SE454207B - Anordning for uppvermning eller kylning kombinerad med uppvermning av vatten innefattande en vermepump och en dertill ansluten varmvattenkrets - Google Patents

Description

454 207 Med hänsyn till ovanstående utmärker sig den i inledningen nämnda anordningen av att en första och en andra cirkulationspump är an- ordnad i den första resp. andra varmvattencirkulationsledningen, att innehållet i varmvattenbehållaren är dimensionerat i huvudsak efter dagsbehovet av varmvatten och är varierbart beträffande fyll- nadsnivân, att en magnetventil är anordnad i färskvattenmatnings- ledningen, och att tre tidszoner av ett dygn kan bestämmas av styr- organet, nämligen en första tidszon, i vilken normalt inget varm- vattenbehov föreligger och sålunda radiatorn eller radiatorerna hålles avstängda av omställningsventilerna och värme överföras till varmvattenbehållaren via värmeväxlaren och den första cirkulations- pumpen; en andra tidszon som täcker den övriga tiden av dygnet och i vilken värmeväxlaren hâlles avstängd av omställningsventilerna, varigenom värme tillföras radiatorn eller radiatorerna via varmvat- tenpumpen; samt en tredje tidszon som börjar kort före början av den första tidsperioden och där magnetventilen öppnas för påfyllning av varmvattenbehållaren med färskvatten och där den andra cirkula- tionspumpen avstänges och matningen av varmvattnet likaså avbrytes.

Uppfinningen beskrives närmare nedan med ledning av åtföljande rit- ning, där fig. 1 visar en schematísk totalvy av en särskilt lämplig utföringsform enligt uppfinningen av en kombinerad anläggning för uppvärmning/avkylning och varmvattenberedning, fig. 2 ett kopplings- schema för en elektrisk anordning, som ingår i den i fig. 1 visade anläggningen och fig. 3 ett diagram för att åskådliggöra driftssek- vensen för den i fig. 1 visade anläggningen.

I fig. 1 betecknar 1 en kylare av värmepumptyp med ett konventio- nellt kylmediesystem med inbyggd, ej visad fyrvägsventil för om- koppling från uppvärmning till avkylning eller omvänt. Med 2 är en vattenkrets betecknad, som är förbunden med en ej visad värmeväx- lare på kylarens 1 vattensida, och med 3 en värmeväxlare, som är förbunden med vattenkretsen 2 och avsedd att mata varmvatten. Med 4 är en krets för luftkonditionering eller uppvärmning/avkylning betecknad, som är inkopplad över en utgående ledning 2a och en re- turledning 2b i vattenkretsen 2 och är parallellkopplad med värme- växlaren 3, jämte en fläktenhet 5._Med 6 är en första magnetventil betecknad, som är anordnad mellan värmeväxlaren 3 och förbindnings~ punkten mellan vattenkretsen 2 och kretsen 4. Med 7 är en andra magnetventil betecknad, som är förbunden med kretsen 4 och inrättad ...w 454 207 att samverka med den första ventilen 6 för uppvärmning och avkyl- ning och för varmvattenmatning genom valfri aktivering av fläkten- heten 5 eller värmeväxlaren 3. Alternativt kan en trevägsventil an- vändas vid förbindningspunkten mellan vattenkretsen 2 och kretsen 4 i stället för den första och den andra magnetventilen 6, 7. Med 8 är en manuellt manövrerbar ventil betecknad, som är anordnad mel- lan den första ventilen 6 och värmeväxlaren 3 för inställning av strömningsmotstånd. Med 9 är en primär varmvattenpump betecknad, som är anordnad mellan förbindningspunkten mellan vattenkretsen 2 och kretsen 4 och en ingång på den ej visade värmeväxlaren på ky- larens 1 vattensida. Med 10 är en tank betecknad, som i sin ena ände är förbunden med insugningssidan av denna pump och vid den andra med en vattenkälla. En vattenbehållare 11 och en vattencirkulations- ledning 12 är inrättade att förbinda behållaren 11 med värmeväxla- ren 3 och är med sin utgångsledning 12a förbunden med den nedre delen av behållaren 11 och med en returledning 12b förbunden med den öv- re delen av behållaren 11. Med 13 är en sekundär cirkulationspump betecknad, som är anordnad i den utgående ledningen från kretsen 12 och samverkar med komponenterna 3 och 6-10 för bildande av en värmeväxlarenhet 14. Med 15 är en ledning för matning av färskvat- ten betecknad, som i ena änden är förbunden med ytterligare en ej visad vattenkälla och i den andra änden med den övre delen av be- hållaren 11 och som har en magnetventil 16. En shuntventil 17 är parallellkopplad med ventilen 16. En matningskrets 18 för varmvat- ten är förbunden med den nedre delen av behållaren 11 och omfattar en varmvattenkran 19 och en cirkulationspunp 20. En nivâgivare 21 avkänner vattennivån i behållaren och arbetar mellan vattennivåer E1 och E2. En temperaturgivare 22 avkänner temperaturen hos varm- vattnet i behållaren 11. Med 23 är en manöverpanel betecknad för montering av en styrkrets av den art, som beskrives senare och be- finner sig inuti värmeväxlarenheten 14.

Verkningssättet för anläggningen beskrives nedan med ledning av fig. 2 och 3. Med hänsyn först till det i fig. 2 visade lagringsmönstret för varmvatten aktiveras en ej visad driftströmställare för kyla- ren 1 för slutning av en reläkontakt 52PX-a på ett ej visat relä i kylaren 1. På detta sätt magnetiseras en magnetspole 52? på en elektromagnetisk kontaktor, som är anordnad med primärpumpen 9, för att försätta denna pump 9 i drift. Vid denna tidpunkt befinner 454 207 sig i magnetiserat tillstånd en spole PT1 på en första programtid- givare för inställning av tidsperioden för lagring av varmvatten och tidsperioden för luftkonditionering, en spole PT2 på en and- ra programtidgivare för inställning av tidsperioden för påfyllning av färskvatten för magnetventilen 16 och en spole PT3 på en tredje programtidgivare för inställning av drifttidperioden för pumpen 20.

En driftströmställare SW1 för värmeväxlarenheten 14 bringas sedan att sluta. Under den i fig. 3 visade tidsperioden för varmvatten- lagring är en kontakt PT1-a på den första tidsgivaren sluten för magnetisering av en reläspole XQ. Under förutsättning att vatten- temperaturen i behållaren 11 understiger ett förutbestämd värde och en kontakt 23W på givaren 22 därmed sluter, magnetiseras även en spole SZPQ på en elektromagnetisk kontaktor, som är samordnad med - sekundärpumpen 13. Vid magnetisering av reläspolen XQ återföres dess rörliga kontakter XQ-1, XQ-2 och XQ-3 från fasta kontakter b till fasta kontakter a. Vid denna tidpunkt magnetiseras en med ventilen 6 samordnad spole MV1 omedelbart för öppning av ventilen 6, medan en spole MV2 på ventilen 7 avmagnetiseras med en viss fördröjning "för stängning av ventilen 7, medan primärpumpen 9 fortsätter att arbeta. Eftersom kylaren 1 arbetar med uppvärmning, matas i vatten- kretsen 2 varmvatten från kylaren 1 till vattenkretsen 2 och ledes via värmeväxlaren 3 och ventilerna 6 och 8 för âterföring till ky- laren 1 via primärpumpen 9. Här kan framhållas, att vid övergång av kontakten XQ-2 på reläspolen XQ från sidan b till sidan a en relä- spole 2-2 magnetiseras och dess tidgivarkontakt 2-2-b förblir sluten _intill utgången av en förutbestämd tid såsom 10 sekunder. Detta in- nebär, att ventilen 7 förblir öppen under tidsperioden av tio sekun- der tillsammans med den första ventilen, varvid endast den andra ventilen 7 då stänger. I vattenuppvärmningskretsen 12 matas färsk- vatten från behållaren 11 till värmeväxlaren 3 via pumpen 13. I värmeväxlaren 3 utsättas vattnet för värmeutväxling, varvid det från kylaren 1 matade varmvattnet bibringas högre temperatur och återgår till behållaren 11. När vattentemperaturen i behållaren 11 nått ett förutbestämt värde, aktiveras temperaturgivaren 22 och bringar kontakten 23W att bryta, varvid pumpen 13 bringas att stan- na för att avsluta lagringen av varmvatten.

Med hänsyn till luftkonditioneringen under luftkonditioneringstids- perioden aktiveras spolen PT1 på den första tidgivaren för att brin- 454 207 ga sin kontakt PT1-a att bryta, så att spolen 52PQ och den med pumpen 13 samordnade elektromagnetiska kontaktorn avmagnetiseras för att stoppa driften av pumpen 13, medan kontakterna XQ-1, XQ-2 och XQ-3 på reläspolen XQ återföres från sidan a till sidan b.

En med en reläspole 2-1 samordnad tidgivarkontakt 2-1-b bringas sålunda att bryta efter utgången av en förutbestämd tid såsom tio sekunder, så att den med den första ventilen 6 samordnade spolen MV1 avmagnetiseras med en viss tidsfördröjning för att bringa den första ventilen 6 att stänga, medan den med den andra ventilen 7 samordnade spolen MV2 omedelbart magnetiseras för öppning av ven- Itilen 7 till följd av det omvända av proceduren i förhållande till ovan beskrivna. Pumpen 9 fortsätter sin verksamhet via reläkontak- ten XQ-1 och en reläkontakt 52PX-a, som förblir sluten. Vattenkret- sen 2 arbetar såsom en välkänd luftkonditioneringskrets med avkyl- ning och uppvärmning av vatten, varvid kallt eller varmt vatten från kylaren 1 överföres via magnetventilen 7 och fläktenheten 5 för avkylning och uppvärmning av rummet och returneras via pumpen 9 till kylaren 1. s Kylaren 1 är försedd med en manuellt manövrerbar, ej visad omkopp- lare för omkoppling mellan avkylning och uppvärmning, som under som- martid anligger mot en kontakt för avkylning genom avmagnetisering av den ej visade fyrvägsventilen och under vintertid anligger mot en kontakt för uppvärmning genom magnetisering av fyrvägsventilen.

Genom manövrering av denna omkopplare hålles kylaren 1 i avkylnings- tillstånd under den varma säsongen och i uppvärmningstillstând un- der den kalla säsongen. Vid övergång från lagring av varmvatten till avkylning bringas sålunda kontakten PT1-a på den första tidgiva- rens spole PT1 att bryta för avmagnetisering av reläspolen XQ. I samband härmed bryter en ej visad kontakt på reläspolen XQ, som är parallellkopplad med den ej visade omkopplaren, så att den ej vi- sade fyrvägsventilen avmagnetiseras för omkoppling av kylaren 1 från uppvärmning till avkylning. Vid övergång från lagring av varm- vatten till uppvärmning av rum avmagnetiseras reläspolen XQ medelst den första tidgivaren på ovan beskrivet sätt, så att den ej visade kontakten på reläspolen XQ, som är parallellkopplad med den ej vi- sade omkopplaren, bryter. Men kylaren 1 hålles i uppvärmningstill- stånd, eftersom den ej visade fyrvägsventilen förblir aktiverad via omkopplaren. 454 207 Den tidsperiod, under vilken varmvatten är tillgängligt, inställes medelst den tredje tidgivaren, så att den sammanfaller med tidspe- rioden, under vilken anläggningen är inställd för luftkonditione- ring. Spolen PT3 på den tredje tidgivaren aktiveras därför för slut- ning av sin kontakt PT3-a, så att en reläspole X3 magnetiseras och en med pumpen 20 samordnad elektromagnetisk kontaktor 52PJ även magnetiseras via en kontakt X2-b på reläspolen X2. Pumpen 20 för- sättes därför i drift, så att det uppvärmda vattnet i behållaren 11 är lätt tillgängligt från varmvattenkranen 19.

Under tidsperioder, då färskvatten påfylles i behållaren 11, in- ställes medelst den andra tidgivaren för att direkt följa efter den tidsperiod, under vilken varmvatten är tillgängligt från varm- vattenkranen. Under denna tidsperiod aktiveras därför spolen PT2 på den andra tidgivaren för slutning av sin kontakt ÉT2-a, så att reläspolen X1 magnetiseras och reläkontakten X1-a sluter. När vatt- net i behållaren 11 befinner sig vid en mellanliggande nivå, t.ex. mellan nivåerna E1 och E2 i fig. 1, avkännes denna medelst nivågiva- ren 21, som avger en signal för slutning av kontakten R-a på ett re- lä X2. Reläspolen X2 magnetiseras därför för slutning av sin kon- takt X2-a, så att spolen MV3 på ventilen 16 magnetiseras för öpp- ning av ventilen 16 och påfyllning av vatten i behållaren 11. Ef- tersom kontakten X2-b på reläspolen X2 vid denna tidpunkt bryter, avmagnetiseras den med pumpen 20 samordnade kontaktorn och kan pum- pen 20 upphöra att arbeta. När behållaren 11 är helt fylld med färskvatten, t.ex. till nivån E1 1 fig. 1, avkännes denna medelst givaren 21, som avger en signal för öppning av en kontakt R-a på reläspolen X2. På detta sätt stänger ventilen 16 för att avsluta vattenpåfyllningen i behållaren 11.

När behållaren 11 är tom, såsom anges genom nivån E2 i fig. 1, un- der den tid, som varmvatten är tillgängligt från kranen 19, avkän- nes denna medelst nivågivaren 21, som då avger en signal för slut- ning av kontakten R-a och magnetisering av reläspolen X2. Kontak- ten X2-b bryter därför och avmagnetiserar den med pumpen 20 sam- ordnade kontaktorn, så att pumpen 20 upphör att arbeta. Eftersom den av givaren 21 avkända nivån E2 befinner sig ovanför ett inlopp 18a på kretsen 18, föreligger ej någon risk att luft kan införas i det medelst pumpen 20 matade vattnet. 454 207 Av ovanstående framgår, att till följd av uppfinningen god åt- skillnad uppnås mellan fasen för lagring av varmvatten och fasen för uppvärmning/avkylning medelst den första programtidgivaren.

Lagring av varmvatten kan därför ske under dagtid, då uppvärmning eller avkylning ej kräves till följd av reducerad belastning. Varm- vatten kan matas uän;uppvärmnings/avkylningsförloppet genom lämp- lig inställning av den andra tidgivaren.

Kylaren bibringas därför bättre prestanda och kan uppvärmning och av- kylning liksom beredning av varmvatten ske med större effektivitet.

När vattennivån i behållaren sjunkit under en förutbestämd nivå, brytes styrkretsen för varmvattenpumpen för att hålla pumpen i overksamt tillstånd. Någon risk föreligger därför ej att behålla- ren tömmes på vatten, vilket skulle resultera i att luft införes i det av pumpen matade vattnet och åtföljande ogynnsamma följder med hänsyn till varmvattentillförseln.

Eftersom den tredje tidgivaren är inställd på sådant sätt, att den tid, under vilken varmvatten är tillgängligt från kranen, direkt efterföljes av den tid, under vilken färskvatten pâfylles i behål- laren, kan dessutom varmvatten effektivt matas under tidsperioden för beredning av varmvatten utan någon risk att otillräcklig mängd uppvärmt vatten tillföres tappställena för varmvatten. Eftersom styrkretsen för varmvattenpumpen bringas till overksamhet vid bör- jan av den medelst den tredje tidgivaren inställda tidsperioden för påfyllning av vatten, upphör varmvattenpumpen att arbeta vid denna tid. På detta sätt föreligger ej någon risk att otillräck- lig mängd uppvärmt vatten tillföres tappställena till och med vid felaktig funktion eller oriktig inställning av den tredje tidgiva- ren.

Claims (2)

10 15 20 25 30 454 207 Patentkrav
1. l. Anordning för uppvärmning eller kylning av byggnader med kombinerad uppvärmning av vatten för hushallsbruk och in- dustriellt bruk, innefattande dels en värmepump (1), dels en till pumpen (1) ansluten varmvattenkrets (2). i vilken är an- ordnade en varmvattenpump (9), minst en radiator (5) för upp: värmning av byggnaden, sant en värmeväxlare (3) för uppvärm- ning av varnvattnet, varvid radiatorn eller radiatorerna (5) och värmeväxlaren (3) för varmvattnet är anordnade parallellt med varandra och aktiverbara selektivt medelst omställnings- ventiler (6. 7). dels en varmvattenbehâllare (ll). vilken är ansluten till vârmeväxlaren (3) för varmvattnet via en första varmvattencirkulationsledning (12). dels en andra varmvatten- cirkulationsledning (18) med tappkranar (19) för varmvattnet och ansluten till varmvattenbehâllaren (ll), dels en färsk- vattenmatningsledning (15) ansluten till varmvattenbehàllaren (ll), och dels ett styrorgan (23) för omställning mellan varmvattenuppvärmning och uppvärmning av byggnaden, k ä n - n e t e c k n a d av att en första och en andra cirkula- tionspump (13 resp. 20) är anordnad i den första (12) resp. andra (lä) varmvattencirkulationsledningen, att innehållet i varmvattenbehâllaren (ll) är dinensionerat i huvudsak efter dagsbehovet av varmvatten och är varierbart beträffande fyll- nadsnivân (21). att en magnetventil (16) är anordnad i färsk- vattenmatningsledningen (15). och att tre tidszoner av ett dygn kan bestämmas av styrorganet (23). nämligen en första tidszon. i vilken normalt inget varmvattenbehov föreligger och sålunda radiatorn eller radiatorerna (5) hålles avstängda av omställningsventilerna (6. 7) och värme överföres till varmvattenbehällaren (ll) via värmeväxlaren (3) och den första cirkulationspumpen (13): en andra tidszon son täcker den övriga tiden av dygnet och i vilken värmeväxlaren (3) hâlles avstängd av omställningsventilerna (6. 7), varigenom värme tillföres radiatorn eller radiatorerna (S) via varn- vattenpumpen (9): samt en tredje tidszon som börjar kort före W 10 454 207 början av den första tidsperioden och där nagnetventilen (16) öppnas för påfyllning av varnvattenbehâllaren (ll) med färsk- vatten och där den andra cirkulationspunpen (20) avstänges och matningen av varnvattnet likaså avbrytes.
2. 2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att tyllnadsnivan 1 varnvattenbehâllaren (ll) avkännes av nivâgi- vare (21, El. Ez). varvid en övre nivagivare (El) är anordnad att avstänga nagnetventilen (16) vid en övre fyll- _ nadsnivå 1 den tredje tidszonen. och en undre nivâgivare (Ez) är anordnad att avstänga den andra cirkulationspumpen (20) vid en undre fyllnadsnivâ som ligger ovanför varmvatten- tappstället (18a) på varmvattenbehållaren (ll).