SE526649C2 - Värmepump - Google Patents

Description

0 000 0000 O I 00 00 00 00 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000 00 00 00 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000 0 0 0 0 N Ü 20 25 30 35 526 649 2 Ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning är att anvisa en värmepump som är lätt att installera. Åtminstone det primära syftet med föreliggande uppfinning realiseras medelst en anordning som erhållit de i det efterföljande självständiga patentkravet 1 angivna särdragen. Föredragna utföringsformer är definierade i de osjälvständiga patentkraven.

Kort beskrivning av ritningarna Nedan kommer ett antal utföringsformer av uppfinningen att beskrivas, varvid hänvisning görs till de bifogade ritningarna, där: Fig. A visar schematiskt en Ranque-generator; Fig. 1 visar den schematiska uppbyggnaden av en första utföringsform av en värmepump enligt föreliggande uppfinning; Fig. 2 visar den schematiska uppbyggnaden av en andra utföringsform av en värmepump enligt föreliggande uppfinning; Fig. 3 visar den schematiska uppbyggnaden av en tredje utföringsform av en värmepump enligt föreliggande uppfinning; och Fig. 4 visar den schematiska uppbyggnaden av en fjärde utföringsform av en värmepump enligt föreliggande uppfinning.

Detaljerad beskrivning av känd teknik samt föredragna utföringsformer av föreliggande uppfinning Den i Fig. A visade Ranque-generatorn innefattar en kammare C, ett första från kammaren C utgående utloppsrör P1 samt ett andra från kammaren utgående utloppsrör P2, varvid utloppsrören Pl och P2 generellt ansluter till motsatta sidor av kammaren C. Kammaren C definierar ett utrymme som generellt har cirkulärcylindriskt tvärsnitt med avseende på en axel i papperets plan. Vid drift av Ranque-generatorn tillförs trycksatt luft eller gas till kammaren C. I kammaren C kommer den tillförda luften eller gasen med stor hastighet, ca 1.000.000 varv/min, att röra sig utefter kammarens cirkulärcylindriska begränsningsyta, varvid det genom i N 20 25 35 5.26 649 3 kammaren C anordnade organ sker en uppdelning i en yttre varm luft- eller gasström och en innanförliggande kall luft- eller gasström. Dessa båda luft- eller gasströmmar avleds åt olika håll via de båda utloppsrören P1 och P2. Temperaturskillnaden mellan den kalla luft- eller gasströmmen och den varma luft- eller gasströmmen är betydande. I exemplifierande och ej begränsande syfte kan nämnas att om trycksatt luft av 7 bar tillförs kammaren C kan, vid en uppdelning i lika stora volymströmmar varm luft och kall luft, erhållas en varm luftström med en temperatur som är ca 50°C högre än den tillförda luften och en kall luftström med temperaturen som är ca 50°C lägre än den tillförda luften. Om det sker en uppdelning i olika stora volymströmmar varm luft och kall luft kommer temperaturskillnaden gentemot den tillförda luften att minska om volymströmmen ökar.

Ranque-generatorn representeras således känd teknik, varför densamma ej beskrivs mer i detalj.

I Fig. 1 visas schematiskt ett utrymme S, i vilket är anordnad en första utföringsform av en värmepump enligt föreliggande uppfinning. Utrymmet S kan exempelvis utgöras av ett bostadshus.

Den i Fig. 1 visade värmepumpen enligt föreliggande uppfinning innefattar en Ranque-generator 1, en kompressor 3, en förbindelseledning 5 till Ranque-generatorn 1, en första utloppsledning 7 från Ranque-generatorn 1, en andra utloppsledning 9 från Ranque-generatorn 1 och en första inloppsledning 10 till kompressorn 3.

Förbindelseledningen 5 sträcker sig mellan kompressorn 3 och Ranque-generatorn 1. Den första utloppsledningen 7 mynnar i utrymmet S medan den andra utloppsledningen sträcker sig genom utrymmets S begänsningsvägg och mynnar sàledes i det fria. Den första inloppsledningen 10 sträcker sig från den fria luften utanför utrymmet S till kompressorn 3. De i den streckade rutan i Fig. 1 befintliga komponenterna ingår således i värmepumpen enligt föreliggande uppfinning.

Den i Fig. 1 visade värmepumpen fungerar på så sätt att uteluft tillförs kompressorn 3 via den första inloppsledningen 10. Kompressorn 3 komprimerar denna uteluft och tillför således trycksatt luft till Ranque-generatorn 1. Pâ sätt som 0 0 0 0 000 00 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0000 00 00 00 00 00 00 00 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 W 20 25 :so 35 526 649 4 ovan har beskrivits omvandlar Ranque-generatorn 1 denna trycksatta luft till en varm luftström, vilken leds ut i utrymmet S via den första utloppsledningen 7, och en kall luftström, vilken tillförs uteluften via den andra utloppsledningen 9.

Värmeinnehàllet i den varma luftströmmen kommer således utrymmet S tillgodo. I detta sammanhang skall även beaktas att den värme som alstras då kompressorn 3 komprimerar luften kommer utrymmet S tillgodo. Förluster beroende på kompressorns g 3 egen verkningsgrad kommer även utrymmet S tillgodo i form av värme.

Vid den i Fig. 2 visade utföringsformen innefattar värmepumpen enligt föreliggande uppfinning motsvarande komponenter som vid utföringsformen enligt Fig. 1, dvs en Ranque-generator 101, en kompressor 103, en förbindelseloppsledning 105 till Ranque-generatorn 101, en första utloppsledning 107 från Ranque-generatorn 101, en andra utloppsledning 109 från Ranque-generatorn 101 och en första inloppsledning 110 till kompressorn 103.

Den i Fig. 2 visade värmepumpen fungerar på så sätt att rumsluft tillförs kompressorn 103 via den första inloppsledningen 110. Kompressorn 103 komprimerar denna rumsluft och tillför således trycksatt luft till Ranque- generatorn 101. På sätt som ovan har beskrivits omvandlar Ranque-generatorn 101 denna trycksatta luft till en varm luftström, vilken leds ut i utrymmet S1 via den första utloppsledningen 107, och en kall luftström, vilken tillförs uteluften via den andra utloppsledningen 109.

Vid det i Fig. 2 visade arrangemanget alstras ej något övertryck i utrymmet S1 då den till kompressorn 103 tillförda luften utgörs av rumsluft som tas från utrymmet S1. Om all luft tas inifrån utrymmet S1 kommer ett undertryck att bildas i utrymmet S1, vilket i sin tur medför att luft kommer att strömma in i utrymmet S1 genom ventiler och dylikt, varvid en ventil V1 är indikerad i Fig. 2. Genom att uteluft sugs in genom ventilen V1 kommer luftväxlingen generellt att vara god vid den i Fig. 2 visade utföringsformen.

Den i Fig. 3 visade utföringsformen av en värmepump enligt föreliggande uppfinning bygger pà ett slutet system som 10 15 20 25 35 526 649 5 innefattar två värmeväxlare. De i den streckade rutan i Fig. 3 befintliga komponenterna ingår således i värmepumpen enligt föreliggande uppfinning. Värmepumpen enligt Fig. 3 är installerad i ett utrymme S2 och innefattar således även en Ranque-generator 201 och en kompressor 203. En förbindelseledning 205 sträcker sig från kompressorn 203 till Ranque-generatorn 201. Från Ranque-generatorns 201 varma sida utgår en första utloppsledning 207, vilken är ansluten till en första värmeväxlare 211, vilken är belägen inuti utrymmet S2.

En första inloppsledning 210 till kompressorn 203 utgår från en andra värmeväxlare 213, vilken är belägen på utsidan av utrymmet S2. En andra inloppsledning 212 sträcker sig fràn den första värmeväxlaren 211 och förenar sig med den första inloppsledning 210 på kompressorns 203 uppströmssida. Den andra värmeväxlaren 213 är förbunden med den kalla sidan av Ranque-generatorn 201, varvid detta sker medelst en andra utloppsledning 209 från Ranque-generatorn 201.

Den i Fig. 3 schematiskt visade värmepumpen fungerar på följande sätt. Luft/gas tillförs kompressorn 203 via den första inloppsledningen 210 och den andra inloppsledningen 212, varvid denna tillförda luft/gas är en blandning av luft/gas från den första värmeväxlaren 211 och luft/gas från den andra värmeväxlaren 213. Den luft/gas som kommer från den andra värmeväxlaren 213 är uppvärmd av utomhusluften medan den luft/gas som kommer från den första värmeväxlaren 211 har avgivit värme till utrymmet S2, dvs den är nedkyld. Dessa båda volymer av luft/gas blandas nu och tillförs kompressorn 203, varefter den tillförda blandningen trycksätts av kompressorn 203. Från kompressorn 203 tillförs tryckluft till Ranque- generatorn 201, varvid denna tillförda tryckluft pà känt sätt uppdelas i en varm luftström som avleds via den första utloppsledningen 207 samt en kall luftström som avleds via den andra utloppsledningen 209.

Den genom den första utloppsledningen 207 avbördade varma luft-/gasströmmen passerar genom den första värmeväxlaren 211, varvid den varma luft-/gasströmen avger värme till utrymmet S2. Den så nedkylda luft-/gasströmmen fortsätter därefter i den andra inloppsledningen 212 och 0 0 0 0 0 0 0 0 0000 00 00 0 00 00 00 00 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 000 0 00 0 000 0 00 0 00 W Ü 20 25 '30 35 526 649 6 blandas med luft-/gasströmmen i den första inloppsledningen 210, pà uppströmssidan av kompressorn 203.

Den fràn Ranque-generatorn 201 avbördade kalla luften/gasen strömmar i den andra utloppsledningen 209 och passerar genom den andra värmeväxlaren 213. Genom att den i utloppsledningen 209 strömmande luften/gasen är kraftigt nedkyld kommer den vid passage genom den andra värmeväxlaren 213 att värmas upp av uteluften, även om denna har temperatur. Efter det att luften/gasen har värmeväxlaren 213 tillförs den kompressorn förhållandevis låg passerat den andra 203 via den första inloppsledningen 210. Såsom ovan påpekats sker därvid en blandning med den luft/gas som kommer från den första värmeväxlaren 211.

Den i Fig. 4 visade utföringsformen av en värmepump enligt föreliggande uppfinning är en variant av den i Fig. 3 visade utföringsformen. Värmepumpen enligt Fig. 4 är installerad i ett utrymme S3 och innefattar således även en Ranque-generator 301 och en kompressor 303. En förbindelse- ledning 305 sträcker sig från kompressorn 303 till Ranque- generatorn 301. Från Ranque-generatorns 301 varma sida utgår en första utloppsledning 307, vilken är ansluten till en första värmeväxlare 311, vilken är belägen inuti utrymmet S3.

En första inloppsledning 310 till kompressorn 303 utgår från en andra värmeväxlare 313, vilken är belägen pà utsidan av utrymmet S3. En andra inloppsledning 312 första värmeväxlaren 313 och förenar sig inloppsledning 310 till kompressorn 303. inloppsledning 310 utgår från den första värmeväxlaren 311, vilken är belägen på utsidan av utrymmet S3. Den första inloppsledningen 310 är ”lindad” runt kompressorn 303 och förbindelseledningen 305 innan den första inloppsledningen 310 går ihop med den andra inloppsledningen 312 uppströms om kompressorn 303. Detta arrangemang syftar till att kyla den förbindelseledningen 305 och kompressorn 303. Därigenom minskas värmeförluster och temperaturen i den första utloppsledningen 307 höjs. Den andra värmeväxlaren 313 är förbunden med den kalla sidan av Ranque-generatorn 301, varvid detta sker medelst en andra utloppsledning 309 från Ranque- generatorn 301. sträcker sig från den med den första Denna första 10 15 20 25 35 526 649 7 Den i Fig. 4 beskrivna utföringsformen av en värmepump enligt föreliggande uppfinning fungerar pà principiellt samma sätt som utföringsformen enligt Fig. 3.

Generellt gäller för de ovan beskrivna utföringsformerna av en värmepump enligt föreliggande uppfinning innefattar en Ranque-generator och en kompressor. Företrädesvis används en skruvkompressor, vilken uppvisar en hög kapacitet och ett jämnt luftflöde. Den värme som alstras då kompressorn komprimerar luften kommer det utrymme tillgodo, i vilket värmepumpen är installerad. V Tänkbara modifikationer av uppfinningen vid de ovan beskrivna utföringsformerna av uppfinningen är kompressorn 3; 103; 203; 303 placerad i utrymmet S; S1; S2; S3. Emellertid kan man inom ramen för föreliggande uppfinning även tänka sig att kompressorn är placerad utanför det utrymme som värmepumpen skall verka i.

Värmepumpsystemet enligt föreliggande uppfinning kan exempelvis vara försedd med en temperaturavkännare för att registrera temperaturskillnaden mellan den varma och kalla sidan hos Ranque-generatorn 1; 101; 201; 301, varvid varvtalet hos kompressorn 3; 103; 203; 303 kan regleras i beroende av denna uppmätta temperaturskillnad.

Den kompressor 3; 103; 203; 303 som används i en värmepump enligt föreliggande uppfinning kan vara vattenkyld, varvid den värme som alstras i anslutning till kompressorn 3; 103; 203; 303 kan tas till vara via en värmeväxlare.

Vid utföringsformen enligt Fig. 3 är en andra värmeväxlare 213 anordnad utanför utrymmet S2, i fria luften.

Denna andra värmeväxlare 213 kan även vara belägen i vatten, exempelvis i en sjö, den kan vara nedgrävd i marken eller förlagd i berggrunden. Det är även tänkbart att den andra värmeväxlaren 213 är utformad som en solfångare. Generellt syftar de här exemplifierade arrangemangen till att åstadkomma en förbättrad uppvärmning av luften/gasen jämfört med placering av den andra värmeväxlaren 213 i fria luften.

Vid utföringsformen enligt Fig. 3 kan man inom ramen för uppfinning även tänka sig att den första värmeväxlaren 211 0 o 0 c 0 0 0 oo 0 0 010000 00 00 0 0 0 000 0000 0 0 0 00 000 000 00 0 0 0 0 0 0 0 10 526 64-9 0 0000 0 0 0 00 000000 0 0 0 00 00 0000 8 används för att värma tappvarmvatten eller vatten i ett system för vattenburen värme.

Vid utföringsformen enligt Fig. 3 kan man inom ramen för föreliggande uppfinning även tänka sig att den andra utloppsledningen 209 används för att kyla exempelvis ett kylskåp, en frys eller en jordkällare.

Inom ramen för föreliggande uppfinning kan man även tänka sig att en eller båda värmeväxlarna integreras med värmepumpen enligt föreliggande uppfinning, dvs kompressorn, Ranque-generatorn och åtminstone en av värmeväxlarna bildar en enhet i det utryme som värmepumpen är avsedd att verka i. Om den värmeväxlare som är ansluten till Ranque-generatorns kalla sida är integrerad i nämnda enhet måste den kalla luft som alstras i omrâdet för denna värmeväxlare tas om hand på lämpligt sätt, varvid detta exempelvis kan ske genom en fläkt, vilken förpassar den kalla luften till utsidan av det utrymme som värmepumpen är avsedd att verka i.

Claims (10)

W 20 25 30 35 526 649 Patentkrav

1. Värmepump, avsedd att verka i ett utrymme (S; S1; S2; S3), varvid värmepumpen innefattar en i utrymmet (S: S1; S2; S3) belägen kompressor (3; 103; 203; 303) samt en första inloppsledning (l0; 110; 210; 310) för tillförsel av luft/gas till kompressorn (3: 103; 203; 303), k ä n n e t e c k n a d av att värmepumpen innefattar en Ranque-generator (l; 101; 201; 303), en mellan kompressorn (3: 103; 203; 303) och Ranque-generatorn (l; 101; 201; 301) sig sträckande förbindelseledning (5: 105; 205; 305) för att överföra trycksatt luft/gas till Ranque~generatorn (l; 101; 201; 301), en från Ranque-generatorns (l; 101; 201; 301) varma sida utgående första utloppsledning (7: 107; 207; 307) för luft/gas, vilken mynnar inuti utrymmet (S; S1) eller är ansluten till en första värmeväxlare (211; 311) i utrymmet 101; 201; 301) 109; 209; 309) S1) utsida eller 313). (S2: S3), och en från Ranque-generatorns (l; kalla sida utgående andra utloppsledning (9: för luft/gas, vilken mynnar på utrymmets (S: är ansluten till en andra värmeväxlare (213:

2. Värmepump enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den andra värmeväxlaren är belägen på utrymmets (S2: S3) utsida.

3. Värmepump enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att inloppet till inloppsledningen (10) är beläget i fria luften på utsidan av utrymmet (S).

4. Värmepump enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att inloppet till den första inloppsledningen (110) är beläget i fria luften pà insidan av utrymmet (S1).

5. Värmepump enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att den första inloppsledningen (210; 310), vid sin från kompressorn (203; 303) vända ände, är ansluten till den andra värmeväxlaren (213: 313) på utrymmets (S2: S3) utsida. 10 15 20 25 526 649 10

6. Värmepump enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att den första inloppsledningen (310) sträcker sig runt kompressorn 303 och förbindelseledningen (305) för överföring av trycksatt luft/gas till Ranque-generatorn (301).

7. Värmepump enligt krav 5 eller 6, k ä n n e t e c k n a d av att en från den första värmeväxlaren (211: 311) utgående andra inloppsledning (212: 312) går samman med den första inloppsledningen (2l0; 310) på kompressorns (203: 303) uppströmssida.

8. Värmepump enligt något eller några av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att kompressorn utgörs av en skruvkompressor (3; 103; 203).

9. Värmepump enligt något eller några av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar en temperaturavkännare för att registrera temperaturskillnaden mellan den varma och kalla sidan hos Ranque-generatorn 1; 101; 201; 301, och att värmepumpen även innefattar organ för att reglera varvtalet hos kompressorn 3; 103; 203; 303 i beroende av denna uppmätta temperaturskillnad.

10. Värmepump enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att i den andra inloppsledningen (212: 312) är inkopplad en Varmvattenberedare.