NO772954L - Varmegjenvinningssystem. - Google Patents

Description

Varmegjenvinningssystem

Denne oppfinnelse vedrører et varmegjenvinningssystem.

Det er tidligere kjent å benytte varmepumper for å trekke ut nyttig varme fra omgivelsesvarmen, såsom solenergi oppsamlet ved hjelp av et varmepanel.

En av hensiktene med oppfinnelsen er å tilveiebringe en forbedret varmegjenvinningsanordning for optimal utnyttelse av om-gi velsesvarmen eller spillvarme, særlig,- men ikke utelukkende i forbindelse med oppsamling av solvarmeenergi for oppvarming av rom eller vann.

I samsvar med oppfinnelsen er det tilveiebragt en varmegjenvinningsanordning omfattende en varmepumpe som har en lukket kjølemiddelkrets som omfatter en strupeinnretning, en kompressor og en kondensator oppstrøms for strupeinnretningen og en fordamper nedstrøms for strupeinnretningen, hvor fordamperen er anordnet, i eller utgjør eri del av. en varmesamler for omgivelsesvarme eller spillvarme, samt en luftinnløpskanal som er i forbindelse med samlerens indre for å lede luften gjennom samleren og over fordamperen som brukes i anordningen, hvor kompressoren og/eller i det minste en del av kondensatoren eller av en kjølemiddelfor-kjøler er i direkte varmeutvekslingsforhold med samleren eller med luftinnløpskanalen for forkjøling av kjølemidlet på oppstrøms-siden av strupeinnretningen når anordningen er i bruk.

Forkjølingen av kjølemidlet oppstrøms for strupeinnretningen øker tettheten av kjølemidle.t og dermed virkningsgraden for varmepumpen mens den øker temperaturen av. kjølemiddeldampen i fordamperen, slik at riming på denne unngås. Varmesamleren omfatter fortrinnsvis et hult samlepanel for solvarme som har en lysgjennomslippelig vegg eller et vindu og som omgir en vikling eller varmevekslér som virker som fordamper.

Den lave temperatur av kjølemidlet som passerer fordamperen, øker effektiviteten ved oppsamling av varme ved hjelp av solpanelet.

Når systemet er i bruk, slipper den lysgjennomslippelige vegg eller vindu i panelet solens strålevarme gjennom og varmen opptas av fordamperen. Veggen eller vinduet er ugjennomslippelig eller ugjennomskinnelig for den forholdsvis langbølgede stråling som sendes ut av det oppvarmede panel. Denne effekt er kjent som drivhuseffekt som øker den varme som oppsamles av solpanelet.

Luftstrømmen over fordamperen i panelet øker ytterligere fordamperens yarmeabsorpsjon, og ved en foretrukket praktisk ut-førelse av oppfinnelsen er samlepanelet for solvarme i form av et lavt eller grunt hus anordnet i en passende stilling, f.eks. på en vegg eller et tak av en bygning. Luftstrømmen gjennom panelet kan være omgivelsesluft eller varm luft som fåes enten ved hjelp av solvarme eller spillvarme. Således er panel ved en foretrukket utførelse av oppfinnelsen montert på taket av avbygning og luftstrømmen gjennom panelet trekkes fra et loft.eller et takrom ved hjelp av en eller flere vifter. På denne måte kan solvarme utnyttes som er absorbert av bygningens tak og overføres til luften i det underliggende loft eller takrom. En sådan anordning er særlig anvendelig i hus som er utført med et stoltak hvor. det er et betydelig luftvolum under taket. Fordamperen kan. ha korrugert overflatekledning som vender mot den .lysgjennomslippelige vegg eller vindu av panelet, slik at turbulent-strømming frem-bringes i kjølemidlet i fordamperens kanal for maksimal absorbe-ring av strålevarme fra solstrålene som faller på panelet. For-damperflaten som vender mot den nevnte vegg eller vindu vil i praksis ha matt sort finish for økning av varmeabsorpsjonskoeffi-sienten.

Strupeinnretningen kan omfatte en ekspansjonsventil, et

kapillarrør eller annen-trykkstyreinnretning.

Alternativt eller i tillegg kan luftstrømmen gjennom panelet oppvarmes med spillvarme, f.eks. varme .fra varmepumpens kompressor eller spillvarme fra et hvilket som helst annet kildested, f.eks. varme fra overproduksjon' av varmt vann i et luftkondisjone-ringsanlegg. Ved en utførelse av oppfinnelsen er i det minste en del av kjølemiddelforkjøleren eller av kondensatoren plassert i luftinnløpskanalen for oppvarming av luft som går inn i samleren når systemet er i bruk. Alternativt eller i tillegg kan kompressoren plasseres i luftinnløpskanalen for oppvarming av den luft

. som går i samleren når systemet er i drift.

Fortrinnsvis er i' det minste en vifte anordnet i luftinn-løpskanalen. Således kan kanalen omfatte en sentrifugålvifte som tilføres luft ved hjelp av i det minste en aksialvifte. Luftinn-løpskanalen har fortrinnsvis i det minste et konvergerende halsparti mellom den eller hver vifte og varmesamlerens indre.

Dette har i praksis vist seg å være en særlig stillegåen-de og effektiv anordning.

For ytterligere økning av varmevirkningsgraden av systemet kan varmepumpens kompressor være innelukket i' et hus som er nedsenket i væske i en tank. Videre kan varmepumpens kondensator omfatte en vikling som er nedsenket i nevnte tank og som omgir kompressorhuset, hvor både kompressorhuset og kondensatorviklin-gen fortrinnsvis er plassert i bunnen av tanken. Kondensatorvik-• lingen kan ved sin nedre ende gå over i en lagringsvikling som virker som en beholder for kjølemiddelvæsken når systemet er slått av. Kjølémiddelkretsen kan være fullstendiggjort ved at varmepumpens fordamper er forbundet med kompressorhusets indre, og at den omgivende tank inneholder en varmeutvekslingsvæske,såsom vann.

Alternativt kan kompressorhuset, som også kan omslutte en drivmotor være anordnet i en tett tank som passeres av kjølemid-delfluidumet ved en underomgivelsestemperatur på vei fra fordamperen før det går inn i kompressoren, slik at spillvarmen frembragt i kompressoren og dennes drivmotor absorberes av kjølemidlet.' Kompressorhuset kan f.eks. være utstyrt med et kjølémiddelinnløp som munner ut i tanken, slik at kompressoren trekker inn kjøle"-.fluidumet etter at det har tatt varme fra kompressoren.

Ved en annen utførelse av oppfinnelsen er det tilveiebragt et varmegjenvinningssystem som omfatter en varmepumpe som har en lukket kjølemiddelkrets. som igjen omfatter, i serie anordnede stru-peinnretninger, såsom en ekspansjonsventil, en fordamper, en kompressor og en kondensator, hvor fordamperen er anordnet i eller danner en del av en samler for oppsamling av omgivende varme eller spillvarme, og hvor kompressoren er forbundet med strupeinnretningen gjennom en høytrykks kjølemiddelledning som er i varmeutvekslingsforhold med i det minste en romvarmer og, som når systemet er i bruk virker'som i det minste en del av kondensatoren eller av en kjølemiddelforkjøler. Ved denne utførelse av oppfinnelsen avgir.kjølemidlet som forlater kompressoren ved høy temperatur og høyt trykk sin varme til romvarmeren eller varmerne som passeres av høytrykksledningen , slik at kjølemidlet kondenseres og kjøles og går inn i strupeinnretningen ved en temperatur som bare ligger noe over omgivelsestemperaturen. Kjølemidlet som forlater strupeinnretningen og strømmer inn i fordamperen er ved en underomgivelsestemperatur slik at kjølemidlet kan absorbere varme fra omgivelsene innbefattende f.eks.' solvarme fra strålingen som virker på varmesamleren. Man vil legge merke til at bru-ken av en separat kondensatorvikling eller.varmeveksler som vanligvis forekommer ved de fleste varmepumpeinstallasjoner, ikke er nødvendig ved denne utførelse, fordi høytrykksledningen som er i varmeutvekslingsforhold med romvarmeren eller varmerne kan tjene som kondensator.

Romvarmeren eller varmerne, er anordnet til å motta varme fra kjølemiddelhøytrykksledningen og kan omfatte i det minste en luftvarmer for naturlig eller tvungen konveksjon, f.eks. i form av en vertikal kanal hvori en vikling som utgjør en del av kjøle-middelhøytrykksledningen, er anordnet og som passeres i retning oppover av luften som skal oppvarmes. Alternativt eller i- tillegg kan romvarmeren eller romvarmerne omfatte i det minste en flat, hul radiator som er fylt med et varmeabsorberende medium og som er anordnet vertikalt, og hvor kjølemiddelhøytrykkslednin-gen er ført gjennom en nedre del av radiatoren i varmeutvekslingsforhold med og tett avgrenset fra mediet i radiatoren. En sådan radiator kan f.eks. omfatte en hul gulvlist som er fylt med en væske eller annet varmeabsorberende medium. Det varmeabsorberende medium kan være et ildfast varmelagringsmateriale,, hvori en ledning som utgjør en del av høytrykksledningen er inkorporert.

I de tilfelle hvor, som tidligere nevnt, kompressoren og/ .eller en del av kondensatoren er nedsenket i en tank som er fylt med væske, vanligvis vann, vil vannet i tanken være oppvarmet uav-hengig av oppvarmingen av romvarmeren eller varmerne og kan f.eks. utgjøre endel av varmtvannstilførselen til varmeradiatorer eller romvarmere i én separat krets fra varmepumpens kjølekrets.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere nedenfor ved hjelp av eksempler og under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1,2 og 3 er forenklede sirkulasjonskretsdiagrammer som illustrerer systemer for gjenvinning av solvarme i samsvar med tre forskjellige utførelser av oppfinnelsen for husoppvarming, fig. 4 og 5 er perspektivskisser med noen partier fjernet som viser to eksempler på solvarmesamlepaneler samt luftinnføringsenhe-ter som kan brukes i systemer ifølge oppfinnelsen, og fig. 6 viser i perspektiv og demontert tilstand et solvarmepanel. til bruk

. i systemet ifølge fig. 3.

Fig. 7 viser skjematisk et vertikalsnitt gjennom en væske-lagringstank- og kompressorenhet som utgjør endel av systemet ifølge fig: 3, fig. 8 illustrerer en ytterligere utførelse av oppfinnelsen', og fig. 9 er et skjematisk perspektivriss som viser

en romvarmer med noen deler fjernet som kan brukes i systemet ifølge fig. 1 eller 2.

På tegningene er de samme henvisningstall benyttet for

de samme deler som forekommer i forskjellige utførelser av oppfinnelsen.

Et oppvarmingssystem til husbruk som er vist på fig. 1, har to flate radiatorpaneler 1 som hver har en tettet metallist-omhylling som er festet vertikalt.i et rom og som inneholder en varmeabsorberende væske, såsom vann.

En kjølemiddelhøytrykksledning 2 strekker seg gjennom bunnene av panelradiatorene 1 og passerer disse i rekkefølge og er tettet ved innløpet og utløpet til hhv. fra radiatorene 1 og

de partier av ledningen 2 som befinner seg innenfor radiatorene, er da i varmevekslingsforhold med væsken i radiatorene. Høytrykks-, ledningen 2 som i praksis kan være et kobberrør med 12 mm diameter, er forbundet med høytrykksutløpet av en av en elektrisk motor drevet kompressor 3 som er anordnet i et tettet hus 4. Kompressoren 3 har en serviceinnløpsvéntil 5 som åpner til det indre av huset 4. Etter at høytrykksledningen 2 har passert radiatorene 1, trekker den seg til en strupeinnretning 6. plassert ved innløpseh-den av et solvarmesamlepanel 7, mens strupeinnretningens 6 lavtrykksside er i forbindelse med en varmeveksler (ikke vist) inne i panelet 7 som virker som en fordamper. Fordamperens utløp er forbundet med husets 4 indre som igjen er i forbindelse med kompressorens 3 innløp 5 og dermed er varmepumpens kjølemiddelkrets sluttet.

Varmesamlepanelet 7 er anbragt på taket eller veggen av

en bygning i en slik stilling at panelet kan motta solens stråle-ener.gi. Panelets 7 ytterf later vil i praksis være malt med matt sort maling for økning av varméabsorpsjonskoeffisienten.

Når-systemet er i bruk, sirkulerer kjølemidlet (hensiktsmessig kjølemiddel av typen R12 eller R22) i den lukkede krets

som omfatter ledningen 2 og strupeinnretningen 6. Den sistnevnte er innstilt og termostatisk styrt slik at temperaturen i kjølemid-deldampen som-strømmer inn i fordamperen i varmesamlepanelet 7

fra strupeinnretningen, 6 er omtrent -2°C, dvs. noe under frysepunk-tet og slik at kjølemidlet som forlater panelet 7, har en tempe-

råtur på omtrent 3°C under omgivelsestemperaturen. Samlepanelet 7 vil derfor holdes ved en temperatur som er vesentlig' lavere enn omgivelsestemperaturen og vil derfor være istand til å absorbere varme fra omgivelsene og fra solstrålingen som treffer panelet. Etter at varmen er opptatt i fordamperen, vil kjølemiddeldampen ved en temperatur som er lik eller noe lavere enn omgivelsestemperaturen, strømme til kompressorens 3 innløp, hvor kjølemidlet komprimeres og som da vil forlate kompressoren 3 ved et høyt trykk, f.eks. 21 kg/cm^,og høy temperatur, f.eks. 78°C. Kjølemiddelgas-sen ved høy temperatur kondenseres når den passerer gjennom høy-trykksledningen 2 i panelradiatorene 1 og avgir varme til væsken i radiatorene, slik at kjølemiddelvæsken som går inn i strupeinnretningen 6, har en temperatur som er bare litt over omgivelsestemperaturen. I virkeligheten vil derfor høytrykksledningen 2 som passerer radiatorene 1 eller andre varmeabsorberende anordninger tjene som en kondensator i kjølemiddelkretsen.

Man vil se at systemet ligner de eksisterende "mini-bore" sentralvarmésystemer bortsett fra at det ikke er varmt eller opp-hetet vann , men varm kjølemiddelvæske som sirkulerer gjennom høy-trykksledningen 2.

Systemets driftstemperatur kan styres ved hjelp av en høy-trykksfølsom koblingsventil i høytrykksledningen 2 anordnet til å stenge når trykket i ledningen 2 overskrider en viss grense (f. eks.21 kg/cm 2) som svarer til en ønsket maksimal driftstemperatur (f.eks. 78°C-82°C). I tillegg vil det være anordnet en termostat for avslåing av kompressormotoren' hvis vannet i tanken skulle få for høy temperatur.

Temperaturen av kjølemidlet i varmesamleren 7 kan regule-res ved innstilling av den termostatisk styrte strupeinnretning 6, slik at innstillingen av ventilen 6 justeres automatisk i samsvar med omgivelsestemperaturen ved panelet 7, slik at det sikres at kjølemidlet som passerer fordamperen alltid har en temperatur som er under omgivelsestemperaturen. I praksis vil kjølemidlet som sirkulerer i fordamperen i panele't 7 kunne kjøles ned til -6°C.

Det tette hus 4 som inneholder kompressoren 3, mottar gassformig eller dampformig kjølemiddel fra varmesamlepanelet 7, vanligvis ved en temperatur på 28°C. Kompressoren 3 drives med innløpet 5 i åpen forbindelse med husets 4 innløp og trekker kjø-lemidde.lgass fra huset 4. Da gassen har lavere temperatur, enn kompressoren selv, avkjøles kompressorenheten og kjølemiddelgassen går inn i kompressoren i overopphetet tilstand. På denne måte absorberes spillvarmen fra kompressoren av kjølemidlet og utnyttes i systemet.

Fig. 2 viser et alternativt system ifølge oppfinnelsen

og det benyttes de samme henvisningstall på figuren for de samme eller tilsvarende deler. I dette system inneholder det avtettede hus 4 kompressoren 3 som er anordnet ved bunnen av en vannvarmetank 8,. og en varmevikling 9 er forbundet med kompressorens utløp og er plassert i tankens 5 nedre område for oppvarming av.vannet i tanken. Het kjølemiddelvæske som har sirkulert gjennom viklingen 9, føres inn i ledningen 2 som i dette tilfelle omfatter i serie anordnet en rom<y>armer 10, en forkjølevikling 11 som er koblet til høytrykkssiden av en strupeinnretning som omfatter en ter-. mostatisk styrt ekspansjonsventil 6, og hvis lavtrykksside er koblet til en fordamper 19 i et solvarmesamlepanel 7. Fordamperens 19 utløp er i forbindelse med kompressorhusets 4 indre og således

med kompressorens 3' innløp 5 for fullstendiggjørelse av kjølemid-delkretsen.

Viklingen 11 er anordnet i en luftinnløpskanal 12 som er

i forbindelse med et takrom eller gayelrom i en bygning så nær som mulig takmønet. En vifte 13 suger luft fra dette-rom over viklingen 11 og over overflaten av fordamperkanalen i panelet 7 som vist med pilen A. Et glassvindu 14 danner panelets 7 topp og avgrenser et tett innelukke som viften 13 pumper luften gjennom.

Når systemet ifølge fig. 2 er i bruk, sirkulerer kald kjølemiddelgass gjennom fordamperen 19 i varmesamlepanelet 7 etter å ha forlatt ekspansjonsventilen 6. Kjølemidlet absorberer både strålevarmen fra strålingen som gjennom vinduet 14 treffer panelet 7 og varmen fra den varme luft som sirkulerer gjennom panelet 7 ved hjelp av viften 13. Etter at den hete komprimerte kjølemiddelgass har forlatt kompressoren 3, passerer den viklingen 9 hvor den kondenseres og oppvarmer vannet i tanken 8 og strømmer.deretter gjennom ledningen 2 for å avgi varme til romvarmeren 10. Eventuell overskytende varme i kjølemiddelvæsken fjer-nes av luften som blåses over forkjøieviklingen 11. Eventuelt ikke utkondensert kjølemiddel kondenseres i viklingen 11 og i realiteten kan viklingen 9, ledningen 2 og viklingen 11- betraktes som en kondensator i varmepumpens kjølemiddelkrets.

Romvarmerne 10 i utførelsene ifølge fig. 1 og 2 kan være konveksjonspanelradiatorer utført for hurtig oppvarming av et

luftrom. En■sådan pahelradiator er vist skjematisk på fig.9.

En vikling 15 som danner en del av ledningen 2 for varnt kjølemid-del,er forbundet med en side av en frontplate 16 av metall,som på baksiden har en reflektorplate 17 som sammen med frontplaten 16 danner én vertikal luftkanal. Alternativt kan viklingen 15 i- radiatoren 10 være innlagt i et fast materiale ■ med stor' varmekapasi-tet for dannelse av en varmekondensator eller en magasinvarmer.

Vannet i tanken 8 oppvarmes raskt av viklingen 9 og avgir varme til konvensjonelle varmtvannsradiatorer 18 i et varmtvanns-system som er skilt fra kjølemiddelkretsén.

Det er et velkjent faktum at økning' av kondenseringstempera-turen ledsages av en dramatisk reduksjon av virkningsgraden av et kjølesystem eller en varmepumpe. Følgen er at kondenserings-temperaturen må holdes så lavt som mulig og fordampningstempera-turen så høyt som mulig.

Fig. 3. viser et alternativt system ifølge oppfinnelsen. I dette tilfelle er det tette hus 4 som inneholder kompressoren 3, anordnet.ved bunnen av en vannvarmetank 8,- og en varmevikling 9 som danner en forkondensator i varmepumpekretsen.er tilkoblet høy-trykksutløpet fra kompressoren 3. Viklingen 9 omgir koaksialt kompressorhuset 4 og er plassert i det nedre parti av tanken 8

for oppvarming av vannet i tanken. Het kjølemiddelvæske som har passert viklingen 9, passerer forkjøieviklingen 11 som i denne ut-førelse er anbragt under panelet 7 og i varmeutvekslingsforhold med en fordampervikling 19 som skjematisk er vist ved en streket■ linje i panelet 7.

En vifte 13 suger luft fra loftrommet eller takrommet inn i en luftinnløpskanal 12 som er i forbindelse med panelets 7 indre. Et glassvindu 14 danner en øvre lysgjennomslippelig vegg i. panelet 7 og avgrenser et tett innelukke som passeres av omgivelsesluft som pumpes gjennom ved hjelp av viften 13.

Når systemet ifølge fig. 3 er i bruk, passerer kald kjøle-middeldamp fordamperviklingen 19 i solvarmesamlepanelet 7 ned-strøms for ekspansjonsventilen 6. Kjølemidlet absorberer varme både fra solstrålingen som gjennom vinduet 14 treffer panelet 7

og fra den varme luft som transporteres over fordamperviklingen 19 ved hjelp av viften 13 før kjølemidlet kommer inn i kompressoren .3. Etter at kjølemidlet har forlatt kompressoren 3, oppvarmer den hete kjølemiddelgass vannet i tanken 8 ved hjelp av vik- . lingen 9 og kondenseres i viklingen 9. Eventuell overskytende

varme i kjølemiddelvæsken overføres- gjennom forkjøieviklingen 11. til fordamperviklingen 19 for reduksjon av risikoen for ising eller riming på. fordamperen som følge av dennes lave arbeidstempera-tur. Forkjølingen av kjølemidlet under passeringen av' viklingen 11 oppstrøms for ekspansjonsventilen 6 øker dessuten kjølemidlets tetthet og forbedrer dermed, kjølevirkningen som frembringes'av ekspansjonsventilen 6.

En elektrisk luftheter i- form av et kapslet motstandshete-element 20 på 2 kw, kan som vist skjematisk være inkorporert i luftinnløpskanalen 12 for forvarming av luften som går inn i solvarmesamlepanelet 7 for avriming av fordamperviklingen 19 i tilfelle av stor fuktighet 'i den atmosfæriske luft. Automatisk avriming kan tilveiebringes ved at varmeelementet 20 forbindes med en kontrollinnretning- (ikke vist) .som er i forbindelse med en tidsbryter og som slår kompressoren 3 a-v og sétter varmeelementet 20 på i en kort periode, vanligvis 10-15 minutter, på et forutbe-.stemt tidspunkt eller tidspunkter i løpet av dagen for periodisk avriming. Kontrollen kan kobles ut ved hjelp av en hovedbryter når fuktigheten er liten og om sommeren.

Vannet i tanken 8 oppvarmes raskt ved hjelp av viklingen

,9 og spillvarmen fra kompressoren 3. Varmt vann fra tanken 8 til-føres vanlige • varmtvannsradiatorer 19 i en lukket varmtvannskrets eller hetvannskrets som er skilt fra en varmtvannstilførsel tilveiebragt ved hjelp av en varmtvannsmagasinsylinder 21.

Når systemet er i drift, er kjølemidlets normale temperatur ved forkjøieviklingen 11 (ikke vist på fig. 4) omtrent 50°C når det dreier seg om' vanlige driftsanlegg, mens luften som forla-'ter varmesamlepanelet 7, vil ha noe lavere temperatur enn omgivelsestemperaturen ettersom den avgir sin varme til fordamperviklingen 19.

Den termostatiske styring av ekspansjonsventilen 6 er slik at ventilens åpningsgrad er gjort avhengig av omgivelsestemperaturen, og kontrollen for ventilen tilveiebringes ved hjelp av et temperaturelement som' er plassert i takrommet. På en..varm dag vil ventilen 6 være åpen, slik at mer kjølemiddel vil passere og en forholdsvis høy fordampertemperatur vil kunne oppnås, mens ventilen på en kald dag vil søke å stenge passasjen, slik at det fåes én lavere fordampertemperatur, hvilket i begge tilfelle resulte-rer .i størst mulig virkningsgrad for anlegget.

Fig. 4 viser, en praktisk utførelse av et samlepanel for solvarme til bruk i et system ifølge oppfinnelsen, slik det er vist på fig. 3.

Luftinnløpskanalen 12 er anordnet i taket eller på loftet av en bygning og har to sideinnløp som hver er utstyrt med en aksialvifte 22 som gjennom to sideinnløp suger luft fra takrommet eller loftrommet inn i et sentralt samlekåmmer 23, nemlig gjennom to konvergerende innløpshalspartier 24. En sentrifugalvifte 25 . er plassert i det sentrale samlekåmmer 23 og leder luften gjennom en divergerende kanal. 26 gjennom den øvre kant av panelet 7 inn i panelet. Luften blåses nedover, over fordamperviklingen 19 i panelet 7 og ut i atmosfæren gjennom ikke viste lufteåpninger i panelets nedre del. Dette luftinnføringssystem har .vist seg å væ-re forholdsvis støyfritt i drift.

Fig. 5 viser skjematisk et annet samlepanel for oppsamling av solvarme og en luftinnføringsenhet til bruk i systemet som vist på fig. 3.

Et hult, rektangulært solvarmesamlepanel .7 er innrettet til å plasseres på taket av en bygning i vinkel med horisontalen. Panelet 7 er dekket med glass eller har et lysgjennomslippelig vindu 14 og i panelet er det anordnet en varmeveksler (ikke vist) som danner varmepumpens fordamper, og hvori en kjølemiddelvæske sirkulerer kontinuerlig ved hjelp av en kompressor 3 som er innelukket i et.tett hus 4. Kompressoren 3- og fordamperén er koblet inn i en varmepumpekrets på en måte som kan være vist på. fig.2 eller 3.

Kompressorhuset 4 er i denne utførelse anbragt i en vertikal luftinnløpskanal 12 som gjennom en divergerende forbindelses-kanal 26 er forbundet med den øvre kant av det hule solpanel 7, mens denne indre kanals nedre kant er åpen mot atmosfæren. Den nedre ende av luftinnløpskanalen 12 er i forbindelse med utløpet av en sentrifugalvifte- 25 som har to aksialt anordnede, motsatt

.rettede innløp som gjennom respektive konvergerende halspartier 24 er i forbindelse med hver sin aksiale vifte 22, som- ved anordningen'ifølge fig. 4. Viftene 22 og 25 drives fra en enkelt elektrisk motor eller fra adskilte elektriske motorer. Viftene 22 og 25 suger stillestående varm luft fra et loftsrom eller takrom av en bygning inn i innløpskanalen 12 og tvinger luften til å strømme over og absorbere varmen fra kompressorhuset 4 og deret-ter til å strømme gjennom kanalen 26 inn i den indre kanal i solpanelet 7. Når luften strømmer gjennom panelet 7, overføres varme

fra luften til fordamperen, som således mottar varme direkte fra solstrålingen på panelet 7.

I praksis kan det benyttes forskjellige anordninger til forbedring av varmeoverføring mellom kompressorhuset 4 og luften i kanalen 12. Kompressorhuset kan f.eks. være utstyrt med ytre finner som luften vil strømme over når den passerer kanalen 12.

Anordningen med at kompressorhuset 4 er innelukket i inn-løpskanalen 12, nedsetter effektivt støyen som kompressorenheten frembringer når systemet er i drift. •

Fig. 6 viser en utførelse av samlepanelet 7 for bruk i et system som er vist på fig.'3. Panelet har nedre og øvre vegger 27,28 av varmeledende metall, hvor den øvre vegg 27 er forsynt med sort matt finish. Glassvinduet 14 er for klarhetens skyld ikke vist på fig. 6, men understøttes over og parallelt med den øvre vegg 27, slik at sols trålingen faller på den øvre vegg 27-. En varmeveksler 29 er anordnet i mellomrommet mellom veggene 27 og 28 og er koblet i serie med to viklinger 30 hhv. 31 som er koblet parallelt med hverandre med en innløpsforbindelse som er aity-det med pilen I., og varmeveksleren 2? er forbundet med en utløps-forbindelse som antydet med pilen 0. Viklingene 30 og 31, er anordnet i varmekontakt med innerflåtene av veggene 27 hhv." 28. Varmeveksleren 29 har et antall parallelle finner 32 som strekker seg over gapet mellom veggene 27,28 og som danner mellomliggende luftpassasjer for føring av luften, gjennom panelet fra luftinn- . løpskanalen 12. Panelets innløpskant er vist til venstre på fig. 6. Når luften passerer passasjene som av finnene 32 er dannet mellom veggene 27 og 28, avgir den varme til kjølemidlet som strømmer gjennom fordamperen eller varmeveksleren 29 og gjennom viklingene 30 og 31.

En forkjølevikling 11 er festet til bunnytterflaten av den nedre' vegg 28 og er dekket med et lag 33 av termisk isolerende materiale, og viklingen 11 og-laget 33 er innelukket i et bunn-deksel 34. Denne anordning sikrer at forkjøieviklingen 11 tilfø-rer varme til fordamperviklingen 31 hovedsakelig gjennom veggen 28.

Fig. 7 og 8 viser to alternative anordninger for oppvar-, ming av vann under benyttelse av varmegjenvinningssystemer i samsvar med oppfinnelsen, f.eks. i husholdnings-varmtvannsanlegg eller sentralvarmeanlegg og av den art som vist på fig. 2 eller 3. Fig. 7 viser en åpen tank 8 som er innelukket i en termisk isolerende kappe 35 og som forsynes med kaldt vann gjennom et innløp 36 i forbindelse med en kuleflottørventil 37 som holder et konstant yannivå i tanken 8. En kompressorehhet som omfatter en kompressor og kompressorens drivmotor, er innelukket i et tett sylindrisk hus 4 som hviler på tankens 8 bunn. Kondensatorvik-lingen 9 omgir koaksialt huset 4 og er gjennom huset 4 forbundet med' kompressorens utløp. Elektriske forbindelser til kompressorens motor omfatter krafttilførselen gjennom en ledning 38 som har tett gjennomføring til huset 4.

Fig. 8 viser et alternativt system ifølge oppfinnelsen anbragt i et takrom eller loftsrom. I dette tilfelle er konden-satorviklingen 9 anordnet som ved utførelsen ifølge fig. 7 i .en tank 8 med åpen topp, som holdes fylt med vann og hvor vannivået styres av en flottørventil 37. I dette tilfelle er imidlertid det tette kompressorhus 4 anbragt i en adskilt, tettet kobbertank 39 som er fylt med kjølemiddelvæske som kommer direkte fra solpa-nelets 7 fordamperkanal 8. Kompressorhuset 4 har en åpen innløps-.ventil 5' i forbindelse med det indre av den omgivende kjølemid-deltank 39 for å motta kjølemidlet derfra..

I systemer hvor det ikke er mulig å utnytte takrommet, kan vannsirkulasjonssystemet være tett og tanken 8 kan være er-stattet med en lukket og tett kobbersylinder.

Anordningene som er vist på fig. 7 og 8 for oppvarming av vann, kan hensiktsmessig erstatte de eksisterende husholdnings-varmtvannsanlegg of sentralvarmeanlegg med bare små modifikasjo-ner og ekstra rørleggerarbeide.

Systemet som er beskrevet i forbindelse med fig. 2 og 3 kan etter hensiktsmessig innstilling av den termostatiske ekspan-sjonsveritil 6 drives for nedkjøling av luften under passeringen gjennom varmesamlepånelét 7 tilstrekkelig for luftkondisjoneringsformål, i hvilket tilfelle en ytterligere kanal vil være i forbindelse med luftutløpssiden av panelet for å lede kjølt.luft til luftkondisjoneringssystemets kanaler. Kjølingen av luft ved hjelp av varmepumpesysternet på denne måte ville uunngåelig resultere i fremstilling av en betydelig mengde hett vann som følge av varme-utveksling i kondensatorviklingene 9 og 11. Hvis dette vann skulle vise seg overflødig i forhold til kravene, kunne det benytte som varmekilde i en absorpsjonskjølekrets og dermed utnyttes til å frembringe ytterligere kald luft til luftkondisjoneringsformål. Varmt vann som fremstilles ved slike tandemsystemer, kan .f.eks. benyttes til oppvarming av et svømmebasseng-.

Claims (22)

1. Varmegjenvinningssystem omfattende.en varmepumpe med en lukket kjølemiddelkrets som innbefatter en strupeinnretning, en kompressor, en kondensator oppstrøms for strupeinnretningen og en fordamper nedstrøms for strupeinnretningen, hvor fordamperen er anordnet i eller, utgjør en del av en varmesamler for omgivelsesvarme eller spillvarme, karakterisert ved at en luft-innløpskanal (12) er i forbindelse med samlerens (7) indre for ledning av luft gjennom samleren og over fordamperen (19) når systemet er i bruk, og at en forkjø ler (11, fig. 3; 4,fig.5; 11,fig. 6) for kjølemidlet er innbefattet- i varmepumpekretsen til forkjøling av kjølemidlet oppstrøms for strupeinnretningen (6) når systemet er i bruk.

2. System ifølge krav 1, karakterisert ved at i det minste en del av kjølemiddelforkjøleren eller av kondensatoren består av en høytrykkskjølemiddelkanal (11) som er anordnet i varmeutvekslingsforhold med fordamperen.(19).

3. System ifølge krav 1, karakterisert ved at i det minste en del av kjølemiddelforkjøleren eller av kondensatoren er anordnet i luftinnlø pskanalen (12) for overføring av varme til luft som kommer inn i samleren (7) når systemet er i bruk.

4. System ifølge krav 1,2 eller 3, karakterisert ved at kondensatoren eller kjølemiddelfordamperen omfatter en høytrykkskjølemiddelledning (2) som er i direkte varmeutvekslings-forhol.d med i det minste en romvarmer (1) .

5. System ifølge et eller flere av kravene 1 til 4, karakterisert ' ved at kompressoren (3) er anordnet i luft-innløpskanalen (12) for overføring av varme til luft som går inn i samleren (7) når systemet er i bruk.

6. System ifølge et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at i det minste en vifte (13) er anordnet i .luftinnløpskanalen (12) .

7. System ifølge krav 6, karakterisert ved at luftinnlø pskanalen (12) omfatter en sentrifugalvifte (25) som til-føres luft fra i det minste en aksialvifte (22).

8. System ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at luftinnløpskanalen (12).har i det minste et konvergerende halsparti mellom viften eller hver vifte og varmesamlerens (7) indre.

9. System ifølge krav 6,7 eller 8, karakterisert ved at det omfatter to greninnløpskanaler som hver er utstyrt med en aksialvifte (12) og hver er gjennom et konvergerende halsparti (24) forbundet med den luftinnløpskanal (12) som leder til samleren (7).

10. System ifølge et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at en elektrisk luftvarmer (20) er anordnet i luftinnløpskanalen (12).

11. System ifølge et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at varmesamleren omfatter et hult samlepanel (7) for solvarme som har en lysgjennomslippelig vegg eller et vindu (14) og som omgir en vikling eller varmeveksler (19) som virker som fordamper.

12. System ifølge krav 11, karakterisert ved at en- høytrykkskjølemiddelkanal (11) virker som i det minste en del av kondensatoren eller kjø lemiddelforkjøleren og er i varmeutveks-lings forhold med fordamperviklingen eller varmeveksleren (19) på den side av panelet (7) som ligger motsatt den lysgjennomslippelige vegg eller vindu (14).

13. System ifølge krav 12., karakterisert ved at et varmeisolerende lag (33) dekker kj.ølemiddelkanalen (11) på ut-siden av solvarmesamlepanelet (7).

14.. System ifølge et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at kompressoren (3) er innelukket i er hus (4) som er nedsenket i væske i en tank (8).

15. System ifølge krav 14, karakterisert ved at kondensatoren omfatter en vikling (9) som er nedsenket i tanken (8) og omgir.kompressorhuset (4).

16. System ifølge krav 14 eller 15, karakterisert ved at varmepumpens fordamper (19) er forbundet med kompressorhu-séts (4) indre som igjen er i forbindelse med kompressorens (3) innløp, og at tanken (8) inneholder en varmevekslevæske, såsom ■ vann.

17. System ifølge krav 14, karakterisert ved at tanken er en tett lukket tank (39) som er forbundet med fordampe- • ren (19) og innrettet til å motta derfra kjølemiddel, at kompressoren har et innløp (5') som er i forbindelse med tankens indre for å motta derfra kjølemiddel etter at det har absorbert varme fra kompressoren.

18. Varmegjenvinningssystem omfattende en varmepumpe med en lukket kjølemiddelkrets som innbefatter i serie anordnet en strupe innretning, en fordamper, en kompressor og en kondensator, hvor fordamperen er anordnet i eller utgjør en del av en varmesamler for omgivende varme eller spillvarme, karakterisert ved at kompressoren (3) er forbundet med strupeinnretningens (6) innløp gjennom en høytrykkskjølemiddelledning (2) som er i varme-utvekslings f orhold med en kjølemiddelforkjøler, f.eks. i det minste en romvarmer (1) .

19. System ifølge krav 18, karakterisert ved at varmesamleren omfatter et solvarmesamlepanel (7) som omgir en varmeveksler som virker som fordamper og gjennom hvilken fordamper kjølemidlet strømmer etter å ha passert strupeinnretningen.

20. System ifølge krav 18 eller 19, karakterisert ved at romvarmeren eller romvarmerne omfatter i det minste en konveksjonsvarmer (15,16,17) for luft med naturlig eller tvungen konveksjon.

21. System ifølge krav 20, karakterisert ved at luftvarmeren eller hver luftvarmer omfatter en vertikal kanal (16,17) i hvilken en vikling (15) som danner en del av høytrykks-kjølemiddelledningen er anordnet og g.jennom hvilken- kanal luft som skal oppvarmes, strømmer oppover.

22. System ifølge et eller flere av kravene 18 til 21, karakterisert ved at luftvarmeren eller luftvarmerne omfatter i det minste en hul, flat radiator (1) som er fylt med et varmeabsorberende medium og anordnet vertikalt med høytrykkskjøle-middelledningen (2) løpende gjennom radiatorens nedre del i var-meutveksling med og tettet fra mediet i radiatoren.