NO319461B1

NO319461B1 - Building kit for heat pump and pipe system for the same.

Info

Publication number: NO319461B1
Application number: NO20032858A
Authority: NO
Inventors: Bengt Indahl
Original assignee: Foma Norge As
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2005-08-15
Also published as: SE0401553D0; SE0401553L; NO20032858L; NO20032858D0

Description

Oppfinnelsens område Field of the invention

Foreliggende oppfinnelse vedrører et byggesett for en varmepumpe og et rørsystem for anvendelse i samme byggesett. The present invention relates to a building kit for a heat pump and a pipe system for use in the same building kit.

Teknisk bakgrunn Technical background

Airconditionerende og varmeoverførende systemer er tidligere kjent, hvor disse omfatter en kompressordel, en konden-satordel og tilkoblende rørelementer mellom disse. Slike systemer sirkulerer et varmeførende fluidum, så som en gass eller en væske, og veksler varmen med et omkringliggende medium via varmevekslere. Et slikt tidligere kjent system er basert på det prinsippet at en gass ved utvidelse og trykkfall blir kald (forbruker energi). For en ideell gass er dette uttrykt ved den generelle ligningen pV/T = K, hvor p er trykket av gassen, V er volumet av gassen, T er gass-ens temperatur, og K er en konstant (gasskonstanten for en gitt mengde av en gitt type gass). Air conditioning and heat transfer systems are previously known, where these comprise a compressor part, a condenser part and connecting pipe elements between these. Such systems circulate a heat-conducting fluid, such as a gas or a liquid, and exchange the heat with a surrounding medium via heat exchangers. Such a previously known system is based on the principle that when a gas expands and drops in pressure, it becomes cold (consumes energy). For an ideal gas, this is expressed by the general equation pV/T = K, where p is the pressure of the gas, V is the volume of the gas, T is the temperature of the gas, and K is a constant (the gas constant for a given quantity of a given type of gas).

Systemene beskrevet over kan overføre varme fra ulike medier. For eksempel kan varmevekslerne sørge for varmeoverfør-ing til og fra arbeidsmediet til luft eller en væske. Varmepumper av type luft-luft for oppvarming av boliger, som er de mest vanlige, har vist seg å være energibesparende og miljøvennlig. Luft-luft-systemene er kjennetegnet ved at det tas opp og avgis varme til luft via varmevekslere forsynt med eller uten vifter, vanligvis med vifter, en såkalt fancoil. Eksempelvis i tider der energiprisene øker, har også interessen for denne typer varmepumpesystemer øket betraktelig. Varmepumper luft-luft viser seg under gunstige forhold å avgi opp til fire ganger mer energi enn den ener-gien som er tilført systemet. Det vil med andre ord si at man eksempelvis kan kjøpe 1,0 kw fra strømleverandøren, men får varme tilført via varmepumpen tilsvarende 4,0 kW, hvilket er svært gunstig økonomisk. Selv om varmepumpesystemet som nevnte kan anvendes for varmeoverføring mellom ulike medier, vil oppfinnelsen i det følgende eksempel bli beskrevet i sammenheng med en varmepumpe med luft til luft applikasjon, men er ikke begrenset til denne, og kan i tillegg til å involvere andre medier også omfatte luftkjø-lesystemer. The systems described above can transfer heat from various media. For example, the heat exchangers can ensure heat transfer to and from the working medium to air or a liquid. Heat pumps of the air-to-air type for heating homes, which are the most common, have proven to be energy-saving and environmentally friendly. The air-air systems are characterized by the fact that heat is taken up and released to air via heat exchangers equipped with or without fans, usually with fans, a so-called fancoil. For example, in times when energy prices are rising, interest in this type of heat pump system has also increased considerably. Air-to-air heat pumps prove, under favorable conditions, to release up to four times more energy than the energy supplied to the system. In other words, this means that, for example, you can buy 1.0 kW from the electricity supplier, but get heat supplied via the heat pump corresponding to 4.0 kW, which is very economically advantageous. Although the heat pump system as mentioned can be used for heat transfer between different media, the invention in the following example will be described in the context of a heat pump with air to air application, but is not limited to this, and in addition to involving other media can also include air cooling systems.

Ved montering av slike systemer har det tidligere vært nød-vendig å installere slike ved hjelp av en kjølemontør. År-saken er at gassmediet mellom aggregatet ute og fancoilen inne skal føres gjennom husveggen i et tørt rom som har fast tilkobling til aggregatet og fancoilen. Rørforbindel-sen mellom aggregatet ute og fancoilen inne tilpasses og monteres med faste koblinger på stedet, enten ved skrukob-linger eller ved sølvlodding. Deretter må rørsystemet trykktestes, tømmes for luft og fuktighet (vakuumeres) før energigass etterfylles. Slik installering har konvensjonelt foregått ved at de enkelte elementer i varmepumpesystemet har blitt innkjøpt i trykksatt og tørr tilstand med nitro-gen eller annen tørr gass i alle elementer. Ved montering har det så vært nødvendig først å montere alle elementene sammen med gasstette koblinger. Deretter har installatøren evakuert systemet til et vakuum som ligger innenfor gitte parametere kjente for en fagmann. Systemet har så blitt tilkoblet en kilde for det aktuelle kjølefluidum, og dette kjølefluidet har så blitt pumpet inn i det evakuerte systemet til et trykk diktert av kjølefluidets egenskaper. En slik prosedyre er imidlertid tungvint og fordyrende ved at arbeidet i hovedsak må utføres av en montør som tar betal-ing for arbeid, transport av deler, kjøregodtgjørelse etc, samtidig som selve arbeidet tar unødvendig lang tid ut fra montering, evakuering og endelig trykksetting av systemet. When installing such systems, it has previously been necessary to install them with the help of a cooling installer. The key issue is that the gas medium between the unit outside and the fan coil inside must be led through the house wall in a dry room that has a fixed connection to the unit and the fan coil. The pipe connection between the unit outside and the fan coil inside is adapted and installed with fixed connections on site, either by screw connections or by silver soldering. The pipe system must then be pressure tested, emptied of air and moisture (vacuumed) before energy gas is refilled. Such installation has conventionally taken place by the fact that the individual elements in the heat pump system have been purchased in a pressurized and dry state with nitrogen or other dry gas in all elements. During assembly, it has been necessary to first assemble all the elements together with gas-tight connections. The installer has then evacuated the system to a vacuum that lies within given parameters known to a person skilled in the art. The system has then been connected to a source for the cooling fluid in question, and this cooling fluid has then been pumped into the evacuated system to a pressure dictated by the cooling fluid's properties. However, such a procedure is cumbersome and expensive in that the work must mainly be carried out by a fitter who takes payment for work, transport of parts, travel allowance etc., at the same time that the work itself takes an unnecessarily long time from assembly, evacuation and final pressurization of the system.

I tillegg må kjølemedium transporteres i uavhengige flasker, noe som representerer en tungvint måte å håndtere kjø-lemediet på, samtidig som lekkasje på slike flasker kan re-presentere et uheldig utslipp av miljøskadelige gasser i atmosfæren. Slike flasker har også en tendens til å være tunge og uhåndterbare, og sammen med den ovennevnte monter-ingsprosedyre har det tidligere vært nødvendig at en kjø-lemontør har tatt seg av monteringen av varmepumpesystemet. In addition, refrigerant must be transported in independent bottles, which represents a cumbersome way of handling the refrigerant, while leakage in such bottles can represent an unfortunate release of environmentally harmful gases into the atmosphere. Such bottles also tend to be heavy and unwieldy, and together with the above-mentioned assembly procedure, it has previously been necessary for a refrigeration engineer to take care of the assembly of the heat pump system.

WO-A1-91/05977 vedrører en varmepumpe med en utskiftbar aggregatdel og et arrangement for å løfte og transportere denne. Aggregatdelen er innrettet for å kunne skiftes ut uten at store freonmengder må håndteres. Avkobling og tilkobling av aggregatet gjøres på konvensjonell måte. WO-A1-91/05977 relates to a heat pump with a replaceable unit part and an arrangement for lifting and transporting this. The unit part is designed so that it can be replaced without large amounts of freon having to be handled. Disconnecting and connecting the unit is done in a conventional way.

Kortfattet sanunenfatina av oppfinnelsen Concise sanunenfatina of the invention

For installasjoner av varmepumper som skal benyttes i pri-vate hjem, er det følgelig et behov for et system som kan monteres uten installatør og som tilgodeser de sikkerhets-messige krav både ved installeringen og ved drift av varmepumpesystemet . Det er således en oppgave for foreliggende oppfinnelse å skaffe en enkel og rimelig løsning på montering av varmepumpe og aircondition-anlegg. Et slikt system er også utstyrt med en anvisning for drift og installasjon, og det er enkelt å installere uten begrensninger hva angår byggeform, dvs. det kan like enkelt installeres i trehus så vel som murhus. For installations of heat pumps that are to be used in private homes, there is consequently a need for a system that can be installed without an installer and that meets the safety requirements both during installation and during operation of the heat pump system. It is thus a task for the present invention to provide a simple and affordable solution for installing a heat pump and air conditioning system. Such a system is also equipped with instructions for operation and installation, and it is easy to install without restrictions regarding the form of construction, i.e. it can be installed just as easily in wooden houses as well as brick houses.

Varmepumpesystemet ifølge oppfinnelsen har også til hensikt å skaffe et system som ikke krever spesiell montering av installatør. Et slikt system ifølge oppfinnelsen har også til hensikt å være i hovedsak vedlikeholdsfritt, og det er dessuten egnet for montering slik at det er enkelt og over-siktlig for inspeksjon. The heat pump system according to the invention also aims to provide a system that does not require special installation by an installer. Such a system according to the invention is also intended to be essentially maintenance-free, and it is also suitable for assembly so that it is easy and clear for inspection.

Hva gjelder varmevekslere og aggregater i varmepumpe- og luftkjølingssysterner brukt innenfor industrien, så er det kjent at slike tidligere har blitt fremstilt med ferdig tilført arbeidsmedium. Når slike elementer skal monteres sammen, har det likevel tidligere vært nødvendig å utføre den ovennevnte monteringsprosedyren siden det sammenkoblen-de rørsystemet mellom kompressor og kondensator ikke har eksistert som et ferdig rørsystem som er trykksatt og som inneholder det aktuelle kjølemedium. Grunnen til dette har vært at lengden på rørsystemet har variert, slik at kapping og tilpassing av rør har vært nødvendig og utelukket at slike rør kunne komme i ferdige lengder for etterfølgende direkte montering til de enkelte øvrige elementer i kjøle-systemet. Imidlertid, ved salg av ferdige lengder av rør som kan kobles sammen med aggregat/fancoildel og/eller med hverandre for å danne et fleksibelt system som kan tilpasses flere rørlengder og formål, vil det for forbruker være mulig å koble et slikt system som beskrevet ovenfor for ferdig bruk uten behov for en rørmontør. Denne muligheten fremskaffes ifølge oppfinnelsen ved bruk av rørlengder som er ferdig trykksatt med varmeoverførende fluidum, og som i hver sin ende omfatter tilkoblingsskjøter som passer til aggregat, fancoil og/eller andre rørdeler. As regards heat exchangers and aggregates in heat pump and air cooling systems used in industry, it is known that such have previously been produced with a ready-mixed working medium. When such elements are to be assembled together, it has nevertheless previously been necessary to carry out the above-mentioned assembly procedure since the interconnecting pipe system between compressor and condenser has not existed as a finished pipe system which is pressurized and which contains the refrigerant in question. The reason for this has been that the length of the pipe system has varied, so that cutting and fitting of pipes has been necessary and ruled out that such pipes could come in finished lengths for subsequent direct assembly to the individual other elements in the cooling system. However, when selling finished lengths of pipe that can be connected together with the unit/fan coil part and/or with each other to form a flexible system that can be adapted to several pipe lengths and purposes, it will be possible for the consumer to connect such a system as described above for ready use without the need for a pipe fitter. This possibility is achieved according to the invention by using lengths of pipe that are already pressurized with heat-transferring fluid, and which at each end include connection joints that fit the unit, fan coil and/or other pipe parts.

Det er således en oppgave for foreliggende oppfinnelse å fremskaffe en enkel og rimelig løsning på montering av et varmepumpe- og aircondition-anlegg, og som kun benytter enkle og på forhånd tilpassede deler der det tidligere kun har eksistert løsninger som har krevd kostbare installasjoner av fagpersonell. I forbindelse med et slikt system følger en anvisning for montering som er enkel å utføre også for andre enn fagpersonell, uten begrensninger hva angår byggeform, d.v.s. det kan like enkelt installeres av privatpersoner i trehus så vel som i murhus. It is thus a task for the present invention to provide a simple and affordable solution for the installation of a heat pump and air conditioning system, and which only uses simple and pre-adapted parts where previously only solutions existed that required expensive installations by professional personnel . In connection with such a system, there are instructions for assembly that are easy to carry out even for non-professional personnel, without restrictions regarding the form of construction, i.e. it can just as easily be installed by private individuals in wooden houses as well as in brick houses.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen Detailed description of the invention

Foreliggende oppfinnelse vedrører et byggesett for en varmepumpe vist i fig. 2, omfattende en første 1 og en andre 2 varmeveksler med tilhørende vifter, en kompressordel 1 samt et rørsystem 3 med tilkoblinger 6, 7 mellom de to varmevekslerne 1, 2 og kompressordelen 1. Den første varmeveksleren 1 er ofte montert sammen med kompressordelen 1 til en enhet for utendørs montasje, heretter kalt et aggregat. Den andre varmeveksleren 2 foreligger ofte som en separat enhet og er beregnet for innendørs montasje, heretter kalt fancoil 2. De enkelte deler i settet foreligger som separate deler som kan kobles til de enkelte andre deler i settet for å danne en komplett varmepumpe, idet aggregatet 1 og fancoilen 2 på forhånd er forsynt med et varmevekslende medium som er satt under trykk, hvor oppfinnelsen er særpreget ved at rørsystemet 3 mellom kondensatordelen og kompressordelen i settet foreligger som et ferdig trykksatt rør-system 3 som inneholder det aktuelle varmevekslende medium. Gjenstand for oppfinnelsen er også et rørsystem 3 for anvendelse i et slikt byggesett, hvor rørsystemet 3 inneholder et varmevekslende fluid som er satt under trykk og er utstyrt med gasstette tilkoblinger 6, 7 i hver ende. The present invention relates to a building kit for a heat pump shown in fig. 2, comprising a first 1 and a second 2 heat exchanger with associated fans, a compressor part 1 and a pipe system 3 with connections 6, 7 between the two heat exchangers 1, 2 and the compressor part 1. The first heat exchanger 1 is often mounted together with the compressor part 1 to a unit for outdoor assembly, hereinafter called a unit. The second heat exchanger 2 is often available as a separate unit and is intended for indoor installation, hereafter called fancoil 2. The individual parts in the set are available as separate parts that can be connected to the individual other parts in the set to form a complete heat pump, as the aggregate 1 and the fan coil 2 are supplied in advance with a heat-exchanging medium which is pressurized, where the invention is characterized by the fact that the pipe system 3 between the condenser part and the compressor part in the set exists as a ready-pressurized pipe system 3 which contains the relevant heat-exchange medium. The object of the invention is also a pipe system 3 for use in such a building kit, where the pipe system 3 contains a heat-exchanging fluid that is pressurized and is equipped with gas-tight connections 6, 7 at each end.

Foreliggende oppfinnelse vedrører således spesielt en varmepumpe som kan benyttes som airconditioning eller som var-metilfører i et rom inni en bygning. Byggesettet ifølge oppfinnelsen omfatter et aggregat 1 omfattende en kompressor og en første varmeveksler samt en andre varmeveksler 2 som er koblet sammen med et rørsystem 3, og hvor det i systemet sirkulerer et varmeoverførende medium, eksempelvis et fluid så som en gass. The present invention thus relates in particular to a heat pump which can be used as air conditioning or which supplies heat to a room inside a building. The construction kit according to the invention comprises an aggregate 1 comprising a compressor and a first heat exchanger as well as a second heat exchanger 2 which is connected together with a pipe system 3, and where a heat-transferring medium circulates in the system, for example a fluid such as a gas.

Varmepumpesystemet ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter således en aggregatdel 1 omfattende en kompressor og en varmeveksler som før montering inneholder et arbeidsmedium som er satt under trykk, hvilket aggregat 1 har til hensikt å bli montert utendørs, en varmeveksler 2, ofte i form av en fancoil 2 som før innendørs montering inneholder et arbeidsmedium som er satt under trykk, og hvor varmepumpesystemet er særpreget ved at det i tillegg omfatter en på forhånd tilmålt slange- eller rørlengde 3 som inneholder et arbeidsmedium som er satt under trykk, idet det mellom de enkelte deler i varmepumpesystemet foreligger gasstette ventiler 6, 7, fortrinnsvis med gasstette tilkoblinger så som skruekobling eller hurtigkobling, hvor tilkoblingene mellom de enkelte deler av varmepumpesystemet er tilpasset slik at åpning mellom de enkelte deler av systemet kun kan skje dersom de enkelte skjøter mellom delene er tette for arbeidsmediet. Systemets første og andre varmeveksler vil i de senere eksempler bli omtalt som fordamper og kondensator, idet disse termene refererer til driftstilstand som varmepumpe med transport av varme fra omgivelsene og inn i en bolig. Fordamperen vil da være utendørs og kondensatoren innendørs. Systemet kan også utformes for å kunne reverser-es. Ved en slik reversering av systemet vil varme også kunne transporteres bort fra boligen og til omgivelsene, slik at dette da virker som en kjøleenhet. Følgelig vil da fordamperen være innendørs mens kondensatoren utendørs. Det er videre åpenbart for en fagmann at hvert system kan omfatte flere varmevekslere og/ eller aggregater koblet sammen til et system. The heat pump system according to the present invention thus comprises an aggregate part 1 comprising a compressor and a heat exchanger which, before assembly, contains a working medium that is pressurized, which aggregate 1 is intended to be mounted outdoors, a heat exchanger 2, often in the form of a fan coil 2 which before indoor assembly contains a working medium that has been pressurized, and where the heat pump system is characterized by the fact that it also includes a pre-measured length of hose or pipe 3 that contains a working medium that has been pressurized, as between the individual parts of the heat pump system there are gas-tight valves 6, 7, preferably with gas-tight connections such as screw couplings or quick couplings, where the connections between the individual parts of the heat pump system are adapted so that opening between the individual parts of the system can only occur if the individual joints between the parts are tight for the working medium. The system's first and second heat exchangers will be referred to in the later examples as evaporator and condenser, as these terms refer to the operating state as a heat pump with the transport of heat from the surroundings into a home. The evaporator will then be outdoors and the condenser indoors. The system can also be designed to be reversible. By such a reversal of the system, heat will also be able to be transported away from the home and to the surroundings, so that this then acts as a cooling unit. Consequently, the evaporator will be indoors while the condenser outdoors. It is also obvious to a person skilled in the art that each system can comprise several heat exchangers and/or aggregates connected to a system.

Som eksempler på kjølefluidum kan det nevnes polyhalogener-te hydrokarboner, eksempelvis heksaklorbutan, trifluorpro-pan, osv. Blant disse er det foretrukket å bruke en zeo-tropisk blanding av hydrofluorkarboner HFK bestående av difluormetan, pentafluoretan og tetrafluoretan. Examples of cooling fluid include polyhalogenated hydrocarbons, for example hexachlorobutane, trifluoropropane, etc. Among these, it is preferred to use a zeotropic mixture of hydrofluorocarbons HFC consisting of difluoromethane, pentafluoroethane and tetrafluoroethane.

Materialet i de enkelte deler av varmepumpesystemet ifølge oppfinnelsen er motstandsdyktig mot angrep både fra omgiv-ende påvirkning, så som motstandsdyktig mot rust, oksider-ing, soletråling, osv., samtidig som det er motstandsdyktig mot angrep fra kjølemediet. Slike materialer kan eksempelvis være aluminium, rustfritt stål, hardplast, osv. Foretrukket er kobber. The material in the individual parts of the heat pump system according to the invention is resistant to attack both from surrounding influences, such as resistant to rust, oxidation, solar radiation, etc., while at the same time being resistant to attack from the coolant. Such materials can be, for example, aluminium, stainless steel, hard plastic, etc. Copper is preferred.

Claims

1. Building kit for heat pump comprising an aggregate (1) comprising a compressor and a first heat exchanger, a second heat exchanger (2) as well as a piping system (3} with connections {4, 5, 6, 7) between aggregate (1) and the second heat exchanger (2), since the individual parts in the set are available as separate parts that can be connected to the individual other parts in the set to form a complete heat pump, since the unit (1) and the second heat exchanger (2) are filled in advance with a heat-exchanging medium that is pressurized, characterized in that the pipe system (3) between the second heat exchanger (2) and the aggregate (1) in the set exists as a ready-pressurized pipe system containing the heat-exchanging medium in question.

2. Construction kit according to claim 1, characterized in that the connections (4, 5, 6, 7) between the individual parts of the set include quick connections.

3. Building kit according to claim 1 or 2, characterized in that the heat-conducting medium in the individual parts is R407C or R410A.

4. Construction kit according to claims 1-3, characterized in that the pipe parts in the kit are made of a rigid material, for example a metal or a metal alloy or hard plastic, preferably copper or a copper alloy.

5. Construction kit according to claims 1-3, characterized in that the pipe parts in the kit are made of a flexible material, for example plastic or pressure-reinforced rubber pipes or annealed copper.

6. Pipe system (3) for use in construction kits according to claims 1-5, characterized in that it contains a heat-exchanging fluid that is pressurized

7. Pipe system (3) for use in construction kits according to claim 6, characterized in that it is equipped with gas-tight connections (4, 5, 6, 7) at each end.

8. Pipe system (3} according to claims 6-7, characterized in that the heat exchanging fluid is R407C or R410A.

9. Pipe system (3) according to claims 6-8, characterized in that the material of the pipe system is rigid, for example that the material is a metal or a metal alloy or plastic, preferably copper or a copper alloy.

10. Pipe system (3) according to claims 6-8, characterized in that the material of the pipe system (3) is flexible, for example plastic, pressure-reinforced rubber or annealed copper.