NO151869B - Varmepumpe - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en varmepumpe som omfatter en kompressor for sirkulasjon av et kjølemedium, en fordamper for fordampning av flytende kjølemedium, og en kondensator for kondensering av det fordampede kjølemedium, idet fordamperen omfatter et første rør som i en ende er tilkoblet sugesiden til kompressoren og er lukket i den annen ende, og et annet rør som er tilkoblet kondensatoren og rager hovedsakelig koaksialt inn i det første rør fra den nevnte ene ende av dette og munner ut i en viss avstand fra den annen, lukkede ende av det første rør, for å danne strupeanordningen til fordamperen.

Formålet med oppfinnelsen er å oppnå en meget enkel kon-struksjon av fordamperen, samt automatisk justering av tilførselen av flytende kjølemedium til fordamperen i av-hengighet av mengden av den tilførte varme.

I henhold til oppfinnelsen oppnås dette ved at det første rør er omgitt av et langstrakt, rørformet, ytre hylster av et bøyelig, syntetisk elastomermaterial, anordnet som en del av en ledning for sirkulasjon av et utvendig fluid som kommer i berøring med utsiden av det første rør for varmeveksling med kjølemediet.

Når en liten mengde varme tilføres til fordamperen fra det utvendige fluid, kreves en lavere fordampningstemperatur i fordamperen, og dette oppnås automatisk i fordamperen i henhold til oppfinnelsen ved at strømmen av flytende kjølemedium automatisk minskes ved minkende temperatur.

Det er ikke helt kjent hva som forårsaker denne virkning, men det antas at den forårsakes av det faktum at olje som inneholdes i det sirkulerende kjølemedium og kommer fra kompressoren til varmepumpen får økende viskositet jo lavere temperaturen i det utvendige fluid er, slik at strømmen av flytende kjølemedium gjennom det annet rør vil hindres.

Oppfinnelsen skal forklares mere detaljert i det følgende, idet det henvises til de vedlagte tegninger, der Fig. 1 skjematisk viser en varmepumpe i henhold til oppfinnelsen, og Fig. 2 viser et perspektivisk røntgenbilde av fordamperen og et rørformet ytre hylster på denne som leder det utvendige fluid.

Varmepumpen vist i fig. 1 omfatter en kompressor 10 som pumper et kjølemedium, slik som freon, til en kondensator 11 og derfra til en fordamper 12 som er klarere vist i fig. 2. Fordamperen er anordnet inne i et rørformet ytre hylster 13 som er lukket i en ende, ved 14 og er koblet til en sirkulasjonspumpe 15 ved den annen ende. Et antall rør 16 med mindre tverrsnitt enn hylsteret 13 er tilkoblet ved en ende til hylsteret 13. De rager parallelt fra hylsteret 13 i tverretningen av dette, og danner deretter en bøy 17 på 180° og forløper tilbake til hylsteret 13 i parallell, slik at de med den annen ende er tilkoblet et annet rør 18. Røret 18 er lukket i en ende, ved 19, og er med den annen ende tilkoblet sirkulasjonspumpen 15, som sirkulerer et utvendig fluid, slik som vann, gjennom hylsteret 13 og rørene 16 og 18, slik som antydet med piler på tegningene. Det vil således sees at hylsteret 13 og røret 18 danner manifolder for rørene 16. Hylsteret 13 og rørene 16 og 18 er fortrinnsvis laget av en meget be-standig og fleksibel, syntetisk elastomer, slik som poly-vinylklorid (PVC), og i såfall kan de omfatte sorte PVC-rør av den type som brukes i ledningsnett for vanntil-førsel, eller etylen-propylen-dien-monomer (EPDM). Det er viktig at materialet i rørene er motstandsdyktig mot kor-rosjon, utrafiolett lys og kjemisk nedbrytning og

eliminerer fryseproblemer.

I fig. 1 er rørene 16 anordnet i en gruppe som omfatter seks rør, og et ønsket antall slike grupper av rør kan være koblet til hylsteret 13 og røret 18, idet et utsnitt av en annen gruppe er vist ved 16'

Hylsteret 13 og rørene 16 og 18 danner en varmeveksler for tilførsel av varme til fordamperen 12, og denne varmeveksler kan være anbragt i bakken, slik at fluidet som sirkulerer i den absorberer jordvarme, eller den kan være opphengt i holdere som befinner seg for eksempel på en garasje eller taket til en carport eller på en vegg eller et gjerde, slik at fluidet som sirkulerer i den absorberer luf tvarme.

I den beskrevne varmeveksler kan rørene 16 i hver gruppe bestå av en absorbsjonsmatte som markedsføres under det registrerte varemerket SolaRoll og produseres av Bio-Energy Systems, Inc., Ellenville, New York, U.S.A. De kan være anordnet i den endereturform som er vist i fig. 1, men andre utformninger i henhold til kjent teknikk kan an-ordnes, slik som vingetypen eller gittertypen. En bal-ansert strømning slik som vist i fig. 1 der det sirkulerende fluid har samme strømningsretning i hylsteret 13 og røret 18 foretrekkes fremfor den ubalanserte strømning med motsatte strømningsretninger i disse rørene.

Det utvendige fluid som har absorbert varme under passer-ingen av den beskrevne varmeveksler passerer fordamperen 12 i varmevekslende forhold til denne, for å tilføre den nødvendige varme for fordampningen av det flytende kjøle-medium som er tilført fordamperen. Det uvendige fluid vil vanligvis ha en temperatur på 6 - 8°C, men temperaturen kan være så lav som 2°C. I stedet for å bli oppvarmet i den beskrevne varmeveksler idet det utvendige fluid strøm-mer gjennom hylsteret 13 i varmevekslende forhold til fordamperen 12, kan dette fluid oppvarmes i en solkollek-tor eller tilføres fra et fjernvarme-ledningsnett, eller det kan utgjøre grunnvann som er pumpet opp fra grunnen og føres tilbake til grunnen etter å ha passert fordamperen i varmevekslende forhold med denne.

Under særlig henvisning til fig. 2 på tegningene, omfatter varmeveksleren 12 et første rør 20 som har endevegger 21 og 22 og således er fullstendig lukket mot det indre av hylsteret 13 der fordamperen befinner seg. Et annet rør 23 forløper gjennom endeveggen 21 og rager inn i det første rør 20 hovedsakelig koaksialt med dette. Den indre ende av det annet rør 23 munner- ut i en viss avstand fra den annen endevegg 22. En ledning 24 forbinder røret 20, med den ende som er lukket av endeveggen 21, med kompressoren 10 på sugesiden av denne, idet trykksiden er tilkoblet innløpet til kondensatoren 11 via en ledning 25, og en ledning 26 forbinder røret 23 med utløpet til kondensatoren. Kondensatoren er anordnet i varmevekslende forhold med et annet, utvendig fluid, slik som vann, hvilket tjener som varmebærer for å fordele varmen som gjenvinnes i kondensatoren, for eksempel til radiatorer i et sentralvarmeanlegg i en bygning.

Det flytende kjølemedium tilføres oppstrøms for det ut-.vendige fluid som strømmer gjennom hylsteret 13, til røret 23, og fra den åpne ende av "røret 23 fordamper kjølemediet under absorbsjon av varme fra det utvendige fluid og strømmer deretter gjennom røret 20 i motsatt strømnings-retning i forhold til det flytende kjølemedium i røret 23 og det utvendige fluid i hylsteret 13, til ledningen 24, for å bli suget inn igjen av kompressoren 10 og å kom-primeres av kompressoren. Røret 23 danner således strupeanordningen for fordamperen 12. Det flytende kjølemedium som tilføres gjennom røret 23 kjøles av det omgivende kjølemedium i røret 20 under sin strømning mot den åpne ende av røret 23, der kjølemediet fordamper og kommer inn i røret 20, og på grunn av denne kjøling av det tilførte kjølemedium oppnås den ovenfor beskrevne effekt, hvilket betyr at strømmen av kjølemedium justeres etter den mengde varme som tilføres av det utvendige fluid i hylsteret 13.

Ved en typisk utførelsesform av varmepumpen i henhold til oppfinnelsen har hylsteret 13 en indre diameter på omtrent 40 mm. Det nevnte første rør 20 til fordamperen 12 har en indre diameter på omtrent 19 mm, mens det nevnte annet rør 23 har en indre diameter på 4,7 - 4,8 mm. Kjølemediet tilføres til røret 23 fra ledningen 26 ved en temperatur på for eksempel 40 - 50°C, og kjøles i røret 23 til fordampningstemperatur på 10 - 20°C.

Det er ikke nødvendig at det utvendige fluid som brukes for å tilføre varme til fordamperen 12 er et sirkulerende fluid slik som i den beskrevne utførelsesform. En rør-lengde som danner det ytre hylster til fordamperen og har en lengde på for eksempel 15 meter kan anbringes i bakken for varmeveksling mellom kjølemediet og det utvendige fluid som mottas av røret. I såfall er det utvendige fluid ikke-sirkulerende og består hensiktsmessig av vann. Når kompressoren 10 arbeider, hvilket kan skje i noen timer i løpet av 24 timer, vil vannet i det ytre hylster fryse til is på grunn av det faktum at kjølemediet absorberer sin fordampningsvarme fra vannet. Denne frysing kan tillates når det ytre hylster består av et plastrør som er fleksibelt, slik at det unngås skader på grunn av ekspan-sjonen under frysingen. I resten av syklusen på 24 timer vil isen smeltes i det ytre hylster på grunn av tilførsel av grunnvarme fra omgivelsene.

Claims (2)

1. Varmepumpe som omfatter en kompressor (10) for sirkulasjon av et kjølemedium, en fordamper (12) for fordampning av flytende kjølemedium, og en kondensator (11) for kondensering av det fordampede kjølemedium, idet fordamperen (12) omfatter et første rør (20) som i en ende (21) er tilkoblet sugesiden til kompressoren (10) og er lukket i den annen ende (22), og et annet rør (23) som er tilkoblet kondensatoren (11) og rager hovedsakelig koaksialt inn i det første rør fra den nevnte ene ende (21) av dette og munner ut i en viss avstand fra den annen, lukkede ende (22) av det første rør, for å danne strupeanordningen til fordamperen, karakterisert ved at det første rør (20) er omgitt av et langstrakt, rørformet, ytre hylster (13) av et bøyelig, syntetisk elastomermaterial, anordnet som en del av en ledning (13, 18) for sirkulasjon av et utvendig fluid som kommer i berøring med utsiden av det første rør (20) for varmeveksling med kjølemediet.

2. Varmepumpe som angitt i krav 1, karakterisert ved at ledningen (13, 18) danner manifold for et antall rør (16, 16') til en varmeveksler .