SE530723C2 - Värmepumpsaggregat - Google Patents

Description

25 30 530 723 la en behaglig värme inomhus vintertid. Därför placeras ofta elradiatorer ut i huset under de perioder då det är kallare utomhus än inomhus så att inomhustemperaturen ligger på en behagligt varm nivå. Radiatorerna ställs in i ett läge för att producera en hög värmenivå varför elradiatorerna blir heta. Dessa elradiatorer värmer upp huset lokalt varför det fortfarande kan vara relativt kallt på en plats i huset utan elradiatorer.

Värmeproduktion förknippas med att det är dyrt att låta radi- atorer värma huset. Dock förknippas det med en ännu större kostnad att behöva kyla luft, som lätt håller en för hög tem- peratur om det är en hög temperatur utomhus. Främst är det dyrt att erhålla en inomhusluft, som har en behaglig tempera- tur, när det är varmare utomhus än inomhus.

Alltså är syftet med uppfinningen att kunna använda en värme- pump som är reversibel, d.v.s. att kunna producera både kyla och värme och en värmepump, sonl producerar kyla och. värme billigare än idag.

Föreliggande uppfinning löser dessa problem.

Föreliggande uppfinning hänför sig således till ett värme- pumpsaggregat för säsongsutjämning av temperaturer i byggna- der innefattande en värmepump med en kall sida respektive en varn1 sida, där värmeväxlare är anslutna till nämnda kalla respektive nämnda varma där en av värmeväxlarna är sida, ansluten till ett värme-/kylelement och där den andra värme- växlaren är ansluten till en värme-/kylbuffert, som är anord- nad att erhålla värme respektive kyla från marken eller från sjövatten och utmärkes av att, kombinationen av dels att ett ventilarrangemang är anordnat i värmepumpen att valbart an- 10 15 20 25 30 530 723 sluta värmepumpens varma eller kalla sida till värme-/kyl- elementet, varigenom värme-/kylelementet valbart kan avge värme eller kyla och dels att värmepumpen är av typen vätska- vätska.

Nedan beskrivs uppfinningen närmare, delvis i samband med på bifogade ritningar visade utföringsexempel av uppfinningen, där - Fig. l visar schematiskt hur en värmepump l och värmeväxla- re 2, 3 är placerade i förhållande till en värme-/kylbuffert 6 och ett värme-/kylelement 4 vid värmeproduktion; - Fig. 2 visar schematiskt hur en värmepump l och värmeväxla- re 2, 3 är placerade i förhållande till en värme-/kylbuffert 6 och ett värme-/kylelementet 4 vid kylproduktion; Föreliggande uppfinning hänför sig således till ett värme- pumpsaggregat för säsongsutjämning av temperaturen i byggna- der innefattande en värmepump l med en kall sida respektive en varm sida.

Figur l och 2 visar enligt uppfinningen att värmeväxlare 2, 3 är anslutna till nämnda kalla respektive nämnda varma sida.

En av värmeväxlarna 3 är ansluten till ett värme-/kylelement 4 och den andra värmeväxlaren 2 är ansluten till en värme- /kylbuffert 6. Värmepumpen l är av typen vätska-vätska. Ett ventilarrangemang 7, som visas i figurerna med en ruta med kort-långa streck, är anordnat i värmepumpen l att valbart ansluta värmepumpens 1 varma eller kalla sida till värme- /kylelementet 4, varigenom värme-/kylelementet 4 valbart kan avge värme eller kyla. 10 15 20 25 30 530 723 Värme-/kylelementet 4 är exempelvis radiatorer, slingor i golv och fläktkonvektorer.

I bägge fallen, Fig. l och 2, varma sidan och de heldragna linjerna den kalla sidan. avser de streckade linjerna den Enligt en föredragen utföringsform innefattar ventilarrange- manget 7 en 4-vägsventil 8, som är anordnad att kunna ställas in så att vätskan kan strömma i en Valbar riktning.

Beroende på om värme-/kylelementet 4 ska vara anslutet till den varma kalla vägsventilen 8 anordnad att ändra inställning. 4-vägsventilen eller den sidan av värmepumpen l är 4- kan vara anordnad på vilket lämpligt sätt som helst för att uppnå dessa inställningar. Ett exempel är att ett inre rör är placerat i ett yttre rör där bägge rören har hål på olika ställen i respektive rörs väggar. Beroende på åt vilket håll som köldmediet i 4-vägsventilen 8 ska strömma kan något av det yttre och det inre röret vridas så att en ny uppsättning hål genom det inre och det yttre röret uppträder. Därmed kan köldmediet tvingas att strömma åt ett valt håll.

Enligt en föredragen utföringsform är ventilarrangemanget 7 vidare anordnat med en expansionsenhet ll, l och 2, lOa, lOb placerad nedströms en backventil 9a, 9b. se den prickade ellipsen i. Fig. innefattande en expansionsventil Enligt ytterligare en föredragen utföringsfornx är två upp- sättningar backventil 9a, 9b och expansionsventil lOa, lOb anordnade i motsatt riktning till varandra i expansionsenhe- ten ll, varigenom varm vätska valbart kan strömma från båda värmeväxlarna 2, 3. 9b i. de Dock tvingar backventilen 9a, båda uppsättningarna backventil 9a, 9b och expansionsventil 10 15 20 25 30 530 723 lOa, lOb köldmediet att strömma åt ett särskilt håll.

I och med att expansionsenheten 11. är utrustad næd två nmtsatta varandra uppsättningar backventil 9a, 9b och expansionsventil lOa, lOb tvingas köldmediet att strömma endast åt ett håll hos respektive uppsättning backventil 9a, lOb. 9b och expansions- ventil lOa, Eftersom en värmepump l är utrustad med en kompressor 12, som är anordnad att höja temperaturen hos köldmediet och en ex- pansionsventil, som är anordnad att sänka temperaturen hos köldmediet så är ventilarrangemanget 7 väsentligt för att kunna använda värmepumpens kompressor 12 och expansionsventi- ler oavsett om värme eller kyla önskas att föras till värme- /kylelementet 4 och även att låta värmeväxlarna 2, 3 vara anordnade på samma sätt i förhållande till varandra och till ventilarrangemanget 7 oavsett på vilken sida av värmepumpen 1 den varma eller kalla sidan förefinns för tillfället.

Enligt ytterligare en annan föredragen utföringsform innefat- tar värme-/kylbufferten 6 åtminstone ett hål i marken i vil- ket en värme-/kylbärare bringas att strömma i en sluten slinga. Värme-/kylbäraren är en vätska av lämpligt känt slag, exempelvis vatten eller en vätska med frysnedsättande medel för att sänka fryspunkten hos vätskan.

Såsom visas i Pig. 1 och 2 är tre slingor anordnade i värme- pumpsaggregatet. En första slinga, den slutna slingan vid värme-/kylbufferten 6, är anordnad att ledas igenom den för- sta värmeväxlaren 2. Den andra slutna slingan är anordnad i värmepumpen l från värmeväxlaren 2, d.v.s. på andra sidan om den första slingan, genom ventilarrangemanget '7 och vidare till värmeväxlaren 3. En tredje sluten slinga är anordnad 10 15 20 25 30 530 723 från värmeväxlaren 3, på andra sidan om den andra slingan, ut till värme-/kylelementet 4 och tillbaka till värmeväxlaren 3.

Enligt ytterligare en utföringsform är värme-/kylbufferten 6 anordnad att erhålla värme respektive kyla från ett borrhàl i marken. Värme-/kylbufferten 6 utgörs härvid av marken. Istäl- let kan exempelvis värme-/kylbufferten 6 utgöras av sjövatten eller kollektorer i marken.

Enligt ett driftsläge är ventilarrangemanget 7 anordnat så att värmepumpens 1 varma sida är ansluten till den andra värmeväxlaren 3, varigenom en värmeproduktion uppnås, se figur l.

Vid värmeproduktion erhåller vätskan i ledningarna i den första slingan en viss temperatur efter att ha strömmat ner i och upp ur marken.

När vätskan strömmar vidare, med hjälp av en pump (ej visad), in i värmeväxlaren 2 värmeväxlas vätskan mot köldmediet i Därefter strömmar den den andra slingan. några grader kallare vätskan i den första slingan vidare ner i borrhàlet igen där vätskan värms eftersom temperaturen i borrhålet är högre än temperaturen. hos vätskan. sonx precis passerat värmeväxlaren 2.

Köldmediet i den andra slingan värms flera grader genom att värmeväxlas mot vätskan i den första slingan i värmeväxlaren 2. Efter passage genom värmeväxlaren 2 strömmar köldmediet i den andra slingan vidare genom 4-vägsventilen 8, som är in- ställd. i ett sàdant läge så att köldmediet strömmar till kompressorn 12. Där sker upphettning av köldmediet till följd av en tryckhöjning, som vidare leds in i 4-vagsventilen 8 igen för att därefter strömma vidare till värmeväxlaren 3.

Köldmediet i den andra slingan värmeväxlas mot vätskan i den 10 15 20 25 30 539 723 tredje slingan, varvid köldmediets temperatur i den andra slingan efter värmeväxlaren 3 sjunker. Därefter strömmar köldmediet i den andra slingan vidare in i expansionsenheten ll, hos vilken vätskan endast kan strömma igenom backventilen 9a. I expansionsventilen l0a sänks temperaturen kraftigt hos köldmediet till följd av en trycksänkning vilket köldmedium därefter är tillbaka vid värmeväxlaren 2. vätskan j. den tredje slingan värmeväxlas i. värmeväxlaren 3 till en högre temperatur än innan, som beskrivits ovan. Såle- des kan en pump, placerad i. den tredje slingan, pumpa ut vätskan till radiatorerna 4, som. därmed avger värme. När vätskan strömmar tillbaka till värmeväxlaren 3 har temperatu- ren hos vätskan sjunkit något. Vätskan strömmar därefter in i värmeväxlaren 3 igen varvid vätskans temperatur höjs igen.

Värmeväxlarna 2, 3 är av standardtyp och bägge värmeväxlarna 2, 3 är företrädesvis anordnade med samma prestanda eftersom både värme- och kylproduktion ska utföras hos bägge värmeväx- larna 2, 3. Antalet grader som värmeväxlarna 2, 3 värmeväxlar upp respektive ner vid värme- respektive kylproduktion ligger inom ett intervall så att värmeväxlarna 2, 3 kan vara av samma typ, vilket är föredraget.

Vätskan i slingorna kan strömma med olika hastigheter genom värmeväxlarna 2, 3 för att erhålla en önskad temperatursänk- ning eller -höjning hos vätskan vid jämförelse innan och efter passage i värmeväxlarna 2, 3.

Enligt ett annat driftsläge är ventilarrangemanget 7 anordnat så att värmepumpens l kalla sida är ansluten till den andra värmeväxlaren 3, varigenom en kylproduktion uppnås. 10 15 20 25 30 530 ?23 I det här fallet, vid kylproduktion, se figur 2, pumpas väts- ka i den första slingan runt för att värmeväxlas upp i värme- växlaren 2. Således värmeväxlas köldmediet i den andra sling- an ner. Köldmediet i den andra slingan strömmar åt motsatt håll i värmeväxlarna 2, 3 och ventilarrangemanget 7 jämfört med vid värmeproduktion. Efter det att köldmediet i den andra slingan har strömmat igenom värmeväxlaren 2 strömmar köldme- diet igenom expansionsenheten ll, dock igenom den nwtsatta uppsättningen backventil 9b och expansionsventil 10b jämfört med vid värmeproduktion. Köldmediet Strömmar som därefter igenom värmeväxlaren 3 värmeväxlas upp och strömmar vidare in i 4-vägsventilen 8, som är inställd i ett annorlunda läge jämfört med vid värmeproduktion. Därefter strömmar köldmediet vidare in i till kompressorn l2, följd av där vätskan värms ytterligare köldmediet igenom 4-vägsventilen igen och vidare till värmeväxlaren 2. tryckhöjning. Därifrån strömmar Den tredje slingan värmeväxlas ner i värmeväxlaren 3 för att erhålla en temperatur, med vilken fläktkonvektorer 4 kan avge kyla.

I länder där marken håller en temperatur, som är flera grader under inomhustemperatur erfordras ej det en värmepump. I fallet skulle kyla från marken kunna tas direkt för att kyla inomhusluften. Dock finns det klimatzoner med hög marktempe- ratur varför ingen kylproduktion skulle uppnås om temperatu- ren hos vätskan, som strömmar igenom borrhålet, skulle använ- das utan värmepump. Därmed har föreliggande uppfinning sitt huvudsakliga användningsområde i klimatzoner med en hög mark- temperatur under sommaren, t.ex. Sydeuropa, såsom Spanien och Italien, Afrika eller andra geografiska områden runtom i världen med liknande klimat under året. 10 15 530 723 Enligt ytterligare ett exempel kan värmepumpsaggregatet an- vändas vid varmvatten- och kallvattenproduktion. I det exemp- let är en varmvattenberedare ansluten till värmepumpen l och således till värmeväxlaren 3. Därutöver fungerar produktionen av varmt respektive kallt vatten till varmvattenberedaren på samma sätt som värme- och kylproduktion till värme-/kylele- mentet 4.

Ovan har ett antal utföringsförfaranden och användningar beskrivits. Emellertid kan ventilarrangemanget 7, värmepumpen l, värmeväxlarna 2, 3 och värme-/kylbufferten 6 vara utforma- de på annat lämpligt sätt utan att uppfinningens grundtankê fràngàs.

Föreliggande uppfinning är således inte begränsad till ovan angivna utföringsförfaranden utan kan varieras iHOm dess aV bifogade patentkrav angivna ram.

Claims (7)

10 15 20 25 30 530 723 10 Patentkrav

1. l. Värmepumpsaggregat för säsongsutjämning av temperaturer i byggnader innefattande en värmepump (l) med en kall Sida respektive en varm sida, där värmeväxlare (2, 3) är anslutna till nämnda kalla respektive nämnda varma sida, där en av värmeväxlarna (3) är ansluten till ett värme-/kylelement (4) och där den andra värmeväxlaren (2) är ansluten till en vär- me-/kylbuffert (6), som är anordnad att erhålla värme respek- kyla V t e c k n a t tive från marken eller från k ä n n e - sjövatten, av kombinationen av dels att ett ventilarran- gemang (7) är anordnat i värmepumpen (1) att valbart ansluta värmepumpens (l) (4), avge värme eller kyla och dels att värmepumpen typen vätska-vätska. varma eller kalla sida till värme-/kyl- elementet varigenom värme-/kylelementet (4) valbart kan (l) är av

2. Värmepumpsaggregat enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att ventilarrangemanget (7) innefattar en 4-vägsventil (8) som är o anordnad att ställas in sa att kunna Värme- /kylelementet (4) valbart kan utgöra den varma respektive kalla sidan.

3. Värmepumpsaggregat enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a t av att ventilarrangemanget (7) vidare är anord- nad med en expansionsenhet (ll) (lOa, l0b) innefattande en expansions- ventil (9a, 9b). placerad nedströms en backventil

4. Värmepumpsaggregat enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att tvâ uppsättningar backventil (9a, 9b) och expansions- (lOa, lOb) andra i ventil är anordnade i motsatt riktning till var- expansionsenheten ll, varigenom varm vätska kan strömma valbart från en av de båda värmeväxlarna (2, 3). 10 530 723 ll

5. Värmepumpsaggregat kraven 1 enligt något av till 4, k ä n n e t e c k n a t av att värme-/kylbufferten (6) inne- fattar åtminstone ett hål i marken, i Vilket en Värme'/kyl' bärare bringas att strömma i en sluten slinga.

6. Värmepumpsaggregat enligt något av föregående krav, k ä n- n e t e c k n a t av att värme-/kylbufferten (6) är anordnad att erhålla värme respektive kyla från ett borrhål i marken.

7. Värmepumpsaggregat enligt något av föregående krav, k ä n- n e t e c k n a t av att båda värmeväxlarna (2, 3) är anord- nade med samma prestanda.