NO812202L - Anordning for gjenvinning av varme. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelsen gjelder en enkel og forbedret anordning for gjenvinning av størst mulig varmemengde og med automatisk temperaturregulering, idet anodningen er anordnet i en skorsten eller gasskanal og også kan utnyttes som klima-anlegg i sommersesongen.

Foreliggende oppfinnelse-gjenstand gjør det mulig å oppnå

en fluidstrøm eller luftstrøm med forhøyet temperatur for å unyttes ved hel eller delvis oppvarming av en bolig eller et lokale i sin alminnelighet uavhengig av hvilken oppvarming som tidligere er benyttet, samt eventuelt også for fremstilling av varmt vann, idet anordningen sikrer automatisk temperaturregulering. Det er tidligere kjent visse ufull-kommende apparater for å gjenvinne varme som avgis gjennom f.eks. en peisskorsten, men mulighetene for varmeveksling og således gjenvinning av den avgitte varme er her ikke fullt unyttet. Automatisk regulering foreligger ikke, og utløpet fra anordningen (for fremstilling av varmt fluid eller varm luft som føres gjennom et oppvarmingsnett) kan ikke stenges av eller kortsluttes etter ønske, f.eks. om våren og sommeren.

Det er også kjent et apparat som utgjøres av to parallell-epipeder i stål, hvorav den ene danner underlag for fast brensel og den annen er anbragt på kaminplaten, mens det innvendig i hver av dem er anordnet en rørsløyfe. Denne varmevekslingsprosess har som ulempe at. den lett forringes, idet utstyret ikke befinner seg i direkte kontakt med varmekilden (hvorav en stor treghet). Videre er anordningen ^ uestetisk, kostnadskrevende og medgir ikke direkte fremstilling av varmt vann. Den er•ikke forsynt med noen regulering for avpassing eller fjerning av den varme som tilføres de lokaler som skal oppvarmes.

Det er også kjent en anordning hvor en varmegjenvinner er utformet som en brenselbærende rist som fluidet passerer gjennom, idet varmereguleringen finner sted ved hjelp av en glassplate med et luftinnløp for regulering av den frisk luft som kommer frem til risten. Det vil innses at en sådan utførelse og dens montering vil være komplisert og således kostnadskrevende, og at en sådan anordning ikke kan frembringe varmt vann for husholdningen direkte, mens regulering-en av romoppvarmningen er manuell og lite pålitelig. Det er også kjent et system med en ovnsrist og en lignende rist anbragt bakerst i ildstedet, og hvori det er anordnet en sentral kjerne som står i forbindelse med omgivelsene ved hjelp av kjøleribber. Det hele er utført i runde rør for å oppnå ringformet fluidvolum.

Dette apparat oppviser følgende ulemper: j-kke tilfredsstill-ende estetisk, ikke i stand til å avgi husholdningsvann direkte, ingen foreliggende varmeregulering. Det er umulig å vite fluidets strømningsbaner gjennom apparatet, og det er åpenbart at fluidet vil være stillestående på mange• steder som således overopphetes, med risiko for forurensning og nedbrytning av apparatet.

Foreliggende oppfinnelse gjør det mulig å overvinne de oven-for angitte ulemper og har som formål å frembringe en anordning for økonomisk og sikker fullstendig romoppvarming eller tilleggsoppvarming uten estetisk åj nedsette utseende av et åpent ildsted. Anordningens utførelse gjør det fakt-isk mulig å oppnå størst mulig varmevirkningsgrad (jideell direkte kontakt med brenselet og flammene ), og videre kan det strømmende fluid ikke stangnere noe sted, således at det hverken vil opptre forurensning eller annen skade. Den rørformede sentrale kjerne som gjennomløper apparatet i sin helhet gjør det mulig å oppnå en direkte og rask fremstilling av varmt husholdningsvann. Vannet kan ikke stangnere og tregheten ved romoppvarmingen og fremstillingen av varmt husholdningsvann er nedsatt til et minimum. Den enkle ut-førelse gjør det mulig å oppnå moderate investeringsomkost-ninger og pålitelig arbeidsfunksjon.

Det forhold at varmefluidet. har en tvungen strømningsbane motvirker dannelse av luftlommer , således at anvendelse av

utblåsningsventil med alle dens ulemper kan unngås.

Denne anordning sikrer i seg selv varmeregulering ved å opp-rette et betydelig varmeforråd f.eks. i kjelleren, og denne varmeregulator tillater adskillelse av de to funksjoner for et åpent ildsted, nemlig behagelig miljø og oppvarming, således at det sikres anvendelse til enhver tid i løpet av et år og eliminerer de ulemper som kan oppstå ved sådant bruk

(f.eks. ikke ønsket oppvarming om sommeren). Denne utfør-else i kvadratiske rør gir et tiltalende estetisk utseende, i tillegg til at den er utstyrt på standarisert måte med massiv støpt fyrluke, eventuelt i stål, hvilket ytterligere øker den totale absorberte varmemengde. Det vil være inn-lysende at en sådan anordning kan arbeide med hvilken som helst fluid eller med luft, idet et apparat bestående av en, to eller tre moduler fortrinnsvis anvendes i sistnevnte tilfelle.

Anordningen i henhold til oppfinnelsen arbeider således i samsvar med varmevekslerprinsippet. Den grunnleggende formel for en sådan arbeidsfunksjon er følende:

Hvori:

Q = samlet oveført varmemengde

k = overføringskoeffisient

S = utvekslingsflate

At = temperaturforskjellen mellom varmekilden og fluidet-

I foreliggende anordning er k bestemt av det materialet som utnyttes ved fremstillingen, og det er her ikke noe særlig spillerom slik som ved de øvrige to faktorer. Dette forkla-rer valg av kvadratisk rørtverrsnitt, som ved samme tverr-snittsflate oppviser større utvekslingsflate enn et sylin-derformet rør, og det søkes oppnådd en størst mulig temperatur-forskjell mellom varmefluidet og varmekilden.

Denne maksimale temperaturforskjell er oppnådd ved tvungen fluidsirkulasjon gjennom anordningen samt fornyet tilfør-sel av fluid med lav temperatur.

Anordningen i henhold til oppfinnelsen har som særtrekk at basismodulen er horisontal og tjener som brenselrist. I samsvar med tilgjengelig plass og den varineef f ekt som ønskes, kan denne modul varieres med hensyn til dimensjoner, kon-struksjonsmaterialet samt form og monteringsstilling. Den kan således være anordnet vertikalt, skråstilt, plassert i ildstedet eller over dette, samt være sammensatt av en eneste eller flere basismoduler. Sammenstilling av to eller tre basismoduler vinkelrett-på hinannen eller i C-form samt eventuelt andre varianter forandrer på ingen måte oppfinn-elsens grunnleggende prinsipp.

Anordningen i henhold til oppfinnelsen omfatter en basis-modell bestående av flere kvadratiske rør som er sammen-føyet ved sine ytterender ved hjelp av et kvadratisk bære-rør som forløper perpendikulært på de førstnevnte rør og har større tverrsnitt enn disse. Denne sammenstilling danner en ildstedrist. Basismodulen er på oppstrømssiden forbundet med en temperaturregulator, og sammenstillingen som helhet er koblet til en sentraloppvarmingskrets. Anordningen i henhold til oppfinnelsen har også det særtrekk at de kvadratiske bærerør er utstyrt med en kompakt eller innhul sentral kjerne som er forsynt.med radiale flenser som danner et nettverk av skillevegger, således at fluidet drevet av en drivmotor kan sirkulere i meandersløyfe gjennom hvert rør i serie uten noe sted å bli stillestående, således at dannelse av luftlpmmer motvirkes og ulempene ved en lufte-ventil kan unngås..

Når det gjelder en kamin kan basismodulen være samordnet med en annen identisk modul som er anordnet vertikalt eller skråstilt mot kaminens bakvegg, eller eventuelt også en tredje modul som er anbragt horisontalt eller skråstilt vinkelrett på den annen modul i den øvre del av ildstedet. Ved utførelsen med tre moduler oppnås en kombinasjon av

de fire oppvarmingsmetoder, nemlig varmeledning, stråling, konveksjon og refleksjon. I henhold til et annet særtrekk ved oppfinnelsen er en rørsløyfe, fortrinnsvis av kobber anordnet i det indre av modulen, idet denne sløyfe er ført langs fluidets strømningsbane. Denne rørsløyfe gjennom-strømmes av husholdningsvann med formål både å frembringe varmt vann og å kjøle ned varmefluidet for romoppvarming, idet kobbersløyfen er forbundet med temperaturregulatoren. Denne rørsløyfe utgjør en. variant av foreliggende oppfinn-elseg jenstand. i:henhold 'til:.et ytterligere særtrekk ved foreliggende oppfinnelse, er sirkulasjonsretningen reversibel både for oppvarmingsfluidet og for husholdningsvannet. I samsvar med et annet særtrekk i henhold til oppfinnelsen er batteriet av rørledninger sammensatt av rør med kvadratisk tverrsnitt og anbragt slik at en av rørtverrsnittets diagonaler forløper parallellt med røraksen for bærerøret.

I henhold til et ytterligere særtrekk ved foreliggende oppfinnelsegjenstand er en temperaturregulator anbragt opp-strøms for varmeveksleren og fortrinnsvis i kjelleren. Denne regulator utgjøres av en åpen metallboks hvori det

er anordnet en rørsløyfe eller radiator sammen med en vifte utstyrt med en temperaturføler. En termostatventil plassert oppstrøms gjør det mulig å koble temperatureregulatoren ut av kretsen hvis varmefluidet har lav temperatur, samt om-vendt hvis fluidet har for høy temperatur, således at fluidet kan nedkjøles før det føres tilbake til varmeveksleren. Fluidet spiller da en rolle som varmefjerner samtidig som det midlertidig, varmer opp kjelleren. Vedkommende kjellerrom tjener da som varmereseryoar.

I henhold til.et annet særtrekk ved oppfinnelsen kan varme-regulatoren om sommeren ved å vende om viftens omdreinings-retning og kortslutte anleggets radiatorer ved hjelp av en termostatventil nedstrøms for varmeveksleren, ikke varme opp boligen, men heller slippe ut den ikke ønskede varme til omgivelsene (f.eks. ved hjelp av en lufteluke ), hvilket gjør det mulig å utnytte et åpent ildsted utelukkende for behagelig miljø en hvis årstid etter en gitt tidsperiode.

I henhold til et annet særtrekk ved oppfinnelsen kan regu-latoren som eventuelt er utstyrt med et kjølemiddel gjøre tjeneste som klima-anlegg i den nevnte årstid.

Oppfinnelsen vil nå bli nærmere forklart ved hjelp av utfør-elseeksempler og under henvisning til de vedføyde tegninger, hvorpå: Fig. 1 viser basismodellen sett fra siden i horisontal stilling,

Fig. 2 viser et snitt langs linjen a-a,

Fig. 3 viser et snitt langs linjen b-b,

Fig. 3 er en perspektivskisse av kjernen 6 eller 7 i bære-rørene 2 eller 3, Fig. 5 og 6 viser utførelsevarianter med to eller tre basismoduler , Fig. 7 viser delvis i snitt en utførelsevariant av oppfinn-elseg jenstanden (den som omfatter rørsløyfen 10), Fig. 8 viser et snitt langs linjen c-c med denne utførelse-variant ,

Fig. 9 er en perspektivskisse av rørsløyfen 10,

Fig. 10 viser anordningen innebygget i et oppvarmingsanlegg.

I en kamin med åpent ildsted er det montert en anordning i henhold til oppfinnelsen. Denne anordning omfatter en basismodul bestående av et batteri av rør 1 med kvadratisk tverrsnitt og anordnet slik at en av rørtverrsnittenes diagonaler forløper parallellt med aksen for bærerør 2 og 3. Denne sammenstilling danner en brenselrist og det hele er forbundet med et oppvarmingssystem ved hjelp av gjengede rørkoblinger 4 og 5. Bærerørene 2 og 3 er utstyrt med en kompakt eller innhul kjerne 6 og 7, som er forskynt med massive radiale flenser 8 som utgjør en rekker skillevegger, som derved danner en strømningskrets 9 i form av en meandersløyfe.

I fig. 5 og 6 er det vist to mulige utførelsevarianter hvor to eller tre basismoduler er innbyrdes sammenkoblet over felles bærerør.

I fig. 7, 8 og 9 er det vist en annen utførelsevariant av oppfinnelsegjenstanden, nemlig med en innlagt rørsløyfe av kobber 10, som tjener til fremstilling av varmt husholdningsvann .

Fig. 10 viser et anlegg utstyrt med en pumpe 11 som driver fluid gjennom en rørledning 12 til radiatorer 13. Dette fluid vender tilbake gjennom kretsen 14. En temperaturregulator 15 er anbragt oppstrøms for varmevekslerapparatet. Denne regulator utgjøres av en rørsløyfe 16 og en ventilator 17 utstyrt med en temperaturføler. En termostatventil 18 tillater utkobling av temperaturregulatoren 15 fra kretsen. Det således nedkjølte fluid løper atter inn i returkretsen 14 til varmeveksleren. Kretsen kan også omfatte en eks-pansjonsbeholder 19.

Foreliggende oppfinnelsegjenstand er først og fremst beregnet på å anvendes for regulert romoppvarming, samt industriell fremstilling av varmekjeler. Oppfinnelsen er imidlertid på ingen måte begrenset til de beskrevne utførelseeksempler, men kan gjøres til gjenstand for tallrike va*rianrter og modi-fikasjoner som vil være åpenbare for fagfolk på området.

Claims (10)

1. Anordning for gjenvinning av størst mulig varmemengde og anbragt i et åpnet ildsted eller en varmekjele samt forbundet med et varmeanlegg med radiatorer og eventuelt vannvarmer, hvor varmebæreren kan være et fluid eller luft som tillater oppvarming av en bolig eller et lokale, fortrinnsvis med en automatisk termostatregulator som sikrer konstant temperatur i vedkommende lokaler, mens overskuddsvarme fjernes ved utslipp til omgivelsene', lagring i kjelleren eller et nærliggende rom som gjør tjeneste som varme-reservoar, idet nevnte regulator er kombinert med et kjøle-system som tillater klimaregulering av lokalene om sommeren, karakterisert ved at anordningen utgjøres av en basismodul bestående av minst ett batteri av rør som ved sine ytterender er forbundet med to bærerør vinkelrett på rørbatteriet og med større tverrsnitt enn rørene i batteriet, således at det hele danner en ildstedsrist og gjennomstrømmes av et fluid eller luft som samt et forbundet på oppstrømssidéh med en varmeregulator bestående av en rørsløyfe, en temperaturføler og en vifte.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at rørene i rørbatteriet har kvadratisk eller rektangulært tverrsnitt og er anordnet slik at den ene av rørtverrsnittets diagonaler forløper parallellt med røraksen for bærerøret.

3. Anordning som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at bærerørene er utstyrt med en kompakt eller innhul sentral kjerne, som befinner seg i kontakt med omgivelsene gjennom ytterendene av bære-rørene og ytterkantene av massive flenser som er anordnet på hver sentrale kjerne for å danne en rekke skillevegger i bærerørene.

4. Anordning som angitt i krav 1 og 3, karakterisert ved at fluidet følger en strøm-ningsbane i form av en meandersløyfe.

5. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at modulsammenstillingen gjennomløpes i sin helhet av en rørformet kjerne som følger fluidets strømningsbane.

6. Anordning som angitt i krav 1, 4 og 5, karakterisert ved at nevnte meandersløyfe tjener til å frembringe varmt husholdningsvann eller som kjøleelement for varmeveksleren og anlegget som helhet ved at temperaturregulatoren er innskutt i sløyfens strømnings-krets oppstrøms for varmeveksleren.

7. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at temperaturregulatoren er anordnet oppstrøms for varmevekslen, enten innkoblet i oppvarmingskretsen eller kretsen for husholdningsvann, for automatisk innstilling av fluidets temperatur, idet temperaturregulatoren omfatter en rørsløyfe hvor anlegget som helhet kan avgi sin overskuddsvarme utover en fastlagt grense-verdi.

8. Anordning som angitt i krav 1 og 7, karakterisert ved at temperaturregulatoren er koblet ut av strømningskretsen ved lav fluidtemperatur og inn i kretsen ved høy fluidtemperatur.

9. Anordning som angitt i krav 1 - 8, karakterisert ved at temperaturregulatoren er utstyrt med et kjøleelement for å kunne gjøre tjeneste som klimaanlegg.

10. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at strømningsretningen for fluidsirkulasjonen er reverserbar.