NO149084B

NO149084B - AGGREGAT SYSTEM FOR USE BY SOLAR HEATING IN BUILDING

Info

Publication number: NO149084B
Application number: NO801277A
Authority: NO
Inventors: Aage Amundsen
Original assignee: Siemens As
Priority date: 1980-05-02
Filing date: 1980-05-02
Publication date: 1983-10-31
Also published as: SE8101938L; NO801277L; NO149084C

Description

Oppfinnelsen vedrører et fordelingsaggregat for The invention relates to a distribution unit for

bruk for overføring av og fordeling av luft i et luftbasert direktevirkende solvarmeanlegg for bygninger, særlig boligerj nærmere bestemt et aggregat av det slag som er angitt i innledningen til patentkrav 1. use for the transfer of and distribution of air in an air-based direct-acting solar heating system for buildings, in particular housingj more specifically an aggregate of the kind specified in the introduction to patent claim 1.

Stigende priser på konvensjonell energi, hhv. energibærere, og utsikten til knapphet i fremskaffelsen av utnyttbar energi, har skapt behov for utnyttelse av energi-kilder med høye utvinnings- og/eller omformingskostnader. Eksempelvis forsøker en nå å utnytte solenergi eller solvarme for oppvarming av boliger o.l. bygninger. Hovedelement-ene i et slikt soloppvarmingssystem er en varmekollektor eller solfanger, et varmemagasin, et overføringssystem med kanaler for arbeidsmedium, som kan være luft eller vann, Rising prices for conventional energy, respectively energy carriers, and the prospect of scarcity in the supply of usable energy, has created a need for the utilization of energy sources with high extraction and/or conversion costs. For example, people are now trying to use solar energy or solar heat for heating homes etc. buildings. The main elements in such a solar heating system are a heat collector or solar collector, a heat store, a transmission system with channels for the working medium, which can be air or water,

samt varmeorganer i rom som skal oppvarmes eller for oppvarming av forbruksvann. I tilfelle det brukes luft som varme-medium, kan varmeorganet bestå av en innløpsåpning for oppvarmet luft i det værelse som skal oppvarmes. as well as heating devices in rooms to be heated or for heating domestic water. In the event that air is used as the heating medium, the heating device may consist of an inlet opening for heated air in the room to be heated.

Siden et solvarmesystem krever sammenkobling med Since a solar heating system requires interconnection with

et annet varmesystem, f.eks. drevet elektrisk eller med brennemne, vil det være nødvendig med utstyr for å koble sammen og å styre driften av en slik sammenkobling. Det kan også være aktuelt å kombinere et slikt varmeanlegg med et ventilasjonsanlegg med gjenvinning av varmeenergi. another heating system, e.g. powered electrically or with fuel, equipment will be required to connect and control the operation of such a connection. It may also be appropriate to combine such a heating system with a ventilation system with heat energy recovery.

Oppbygningen av et varmesystem for en bolig, basert på disse elementene, kan ved riktig planlegging skje integrert med bygningsstrukturen. Ved reising av nye boliger er det i alle tilfelle mest aktuelt å skjule overføringskanaler og ledninger i veggene og stasj eskilleren-, mens varmemagasinet kan befinne seg i tilknytning til bygningens fundament. The construction of a heating system for a home, based on these elements, can, with proper planning, be integrated with the building structure. When building new homes, it is in all cases most appropriate to hide transmission ducts and cables in the walls and stash dividers, while the heat store can be located next to the building's foundation.

For å forenkle prefabrikeringen og monteringen av styringsutstyret for et slikt system eller anlegg, er det ønskelig å skape et aggregat for overføring og fordeling av arbeidsmedium, hvor flest mulig styringsfunksjoner er plassert i en konstruktiv enhet. Denne enheten må være utformet for lettvindt montering i en bygning. In order to simplify the prefabrication and assembly of the control equipment for such a system or plant, it is desirable to create an aggregate for the transfer and distribution of working medium, where as many control functions as possible are placed in a constructive unit. This device must be designed for easy installation in a building.

Hovedformålet med oppfinnelsen er derfor å skape The main purpose of the invention is therefore to create

et fordelingsaggregat med kompakt oppbygning og færrest mulig uavhengige deler. Aggregatet må gi mulighet for et variert funksjonsprogram. a distribution unit with a compact structure and as few independent parts as possible. The unit must allow for a varied program of functions.

Grunnlaget for et slikt aggregat vil være et grunn-program for anleggets system, som gir styring av energiover-føring, overføringskanaler etc. ved hjelp av et hensiktsmessig styringsutstyr med termostater og elektroniske kretser. The basis for such an aggregate will be a basic program for the facility's system, which provides control of energy transfer, transmission channels etc. using appropriate control equipment with thermostats and electronic circuits.

Ifølge oppfinnelsen kan dette oppnås ved hjelp av det aggregat som er definert i patentkrav 1. According to the invention, this can be achieved using the aggregate defined in patent claim 1.

Et slikt aggragat kan realiseres med en enkelt hoveddel, som de øvrige hoveddeler i varmeanlegget forbindes med. Det vil imidlertid være hensiktsmessig å skille ut spjeldet i den andre ledningen til varmemagasinet fra aggregathoveddelen. Men også i dette tilfelle gir oppfinnelsen mulighet for fabrikkmessig framstilling av et fordelingsaggregat med det nødvendige sentrale programstyringsutstyr. Dette forenkler byggingen av anlegget og gjør vedlikehold og rep-arasjon lettere, bl.a. fordi aggregatet kan monteres uttakbart både i eldre og nyoppførte bygninger. Such an aggregate can be realized with a single main part, with which the other main parts in the heating system are connected. However, it would be appropriate to separate the damper in the second line to the heat store from the main part of the unit. But also in this case, the invention provides the opportunity for factory production of a distribution unit with the necessary central program management equipment. This simplifies the construction of the facility and makes maintenance and repair easier, i.a. because the unit can be mounted removable in both older and newly constructed buildings.

Oppfinnelsen skal nedenfor beskrives nærmere under henvisning til tegningen, hvor The invention will be described in more detail below with reference to the drawing, where

Fig. 1 viser et skjematisk snitt gjennom en bygning forsynt med en utfø re 1 ses form av oppfinnelsen, mens Fig. 1 shows a schematic section through a building provided with an embodiment 1 is seen of the form of the invention, while

fig. 2 viser et perspekt ivriss av aggregatet i fig. 1. fig. 2 shows a perspective cut-out of the unit in fig. 1.

Bygningen i fig. 1 omfatter et vesentlig nedsenket, kjellerdannende fundament 11 som gir plass for et varmemagasin 12 med isolasjon 13 og et magasineringsmedium 14, f.eks. stein og grus eller vann. The building in fig. 1 comprises a substantially submerged, basement-forming foundation 11 which provides space for a heat store 12 with insulation 13 and a storage medium 14, e.g. stone and gravel or water.

Over fundamentet 11 er bygningen reist med vegger 15 og tak 16. I eksempelet er bygningen vist med et værelse 17 over marknivå. [ virkeligheten vil den ha flere værelser hvor oppvarmingen og fr isk1uftti 1 fprsc1 en skal styres ved aggregatet ifølge oppfinnelsen. Dette medfører imidlertid ingen prinsipielle avvik fra det eksempel som er beskrevet nedenfor. Above the foundation 11, the building is erected with walls 15 and roof 16. In the example, the building is shown with a room 17 above ground level. In reality, it will have several rooms where the heating and cooling will be controlled by the unit according to the invention. However, this does not entail any fundamental deviations from the example described below.

I den sørvendte side av taket 16 er det innebygget en solfanger eller varmekollektor 18 av prinsipielt kjent slag. Solfangeren 18 kan bestå av en rekke enkeltelementer som er sammenkoblet på hensiktsmessig måte. I eksempelet er solfangeren 18 basert på luft som varmebærende medium. I samsvar med de naturlig strømningsforholdene for luft ved opp-varminger solfangeren 18 forbundet med husets øvrige energi-system over en tilførselsledning eller -kanal 19 ved den nedre kant og en utløpsledning eller -kanal 20 ved den øvre kant eller bygningens møne. Solfangeren 18 er dessuten forsynt med en inntaksåpning 21 for innslipp av uteluft ved den nedre kant. Sikulasjonen av luft gjennom solfangeren 18 drives og styres av organer plassert i aggregatet^ som vil bli beskrevet nedenfor. In the south-facing side of the roof 16, a solar collector or heat collector 18 of a generally known type is built-in. The solar collector 18 can consist of a number of individual elements which are interconnected in an appropriate manner. In the example, the solar collector 18 is based on air as a heat-carrying medium. In accordance with the natural flow conditions for air during heating, the solar collector 18 is connected to the house's other energy system via a supply line or channel 19 at the lower edge and an outlet line or channel 20 at the upper edge or the ridge of the building. The solar collector 18 is also provided with an intake opening 21 for letting in outside air at the lower edge. The circulation of air through the solar collector 18 is driven and controlled by organs placed in the aggregate^ which will be described below.

Det andre hovedelementet i solenegisystemet i eksempelet er varmemagasinet 12. I perioder med overskudd av solvarme, d.v.s. mer solvarme enn den som måtte trenges for direkte værelsesoppvarming, sirkuleres forholdsvis avkjølt luft fra varmemagasinet 12 til solfangeren 18 gjennom kanalen 19 og tilbake til varmemagasinet 12 gjennom utløpsledningen 20. I andre driftssituasjoner blir eventuelt varmluft fra solfangeren 18 helt eller delvis ført direkte til værelset 17. The second main element in the solar energy system in the example is the heat store 12. In periods of excess solar heat, i.e. more solar heat than is needed for direct room heating, relatively cooled air is circulated from the heat storage 12 to the solar collector 18 through the channel 19 and back to the heat storage 12 through the outlet line 20. In other operating situations, any hot air from the solar collector 18 is completely or partially led directly to the room 17 .

For å dirigere disse luftstrømmer og dermed bestemme systemets driftstilstand, er det anordnet et aggregat ifølge oppfinnelsen, med en hoveddel 22A og en bidel 22B, som i prinsippet kunne ha vært plassert i en enhet med hoveddelen 22A. In order to direct these air flows and thus determine the operating state of the system, an aggregate according to the invention is arranged, with a main part 22A and a secondary part 22B, which in principle could have been placed in a unit with the main part 22A.

Aggregatets hoveddel 22A har et kasseformet hus 23 med indre veggoppdeling som vil bli beskrevet nærmere nedenfor. Dette hus 23 har en inntaksstuss 24 i en vegg, for inntak av luft fra solfangerens 18 utløpsledning 20, en stuss 25 for forbindelse med varmemagasinet 12 og en utløpsstuss 26 for forbindelse med værelset 17 gjennom en kanal eller ledning 26A. The unit's main part 22A has a box-shaped housing 23 with internal wall division which will be described in more detail below. This house 23 has an intake connection 24 in a wall, for intake of air from the solar collector 18 outlet line 20, a connection 25 for connection with the heat store 12 and an outlet connection 26 for connection with the room 17 through a channel or line 26A.

Aggregathoveddelen 22A har dessuten en inntaksstuss 27 for inntak av luft enten direkte fra ute eller fra solfangeren 18 og videre en stuss 28 hvis plassering og funksjon vil bli beskrevet nærmere nedenfor. The unit main part 22A also has an intake nozzle 27 for intake of air either directly from outside or from the solar collector 18 and further a nozzle 28 whose location and function will be described in more detail below.

I eksemplet er aggregathovedelen 22A plassert på den-etasjeskiller 29 som avgrenser varmemagasinet 12 oppover. Stussen 25 står derfor i direkte forbindelse med varmemagasinet 12. Aggregathoveddelen 22A og varmemagasinet 12 kunne imidlertid ha vært plassert i avstand fra hverandre. In the example, the unit main part 22A is placed on the first-floor divider 29 which delimits the heat store 12 upwards. The spigot 25 is therefore in direct connection with the heat reservoir 12. However, the unit main part 22A and the heat reservoir 12 could have been placed at a distance from each other.

Aggregathoveddelens 22A stuss 24 danner ventilsete for The main unit part's 22A spigot 24 forms the valve seat for

et spjeld 30 som føres mellom åpen og lukket stilling i forhold til stussen 24 av en ikke vist motor. Opptil spjeldet 30 er det plassert.en skillevegg 31 i huset 23, vinkelrett på åpningen til stussen 24, og med en åpning 32 som står i forbindelse med utløpsåpningen for stussen 26 a damper 30 which is moved between open and closed position in relation to the spigot 24 by a motor not shown. Up to the damper 30, a dividing wall 31 is placed in the housing 23, perpendicular to the opening for the spigot 24, and with an opening 32 which is in connection with the outlet opening for the spigot 26

som leder luft til værelset 17. Veggen 31 danner et kammer 33 i huset 23, som altså spjeldet 30 blir liggende i. Spjeldet 30 vil dermed kunne stenge vekselvis for forbindelsen fra solfangeren 18 til varmemagasinet og for forbindelsen fra varmemagasinet 12 til værelset 17. Denne doble ventilfunksjon kunne i prinsipp ha vært oppnådd med to adskilte, enkteltvis styrte spjeld. which conducts air to the room 17. The wall 31 forms a chamber 33 in the housing 23, in which the damper 30 will therefore be located. The damper 30 will thus be able to close alternately for the connection from the solar collector 18 to the heat store and for the connection from the heat store 12 to the room 17. This double valve function could in principle have been achieved with two separate, individually controlled dampers.

Stussen 28, som er beregnet for å trekke inn forvarmet ventilasjonsluft fra solfangeren 18 gjennom ventilen 21, The nozzle 28, which is designed to draw in preheated ventilation air from the solar collector 18 through the valve 21,

er plassert i veggen til kammeret 33 parallelt med stussen 24, slik at luft kan trekkes inn fra denne når tilførselen til stussen 26 og dermed hovedtilfdrselen til værelset 17 is placed in the wall of the chamber 33 parallel to the spigot 24, so that air can be drawn in from this when the supply to the spigot 26 and thus the main supply to the room 17

er stengt. is closed.

Inntaksstussen 27, som fdrer inn til et kammer 34 ved siden av kammeret 55 i huset 23, hvor utldpsstussen 26 The inlet nozzle 27, which leads into a chamber 34 next to the chamber 55 in the housing 23, where the outlet nozzle 26

for luft til værelset 17 også er plassert, er forbundet med to luftinntak, for å skaffe ventilasjonsluft til værelset 17. For det ene til stussen 28, som henter inn luft gjennom solfangeren 18 fra ventilen 21. Dette er aktuelt i kalde perioder, særlig vinterstid., for å forvarme venti las j ons-luften med sol, uten å gå om varmemagasinet 12. For det andre gjennom en vent i Lasjonslu ftkana 1 55 med inntak 36 for air to the room 17 is also located, is connected with two air intakes, to provide ventilation air to the room 17. For one to the connection 28, which brings in air through the solar collector 18 from the valve 21. This is relevant in cold periods, especially in winter ., to preheat the ventilation air with the sun, without bypassing the heat store 12. Second, through a vent in the ventilation duct 1 55 with intake 36

ved husets yttervegg, i eksempelet ved taket 16. Dette er aktuelt når uteluften er tilstrekkelig varm til å kunne tas inn i værelset 17 uten avkjølings- eller kondenspro-blemer, eller det er ønskelig å ta inn kjølig luft. at the outer wall of the house, in the example at the roof 16. This is applicable when the outside air is sufficiently warm to be taken into the room 17 without cooling or condensation problems, or it is desirable to take in cool air.

I eksempelet er stussen 27 forbundet med de to luftinntak, hhv. stussen 28 og kanalen 35, over en for-grening 37 med et innbygd spjeld 38, som kan stenge for luftinntak fra kanalen 35, eller for kanalen 39 etter valg og med en forbindelseskanal 39 til stussen 28 (fig.l). In the example, the spigot 27 is connected to the two air intakes, respectively. the spigot 28 and the channel 35, over a branch 37 with a built-in damper 38, which can close for air intake from the channel 35, or for the channel 39 as desired and with a connecting channel 39 to the spigot 28 (fig.l).

) Forbindelseskanalen 39 kan som forgreningen 37, være innbygd i hoveddelen 22A. ) The connection channel 39 can, like the branch 37, be built into the main part 22A.

Bidelen 22B består av en ventil med kasseform, The side part 22B consists of a box-shaped valve,

som er tilpasset i ledningen 19 og styrer luftinntaket til solfangeren 18 og samtidig inntaket av luft fra værelset 17 til varmemagasinet 12. Bidelen 22B har et motordrevet spjeld 40, som i en stilling stenger tilførselen til en stuss 41 som står i forbindelse med ledningen 19, og i en andre stilling stenger for et luftinntak 42 som ellers slipper luft fra værelset 17 inn i varmemagasinet 12. Bidelen 22B er i which is adapted to the line 19 and controls the air intake to the solar collector 18 and at the same time the intake of air from the room 17 to the heat store 12. The side part 22B has a motor-driven damper 40, which in one position closes the supply to a nozzle 41 which is in connection with the line 19, and in a second position closes an air intake 42 which otherwise lets air from the room 17 into the heating store 12. The side part 22B is in

) eksempelet plassert direkte ved varmemagasinet 12, på samme måte som hoveddelen 22A, men kan plasseres i avstand fra dette med en forbindelseskanal. ) the example placed directly at the heat store 12, in the same way as the main part 22A, but can be placed at a distance from this with a connecting channel.

Lufttransporten i dette systemet drives av ei hovedvifte 43, som er plassert i stussen 25 i aggregathoved- The air transport in this system is driven by a main fan 43, which is placed in the connection 25 in the unit main

i delen 22A, og ei vent il asjonsvifte 44, plassert i stussen 27. Hovedvifta 43 kan drives i begge retninger, for enten å blåse oppvarmet luft fra solfangeren 18 gjennom varmemagasinet 12, eller å suge værelsesluft inn gjennom inntaket 42 inn i varmemagasinet 12 og oppvarmet luft fra varmemagasinet ) ut i værelset 17. in part 22A, and a ventilation fan 44, located in the connection 27. The main fan 43 can be operated in both directions, to either blow heated air from the solar collector 18 through the heating reservoir 12, or to suck room air in through the intake 42 into the heating reservoir 12 and heated air from the heating store) out into the room 17.

Med koordinert styring av spjeldene 30,38 og 40 og viftene 43 og 44, kan dette system tilpasses forskjellige driftsbehov. Ved solinnfall vil hovedvifta 43 sirkulere varmluft fra solfangeren til varmemagasinet 12 med tilfør-sel av friskluft til værelset 17 ved hjelp av ventilasjons-vifta 44, fra den ene eller den andre av de to ventilasjons-luftinntak 21 og 36. Et varmeelement 45 i kammeret 34 kan eventuelt bidra med tilskuddsvarme. With coordinated control of dampers 30,38 and 40 and fans 43 and 44, this system can be adapted to different operating needs. When the sun hits, the main fan 43 will circulate warm air from the solar collector to the heat store 12 with the supply of fresh air to the room 17 by means of the ventilation fan 44, from one or the other of the two ventilation air intakes 21 and 36. A heating element 45 in the chamber 34 can possibly contribute with supplemental heat.

Uten solinnfall og uten varmebehov (sommerstid) kan hovedvifta 43 være avslått, mens den ved et lavt varmebehov og varmt magasin 12 kan sirkulere luft fra værelset 17 gjennom varmemagasinet 12 med innstillbar hastighet. Ved økende varmebehov og ved avtakende temp., i magasinet 12, kan det gis innstillbar tilskuddsvarme med varmeelementet 45. I dette tilfelle kan frisklufttilførselen skje gjennom ventilen 21 i solfangeren 18 og over varmemagasinet 12 for forvarming. Friskluft kan ellers, særlig sommerstid, trekkes inn utenfra gjennom inntaket 35. With no sunlight and no heat demand (summer time), the main fan 43 can be switched off, while with a low heat demand and hot reservoir 12 it can circulate air from the room 17 through the heating reservoir 12 at an adjustable speed. In case of increasing heat demand and decreasing temp., in the magazine 12, adjustable supplemental heat can be provided with the heating element 45. In this case, the supply of fresh air can take place through the valve 21 in the solar collector 18 and over the heating magazine 12 for preheating. Fresh air can otherwise, especially in summer, be drawn in from outside through the intake 35.

Styringen av de forskjellige spjeld og vifter og varmeelementet 45 for å oppnå den ønskete driftstilstand, kan i stor utstrekning skje automatisk ved hjelp av termostater og kjent elektronisk styringsutstyr. Styringsutstyret er plassert i en enhet 46 på aggregathoveddelen 22A. Enheten 46 kan være forsynt med forskjellige indikatorelementer og styringsbrytere, som tillater overvåking og styring av funksj onene. The control of the various dampers and fans and the heating element 45 in order to achieve the desired operating condition can to a large extent be done automatically by means of thermostats and known electronic control equipment. The control equipment is placed in a unit 46 on the aggregate main part 22A. The unit 46 can be provided with various indicator elements and control switches, which allow monitoring and control of the functions.

Claims

1. Distribution unit for use in the transfer of and distribution of air in an air-based, direct-acting solar heating system for buildings, especially residences, which system includes a solar collector, a heat store and supply lines for the supply of heated air to at least one room in the building, as the unit comprises at least one fan for transporting air to and from the solar collector, to and from the heat store and to and from the room, and damper-shaped valves to control the air flows to and from these units, characterized by a house [23] where a fan (43) , which in and of itself is reversible, is placed in or at an opening (25) in a wall, which is intended to be connected to the heat store, while in the walls of the house up to and opposite this opening (25) is arranged openings for connection to the room and the solar collector, in that in the common chamber (33) into which these openings (32,24) open, a valve damper (30) is arranged which can alternately keep one and the other of these openings (32,24) closed, and that a further fan (44) is placed on a wall in the house (23) for transporting air to the room or rooms to be heated.

2. Unit in accordance with claim 1, characterized in that the opening (32) which is intended for connection to the room is placed in a partition (31) in the housing (23) as part of a chamber (34) as the second fan (44) ) is connected, and that the damper (30) is hinged with the pivot axis up to this partition.