosteuden vaikutuksesta, joskin yläpinnassa oleva kos- 3 58685 teussulku toisaalta estää pintavesien tunkeutumisen eristeeseen.

Jos taas kosteussulku pannaan eristeen alapinnalle, pääsevät pintavedet vapaasti tunkeutumaan eristeeseen mutta eivät sen läpi. Kosteussulun asettaminen molemmille pinnoille taas tekee eristeestä lähes umpinaisen tilan, jolla aina on taipumus jatkuvien läm-mönvaihteluiden tapahtuessa vähitellen kostua ja jäädä märäksi.

Tämän keksinnön tarkoituksena on esittää varaaja, jossa maaperän kosteuden varmistaminen ja lämmöneristeen säilyminen kuivana saadaan aikaan yksinkertaisesti suorittamalla eristeiden asennus määrätyllä tavalla ja keksinnön tunnusmerkit selviävät oheisesta patenttivaatimuksesta 1.

Uusimmassa rakennusten lämmöneristystekniikassa on ryhdytty käyttämään hyväksi sitä mineraalivillalevyjen ominaisuutta, että niissä kosteus siirtyy huomattavan helposti levyn pinnan suuntaisesti ja taas vaikeasti kohtisuoraan levyn lävitse. Tätä ominaisuutta käytetään hyväksi esimerkiksi silloin, kun rakennuksen pohjakerroksen lämmöneritys asennetaan betonimuurin ulkopuolelle suoraan ympäröivää maata vasten ja tämän lämmönerityksen alapuolelle asennetaan salaoja. Tällöin eristettä pitkin valuu kaikki kosteus salaojaan, eristys pysyy kuivana ja koko alakerran betonimassa pysyy lämpimänä eristyksen sisällä. Samaa ilmiötä voidaan käyttää hyväksi tämän patenttihakemuksen kohteena olevan varaajan yläpuolelle asennettavassa lämmöneristyksessä asettamalla levyt kaltevasi i, jolloin pintavesi ja muusta syystä levyyn joutunut kosteus valuu osittain levyn pinnalla, osittain sen sisällä levyn pinnan suuntaisesti kaltevan pinnan suuntaan. Jotta samalla varaajan toinen pulma, itse varaajan maaperän kosteana pysyminen, saataisiin helposti ratkaistua, johdetaan tämä vesi sopivalla tavalla itse varaajaan sen putkiston ympärillä olevan maamassan kosteuttamiseen.

Suoritetuissa kokeissa, jotka koskivat veden valumista eris-tyslevyistä, eristysmateriaalina oli karkeakuituinen kova lasivil-lalevy, jonka kuitupaksuus oli keskimäärin 8-10 ,u, vahvuus 10 cm -z ' ja tilavuuspaino 75 kg/m . (Kauppanimi Otsolevy -75-10). Levyt kasteltiin siten, että ne olivat täysin märkiä, jolloin niiden sisältämä vesimäärä oli 6ΐ5~7δΟ paino-55 (460-575 ltr/m^). Levyt asetettiin valumaan eri kaltevuuskulmissa, jolloin seuraavat määrät levyissä olleesta vedestä valui pois kokeen aikana, joka kesti 25 min.

« 58685

Kaltevuus Poistunut vesimäärä levyssä olleesta kokonaisvesimääräetä 1 : 3,5 47 1:5 24 1 :: 6 20 1:8 12 1 : 10 8 Tämä taulukko osoittaa, että kaltevuudella 1:5 - 1:3,5 poistuu eristyskykyä haitaava vesi nopeasti, joten pintavesien ja kondensoituneen veden poistaminen eristyksestä saadaan helposti hoidettua ilman että tarvitsee käyttää kosteussulkuja, jotka toisissa olosuhteissa, kosteuden tunkeutuessa maasta ylöspäin, olisivat haittana eristyskyvylle. .

Varaajan rakenne selviää oheisesta kuviosta. Kosteutta säilyttävän maakerrksen (1) sisään on asetettu lämmönsiirtoputkisto (2) ja. sen yläpuolelle sorakerros (3), joka muotoillaan siten, että sen päälle asetetut levyt (4) asettuvat halutulla tavalla niin, että viettävät varaajan keskelle päin joko yhteen pisteeseen tai varaajan suuruudesta riippuen useampaan pisteeseen tai rakoon (5). Näistä kohdista vesi voidaan joko sorakerroksen (3) tai putkiston (6) avulla levittää yli koko alla olevan varaajamassan lisäämään maaperän kosteutta ja siten parantamaan varaajan kapasiteettia.

Jotta estettäisi varaajaan mahdollisesti kertyvän liiallisen vesimäärän jääminen eristeeseen, on eristyksen alapinnan tasoon järjestettävä sopiva ylivuoto, esimerkiksi salaoja (7). Tällä tavalla rakennetun eristyksen päälle voidaan asentaa ensin sora-kerros (8) ja sen päälle esimerkiksi ruokamulta ja käyttää aluet-taruohokentän tai puutarhan kasvupohjana.

Varaajan mahdollisesti tarpeellinen lisäkastelu voidaan suorittaa helposti valelemalla sitä päältäpäin kastelusuihkulla puutar-hakastelun tapaan.

Lämmöneristyksen asentaminen johonkin kaltevuuteen ei lisää eristyskustannuksia. Lämmön siirtymissuunta maassa on kohtisuoraan maanpintaa vastaan eikä kohtisuoraan levyä vastaan. Tästä johtuen tehollinen eristyspaksuus on sama kuin eristeen paksuus kohtisuoraan maanpintaa valtaan, joten käytettäessä kaltevia eristys-levyjä ne voivat olla kaltevuuskulmaa vastaavasti ohuempia kuin vaakasuorat. Saman eristystehon saavuttamiseksi tarvitaan siten sama kuutiomäärä eristettä asetettakoon se vaakasuoraan tai mihin kaltevuuskulmaan tahansa. Sopivimman kulman määrää haluttu läm- 5 58685 mönvaraajan kokonaissyvyys ja valittu levyjen tai kaltevien pintojen suuruus. Hyvän tuloksen saavuttamiseksi niin eristeen kuivana pysymisen kuin varaajän märkänä pysymisen kannalta on syytä käyttää verrattiin suurta kaltevuutta, esimerkiksi 1:3 - 1:5·

Eristysmateriaaliksi sopii mikä tahansa maaeristykseksi valmistettu lämmönerietyemateriaali, joka täyttää sen vaatimuksen, että sen päälle valunut pintavesi ja muu kosteus valuu eristeen kaltevaa pintaa pitkin tai eristeen sisällä haluttuun suuntaan. Maaeristykses-sä suositut solumuovit eivät ole tällaisessa tapauksessa erityisen suositeltavia siitä syystä, että ne joutuvat jatkuvien kosteus-virtausten kohteeksi ja huolimatta teoriassa tiiviistä solurakenteestaan ne vuosikymmenien kuluessa vähitellen vettyvät, t.e. solut täyttyvätvvedellä, joka ei poietu sieltä valumalla» Edullisimmaksi eristysmateriaaliksi on osoittautunut kova lasivillalevy, jonka kuitupaksuue on keskimäärin 8-10 jx ja tilavuuspaino 75 kg/m^·

Levyn tulee lisäksi sisältää mahdollisimman vähän erittäin ohuita kuituja sekä kuitupituuden tulee olla niin suuren, että kuidut o ovat orientoituneet mahdollisimman paljon levyn pinnan suuntaisiksi. Tällaisessa levyssä tapahtuu veden liikkuminen levyn pinnan suuntaan parhaiten.(Sopiva laatu on kauppanimellä Otsolevy - 75 myytävä lasivillalevy.)

Eristystä asennettaessa on syytä huolehtia siitä, että eristeen "harjaan" ei synny lämpövuotoa muotoilemalla harjalevyjen reunat viistoiksi.

Claims (6)

6 58685

1. Lämpöpumppulaitoksen yhteydessä käytettävä lämmönvaraaja, jonka muodostavat ilmastoa vastaan yläpinnastaan lämpöeristetty, kostea maaperän osa (1) ja siinä oleva lämmönsiirtoputkisto (2), tunnettu siitä, että lämpöeriste (4) tai sen osat on sovitettu kaltevaan asentoon maan pinnan suhteen siten, että sille tai siihen joutunut tiivistynyt kosteus on johdettavissa eristyksen yhteen tai useampaan haluttuun kohtaan edelleen johdettavaksi mahdollisimman tasaisesti alla olevaan maaperän osaan (1)) sen jäätymislämmön lisäämiseksi ja siten varaajan kapasiteetin nostamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lämmönvaraaja, tunnet-t u siitä, että lämpöeristeestä (4) valuva vesi on sovitettu tasaisesti johdettavaksi maaperän osaan (1) eristyskerroksen (4) alle sovitetun sorakerroksen (3) läpi.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen lämmönvaraaja, tunnettu siitä, että eristyskerroksesta valuva vesi on sovitettu johdettavaksi tasaisesti maaperän osaan (1) eristyskerroksen (4) alle sovitetun ja siitä valuvaa vettä keräävän putkiston (6) avulla.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen lämmönvaraa-ja, tunnettu siitä, että lämpöeriste (4) on mineraali-kuitua .

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen lämmönvaraaja, tunnet-t u siitä, että lämpöeriste (4) on lasivillalevyä, jonka kuitu-paksuus on noin 8-10 ^u.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen lämmönvaraa-ja, tunnettu siitä, että lämpöeristeen (4) muodostavan levyn tai levyjen kaltevuus on jyrkempi kuin 1:10.