FI72798C

FI72798C - FOERFARANDE FOER FOERBAETTRING AV VERKNINGSGRADEN VID ETT UPPVAERMNINGSSYSTEM SAMT ETT UPPVAERMNINGSSYSTEM DAER FOERFARANDET TILLAEMPATS.

Info

Publication number: FI72798C
Application number: FI850177A
Authority: FI
Inventors: Heinz Ekman; Kauko Rahko; Kimmo Puolitaival
Original assignee: Kauko Rahko
Priority date: 1985-01-15
Filing date: 1985-01-15
Publication date: 1987-07-10
Also published as: FI850177L; FI72798B; EP0236660A1; JPS62218740A; SU1386044A3; FI850177A0

Description

7279872798

MENETELMÄ LÄMMITYSJÄRJESTELMÄN HYÖTYSUHTEEN PARANTAMISEKSI SEKÄ LÄMMITYSJÄRJESTELMÄ, JOSSA MENETELMÄÄ ON SOVELLETTU -FÖRFARANDE FÖR FÖRBÄTTRING AV VERKNINGSGRADEN VID ETT UPP-VÄRMNINGSSYSTEM SAMT ETT UPPVÄRMNINGSSYSTEM DÄR FÖRFARANDET TILLÄMPATSMETHOD FOR IMPROVING THE EFFICIENCY OF A HEATING SYSTEM AND A HEATING SYSTEM IN WHICH THE METHOD HAS BEEN APPLIED

Tämän keksinnön kohteena on menetelmä lämmitysjärjestelmän hyötysuhteen parantamiseksi, johon lämmitysjärjestelmään kuuluu yksi tai useampi lämpöelementti, jonka sisällä suljetussa tilassa kierrätetään lämmönsiirtoväliainetta, jonka paine nousee eksponentiaalisesti lämpötilan kasvaessa, sekä lämmitysjärjestelmä, jossa menetelmää on sovellettu.The present invention relates to a method for improving the efficiency of a heating system, the heating system comprising one or more heating elements inside which a heat transfer medium whose pressure increases exponentially with increasing temperature is recirculated in a closed state, and a heating system in which the method is applied.

Suomalaisesta patenttihakemuksesta 831221 tunnetaan lämpö-elementti tai radiaattori, jossa on vaakasuorassa oleva lämmönvaihdin, joka muodostuu putkimaisesta säiliöstä, jossa on sekä kaasun että nesteen muodosssa olevaa väliainetta kuten freonia. Freon höyrystyy lämmönvaihtimen sisällä olevan lämpölähteen, kuten läpi kulkevan lämmitysjohdon avulla. Säiliöön on liitetty lämpöä luovuttava elementti, josta kaasun muodossa oleva väliaine luovuttaa lämpöä ulkopuolella olevaan ilmaan ja samalla lauhtuu ja elementti muodostuu useista säiliön yläreunaan liitetyistä pystysuorassa olevista putkista.Finnish patent application 831221 discloses a heating element or radiator with a horizontal heat exchanger consisting of a tubular container with both a gaseous and a liquid medium such as freon. The Freon evaporates by means of a heat source inside the heat exchanger, such as a heating line passing through it. A heat transfer element is connected to the tank, from which the gaseous medium transfers heat to the outside air and at the same time condenses and the element consists of several vertical tubes connected to the top of the tank.

Tällainen radiaattori on aikaisempiin lämpöpattereihin, joissa lämmönsiirtovällaineena oli pelkästään vesi, verrattuna selvästi tehokkaampi ja taloudellisempi. Silti energiakustannusten jatkuvasti noustessa on tarvetta kehittää lämmitysjärjestelmiä entisestään energian kulutuksen vähentämiseksi. Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada menetelmä lämmitysjärjestelmän hyötysuhteen parantamiseksi. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että lämmönsiirtoväliaineen lämpötilaa ja painetta vaihdellaan kytkemällä sen lämmitys vuoroin päälle ja pois.Such a radiator is clearly more efficient and economical compared to previous radiators in which the heat transfer medium was water alone. Still, as energy costs continue to rise, there is a need to further develop heating systems to reduce energy consumption. It is an object of the present invention to provide a method for improving the efficiency of a heating system. The method according to the invention is characterized in that the temperature and pressure of the heat transfer medium are varied by switching its heating on and off alternately.

Keksinnön mukaisen menetelmän eräälle edulliselle sovellu- 72798 2 tusmuodolle on tunnusomaista se, että lämmitysjärjestelmässä käytetään lämmönsiirtoväliaineen lämmittämiseen järjestelmän kaikkien lämpöelementtien kautta kiertävää vettä, jonka kierto vuoroin kytketään päälle ja katkaistaan vesijohtoon sijoitetun venttiilin avulla.A preferred embodiment of the method according to the invention is characterized in that the heating system uses water circulating through all the heating elements of the system to heat the heat transfer medium, the circulation of which is alternately switched on and off by means of a valve placed in the water line.

Keksinnön mukaisen menetelmän eräälle toiselle edulliselle sovellutusmuodolle on tunnusomaista se, että lämmönsiirto-väliaineena käytetään freon-12:a.Another preferred embodiment of the method according to the invention is characterized in that freon-12 is used as the heat transfer medium.

Lämmitysjärjestelmälle, jossa keksinnön mukaista menetelmää on sovellettu, on tunnusomaista se, että lämmönsiirtoväliaineen lämpötilaa ja painetta on vaihdeltu kytkemällä sen lämmitys vuoroin päälle ja pois.The heating system in which the method according to the invention has been applied is characterized in that the temperature and pressure of the heat transfer medium are varied by switching its heating on and off alternately.

Keksinnön mukaisen lämmitysjärjestelmän eräälle edulliselle sovellutusmuodolle on tunnusomaista se, että lämmönsiirto-väliaineen kuumennus jakson pituus on noin 10% lepojakson pituudesta. Lepojaksolla tarkoitetaan vaihetta, jossa lämmitys tapahtuu normaalilla tavalla.A preferred embodiment of the heating system according to the invention is characterized in that the length of the heating period of the heat transfer medium is about 10% of the length of the rest period. A rest period is a phase in which heating takes place in the normal way.

Edelläesitetyillä tunnusmerkeillä varustetun lämmitysjärjestelmän hyötysuhteen on havaittu olevan huomattavasti entistä paremman.The efficiency of a heating system with the above characteristics has been found to be significantly better.

Seuraavassa keksintöä selitetään yksityiskohtaisemmin esimerkin avulla viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossaIn the following, the invention will be explained in more detail by way of example with reference to the accompanying drawing, in which

Kuv. 1 esittää pystyleikkausta eräästä tähän keksintöön soveltuvasta radiaattorista.Fig. 1 shows a vertical section of a radiator suitable for the present invention.

Kuv. 2 esittää kaaviomaisesti talon lämmitysjärjestelmää, jossa keksinnön mukaista menetelmää on sovellettu.Fig. 2 schematically shows a house heating system in which the method according to the invention has been applied.

Kuviossa 1 on siis esitetty suomalaisesta patenttihakemuk- 3 72798 sesta 831221 tunnettu radiaattori tai lämpöelementti, johon tämän keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa. Radi-aattorissa on vaakasuorassa oleva lämmönvaihdin 1, joka muodostuu putkimaisesta säiliöstä 2, jossa on sekä kaasun että nesteen muodossa olevaa väliainetta kuten freonia tai muuta sen tapaista, joka höyrystyy lämmönvaihtimen läpi kulkevan lämmitysjohdon 3 avulla. Säiliöön 2 on liitetty lämpöä luovuttava elementti 4, jossa kaasun muodossa oleva väliaine luovuttaa lämpöä ulkopuolella olevaan ilmaan ja samalla lauhtuu. Elementti 4 muodostuu useista säiliön 2 yläreunaan liitetyistä pystysuorassa olevista putkista 5. Kuviossa 1 on putket 5 parittain yhdistetty yläpäistään toisiinsa vaakasuoralla putkiosalla 6.Figure 1 thus shows a radiator or heating element known from Finnish patent application 3 72798 831221, to which the method according to the present invention can be applied. The radiator has a horizontal heat exchanger 1 consisting of a tubular tank 2 with both a gaseous and a liquid medium such as freon or the like, which evaporates by means of a heating line 3 passing through the heat exchanger. A heat transfer element 4 is connected to the tank 2, in which the gaseous medium transfers heat to the outside air and at the same time condenses. The element 4 consists of a plurality of vertical tubes 5 connected to the upper edge of the container 2. In Figure 1, the tubes 5 are connected in pairs from each other at their upper ends by a horizontal tube part 6.

Kuviossa 2 edelläesitetyn kaltaisia lämpöelementtejä on merkitty viitenumerolla 7. Kuvion 2 esittämään talon lämmitysjärjestelmään kuuluu lisäksi lämmityskattila 8, vesijohto 9 sekä sulkuventtiili 10.In Fig. 2, heating elements such as those shown above are indicated by reference numeral 7. The heating system of the house shown in Fig. 2 further comprises a heating boiler 8, a water pipe 9 and a shut-off valve 10.

Normaalitilanne on aikaisemmin ollut se, että vesi kiertää järjestelmässä kaiken aikaa, jolloin lämpöelementtien 7 pintalämpötila on vakiintunut tietylle tasolle. Tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä veden kierto katkaistaan automaattisesti sulkuventtiilillä 10 tietyksi ajaksi, esimerkiksi muutamaksi minuutiksi, jolloin vesi kuumenee hetkellisesti huomattavasti korkeampaan lämpötilaan kuin jos se kiertäisi kaiken aikaa. Kun vesi on saavuttanut sopivan lämpötilan venttiili 10 avautuu ja vesi pääsee jälleen kiertämään lämpöelementeissä 7. Kuuma vesi aikaansaa lämpö-elementin sisältämän freonin kuumenemisen ja kaasuuntumisen hetkessä. Tällöin lämpöelementin pintalämpötila kohoaa nopeasti sen lämpötilan yläpuolelle, joka veden jatkuvalla kierrolla olisi aikaansaatu sekä laskee hyvin hitaasti takaisin tähän mainittuun lämpötilaan. Etu saavutetaan freonin suhteessa lämpötilaan eksponentiaalisesti kasvavan pai- 4 neen ansiosta. 7279 8In the past, the normal situation has been that water circulates in the system all the time, when the surface temperature of the heating elements 7 has stabilized at a certain level. In the method of the present invention, the water circulation is automatically shut off by the shut-off valve 10 for a certain time, for example a few minutes, during which the water is momentarily heated to a considerably higher temperature than if it were to circulate all the time. When the water has reached a suitable temperature, the valve 10 opens and the water can again circulate in the heating elements 7. The hot water causes the freon contained in the heating element to heat up and gasify in an instant. In this case, the surface temperature of the heating element rises rapidly above the temperature which would have been achieved by the continuous circulation of water and drops very slowly back to this said temperature. The advantage is achieved due to the exponentially increasing pressure of freon in relation to temperature. 7279 8

Suoritetuissa tarkoissa mittauksissa on hyötysuhteen parantaminen ollut kiistaton. Eräässä kokeessa oli radiaattorin pintalämpötila jatkuvatoimisessa käytössä vakiintunut 54,JC:een. Tämän jälkeen radiaattori kaadettiin kyljelleen, jolloin kaasumainen freon ei päässyt kohoamaan putkiin 5, vaan jäi kuumenemaan lämmönvaihtimeen 1. Radiaattoria pidettiin kyljellään kolme minuuttia, jona aikana radiaattorin pintalämpötila tietyssä kohdassa laski 48°C:een, jonka jälkeen radiaattori nostettiin jälleen pystyyn ja freon pääsi kohoamaan ylöspäin. Radiaattorin pintalämpötila nousi minuutissa 60uC:een ja alkoi tämän jälkeen hyvin hitaasti laskea saavuttaen 54">C:een rajan vasta puolen tunnin kuluttua. Näin radiaattorin pintalämpötila saatiin pysymään suurimman osan ajasta yli 54°C, mikä jatkuvatoimisessa radiaattorissa on keskilämpötila. Luonnollisesti radiaattorien kaataminen ei käytännössä tule kysymykseen, mutta tämän kokeen avulla oli helppo osoittaa, että keksinnön avulla saavutetaan huomattava hyötysuhteen parantuminen, koska keksinnön mukaisen menetelmän perusperiaate on sama kuin kokeessa. Keksintö perustuu freonin lämpötilan nostamiseen hetkellisesti huomattavasti yli keskimääräisen lämpötilan.In the accurate measurements performed, the improvement in efficiency has been undeniable. In one experiment, the surface temperature of the radiator in continuous operation had stabilized at 54, JC. The radiator was then poured on its side, so that the gaseous freon could not rise in the pipes 5, but remained heated in the heat exchanger 1. The radiator was kept on its side for three minutes, during which the surface temperature of the radiator dropped to 48 ° C. up. Radiator surface temperature rose minutes 60uC ° C and then began a slow fall, reaching 54 "> C. C. threshold only after a half hour this way the radiator surface temperature was kept most of the time, more than 54 ° C, which is a continuous radiator is high Naturally radiators pouring no. in practice, but it was easy to show with this experiment that the invention achieves a considerable improvement in efficiency, since the basic principle of the method according to the invention is the same as in the experiment.The invention is based on raising the temperature of freon momentarily well above average.

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksintö ei ole rajoittunut edelläesitettyihin sove11utusmuotoihin , vaan sitä voidaan vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.It will be clear to a person skilled in the art that the invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can be varied within the scope of the appended claims.

Claims

72798 P ATENTION REQUIREMENT ET

A method for improving the efficiency of a heating system, the heating system comprising one or more heating elements (7) inside which a heat transfer medium is circulated in a closed state (2, 5, 6) whose pressure rises exponentially with increasing temperature, characterized by varying the temperature and pressure of the heat transfer medium heating alternately on and off.

Method according to Claim 1, characterized in that the heating system uses water circulating through all the heating elements (7) of the system to heat the heat transfer medium, the circulation of which is alternately switched on and off by means of a valve (10) arranged in the water line (9).

Process according to Claim 1 or 2, characterized in that Freon-12 is used as the heat transfer medium.

Heating system according to claim 1, wherein one or more heating elements (7) are arranged in the heating system, in which a heat transfer medium circulates in a closed state (2, 5, 6), the pressure of which rises exponentially with increasing temperature, characterized in that the temperature and pressure of the heat transfer medium have been varied by switching its heating on and off alternately.

Heating system according to Claim 4, characterized in that water circulating through all the heating elements (7) of the system is used to heat the heat transfer medium.

Heating system according to Claim 4 or 5, characterized in that the length of the heating period of the heat transfer medium is approximately 10% of the length of the rest period.