NO178985B - Luftkondisjoneringsanlegg for rom - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et luftkondisjoneringsanlegg for rom, omfattende

en varmeoverføringsanordning for overføring av varme fra avløpsluft som fjernes fra rommene, til tilførselsluft som skal tilføres til rommene,

en varmeanordning som er koplet til en varmekilde for ytterligere oppvarming av tilførselsluften,

en kjøleanordning som er koplet til en kjølekilde for avkjøling av tilførselsluften, og

en innstillingsanordning for avføling av temperaturen på tilførselsluften og for styring av varmeoverføringsanordningen og varme- og kjøleanordningene på grunnlag av den avfølte temperatur.

Et sentralt luftkondisjoneringsanlegg benyttes for oppvarming av rom om vinteren og avkjøling av rommene om sommeren ved oppvarming eller avkjøling av luften som tilføres til rommet, dvs. tilførselsluften. I tillegg er gjenvinning av varme fra den luft som uttømmes eller utsuges fra rommene, dvs. fra avløps-eller avtrekksluften, og overføring av varmen til tilførselsluf-ten, i den senere tid blitt mer vanlig.

Det er vanlig å konstruere separate enheter for alle termiske operasjoner, såsom en varmeoverføringsanordning for gjenvinningen av varme fra avløpsluften til tilførselsluften, en varmeanordning for oppvarming av tilførselsluften, en kjøleanor-dning for avkjøling av tilførselsluften, etc. Disse anordninger er hver forsynt med separate mate- eller sirkulasjonsrørled-ningssystemer for oppvarmings- eller avkjølingsenergien, deriblant separate pumper, sikkerhets- og lukkeanordninger, målere, styreventiler, etc. Dessuten kreves en komplett innstil-lings- og overvåkingsutrustning for hver enhet.

Det kreves følgelig et stort antall forskjellige anordninger for luftkondisjoneringsanlegget, og betydelige kostnader forårsakes ved anskaffelse, installasjon, innstilling og vedlikehold av anordningene. Omkostningene for de nødvendige, varmeisolerte energioverførings-rørledningssystemer og innstil-lingssystemer er ofte høyere enn omkostningene for hele luftkon-disjoneringsmaskinen. Disse rørledningssystemer krever mye plass i bygningen, noe som selvsagt øker omkostningene ytterligere.

Dersom man ønsker å utnytte ikke bare energien i avløpsluften, men også annen avfallsenergi med lavt energinivå, såsom kondensasjonsvarme, kreves enda en ytterligere enhet, hvilket innebærer ekstra omkostninger.

Da det finnes et stort antall anordninger, blir energiforbruket lett høyt. For eksempel forårsaker hver varmeveksler et trykktap, hvilket øker effektforbruket til luftkondi-sjoner ingsmaskinens vifte, og hver pumpe forbruker effekt. Omkostningene for elektrifiseringen av luftkondisjonerings-maskinen er høye, da hver anordning må forsynes med led-ningsføring og kontaktorer, mekanisk betjente brytere, sikker-hetsanordninger, etc. Da alle manøverenheter er separate, opptrer iblant uønsket overlapping av de forskjellige operasjoner, såsom samtidig avkjøling og gjenvinning av varme, hvilket øker forbruket av energi og omkostningene ytterligere. Som følge av det store antall anordninger er hele anlegget meget utsatt for forstyrrelser og er vanskelig å betjene, og anleggene arbeider derfor sjelden på riktig måte.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å til-veiebringe et luftkondisjoneringsanlegg som unngår de ovenfor omtalte ulemper og har en betydelig enklere konstruksjon og er mer økonomisk.

Dette oppnås ved hjelp av et anlegg ifølge oppfinnelsen som er kjennetegnet ved at varme- og kjøleanordningen er forbundet med varmeoverføringsanordningen slik at foroppvarmingen, ytterligere oppvarming og avkjøling av tilførselsluften finner sted gjennom den felles varmeoverføringsanordning.

Oppfinnelsen er basert på den idé at de separate enheter erstattes med en eneste enhet som benyttes vekselvis til å utføre de operasjoner som tidligere ble utført av de nødvendige separate enheter. Da bare én "flerformåls"-enhet er nødvendig, er bare et eneste energioverførings-rørledningssystem i stedet for tre eller fire systemer, en eneste pumpe, en eneste elektrisk utrustning, et eneste innstillingssystem, etc, nødvendig. Trykktap i anlegget er lavere, pumpeeffekten er vesentlig mindre, og overlappingen av operasjonene hindres, slik at forbruket av energi er vesentlig lavere enn i konvensjonelle systemer. Anlegget er også mindre utsatt for forstyrrelser og vesentlig lettere å benytte.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et konstruk-sjonsskjema av et tidligere kjent luf tkondisjoneringsanlegg, fig. 2 viser et konstruksjonsskjerna av en foretrukket utførelse av et luftkondisjoneringsanlegg ifølge oppfinnelsen, fig. 3 viser en utførelse av luftkondisjoneringsanlegget hvor varmeveksleren på tilførselsluftsiden av varmeoverføringsanordningen er " av modifisert konstruksjon, og fig. 4 og 5 viser to forskjellige utførelser av luftkondisjoneringsanlegget med fordelte tilførselsluf tsystemer .

Fig. 1 på tegningene viser en luf tkondisjoneringsanlegg som er kjent fra den kjente teknikk. På figuren er en tilfør-selskanal 2 anordnet for tilførsel av tilførselsluft A til en bygning 1, og en avløpskanal 3 er anordnet for avtrekks- eller avløpsluft B som utsuges fra bygningen. Luf tkondisjoneringsanleg-get omfatter en varmeoverføringsanordning 4 for gjenvinning av varme fra avløpsluften inn i tilførselsluften, en oppvarmingsanordning 5, og en avkjølingsanordning 6. Varmeoverføringsanordningen 4 omfatter en første varmeveksler 7 som er koplet til avløpskanalen, en andre varmeveksler 8 som er koplet til tilførselskanalen, og et sammenkoplende sirkulasjonsrørled-ningssystem 9 for varmeoverføringsfluidum C. Varmeanordningen 5 omfatter en varmeveksler 10 som er koplet til tilførselskanalen, en varmekilde 11, og et sammenkoplende sirkulasjonsrørled-ningssystem 12 for oppvarmings f luidum D. Kj øleanordningen 6 omfatter en varmeveksler 13 som er koplet til tilførselskanalen, en kjøleanordning 14 og et sammenkoplende sirkulasjonsrørled-ningssystem 15 for kjølefluidum E.

Luftkondisjoneringsanlegget er forsynt med en følean-ordning 16 som avføler temperaturen på den behandlede tilfør-selsluft, og en innstillingsinnretning 17 omfattende en logisk anordning som kreves for innstilling og styring av luftkondi-sjoner ingsanlegget, er koplet til føleanordningen. Innstillingsinnretningen er koplet for å sende styrepulser 18', 19' og 20' til respektive innstillingsinnretninger 18, 19 og 20 i varmeoverføringsanordningen, varmeanordningen og kjøleanordningen, hvilke innretninger i sin tur innstiller respektive motorventiler 21, 22 og 23 i sirkulasjonsrørledningssystemet til disse anordninger.

Systemet omfatter vifter som er betegnet 24 (av-løpskanal) og 25 (tilførselskanal), og pumper som er betegnet 26 (varmeoverføringsanordning), 27 (varmeanordning) og 28 (kjølean-ordning ).

Det tidligere kjente luftkondisjoneringsanlegg arbeider på følgende måte: Om vinteren overføres varme i varmeoverføringsanordnin-gen 4 fra avløpsluften via den første varmeveksler 7 til varmeoverføringsvæsken, og pumpes deretter av pumpen 25 gjennom sirkulasjonsrørledningssystemet til den andre varmeveksler 8 og derfra inn i tilførselsluften. Når varmen ikke er nødvendig, mottar innstillingsinnretningen 18 den respektive puls 18' og innstiller ventilen 21 slik at strømmen av væske i sirkula-sjonsrørledningssystemet går utenom den andre varmeveksler 8.

Ved lave temperaturer under null er den varme som oppnås fra avløpsluften, ikke tilstrekkelig for foroppvarming av tilførselsluften. I et slikt tilfelle mottar varmeanordningens 5 innstillingsinnretning 19 den respektive puls 19' fra innstillingsinnretningen 17 og innstiller ventilen 22 slik at oppvar-mingsfluidumet tillates å pumpes av pumpen 27 fra varmekilden inn i varmeveksleren 10 for ytterligere oppvarming av tilførselsluf-ten.

Om sommeren er utendørsluftens temperatur høyere enn den nødvendige temperatur på tilførselsluften, og tilførselsluf-ten må avkjøles. For dette formål omfatter det tidligere kjente luftkondisjoneringsanlegg en fukteanordning 29 som er forbundet med avløpskanalen og som omfatter en fukter 30 for fukting av avløpsluften. Fuktingen fordamper vann inn i avløpsluften, slik at avløpsluftens temperatur reduseres. Den således oppnådde avkjølingseffekt overføres av varmeoverføringsanordningens 4 varmegjenvinning og gjennom sirkulasjonsrørledningssystemet inn i tilførselsluften, slik at tilførselsluften avkjøles tilsvarende. Dersom denne forkjøling ikke er tilstrekkelig, mottar kjøleanordningens 6 innstillingsinnretning 20 pulsen 20' fra innstillingsinnretningen 17 og innstiller ventilen 23, slik at kjølefluidumet tillates å pumpes av pumpen 28 fra avkjølingskil-den til varmeveksleren 13 for avkjøling av tilførselsluften.

Fig. 2 viser et konstruksjonsskjerna av et luftkondisjoneringsanlegg ifølge oppfinnelsen. På figuren er de samme henvisningstall som på fig. 1 benyttet for de i hovedsaken tilsvarende deler.

Luftkondisjoneringsanlegget omfatter en varmeoverføringsanordning 4 bestående av en første varmeveksler 7, en andre varmeveksler 8 og et sirkulasjonsrørledningssystem 9 og en innstillingsinnretning 18, en motorventil 21 og en pumpe 26.

Ifølge oppfinnelsen er en oppvarmingskilde 11 ved hjelp av en ledning 31 forbundet med sirkulasjonsrørledningssystemet 9 i varmeveksleranordningen via en stengeventil 32. Likeledes er en avkjølingskilde 14 ved hjelp av den samme ledning forbundet med sirkulasjonsrørledningssystemet via en stengeventil 33. Ledningen 31 er koplet til sirkulasjonsrørledningssystemet via en motorventil 34.

En innstillingsinnretning 17 som reagerer på tilfør-selsluftens temperatur, er koplet for å styre varmeoverføringsanordningens ventil 21, oppvarmingskildens ventil 32 og avkjølingskildens ventil 33 såvel som motorventilen 34 ved hjelp av de respektive innstillingsinnrethinger 18, 35, 36 og 37. Luftkondisjoneringsanlegget arbeider på følgende måte: Om vinteren gjenvinnes varme fra avløpsluften og overføres til tilførselsluften ved hjelp av varmeoverføringsanordningen 4. Innstillingsinnretningen 17 holder ventilene 32, 33 og 34 lukket inntil den foroppvarming av tilførselsluften som bevirkes av varmeoverføringsanordningen, er tilstrekkelig til å heve tilførselsluftens temperatur til et ønsket nivå.

I tilfeller hvor foroppvarmingen av tilførselsluften ved hjelp av varmeoverføringen fra avløpsluften ikke er tilstrekkelig, tilfører innstillingsinnretningen pulser 35' og 37' til ventilenes 32 og 34 innstillingsinnretninger 35 og 37 for å åpne ventilene. Oppvarmingskilden 11 tillates således å tilføre mer varme til sirkulas jonsrørledningssystemet 9 og den andre varmeveksler 8.

Når tilførselsluften må avkjøles om sommeren, frembrin-ger innstillingsinnretningen 17 pulsene 36' og 37' for start av en fukteanordning 29 og for å bringe ventilenes 33 og 34 innstillingsinnretninger 36 og 37 til å åpne ventilene. Avkjøl-ingskilden 14 er således i stand til å tilføre ytterligere avkjøling til sirkulasjonsrørledningssystemet 9 og den andre varmeveksler a dersom den avkjøling som overføres av varmeoverføringsanordningen 4 fra avløpsluften ikke er tilstrekkelig til å avkjøle tilførselsluften.

Man legger merke til at når oppfinnelsen benyttes, er en eneste varmeoverføringsanordning nødvendig i luftkondisjoneringsanlegget, og ingen separate varmeoverf øringsanordninger med tilhørende varmevekslere og sirkulasjonsrørledningssystemer er nødvendige for ytterligere oppvarming og ytterligere avkjø-ling.

Dersom det er nødvendig, er det også mulig å tilkople en kondensat-oppvarmingsanordning 38 (fig. 1) til varmeoverføringsanordningens sirkulasjonsrørledningssystem i overensstem-melse med oppfinnelsen, som vist med stiplede linjer på fig. 2 for en kondensatoppvarmingskilde 39.

Den utførelse av luftkondisjoneringsanlegget som er vist på fig. 3, er forskjellig fra den som er vist på fig. 2 bare ved at den andre varmeveksler 8 i varmeoverføringsanordningen 4 har to deler, idet den omfatter en ytterligere varmeveksler 8a i tillegg til den egentlige varmeveksler 8. Oppvarmingskilden 11 og avkjølingskilden 14 er derved koplet til sirkulasjonsrør-ledningssystemet 10 ved hjelp av ledningen 31 via den ytterligere varmeveksler.

Denne løsning benyttes f.eks. ved luftstrømstyrte prosesser hvor massestrømningshastighetene av luft og væske ikke forblir konstante. Løsningen hindrer prosessens temperatur-forskjell fra å endre seg i en retning som er ufordelaktig med henblikk på gjenvinningen av varme.

Den utførelse av luftkondisjoneringsanlegget som er vist på fig. 4, omfatter et sentralisert avløpsluftsystem og et fordelt tilførselsluftsystem. Da rørledningssystemet er enkelt, kan tilførselsluftanordningen oppdeles i små lokale enheter, slik at bygningens tilførselsluft-kanalnett med den nødvendige isolasjon vil være lite.

Fig. 4 viser tre separate tilførselsluftkanaler 2, 2', 2''. De ytterligere kanaler 2' og 2' ' er forsynt med separate varmevekslere 8 ' og 8 ' ' , separate sirkulas jonsrørledningssystemer 9' og 9 ' ' , og separate motorventiler 21' og 21' ' , og 34' og 34 " . Sirkulasjonsrørledningssystemene 9' og 9'' er koplet i parallell med sirkulas jonsrørledningssystemet 9 i varmeoverf øringsanordnin-gen 4 ved hjelp av ledninger 9a og 9b. Sirkulas jonsrørled-ningssystemene 9' og 9'' er koplet til oppvarmings- og avkjøl-ingskildene 11 og 14 ved hjelp av en grenledning 31a. På denne måte kan mengden av oppvarmings- eller avkjølingsenergi som skal tilføres til de forskjellige tilførselsluftkanaler, innstilles uavhengig av hverandre ved hjelp av ventilene 34, 34' og 34' ' .

Det omvendte er også mulig, dvs. tilf ørselsluf tsystemet kan være sentralisert og avløpsluftsystemet kan være fordelt, dvs. omfatte to eller flere avløpsluftkanaler 3.

Fig. 5 viser en utførelse av luftkondisjoneringsanlegget i hvilken tilførselsluftsystemet er fordelt på liknende måte som på fig. 4. På fig. 4 er oppvarmings- og avkjølingskildene forbundet med tilførselsluftkanalenes varmevekslere 8, 8' og 8' ' ved hjelp av en felles ledning 31. Det er således mulig å tilføre bare oppvarmingsf luidum eller bare avkjølingsf luidum samtidig til alle varmevekslere. I løsningen ifølge fig. 5 er oppvarmingskilden og avkjølingskilden forbundet med varmevekslerne 8, 8' og 8' ' ved hjelp av separate ledninger 40 og 41 via fordelingsventiler 42 og 42', slik at det ene eller det andre fluidum kan innmates i hver varmeveksler uten hensyn til den type fluidum som innmates de andre varmevekslere.

De ovennevnte utførelser av oppfinnelsen er på ingen måte ment å begrense oppfinnelsen, men oppfinnelsen kan etter ønske modifiseres innenfor rammen av kravene. Det er for eksempel klart at anlegget ifølge oppfinnelsen ikke alltid trenger å omfatte alle de operasjoner som er vist på fig. 1, men at for eksempel fuktingsoperasjonen kan være utelatt dersom den ikke er nødvendig. Fig. 1 må tas bare som et eksempel på en tidligere kjent løsning i hvilken alle mulige operasjoner er inkludert. Anlegget ifølge oppfinnelsen kan omfatte alle disse operasjoner dersom det anses som nødvendig. Ved oppfinnelsen er det selvsagt også mulig å benytte alle kjente rørkoplinger, såsom 2-veis-ventiler, etc. Alle kjente innstillingsmetoder kan også benyttes i forbindelse med oppfinnelsen. For eksempel kan utgangsmeldinger fra innstillingsinnretningen 17 tilføres direkte til motorven-tilene 21 og 34, etc.

Claims (7)

1. Luftkondisjoneringsanlegg for rom (1), omfattende en varmeoverføringsanordning (4) for overføring av varme for avløpsluft (B) som fjernes fra rommene, til tilførselsluf t (A) som skal tilføres til rommene, en varmeanordning som er koplet til en oppvarmingskilde (11) for ytterligere oppvarming av tilførselsluften, en kjøleanordning som er koplet til en avkjølings-kilde (14) for avkjøling av tilførselsluften, og en innstillingsanordning (16, 17, 18, 21, 32, 33, 34) for avføling av temperaturen på tilførselsluften og for styring av varmeoverføringsanordningen og varme- og kjøleanord-ningene på grunnlag av den avfølte temperatur, KARAKTERISERT VED at - oppvarmings- og avkjølingskildene (11, 14) ved hjelp av en felles ledning (31) er forbundet med sirkulasjonsrørlednin-gen (9) for varmeoverf øringsf luidum (C) i varmeoverføringsanordningen (4) mellom tilførselsluften (A) og avløpsluf-ten (B), slik at foroppvarmingen, ytterligere oppvarming og avkjøling av tilførselsluften (A) finner sted via den felles varmeoverføringsanordning (4).

2. Anlegg ifølge krav 1, hvor varmeoverføringsanordnin-gen (4) omfatter minst én første varmeveksler (7) som er koplet til en avløpsluftkanal (3) for avløpsluften (B), og minst én andre varmeveksler (8) som er koplet til en tilførselsluftkanal (2) for tilførselsluften (A), og et sammenkoplende sirkula-sjonsrørledningssystem (9) for varmeoverføringsfluidum (C), KARAKTERISERT VED at oppvarmingskilden (11) og avkjølingskilden (14) er koplet til sirkulas jonsrørledningssystemet (9) i varmeoverføringsanordningen (4) ved hjelp av en ledning (31) for tilførsel av henholdsvis oppvarmingsfluidum (D) og avkjølings-f luidum (E) inn i sirkulas jonsrørledningssystemet og videre til den andre varmeveksler (8).

3. Anlegg ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at oppvarmingskilden (11) og avkjølingskilden (14) er koplet til varmeoverf øringsanordningens (4) sirkulasjonsrørledningssystem (9) via en ventil (34) som selektivt tillater bare varmeoverføringsfluidum (C) eller varmeoverføringsfluidum og ytterligere oppvarmingsfluidum (C, D) i et innstillbart forhold eller bare avkjølingsfluidum (E) å strømme inn i den andre varmeveksler (8).

4. Anlegg ifølge krav 3, KARAKTERISERT VED at ventilen (34) manøvreres av en innstillingsanordning (37) som styres av en føleanordning (16) som avføler tilførselsluftens (A) temperatur .

5. Anlegg ifølge krav 3 eller 4, KARAKTERISERT VED at varmeoverføringsanordningens (4) andre varmeveksler (8) har to deler, av hvilke den ene del (8) er koplet til varmeoverf øringsanordningens sirkulasjonsrørledningssystem (9) og den andre del (8a) er koplet til en ledning som forbinder oppvarmingskilden (11) og avkjølingskilden (14) med sirkulas jonsrørled-ningssystemet, slik at begge deler (8, 8a) av varmeveksleren er anbrakt i serie med hensyn til passeringen av oppvar-mingsfluidumet (D) og avkjølingsfluidumet (E).

6. Anlegg ifølge ett av de foregående krav, omfattende en avløpsluftkanal (3) med en første varmeveksler (7) for avløpsluft (B) og minst to separate tilførselsluftkanaler (2, 2', 2' ' ) som hver har en varmeveksler (8, 8' , 8' ' ) for tilf ørselsluf t (A), idet varmevekslerne er koplet til et felles rørledningssys-tem (9, 9', 9'', 9a, 9b) for varmeoverf ørings fluidum (C), KARAKTERISERT VED at oppvarmingskilden (11) og avkjølingskilden (14) ved hjelp av en felles ledning (31, 31a) er koplet til hver av de andre varmevekslere (8, 8', 8'') via en mengdeinnstillingsventil (34, 34', 34'').

7. Anlegg ifølge ett av de foregående krav, omfattende en avløpsluftkanal (3) med • en første varmeveksler (7) for avløpsluft (B), og minst to separate tilførselsluftkanaler (2, 2', 2'') som hver har en varmeveksler (8, 8', 8'') for tilførselsluf t (A), idet varmevekslerne er koplet til et felles rørledningssystem (9, 9', 9'', 9a, 9b) for varmeoverføringsfluidum (C), KARAKTERISERT VED at oppvarmingskilden (11) og avkjølingskilden (14) ved hjelp av separate ledninger (40, 41) er koplet til hver av de andre varmevekslere (8, 8' ) via en omkoplingsventil (42, 42') og en mengdeinnstillingsventil (34, 34' ).