SE432477B - Kompakt vermepumpenhet - Google Patents

Description

7906238-6 10 15 20 25 30 35 föredragen utföringsform av anordningen värmeväxlas ingående ventilationsluft och eventuellt även frânluften mot värmepumpenheten.

Ytterligare särdrag för uppfinningen framgår av de efterföljande patent- kraven och beskrivningen nedan av en speciell utföringsform av uppfinningen - till vilken den dock inte pâ något sätt-är begränsad - varvid hänvisning görs till de bifogade ritningarna, där Fig. l är en perspektivvy av en utföringsform av en värmepumpenhet enligt uppfinningen, där för âskådlighets skull partier är borttagna, och Fig. 2 är en snittvy tagen längs A-Al Fig. 1. _ Den i figurerna visade värmepumpanordningen är utformad som en behållare eller burk med - som bäst framgår av Fig. 2 - ett vägg- eller höljesparti I med ett innanförliggande utrymme 2. Höljet l innefattar en yttervägg 3, som idet visade fallet är åttkantig, en - i det visade fallet likaså åttkantig - mellanvägg 14 och en innervägg 5. Mellan ytterväggen 3 och mellanväggen 4 är en förângarenhet med tillhörande värmeväxlarsystem 6 inrymd. På den andra sidan av mellanväggen 4 är ett isolerande skikt 7 av lämpligt material anordnat, t.ex.u"Frigolit". lnnerväggen 5 är anordnad på avstånd från isoleringsskiktet 7. l det bildade mellanrumrnet är en kondensorenhet med tillhörande värmeväxlarsystem 8 place- rad. De .anordningar som befinner sig innanför det av innerväggen 5 definierade utrymmet i burken har endast schematiskt skisserats i Fig. 2, t.ex. en kompressor 9, en cirkulationspump 10, expansionsventilerll och ett-elektriskt skåp 12.' Detta inre utrymme är åtkomligt utifrån via ett inspektionsparti 13 på burkens yttre överdel, försett med en öppningsbar lucka lll. I burkens bottenparti är två inloppslådor l5a, l5b och en utloppslåda 16 för luft som uppvärmts samt en inloppslåda 17 för frånluft anordnade. Förångar/värmeväxlarenheten 6 innefattar ett inre rör (ej visat) av t.ex. koppar koncentriskt anordnat inuti ett rör- eller slangsystem spiralformigt anordnat i mellanrummet mellan ytter- och mellanväggarna 3 och 4.

Slangsystemet är via in- och utloppsanslutningar 18 resp. 19 via slangar 20 och 21 anslutningsbara till ett värmeväxlarsystem placerat i en lågtemperaturvärmeener- gikälla. Den senare utgörs lämpligtvis av ett markparti, varvid värmeväxlarsyste- met kan utgöras av ett i marken placerat rör- eller slangsystem. I detta slangsystem, och således även genom förångarens värmeväxlarpartí 6, cirkuleras ett lämpligt värmebärande medium, t.ex. en metanol/vattenblandning, med hjälp av en pumpanordning, t.ex. den ovan nämnda cirkulationspumpen 10. I det visade fallet är av kapacitetsskäl förångar/värmeväxlaren 6 anordnad med tre parallella slangsystem 6a, 6b, 6c, som spiralformigt sträcker sig längs utsidan av burkens mellanvägg 4. En tvärvägg 22, som sträcker sig spiralformigt i mellanrummet 10 15 20 25 30 35 7906238-6 mellan ytterväggen 3 och mellanväggen 4 avgränsar en spiralformig kanal för slangarna 6a, 6b, 6c i nämnda mellanrum. Den spiraliormiga tvärväggen 22 uppbärs av vertikala stag 23. Företrädesvis är ett isoleringsskikt lia anordnat mellan värmeväxlarslangen 6 och mellanväggens 4 yttersida. Givetvis kan fler eller färre än tre parallella slangar 6a-c användas, t.ex. en, två eller fyra. Av skäl som kommer att anges nedan är vidare de parallella slangarna, 6a-c anordnade med ett visst mellanrum till varandra. i burkens underdel 24 sträcker sig lämpligtvis ovannämnda kanal för förångar/värmeväxlarenheten 6 spiralformigt inåt (ej visat) med de tre parallella slangarna 6a, 6b, 6c fortfarande över varandra. De i slangarna 6 anordnade förângarrören i värmepumpens primära cirkulationssystem är på inloppssidan (i närheten av slanganslutningen 19) anslutna till expansionsventilerna ll, och på utloppssidan (i bottenpartiet 24) anslutna till kompressorns 9 sugsida.

Inloppslådan 17 för frånluft som skall värmeväxlas mot förângarenheten 6 är genom en öppning i burkens underdel ansluten till den ovannämnda spiralformiga kanalen i burkens bottenparti 21+. Denna spiralkanal bildar tillsammans med den av tvärväggen 22 bildade kanalen en sammanhängande luftkanal från burkens botten till dess överdel, varvid (ej visade) utloppsöppningar för luften är anordnade i tvärväggens 22 översta del 22a. Genom att slangarna 6a-c är anordnade med mellanrum till varandra bildas kanaler även mellan de parallella slangarna 6a-c.

Kondensorenheten 8 på mellanväggens 4 insida är på samma sätt som vid förångarenheten 6 utformad med ett inre kondensorrör, ingående i värmepumpens primära cirkulationskrets, och ett yttre rör eller slangsystem med in- och utloppsanslutningar 26 resp. 27. Kondensorsystemet 8 är som vid förångarsystemet 6 - i det visade fallet dock med en enda slang - spiralformigt anordnat i mellanrummet mellan isoleringen 7 och innervâggen 5. Kondensorns inloppsdel är anordnad upptill i burken och således på konventionellt sätt ansluten till kompressorns 9 trycksida. Pâ grund av den relativt höga temperatur som kan uppnås i kondensorröret utgörs värmeväxlarrörets översta del lämpiigtvís av ett kopparrör 28, varvid detta kan anslutas till in- och utloppsansiutningar 29 resp. 30 för varmvattenuttag. Resten av kondensorns värmeväxlarrör 8 kan utgöras exempelvis av plastslang. Via de ovannämnda anslutningarna 26 och 27 kan kondensorn anslutas till exempelvis radiatorsystemet i en 'byggnad via slangar 31 och 32, varvid varmvatten cirkuleras genom nämnda uppvärmningssystem och kondensorsystemet i burken med hjälp av en i det inre utrymmet 2 i burken ej visad cirkulationspump. I vissa fall kan det vara önskvärt att cirkulera en fryspunktnedsatt vattenblandning, varvid varmvattensystemet anordnas som en separat del av kondensorenheten 8.

Liksom vid förångarsystemet 6 är rör- eller slangsystemet vid kondensor- 7 9 Û 62.3 8-16 _10 15 20 25 30 35 enheten 8 anordnat med mellanrum mellan spiralvarven, så att en kanal bildas mellan slangvarven i utrymmet mellan isoleringen 7 och innerväggen 5.

De båda inloppslådorna l5a och l5b för luft som skall uppvärmas är via ett antal slangförbindelser 25 (i det visade fallet en sådan i vart och ett av burkens åtta hörn) anslutna till det understa av de kanalutrymmen som bildas av kondensor/värmeväxlarenheten 8. Genome att det senare liksom innerväggen 5 inte går ända upp till burkens överdel 33 kommer mellanrummet mellan mellanväggen lf med tillhörande isolering 7 och innerväggen 5 att stå i förbindelse med det inre utrymmet 2. Det senare står via en central öppning 31+ i förbindelse med utloppslådan 16 för den uppvärmda luften.

Den ovan beskrivna anordningen kan användas t.ex. på följande sätt: ' Den i figuren visade .anordningen nedgrävs i marken utanför den byggnad som skall. uppvärmas, varvid åtminstone en del av inspektionspartiet 13 skall ligga ovanför marknivån, så att inspektionsluckan 14 blir lätt tillgänglig. Isamband med nedgrävningen ansluts erforderliga ledningar för köldmedium, vatten och luft.

Således ansluts förångarenhetens. 6'in- och utloppsanslutningar 18 resp. f 19 till en lämplig lågtemperaturenergikälla, t.ex.r ett i marken placerat slangsystem repre- senterat av siangarna 20 och 21. Vidare ansluts kondensorenhetens 8 värmeväxlar- system via anslutningarna 26 och 27 till radiatorsystemet i byggnaden som skall uppvärmas. . Byggnadens ledningssystem för varmvattenuttag ansluts till anslut- ningarna 29 och 30. Lämpliga inloppsledningar för luft som skall uppvärmas ansluts till respektive anslutningarßä hos inloppslådorna lfia och l5b. På motsvarande sätt .ansluts ledningar för uppvärmd luft resp. frånluft från byggnaden till anslutningarna 36 och 37 hos lådorna 16 resp. 17. Slutligen görs erforderliga elanslutningar till det ovannämnda elektriska skåpet 12. Med hänsyn till de ovan nämnda utströmningsöpp- ningarna i tvärväggens 22 översta del 22a bör övertäckningen av burkens överdel ske med grovt grus eller liknande.

I drift fungerar den beskrivna anordningen som följer: Ett lämpligt värmebärande fluidum, t.ex. en metanol/vatten-blandning, cirkuleras i det i marken- anordnade slangsystemet och. genom förångarenhetens värmeväxlarslangar 6. Cirkulationen åstadkoms med hjälp av en i burkens inre anordnad cirkulationspump, t.ex. den ovan nämnda pumpen 10, och på så sätt att fluidet kommer in via anslutningen 18 och fördelas till de tretslangarna 6a-c och efter att ha .g-genomströmmat det spiralformade slangsystemet från burkens bottenparti 21:- och uppåt lämnar burken via anslutningen 19. På motsvarande sätt cirkuleras radíatorvattnet från och till byggnaden genom kondensorenhetens 8 10 15 20 25 30 35 7906238-6 värmeväxlarrör/slang med hjälp av en ej visad pump i burkens innandöme 2. Även här sker lämpligtvis cirkulationen så att det vatten som skall värmas intas i kondensor/värmeväxlarenhetens 8 underdel och uttas i den övre delen. I det fall man enligt ovan har en separat krets för varmvattenuttag är ytterligare en cirkulationspump för denna krets anordnad.

Fluidet, t.ex. en Freon, i värmepumpens primära ledningssystem, dvs. det som omfattar de förångar- och kondensorrörsystem som är anordnat i motsvarande värmeväxlarrör/slangar 6 och 8, cirkuleras på konventionellt sätt genom kompres- sorn 9. Härvid upptar fluidet värme från det i förångarvärmeväxlarkretsen 6 cirkulerande värmebärande mediet, som i sin tur uppvärmts under sin passage genom det i marken anordnade rör- eller slangsystemet. Efter komprimering i kompressorn 9 leds sedan det uppvärmda värmepumpfluidet till kondensorenheten 8, där det kondenserar och det i värmeväxlarröret/slangen cirkulerade varmvattnetl- radiatorvattnet uppvärms.

Luft som skall uppvärmas sugs in i inloppslâdorna l5a, l5b och leds via rör- eller slangförbindelserna 25 till mellanrummet mellan mellanväggen 4 med tillhörande isoleringsskikt 7 och innerväggen 5, i vilket kondensor/värmeväxlar- enheten 8 är anordnad. Luften går sedan uppåt i den kanal som bildas mellan kondensorvärmeväxlarslingorna 8. Den kalla luften går således in på den kallaste delen av värmeväxlarslangen för att lämna nämnda kanal efter den översta och därmed varmaste, slingan. Därefter sugs luften med hjälp av en i det inre utrymmet 2 anordnad (ej visad) fläkt ned genom öppningen 31: och via utloppslådan 17 och leds via de därtill kopplade ledningarna in i den byggnad som skall uppvärmas.

Frånluften från byggnaden värmeväxlas mot förângarenhetens värmeväx- larslangar för tillvaratagande av värme. Detta sker genom att frånluften från byggnaden leds in i inloppslâdan 17 via anslutningarna 37. Därifrån blåses luften med hjälp av en lämpligt anordnad fläkt in i undre delen av den spiralformade kanal som bildas mellan ytterväggen 3 och innerväggen 4 av tvärväggen 22. Frânluften kommer härvid att röra sig spiralformigt uppåt längs väggarna mellan slangarna 6a- c och värmeväxlas mot dessa. Luften leds således in vid förângarvärmeväxlar- slangarnas varmaste parti och frântas efter hand värme under sin passage i kanalsystemet för att sedan lämna detta via (de ej visade) öppningarna i den översta tvärväggsslingan 22a. ' För att ytterligare förbättra värmeutnyttjandet kan den friskluft som skall uppvärmas förvärmas dels mot marken och dels mot den frânluft som lämnar byggnaden. Detta kan ske genom att friskluften, innan den leds in i inloppslådorna l5a, l5b, får passera genom ett i markskiktet ordnat slangparti och därefter genom 7906238-6 10 15 '20 25 30 35 ~en slang eller' ett rör koncentriskt anordnat inuti den frånluftledning som går från byggnaden ifråga till inloppslådan 17. Genom att göra ytterröret eller ytterslangen åtminstone delvis perforerad kan utkondensering av vattenånga ske direkt i marken.

Den ovan beskrivna anordningen har åtskilliga fördelar. Således erhålls en e kompakt uppvärmningsenhet som är lätt att installera och som inte ger upphov till buller från kompressor, pumpar och fläktar i den byggnad som skall uppvärmas.

Trots att den är nedgrävd i marken är den, .tack vare inspektionsluckan 14, lätt åtkom-lig för kontroll, service och reparationer. Genom att leda friskluften genom anordningen tillvaratas dessutom värme från kompressor, pumpar etc.. Vidare är storleken flexibel, 'och man kan dessutom vid behov parallellkoppla flera sådana värmepumpanordningar. För större värmeförbrukare, såsom hyreshus etc., kan det således vintertid krävas flera sådana värmepumpanordningar, medan det under den varma årstiden kan vara tíllräckligtsmed en enda anordning för uppvärmning av - varmvatten.

Uppvärmningsanordningen eller -anordningarna enligt uppfinningen kan användas .som enda värmekälla för uppvärmning. av en byggnad etc. eller som kompletterande uppvärmningskälla. I vissa fall,st.ex. i- ett äldre hus med relativt små radiatorytor, kan värmepumpanordningen användas för att öka. andelen luftburen värme. I detta fall görs kondensorvärmeväxlarröret (dvs. det yttre röret) av koppar för att man skall få *bättre värmeöverföring mellan det cirkulerande varmvattnet och den längs röret strömmande friskluften. Alternativt kan man låta " varmvattnet ledas genom en utanför' burken anordnad vätske/luft-kylare (s.k. aerotemper). Eventuellt kan de ovannämnda kopparslingorna förses med kylflänsar.

I de- fall man inte behöver utnyttja anordningen för vattenuppvärmning kan hela kondensordelen användas för uppvärmning av luft, varvid man således ersätter de yttre värmeväxlingsrören eller -slangarna med lämpliga luftkanaler. Alternativt kan endasten liten del: av kondensordelen användas för värmeväxling mot varmvatten.

I den beskrivna utföringsformen* har kondensordelen utformats med en enda i spiral gående värmeväxlarslang. Givetvis kan man även här, som vid förångardelen, använda två (eller eventuellt flera) parallellkopplade slangar, varvid man likaså kan använda ett mera avgränsat kanalsystemsgenom användning av en i spiral gående tvärvägg. 'Det är dock givetvis inte nödvändigt med de angivna - kanalsystemen vare sig vid förångar- eller kondensordelen.

Uppfinningen är givetvis inte begränsad *till den ovan speciellt beskrivna och visade utföringsformen, utan många variationer och modifikationer är möjliga inom ramen för de efterföljande patentkraven.

Claims (1)

10 15 20 25 30 35 7906238-6 7 PATENTKRAV l. Kompakt värmepumpenhet för värmesystem i byggnader, vilken är avsedd att placeras, företrädesvis i marken, utanför den eller de byggnader, som skall uppvärmas, och anslutas dels till ett yttre värmeväxlingssystem för i upptagning av lâgtemperaturenergi, och dels till byggnadens värmesystem, innefattande en värmepumpkrets med kompressororgan (9), förångar- och kondensorpartier samt ett värmebärande medium för cirkulation i kretsen, och vidare första värmeväxlarorgan (6) för värmeväxling av en första värmebärande fluid från nämnda yttre värmeväxlingssystem mot förångardelen och andra värmeväxlarorgan (8) för värmeväxling av åtminstone en andra värmebärande fluid, som skall tillföras byggnadens uppvärmningssystem, mot kondensordelen, k ä n n e t e c k n a d av att värmepumpkretsen och nämnda första (6) och andra (8) värmeväxlarorgan är anordnade innanför ett burkformat yttre hölje (l), varvid förångarpartiet tillsammans med nämnda första värmeväxlarorgan (6) bildar ett första, väsentligen vertikalt spiralformigt ledningssystem, som är anordnat i ett kanalsystem avsett att genomströmmas av frånluft från byggnaden, och kondensorpartiet tillsammans med nämnda andra värmeväxlarorgan (8) bildar ett andra, väsentligen vertikalt spiralformigt ledningssystem, som eventuellt är anordnat att förbiströmmas av tilluft till byggnaden, varvid dessa båda spiralformiga ledningssystem är perifert anordnade innanför höljet (l), så att ett inre, centralt utrymme (2) avgränsas, i vilket kompressororganen (9) tillsammans med pump- och/eller fläktorgan för cirkulation av nämnda fluider och till- och frånluft är anordnade, vilket inre parti (2) är åtkomligt genom en stängningsbar öppning (lll) anordnad i ytterhöljets (1) överdel.

2. Kompakt värmepumpenhet enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a d av att vart och ett av nämnda första och andra spiralformiga ledningssystem innefattar en inre ledning och en yttre ledning, som omsluter den inre ledningen, varvid de yttre ledningarna bildar nämnda första (6) resp. andra (8) värmeväxlarorgan, och de inre ledningarna bildar nämnda förângar- resp. kondensorpartier.

3. Kompakt värmepumpenhet enligt patentkravet l eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda första och andra spiralformiga lednings-' system är väsentligen koncentriskt anordnade innanför höljet (l) med det andra spiralformiga ledningssystemet anordnat innanför det första spiralformiga ledningssystemet. lf. Kompakt värmepumpenhet enligt något av patentkraven 1 - 3, k ä n n e t e c k n a d av att höljet (l) innefattar en yttervägg (3), en innervägg 79136238-6 10 8 (ll) och en tvärgâende skiljevägg (22), som sträcker sig spiralformigt däremellan i .vertikal riktning och avgränsar en» spiralformig kanal mellan ytter- och inner- väggarna, varvid nämnda första spiralformiga _ledningssystem är anordnat i i denna kanal. J 5. Kompakt värmepumpenhet enligt något av patentkraven 1 - 4, k ä- n n e t e c k n a d gav att nämnda första spiralformiga ledningssystem innefattar minst två parallellkopplade ledningar (Ga, 6b,- 6c).

6. Kompakt värmepumpenhet enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda första och andra spiralformiga lednings- system är åtskilda medelst värmeisolerande material (7).