SE435959B - Anordning for vermeatervinning - Google Patents

Description

pàoozzos-8 10 15 20 25 30 35 Med utförandet enligt fig. 3 uppnås visserligen den fördelen, att värmepumpen l kan arbeta kontinuerligt. Ett kvarstående problem är emellertid att värmepumpens verk- ningsgrad är otillfredsställande. l Syftet med uppfinningen är därför att väsentligt för- bättra värmepumpens verkningsgrad och därigenom ytterligare reducera den totala energiförbrukningen i den byggnad, i vilken anordningen är installerad.

Till grund för uppfinningen ligger den insikten, att värmepumpens effektfaktor är starkt beroende av temperatur- skillnaden mellan kondensorn 6 och förångaren 4. Funktions- sambandet mellan effektfaktorn f och kondensortemperaturen T (för given temperatur hos förångaren 4) visas i fig. 2.

Som exempel kan nämnas, att effektfaktorn är ca 2 för ovan beskrivna exempel, dvs vid en kondensortemperatur på ca 55°C, under det att effektfaktorn kan fördubblas, dvs till ca 4, om kondensorn 6 kan bringas att arbeta vid en tempe- ratur på ca lO°C. Även en måttlig temperatursänkníng kan dock ge en väsentlig förbättring, eftersom sambandet är i huvudsak linjärt.

För uppnående av det angivna syftet kännetecknas en an- ordning enligt uppfinningen i princip av att organen för âterföring av värme från varmvattenbehållaren ut- görs av en fluidcirkulationskrets, som står i värmeöverfö- rande kontakt med vattnet i varmvattenbehâllarens undre del, i vilken undre del värmepumpens kondensor och tillförselan- slutningen för kallvatten likaledes är belägna. Jämför patentkravet 1.

Härigenom har det visat sig möjligt att uppnå en skikt- ning i varmvattenbehâllaren, så att man erhåller en undre zon.med relativt kallt vatten, t.ex. ca 30°C, och en övre zon med relativt varmt vatten, t.ex. ca 55°C. Värmepumpens effektfaktor kan då hållas över 3, vilket i en typisk famil- jebostad motsvarar en energibesparing på ca 40%, om man an- tager att varmvattenförbrukningen och värmetillskottet från fluidcirkulationskretsen (via t.ex. en vattenradiator eller 10 15 20 25 30 35 8003303-8 ett tilluftsaggregat) tillsammans utgör ca 60% av den to- tala värmeenergiförbrukningen.

Lämpliga ytterligare särdrag hos anordningen samt olika utföringsformer framgår'avunderkraven 2-ll och av nedan- stående detaljbeskrivning.

Uppfinningen skall således beskrivas närmare nedan med hänvisning till de bifogade ritningarna.

Fig. l-3 åskådliggör, såsom diskuterats ovan, bakgrun- den till uppfinningen; Fig. 4 visar schematiskt en första utföringsform av vär- meåtervinningsanordningen enligt uppfinningen; och Fig. 5-7 visar på motsvarande sätt en andra, en tredje och en fjärde utföringsform. _ Den i fig. 4 visade värmeåtervinningsanordningen är i huvudsak likadan som den i fig. 3 visade, ovan diskuterade anordningen, och motsvarande delar har givits samma hänvis- ningsbeteckningar. En väsentlig skillnad är dock att vatten- cirkulationskretsens 11,12 bådaanslutningar är belägna i varmvattenbehållarens 2 undre del i området för värmepumpens kondensor 6. Således är framledningsanslutningen 14 anord- nad i närheten av, nämligen något under kondensorns 6 över- kant, medan återledningsanslutningen, vilken är gemensam med tillförselanslutningen 9 för kallvatten, är belägen i närheten av, nämligen någotunderkondensorns 6 underkant.

Vidare styrs systemet av två temperaturavkännare, nämligen en första temperaturavkännare 10, som motsvarar avkännaren 10 i det kända utförandet enligt fig. l och som således sä- kerställer att värmepumpen arbetar så länge vattentempera- turen vid avkännaren understiger önskad varmvattentempera- tur, exempelvis 40-60°C, 1 synnerhet ca 55°C, och en andra temperaturavkännare 15, som säkerställer att pumpen l2 arbe- tar och vattnet i cirkulationskretsen med radiatorn ll cirkulerar så länge vattentemperaturen vid denna avkännare överstiger en förutbestämd temperatur på exempelvis 30-50°C, i synnerhet ca 40°C.

Genom att anslutningarna 14 och 9 är belägna i omrâdet 8003303-8 l0 15 20 25 30 35 för kondensorn 6 kan den senare hållas på en fördelaktigt låg temperaturnivå, vilket medför en förbättrad verknings- grad hos värmepumpen, såsom diskuterats ovan. Återlednings- anslutningen 9 har vidare en ovanför mynningen belägen om- länkningsplatta, som säkerställer att inkommande vatten ej strömmar uppåt, utan åt sidorna. Således kan en zon Zl med relativt låg temperatur upprätthâllas i behållarens undre del, medan en zon Z2 med varmare vatten (som har lägre densitet) kvarstår i behållarens övre del. Tack vare en så- dan temperaturfördelning i behållaren 2 kan man trots upp- rätthållande av önskad varmvattentemperatur (från avtapp- - ningsanslutningen 8) uppnå en förbättrad verkningsgrad hos värmepumpen.

I fig. 5 âskådliggörs en andra utföringsform av värme- återvinningsanordningen enligt uppfinningen, varvid motsva- rande delar givits samma hänvisningsbeteckningar som i fig. 1, 3 och 4. I detta fall finns likaledes en vattencirkula- tionskrets som via anslutningar 9 och 14 står i värmeöver- förande kontakt med vattnet invid värmepumpens kondensor 6.

Istället för en radiator innehåller cirkulationskretsen ett tilluftsaggregat med ett varmvattenelement 16, exempel- vis ett kamflänselement, och en fläkt l7, som bringar till- luften till byggnaden att passera elementet 16 och därige- nom förvärmas, åtminstone tilll5-20°C(beroende på uteluft- temperaturen), innan den inblåses i byggnadens utrymen.

Tilluftflödet markeras i fig. 5 schematiskt med pilar P4 och P5. Upptill i behållaren 2, dvs i den övre zonen Z2, är elektriska tillskottsvärmeelement 18 anordnade. Dessa ele- ment 18 styrs av en närliggande tredje temperaturavkännare 19, som inkopplar elementen 18 då vattentemperaturen i zo- nen Z2 något understiger den önskade tappvarmvattentempera- turen, exempelvis vid en temperatur på 40-90°C, i synnerhet ca 65°C. Temperaturavkännaren 10, vilken styr värmepumpens l kompressor, är i detta fall belägen i en gränszon Z3 mel- Zl. Liksom vid föregående utföringsform arbetar värmepumpen så länge vat- lan den övre och den undre zonen Z2 resp. 10 15 20 25 30 35 80033034 tentemperaturen vid avkännaren 10 ej överstiger den önska- de tappvarmvattentemperaturen, nämligen vid en temperatur på exempelvis 40-60°C, i synnerhet ca 5500.

Avkånnaren 15 kan i detta fall lämpligen styra fläkten l7 (i stället för pumpen 12, vilken kan arbeta kontinuer- ligt), så att tilluft inblåses så länge den avkända vatten- temperaturen och därmed ungefärligen temperaturen hos kam- flänselementet 16 ej understiger 5-l5°C, i synnerhet ca 10°c.

Det är således möjligt att låta kondensorn 6 arbeta vid en lägre temperatur vid denna utföringsform, varigenom vär- 'mepumpens effektfaktor blir större, såsom diskuterats ovan.

Utföringsformen enligt fig. 6 fungerar på väsentligen samma sätt som i fig. 5. Det enda som skiljer är att en vat- tenradiator ll (jämför fig. 4) är inkopplad i vattencirkula- tionskretsen mellan pumpen 12 och kamflänselementet 16. I detta fall återföres således överskottsvärmet från behålla- ren 2 till såväl tilluften (P4, P5) som rumsluften (via ra- diatorn ll).

En ytterligare tillämpning av uppfinningen visas schema- tiskt i fig. 7, där enheterna 20 och 21 tillsammans motsvarar utföringsformen enligt fig.5. Vattencirkulationskretsen från framledningsanslutningen 14 till återledningsanslutningen 9 i den undre delen av behållaren 2 omfattar således ett tillufts- aggregat 21. Dessutom är emellertid denna cirkulationskrets försedd med en värmeväxlarslinga 23 belägen nedtill 1 en cen- tralvärmeenhet 22. Denna enhet omfattar en centralvärmepanna 24 och ett därtill anslutet expansionskärl 25. Förutom värmeväx- larslingan 23 är elektriska värmeelement 26 anordnade i pan- nan 24 för uppvärmning av vattnet vid behov. Från en övre framledningsanslutning 27 cirkulerar vattnet (medelst en radiatorer 29,29', etc. till en returanslutning 31. Såsom visas streckat kan en shunt 32 pump 28) i en slinga i byggnaden med (med var sin termostatventil 30,30', etc.) och åter anordnas på vanligt sätt i radiatorslingan. I det visade exemp- let finns ännu en möjlighet att värma vattnet i pannan 24, 8003303-8 10 15 20 25 30 nämligen medelst en ytterligare cirkulationskrets, som går från radiatorslingans returledning 33 via en ledning 34.ti1l en våxlarslinga i en icke visad uppvärmningsanordning, såsom en solfångare, öppen spis, braskamin, vedpanna e.d., och åter till pannan 24 via en avstängningsventil 35, en ledning 36 och en âterledningsanslutning 37. Det inses att vattnet i pannan 24 kan värmas på tre olika sätt, samtidigt eller var för sig, nämligen via värmepumpen l och förbrukningsvarmvat- tenbehållaren 2, medelst elelementen 26 eller medelst den icke visade uppvärmningsanordningen och cirkulationskretsen 33, 34, 35, 36, 37. Även i pannan 24 kan man erhålla en uppdelning i olika varma zoner, varvid växlarslingan 23 och cirkulationskretsen 33-37 tjänar till att förvärma returvattnet från radiator- I slingan, medan elelementen 26 slutvärmer vattnet till önskad temperatur.

Uppfinningen kan modifieras på en rad olika sätt inom ramen för efterföljande patentkrav. Således kan exempelvis återcirkulationskretsen från förbrukningsvarmvattenbehållaren innehålla ett annat medium än vatten, varvid en växlarslinga anordnas i stället för de öppna anslutningarna 9 och 14. Det väsentliga är att värmeutbytet härvid sker nedtill i behålla- ren 2 i området för värmepumpens kondensor 6, så att den be- skrivna temperaturskiktningen kan upprätthållas i behållaren 2.

Vidare kan värmepumpen upptaga värme från någon annan värmekälla än frånluften, t.ex. från en vattentank, ett salt- lager e.d. som åtminstone tidvis tillföres värmeenergi via solfångare eller på annat sätt. Att placera värmepumpens för- ángare i värmeöverförande kontakt med frånluften från bygg- naden, såsom beskrivits ovan, torde dock ge det bästa utbytet, åtminstone i förhållande till de investeringar i teknisk ut- rustning som krävs.

Claims (8)

10 15 20 25 30 35 8603303-8 7 Patentkrav

1. Anordning för värmeåtervinning i en byggnad, omfat- tande en kompressordriven (5) värmepump (1), vars föràngare (4) är inrättad att upptaga värme från en värmekälla och vars kondensor (6) är anordnad i den undre delen (Z1) av en behållare (2) för förbrukningsvarmvatten, i vilken undre del (Z1) även tillförselanslutningen (9) för kallvatten är belägen, medan tappvarmvattenslutningen (8) är belägen i behâllarens (Z) övre del, varvid organ är anordnade att överföra värmefrånbehâllarens (2) undre del (Z1) till bygg- naden, k ä n n e t e c k n a d därav, att värmepumpens för- ängare (4) är inrättad att upptaga värme från frânluften (P1) i byggnaden och att dess kondensor (6) inuti nämnda undre del (Z1) av behållaren står i värmeöverförande kontakt med en vätskecirkulationskrets (14,12,11,16,9), som är an- ordnad att arbeta i beroende av vattnets temperatur (15) i nämnda undre del (Z1) för upprätthållande av en temperatur- skiktning i behållaren (2) och som utanför behållaren åter- för överskottsvärme till byggnaden via vätskegenomströmnings- element (16,11,23).

2. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k- n a d därav, att nämnda vätsekcirkulationskrets innehåller vatten och har inuti behållaren (2) belägna fram- och åter- ledningsanslutningar (14 resp. 9) i området för nämnda kon- densor (6).

3. Anordning enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k- n a d därav, att vattencirkulationskretsens âterlednings- anslutning (9) är gemensam med nämnda tillförselanslutning (9) för kallvatten.

4. Anordning enligt patentkravet 2 eller 3, k ä n n e- t e c k n a d därav, att vattencirkulationskretsens äter- ledningsansluning (9) är belägen i närheten av nämnda konden- sors (6) under del och dess framledningsanslutning (14) i närheten av kondensorns (6) övre del. 8003303-8 10 15

5. Anordning enligt något av patentkraven 1-4, k ä n- n e t e c k n a d däravjatt nämnda vätskegenomströmnings- element omfattar minst ett tílluftsaggregat (16) och/eller en radiator (11) och/eller en värmeväxlare (23) i en central- värmepanna (24).

6. Anordning enligt något av patentkraven 1-5, k ä n- n e t e c k n a d därav, att vätskecirkulationskretsen är anordnad att arbeta intermittent.

7. Anordning enligt något av patentkraven 1-6, k ä n- n e t e c k n a d därav, att tillskottsvärme-element (18) är anordnade i behållaren (2) på en nivå ovanför nämnda kondensor (6), varigenom önskad temperatur hos tappvarmvatt- net kan upprätthållas även då större mängder varmvatten tap- pas.

8. Anordning enligt patentkravet 5, varvid vätskegenom- strömningselementet utgörs av en värmeväxlare (23) i en centralvärmepanna (24), k ä n n e t e c k n a d därav, att värmeväxlaren (23) är anordnad i en undre del av pannan.