NO793584L - Energiaggregat. - Google Patents

Description

Energi|iggregat.

i

- Oppfinnelsen vedrører anordninger for bl.a. oppvarming av værelser, eksempelvis i form av personalvognér, brakker og lignende.

For oppvarming av slike værelser har det hittil eksi-stert to alternativer: Såkalt punktvarme og radiatorsystemer. Begge disse systemer har sin begrensning. Punktvarme kan bare benyttes i udelte værelser og er tilbøyelig til å gi altfor høy temperatur i nærheten av aggregatet. Radiatorsystemer er avhengige av sirkulasjonspumpe, og dessuten er installasjonsomkostningene høye. De to systemene oppfyller ikke moderne krav til ventilasjon og varmekomfort, fordi ventilasjonen i høy grad påvirker oppvar^mingen. Eksempelvis kan nevnes at alle veggmonterte ventiler på-virkes av ulike vindforhold; tilluftsventiler ved golvet gir opp-hav til kald trekk, og fraluftsventiler ved taket tar bort meget av varmluften. For å løse disse problemer er det behov for et kombinert ventilasjons- og oppvarmingssystem hvori et energiaggregat kan utnyttes fullt ut og varme opp rommet uavhengig av ytre vi.nd^forhold. Selvom oppvarming av værelset er det dominerende energi-behovet, utgjør varmtvannsproduksjbn, varming av mat og elektrisk strøm for belysning og toalett stadig viktigere innslag i energi-forbruket. Muligheten for å imøtekomme kravene til slike former for energi er helt avhengig av tilgangen på en driftssikker og driftsøkonomisk energikilde for personvognens behov. Oppfinnelsen presenterer en slik kombinert energikilde.

Et energiaggregat, som løser de forannevnte problemer, skal i samsvar med oppfinnelsen være basert på en forbrenningsmotor og en akkumuleringstank, hvori det tas vare på en vesentlig del av motorens restvarme (fra kjøling og avgasser, og minst én elektrisk generator, som kan belastes med akkumulatorbatteri og/ eller varmeelementer.) De trekk som er karakteristiske for oppfinnelsen framgår av patentkrav 1.

En utførelsesform for et aggregat ifølge oppfinnelsen beskrives i det følgende under henvisning til medfølgende tegning.

Fig. 1 viser en prinsippskisse over et energiaggregat

ifølge oppfinnelsen.

Fig. 2 illustrerer et eksempel på aggregatets drifts-syklus .

En forbrenningsmotor 1 er utført slik at den dels dri-ver en generator 2 (eventuelt flere), som er koblet til minst ett akkumulatorbatteri 3, dels er. forsynt med en anordning, f.eks. en akkumuleringstank 4, som sikrer at det tas vare på en stor del av motorens restenergi (kjølevannsvarme, avgassvarme). Dette skjer ved at vannet i akkumuleringstanken bringes til å sirkulere som kjølevann i motoren, og ved at avgassrøret blir ledet gjennom ak^ kumuleringstanken, slik at varme fra avgassene overføres til vannet. Motoren drives intermittent og mottar startimpulser enten fra en termostat 5 i akkumuleringstanken og som indikerer at vannet tren^ger oppvarming, eller fra følerdon 6 på batteriet, hvilket don angir at batteriet behøver å lades. Varmetilførselen til værelset skjer i form av varmluft, som produseres i en varmeveksler 7 med primærside og sekundærside for henholdsvis vann og luft. Alterna-tivt kan varmtvann fra akkumuleringstanken bringes til å sirkulere direkte i vannradiato.rer i værelset. Tilførsel av elektrisk strøm for belysning, toalett m.m. skjer fra akkumulatorbatteriene, som motoren stadig sørger for å holde ladet. Batteriene er dessuten plassert slik at de oppvarmes av akkumuleringstanken (eventuelt varmtvannsbeholder), slik at deres: evne til å avgi strøm ved start av motoren blir maksimal.

Varmtvann produseres enten i en rørsløyfe 8 direkte

i akkumuleringstanken eller i en separat tank, som oppvarmes fra akkumuleringstanken gjennom en mellomliggende vegg, eller ved at vann fra akkumuleringstanken sirkuleres i rørsløyfe gjennom varmts vannsbeholderen.

I motorens avgassledning er det anbrakt en lyddemper 9, som er plassert på den del av avgassledningen som passerer gjennom akkumuleringstanken. På denne måten utnyttes vannet som dempi.ngs-medium for lyden fra motoren.

For å kunne regulere motorens driftsforhold på passende måte mellom sommerdrift (da behovet for elektrisk strøm dominerer) og vinterdrift (da varmebehovet dominerer), varieres den belastning, som motoren arbeider mot, i samsvar med følgende:

Når reguleringssystemet indikerer at start skal finne sted for tank-oppvarming, kobles det i tillegg til batteriladnings-funksjonen et elektrisk element 10, som er anbrakt i akkumulerings^tanken, til generatoren. Derved økes den belastning, som motoren arbeider mot, hvilket resulterer i en tilsvarende økning av den tilførte effekt til motoren og av den effekt som opptas i akkumuleringstanken. En turtallsregulator kompenserer gasstrykkregule-ringen for belastningsendringen. Det forhold at den tilførte, ef^fekten øker så kraftig når generatoren belastes med en moderat effekt, skyldes at virkningsgradene for henholdsvis generator og motor dels avviker betydelig fra 100%, dels multipliseres med hverandre. Et eksempel vil illustrere denne "multiplikasjonseffekt". Det forutsettes normale virkningsgrader for inngående enheter, dvs. for generatoren SOI og for motoren 25%. Dessuten forutsettes det at praktisk talt all kjøle- og avgasseffekt opptas av tanken. Lad-ni.ngsbeh.ovet anslås til 1 kW året rundt.. Varmebehovet antas å være null om sommeren og mellom 15 og 25 kW om vinteren.. Ved vin-^te.rdrift kobles 2 kW elementef f ekt til generatoren. Elementene, er anbrakt i tanken. Dette gir følgende:

Man får således ved innkobling av den moderate, effekten 2 kW til generatoren stor forskjell i tilført effekt mellom de

to drif ts.tilf ellerie, såvel til motoren totalt som til akkumuler ringstankén, hvori elementene er anbrakt. Denne variasjon a<y>ti;l^ført effekt tillater en enkel elektrisk regulering av systemet med bibehold av total virkningsgrad i forskjellige driftstilfeller ved ulike årstider og følgelig vekslende behov for varme og/eller batteriladning.

I de tilfeller aggregatet befinner seg i et rom som

er atskilt fra personvognen, overføres varmen i form av varmluft (eller varmtvann) i slange 11, som er innkoblet mellom rommene, elektrisk strøm i ledningskabler mellom disse og varmtvann gjennom en slange 12, som er anbrakt inne i varmluftslangen for å eliminere faren for frysing.

Aggregatet fungerer helt automatisk døgnet rundt og styres av et programverk 13. Dette avføler med passende tidsinter-valler hvorvidt tanken trenger å varmes opp eller batteriene be-høver å lades, og gir i så fall startimpuls til- forbrenningsmotoren. Programverket gjennomfører ved behov flere startforsøk og stenger også av hele aggregatet hvis det ikke har funnet sted noen start etter et fastsatt antall forsøk. Via reléer 14 kobler programverket også inn og ut et eller flere elektriske elementer 10 (eksempelvis to på hver 1 kW), som er koblet til generatorene og som er anbrakt i tanken. Ved at man på denne måte varierer den belastning, som motoren arbeider mot, kan det oppnås ulike driftstilfeller for sommer og vinter med bibeholdt virkningsgrad. Tan-kens temperatur styres av termostaten 5, som gir henholdsvis start- og stoppimpuls til motoren ved akkumuleringstankens oppvarming. Hvis det har funnet sted en start utelukkende i.den hensikt å lade opp akkumulatorbatteriene, sørger programverket for å sten-ge av motoren etter en forutbestemt tid.

Batterienes ladningsbehov avføles ved at de i et kort tidsrom (1 sekund) belastes med høy effekt, idet det resulterende spenningsfall avføles.

Varmetilførselen til personvognen skjer ved avtapping av energi fra akkumuleringstanken, og fungerer helt uavhengig av hvorvidt motoren går eller ikke. Varmeforsyningen skjer på følg-ende måte: En termostat 15 i personvognen regulerer romtemperaturen i denne. Når termostaten indikerer at romtemperaturen skal heves, starter en vifte 16 og sirkulasjonspumpen i varmeveksleren, hvor-ved akkumulator-vannet varmer opp den gjennomstrømmende luften, som i form av varmluft blåses inn i værelset. Et annet reguleri.ngs-don 18, som blir styrt av varmluftens temperatur, nemlig den varmluft som blåses inn i rommet, regulerer vannmengden fra akkumuleringstanken slik at temperaturen i varmluften til rommet holdes konstant uavhengig av akkumulator-vannets temperatur. For å redu-sere energiforbruket til et minimum, kan det dessuten benyttes et koblingsur 19, som er innrettet til å utføre omkobling mellom to romtermostater slik at temperaturen i værelset holdes på et lav-ere nivå utenfor arbeidstid (natt, helger).

Det er anordnet spesielle sikringer, som sikrer av-stengning av hele aggregatet i forskjellige feiltilstander, f.eks. lavt oljetrykk, høy kjølevannstemperatur, lekkasje i akkumuleringstanken o.s.v.. Det er også anordnet sikring mot for høyt kon^tinuerlig uttak fra batteriene når motoren ikke er igang.

I driftssyklusdiagrammet i fig. 2 angis noen av aggregatets funksjoner i et tidsrom ved hjelp av horisontale streker. A) viser testpunkter hvor dels akkumuleringstankens temperatur avføles ved hjelp av termostaten 5, dels batteriets ladningstilstand testes ved hjelp av donet 6. B) viser intervaller der motoren er igang. C) viser intervaller der. elementet 10 er koblet inn. D) angir romtermoståtens 15 tilslagsperioder og E) aktive perioder for pumpe og vifte, henholdsvis 17 og 16.

Claims (10)

1. Energiaggregat for produksjon av varme og elektri-sitet , hvor kraftkilden er en forbrenningsmotdr, som er. utstyrt med væskekjølesystem og avgassystem og som er mekanisk koblet til en generatorenhet for generering av elektrisk strøm, og hvor aggregatet også omfatter en akkumulatorbatterienhét, som kan kobles til generatoren, og elektriske varmeelementer, karakterisert ved at det til motorens kjølesystem er sluttet en akku^ muleringstank (4). hvori en del av motorens restenergi lagres, og at i det minste ett distribueringssystem (7, 11) er innrettet til å oppta og distribuere varme fra akkumulatoren og nevnte varme-element (10) til et værelse.

2. Energiaggregat i samsvar med krav 1, karakterisert ved at et reguleringssystem med termostater og manø-vreringskretser for startdon til forbrenningsmotoren (1) og koblingsdon (14) for de nevnte elementene samt ladningskretser for batterienheten (3) er anordnet for å starte motoren, enten når det foreligger behov for oppvarming i akkumulatoren eller for ladning av batterienheten, samt stanse motoren når nevnte behov blir opphevet.

3. Energiaggregat i samsvar med krav 2, karakterisert ved at reguleringssystemet omfatter et programverk (13), som i intervaller avføler temperaturen i akkumuleringstanken og batteriets ladningstilstand.

4. Energiaggregat i samsvar med krav 2, karakterisert ved at det samtidig med starting av motoren som følge av varmebehov i akkumulatoren aktiveres et koblingsdon (14), som inngår i reguleringssystemet, for tilkobling av varmeelement-ene til generatoren.

5. Energiaggregat i samsvar med krav 1, karakterisert , ved at det i akkumulatoren er anbrakt en varmeveksler (8) for produksjon av varmtvann (forbruksvann).

6. Energiaggregat i samsvar med krav 1, k a r a k terisert ved at motorens avgassutløp er sluttet til en ytterligere varmeveksler (9) i akkumuleringstanken.

7. Energiaggregat i samsvar med krav 1, karakterisert ved at en termostat er anbrakt i værelset og koblet til drivkretser og drivanordning (7, 16) for distribusjon av varme til værelset.

8. Energiaggregat i samsvar med krav 2, karakterisert ved at batterienheten er plassert i et rom som varmekommuniserer med akkumuleringstanken.

9. Energiaggregat i samsvar-med krav 5, karakt terisert ved at distribusjonssystemet omfatter slanger eit-ler kanaler (11,12) som fører henholdsvis varmluft og forbruksvann, og at slangen for vannet er trukket inne i den som fører luft.

10. Energiaggregat i samsvar med krav 7, karakterisert -, ved at distribusjonssystemet omfatter slanger for å lede henholdsvis radiator-varmtvann og forbruksvann.