SE530407C2 - Regleranordning - Google Patents

Description

25 30 530 40? vattnet i varmvattenberedaren, det s.k. sekundärvattnet eller tappvarmvattnet, av det så kallade primärvattnet som uppvärmts via värmepumpslingan. Då den tillgängliga, vattenuppvärmande temperatur som finns tillgänglig är begränsad av den tempera- tur, till vilken värmepumpen klarar av att värma primär- vattnet, finns det en begränsning av den temperatur till vilken sekundärvattnet kan uppvärmas.

Vid konstruktion av värmepumpar måste därför hänsyn tas till ett antal kriterier. Till exempel bör tappvarmvatten för bad och dusch vara minst 40°C vid tappstället. Vidare finns det, åtminstone i Sverige, regler som säger att temperaturen i en ackumulerande varmvattenberedare skall vara minst 50°C. Dess- utom bör, för att förhindra en för stor tillväxt av legionel- labakterier, allt varmvatten upphettas till minst 60°C med jämna mellanrum.

Värmepumpen kan således inte uppvärma primärvattnet till hur hög temperatur som helst, åtminstone inte på ett ekonomiskt sätt, vilket leder till begränsningar av hur mycket sekundär- vattnet, tappvarmvattnet, kan uppvärmas av primärvattnet.

Det finns således ett behov av en värmepump som kan tillhanda- hålla en större mängd sekundärvatten till en lägre kostnad.

Uppfinningens ändamål och viktigaste kännetecken Det är ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhanda- hålla en regleranordning som vid en värmepump kan tillhanda- hälla en större mängd sekundärvatten till en lägre kostnad.

Detta syfte uppnås, enligt en första aspekt av uppfinningen, med en regleranordning enligt patentkrav l, en metod enligt patentkrav l3 samt en värmepump enligt patentkrav 22 och ett uppvärmningssystem enligt patentkrav 23, Regleranordningen enligt föreliggande uppfinning, vilken är avsedd för användning vid en värmepump med en förångare och en 73633.doc; 2005-07-06 UI 10 15 20 25 30 530 407 kondensor varvid ett medelst förångaren och en kompressor upp- värmt värmeöverföringsmedium i en värmeöverföringskrets är anordnat att via ett forsta värmeväxlarparti och ett andra värmeväxlarparti avge värme till ett huvudvätskeflöde, inkluderar organ för att, åtminstone i en uppvärmningsmod, avleda ett delflöde från nämnda huvudvattenflöde för passage genom det andra värmevaxlarpartiet. Detta har fördelen att det lägre flödet markant ändrar förhållandet mellan värmeöver- föringsyta och flöde jämfört med känd teknik, vilket leder till att delflödet kan uppvärmas till en betydligt högre temperatur än tidigare, och dessutom till en betydligt lägre kostnad. Delflodet kan sedan användas för uppvärmning av sekundärvatten till en väsentligt varmare temperatur än tidigare.

Nämnda delflöde kan avledas efter passage av huvudvätskeflödet genom det första värmeväxlarpartiet. Detta har fördelen att delflödet redan är delvis uppvärmt när det når det andra värmeväxlarpartiet.

Anordningen kan innefatta organ för att leda uppvärmt delflöde genom eller intill en vattenbehållare för avgivning av värme från delflödet till vatten i behållaren vid delflodets passage. Detta medför att ackumulerat vatten med en hög temperatur till låg uppvärmningskostnad kan erhållas.

Anordningen kan vidare innefatta reglerorgan för reglering av delflödets andel av det totala flödet. Reglerorganet kan t.ex. utgöras av en styrbar shuntventil eller strypventil.

Detta har fördelen att delflodets flöde kan regleras så att det hela tiden säkerställs att temperaturen på det flöde som går in i toppen på vattentanken inte understiger en viss temperatur, t.ex. 50°C. Vidare kan vattenflödena hela tiden regleras efter behov, t.ex. kan vid vissa tillfällen varm» vattenproduktion prioriteras, medan i andra fall uppvärmning 73 6330cc, 2005-0106 10 15 20 30 530 40? prioriteras. Regleringen styrs företrädesvis med hjälp av värmepumpens reglerdator.

Delflödets returflöde och varmvattnets returflöde kan samman- kopplas på det första värmeväxlarpartiets kallvattensida.

Detta har fördelen att i uppvarmningssystemet ackumulerad energi kan ”lånas” för att tillfälligt höja varmvatten- produktionen.

Det första värmeväxlarpartiet kan väsentligen utgöras av en kondensor, och det andra värmevaxlarpartiet kan väsentligen utgöras av en hetgasvärmevaxlare. Detta har fördelen att den varma hetgasen kan värma delflödet till en mycket hög tempera- tur.

Kort beskrivning av ritningarna I figur l visas allmänt en värmepump enligt känd teknik.

I figur 2a-e visas olika driftsfall med tillhörande entalpi- diagram för en exempelvärmepump enligt den kända tekniken.

I figur 3a och Bb visas en värmepump enligt en exempel- utföringsform av föreliggande uppfinning.

I figur 4 visas ett exempeldriftsfall enligt föreliggande upp- finning.

I figur 5 visas ett annat exempeldriftsfall enligt före- liggande uppfinning.

I figur 6 visas en alternativ utföringsform av föreliggande uppfinning.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer I fig. l visas en värmepump lO enligt känd teknik som ar installerad i en fastighet såsom en villa, och schematiskt ett radiatorsystem 15. Värmepumpen 10 är försedd med en regler- dator 12, vilken styr och övervakar diverse funktioner i varmepumpen. Exempel på sådana funktioner kan vara inställning 736331íoc: 2005-07-06 10 15 20 25 30 530 40? och/eller övervakning av arbetstemperaturer för värmepumpens kompressor, inomhus- och utomhustemperaturer, inställning av värmekurva, styrning av rumstemperatur beroende på tid på dygnet eller vid semesterfrånvaro etc. Ytterligare exempel kommer att anges nedan. En användare kan kommunicera med reglerdatorn 12 via på värmepumpen 10 anordnad display och knappsats (ej visat). Värmepumpen 10 innefattar vidare en värmepumpskrets och en vattentank 11 med ett inlopp 13 i tankens underdel för tillförsel av vatten som skall uppvärmas och ett utlopp 14 i tankens övre del för utsläpp av uppvärmt vatten.

Värmepumpskretsen innefattar ett cirkulerande värmeöver- föringsmedium där mestadels flytande värmeöverföringsmedium 21 tar upp värme från en värmekalla såsom en bergvärmeslinga 22, i vilken en köldbärare såsom glykolvatten med en temperatur av ca. ~5° - +5° cirkuleras med hjälp av en cirkulationspump i ett vattenfyllt borrhål. När det flytande värmeöverförings~ mediumet 21 upptar värme förångas det i en förångare 23.

Förångningstemperaturen kan t.ex. vara -7°. Det gasformiga värmeöverföringsmediumet komprimeras sedan med hjälp av en kompressor 24 till ett högre tryck, vilket p.g a. gasens mindre volym medför att gasens temperatur höjs. Den komprime- rade, varma gasen (hetgasen) avger sedan sin värme via en kondensor 25 och en anderkylare 26 sin värme till det s.k. primärvattnet, eller radiatorvattnet 27, samtidigt som gasen kondenseras till vätska. Underkylningen medför att ytterligare värme kan utvinnas och ger således en mer ekonomisk värmepump, samtidigt som det säkerställs att inga gasbubblor kvarstår i värmeöverföringsmediumet när detta når expansionsventilen 28, via vilken det flytande värmeöverföringsmediumets tryck kraftigt sänks, varvid värmeöverföringsmediumets temperatur sjunker hastigt, varefter värmeöverföringsmediumet på nytt upptar värme från bergvärmeslingan 22. I stället för att 7363 3 A106: 2005-07-06 10 15 20 30 530 40? värmeslingan upptar värme från berg kan den uppta sin värme från jord, luft och/eller vatten. I figuren visas även en elpatron 29, vilken endast används i de fall extra värmetill- skott erfordras, t.ex. mycket kalla dagar, samt en vaxelventil l6 for växling mellan varmvattenprodtktion och värmeproduk- tion. Vidare visas en cirkulationspump 17 för cirkulation av primärvattnet.

Det genom värmepumpskretsen uppvärmda primärvattnet används sedan omväxlande for att varma tappvarmvatten och fastighetens radiator- och/eller golvvarmesystem. Värmepumpens verknings- grad styrs av värmeoverforingsmediumets kondenseringstempera- tur, ju lägre temperatur, dvs. ju lägre tryck, kondenseringen påbörjas vid, desto hogre verkningsgrad. Vid uppvärmning av primärvattnet till t.ex. 35° med en lOkW värmepump kan värme- pumpens s.k. effektivitetsfaktor (coefficient of performance, COP), dvs. förhållandet mellan avgiven effekt och tillförd effekt, vara 5, vid 50° kan den vara 3,4 och vid 60° kan den vara 2,5.

Värmepumpen kan således inte uppvärma primarvattnet till hur hög temperatur som helst, åtminstone inte på ett ekonomiskt sätt, vilket leder till begränsningar av hur mycket sekundär- vattnet, tappvarmvattnet, kan uppvärmas av primarvattnet.

Detta exemplifieras med figurerna 2a-2e. I fig. 2a visas systemet i fig. l med temperaturer for ett tänkt driftsfall där fastigheten uppvärms av ett golvvärmesystem, och uppvärm- ning/cirkulering av radiatorvatten i golvvärmesystemet enligt den pilförsedda slingan pågår. Såsom kan ses i figuren har radiatorvattnet en returtemperatur på 25°C när det leds in vid A i underkylaren 26. Vid passage genom underkylare 26 och kondensor 25 uppvärms radiatorvattnet till 35°, samtidigt som värmeoverforingsmediumets temperatur sänks från 66°C vid intrade i kondensorn till 28°C efter passage genom under- 73633.doc; 2005-07-06 10 15 20 25 30 530 407 kylaren. I fig. 2b visas motsvarande entalpidiagram, och såsom kan utläsas i figuren erhålls i detta driftsfall ett CO?-värde (Pmß/PNLMQ på cirka 5. Såsom också kan ses i entalpidiagrammet fungerar den övre delen av kondensorn 25 i fig. 2a som hetgas- varmevaxlare, dvs. avkylning av hetgasen från 66°C till 39°C sker utan kondensering, och först när gasens temperatur når 39°C påbörjas kondenseringen.

I fig. 2c visas samma system, men med temperaturer för ett tänkt driftsfall dar istallet tappvarmvatten i vattentanken ll uppvärms. Såsom kan ses i figuren har i detta fall primar- vattnet en returtemperatur på 47°C när det leds in vid A i underkylaren 26. Vid passage genom underkylaren 26 och kondensorn 25 uppvarms primarvattnet till 60°, samtidigt som varmeöverföringsmediumets temperatur sänks från ll0°C vid inträde i kondensorn till 50°C efter passage genom under- kylaren. I fig. 2d visas motsvarande entalpidiagram, och såsom kan utläsas i figuren erhålls för varmvattenproduktionen ett COP-värde (Pwm/PHLMJ på cirka 2,5. Således sker varmvatten- produktionen till en betydligt högre kostnad än uppvärmningen av radiatorvattnet. Dessutom ger denna lösning, trots den höga hetgastemperaturen, en maximal temperatur på 50~55°C i vatten- tanken ll. Anledningen till detta visas i fig. 2e, dar primar~ vattnets temperaturstegring och värmeöverföringsmediumets temperatursankning vid passage genom underkylare 26 och kondensor 25 visas. Såsom kan ses i figuren sjunker hetgasens temperatur i hetgasdelen från llO°C till 60°C samtidigt som vattnets temperatur endast höjs någon eller några grader, trots att, såsom kan ses i fig. 2d, närmare 30% av varmeöver- föringsmediumets energi avges i hetgasdelen. Att temperatur- ökningen inte blir större beror dels på att hetgasdelens varmeöverförande yta ar förhållandevis liten, och dels på att flödet ar relativt stort. Effekten som uttas ur en varme- våxlare kan skrivas som P=k*®*AT, där ® år vattenflödet och AT 73633doc; 2005-07-06 10 15 20 25 30 530 40? skillnaden mellan vattnets temperatur före och efter värme- växlaren och k är en konstant. Är flödet således stort blir temperaturökningen inte särskilt stor. Den låga primärvatten- temperaturen leder till att ett begränsat varmvattenuttag kan göras innan tankens topptemperatur sjunker under de vid tapp- ställena erfordrade 40°C. Dessutom medför detta att det primarvatten som i fig. 2c har en returtemperatur på 47°C efter en större tappning, på grund av större avkylning vid passage genom tanken ll, får en lägre temperatur, kanske endast 20°C, vilket i sin tur leder till att det uppvärmda primärvattnet kommer att ha en temperatur som är lägre än de visade 60°C, t.ex. kanske så lågt som 30°C, vilket kommer att ytterligare sänka tankens topptemperatur genom att värme förs nedåt i tanken(det varmare vattnet i tankens topp värmer upp primärvattnet, varefter primarvattnet avger värmen till det kallare vattnet i tankens nederdel), och således kan det ta förhållandevis lång :id innan tankens topptemperatur åter upp~ når 50°C och därmed möjliggör en ny större tappning.

Ett satt att öka möjligheten att tappa större mängder vatten är att höja värmeöverföringsmediumets temperatur ytterligare, och därmed primärvattnets temperatur. Detta sker dock till kostnad av sämre verkningsgrad, till exempel erhålls vid en uppvärmning av primärvattnet till ca 65°C en COP på ca 2.

I fig. Ba visas en exempelutföringsform enligt föreliggande uppfinning, enligt vilken tappvarmvatten kan tillverkas till betydligt lägre kostnad jämfört med den kända tekniken. Liksom i fig. l innefattar värmepumpen 30 en värmepumpskrets och en vattentank 31 med ett inlopp 33 i tankens underdel för till- försel av vatten som skall uppvärmas och ett utlopp 34 i tankens övre del för utsläpp av uppvärmt vatten. Även i detta fall upptar ett cirkulerande värmeöverföringsmedium 32 värme från en värmekälla, förångas och komprimeras. I detta fall 73633 (10012005-07-06 10 15 20 25 30 530 40? cirkuleras primärvattnet genom en enhet 36 som utgör kondensor/underkylare, där värmeöverföringsmediumet avger sin värme till primärvattnet under kondensering/underkylning, varvid primärvattnet uppvärms till 35°C för cirkulering medelst en cirktlationspump 41 genom ett golvvärmesystem.

Primärvattnet passerar sedan en elpatron 39. Till skillnad från den kända tekniken, dar värme och varmvatten omväxlande genereras genom att växla flödet medelst växelventilen 3G i figur l, används enligt föreliggande uppfinningen en shunt- ventil som avleder ett delflöde 42 från primärvattnet 37. Ãterstående flöde 43 av primärvattnet cirkuleras genom fastig- hetens golvvärmesystem, medan delflödet 42, vilket är regler- bart och exempelvis uppgår till 20% av det totala flödet, leds till en hetgasvarmevaxlare 35. Genom det lägre flödet kommer förhållandet mellan varmeöverföringsyta och flöde markant att ökas, vilket leder till att delflödet kan uppvärmas till en betydligt högre temperatur. Såsom visas i figur3a och 3b (vilken motsvarar figur 2e) uppvärms i detta fall delflödet (enligt formeln P=k*®*AT) till 60°C samtidigt som värmepumpen arbetar med samma COP som i fig. 2b. Delflödet används sedan för uppvärmning av tappvarmvatten som således kan uppvärmas till 55-60°C till samma COP som skulle ge 35°C enligt den kända tekniken. Efter passage genom vattentanken leds del- flödet ut till huvudflödet för ny cirkulation. Används i stället radiatorer i fastigheten, med den följd att radiator~ vattnet till exempel uppvärms till 60°C istället för 35°C, medför föreliggande uppfinning att delflödet istället kan upp* värmas till än högre temperatur, om t.ex. hetgasens temperatur vid ingången till hetgasvärmeväxlaren har en temperatur på llO°C som i fig. 2c kan vattnet i tanken värmas upp till i princip godtycklig temperatur, dock bör topptemperaturen hållas på max 95°C för att undvika kokning. Genom denna möjlighet att ladda upp vattentanken till en mycket hög 7363311643, 2Ü05-07-U6 10 15 20 25 30 530 40? 10 temperatur erhålls en värmepump som medger ett oerhört mycket större varmvattenuttag till samma tillverkningskostnad. Hur stor förbättringen är inses enkelt eftersom det är de vid tappställena erfordrade 40°C som utgör referensen, och det faktiska temperaturintervallet för blandning av varmvatten således är 55°C (95*40) enligt föreliggande exempel jämfört med lO°C (50-40), vilket ju procentuellt är en mycket stor förbättring med samma COP som tidigare givit 50°C varmt vatten. Detta har dessutom fördelen att risken för tillväxt av legionellabakterier avsevärt kan reduceras eftersom vattnet värms till en högre temperatur, dessutom kan tanken genomvärmas till en hög temperatur med värmepumpsdrift, vilket minskar behovet av elpatronen ytterligare. Flödet kan styras så att ingen kondensering sker i hetgasväxlardelen. Det varma delflödet har fördelen att en snabb uppvärmning i toppen av vattentanken erhålls, och på grund av skiktningen i varm- vattenberedaren får man på så satt snabbt en viss mängd bruk- bart varmvatten även efter en stor tappning. Även vid en total tömning av varmvattenberedaren sker återladdningen i toppen snabbt och resulterar därmed snabbt i en användbar mängd nytt varmvatten. Lösningen enligt uppfinningen medför dessutom att betydligt mer varmvatten erhålls jämfört med den kända tekniken, eftersom vattnet värms till en högre temperatur, alternativt kan storleken på värmepumpens vattenbehållare reduceras. Delflödets flöde kan regleras så att det hela tiden säkerställs att temperaturen på det flöde som går in i toppen på vattentanken inte understiger 50°C, eller hela tiden ligger 5°C över topptemperaturen, dock bör topptemperaturen hållas på max 95°C enligt ovan för att undvika kokning.

I dagens värmepumpar, där varmvatten och värme omväxlande produceras, kan vattnet i radiatorerna stå still i t.ex. 20 minuter när varmvatten produceras. När sedan radiatorvattnet sätts i cirkulation igen kommer en varmvattenpelare gå ut i 7363 3 doc. 2005-07-00 10 15 30 530 40? 11 systemet som en transient, vilken medför snabb uppvärmning av rören i väggarna, vilka kanske svalnat till 20°C, vilket i Sin tur gör att rören värmeutvidgas och försöker trycka isär vägg- reglarna. När detta inte går uppstår knäppningar som kan liknas vid pistolskott. Detta problem kan undvikas med fore- liggande uppfinning eftersom vatten hela tiden cirkuleras i radiatorslingan och temperaturförändringar sker utan transien- ter.

Föreliggande uppfinning har en ytterligare fördel i det att det ackumulerade vattnet i fastighetens uppvärmningssystem kan användas för att snabba upp uppvärmningen av tappvarmvattnet.

Detta exemplifieras i fig. 4. Om ett stort varmvattenuttag ur vattentanken utförs kommer delflödets returtemperatur, dvs. temperaturen efter passage genom vattentanken, att sänkas fràn, vid ett exempel med 50°C vatten i radiatorslingan, 70°C till exempelvis l5°C såsom i fig. 4 (i figuren visas delflödet temperatur efter varmvattenuttaget, av denna anledning är del- flödets temperatur i figuren 67°C och inte 70°C). Detta l5°C varma vattnet blandas sedan med radiatorslingans returflöde.

Om delflödet utgör ca 9%, som i figuren (l6g/(l6g+l68g)), av det totala flödet medför detta att radiatorvattnets returflöde sänks med ca 2°C (enligt formeln R*(l6+l68)=(l5*l6+40*l68), där R=resulterande temperatur, vilket i sin tur medför att delflödets maxtemperatur sänks till ca 67°C. Om, såsom kan vara fallet i en normal villa, radiatorslingan består av 400kg järn och rymmer lOO liter vatten i rörledningar samt element kan antalet liter L extra 40°C varmt vatten som erhålls genom temperatursänkningen i radiatorslingan beräknas som 2*(lOO*4,l8+400*O,46) = 30*(L*4,18}, dar: 4,18 = vattnets värmekapacitivite: 0,46 ll järnets värmekapacititvet 73ó33.doC; 2005-07-06 10 15 30 530 40? 12 30 = temperaturskillnad från l0°C inkommande vatten till 40°C vatten, vilket ger 10 liter extra 40°C vatten, med en genomloppstid på' totalt 10 minuter (dvs. den tid det tar att byta ut radiator- vattnet med angivet flöde). Även om temperaturen i radiato- rerna sanks i detta fall varmer de fortfarande, och när Sedan inget varmvattenuttag görs under en period laddas radiator- system och vattentank på nytt med hjälp av varmepumpen- I fig. 5 visas ytterligare ett exempel där en än större del av i radiatorsystemet ackumulerad energi ”lånas” for varmvatten- tillverkning. I detta exempel är delflodet storre, ca 58%, vilket leder till en lägre maxtemperatur for delflodet. Del- flodets returtemperatur blir i detta fall något högre på grund av det större flödet, t.ex. 20°C såsom i figuren. Detta 20°C varma vatten blandas liksom tidigare med radiatorslingans returflode, vilket medför att radiatorvattnets returflode i detta fall, enligt ovan, sänks med ca l2°C. Med samma indata i övrigt som ovan erhålls i detta fall 58 liter extra 40°C varmt vatten med en genomloppstid på totalt 21 minuter.

Styrningen av hur stort delflode som ska avledas från huvud- flödet kan hela tiden regleras med hjälp av varmepumpens reglerdator. Exempel på reglerparametrar kan utgoras av en eller flera av: - huvudvattenflodets temperatur efter kondensorn, - huvudvattenflodets returflödestemperatur, - huvudvattenflodets flöde, - en eller flera temperaturer i vattenbehållaren, - delflodets temperatur efter hetgasvärmeväxlaren, - hetgasens temperatur, - delflodets returflodestemperatur, - delflodets flode, - varmvattenuttag, 73ó33.doc; 2005-07-06 10 15 25 30 530 40? 13 - köldmediekretsens tryck på hög- respektive lågtryckssidäflf ~ kompressorns avgivna effekt.

Regleringen kan således vara anordnad att vid olika tidpunkter rioritera olika saker. T.ex. kan vid vissa tillfällen varm~ vattenproduktion prioriteras, medan i andra fall uppvärmning av fastigheten prioriteras. Vidare kan kompressorn utgöras av en kapacitetsreglerad kompressor. Detta har t.ex. fördelen att när en tappning av varmvatten gjorts kan kompressorns kapaci* tet, förutsatt att den inte redan arbetar med maximal kapaci- tet, ökas så att hela tiden samma framledningstemperatur erhålls trots det kallare returvattnet.

I fig. 6 visas en alternativ utföringsform av föreliggande uppfinning. I detta fall är delflödets 62 retur kopplat till kondensorns 60 utgång. Detta medför att det ovan beskrivna energilànet inte är möjligt, däremot har denna utföringsform fördelen att när vattentanken 6l är fulladdad kan delflödets 62 retur hjälpa till att värma upp radiatorvattnet. Dessutom har detta fördelen att, vid laddad vattentank 61, delflödets 62 returflöde inte höjer radiatorvattnets returtemperatur, vilket i sin :ur medför att kondenseringstemperaturen i kondensorn inte höjs, med förbättrad verkningsgrad som följd.

Dock mäste hetgasvaxlaren i detta fall göras större för att klara hela uppvärmningen vid sommarfallet då inget flöde går genom radiatorerna och kondensorn därmed inte används. I en alternativ (ej visad) utföringsform kan en växelventil till- handahållas för att styrbart kunna koppla delflödets retur enligt fig. 3A eller fig. 6. På detta satt kan delflödets retur hela tiden kopplas enligt vad som för tillfället är fördelaktigast.

Föreliggande uppfinning har även en ytterligare stor fördel.

Det finns idag system med kondensor och hetgasvärmevaxlare, där kondensorn används för t.ex. uppvärmning och hetgasvärme- 736331J0c: 2005-07-06 10 15 20 30 530 40? 14 växlaren for annat. T.ex. kan hetgasvärmeväxlaren vara placerad i ackumulatortanken för att på detta sätt uppvärma det omgivande ackumulatorvattnet. Om en varmvattenkran lämnas något öppen i detta fall, eller varmvatten på annat sätt läcker i systemet, kan värmebehovet i ackumulatortanken öka så pass mycket att hetgasen börjar kondensera i hetgasväxlaren, dvs. i ackumulatorn erfordrad effekt överstiger i hetgasen tillgänglig effekt. Blir värmebehovet tillräckligt stort kan i värsta fall konöenseringen helt ske över hetgasvärmeväxlaren, dvs. all energi uttas över denna. Förutom att detta leder till att systemet får en mycket dålig verkningsgrad (p.g.a. att värmepumpen tvingas avge energin vid stor temperaturskillnad), finns ingen energi kvar för uppvärmning av radiatorvatten via kondensorn, vilket i sin tur leder till att fastigheten kan kylas ned och frysa sönder. Ett annat exempel pà användning av hetgasvärmeväxlaren, som kan få samma resultat, är när hetgas- värmeväxlaren används i kombination med VVC ívarvattencirkula- tion)-system, och för stor last (ex. golvvärme, handduks- torkar) kopplas mot hetgasvärmeväxlaren. Även i detta fall kan då hela kondenseringen ske över hetgasvärmeväxlaren med ovan- stående problem som följd. Med föreliggande uppfinning, där- emot undviks detta problem. I den föreslagna uppfinningen blandas returen från tappvattentanken med returen från radiatorsystemet, vilket säkerställer att kondenseringen kan ske i kondensorn. Om reglerdatorn konstaterar att varmvatten- tillverkningen är otillräcklig, dvs. returen är för kall under en längre tid, t.ex. 2 timmar, trots att den prioriteras, kan delflödet stängas av helt eller minskas så pass mycket att kondensering i hetgasvärmeväxlaren inte sker, vilket enkelt säkerställs genom avläsning av temperaturerna i systemet och reglering av delflödet baserat på dessa.

I ovanstående beskrivning har anordningen enbart beskrivits med ett avlett delflöde. Anordningen kan dock användas på sed- 73633.doc1 2005-07-06 10 15 530 40? 15 vanligt satt, framförallt vid sommardrift, då ingen uppvärm- ning sker. I detta fall anvands hela flödet för varmvatten- tillverkning, och värmepumpen fungerar i princip som i den kända tekniken.

Vidare har i ovanstående beskrivning hetgasvaxlaren 35 beskrivits som en ren hetgasväxlare. Genom användning av värmepumpens reglerdator kan dock temperaturerna styras genom styrning av floden och kompressor, vilket möjliggör att viss kondensering kan ske i hetgasvarmeväxlaren, alternativt att kondensorn/underkylaren 36 delvis används som hetgasvärme- vaxlare. Således kan systemet i alla lagen optimeras for de vid varje tillfälle rådande omständigheterna.

I tabell I nedan visas en sammanställning över de vanligaste driftsfallen luppvarmningsmoderna) och till vilken COP varm- vattnet tillverkas.

Drift- Varme- Varmvatten- Anmärkning fall behöv behov l Stort Stort Kontinuerlig drift. Vid stora momentana varmvattenbenov utnytt- jas energi i radiator-systemet som buffert. COP for varmvatten- tillverkningen blir lika med COP för det aktuella varmedrift- fallet. 2 Stort llitet Kontinuerlig drift. COP for varm- í vattentillv. blir lika med COP för det aktuella varmedrift- fallet. 3 Litet Litet Intermittent drift vid varme- L_ šbehov. COP för varmvattentillv. 7363 3 dot: 2005-0706 10 15 530 40? 16 blir lika med COP för det aktuella varmedriftfallet. 4 Litet Stort Intermittent drift vid värme- behov. Vid stor tappning körs varmepumpen med värmen avstängd.

Då kommer kondensorn att värma hetvattnet som sedan passerar hetgasvaxlaren som höjer tempera- turen ytterligare. COP för varm- vattentillv. blir något battre an i sommarfallet. 5 :Inget Normalt (Sommarfallet) Ingen hjälp av hetgas vid varmekörning. COP för varmvattentillv. som körning utan hetgasvaxlare.

I ovanstående beskrivning sker varmeöverföringen till vattnet i vattentanken medelst en rörslinga. Det är dock naturligtvis möjligt att utföra denna värmeöverföring på annat satt, t.ex. genom användning av en dubbelmantlad vattentank med en yttre mantel som omger tanken, och dar delflödet cirkuleras genom utrymmet mellan tanken och manteln, eller med en annan typ av värmevaxlare såsom en plattvärmevaxlare, eller en laddvaxlare, dar radiatorvatten ackumuleras i en tank, och där toppvattnet i tanken cirkuleras genom laddvaxlare mot tappvarmvatten. En cirkulationspump ser i detta fall till att flödet från tanken ar tillräckligt stort för att ge tillräcklig uppvärmning av tâppVâlfmVâttnêfi .

Vidare har i ovanstående beskrivning en shuntventil använts för att avleda delflödet. I stället för en snuntventil kan 73633,doc'_ 2005-0106 530 40? 17 dock även andra organ användas for att avleda delflodet, t.ex. kan en strypning användas.

Kondensorn och hetgasvarmeväxlaren har i ovanstående beskriv~ ning beskrivits som separata enheter. Dessa kan dock även utgöras av en integrerad enhet, dar det totala flödet leds genom en del av den integrerade enheten, och delflodet genom en annan del av enheten. 736331106; 2005-07-06

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 530 40? 18 PATENTKRAV Regleranordning avsedd för användning vid en värmepump (10) med en förångare (23) och en kondensor (25; 36; 60), varvid ett medelst förångaren (23) och en kompressor (24) uppvärmt värmeöverföringsmedium i en värmeöverföringskrets är anordnat att via ett första värmeväxlarparti (36; 60) och ett andra värmeväxlarparti (35) avge värme till ett huvudvätskeflöde, där anordningen inkluderar organ för att, åtminstone i en uppvärmningsmod, avleda ett delflöde (42; 62) från nämnda huvudvätskeflöde för passage genom det andra värmeväxlar- partiet (35), varvid nämnda delflöde (42: 62) är anordnat att, efter passage genom det andra värmeväxlarpartiet (35), användas för uppvärmning av tappvarmvatten, och att nämnda huvudvätskeflöde är anordnat att medelst cirkulationsorgan (41) cirkuleras genom ett radiator- och/eller golvvärmesystem, kännetecknad av att anordningen vidare innefattar reglerorgan för reglering av delflödets (42; 62) andel av det totala flödet. Regleranordning enligt krav 1, kännetecknad av att anordningen inkluderar organ (40) för att avleda nämnda delflöde (42; 62) från nämnda huvudvätskeflöde efter passage av huvudvätskeflödet genom det första värmeväxlarpartiet (36: 60). Regleranordning enligt något av kraven 1-2, varvid den vidare innefattar organ för att leda uppvärmt delflöde (42: 62) genom eller intill en vattenbehàllare (3l; 61) för avgivning av värme från delflödet (42; 62) till vatten i behållaren (3l; 61) vid delflödets (42: 62) passage, varvid vattenbehållaren (3l; 6l) inkluderar ett 7363313; 2008-03-03 10 15 20 25 30 530 40? 19 inlopp (33) för tillförsel av vatten som skall uppvärmas och ett utlopp (34) för utsläpp av uppvärmt vatten. Regleranordning enligt krav 3, varvid nämnda vattenbehållare (3l; 61) inkluderar en rörslinga genom vilken nämnda delflöde (42; 62) passerar för avgivning av värme till vattnet i behållaren (31: 61). Regleranordning enligt något av kraven 1-4, varvid nämnda reglerorgan (40) utgörs av en styrbar shuntventil eller strypventil. Regleranordning enligt något av kraven l-5, kännetecknad av att den vidare innefattar styrorgan, såsom en regler- dator (12), för styrning av nämnda reglerorgan (40)- Regleranordning enligt krav 6, varvid styrning av nämnda reglerorgan (40) sker baserat på ett eller flera av kriterierna: - huvudvätskeflödets temperatur efter kondensorn (25: 36; 60), - huvudvätskeflödets returflödestemperatur, - huvudvätskeflödets flöde, - en eller flera temperaturer i vattenbehållaren (31; 61), - delflödets (42: 62) temperatur efter det andra värmeväxlarpartiet (35), - hetgasens temperatur, - delflödets (42: 62) returflödestemperatur, - delflödets (42: 62) flöde, - varmvattenuttag, - köldmediekretsens tryck på hög- respektive lågtrycks- sidan, - kompressorns (24) avgivna effekt. 7363311; 2008-03 -03 10 15 20 25 30 10. ll. 530 40? 20 Regleranordning enligt något av kraven 1-7, kännetecknad av att delflödets (42; 62) returflöde och huvudvätskeflödets returflöde är anordnade att sammankopplas på det första värmeväxlarpartiets (36: 60) kallvattensida. Regleranordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att det första värmeväxlarpartiet väsentligen utgörs av en kondensor (36; 60), och det andra värmeväxlarpartiet väsentligen utgörs av en hetgasvärmeväxlare (35). Regleranordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att det första värmeväxlarpartiet (36: 60) och det andra värmeväxlarpartiet (35) utgörs av separata enheter. Reglermetod avsedd för användning vid en värmepump med en förångare (23) och en kondensor (36: 60), varvid ett medelst förångning och komprimering uppvärmt värmeöverföringsmedium i en värmeöverföringskrets avger värme till ett huvudvätskeflöde via ett första värmeväxlarparti (36; 60) och ett andra värmeväxlarparti (35), varvid metoden vidare innefattar steget att, åtminstone i en uppvärmningsmod, avleda ett delflöde (42; 62) från nämnda huvudvätskeflöde för passage genom det andra värmeväxlarpartiet (35), varvid metoden vidare innefattar stegen att använda nämnda delflöde (42; 62) för uppvärmning av tappvarmvatten efter passage genom det andra värmeväxlarpartiet (35), och att cirkulera nämnda huvudvätskeflöde genom ett radiator~ och/eller golvvärmesystem, kännetecknad av att delflödets (42; 62) andel av det totala flödet regleras. 73633b; 2008-03-03 10 15 20 25 30 12. l3 14 15. 530 40? 21 Reglermetod enligt krav ll, varvid metoden vidare innefattar steget att avleda nämnda delflöde (42; 62) från nämnda huvudvätskeflöde efter passage av huvudvätskeflödet genom det första värmeväxlarpartiet (36; 60). .Reglermetod enligt krav ll eller 12, vidare innefattande Steget att leda uppvärmt delflöde (42; 62) genem eller intill en vattenbehàllare (3l; 61) för avgivning av värme från delflödet (42; 62) till vatten i behållaren (3l; 61) vid delflödets (42; 62) passage. .Reglermetod enligt krav 13, varvid nämnda delflöde (42; 62) passerar nämnda vattenbehållare (31: 61) gen0m en inuti vattenbehållaren (3l; 61) anordnad rörslinga. Reglermetod enligt något av kraven ll-14, varvid delflödets (42; 62) andel av det totala flödet regleras baserat på ett eller flera av kriterierna: - huvudvätskeflödets temperatur efter kondensorn (25: 36; 60), - huvudvàtskeflödets returflödestemperatur, - huvudvätskeflödets flöde, - en eller flera temperaturer i vattenbehållaren (3l; 61), - delflödets (42; 62) temperatur efter det andra värmeväxlarpartiet (35), - hetgasens temperatur, - delflödets (42; 62) returflödestemperatur, - delflödets (42; 62) flöde, - varmvattenuttag, - köldmediekretsens tryck på hög- respektive lågtrycks- sidan, - kompressorns (24) avgivna effekt. 73633b; 2008-03 -03 10 16. 17. 18 19. 530 40? 22 Reglermetod enligt något av kraven ll-15, kännetecknad av att delflodets (42; 62) returflöde och huvudvätskeflödets returflöde sammankopplas på det första värmeväxlarpartiets (36; 60) kallvattensida. Reglermetod enligt något av kraven ll-16, kännetecknad av att det första värmeväxlarpartiet väsentligen utgörs av en kondensor (25: 36; 60), och det andra värmevaxlarpartiet väsentligen utgörs av en hetgasvärmeväxlare (35). .Värmepump, kännetecknad av att den innefattar en regler- anordning enligt något av kraven l-10. Uppvärmningssystem, kännetecknad av att det innefattar en regleranordning enligt något av kraven l-10. 73633b; 2008-03-03