SE513564C2 - Kyltak - Google Patents

Description

15 20 25 30 513 564 2 luften kyls eller värms allt efter behov. Ventilationsluften som tillförs hytten kan vara torkad, befuktad, kyld eller förvärmd i centralaggregatet.

För att kyla och/ eller värma luft i byggnader har s k kyltak länge använts. Ett kyltak innefattar vanligen ett flertal paneler på vilka är fixerade en rörslinga för genomströmning av ett flytande kylmedium. Både rör och panel är utförda i metall för att uppnå en god värrneledning från kylmediet Härvid skapas sommartid en förhållandevis kall takyta (typiskt 14-17 C) som upptar den varmare rumsluftens stråhiingsvärme. En mindre del av värmeöverföringen till det kalla vattnet i rörslingorna sker genom konvektion. Vintertid kan kyltaket matas med varmt vatten så att rurnsluften värms genom strålningsvärme som tillförs rumsluften från det varma vattnet via takpanelema. Förbehandlad luft tillförs rummet för att tillförsäkra ventilationsbehovet. I motsvarande grad bortförs luft från rummet i syfte att ventilera ut CO, och luktämnen. För att undvika kondens på de kalla rörslingorna eller på undertakspanelerna hålls taktemperaturen över aktuell daggpunktstemperatur. Denna typ av temperering upplevs som mycket behaglig, speciellt sommartid genom att kroppen kyls både genom konvektion och strålning. Därvid är det möjligt att höja temperaturen i rummet någon grad utan att inneklimatet upplevs som sämre än annars vilket är positivt ur energibesparingssynpunkt. Kyltakstekniken lämpar sig speciellt väl vid stora värmelaster som exempelvis värmestrålning från stora fönsterytor eftersom effektiviteten ökar i relation till strålningsutbytet. På så vis ”sugs” värmestrålningen, från en solvarm fönsteryta, effektivt upp av kyltaket utan att först värma luften i rummet.

Ombord ett fartyg som rör sig i tropiska vatten belastas ytterhytter av kraftig värmestrålning från en varm havsyta och från solen. Detta gäller speciellt för hytter med stora glasytor mot yttersidan och hytter med balkong. Vanligtvis regleras denna värmelast genom att tillföra stora mängder kall luft eller genom att cirkulera hyttluften genom ett sk kylbatteri i en fan-coil-enhet Dessa hytter vore lämpliga att i stället reglera med kyltak som avlägsnade mycket av denna 10 15 20 25 30 513 564 3 värme som annars måste ventilers bort. Praktiska försök har emellertid visat att stora kondensproblem uppstår då varm och mycket fuktig luft (typiskt 30 C, 75 % RH) rusar in i hytten när balkongdörren öppnas. Denna luft möter då nedkylda takpaneler varvid luftens daggpunkt passeras och kondens på rörslingan eller på takpanelen uppstår. Sådan kondens accepteras inte av rederiet eftersom inredningen på sikt blir förstörd. Dessutom är risken stor att vatten skall börja droppa' från taket. Detta är en situation som passageraren inte accepterar. Att snabbt stänga av kallvattenflödet till kyltakets rörslinga hjälper inte eftersom den termiska massan är så stor att kondens hinner uppstå innan kyltaket värmts upp av luften. Försöket visade att inte heller en metod att tillföra varmt vatten till kyltaket när balkongdörren öppnas kunde undvika kondens på undertaket.

Det kallvatten som finns ombord hålls alltid kring 6-7 C utom vintertid då 12-13 C är vanligt förekommande. Dessa temperaturer styrs av kylmaskinen ombord och av behovet av att kunna avfukta ventilationsluften i tillräckligt hög grad innan den tillförs fartygets innandöme. Att tillföra ett kyltak 6-7 gradigt vatten skulle visserligen ge en effektiv kylanordning men är olämpligt eftersom det skulle upplevas som mycket okomfortabelt med en så kall yta i hytten eller något annat utrymme. Dessutom skulle kyltaket inta en temperatur under hyttluftens daggpunkt och kondens skulle uppstå även utan att uteluft släpps in i utrymmet.

En lämplig temperatur hos kyltaket vore ur kornfortsynpunkt och ur kondens- synpunkt i stället ca 15 - 18 grader. För att åstadkomma detta måste kylvattnet ha en temperatur om 12 - 15 grader. Detta skulle medföra att det vatten som kostat mycket energi att kyla ner måste återuppvärmas med extra värmeväxlare och varmvatten eller elektricitet innan det kan distribueras till ett kyltak. Det råder brist på både varmt vatten och elektricitet ombord kryssningsfartyg och andra större passagerarfartyg.

Det utrymme mellan däck och undertak och som står till förfogande för ett kyltak är mycket begränsat och svåråtkomligt på grund av kablage, ventilationskanaler, sprinklersystem och många andra system och komponenter som också tävlar om 10 15 20 25 30 513 564 4 detta utrymme. Det gör att det är synnerligen besvärligt att på förhand koordinera kyltakets alla rörslingor med andra system ombord. Vidare är det rent fysiskt mycket svårt att arbeta i detta trånga utrymme med utläggning av mer eller mindre förtillverkade rörslingor som sammankopplas till stora rörsystem.

Själva kopplingsarbetet måste utföras i detta trånga utrymme vilket innebär risk för senare vattenläckage. Fartyg vibrerar kraftigt hela tiden varvid rörbrott lätt uppstår. Om kopparrör används måste speciella åtgärder vidtagas såsom varm- glödgning etc för att undvika sprödbrott på grund av vibrationer Enligt ett känt utförande av ett kyltak innefattar detta ett flertal kylpaneler av extruderad aluminium, vid vilka kylvattenrör fixeras på ovansidan. Kylvatten- rören är skarvade i ändarna så att de bildar en slinga som täcker takytan och vars båda ändar är anslutna till ett kylaggregat. Kylpanelerna ligger sedan direkt an mot ett undertak av tunn plåt. Vid montage måste således kylpanelema först monteras, varefter kylrören skarvas. Detta arbete måste utföras i det trånga utrymmet mellan tak och undertak.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Ändamålet med uppfinningen är att anvisa lösningar till ett värmereglerings- system för en fartygshytt som erbjuder en högre komfort och som på ett bättre sätt än tidigare hushållar med den tillgängliga energin ombord ett fartyg. I en första aspekt av uppfinningen anvisas ett kyltak som utan uppkomst av kondens erbjuder passagerare ett behagligt inomhusklimat vid sjöfart i tropiska såväl som vid arktiska farvatten. Kyltaket skall vara lätt att montera och demontera så att åtkomst och service av andra komponenter som döljes av taket möjliggörs. Ur en andra aspekt av uppfinningen avses en metod för Värmereglering av en fartygshytt med bistånd av ett kyltak. 10 15 20 25 30 513 564 5 Detta ändamål uppnås enligt uppfinningen av ett kyltak enligt de i det oberoende kravets 1 kännetecknande del angivna särdragen samt med ett förfarande enligt de i de oberoende förfarandekravets 6 kännetecknande delen angivna särdragen.

Fördelaktiga utföringsformer anges i de kännetecknande delarna av de beroende kraven.

Enligt uppfinningen införs en termisk resistans mellan kylmediet och takpanelen, varigenom kan utnyttjas det redan befintliga kylvattnet ombord. Den införda resistansen medför att mindre värme per tidsenhet transporteras från kylmediet till takpanelen och vice versa. Denna termiska resistans åstadkoms genom att omsluta kylvattnet med en termisk isolation som leder värme sämre än exempel- vis koppar. Detta uppnås genom att isolera kylvattenröret eller att helt enkelt framställa kylvattenröret i ett material som uppvisar en god värmeisolering. Kyl- vattenröret framställs med fördel av en polymer såsom exempelvis en tvärbun- den polyeten (PEX). Ett sådant rör anordnas att bilda en skarvfri slinga över taket. Det tillgängliga kylvattnet som håller ca 6-7 grader matas därvid direkt till en sådan rörslinga utan förvärmning. Genom att polymeren är en mycket sämre värmeledare än metall erhålls en yttemperatur hos rörslingan som medger att kondens undviks samtidigt som kyltakstemperaturen kan hållas inom 15 - 18 C, vilket ur komfortsynpunkt är idealt.

Rör av polymer eller plast är mycket lättare än rör av metall vilket är betydelse- fullt ombord ett fartyg där vikt är en optimeringsfaktor. Plaströr är dessutom böjbara och kan enkelt installeras utan förtillverkning av slingor såsom är fallet med metallrör. Rör av exempelvis PEX kan framställas med ett skikt som för- hindrar syreinträngning. Vattnets syrehalt kan därvid hållas låg varvid korrosion och tillväxt av mikroorganismer förhindras. Plaströr är mycket motståndskraftiga mot vibrationer och tål deformationer och temperaturväxlingar mycket bra.

Enligt uppfinningen är ett kontinuerligt rör av exempelvis PEX anordnat att fixeras vid ett flertal kylpaneler så att en skarvfri slinga för kylvatten bildas. 10 15 20 25 30 513 564 6 Kylpanelerna utföres i en tunn metall såsom exempelvis en extruderad alu- miniumprofil och bringas att stumt anligga mot undertakspaneler av tunn plåt.

Profilen kan utformas med en skåra i vilken röret enkelt kan inpressas under- ifrån. På detta sätt behöver varken panelen eller kylröret monteras från det trånga utrymmet ovanför undertaket utan hela montaget sker från hytten. Det kontinu- erliga plaströret matas därvid från en vinda. Den färdiga slingan ansluts till andra rörslingor i samma utrymme eller direkt till vattensystemet från kylmaskinen.

Kylpanelen med sitt längsgående spår för kylröret fästs direkt till däck eller till de ramverk som håller undertakspanelerna. Kylpanelen anordnas på sådan relativ höjd att den kommer att stumt anligga mot ovansidan av respektive undertaks- panel när dessa slutrnonteras i hytten eller de utrymme där kyltaket monterats.

Flera utföringsformer för kylpanelen och ett flertal tvärsnittsprofiler är tänkbara.

Exempelvis kan en extruderad aluminiumprofil med ”fjädrande spår” för PEX- röret även innefatta grunda lax-spår för ett magnetisk polymerband som ger ökad kontakt mellan panel och kylpanel. Andra profiler såsom fjädrande, öppningsbara eller flexibla kan också utnyttjas.

När varm fuktig luft från exempelvis en öppnad balkongdörr strömmar in i en hytt träffar denna luft först undertakspanelerna eftersom varm luft stiger i för- hållande till kallare luft. Är undertakspanelen därvid kall kondenserar fukten till vattendroppar på undertaket. Enligt en känd metod stängs vid sådana tillfällen kylvattnet av så att det inte längre strömmar genom röret. Avsikten är därvid att taket snabbt skall värmas upp så att kondens ej sker. Kyltaket med undertak, kylpaneler och rörslinga med kylvatten innehåller en stor termisk massa som har en viss termisk tröghet. Denna termiska massa kan inte enkelt värmas upp vid en tillfällig förändring av värmelasten. Metoden har således visat sig fungera mindre bra i praktiken.

Enligt uppfinningen kan kondensproblemen undvikas genom att förutom att stänga av kylvattnet även separera undertaket från kylpanelerna. Undertaket 10 15 20 25 30 513 564 7 består-av tunna plåtpaneler som utgör endast en liten del av den totala termiska massan. Om denna separeras från den övriga terrniska massan kan plåten snabbt värmas upp av den inrusande varma luften så att kondensproblemen uteblir. Den initialkondens som eventuellt hinner bildas på panelytan försvinner på mycket kort tid på grund av tillförd energi från uteluften. En anordning som separerar panelen från kylpanelen kan bestå av ett flexibelt membran som placerats mellan panelen och hållarprofilen. Detta membran kan fås att expandera med hjälp av tryckluft eller annat trycksatt medium. Ett luftgap om någon millimeter räcker för att nå god termisk separation mellan panel och kyltakets kalla delar. Av brand- skydds- och ljudisoleringsskäl täcks undertaket av en tjock mineralullsisolering på ovansidan. Mineralullen fungerar även som termisk isolering för kyltaket och förhindrar kondens på hållarprofilen eller rörslingan.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall förklaras närmare genom beskrivning av ett utföringsexem- pel under hänvisning till bifogade ritningar , där fig 1 visar en sektion genom ett kyltak enligt uppfinningen inkluderande kylrör och undertak, fig 2 visar en sektion genom ett kyltak enligt uppfinningen inkluderande kylrör och undertak samt värmeisolering och magnetfästen för undertaket, fig 3 visar en sektion av en kylpanel till ett kyltak enligt uppfinningen, fig 4 visar en sektion av en kylpanel som innefattar separationsanordningar med vilka undertaket tillfälligt kan skiljas från kylpanelen, och 10 15 20 25 30 513 564 fig 5 visar ett kretsschema över flödet av kylvatten och luft.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL Det i 1 schematiskt visade kyltaket innefattar en kylpanel 1 som är upphängd i ett primärt bärsystem 2 med en fästanordning 3. Kylpanelen 1 uppbär ett kylrör 4, vari strömmar en kylvätska som kan vara vatten. Mot kylpanelens undersida och i stum termisk kontakt med kylpanelen anligger ett undertak 5. Undertaket är utformat med invikta åsar 6, vilka är anordnade att fästas i vinkelfästen 7 till- hörande ett sekundärt bärsystem 8 som kan vara samma som det primära bär- systemet 2. Åsarna 6 är anordnade att i undertaket införa en fjäderkraft varmed undertaket trycks mot kylpanelen. Kylpanelen är å sin sida utformad med flänsar 9 vars undersidor är plana och anordnade att stumt anligga mot det likaledes plana undertaket. Kylröret 4 är utfört i ett isolerande material exempelvis i en tvärbunden polyeten (PEX).

Kyltaket som visas i fig 2 innehåller i allt väsentligt samma delar som kyltaket enligt fig 1. En kylpanel 1 uppbär således ett kylrör 4 och ligger i stum kontakt med ett undertak 5. Kyltaket är i det visade exemplet utformat med en isolering 10 av exempelvis mineralull som täcker ovansidan av undertaket och kylpanelen.

Isoleringen har tre syften. I ett första syfte skall den isolera kylpanelen mot värmetransport så att fukt ej kondenserar på kyltakets ovansida. I ett andra syfte skall isoleringen fungera som ljudabsorbent, varvid ljud i hytten dämpas. I ett tredje syfte slutligen skall mineralullen utgöra en brandisolering. Kylpanelen i exemplet är också utförd med fästanordningar 11 för att stumt hålla fast under- taket mot kylpanelen. Dessa fästanordningar kan med fördel vara anordnade av magnetband placerade i laxstjärtformade spår i kylpanelen. Den magnetiska kraft som uppstår mellan de inkilade magnetbanden och undertaket, som måste vara utfört i magnetiserbar plåt, är tillräcklig för att skapa den termiska kontakten 10 15 20 25 30 513 564 9 mellan kylpanel och undertak. Magnetbanden gör det också synnerligen enkelt att demontera undertaket.

I fig 3 visas ett fördelaktigt utförande av en kylpanel 4. Idet visade exemplet är panelen framställd som en kontinuerlig profil av strängpressad aluminium.

Profilen är spegelsymmetrisk kring ett vertikalt snitt. Vardera sidan innefattar därviden fläns 9 med plan undersida anordnad att anligga mot ett undertak.

Symmetriskt kring tvärsnittet innefattar profilen också två klor, vilka är an- ordnade att delvis omsluta och hålla fast ett kylrör. Kloma har givits en tunn profil för att öka den elastiska böjbarheten så att klorna med en fjäderkraft omsluter kylröret. Den värme som skall transporteras till eller från kylröret måste för att nå undertaket passera ett område 13 vid klornas rot. Detta område kan dimesioneras att ge transportvägen ett eftersökt termiskt motstånd så att en önskad termisk tröghet uppnås mellan kylrör och undertak. Denna möjlighet föreligger förutom att själva kylröret i sig innehåller en termisk tröghet.

Vid hytter där plötsligt varm fuktig luft kan rusa in, exempelvis då en balkong- dörr öppnas, måste undertaket snabbt värmas upp för att kondensering av den fuktiga luften inte skall ske på undertaket. Undertaket som företrädesvis är utfört i en tunn plåt utgör därvid en mycket liten termisk massa. Det krävs förhållande- vis en mycket ringa energimängd för att värma upp själva plåten. Härför är så- som visas i exemplet enligt fig 4 kylpanelen inrättad med expansionsanord- ningar, som tillfälligt bryter den termiska kontakten mellan kylpanel och under- tak. De expanderande anordningarna kan enkelt utföras som en elastisk slang 16 dragen i ett långtgående spår över magnetbanden 11. Då slangen bringas att expandera exempelvis genom att tillföra tryckluft bringas magnetbanden att bukta ut Denna utbuktning leder till att undertakt trots bibehållen magnetisk kontakt fiärmas från kylpanelen. Det på detta sätt frigjorda undertaket värms snabbt upp av den inrusande varma luften, varvid daggpunkten aldrig passeras och således ingen kondens utfaller på undertaket. I ett initialskede kan fukt kondensera på undertaket men avdunstar snabbt då undertaket är uppvärmt. 10 15 20 30 513 564 10 I fig 5 visas ett exempel på ett kretsschema för koppling av kylvatten och lufttill- försel. En tilledning 20 för kylvatten distribuerar under tropiska förhållanden vatten med en temperatur om 6 - 7 °C. Under arktiska förhållanden distribueras istället varmvatten med en temperatur om 30 - 50 °C. Kylvattnet tillförs kylpane- lerna genom en av kylrören sammansatt slinga 21. I slutet av slingan passerar kylvattnet en värmeväxlare 22, en avstängningsventil 23 innan vattnet returneras i en frånledning 24. Avstängningsventilen är anordnad att tillfälligt stänga av vattentillförseln då klimatet i hytten snabbt förändras. Konditionerad luft tillförs hytten genom en tillopskanal 25. Luften passerar värrneväxlaren 22 innan den strömmar ut i hytten. Härvid finns goda möjligheter att rätt och efter individuella behov temperera tilluften. Luften returneras i en icke visad returluftskanal.

Att montera traditionella kyltak i ett flertal hytter torde erbjuda ett omfattande montagearbete. Inte enbart på grund av all den aktivitet som samtidigt pågår i en hytt. Traditionella kylpaneler med kopparrör måste förtillverkas så att de passar exakt utan att kollidera med annan utrustning. Kylrören måste, när panelerna är på plats, skarvas till en genomgående slinga. Ett kyltak enligt uppfinningen er- bjuder en väsentligt förenklad installation och en ökad säkerhet mot vatten- läckage. Kylpanelerna tillkapas och placeras i sina slutliga positioner, varefter plaströret i form av en kontinuerlig slang på en vinda inpressas i den härför avsedda skåran i panelen. Detta arbete kan mycket väl utföras i ett sent skede av byggnationen.

Den termiska trögheten i kyltaket dirnensioneras så att gängse kylvatten ombord (Chilled Water) direkt kan användas. Två parametrar för dimensionering står därvid till förfogande. Väggtjockleken och materialet i kylröret kan utnyttjas såsom också den geometriska utformningen av kylpanelens profil. Istället för ett kylrör i koppar väljes enligt uppfinningen ett rör av ett polymert material. Det polymera materialet har en betydligt sämre värmeledningsförmåga än koppar.

Detta innebär att en termisk resistans införes mellan kylmedium och kylpanel. 10 15 20 513 564 11 Resistansen minskar det termiska flödet så att en skillnad om ca 8-12 grader er- hålles mellan kylrörets in- och utsida. Genom att dimensionera tvärsnittet hos kylpanelen kan den termiska resistansen fram till undertaket ytterligare justeras.

Normalt används isolerade kanaler för distribution av tilluft (friskluft) i ett kryss- ningsfartyg eftersom luften, som passerat ett kylbatteri i centralaggregatet för att avfuktas och kylas är mycket kall (ca 11 C sommartid). Utan isolering skulle kyl- kapacitet gå förlorad och kondens skulle uppträda utanpå kanalerna. Om man i stället distribuerar varmare luft och sedan kyler luften strax innan den strömmar ut i respektive utrymme kan man använda oisolerade kanaler mellan central- aggregatet och respektive utrymme. Detta medför att kanalsystemet blir väsent- ligt billigare, mindre voluminöst och betydligt lättare.

Enligt uppfinningen tillföres varm luft i oisolerade kanaler till hytten. En liten behändig värmeväxlare kopplas i serie med slingan i kyltaket vid respektive utrymme så att denna värmeväxlare matas med returvatten från kyltaket. Om då kyltaket matas med 6 - 7 gradigt vatten kan man räkna med att returvattnet håller ca 9 - 10 °C efter det att det passerat genom rörslingan. Detta vatten får fortsätta genom värmeväxlaren och kommer då att kyla tilluften från exempelvis 20 °C till 14 °C vilket ofta är en lämplig sk undertemperatur. Returvattnets temperatur har då stigit till 13 - 14 °C vilket är en lämplig (nödvändig) returvattentemperatur att återmata till kylmaskinen.

Claims (1)

1. 513 564 12 PATEl-VTKRAV . Kyltak för fartyg innefattande en rörslinga (4) med ett flytande kylmedium, ett undertak (5) och en kylpanel (1) som uppbär rörslingan och transporterar värme mellan rörslingan och undertaket, k ä n n e t e c k n a t a v att rör- slingan innefattar en termisk isolering som ökar det termiska flödesmotståndet mellan nämnda kylmedium och nämnda kylpanel. . Kyltak enligt patentkrav 1, k ä n n e te c k n at a v att rörslingan (4) är anordnad av ett kontinuerligt rör av ett polymert material. . Kyltak enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t a v att rörslingan (4) är anordnad av en tvärbunden polyeten. . Kyltak enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t a v att rörslingan (4) är anbringad på kylpanelens (1) undersida. . Kyltak enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e te c k n a t a v att kylpanelen innefattar en separationsanordning (11) vilken tillfälligt separerar undertaket (5) från kylpanelen (1) för att undvika kondensproblem. . Förfarande vid Värmereglering av en hytt i ett fartyg, varvid ett kyltak inne- fattande en rörslinga (4) med ett flytande kylmedium, ett undertak (5) och en kylpanel (1) som uppbär rörslingan, är anordnat att upprätta en termisk trans- port mellan hytten och kylmediet, k ä n n e t e c k n a t a v att rörslingan bringas att innefatta en termisk isolation, varvid nämnda termiska transport bibringas ett ökar flödesmotstånd. . Förfarande enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a t a v att rörslingan (4) anordnas av ett kontinuerligt rör av ett polymert material. 513 564 13 8. Förfarande enligt patentkrav 6 eller 7, k ä n n e t e c k n a t a v att rörslingan (4) anbringas till kylpanelen (1) underifrån. 9. Förfarande enligt patentkrav 6 eller 7, k ä n n e t e c k n a t a v att undertaket tillfälligt bringas att separera från kylpanelen för att undvika kondensproblem. 10. Användning av ett kyltak enligt patentkraven 1 - 5 eller ett förfarande enligt patentkraven 6 - 9 vid ett kryssningsfartyg.