SE444609B - Regleranordning for avfrostning av kylbatteriet i en franluftvermepump - Google Patents

Description

IJI 15 20 25 30 8305668-9 2 anordning bestående av ett värmebatteri anordnat under kylbat- teriet i ett vertikalt luftschakt, i vars övre del en fläkt är anordnad, varvid luften strömmar uppåt under värmeöverförande kontakt med värme- och kylbatterierna. Då is bildas på kylbat- teriet sjunker trycket ovanför kylbatteriet, och denna tryck- sänkning avkännes medelst en temperaturgivare i ett insugnings- rörstycke anordnat i schaktets vägg mellan kylbatteriet och fläkten. Genom detta rörstycke insuges luft som uppvärmes av en värmeslinga. Uppvärmningen av luften är härvid beroende av luftflödet, och ju större luftflödet är desto lägre blir den lufttemperatur som temperaturgivaren känner. En andra temperatur- givare är anordnad utanför luftschaktet för kompensering av omgivningsluftens temperaturvariationer. Då temperaturskillnaden mellan de båda temperaturgivarna når ett förutbestämt minsta värde inledes en avfrostningscykel genom inkoppling av värmebatte- riet (under samtidig frånslagning av värmepumpens kompressor).

Föreliggande uppfinning har till huvudsyfte att förbättra en dylik regleranordning på så sätt, att reglernoggrannheten förbättras och erforderlig avfrostning kan åstadkommas endast genom styr- ning av värmcpumpkompressorn, så att ett särskilt värmebatteri blir obehövligt och värmeekonomin blir ännu bättre. Dessutom eftersträvas en enkel konstruktion, låg tillvcrkningskostnad och god funktionssäkcrhet.

Såsom framgår av patentkraven uppnås dessa syften genom att den förvärmda elektroniska komponenten väsentligen består av en diod eller en transistor inkopplad i en spänningsdelare i nämnda bryggkoppling; varvid en styrsignal för frånluftvärmepumpen erhålles direkt till följd av en linjärt temperatur- och luftflödesberoende spänningsvariation.

Den förvärmda komponenten erhåller härvid värme genom direkt värmeöverföring, huvudsakligen genom värmeledning eller värme- u! oo o oooo oo oooo oo I o o o o o o o o ooo ooo ooo o o o o o o g o o o o o o o oo oo ooo oo 8305668-9 3 strålning från den värmealstrande komponenten, d.v.s. väsent- ligen utan förmedling av den strömmande luften. Värmeöver- föringen kan åstadkommas från en närbelägen, i synnerhet tätt intill anordnad resistor eller också kan den aktiva tempera- turkänsliga elektronikkomponenten själv alstra värmet under strömgenomgång. Den förbiströmmande luften i förbilednings- passagen har således enbart en avkylande inverkan på den aktiva komponenten och ej någon värmeöverförande funktion. Likaså är det väsentligt att referenskomponenten är anordnad i själva förbiledningspassagen (vilket möjliggöres genom att luftstömmen ej har någon värmeöverförande funktion), varigenom kompense- ringen för samtliga övriga varierande parametrar kan åstadkommas och luftflödesavkänningen renodlas. Genom detta arrangemang kan också en linjär avkänningskarakteristik erhållas, även med tämligen enkla och billiga elektronikkomponenter, såsom kommer att framgå nedan. Härigenom möjliggöres mycket noggrann regle- ring, så att värmepumpen kan arbeta optimalt. Ytterligare en fördel med avkänningskomponenterna enligt uppfinningen är att de kan monteras i en enda givarenhet, som är enkel att instal- lera. Eventuellt kan en sådan givarenhet kombineras med ett förbiledningskanalstycke, så att en enda installationsenhet erhålles.

En särskilt enkel elektronikkoppling erhålles om de båda elek- tronikkomponenterna inkopplas i var sin spänningsdelare i'en brygqkoppling, varvid mät- och referenssignalerna kan utta- gas som spänningssignaler från resp. spänningsdelare. Skillnads- spänningssignalerns kan efter förstärkning tillföras en spän- ningsnivåavkännare, t.ex. en Schmitt-trigger e.d., som i sin tur kan styra ett värmepumpens kompressor påverkande relä, så att kompressorn arbetar intermittent med tillslag vid en första spänningsnivå och frånslag vid en andra (högre) nivå.

Den ena eller båda spänningsdelarna kan innehålla en potentie- meter, så att från- och tillslagspunkterna kan justeras efter önskan.

Uppfinningen förklaras närmare nedan med hänvisning till bi- k) UI 00 en 0 o o Q o o 0 Oona ons O 0 oo 'O.: OQO: :.O: a. 'CI .C QIÛI O' O O O Q O .'°u.a 2 .Ûpï-Ûl. 8305668-9 4 fogade ritning, som åskådliggör några föredragna utförings- former.

Fig. 1 visar schematiskt en frånluftsvärmepumpkrets och en för- biledningskanal; Fig. 2 visar ett blockdiagram över en regleranordning enligt uppfinningen; Fig. 3 visar schematiskt en elektrisk avkänningsanordning i form av en bryggkoppling; Fig. 4A-4D visar fyra olika utföringsformer av bryggkopplingen enligt fig. 3.

I fig. l visas en frånluftskanal l ingående i en byggnads ventilationssystem. Uppströms en frånluftsfläkt 2 är ett kyl- batteri 3 insatt för utvinning av värmeenergi från den utström- mande ventilationsluften. Kylbatteriet 3 utgörs av en förångare i en sluten värmepumpkrets omfattande en kompressor 4, en kon- densor 5 (från vilken värme återföres till byggnaden, exempel- vis via radiatorer, till en varmvattenbehållare eller till en ackumuleringstank) samt en strypventil 6. En förbiledningskanal. 7 är dragen parallellt förbi kylbatteriet 3 för förbiledning av en liten del av luftflödet. I kanalen 7 är en luftflödes- avkännande elektrisk givare 8 insatt, vilken avger en mot luftflödet i kanalen 7 proportionell elektrisk signal¿5U.

Denna signal är direkt avhängig eventuell påfrestning eller isbildning på kylbatteriets värmeupptagande ytor, ty sådan på- frestning eller isbildning medför ökat tryckfall och följaktligen kraftigare luftflöde i förbiledningskanalen 7.

Såsom framgår av fig. 2 är givaren 8 ansluten till en förstär- kare 9, som är kopplad till en nivåavkännare 10, t.ex. en Schmitt-trigger. Nivåavkännaren 10 styr ett relä ll, vilket på- verkar värmepumpens kompressor 4, såsom diskuterats ovan. 10 20 0 oøø Om 000 0 8305668-9 Givaren 8 bestårenligtuppfinningen väsentligen av två elek- 2, schematiskt i fig. 3.

Den ena, såsom mätgivare tjänande komponenten Kl är elektriskt förvärmd och avger i beroende av avkylningen i frånluftsflö- det en spänningssignal Ul, medan den andra, såsom referens- givare tjänande komponenten K2 är inkopplad parallellt i brygg- kopplingen och avger en referensspänningssignal U2. Skillnaden -Å U mellan spänningssignalerna Ul och U2 utgör den kompenserade'- tronikkomponenter Kl och K såsom visas mätsignalen och ligger till grund för regleringen enligt fig.2.

Såsom antydes i fig. l är komponenterna Kl och X2 anordnade täm- ligen nära varandra i förbiledningspassagen 7,dock på sådant inbördes avstånd, att förvärmningen ej direkt påverkar kompo- nenten K2 genom värmeledning eller värmestrålning. Förvärm- ningen av komponenten Kl kan uppvärmningen av den förbiströmmande luftentdir'obetydlig.

Den i fig. 4A visade utföringsformen av givarkretsen omfattar två parallella spänningsdelare, nämligen en första spännings- delare med en trimpotentiometer Rl och en framspänd kiseldiod Dl, och en andra spänningsdelare med ett motstånd R2 och en likaledes framspänd kiseldiod D2 av samma typ som D_. Kisel- dioden Dl förvärmes av ett parallellkopplat, lágohmigt motstånd RV. Värmeöverföringen sker dels genom strålning, dels genom värmeledning (via såväl elledarförbindningen som genom resp. komponenthölje). Under inverkan av luftflödet avkyles dioden Dl, varvid den ger en spänningsvariation på ca 2mV/°C. Dioden D2 håller däremot väsentligen samma temperatur som den ström- mande luften, och skillnaden AXU I UI- U2 blir därför strikt beroende av enbart luftflödet.

Fig. 48 visar en variant med backspända zenerdioder D'1, D'2 i resp. spänningsdelare. Härvid är motståndens Rl och R2 resistan- ser så avpassade, att D'l leder en ström i backriktningen som ger erforderlig uppvärmning. Något separat, värmealstrande motstånd behövs således ej i denna utföringsform. Detta gäller även utföringsformen enligt fig.4C, där en transistor T på 8305668-9 e motsvarande sätt uppvärmes under strömgenomgâng. Härvid är trimpotentiometrar(R3 resp. R2) insatta i båda spännings- delarna för fixering av transistornstrdriftsläge eller vilo- punkt. I denna vilopunkt har transistorn T en given inre utgångsförlusteffekt, som åstadkommer den eftersträvade upp- värmningen. Bas-emitter-övergången är härvid framförspänd och ger en motsvarande spänningsvariation (ca 2mv/°C) som dioden Dl i fig. 4A. Spänningen U1 uttages därför över denna bas-emitter-övergång, medan referensspänningen U2 uttages över_ dioden D'2. Transistorns T emitter och diodens D"2 katod är sammankopplade för att ge en stabil gemensam signaljordpunkt.

Fig. 4D visar slutligen en utföringsform med högkvalitativa temperaturgivare 81 resp. S2, som har särskilt god linjäritet (t.ex. av typ Analog Device AD 590). Denna utföringsform, som liksom fig. 1 har ett separat,värmealstrande motstånd Rv, kan användas t.ex. för trimnings- och teständamål.

Uppfinningen kan tillämpas på olika sätt inom ramen för patent- kraven. Exempelvis kan signalerna från givarkomponenterna Kl och K2 styra varmepumpkretsen på annat sätt än genom till- och fránslagning av varmepumpkompressorn, nämligen genom kontinuerlig styrning av kompressoreffekten eller inkoppling av en eller flera parallellt arbetande värmepumpkretsar med ett gemensamt kylbatteri. Härigenom kan annu exaktare reg e- ring ástadkommas, så att graden av påfrestning eller isbildning kan hållas på en optimal, konstant nivå som säkerställer basta möjliga varmeutbyte.

Claims (5)

8305668-9 PATENTKRAV

1. Regleranordning för avfrostning av kylbatterict (3) i en frånluftvärmepump (3,4,5,6), omfattande en parallellt med kyl- batteriet anordnad förbiledningspassage (7) med organ (8) för avkänning av luftflödesvariationer i denna passage till följd av isbildning i kylbatteriet, vilka avkänningsorgan (8) omfat- tar en i förbiledningspassagen (7) anordnad, temperaturkänslig, förvärmd elektronikkomponent (K1) inkopplad i en bryggkoppling, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda förvärmda elektroniska komponent väsentligen består av en diod (D1, Då) eller en tran- sistorT nkopplad i en spänningsdelare (AD) i nämnda bryggkopp- ling (fig. 3,4), varvid en styrsignal (ÅÄU) för frånluftvärme- pumpen erhålles direkt till följd av en linjärt temperatur- och luftflödesberoende spänningsvariation.

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda förvörmda elektronikkomponent (D1x S1) tillföres värme från en närbelägen resistor (Rv), som direkt överför vär- me huvudsakligen genom värmeledning och värmestrålning (fig. 4A, 4D).

3. Anordning enligt krav 1, k 8 n n o t e c k n a d a v att nämnda förvärmda elektronikkomponent (Di: T) utgörs av en under atrömgcnomgång värmealstrande komponent (fig. 4D, tig. 4C).

4. Anordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d a v att den värmealstrande komponenten utgörs av en backspänd zenerdiod (Di) (fig. 4B).

5. Anordning enligt något av kraven 1-4, k ä n n e t e c k - n a d a v att nämnda styrsignal (ÄXU) förstärks i en för- starkare (9), till vilken är ansluten en spänningsnivåavkän- nare (10), som i sin tur styr ett värmepumpkretsens kompressor (4) påverkande relä (11), så att kompressorn arbetar inter- mittent med tillslag vid en första spänningsnivå och frânslag vid en andra spänningsnivå, i