SE445255B - Forfarande vid en vermepump med ett icke-azeotropt koldmedium - Google Patents

Description

Lfl ZO 40 3100354-3 2 växlingar arbetar med vatten är talrika vanligen använda värme- väklare lämpliga för ett sadant utbytessätt och arbetar redan under sådana betingelser i händelse av en ren kropp, t ex dubbeltubsvärme- växlare samt plattvärmcväxlare.

När värmekällan är luft, fungerar däremot avdunstarcn i ull- mänhet efter ett värmeväxlarsätt i tvärström. Arbetsfluiden cir- kulerar i flänsfürsedda rör, som är anordnade 1 skikt, tvärs mot vilka luften blåses av en fläkt, varvid luftcirkulationen är vin- kelrät mot skikten., , Med hänsyn till omöjligheten att utvinna värme-från en vatten- mängd under sådana betingelser att vattnet är känsligt för frïä- níng,genomföres förångningen av blandningen enligt den amerikanska patentskriften 4 089 186 i ett temperaturintervall mellan 0 och 1nd°c.

I I det fall då värmepumpen utnyttjar luft såsom värmekälla och då denna luft innehåller vattenånga, medför förångarens funktion vid låg temperatur kondensation och frostbildning av det vatten som finnes i luften. Detta problem utgör en betydande begränsning av användníngsbetingelserna för värmepumpar som utnyttjar luft såsom värmekälla, när någon avfrostningsanordning icke är anord- nad. När en avfrostningsanordning är anordnad, medför den med nöd- vändighet en minskning av värmepumpens prestanda.

I det fall en värmepump arbetar med en ren kropp, är tempera- turen hos arbetsfluiden, som avdunstas, väsentligen likformig och så snart denna temperatur sjunker några grader under OOC, konden- seras vattnet som finnes i den fuktiga luft, som blåses mot för- ångaren, och bildar frost på hela rörytan.

Det har nu tvärtemot vad som framgår av den amerikanska pa- tentskriften 4 089 186 visat sig att användningen av en blandning kan vara fördelaktig, när värmekällan är luft och speciellt under sådana betingelser att frost har tendens att bildas, d v s när arbetsfluiden förångas totalt eller delvis under OOC, under åtmin- stone en del av den totala arbetstiden.

Pörfarandet enligt uppfinningen innebär att man arbetar en- ligt det principschema som visas i fig. l. Förfarandets kännetecken framgår av huvudkrnvets känneterknunde del. Blnndningen av arbets- fluider inkommer genom en ledning l, cirkulerar i rummet hl i mot- ström mot luftmäugden (som strömmar i riktningen a ~+a' i det inre av cirkulationshöljet G), som sättes i rörelse av en fläkt V, och passerar ut genom ledningen Z. Värmeväxlíngsrummet El är bildat av rör, i vilka blandningen cirkulerar eller av plattor, mellan 40 s 8100354-3 vilka blandningen cirkulerar, och avgränsar en sluten volym, var~ vid detta rum utgör en värmeväxlaryta med yttre luft. Då värmeöver~ föringskoefficienten är mycket mindre på luftsidan än på bland- ningssidan, är värmeväxlarytan företrädesvis försedd med vingar och/eller flänsar.

När den fuktiga luften inkommer mot värmeväxlarytan, kyles den progressivt, och när dess temperatur, totalt eller lokalt, blir lika med daggtemperaturen (sektion A i schemat enligt fig. 1), börjar vatten att kondensera. Detta vatten, som kondenseras, av- drages från värmeväxlaren allt eftersom det kondenseras. Av detta skäl är en lämplig anordning en sådan i vilken blandningen och luft cirkulerar efter en horisontell axel, varvid vattnet genom tyngdkraftens inverkan sedimenterar längs värmeväxlarytorna och utvinnes i behållarkärlet R, varifrån det avdruges genom en led- ning 3. Det är nödvändigt att undvika att det kondenserade vatt- net flyter mot förângarens kallare zoner, d v s mot blandningens inlopp, och en vertikal anordning i vilken blandningen inkommer nedtill och i vilket det kondenserade vattnet rinner mot värme- växlarytan i dess underdel, bör uteslutas. En vertikal anordning i vilken blandningen inkommer upptill och luft undertill är mindre störande. En sådan vertikal anordning är emellertid mindre gynn~ sam än den horisontella anordningen på grund av att vattnet, som rinner nedåt, befinner sig i kontakt med luften vid en högre tem- peratur och på grund av att luften mattas med vatten, vilket ökar mängden medryckt vattenånga och följaktligen frostbildningens in- tensitet.

Vattnet, som kondenseras, utvinnes progressivt från sektionen A till sektionen B, där temperaturen totalt eller lokalt sänkes under OOC. På andra sidan sektionen B sker frostbildning.

Den mängd frost som avsättes är emellertid mycket lägre än den mängd frost, som skulle avsätta sig på en konventionell för~ ångare som tíllföres en ren kropp sasom arbetsfluid.

I det fall då en luftmängd, som avdrages från en lokal vars relativa fuktighet är 70% och temperatur ZOOC, och som uppgår till 300 kg/h torr luft, exempelvis på så sätt ledes över en förångflfß, varifrån den utgår vid OOC, kommer det exempelvis att bildas cza 2,3 kg/h frost i händelse av en konventionell förangare- Under användning av en förangare enligt uppfinningen skulle däremot däri praktiskt taget icke bildas någon Frost eller i varje fall en mycket ringa mängd. 40 8100554-3 _ 4- Avfrostningen kan säkerställas genom olika kända metoder, t ex genom uppvärmning med hjälp av elektriska motstånd eller genom omvändning av cykeln. Styrning av avfrostningen kan säker- ställas exempelvis genom en detektor för frosten eller genom en generator för impulser med regelbundna mellanrum, varvid avfrost- ningen effektivt äger rum endast om avfrostningstrycket är lägre än ett givet värde. _ En lämplig utföríngsform för förñngnren i värmepumpen enligt uppfinningen är att blandningen 'bringas att církulera i rör, som är försedda med flänsar eller stift, så att värmeväxlarytan ökar på luftsidan. Ett exempel på anordningen av dessa rör visas i fíg. 2. ' Blandningen som utgör arbetsfluiden, inkommer genom fördela- ren D, som fördelar den mellan ledningar 4, 5, 6, 7 och 8. Var och en av dessa ledningar mynnar i ett rör som utgör en del av ett med flänsar försett rörbatteri. Blandningen cirkulerar därefter parallellt i rören, som är anbringade i batterierna som är så sammansatta, att blandningen totalt sett följer en väg i motström mot luftmängden, vars riktning och orientering visas av pilen 14 i fig. z. i _ Blandningen, som inkommer genom ledningen 4, passerar på så sätt i det övre röret som utgör en del av det första batteriet, och avdrages från detta första batteri genom en-ledning 9, som för den till övre röret i det andra batteriet, varifrån den utkommer genom en ledning 10, som leder den till det övre röret i det tred- je batteriet, varifrån den utkommer genom en ledning 11, som leder den till övre röret i det det fjärde batteriet, varifrån den ut- kommer genom en ledning 12, som står i förbindelse med den allmänna avdragningsledningen 13, som tillåter att ångblandníngen ledes till sugsidan av en kompressor. Blandningen som kommer genom de andra ledningarna 5, 6, 7 och 8, följer ävenledes totalt vägarna i mot- ström för luftmängden, vilka är belägna i parallella plan såsom framgår av fig. 1.

Andra monteringsanordningar för rören på olika serie/parallel]- sätt kan beaktas utgående från anordningen (a) som visas i fig. 2, i vilken alla rör, som är belägna i ett och samma plan och i vilka blandningen totalt sett passerar i mot- ström mot gasmängden matas parallellt med lika många tillförsel- ledningar, som leder från distributören D, till anordningen (b) i vilken alla rören är anbringade i serie. Allmänt sett kan lO 50 40 8100554-3 rören befinna sig m plan, henämnda horisontella, och n plan, benämnda Xertikala under hänvisning till vad som visas i fíg. 2.

A11 annan orientering, som erhålles genom någon rotationsrörelse i rummet, är möjlig, varvid dock angivet läge, som motsvarar en luftcirkulation efter en horisontell riktning, är lämpligast av förut angivna skäl.

När vatten som finnes i luften som ledes över förângaren, kondenseras, rinner det längs flänsarna och det utvinnes i ett behållarkärl.

Det är möjligt att i varje vertikalplan anbringa rören i serie med grupper om p rör, varvid p är ett helt tal med värdet l - m, varvid dessa grupper om p rör matas av k tillförselledningar, var- vid k är sådant att m = p X k. Var och en av grupperna om p rör i ett vertfkalplan är förbundet med gruppen om p rör i följande vertikalplan enligt en anordning som bringar blandningen att totalt sett cirkulera i motström mot luftmängden. På så sätt motsvarar anordningarna (a) och (b) i de speciella fallen det allmänna fallet, varvid anordningen (a) motsvarar p = 1 och k = m och anordningen (b) p = m och k = 1.

En annan lösning innebär att man använder ett rör försett med flänsar eller stift böjt i slingor efter en bassektion med någon geometrisk form, varvid luftmängden ledes efter serpentín- axeln i motström mot medelriktningen för fluidblandningens cir- kulation. Schemat i fig. 3 åskådliggör en sådan anordning. I detta schema inkommer blandningen genom en ledning 15, cirkulerar i det inre av ett rör 16 och avdrages genom ett rör 17. Pilar 18 och 19 visar luftens církulationsriktning. varvid lufttíllför- seln visas av pilen 18 och avgången av pilen 19. En sådan slinga kan ävenledes vara bildad av flera rör anbringade parallellt och rullade runt samma axel.

Slingad kan även vara anordnad horisontellt eller vertikalt, varvid den horisontella anordningen är lämpligast av förut an- givna skäl. Kondenserat vatten rinner nedåt genom tyngdkraftens inverkan, uppsamlas och avdrages.

Kondensorn till värmepumpen tillåter att värme tillföres till den yttre uppvärmningsfluiden, som kan vara vatten eller luft.

När den yttre flníden är vatten, är det möjligt att exempelvis använda en värmeväxlare med dubbelt rör, i vilket cirkulationen av blandningen och vattnet i uppvärmníngskretsen sker i motström.

När den yttre flniden är luft, är det möjligt att använda värme- 40 8100354-3 6 växlare vars allmänna idé är den som visas i schemat enligt fig. 3.

Tre principiella fall kan förutses allt efter naturen hos luftkällan: 1) Återvinning av värme från luft avdragen från en uppvärmd lokal.

Ett exempel på anordningen av värmepumpen visas i fíg. 4.

Luft inkommer över förångurcn El genom häljet G1 och den uvdruges genom fläkten VE1.

Blandningen av substanser, som utgör arbetsfluiden, inkommer i vätsketillstånd genom ledningen 19, cirkulerar i motström mot luftströmmen och avgår i form av ånga genom ledningen 20. Konden- serat vatten uppsamlas i behâllarkärlet R1 och avdrages genom led- ningen 19'. Ångblandningen komprimeras i kompressorn Kl och inkommer i kondensorn E3 genom ledningen 21. I detta schema inkommer yttre luft genom ledningen G2, cirkulerar i motström mot blandningen och avdrages av fläkten VE2 till lokalen som skall uppvärmas.

Den kondenserade blandningen utkommer från kondensorn genom ledningen 22 och dess tryck sänkas i en tryckfinmnügsmuwdnhg DL Vid halvsäsong kan värmepumpen endast arbeta en del av tiden, varvid uppvärmningseffekten, som den säkerställer, regleras genom den relativa varaktigheterna av drift- och uppehållsperioder.

I detta fall kan blandningen spela rollen av en värmebärare som tillåter att värmet, som finnes i luften, avdrages från en upp- värmd lokal genom utbyte med yttre luft. Denna-möjlighet är förut- sedd i schemat enligt fig. 4. När kompressorn Kl stoppas, till- låter trevägsventilerna VD1, VD2, VD3 och VD4 att blandningen bringas att cirkulera med hjälp av cirkulationsanordningen CI1 under undvikande av kompressorn KI och trydæänhñngsnmrmüngm DL Denna lösning är möjlig därigenom att temperaturen hos blandningen kan följa temperaturen hos luften med vilken utväxling sker, i motsats till vad som sker när urbetsfluiden är en ren kropp.

Avfrostning kan i detta fall arbeta genom enkelt stoppande av värmepumpen och/eller blandningens cirkulation. I detta fall kyles i verkligheten icke den avdragna luften och inkommer över nedfrostade partier med en temperatur i närheten av ZOOC.

Funktionen hos en sådan värmepump visas närmare av de värden som gives i följande exempel.

BXEMPELI1 Man leder över Förñngnrvn med hjälp nv fläkten VE1 40 7 8100354-3 en mängd om 250 m3 uvdragen luft som härrör från lokaler som skall uppvärmas. Denna luft inkommer vid ZOOC och utkommer från föïångäfen vid JOC. Den använda blandningen är en blandning vars molsammansättning är följande: Triklormonofluormetan (R-11) = 0,05 Monoklordifluormetan (R-22) = 0,84 Monoklortrífluormetan (R~l3) = 0,11 Blandningen inkommer i förünguren EJ vid en temperatur av -5,80C och utkommer vid en temperatur av l0,4OC. Frostbildníng uppträder endast på den kallaste delen av förångaren. Avfrost- ning sker genom periodískt stopp av blandningens cirkulation och det i kärlet R1 uppsamlade vattnet avdrages genom ledningen 19'.

Blandníngen inkommer i kondensorn E3 vid en temperatur av 56,4OC och utkommer vid en temperatur av 10,5°C. Yttre luft blåses över kondensorn med hjälp av fläkten VE2. Den inkommer vid en temperatur av OOC och utkommer vid en temperatur av 18,3°C. Den mekaniska effekten, som avgives av kompressorn för komprimering av blandningen, är 196 W.

Användningen av blandningar tillåter att en värmepump för- verkligas, vars prestanda är tillfredsställande till och med när utloppstemperaturen är låg. Detta tillåter att värmepumpens effekt ökas och att kompletteríngsvärmets effekt minskas. Däremot medför detta om det kondenserade vattnet kyles under OOC, att en avfrost- níngsmekanism måste anordnas. Lämplig avfrostningsmekanism inne- bär i detta fall att blandningens cirkulation stoppas antingen periodiskt eller såsom funktion av indikationer som överföres från en frostavkännare, genom att frosten bringas att smälta genom passage av luft som avdragits vid en temperatur nära dess utlopps- temperatur från de uppvärma lokalerna, d v s cza ZOOC. 2) Utvinning av värme från ytterluft.

I fig. 5 visas ett exempel pà en anordning med värmepump vilken fungerar med en blandning av fluider och som upptar värme från ytterluften. I detta exempel säkerställes lokaluppvärmningen av en krets med varmvatten.

Ytterluften ledes över förângaren El med hjälp av fläkten VE3 genom att passera i höljet G3. Blandningen inkommer i föranga- ren genom ledningen 23 och utkommer därifrån genom ledning 24, komprimeras av kompressorn KZ, passerar genom ledningen 25, kon- denscras i kondensorn ES och ledes till trycksünkningsunurdningon U¿ genom ledningen 26. l0 40 8100554-3 i s Vatten, som kondengerag 1 förângaren, uppsamlas í kärlet R2 och avdrages genom ledningen 29.

Vatten från uppvärmningskretsen inkommer genom ledningen 27, uppvärmes genom värmeutbyte i motström med blandningen, som kon- denseras, och avgår genom ledningen 28. Avfrostningen av förånga- ren kan utföras genom olika kända metoder ävensom den redan an- givna: genom elektriskt motstånd, omvändning av cykeln etc. I det fall då uppvärmningsfluiden är vatten, är det ävenledes möjligt att arbeta periodískt med en avfrostníng med hjälp av en krets anbringad såsom grenledning på uppvärmningskretsen. Avfrostningen kan i detta fall exempelvis arbeta så, att en ringa mängd vatten, som avdragits vid så hög temperatur som möjligt, bringas att cir- kulera i ett rör med liten sektion sammanfogat med flänsarna hos röret eller rören i vilket eller vilka blandningen cirkulerar.

Detta rör kan helt enkelt vara ett,sammanfogat eller fäst exem- pelvis genom lödning eller limning. Det är ävenledes möjligt att direkt bestrila förångarens under det att på så sätt uppvärm- ningen av förångaren säkerställes genom direkt kontakt under av- frostningsperioden. Denna metod kan uppvisa olägenheten att nöd- e vändiggöra ett nytt införande av vatten i uppvärmningskretsen för undvikande av förångningsförluster. För undvikande av detta pro- blem kan man även inrätta en reserv av kondenserat vatten som ut- vunníts i kärlet RZ och bestrila förångflrßfl med hjälp HV en krets med detta vatten som i förväg uppvärmts genom värmeutbyte med upp- värmningskretsens vatten.

Under avfrostningsperioden hålles uppvärmningskretsens tempe- ratur antingen med hjälp av en uppvärmning genom elektiskt mot- stånd eller förbränning av ett bränsle, t ex ett vätskeformigt eller gasformigt kolväte, vilken uppvärmning är förbunden med uppvärmningen genom värmepumpen antingen genom enkel termisk trög- het hos uppvärmningskretsen, som företrädesvis i detta fall inne- fattar en tillräckligt betydande reserv med varmvatten, för att varmvattentemperaturen i uppvärmningskretsen skall kunna hållas väsentligen konstant under tiden värmepumpen är stoppad.

Anordningen med värmepump, som schematiskt visas i fig. 5, har visats såsom exempel och andra fall kan uppenbarligen fram- tagas. Det är speciellt möjligt att anpassa en värmepump, som fungerar med en fluidblandning och som upptar värme från yttre luften till en uppvärmning med varmluft, varvid avfrostningen kan säkerställas genom olika kända metoder. w 9 8TÛ0354-3 3) Utvinnlng av värme från luft som avdragits från en lokal och Lítlílïfï; Utvínníngen av värma i förnnguren kan ävenledes utföras med en blandning av avdragen luft och yttre luft. I detta fall kan blandningen av avdragen luft och yttre luft genomföras före passagen av förnngnron. En annan speciellt lämplig anordning innebär att man arbetar enligt det i fig. 6 visade schemat; Blandningen inkommer genom en ledning 29 i en första del, E6, av föràngaren, till vilken kommer en blandning av avdragen luft och yttre luft, som sedan passerar en andra del, E7, av förângaren, som arbetar vid en högre temperatur och i vilken den väklar värme endast med avdragen luft. Den avdragna luften till- föres genom att klaffarna V01 öppnas, och passerar i höljet G4 i motström mot blandningen, som föràngas, blandas med yttre luft, som inkommer genom höljet G6 och som tíllföres genom att klaffar- na V02 öppnas, och blandningen av yttre luft och avdragen luft kyles genom att passera i motström mot blandningen, som förângas i förângaren E6. Ångblandningen utkommer från föfånåflfefl 57 genom en ledning och den blandas med ånga som kommer genom en ledning 31. Den på sätt bildade ångblandningen komprimeras i kompressorn K3 och ledes genom en ledning 33 till kondensorn E8, över vilken inkom- mer en blandning av yttre luft och inre luft. Den kondenseras pro- gressivt och den erhållna vätske- ångblandningen utkommer genom en ledning 34 och ledes till kondensorn E9, varifrån den passerar ut genom en ledning 35.

Den yttre luften tillföres genom att klaffarna V03 öppnas, cirkulerar i höljet G5 i motström mot blandningen, som kondenseras, blandas med inre luft, som inkommer genom höljet G7 och som till- föres genom att klaffarna V04 öppnas, och blandningen av yttre luft och inre luft uppvärmes genom att passera i motström mot blandningen, som kondenseras i kondensorn EB.

Vätskeblandningen utkommer från kondensorn E9 genom led- ningen 35 och passerar till värmcväxlaren E10, i vilken den för- kyles. Den utkommer därifrån genom en ledning 36. En första frak- tion avspännes da i trycksänkningsanordningen DB och förängas i värmeväxlnren E10 För att genomföra För-ky1ning@n HV b1nndnjngen, vilket säkcrställes i värmeväxlaren E10. Den förångade fraktíonen utkommer från värmeväxlaren E10 genom ledningen 31 och blandas med ånga som härrör från förñngaren E7 och som inkommer genom 40 8100554-5 w ledningen 30_ praktionen av icke-trycksänkt vätskeblandning i tryck- sänkningsanordningcn DS trycksünkcs i trycksänkningämonhüngenIM odi den trycksänkta blandningen ledes genom ledningen 29 till förånga- ren E6.

Funktionen av en sådan värmepump beskríves närmare numeriskt i följande exempel.

EXEMPBL 2.

Till föråflgflfßfl E7 ledes en mängd om 250 m3/h avdragen luft som härrör från lokaler,som skall uppvärmas¿ Denna luft inkommer vid ZOOC och utkommer från förångaren E7 vid 10,2oC. Den blandas då med en mängd om 500 m3/h yttre luft, som inkommer vid 1500, och den på så sätt erhållna luftblandningen ledes över föränga- ren E6, varifrån den utkommer vid 4oC.

Den använda blandningen är en blandning vars molära samman- sättning är följande: ' 7 Tríklormonofluormetan: 0,07 Monoklordifluormetanz 0,82 Monoklortrifluormetan: 0,11 Denna blandning inkommer i föïäflgflfefl E6 vid en temperatur av -8,1°C och utkommer från förångarßn E6 vid en temperatur av 3°C' Förångníngen fortsätter i förångaren E7, varifrån blandningen utkommer vid en temperatur av 12,5°C.

Det kondenserade vattnet utvinnes allteftersom det bildas och endast en del av förångaren E6 undergår frostbildníng.

Avfrostning genomföres genom att värmepumpen periodiskt stop- pas och genom att klaffarna V02 för tillförsel av yttre luft stänges, vilket tillåter att frosten bringas att smälta genom passage av den avdragna luften vid en temperatur nära utloppstemperaturen från de uppvärmda lokalerna, d v s ZOOC.

Blandningen komprimeras till ett tryck av 30 atmosfärer och kondenseras progressivt i kondensorerna E8 och E9. Man leder den över kondensorn E9 i en mängd om 250 ms/h yttre luft. Denna yttre luft inkommer vid ISOC och utkommer från kondensorn E9 vid en tem- peratur av 27,3°C. Den blandas då med en mängd om S00 m3/h inre luft som härrör från lokalerna, som skall uppvärmas, och som inkommer r vid ZOOC, och den på så sätt erhållna blandningen ledes över kon- densorn E8, varifrån den utkommer vid 34,2°C.

Den kondenserade blandningen utkommer från kondensorn H9 vid . ' a, 0 vs en tcmpcratur “V ~Üv7 C. Den ar underkyld i värmeväxlaren E10 till en temperatur av 1,90C. En fraktion utgörande 15% av totalmängden 40 11 s1Qn354~z trycksänkes i trycksänkníngsanerduingen DS och förångar i värme- växlaren E10 för säkerställande av underkylningen. Kvarvarande fraktion avspännos i trycksänkningsanordningen Di och ledes genom ledningen 29 till avdunstaren En.

I detta exempel givna numeriska värdena är endast åskådlig- görande och olika funktionsbetingelser kan förverkligas.

Förhållandena mellan avdragen luft och yttre luft ävensom förhållandena mellan yttre luft och inre luft kan variera i stor utsträckning och man kan möta alla speciella fall, speciellt fallen med en förångare, som endast fungerar med yttre luft eller endast med avdragen luft eller även fallet med en kondensor som endast fungerar med yttre luft eller endast med inre luft. "Inre" luft skiljer sig icke materiellt från "avdragen" luft; skillnaden i beteckning hänför sig endast till den slutliga användningen av denna luft, enligt vilken den bortföres utomhus (avdragen luft) eller återföres efter uppvärmning till lokalerna som skall upp- värmas (inre luft).

På samma sätt kan kondensorn såsom uppvärmningsfluid istället för luft. Detta senare fall kan vara speciellt lämpligt, när värmepumpen arbetar tillsammans med tjäna för uppvärmning av vatten en uppvärmningsanordning som utnyttjar ett vätskeformigt, fast eller gasformigt bränsle, varvid denna situation speciellt kan förefinnas när värmepumpen är anpassad för uppvärmning av en bo- stad som redan har en konventionell anläggning för uppvärmning med varmvatten.

Tre typer av källor har undersökts: avdragen luft, yttre luft och kombinationen avdragen luft + yttre luft.

Användningen av en blandning är speciellt fördelaktig när värmet utvínnes från avdragen luft eller mikombination av avdragen luft + yttre luft. Det är i verkligheten i ett sådant fall som temperaturutvecklingen hos luften, som spelar rollen av värmekälla, är den mest betydelsefulla. I detta fall innebär lämpligt avfrost- ningssätt att blandningens cirkulation stoppas, varvid andra av- frostningssätt är möjliga, t ex genom elektriskt motstånd eller omkastníng av cykeln.

Allmänt sett kan värmepumpen som utnyttjar en blandning av fluíder, vara integrerad med olika uppvärmningssystem innefattan- de tillsammans med värmepumpen mycket olika uppvärmningssätt, t ex med elektriskt motstånd eller värmepanna som fungerar med ett flytande, fast eller gasformigt bränsle eller även solfångare,vtc. 8100354-3 1¿ De använda blandningarna kan vara blandningar av tvâ, tre (eller mer) beståndsdelar (skilda kemiska föreningar). Blandnings- beståndsdelarna kan exempelvis vara halogenerade kolväten av typ "Fréon" med en eller två kolatomer, såsom triklormonofluormetan (R-ll), diklordifluormetan (R-12), monoklortrífluormetan (R-13), monoklordífluormetan (R-22), 1,l,Z-triklor~1,2,Z-trifluor-etan (R-113), 1,Z-diklor-l,1,Z,2-tetrafluor-etan (R-114), sådana kol- väten som propan eller butan eller även andra organiska fluider, såsom alkoholer eller estrar. Användningen av en ensamt använd azeotrop är utesluten, eftersom den icke tillåter tíllståndsför- ändring i ett temperaturintervall. _ Arbetsbetingelserna väljes i allmänhet så, att blandníngens tryck i förångaren är högre än atmosfärstrycket och att bland- ningens tryck-i kondensorn icke uppnår överdrivna värden, t ex över 3,0 MPa. Ett enda tryck i hela förângningszonen är lämpligt.

Såsom åskådliggörande för lämpliga arbetsbetingelser kan luften införas i förångningszonen vid en temperatur mellan -10 och + 30°C och avdragas från denna zon vid en temperatur av minst 50 lägre och belägen mellan + 10 och - ZOOC. På samma sätt kan fluiden (t ex luft eller vatten) för uppvärmning tillföras till kondensationszonen vid en temperatur mellan - 10 och + 40°C och avdragas vid en temperatur av minst SO mer och belägen mellan och 6o°c.

Det är fördelaktigt att använda föreliggande förfarande för utförande av värmeväxling i förångaren enligt ett växlingssätt som kombinerar cirkulationen i tvärström och i motström. På så sätt är det möjligt att draga fördel av användningen av en icke- -azeotrop blandning under förbättrande av värmefaktorn allt under det att tryckförlusten hos luften begränsas, varigenom utrymmes- behovet minskas. Detta kan exempelvis förverkligas genom att man i serie anbringar batterierna, som är individuellt anordnade vinkelrätt mot luftcirkulationen och som totalt genomströmmas av blandningen i motström mot luftmängden eller även genom att man bringar blandningen att passera en serie skruvlinjevarv i motström mot luftcirkulationen, varvid vart och ett av varven är anbringat i ett plan väsentligen vinkelrätt mot luftcirkulatíonen. Det är i detta fall av vikt att man undviker all vürmeöverföring genom ledning mellan varven eller batterierna.

Claims (12)

8100354-3 Eatgntkrav

1. Förfarande vid framställning av värme med hjälp av en värmepump innefattande stegen (a) att en arbetsfluid förangas i en förángningszon i värmeväxlande motströmskontakt med en första fluid som användes sasom värmekälla under en första tryckniva, varvid arbetsfluiden väsentligen bestar av en icke-azeotrop blandning av åtminstone tva skilda beståndsde- lar, (b) att den erhallna, förangade arbetsfluiden komprime- ras, (c) att den erhallna, komprimerade, förangade arbetsflui- den kondenseras i en kondensationszon i värmeväxlande mot- strömskontakt med en andra fluid för uppvärmning av denna andra fluid under en andra, högre tryckniva än den första tryckniván och (d) att den kondenserade arbetsfluiden från steg (c) expanderas och aterföres till steg (a), k ä n n e - t e c k n a t därav, att förangningen av arbetsfluiden genom- föras i värmeväxlande motströmskontakt med en första fluid som innefattar relativt kall, fuktig luft, genom passage av ar- betsfluiden genom en förangningszon, varvid den kalla, fuktiga luften successivt bringas att passera genom en första sektion av förangningszonen, vilken är närmast inloppspunkten för den relativt kalla, fuktiga luften in i föràngningszonen, och en andra sektion av föràngningszonen, vilken är närmast utlopps- punkten för den relativt kalla, fuktiga luften, vilket däri- genom bringar vattnet att kondensera och avsättas pa ytorna i den första sektionen av föràngningszonen och att bilda frost pa ytorna av den andra sektionen 1 förangningezonen och att det avsatta vattnet från den första sektionen omedelbart vid dess kondensation utmatas för förhindrande av det kondenserade vattnet att komma i kontakt med ytorna i den andra sektionen, varigenom mängden frost, som bildats pa ytorna i den andra sektionen, minskas. K

2. Förfarande enligt krav 1, k a n n e t e c k n a t därav, att förangningszonen genomströmmas av fluidblandningen i en totalt sett horisontell riktning och att man avdrager vattnet genom att lata det rinna vertikalt nedat med hjälp av tyngdkraften allt eftersom det bildas.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k a n n e t e c k- n a t därav, att man periodiskt stoppar värmepumpen och att man avfrostar den frostbelagda zonen genom passage av avdragen 14 8100554-3 luft som härrör från lokaler, som skall uppvärmas.

4. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k- n a t därav, att driften av värmepumpen periodiskt stoppas och att den frostbelagda andra zonen avfrostas genom passage av en fraktion av den värmemottagande andra fluiden i steg (c) över dess ytor.

5. Förfarande enligt nagot av krav 1-4, k ä n n e - t e c k~n a t därav, att i föràngningszonen fluidblandningen bringas i värmeväxlarkontakt i motström först med en första fluid (A) därefter med en andra fluid (B), varvid fluiden (B) är luft, som avdragits från en relativt varm lokal, och flui- den (A) är en blandning av yttre luft och fluiden (B), efter det att den har underkastats angiven värmeväxling.

6. Förfarande enligt nagot av krav 1-5, k ä n n e - t e c k n a t därav, att i kondensationszonen fluidbland- ningen bringas i värmeväxlarkontakt i motström först med en första fluid_(A'), därefter med en andra fluid (B'), varvid fluiden (B') är relativt kall, yttre luft och fluiden (A') är en blandning av luft som härrör från en relativt varm lokal, och fluiden (B'), sedan den har underkastats angiven värme- växling.

7. Förfarande enligt nagot av krav 1-6, k ä n n e - t e c k n a t därav, att luften införes i förangningszonen vid en temperatur mellan -10 och +30°C och att den avdrages från denna zon vid en temperatur, som är minst 5°C lägre och belägen mellan +10 och -20°C.

8. Pörfarande enligt något av krav 1-7, k ä n n e - t e c k n a t därav, att det avdragna kondensationsvattnet uppvärmes och periodiskt användes såsom avfrostningsmedel.

9. Förfarande enligt nagot av krav 1-8, k ä n n e - t e c k n a t därav, att fluidblandningen efter passage genom kondensationszonen underksstas en för-kylning genom värmeväx- ling med en del av fluidblandningen, som härrör från tryck- sänkningezonen, varvid denna del därefter lades direkt till kompressionszonen utan att passera genom föràngningszonen.

10. Förfarande enligt nagot av krav 1-9, k ä n n e - t e c k n a t därav, att förangningszonen innefattar flera skilda, icke-sammanhängande batterier av rör, varvid rören i varje batteri är anordnade längs parallella plan, som är vin- kelrâta mot strömningsriktningen för den första fluiden, som 8100354-3 utgör värmekällan, och att arbetsfluidblandningen bringas att passera genom batterierna i serie, sa att arbetsfluidbland- ningen cirkulerar väsentligen i motström med avseende på den första fluiden.

11. Förfarande enligt nagot av krav 1-10, k ä n n e - t e c k n a t därav, att föranganingszonen utgöres av flera skilda batterier och icke-eammanfogade rör, varvid rören'i ett batteri är anordnade efter sinsemellan parallella plan, vilka är vinkelräta mot riktningen hos luften, som utgör värmekäl- lan, varvid batterierna genomströmmae i serie av fluidbland- ningen, aa att totalcirkulationen hos fluidblandningen genom- föres i motström mot luften.

12. Förfarande enligt nagot av krav 1-11, K ä n n e - t e c k n a t därav, att förángaren utgöres av minst ett rör försett med flänsar, böjt i en slinga och anbringat efter en horisontell axel och att blandningen cirkulerar i motström mot luften, som utgör vârmekällan, varvid blandningen införas i den ände, vid vilken luften införas.