SE0802227A2 - Värmepumpaggregat - Google Patents

Abstract

Ett luft-luftvärmepumpaggregat har en värmeväxlare (14) som med sin primärsida är inkopplad i köldmediumcirkulationskretsen (C) mellan utloppet från inomhusdelens (9) radiator (10) och inloppet till utomhusdelen (1) och har sin sekundärsida ansluten till ett vattenvärmeelement (16).(Fig. 2)

Description

lO 15 20 25 30 2 heta gasformiga köldmediet passera en värmeväxlare för vattenburet golvvärme innan köldmediet när värmepumpaggregatets inomhusdel.

Nackdelen med ett arrangemang av detta slag är att det vätskeformiga kondenserade köldmediet som bildas i värmeväxlaren för golvvärme be- höver transporteras mot gravitationskrafterna från den nära golvnivän belägna värmeväiílaren för golvvärme till den vanligtvis nära innertaket monterade inomhusenheten medelst bubblor av gasformigt köldmedi- um. Detta är en opålitlig transportmetod.

I en väldirnensionerad värmeväxlare för golvvärme kondenserar köld- mediet dessutom vid en temperatur nära frarnledningstemperaturen hos vattnet i golvvärmesystemet, t.ex. vid strax över 30°C. Denna köld- mediumtemperatur är otillräcklig för att åstadkomma en nämnvärd uppvärmning av den rumsluft som passerar inomhusdelen, särskilt när inomhusdelens fläkt är inställd på så lågt varvtal att den inte alstrar störande ljud, vilket är mycket önskvärt, särskilt nattetid.

Den uppgift som uppfinningen ska lösa är att avhjälpa de ovan beskriv- na bristerna hos den kända tekniken och göra det möjligt med enkla och billiga medel att producera även vattenburen värrneenergi tillsam- mans med den luftburna värmeenergin och då på samma gäng på ett enkelt sätt kunna utnyttja en annan källa av Vattenburen värme, t.ex. en vedeldad kamin med vattenmagasin.

Uppfinningen löser denna uppgift på det sätt och med de medel som är angivna i patentkraven och beskrivs närmare nedan med hjälp av de bifogade schematiska ritningsfigurerna.

Fig. 1 visar som en illustration av teknikens ståndpunkt ett konventio- nellt luft-luftvärmepumpaggregat av split-utförande; 10 15 20 25 30 3 Fig. 2 visar värmepumpaggregatet i fig. 1 modifierat i enlighet med en utföringsforrn av uppfinningen; och Fig. 3 visar värmepumpaggregatet i fig. 2 ytterligare modifierat i enlighet med en annan utföringsforrn av uppfinningen.

Fig. 4 visar värmepumpaggregatet i fig. 3 med ytterligare modifikationer.

Fig. 5 en del av vännepumpaggregatet i fig. 2 modifierat för att samver- ka med en annan värmekälla än utomhusluften.

Värmepumpaggregatet beskrivs i det följande med fokus på dess drift för produktion av dels varmluft för rumsvärmriing, dels Vattenburen värme för värmning av vatten för exempelvis golvvärme eller värmning av tappvatten. Som lätt inses kan det pä i och för sig känt sätt också vara utfört för att kunna användas för kylning, varvid köldmediets strömningsriktning omkastas med en filrvägsventil. Köldmediets ström- ningsriktning förutsätts vara den som gäller för värmningsdrift (i mot- sats till kyldrift), och sådana beteckningar som ex.vis inlopp / utlopp och uppströms /nedströms hänför sig till denna strömningsriktning.

Det till den kända tekniken hörande värrnepumpaggregatet i fig. 1 har en utomhusdel 1 och en inomhusdel 9 som är förenad med utomhus- delen med en med C allmänt betecknad cirkulationskrets för ett köld- medium. I cirkulationskretsen C cirkulerar ett köldmedium genom en expansionsventil 2, en med en fläkt försedd radiator 3 och en kompres- sor 4 i utomhusdelen 1 samt genom en med en fläkt försedd radiator 10 i inornhusdelen 9. l utomhusdelen l finns en styrenhet 5 till vilken en temperaturgivare 6 för utomhusluften och en temperaturgivare 7 för det ur kompressorn 4 utströmmande heta gasformiga köldmediet är an- slutna. I inomhusdelen 9 finns också en styrenhet l 1 till vilken en tem- peraturgivare 12 för inomhusluften och en temperaturgivare 13 för det 10 15 20 25 30 4 ur radiatorn 10 utströmmande, delvis kondenserade köldmediet är an- slutna. Styrenheterna 5 och 1 1 iutomhusdelen 1 resp. inomhusdelen 9 kommunicerar med varandra genom en signallednjng 8 och bildar en styranordning för värmepumpaggregatet.

I utomhusenheten 1 förvärms vid vännepumpdrift det ur expansions- ventilen 2 utströmmande kalla, delvis gasformiga köldmediet under sin passage genom radiatorn 3, varefter köldmediet komprimeras av kom- pressorn 4. Det heta köldmediet kondenserar i inomhusdelens radiator 10 och avger där sitt latenta värme innan det går tillbaka till utomhus- delen 1.

Medelst temperaturgivaren 12 i inomhusdelen 9 strävar styrenheten 1 l att hålla inomhusluftens temperatur på önskat inställt värde. Tempera- turgivaren 13 mäter köldmediets kondensationstemperatur, en viktig mellanstorhet för reglering av inomhusluftens temperatur. 1 fig. 2, som visar en värmepumpanordning enligt uppfinningen, står hänvisningsbeteckningarna C och 1-13 för element som principiellt motsvarar de med samrna hänvisningsbeteckningar försedda elementen ifig. 1.

Principiellt avviker värmepumpaggregatet i fig. 2 från det i fig. 1 visade värmepumpaggregatet genom att (A) den del av cirkulationskretsen C som leder köldmediet från radiatorn 10 tillbaka till utomhusdelen 1 går genom primärsidan på minst en värmeväxlare 14, vars sekundärsida är ansluten till en vattencirkulationskrets innehållande en vattencirkula- tionspump 15 och anslutningar till ett inte närmare visat vattenvärme- element 16 bildat av golvvärmeslingor, och (B) temperaturgivaren 13 är ansluten till den nyssnämnda delen av cirkulationskretsen C för köld- mediet nedströms om värmeväxlaren 14. 10 15 20 25 30 5 En eller flera ytterligare värmeväxlare kan vara inkopplade på liknande sätt mellan värmeväxlaren 14 och utomhusdelenl. En sådan ytterligare värmeväxlare 17 är visad i fig. 3. T emperaturgivaren 13 är då anordnad att avkänna temperaturen i cirkulationskretsen C nedströms om vär- rneväxlaren 17 eller, om det finns mer än en ytterligare värmeväxlare, nedströms om den värrneväxlare som är inkopplad närmast utomhus- delen l. Sekundärsidan på denna eller dessa ytterligare värmeväxlare kan vara ansluten till ett vattenvårrneelement, ex.vis för förvärmning av tappvarrnvatten eller rurnsvännning.

Fig. 4 visar ett vårmepumpaggregat som inkluderar två modifikationer i förhållande till värmepumpaggregatet i fig. 3. Dessa modifikationer kan också vara realiserade i värrnepumpaggregaten i fig. 2 och 3.

Den ena av modifikationerna består i att det mellan inloppet och utlop- pet på radiatorn 10 i inomhusdelen 9 finns en ledningsförbindelse (by- passledning) 18 med en ventil 19, med vilken ledningsförbindelsen kan öppnas och stängas. Ventilen 19 kan vara en backventil eller en mag- netventil som manövreras manuellt eller automatiskt när värmepump- aggregatet ska användas för luftkonditionering (kylning av radiatorn 10, köldmediets strömningsriktning genom radiatorerna 3 och 10 och ex- pansionsventilen 2 omkastad) utan att vattenvårmeelementet 16 är verksamt för kylning.

Den andra modifikationen i fig. 4 består i att den del av cirkulations- kretsen C för köldmediet som leder köldmediet från kompressorn 4, dvs. från utloppet på utomhusdelen 1 går genom primärsidan på minst en värmeväxlare 20. Om den andra modifikationen i fig. 4 är realiserad kan det hända att åtminstone en del av köldmediet kondenseras redan i primärsidan av värmeväxlaren 20. Om denna värmeväxlare är placerad på lägre nivå än inomhusdelens radiator, så att det finns risk att even- tuellt kondensat inte transporteras till och genom radiatorn och vidare 10 15 25 6 på utloppssidan av radiatorn, bör ledningsförbindelsen 18 (bypassled- ningen) vara anordnads~fa1lande eller åtminstone inte stigande, så att kondensatet leds över till den del av cirkulationskretsen C som går från inomhusdelen 9 till utomhusdelen 1. Om man dessutom vill säkerställa att allt gasforrnigt köldmedium pålitligt leds till radiatorn 10 i inomhus- delen 9, bör det i ledningen 18 finnas en kondensatventil, som kan vara av i och för sig känt slag.

Fig. 5 visar värrnepumpaggregatet försett med en hj älpvärrnekälla 22 i form av exempelvis en vedeldad kamin med en vattentank som vatten- värmeackumulator. Beteckningarna 1 t.o.m. 16 motsvarar beteckning- arna i fig. 2 och beteckningarna 18 och 19 motsvarar beteckningarna i fig.4. När hjälpvärmekällan 22 är i drift tillför den med hjälp av en till- hörande cirkulationspump 2 1 varmt vatten till prirnärsidan av värme- växlaren 20, vars sekundärsida genomflyts av vatten som år förvärmt av värmepumpaggregatets värmeväxlare 14 och med hjälp av cirkulations- pumpen 15 förser ett inte närmare visat vattenvärmeelement 16 bildat av golvvärmeslingor med varmvatten. Det inses att värmepumpaggrega- tet och hj älpvärmekällan 22 kan var för sig förse golvvärrneslingorna med varmt vatten. När värmepumpaggregatet och hj ålpvärmekällan 22 samtidigt alstrar värme anpassar värmepumpaggregatet sin värmeeffekt tack vare sin styranordriing, bestående av styrenheterna 5 och 1 1, så att värmepumpaggregatet strävar att hålla den av temperaturgivaren 12 mätta inomhuslufttemperaturen på önskat värde. Hj älpvärmekällan 22 kan sättas igång närhelst användaren vill njuta av eldslågornas trivsel eller när värmepumpaggregatets värmeeffekt inte är tillräcklig. En hjälp- värmekälla (inte visad] kan alternativt eller dessutom vara ansluten till de övriga värmeväzdarna 17 och 20 i fig. 3 och 4.

Claims (7)

10 15 20 Patentkrav

1. Värmepumpaggregat, innefattande - en utomhusdel (1) med en expansionsventil (2), en uteluftvännd radiator (3) och en köldmediurnkompressor (4), - en inomhusdel (9) med en luftkyld radiator (10), - en köldmediumcirkulationskrets (C) som innehåller expan- sions-ventilen (2) och är inrättad att leda ett av kompressorn (4) tryck- satt köldmedium från kompressorn till inomhusdelens radiator (10) och tillbaka till kornpressorn, - en värmeväxlare (14) som med sin primärsida är inkopplad i köld- rnediumcirkulationskretsen (C) mellan utloppet från inomhusdelens (9) radiator (10) och inloppet till utomhusdelen (1) och har sin sekundärsi- da ansluten till ett vattenvårmeelement (16), och - en styranordning (5, 1 1), som innefattar en första temperaturgivare (7) som avkänner köldmedíets temperatur vid kompressoms utlopp, en andra temperaturgivare (13) som avkånner temperaturen på det från inomhusdelens (9) radiator (10) till utomhusdelen strömmande mediet nedströms om värmeväxlaren (14), och en tredje temperaturgivare (12) som avkänner temperaturen hos en luftström som går till inomhusde- lens (9) radiator (10).

2. Värmepumpaggregat enligt patentkrav 1, vid vilket ytterligare en värmeväxlare (17), eller var och en av flera ytterligare värmeväxlare, med sin primärsida är inkopplad i köldmediumcirkulationskretsen (C) mellan utloppet från inornhusdelens (9) radiator och utornhusdelens (1) inlopp och har sin sekundärsida ansluten till ett ytterligare vattenvår- meelement, varvid den andra temperaturgivaren (13) är anordnad att avkänna temperaturen på det från inomhusdelens (9) radiator (10) till utomhusdelens (1) inlopp strömmande köldbärarrnediet nedströms om den närmast utomhusdelen (1) placerade ytterligare värmevåiclaren. lO 8

3. S. Värmepumpaggregat enligt patentkrav 1 eller 2, vid vilket det finns en medelst en avstängningsventil (19) styrbar köldrnediumledningsför- bindelse (18) från inloppet till inomhusdelens (9) radiator (10) via pri- rnärsidan på värmeväxlaren (14) resp. på minst en av vänneväxlaina (14, 17) till utomhusdelens (1) inlopp.

4. Värmepumpaggregat enligt patentkrav l eller 2 eller 3, vid vilket minst en vänneväxlare (20) med sin primärsida är inkopplad i köldme- diurncirkulationskretsen (C) mellan utomhusdelens (1) utlopp och in- loppet till inomhusdelens (9) radiator (10).

5. Värrnepurnpaggregat enligt patentkrav 4 taget tillsammans med patentkrav 3, vid vilket förbindelseledningen (18) är anordnad icke sti- gande för att leda över kondensat till den mellan utloppet på inomhus- delens (9) radiator (10) och utornhusdelens (1) inlopp belägna delen av köldrnediumcirkulatioiiskretsen (C).

6. Vännepumpaggregat enligt något av föregående patentkrav, vid vil- ket en hj älpvärmekälla (22) är ansluten till sekundärsidan pà värme- växlaren (14) eller till en av värmeväidainal (14, 17, 20) i köldmedium- eirkulationskretsen (C).

7. Vännepumpaggregat enligt patentkrav 6, vid vilket hjälpvärmekäl- lan inkluderar en vattenvärmeackumulator.