SE422841B - Vermeutvinningsanleggning - Google Patents

Description

'7712209-1 följd HV tillfälligt överskott av lågvärdigt värme, som därvid upp- transformeras i värmepumpen till högre temperaturnivå före tillförseln till värmemagasineringsanordningen.

För förbättring av värmemagasineringsanordningens kapacitet genom ökning av disponíbel temperaturdifferens däri kan enligt en vidareutveckling av uppfinningen den första värmepumpens kondensorsida vara anslutbar till värmemagasineringsanordningen via en andra värmepump för ytterligare upp- transformering av det från den första värmepumpens kondensorsida till värmemagasineringsanordningen ledda överskottsvärmet till en högre tem- peraturnivå. Sådan upptransformering medför dock energitillskott till värmepumpens drivmotor, och denna energi är högvärdig. För att, då tem- peraturen i värmemagasineringsanordningen understiger det nämnda lågvär- diga värmets temperaturnivå, undvika den med upptransformeringen för- knippade förbrukningen av högvärdig energi kan med fördel nämnda källa för lågvärdigt värme vara direkt anslutbar till värmemagasineringsanord- ningen för avgivning av överskott av lågvärdigt värme till denna.

Nämnda källa för lågvärdigt värme kan med fördel innefatta en solfångare, varvid under solrika perioder förekommande överskott av värme kan lagras i värmemagasineringsanordningen och utnyttjas för kompensering av värme- behovet under perioder med ringa solenergiinstrålning. Solfångaren har den fördelen, att den kan ge ett positivt värmetillskott även vid låga utetemperaturer, om den matas med av den första värmepumpens förångar- sida kyld fluid. Andra källor för lågvärdigt värme kan givetvis ifråga- komma som alternativ eller komplement till solfångaren. Sålunda kan en- ligt en fördelaktig utföringsform av uppfinningen nämnda källa för låg- värdigt värme innefatta en kylanordning, vilken arbetar med ett av den första värmepumpens förångarsida kylt kylmedium. Nämnda kylanordning kan ingå i en med värme från den första värmepumpens kondensorsida arbetande klimatiseringsanläggning. Värmeutvinningsanläggningen får därigenom den dubbla funktionen att tillhandahålla såväl värme som kyla.

När flera källor för lågvärdigt värme finns tillhands, kan den första värmepumpen innefatta flera än en förångningsenhet, vilka kan vara se- lektivt anslutbara till värmekällorna i beroende av tillgången till värme i dessa. En eller flera av förångarna, särskilt sådana som arbetar med energikällor med låg temperaturnivå, kan därvid sakna anslutninge- möjlighet till värmemagasineringsanordningen. I gengäld kan, förutsatt att det av värmepumpen cirkulerade mediet är skyddat mot frysning, för de senare förångarna användas ett stort temperaturintervall. Exempelvis 7712209-1 kan de senare förångarna anbringas direkt i den tillhörande lågvärdiga energikällan.

För det fall värmemagasineringsanordningen skulle vara fylld, så att av den första värmepumpen alstrade temporära värmeöverskott ej kan till- godogöras, kan tillfälligt överskottsvärmet bortkylas. För detta ändamål kan enligt uppfinningen anläggningen innefatta en andra kylanordning för avlägsnande av ej utnyttjningsbart överskottsvärme från den första värme- pumpens kondensorsida. Omvänt kan värmeutvinningsanläggningen vara för- sedd med en med extern energi arbetande uppvärmningsanordning för till- försel av värme, när energitillförseln via nämnda källa för lågvärdigt värme är otillräcklig. Ehuru det är möjligt att anordna nämnda värmnings~ anordning i anslutning till värmemagasineringsanordningen, föredrages dock att uppvärmningsanordningen, särskilt om det extra värmebehovet är akut, anordnas i anslutning till den första värmepumpens kondensorsida, varigenom den vid värmepumpens drift uppstående förbrukningen av driv- motorenergi undvikes. Då billig energi tidvis finns tillhands, exempelvis nattetid, kan värmningsanordningen dock med fördel bringas att inverka på värmemagasineringsanordningen.

Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas med hänvisning till ett på bifogade ritning schematiskt visat exempel på densamma, varvid ytterligare för uppfinningen utmärkande drag och fördelar kommer att framgå.

På ritningen är med l betecknad en första värmepump med en förångare 2 och en kondensor 3, vilka är belägna i var sin förhållandevis liten vat- tentank 4 resp. 5. Det av värmepumpens kompressor komprimerade ech där- med värmda mediet avger värme till vattnet i tanken 5, varefter det efter passage av expansionsventilen 6 expanderar i förångaren 2, varvid mediet kyls och upptar värme från vattnet i tanken 4. Med 7 är betecknad en ytterligare förångare med üllhörande expansionsventil 8, vilken ytterli- gare förångare genom omställning av en styrbar ventil 9 kan inkopplas i stället för förångaren 2. Värmningen av förångaren 7 förutsättes i det visade exemplet ske med uteluft i en med l0 betecknad, schematiskt visad värmeväxlaranordning.

Av förångaren 2 i tanken 4 upptaget värme ersättes med värme från källor ll eller 12 för lågvärdigt värme, varvid i det visade exemplet värmekäl- lan ll visas bestå av en solfångare och värmekälla l2 visas bestå av en med uteluft värmd värmeväxlaranordning, genom vilken solfångare resp. i MPDÜR in* QUALITY 7712209-1 värmeväxlaranordning vätskan i tanken 4 kan cirkuleras med hjälp av led- ningar, styrbara ventiler 13, l4, l5, l6 samt en pump l7.

Av kondensorn 3 i tanken 5 avgivet värme nyttiggöres i det visade exemp- let i en anordning 18 för alstring av varmvatten och i en vid 19 schema- tiskt visad klimatiseringsanläggning. Cirkuleríngen av i tanken 5 värmt vatten till anordmngen 18 och klimatiseringsanläggningen 19 sker på det visade sättet via ledningar och en pump 20 samt styres med hjälp av ven- tiler 21, 22.

Klimatiseringsanläggningen l9 kan, såsom antydes i ritningsfiguren, även vara utformad för att åstadkomma önskad grad av kylning, varvid kylningen sker genom cirkulering av i tanken 4 kylt vatten genom klimatiseringsan- läggningen, varvid det i anläggningen 19 bortkylda värmet nyttíggöres i tanken 4 för värmníng av förångaren 2. Cirkuleringen visas ske med ut- nyttjande av ledningar, en pump 23 och en ventil 24. Ventílerna 2l, 24 är styrbara medelst en på önskat temperaturvärde inställbar temperatur- givare l9a eller dylikt.

En värmemagasineringsamordning 25 med stor värmekapacitet, vilken anord- ning í det visade exemplet utgöres av en i jämförelse med tankarna 4 och 5 stor vattenreservoar, är via ledningar, ventilerna 13 - 15 och pumpen l7 anslutbar till såväl tanken 4 som värmekällorna ll och 12. Värmemaga- sineringsanordningen 25 är vidare via ledningar med styrbara ventiler 26, 27, 28 och en pump 29 anslutbar till tanken 5. Då underskott av värme från värmekällorna ll och l2 föreligger, kan det i tanken 4 erforderliga värmet tillföras genom cirkulering av förhållandevis varmt vatten från reservoaren 25 genom tanken 4. Då överskott av värme med en temperatur- nivå överstigande den i reservoaren 25 erhålles från värmekällorna ll och l2, kan reservoaren inkopplas i cirkulationssystemet, så att det i anord- ningarna ll, 12 värmda vattnet passerar till reservoaren och avger värme där, innan det passerar vidare till och genom tanken 4 för att värma förångaren 2. Då överskott av värme föreligger i tanken 5 kan, om tempe- raturen i reservoaren 25 understiger temperaturen i tanken 5, vatten cirkuleras medelst pumpen 29 genom tanken 5 och reservoaren 25 för av- givning av värmeöverskottet till reservoaren. Om överskott av värme före- ligger i tanken 5 kan, om temperaturen i reservoaren 25 överstiger tem- peraturen i tanken 5, överskottet av värme likväl nyttiggöras, genom att värmeöverskottet före tillförsel till reservoaren upptransformeras till en reservoarens temperatur överstigande temperaturnivå i en ytterligare värmepump 30, vars förångare och kondensor är betecknade med 3l resp. 7712209-1 (_71 32. Därvid bringas genom omställning av ventilerna 27, 28 vatten från tanken 5 att cirkulera genom en förångare 31 innehållande tank 33 samt vatten från reservoaren 25 att under inverkan av en pump 34 cirkulera genom en kondensorn 32 innehållande tank 35.

Då överskott av värme erhålles i tanken 5, vilket ej kan utnyttjas på grund av att temperaturen i reservoaren 25 uppnått önskat maximalt värd: måste kylning företagas. Härvid kan vattnet i tanken 5 genom omstälkfing av ventilerna 26 och 27 bringas att cirkulera genom en kylare 36 eller kan det i värmepumpen l komprimerade mediet kylas före tillförseln till förångaren. För sistnämnda ändamål kan det komprimerade mediet med hjäk av ledningar och en omställbar ventil 37 ledas genom en med kondensorn 3 parallellkopplad kylare 38.

Då underskott av värme föreligger i värmeutvinningsanläggningen i dess helhet, kan externt värme tillföras. Som exempel härpå visas en med re- servoaren 25 samordnad värmningsanordning 39, vilken värmer vattnet i reservoaren. Anordningen 39 kan vara styrd av en vid 40 visad tempera- turgivare, vilken håller värmningsanordningen 39 inkopplad, tills dess att önskad minimitemperatur erhålles i reservoaren.

För automatisk styrning av värmeutvinningsanläggningen i övrigt kan finnas en icke närmare visad regleranordning. I denna regleranordning L. går organ 41, 42 för avkänning av temperaturen i tanken 5 och i reservat ren 25 samt en reglerenhet, innefattande ett styrorgan, som genom omääflf ning av de styrda ventilerna 26, 27, 28 ansluter tanken 5 till reservoa- ren 25, när temperaturen i tanken 5 överstiger ett på förhand bestämt första värde, exempelvis 45°C, och temperaturen i reservoaren 25 under- stiger ett på förhand bestämt andra värde, som beroende på önskemål kan understiga eller vara högst lika med nämnda första värde, exempelvis uppgår till 25°C. Vidare kan reglerenheten innefatta ett styrorgan, som genom omställning av ventilerna 27, 28 och igångsättning av cirkulatidvf pumpen 34 inkopplar värmepumpen 30, när nämnda andra, av organet 42 av- kända värde överstiger ett tredje värde (exempelvis 2500), som är högst lika med nämnda första värde. För avlägsnande av totalt överskott av värme ur värmeutvinningsanläggningen kan vidare en temperaturkännare 43 vara anordnad att ge instruktion till ett i regleranordningen ingående styrdon för att genom omställning av en av eller båda ventilerna 26, 37 ansluta värmepumpens l kondensorsida till en av eller båda kylarna 36,3L Vidare kan reglerenheten innefatta organ 44 för avkänning av temperaurer 7712209-1 i tanken 4, varvid reglerenheten innefattar icke visade styrorgan för att genom inställning av ventilerna l4, 15, 16 ansluta reservoaren 25 till tanken 4, när denna temperatur understiger ett på förhand bestämt värde, exempelvis l5°C. Slutligen kan reglerenheten innefatta organ 45 för avkänning av temperaturen på det från värmekällorna ll, 12 kommande vattnet och icke visade styrorgan för æßlutning av någon av dessa till reservoaren 25, när den avkända temperaturen överstiger temperaturen i ICSSGIVOHIEÜ .

Uppfinningen är icke begränsad till det ovan beskrivna och på ritningen visade utföringsexemplet. Sålunda kan givetvis andra värmeöverförings- medier än vatten och kombinationer av olika värmeöverföringsmedier ut- nyttjas. Då det värmemagasinerade mediet i anordningen 25 utgöres av vatten, kan denna anordning utgöras av en simbassäng, förutsatt att ej alltför stora fluktuationer i värmeförbrukning och tillgången till låg- värdigt värme förekommer. Vidare kan den värmeutvinningsanläggningen styrande regleranordningen vara utrustad med ett övergripande program- verk, medelst vilket lagringen av värme i värmemagasineringsanordningen kan bringas att upphöra, när exempelvis sommarsäsongen närmar sig. Ytter- ligare många andra modifikationer är möjliga inom ramen för efterföljan- de patentkrav.

Claims (15)

1. 7712209-1 PATENTKRÅV l. Värmeutvinningsanläggning av den typ, som innefattar en värme- pump (l) med en till minst en källa (ll, l2) för lågvärdigt värme anslutbar förångarsida (2) och en till minst en värmeförbrukande an- ordning (18, 19) anslutbar kondensorsida (3), k ä n n e t e c k n a t av att den innefattar en separat värmemagasineríngsanordning (25), vilken är anslutbar såväl till värmepumpens (l) kondensorsida (3) för att laddas med överskottsvärme därifrån som till värmepumpens förångar~ sida (2) för täckande av värmeunderskott på förångarsidan.

2. Anläggning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att värmepumpens (l) kondensorsida (3) är anslutbar till värmemagasineringe anordningen (25) via en andra värmepump (30) för upptransformering av det från den förstnämnda värmepumpens kondensorsida till värmemagasi- neringsanordningen ledda överskottsvärmet till en högre temperaturnivä.

3. Anläggning enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att källan (ll, l2) för lågvärdigt värme är direkt anslutbar till värmemagasineringsanordningen (25) för avgivning av överskott av låg- värdigt värme till denna.

4. Anläggning enligt något av krav l - 3, k ä n n e t e 2 k n a d av att källan för lågvärdigt värme innefattar en solfångare (ll).

5. Anläggning enligt något av krav l - 4, k ä n n e t e c k n a d av att källan för lågvärdigt värme innefattar en kylanordning, vilken är anordnad att arbeta med ett av den förstnämnda värmepumpens (l) förångarsida (2) kylt kylmedium.

6. Anläggning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att kyl- anordningen ingår i en klimatiseríngsanläggning (l9), vilken är anord- nad att arbeta med värme från den förstnämnda värmepumpens (l) konden- sorsida (3).

7. Anläggning enligt något av krav l - 6, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar en kylanordning (36, 38) för avlägsnande av ej .... ,. e77122o9-1 utnyttjníngsbart överskottsvärme från den förstnämnda värmepumpens (l) kondensorsida (3).

8. Anläggning enligt något av krav l - 7, k ä n n e t e c k n a d av att den är försedd med en med extern energi arbetande uppvärmnings- anordning (39) för tillförsel av värme, när energitillförseln via käl- lan (ll, l2) för lågvärdigt värme är otillräcklig.

9._ Anläggning enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att upp- värmningsanordníngen (39) är anordnad att tillföra värme till värme- magasineringsanordningen (25) eller den förstnämnda värmepumpens (l) förångarsida (2).

10. lO. Anläggning enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att upp- värmningsanordningen (39) är anordnad att tillföra värme till den förstnämnda värmepumpens (l) kondensorsida (3).

11. ll. Anläggning enligt något av krav l - 10, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar en regleranordning, vilken uppvisar organ (41) för avkänning av temperaturen hos det värme från den förstnämnda värme- pumpens (l) kondensorsida (3) till den värmeförbrukande anordningen (18, 19) överförande mediet och organ (42) för avkänning av det i vär- memagasineringsanordningen (25) magasinerade värmets temperaturnivå, samt en reglerenhet, innefattande ett styrorgan för anslutning av värmemagasineringsanordningen till denna kondensorsida (3), när tempe- raturen på nämnda medium överstiger ett på förhand bestämt första värde och nämnda temperaturnivå understiger ett på förhand bestämt andra värde, som är högst lika med nämnda första värde.

12. l2. Anläggning enligt krav 2 och ll, k ä n n e t e c k n a d av att reglerenheten innefattar ett styrorgan för inkoppling av den andra värmepumpen (30), när nämnda andra värde överstiger ett tredje värde, som är högst lika med nämnda första värde.

13. l3. Anläggning enligt krav 9 och ll eller 12, k ä n n e t e c k.- n a d av att reglerenheten innefattar ett styrorgan för anslutning av den förstnämnda värmepumpens (l) kondensorsida (3) till kylanord- ningen (36, 38) för avlägsnande av ej utnyttjningsbart överskottsvärme från den förstnämnda värmepumpens kondensorsida, när temperaturen i värmemagasineringsanordningen (25) överstiger en på förhand bestämd maximal nivå. 7712209-1

14. Anläggning enligt krav 8 och något av krav ll - 13, k ä n n e- t e c k n a d av att reglerenheten innefattar ett styrorgan för in- koppling av nämnda uppvärmningsanordning (¿9), när värmeunderskott föreligger i anläggningen.

15. Anläggning enligt något av krav ll ~ l4, k ä n n e t e c k n a av att regleranordningen innefattar organ (44) för avkänning av tem- peraturen på det värme till den förstnämnda värmepumpens (l) förångar- sida (2) överförande mediet och att reglerenheten innefattar styr- organ för anslutning av värmemagasineringsanordningen (25) till denna förångarsida (2), när den avkända temperaturen understiger ett på för- hand bestämt värde. ló. Anläggning enligt något av krav ll - 15, k ä n n e t e c k n a i av att reglerenheten innefattar organ (45) för avkänníng av tempera- turen på den lågvärdiga energikällan (ll, l2) och styrorgan för anslut- ning av den lågvärdiga energikällan till värmemagasineringsanordningen (25), när nämnda temperatur överstiger temperaturen i magasinerings- anordningen. ANFURDA PUBLIKATIONER: Schweiz 155 065 (24 n:1) Tyskland 330 378 (24 n:1) US 3 977 601 (237-1)