SE518788C2 - Metod och anordning för utnyttjande av jord- och solvärme - Google Patents

Description

518 788 2 övervakas genom övervakning av temperaturen av in- och/eller utströmningsvätskan i värmeväxlaren.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är, att åstadkomma en metod av inled- ningsvis nämnt slag, vilken representerar en förbättring relativt vad som är tidigare känt enligt ovan angivna publikationer. Detta ändamål uppnås med de utmärkande drag som anges i patentkravets l kännetecknande del.

Ett annat ändamål med uppfinningen är, att åstadkomma en anordning för utförande av den uppfinningsenliga metoden vilken genom de drag som anges i patentkravets 4 kännetecknande del åstadkommer ett effektivare tillvaratagande av solenergi än vad som är fallet vid de i nämnda publikationer beskrivna systemen.

Ytterligare fördelar hos uppfinningen framgår av de underordnade patentkraven och av följande beskrivning av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritning vilken, som exempel schematiskt visar ett värmesystem för ett småhus för utnyttjande av sol- och bergvärme. Det inses att uttrycket bergvärrne även skall inkludera värme erhållen ur mark eller ur sjövatten. Pâ ritningen har utlämnats sådana för fackmannen själv- klara komponenter som exempelvis expansionskärl. För att öka överskådligheten visas ej heller närmare varken ett styrdon, exempelvis en mikroprocessor, som har till uppgift att förmå anordningen att arbeta enligt senare iiännare förklarade driftsalter- nativ, vilka naturligtvis sammanhänger med tillgång på solenergi och husets energi- behov dvs med de varma resp kalla årstidema eller ledningar mellan styrdonet och temperaturgivare och ventiler.

Generellt en anordning enligt uppfinningen företrädesvis för att fylla varmvatten- och uppvärrnningsbehov för ett småhus. På ritningen betecknar 1 ett första rörlednings- system avsett för tillvaratagande av bergvärrne; med 2 antyds en rörslinga, som kan sträcka sig ca 300 m ned i marken och 3 hänvisar till ett andra rörledningssystem i vilket är inkopplat en solfångare 4 samt 5 till ett tredje rörledningssystem, som kom- municerar med husets värmeförbrukare, vilka kommer att redogöras för senare. I rörledningssystemet l finns en cirkulationspump la och en backventil lb. I rörled- ningssystemet 3 finns en cirkulationspump 3a, en trevägs växelventil 3b och trenne temperaturgivare 3c, 3d och 4a. Rörledningssystemen 1 och 3 är inkopplingsbara till en värmepump 6 förångarsida 6a. Värrnepumpens 6 kondensorsida 6b är ansluten till rörledningssystemet 5 vännepumpens 6 kompressor har betecknats 6c.

Rörledningssystemen 1 och 3 är fyllda med ett värmebärarmedium innefattande, miljövänligt nedbrytbar frysskyddsvätska, som av cirkulationspumpen 3a bringas att 518 788 3 strömma ut ur solfångaren 4 dvs i en av pilar 7 angiven riktning, varvid temperatur- givaren 4a är inrättad att ge en mot värmebärarmediumets temperatur i solfångaren 4 svarande signal och temperaturgivamas 3c och 3d signaler svarar mot värmebärar- mediumets utgångs- resp ingångstemperaturer i anslutning till solfångaren 4. Cirku- lationspumpen la är inrättad att bringa värmebärarmedium i rörledningssystemet l att strömma in i värmepumpens 6 förångare 6a, så som visas med pilar 8 och back- ventilen lb är så inkopplad att den tillåter värmebärarmediumet att strömma från bergvärmeslingan 2 till cirkulationspumpen la, men hindrar värmebärarmedium från att cirkulera runt i rörledningssystemet 1 utan att först ha passerat förångaren 6a och bergvärmeslingan 2.

Enligt uppfinningen är i rörledningssystemet 5 i anslutning till kondensorns 6b in- gångssida inkopplad en värmeväxlare 9, vars värrnebärarsida är inkopplingsbar till rörledningssystemet 3. Det är härvid trevägs växelventilens 3b uppgift att i beroende av rådande driftsförutsättningar, för vilka skall redogöras i anslutning till den uppfin- ningsenli ga anordningens funktion, låta värmebärarmediuni från solfångaren 4 strömma antingen till förångaren 6a eller till värmeväxlaren 9.

I rörledningssystemet 5 finns vidare en elpanna 5a, en trevägs växelventil 5b, en cir- kulationspump 5c, en temperaturgivare Sd, och radiatorer 5e. Till trevägs växelven- tilen 5b är inkopplad en Varmvattenberedare 10, som enligt ett särskilt kännetecken för uppfinningen är dubbelmantlad och således kan tjänstgöra som värmelager för det fall att husets värmebehov understiger genom solvärme tillgänglig värrneenergi. I varmvattenberedaren 10 finns en temperaturgivare l0a och på ritningen återfinnes också en utomhus monterad termostat 11. Cirkulationspumpen 5c är inrättad att förmå varmvatten att strömma i en riktning angiven med pilar 12. Temperaturgivaren 5d har till uppgift att åstadkomma mot vattentemperaturen före cirkulationspumpen 5c svarande signaler vilka utnyttjas för styrning av nämnda vattentemperatur.

Avgörande för hur mikroprocessorn skall styra energiflödet i den uppfinningsenliga anordningen är först och främst husets värrneenergibehov. Husets värmeförbrukare representeras främst av radiatorerna 5e och varmvattenbehov, vilket tillfredsställes genom varmvattenberedaren 10. Naturligtvis kan det också finnas en pool, vars tem- peratur skall hållas inom ett tillfredställande temperaturintervall. Värrneenergikällor är solfångaren 4, bergvärmeslingari och elpannan Sa och tillgång till solvärme är det kriterium, som i första hand får styra energiflödet i anordningen. Elpannan 5a, som naturligtvis också kan vara en ved- eller oljepanna, utgör en reservvärmekälla och kopplas in endast om värmebehovet ej kan tillfredsställas med mark- och/eller sol- 518 788 energi.

Då solfångaren 4 klarar husets värme- och varmvattenbehov överförs vänneenergin från solfångaren 4 till förbrukarna via värmeväxlaren 9, varvid värmebärarmediet med hjälp av pumpen 3a strömmar genom rörledningssystemet 3 från solfångaren 4 via ventilen 3b till värmeväxlaren 9 och tillbaka till solfångaren 4. Förbrukama ener- gimatas via rörledningssystemets 5 medelst cirkulationspumpen Sc, varvid eventuell överskottsenergi via ventilen Sb matas till vannvattenberedaren 10 för lagring vid betydligt högre temperaturer än vad som kan åstadkommas medelst värmepumpen 6.

Skulle värmebehov saknas får värmebärarmediumet istället för att passera genom värmeväxlaren 9 genom omkoppling av ventilen 3b via rörledningssystemet l och bergvärmeslingan överföra värmeenergi till marken, som får tjänstgöra som värme- lager, varvid mediumets strömningsriktning anges med pilarna 7 och 8 och ström- ningen upprätthålles med cirkulationspumparna la och 3a.

Det är temperaturgivarens Sd uppgift att ge signal till mikroprocessorn när vänne- energibehov föreligger resp ej föreligger hos husets förbrukare. Avgörandet för om värrneenergibehov föreligger eller inte är också utomhustemperaturen, som avkännes av termostaten l 1. Detta gäller energimatningen till radiatorerna Se, vilken av mikro- processorn styrs terrnostaten ll. Denna är inrättad att enligt en förinställd kurva indi- kera vilken temperatumivå som givaren Sd vid varje tidpunkt har att betrakta som bör-värde för den temperaturstyrning, som syftar till att tillfredställa det aktuella värmebehovet. Om husets vännebehov ej kan upprätthållas med endast solfångaren 4, startas värrnepumpens 6 kompressor 6c för att åstadkomma spetsvärme. Solfånga- ren 4 ligger inkopplad till rörledningssystemet S via värmeväxlaren 9 så länge tempe- ratumivån i denna är högre än den som avkännes av givaren Sd. När nämnda tempe- raturnivå blir lägre än den av givaren Sd avkända temperaturen kopplas ventilen 3b om så att värmebärarmedium via rörledningssystemen l och 3 från bergvärmeslingan 2 resp från solfângaren 4 får strömma genom värmepumpens 6 förångare 6a. De båda vännekälloma bergvärmeslingan 2 och solfångaren 4 får således samverka för att förse värmepumpen 6 förångare 6a med värmeenergi. Temperaturnivån höjs på kon- ventionellt vis på värmepumpens 6 kondensorsida 6b från vilken rörledningssystemet S överför värme till husets förbrukare.

Enligt ett särskilt kännetecken för uppfinningen kan medelst värmeväxlaren 9 under den Vanna årstiden överföras kyla till t ex sovrum i huset. För detta ändamål finns i rörledningssystemets 3 mellan solfångaren 4 och värmeväxlaren 9 en trevägs växel- ventil 13 med uppgift att kortsluta värmebärarflödet från solfångaren 4. Vidare finns i 518 788 detta rörledningssystem 3 en trevägs växelventil 14 med uppgift att operativt fór- binda bergvärmeslingan 2 med värmeväxlaren 9 samt ett fjärde, till värmeväxlaren 9 medelst en trevägs växelventil 15 inkopplingsbart rörledningssystem 16. Detta, som är isolerat för att hindra att kondens bildas, är inrättat att mata luftkylare, på ritningen betecknande 5el, placerade i de rum där man önskar lägre temperatur än rådande utomhustemperatur. Sålunda kan kylan i marken med av pumparna la, 3a och 5c utnyttjas för att sommartid åstadkomma ett behagligt inomhusklimat.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 35 518 788 Patentkrav Metod för utnyttjande av mark- eller berg- och solvärme, för att fylla vann- vatten- och tempereringsbehov för exempelvis ett småhus varvid för tillvarata- gande av mark- eller bergvärme finns ett med en bergvärmeslinga (2) kommu- nicerande första rörledningssystem (1), för tillvaratagande av solvärme ett med en solfångare (4) kommunicerande andra rörledningssystem (3), vilka är in- kopplingsbara till förångarsidan (6a) av en värmepump (6), som på sin konden- sorsida (6b) via ett tredje rörledningssystem (5) kommunicerar med husets värmeförbrukare, varvid för det fall att från solfångaren (4) utgående värmebä- rartemperatur är högre än dess returtemperatur överförs solvärmeenergi via det andra rörledningssystemet (3) till huset och för det fall att då den ur solfångaren (4) utgående värmebärartemperaturen är lägre än returtemperaturen bringas det första (1) och det andra rörledningssystemet (3) att kommunicera med vär- mepumpens (6) törångarsida (6a) samt att för det fall att huset saknar energibe- hov tas värmepumpen (6) ur drift och det första (1) och det andra rörlednings- systemet (3) bringas att kommunicera så att solvärmeenergin förs till lagring i marken, och varvid en omkoppling är utförbar så att värmebäramiediumet från solfångaren (4) först når värmepumpens (6) förångare (6a), därefter strömmar genom det första rörledningssystemet (1) samt bergvärmeslingan (2) för att slutligen återföras till solfångaren (4) k ä n n e t e c k n a d därav, att överfö- ringen av solvärmeenergi via det andra rörledningssystemet (3) sker via en i detta inkopplad separat värmeväxlare (9). Metod enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att för det fall att från solfångaren (4) uttagbar värmeenergi understiger husets värrneenergibehov men returtemperaturen hos det tredje rörledningssystemets (5) värmebärare är lägre än returtemperaturen hos det andra rörledningssystemet (3) värmebärare, kopp- las denna värmebärare via värmeväxlaren (9) till värmepumpens (6) kondensor (6b). Metod enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d därav, att för det fall att från solfångaren (4) uttagbar värmeenergi överstiger husets värmeenergibeliov, lagras via värmeväxlaren (9) värmeenergi i en med det tredje rörledningssystemet (5) kommunicerande konventionell, dubbelmantlad Varmvattenberedare (l O). 10 15 20 . I o n eo 518 78 s 'ffw-ilšïïflïï . ' . ' ' , . , . .. 7 Anordning för utförande av metoden enligt patentkrav 1, företrädesvis för att fylla varrnvatten- och tempereringsbehov för ett småhus innefattande ett för tillvaratagande av mark/bergvärme avsett med en bergvärmeslinga (2) förbun- det första rörledningssystem (l), ett med en solfångare (4) för tillvaratagande av solvärme kommunicerande andra rörledningssystem (3), vilka rörlednings- system är fyllda med ett värmebärannedium och en till rörledningssystemen (1,3) inkopplingsbar värmepump (6), som på sin kondensorsida (6b) är inrättad att via ett tredje rörledningssystem (5) kommunicera med småhusets, vänne- förbrukare, k ä n n e t e c k n a d därav, att det tredje rörledningssystemet (5) innefattar en i detta, på tilloppssidan av värmepumpens (6) kondensorsida (6b) inkopplad separat vänneväxlare (9), som medelst en i det andra rörledningssy- stemet (3) befintlig trevägs växelventil (3b) tillåts kommunicera med solfånga- ren (4) då från denna utgående värmebärarmediumtemperatumivå är större än värmebärarmediumets returtemperatur i det tredje rörledningssystemet (5) och att det andra rörledningssystemet (3) innefattar en andra ventil inrättad att medge kortslutning av solfångarens (4) värmebärarflöde och en tredje ventil in- rättad att operativt förbinda bergvärmeslingan (2) med den separata värmeväx- laren (9) och att det i det tredje rörledningssystemet (5) finns en trevägs växel- ventil (15) inrättad att dels bryta förbindelsen med det tredje rörledningssyste- met (5) dels förbinda värmeväxlaren (9) och cirkulationspumpen (5c) med ett fjärde rörledningssystem (16), i vilket är inkopplad åtminstone en luftkylare (5e1).