SE542844C2 - Metod och anordning för minskad påverkan av tilluftstemperaturen under avfrostningsdrift vid ett luftbehandlingsaggregat anordnat med en värmepump - Google Patents

Abstract

Metod och anordning för minskad påverkan av tilluftstemperaturen under avfrostningsdrift vid ett luftbehandlingsaggregat (1) anordnat med en värmepump (2), genom att under avfrostningsdrift reducera en frånluftström (4) genom ett första DX-batteri (8), vilket ska avfrostas, genom att styra fläktar (3, 5) samt därför anordnade spjäll (10, 11, 12, 13, 14, 15) så att en valfri andel (0 < x ≤ 100 %) av luftflödet i frånluftströmmen (4) inte passerar genom det första DX-batteriet (8) under avfrostningsdrift. Uppfinningen presenterar lösningar som dels enbart minskar avfrostningstiden genom förbikoppling av frånluften och dels lösningar som både minskar avfrostningstiden samt minskar den temperatursänkning som annars uppstår i tilluften under avfrostning, genom recirkulation.

Description

Metod och anordning för minskad påverkan av tilluftstemperaturen under avfrostningsdrift vid ett luftbehandlingsaggregat anordnat med en värmepump Uppfinningens område Föreliggande uppfinning är tillämpbar vid avfrostningsdrift vid ett luftbehandlingsaggregat med värmeåtervinning via en värmepump. Värmepumpen utvinner värme ur frånluften genom ett första så kallat DX-batteri (direktexpansionsbatteri), vilket i värmefallet fungerar som en förångare, och överför denna värme till tilluften genom ett andra DX-batteri, vilket i värmefallet fungerar som en kondensor. Uppfinningen avser en metod och en anordning för att minska den påverkan på tilluftstemperaturen som uppstår i tilluftströmmen under det att det första DX-batteriet (förångaren) avfrostas genom så kallad reversibel drift, vilket innebär att köldmediet i värmepumpens köld med iekrets skickas åt motsatt håll, det vill säga värmen tas tillfälligt ur tilluften och skickas till frånluften, för att avfrosta det första DX-batteriet, varvid en temperatursänkning av tilluftstemperaturen sker.

Uppfinningens bakgrund Inom luftbehandlingsområdet är det väl känt att använda en värmepump i kombination med ett luftbehandlingsaggregat för att återvinna värme ur frånluften och överföra till tilluften. I vissa fall används enbart värmepumpen som återvinnare och i andra fall kombineras en konventionell värmeåtervinnare, exempelvis en roterande värmeväxlare, en korsströmsvärmeväxlare eller dylikt, med ytterligare återvinning med hjälp av värmepumpen. Föreliggande uppfinning avser ett system där konventionell återvinning sker genom en roterande värmeåtervinnare och där ytterligare energi återvinns genom värmepumpen. Vid värmepumpsdrift, för värmning av tilluften med hjälp av värmeenergin i frånluften, uppstår problem med att förångaren, som är ett så kallat DX-batteri placerat i frånluftströmmen, vid stort upptag av värme, det vill säga stort värmebehov, drabbas av påväxt av is om frånluften innehåller fukt. Eftersom värmeuttaget är stort för att klara av att värma upp tilluftströmmen vid kalla utetemperaturer blir förångaren väldigt kall, och innehåller frånluften fukt fryser denna till is i förångaren. Av denna anledning måste förångaren avfrostas med jämna mellanrum, och detta kan ske på olika sätt. Uppfinningen tar sikte på de applikationer där så kallad reversibel drift används för att avfrosta förångaren. Reversibel drift innebär att trots att det hela tiden finns ett värmebehov, ändras strömningsriktningen på köldmediet så att istället, tillfälligt under så kort tid som möjligt, värme tas ur det DX-batteri som är placerat i tilluftströmmen (det som normalt är kondensorn i värmefallet). Med andra ord skickas varmt köldmedium tillfälligt till DX-batteriet i frånluften (som i värmefallet fungerade som förångare) istället för till DX-batteriet i tilluften, för att tina frånluftsbatteriet inifrån. Flärigenom uppstår problemet att tilluftstemperaturen tillfälligt sjunker ganska kraftigt under avfrostningsdriften, vilket helst måste undvikas eller åtminstone minimeras, antingen genom att förkorta tiden för avfrostning eller att minska den temperatursänkning som uppstår i tilluften. Kända lösningar på detta problem är att man i tilluftströmmen installerar elvärmebatteri eller vattenvärmebatteri som ser till att temperaturen upprätthålls alternativt inte sjunker så mycket.

Nackdelen med att installera elvärmare är att den installerade effekten ofta måste vara hög, vilket drar med sig höga kostnader för installation av ett kraftigt elvärmebatteri. Vidare behövs en hög avsäkring av anläggningen till följd av en hög installerad effekt, samt att också högt effektuttag ger dyr drift av anläggningen. Att installera ett vattenvärmebatteri innebär höga kostnader och kräver att detta kan kopplas till fjärrvärme eller annat värmesystem med shuntgrupp mm, vilket gör lösningen dyr samt beroende av externa värmesystem för ändamålet. Sökanden har presenterat en lösning på problemet i patentansökan SE 1650851-7, genom att ackumulera värmeenergi under tid för icke avfrostning för att sedan se till att på olika sätt avge värmeenergin i tilluften efter det DX-batteri som är anordnat där, under själva avfrostningsdriften. Patentansökan presenterar ett flertal lösningar på problemet, både genom reglerande lösningar samt även helt självreglerande lösningar. Sökanden har även andra patent och patentansökningar vilka löser problemet att själva tiden för avfrostning ska göras så kort som möjligt för att minimera påverkan av temperatursänkningen i tilluften. Exempel på detta finns i patentskriften SE 1200784-5. Det finns dock av olika anledningar behov av alternativa lösningar som även både kan minska tiden för den reversibla avfrostningen och/eller samtidigt minska eller helt eliminera tilluftens temperatursänkning under avfrostning av förångaren vid reversibel drift.

Redogörelse för uppfinningen Med den nu föreliggande uppfinningen uppnås syftet att lösa ovanstående problem ur uppfinningens första aspekt genom en uppfunnen metod vid ett luftbehandlingsaggregat enligt ingressen till patentkravet 1.

Genom att reducera frånluftströmmen genom det första DX-batteriet (8) genom att styra fläktarna samt därför anordnade spjäll så att en valfri andel 50-90 % av luftflödet i frånluftströmmen under avfrostningsdrift leds över till tilluftströmmen via returluftsspjället, varvid samtidigt från luftsfläkten styrs med en i frånluftsfläkten inbyggd frånluftflödesgivare till önskat frånluftsflöde och tilluftsfläkten varvar upp styrd av en i tilluftsfläkten inbyggd tilluftflödesgivare, samtidigt som tryck- och flödesförhållandena i luftbehandlingsaggregatet balanseras genom reglering av öppningsgraden hos frånluftsspjället, avluftsspjället, uteluftsspjället samt varvtalsstyrning av frånluftsfläkten och tilluftsfläkten, och att ett minsta uteluftsflöde säkerställs genom att mäta uteluftsflödet med en differenstrycksgivare, vilken mäter tryckfallet över den roterande värmeväxlaren. Genom denna metod värms DX-batteriet under den reversibla avfrostningen inifrån genom den reversibla avfrostningen där varmt köldmedium cirkulerar genom DX-batteriet i frånluftströmmen i stället för genom DX-batteriet i tilluftströmmen, och samtidigt minskas eller elimineras den yttre påverkan på DX-batteriet som ska avfrostas, eftersom den kylande och eventuellt fuktiga frånluftsmängden minskas eller leds undan från DX-batteriet. Valfritt kan också anläggningen innefatta en extra värmare, exempelvis i form av ett elbatteri, som är då är placerat i frånluftströmmen strax innan DX-batteriet, vilket i så fall kan användas för att påskynda processen, men det är inte nödvändigt. Genom ovanstående metod tas de beskrivna problemen om hand på ett i förhållande till kända lösningar fördelaktigt och alternativt sätt.

Enligt en föredragen utföringsform av metoden leds valfri andel x, 50-90%, av luftflödet i frånluftströmmen under avfrostningsdrift över till tilluftströmmen via ett returluftsspjäll anordnat i en skiljevägg mellan frånluftströmmen och tilluftströmmen i en position uppströms respektive DX-batteri. Samtidigt balanseras tryck- och flödesförhållandena i luftbehandlingsaggregatet genom reglering av öppningsgraden hos frånluftsspjäll, avluftsspjäll och uteluftsspjäll samt genom varvtalsstyrning av frånluftsfläkten och tilluftsfläkten. Detta alternativ innebär att mer än 50 % och upp till 100 % av frånluftsflödet styrs över till tilluften utan att passera DX-batteriet i frånluften, och därmed kommer avfrostningen av detsamma dels gå fortare på grund av att en mindre andel eller ingen frånluftström samtidigt kyler DX-batteriet, och dels kommer tilluftstemperaturen endast sjunka lite eller inte alls, beroende på hur stor del av frånluftsflödet som leds över/recirku leras till tilluften. Styrningen ser till att balansera tryck- och flödesförhållandena i luftbehandlingsaggregatet till önskade värden under avfrostningsdriften baserat på värden från lämpliga givare och/eller flödesmätare anordnade i lämpliga positioner. Val av andel frånluftsflöde som styrs över till tilluften kan variera beroende på de krav som finns på anläggningen avseende tilluftstemperatur, tilluftens luftkvalité - det vill säga krav på friskluftsandel (uteluft i förhållande till returluft) osv. Genom placeringen av returluftspjället uppströms de båda DX-batterierna, med andra ord i en position i en skiljevägg mellan frånluftström och tilluftström i luftbehandlingsaggregatet och mellan de båda DX-batterierna, kommer frånluften som leds över till tilluften att värma tilluftssidans DX-batteri, varvid även avfrostningen av frånluftssidans DX-batteri kommer att gå fortare, alltså inte bara på grund av den minskade frånluftsmängden genom DX-batteriet, utan också eftersom det finns mer värme att återvinna när tilluften blir varmare genom den recirkulerade frånluftens inblandning i tilluften. Genom en enkel returspjällanordning som styrs tillsammans med övriga spjäll samt fläktarna löses ovan beskrivna problem på ett kostnadseffektivt sätt.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform av närmast ovanstående beskrivna metod leds 50-90 % av luftflödet i frånluftströmmen, under avfrostningsdrift, över till tilluftströmmen via returluftsspjället, varvid samtidigt frånluftsfläkten styrs med en i frånluftsfläkten inbyggd frånluftflödesgivare till önskat frånluftsflöde samt att tilluftsfläkten varvar upp för att kompensera till rätt flödesmängd styrd av en i tilluftsfläkten inbyggd tilluftflödesgivare. Samtidigt balanserar avluftsspjället, uteluftsspjället samt frånluftsspjället tryckförhållandena i luftbehandlingsaggregatet med hjälp av tryckgivare i lämpliga positioner. Denna metod är lämplig att använda där det finns krav på tilluftens luftkvalité, det vill säga att det alltid finns en viss mängd uteluft/friskluft inblandad i tilluften, i detta fall 10-50 % uteluftsandel. Vidare är det enligt denna utföringsform tillräckligt att endast använda sig av de normalt sett inbyggda flödesgivare som finns på dagens standardmässiga fläktar för luftbehandlingsaggregat. Därigenom måste inte särskilda givare finnas för detta ändamål, vilket är en kostnadsmässig fördel.

Enligt en alternativ men föredragen utföringsform jämfört med närmast ovanstående är att ett minsta uteluftsflöde helt säkerställs genom att åtminstone under avfrostningsdriften mäta uteluftsflödet med en differenstrycksgivare, vilken mäter tryckfallet över den roterande värmeväxlaren. Genom att tryckfallet över den roterande värmeåtervinnaren är testat för olika flöden blir tryckfallet en indikator på vilket uteluftsflöde som passerar genom den roterande värmeåtervinnarens tilluftssida. Detta används under avfrostningen för att styra och balansera flödena i luftbehandlingsaggregatet så att ett önskat uteluftsflöde tillförs och blandas med frånluftsflödet. Sammantaget sker avfrostningen fortare genom returluftspjället och den reversibla driften, samt att tilluftstemperaturen bättre bibehålls och att bra luftkvalitet ändå erhålls trots inblandningen av frånluft.

Enligt ytterligare en alternativ utföringsform säkerställs uteluftsflödet genom att istället för differenstryckmätaren använda en flödesgivare placerad i anslutning till uteluftssidan av luftbehandlingsaggregatet för mätning av uteluftsflödet genom aggregatet. Fördelarna är samma som ovan beskrivits, men är en alternativ mätning för säkerställning av uteluftshaltens andel i tilluften.

Enligt en föredragen utföringsform leds all frånluft, det vill säga 100 %, över till tilluftssidan, via returluftspjället samtidigt som frånluftsfläkten stängs av och tilluftsfläkten varvar upp, styrt av värdet från den i tilluftsfläkten inbyggda tilluftsflödesgivaren. Vidare stängs både avluftsspjället och uteluftsspjället helt, varvid tilluftsflödet består av 100 % returluft (frånluft). Detta passar anläggningar utan krav på att alltid tillföra viss andel uteluft/friskluft. Detta sker endast under tiden för den reversibla avfrostningen av frånluftssidans DX-batteri, och i och med att denna tid genom metoden minskas blir det fråga om korta avfrostningstider, vanligen under 3-6 minuter. Tilluftstemperaturen blir därmed under avfrostningen endast ca 5°C lägre än frånluftstemperaturen, på grund av att värmeenergi tas ur tilluften för avfrostningen av frånluftens DX-batteri. Dock blir denna lilla temperaturskillnad knappast märkbar ute i lokalerna som luftbehandlingsaggregatet försörjer, till skillnad mot om redan kall uteluft sänks ytterligare under avfrostningstiden och blåses in i lokalen. Detta är en enkel form av reglering vilken möjliggör användning av ”on/off-spjäll i de positioner där flödet helt stängs av/släpps på, istället för reglerande spjäll och styrningar.

Enligt en föredragen utföringsform, då andelen frånluft som leds över till tilluftsidan är mellan 50-90 %, är enligt detta alternativ returluftspjället anordnat i skiljeväggen mellan värmeåtervinnaren och det DX-batteri som är anordnat på tilluftssidan, det vill säga uppströms den roterande värmeåtervinnaren på frånluftssidan men nedströms densamma på tilluftssidan. Detta innebär att den roterande värmeåtervinnaren kan avfrostas samtidigt som det första DX-batteriet avfrostas genom att den roterande värmeåtervinnaren styrs till ett lågt varvtal för att minska tiden för avfrostning. Eftersom ett visst frånluftsflöde passerar genom den roterande värmeåtervinnaren samt frånluftens DX-batteri påskyndas avfrostningen av rotorn genom det minskade varvtalet samtidigt som det reducerade flödet genom DX-batteriet påskyndar avfrostningen av detta.

Enligt en alternativ föredragen utföringsform till närmast ovanstående, då andelen frånluft som leds över till tilluftsidan är mer än 0 % och upp till 100 %, är enligt detta alternativ returluftspjället anordnat i skiljeväggen mellan värmeåtervinnaren och det DX-batteri som är anordnat på frånluftsidan, det vill säga nedströms den roterande värmeåtervinnaren på frånluftssidan men uppströms densamma på tilluftssidan. Även här avfrostas den roterande värmeåtervinnaren samtidigt som det första DX-batteriet avfrostas genom att den roterande värmeåtervinnaren styrs till ett lågt varvtal för att minska tiden för avfrostningen. En skillnad gentemot närmast ovanstående är att avfrostningen av rotorn kan göras snabbare, eftersom hela frånluftsmängden först passerar genom rotorn innan den valbara andelen leds över till tilluftssidan under avfrostningen. I övrigt gäller samma fördelar gentemot känd teknik så som ovan beskrivits.

Enligt en alternativ utföringsform av den uppfunna metoden leds 100 % av luftflödet i frånluftströmmen under avfrostningsdriften helt förbi frånluftssidans DX-batteri via ett förbigångsspjäll, vilket är anordnat i en förbigångskanal som med sin första ände är ansluten till luftbehandlingsaggregatets frånluftssida i en position innan frånluftssidans DX-batteri, och med sin andra ände är ansluten till luftbehandlingsaggregatet i en position efter frånluftssidans DX-batteri. Under den reversibla avfrostningen av frånluftssidans DX-batteri öppnas förbigångsspjället samtidigt som ett särskilt avstängningsspjäll stängs, vilket avstängningsspjäll är anordnat i luftbehandlingsaggregatet mellan förbigångskanalens första ände och frånluftssidans DX-batteri. Förbigångsspjället ersätter det returluftspjäll som ovan beskrivna utföringsformer är anordnade med, vilket gör att ingen frånluft förs över till tilluften. I detta fall sker alltså ingen temperaturutjämning av tilluften på grund av inblandad frånluft, men påverkan på tilluftstemperaturen minskar eftersom tiden för avfrostning blir kortare genom att frånluftströmmen leds förbi det aktuella DX-batteriet. Detta alternativ är att föredra då returluft inte tillåts men där tiden för avfrostningen blir kortare, vilket gör att temperatursvängningen inte märks lika tydligt. Dessutom kan påpekas att vanligen finns ett kanalsystem kopplat till luftbehandlingsaggregatet vilket gör att en snabb förändring i tilluften vid luftbehandlingsaggregatet jämnas ut och "tas om hand" av kanalsystemet genom den tröghet som finns och genom den temperaturutjämning som uppstår utefter kanalsystemets utbredning och dess utbyte med omgivningen.

Ur uppfinningens andra aspekt uppnås syftet att lösa ovanstående nämnda problem genom ett luftbehandlingsaggregat av det i ingressen till patentkrav 5 specificerade slaget, vilket innefattar en styrutrustning, vilken är anordnad att under avfrostningsdrift reducera frånluftströmmen genom frånluftssidans DX-batteri genom att styra till- respektive frånluftsfläkten samt därför anordnade spjäll, så att en valfri andel 50-100 % av luftflödet i frånluftströmmen därmed inte passerar genom frånluftssidans DX-batteri under själva den reversibla avfrostningen. Fördelen gentemot konventionella lösningar framtagna för att minska påverkan av tilluftstemperaturen är att uppfinningen är kostnadseffektiv och flexibel avseende hur anläggningen kan styras för optimerad avfrostning med minimal påverkan på tilluftstemperaturen, samt val av metod för minskad påverkan av tilluftens luftkvalitet.

Enligt en föredragen utföringsform av luftbehandlingsaggregat är ett returluftsspjäll anordnat i en skiljevägg mellan frånluftströmmen och tilluftströmmen i en position uppströms DX-batterierna.

Returluftspjället är anordnat att leda över frånluft till tilluftssidan och genom placeringen av returluftspjället uppströms de båda DX-batterierna, med andra ord i en position i en skiljevägg mellan frånluftströmmen och tilluftströmmen i luftbehandlingsaggregatet och mellan dessa DX-batterier, kommer frånluften som leds över till tilluften att värma tilluftssidans DX-batteri, varvid avfrostningen av frånluftssidans DX-batteri kommer att gå fortare, alltså inte bara på grund av den minskade frånluftsmängden genom DX-batteriet, utan också eftersom det finns mer värme att återvinna när tilluften blir varmare genom den recirkulerade frånluftens inblandning i tilluften, samtidigt som tilluftstemperaturen inte kommer att sjunka lika mycket, alternativt inte alls sjunka, jämfört med om ingen frånluft blandas in i tilluften. Genom en enkel spjällanordning som styrs tillsammans med övriga spjäll och fläktarna löses ovan beskrivna problem på ett kostnadseffektivt sätt.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform av luftbehandlingsaggregat är returluftspjället anordnat i skiljeväggen mellan den roterande värmeåtervinnaren och tilluftssidans DX-batteri, det vill säga uppströms den roterande värmeåtervinnaren på frånluftssidan men nedströms densamma på tilluftssidan. Detta innebär att den roterande värmeåtervinnaren kan avfrostas samtidigt som det första DX-batteriet avfrostas genom att den roterande värmeåtervinnaren styrs till ett lågt varvtal för att minska tiden för avfrostning. Eftersom ett visst frånluftsflöde med hjälp av styrutrustningen kan väljas att passera genom den roterande värmeåtervinnare samt frånluftens DX-batteri påskyndas avfrostningen av rotorn genom att sänka varvtalet hos rotorn samtidigt som det reducerade flödet genom DX-batteriet påskyndar avfrostningen av detta.

Enligt en alternativ föredragen utföringsform till närmast ovanstående är returluftspjället anordnat i skiljeväggen mellan värmeåtervinnaren och det DX-batteri som är anordnat på frånluftsidan, det vill säga nedströms den roterande värmeåtervinnaren på frånluftssidan men uppströms densamma på tilluftssidan. Även här kan den roterande värmeåtervinnaren avfrostas samtidigt som det första DX-batteriet genom att den roterande värmeåtervinnaren styrs till ett lågt varvtal för att minska tiden för avfrostningen. En skillnad gentemot närmast ovanstående är att avfrostningen av rotorn med denna fördelaktiga placering av returluftspjället kan göras snabbare, eftersom hela frånluftsmängden passerar genom rotorn innan den valbara andelen leds över till tilluftssidan Enligt en alternativ utföringsform av luftbehandlingsaggregatet är ett förbigångsspjäll anordnat i en förbigångskanal som med sin första ände är ansluten till luftbehandlingsaggregatet i en position innan frånluftssidans DX-batteri, och med sin andra ände är ansluten till luftbehandlingsaggregatet i en position efter frånluftssidans DX-batteri. Och vidare är ett avstängningsspjäll anordnat i luftbehandlingsaggregatet mellan förbigångskanalens första ände och frånluftssidans DX-batteri. Genom förbigångsspjället kan under den reversibla avfrostningen av frånluftssidans DX-batteri förbigångsspjället öppnas samtidigt som avstängningsspjället stängs. Förbigångsspjället ersätter det returluftspjäll som ovan beskrivna utföringsformer är anordnade med, vilket gör att ingen frånluft förs över till tilluften. I detta fall sker alltså ingen temperaturutjämning av tilluften på grund av inblandad frånluft, men påverkan på tilluftstemperaturen minskar eftersom tiden för avfrostning blir kortare genom att frånluftströmmen leds förbi det aktuella DX-batteriet. Detta alternativ är att föredra då returluft inte tillåts men där tiden för avfrostningen blir kortare, vilket gör att temperatursvängningen inte märks lika tydligt. Dessutom kan påpekas att vanligen finns ett kanalsystem kopplat till luftbehandlingsaggregatet vilket gör att en snabb förändring i tilluften vid luftbehandlingsaggregatet jämnas ut och ”tas om hand” av kanalsystemet genom den tröghet som finns och genom den temperaturutjämning som uppstår utefter kanalsystemets utbredning och dess utbyte med omgivningen.

Genom uppfinningen har ett antal fördelar gentemot kända lösningar erhållits: Minskad påverkan på tilluftströmmens temperatur genom recirkulation/inblandning av frånluft. Minskad tid för avfrostning genom reducerat flöde eller stoppad luftström genom det första DX-batteriet vid avfrostning.

Kostnadseffektiv och smidig styrning som ändå löser de uppräknande problemen.

Kort beskrivning av figurerna Nedanstående schematiska principfigurer visar: Fig.1 visar en principskiss med 100 % returluft vid avfrostning, där ett returluftspjäll (13) är anordnat i en skiljevägg (19) mellan en roterande värmeåtervinnare (7) och ett andra DX-batteri (9).

Fig.2 visar en principskiss med 50-90 % returluft vid avfrostning, där returluftspjället (13) är anordnat i skiljeväggen (19) mellan den roterande värmeåtervinnaren (7) och det andra DX-batteriet (9).

Fig.3 visar en principskiss med 100 % returluft vid avfrostning, där returluftspjället (13) är anordnat i skiljeväggen (19) mellan en roterande värmeåtervinnare (7) och ett första DX-batteri (8).

Fig.4 visar en principskiss med 50-90 % returluft vid avfrostning, där returluftspjället (13) är anordnat i skiljeväggen (19) mellan den roterande värmeåtervinnaren (7) det första DX-batteriet (8).

Fig.5 visar en alternativ utföringsform med ett förbigångsspjäll (14) anordnat i en förbigångskanal (21).

Den konstruktiva utformningen hos den föreliggande uppfinningen framgår i efterföljande detaljerade beskrivning av alternativa utföringsexempel på uppfinningen under hänvisning till medföljande figurer som visar föredragna, dock ej begränsande utförandeexempel av uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av figurerna Fig.1 visar ett luftbehandlingsaggregat 1, vilket innefattar en värmepump 2 anordnad för att återvinna värme ur en frånluftström 4 och överföra denna värme till en tilluftström 6. Frånluftströmmen 4 drivs av en frånluftsfläkt 3 och tilluftströmmen 6 drivs i sin tur av en tilluftsfläkt 5. För att återvinna värme ur frånluftströmmen 4 och överföra till tilluftströmmen 6 finns också en roterande värmeåtervinnare 7, vilken i frånluftströmmen 4 är anordnad uppströms f rå nluftsfläkten 3 respektive i tilluftströmmen 6 uppströms tilluftsfläkten 5. Värmepumpen 2 innefattar ett första DX-batteri 8 anordnat i frånluftströmmen 4, nedströms den roterande värmeåtervinnaren 7, och vilket första DX-batteri 8 i värmefallet utgör förångare i värmepumpsprocessen. Vidare innefattar värmepumpen 2 ett andra DX-batteri 9 anordnat i tilluftströmmen 6, nedströms den roterande värmeåtervinnaren 7, och vilket andra DX-batteri 9 i värmefallet utgör kondensor. Värmepumpsprocessen är känd och i detta fall innefattar värmepumpens 2 köldmediesystem en fyrvägsventil (visas ej) vilken är anordnad för så kallad avfrostning genom reversibel drift. Reversibel drift av värmepumpen 2 innebär att ett i köldmediesystemet ingående köldmedium skickas direkt till det första DX-batteriet 8 (förångaren) istället för till det andra DX-batteriet 9 (kondensorn) för att avfrosta det första DX-batteriet 8 (förångaren). Genom att under en kortare period (normalt 3-6 minuter) köra systemet reversibelt tas istället värmen ur tilluftströmmen 6, varvid det värmda köldmediet skickas till det första DX-batteriet 8, och det första DX-batteriet 8 avfrostas därmed. Nackdelen är att temperaturen i tilluftströmmen 6 efter det andra DX-batteriet 9 då sjunker. För att lösa detta problem är luftbehandlingsaggregatet 1 försett med ett returluftsspjäll 13 samt från luftsspjäll 10, avluftsspjäll 11 och uteluftsspjäll 12. Enligt exemplet i figuren styrs spjällen för att se till att 100 % frånluft leds till tilluftströmmen 6, varvid ingen frånluft passerar genom det första DX-batteriet 8 under avfrostningsdriften, styrningen sker medelst en styrutrustning 20 (visas ej). Luftbehandlingsaggregatet 1 innefattar i frånluftströmmens 4 strömningsriktning först frånluftspjället 10 anordnat vid ett första inlopp 16 av luftbehandlingsaggregatet 1, normalt följt av ett frånluftfilter. Därefter följer en tomdel där returluftspjället 13 är anordnat i en skiljevägg 19 mellan frånluftströmmen 4 och tilluftströmmen 6. Vidare i strömningsriktningen följer frånluftssidans halva av den roterande värmeåtervinnaren 7 och eventuellt en efterföljande extra värmare 24. Den extra värmaren 24 är valfri och kan uteslutas, men finns med som exempel på att det kan vara fördelaktigt att kunna påskynda avfrostningen av det första DX-batteriet 8, vilket följer i strömningsriktningen därefter. Efter det första DX-batteriet 8 följer frånluftsfläkten 3 och sist ett avluftsspjäll 11 anordnat på ett första utlopp 17 av luftbehandlingsaggregatet 1. Luftbehandlingsaggregatet 1 innefattar i tilluftströmmens 6 strömningsriktning först uteluftsspjället 12 anordnat vid ett andra inlopp 18 av luftbehandlingsaggregatet 1, och sedan normalt ett tilluftsfilter, åtföljt av värmepumpen 2. Efter värmepumpen 2 följer den tilluftssidans halva av den roterande värmeåtervinnaren 7 och därefter tomdelen med returluftspjället 13, enligt ovan. Efter returluftspjällets 13 position följer det andra DX-batteriet 9 och tilluftsfläkten 5 avslutar innan tilluftsutloppet av aggregatet. Vidare syns i figuren även en differenstryckgivare 22, vilken är anordnad att mäta differenstrycket över den roterande värmeåtervinnaren 7, för att på sätt, genom kända mätdata (tryck/flöde) kunna räkna ut vilket uteluftsflöde 25 som passerar genom rotorn. Denna givare är applicerbar i alla beskrivna utföringsformer i Fig. 1-5. Just i detta driftfall (Fig.1) har differenstryckgivaren 22 ingen funktion eftersom vid 100 % returluft ser styrsystemet 20 till att avluftsspjället 11 samt uteluftsspjället 12 stänger, vilket medför att ingen uteluft passerar rotorn. Dessa spjäll 11, 12, 13 kan i detta fall vara av typen "on/off” -spjäll. Vidare i detta driftsfall stängs den eventuella extra värmaren 24 av samt att frånluftsfläkten 3 stängs av. Styrningen ser även till att tilluftsfläktens 5 varvtal justeras om nödvändigt genom konventionell reglering och konventionella givare för bibehållet flöde, men med den skillnaden att detta sker under avfrostningsdriften. Enligt det föredragna exemplet tillåts att den varma frånluften 4 kortvarigt recirkuleras, vilket därmed minimerar påverkan av tilluftstemperaturen. Dessutom minimeras tiden för avfrostning tack vare den stoppade frånluftsströmmen i det första DX-batteriet 8.

Fig-2 visar en alternativ regleringsmetod jämfört med beskrivningen till Fig.1, där en valbar andel på 50-90 % av frånluftsströmmen 4 recirkuleras för att upprätthålla åtminstone ett minimum av uteluftsflöde 25. Beskrivningen av de fysiska delarna i luftbehandlingsaggregatet 1 enligt ovan gäller även för Fig. 2, men det som skiljer är styrningen av de ingående fläktarna 3, 5 samt spjällen 11, 12, 13. 1 detta fall har man nytta av differenstryckgivaren 22, eftersom inte all frånluft leds över i tilluften. Genom att uteluftsspjället 12 är av reglerbar typ och reglerar mellan 10-50 % uteluftsflöde i korrelation med att retu rl uftspj äl let 13 också är av reglerbar typ och reglerar mellan 50-90 % returluftsflöde kommer ett visst uteluftsflöde 25 att strömma genom den tilluftssidans halva av den roterande värmeåtervinnaren 7, varvid differenstryckgivaren 22 registrerar ett tryckfall som korrelerar med ett visst flöde. Härigenom kan ett uteluftsflöde 25 säkerställas och vidare balanseras tryck- och flödesförhållandena i luftbehandlingsaggregatet 1 genom styrning av dessa spjäll 11, 12, frånluftsspjället 10 samt fläktarna 3, 5. Den valfria extra värmaren 24 kan i förekommande fall vara igång för eventuellt än mer påskyndad avfrostning och därmed minskad påverkan på tilluftstemperaturen. Genom att styrutrustningen 20 även är anordnad att styra den roterande värmeåtervinnarens 7 varvtal är det fördelaktigt att under avfrostningen varva ned rotorn så att den frånluftsandel som trots allt passerar genom den roterande värmeåtervinnaren 7 (och det första DX-batteriet 8) hjälper till att avfrosta även den roterande värmeåtervinnaren 7. Alternativt styr en inbyggd styrutrustning i värmepumpen 2 den roterande värmeåtervinnarens 7 varvtal under avfrostningen.

Fig.3 visar en alternativ utföringsform motsvarande Fig. 1, men där tomdelen med returluftsspjället 13 anordnat i skiljeväggen 19 är anordnad nedströms den roterande värmeväxlaren 7 i frånluftsströmmen 4 och uppströms den roterande värmeväxlaren 7 i tilluftsströmmen 6. Med denna placering av returluftsspjället 13 kan på samma sätt den roterande värmeåtervinnaren 7 avfrostats men med den fördelen att hela frånluftströmmen 4 passerar genom rotorn, varvid avfrostningen av densamma påskyndas. Precis som tidigare beskrivet i Fig. 1 kommer spjällen 10, 11, 12, 13 samt fläktarna 3, 5 via styrsystemet 20 se till att 100 % av frånluftströmmen 4 leds över till tilluftströmmen 6 samt att tryckoch flödesförhållandena blir de önskade. Vidare syns i figuren alternativa givare, vilka kan användas i samtliga utföringsformer i Fig. 1-5, för kontroll och styrning av tryck- och flödesförhållanden medelst spjällen 10, 11, 12, 13, 14 och fläktarna 3, 5. Som alternativ till att mäta uteluftsflödet 25 med differenstryckgivaren 22 (Fig.1-2) visas här en uteluftflödesgivare 23 anordnad i tilluftströmmen 6 (i uteluftsflödet 25), innan tomdelen med returluftspjället 13, för att mäta och säkerställa som tidigare beskrivits, att rätt uteluftsflöde 25 erhålls för de anläggningar där det krävs. Just i detta driftfall, med 100 % returluft, är uteluftsspjället 12 stängt och därmed används inte uteluftsflödesgivaren 23 för att registrera flödet under avfrostningen. Vidare syns en tilluftflödesgivare 26 samt en frånluftflödesgivare 27, vilka är standardflödesgivare som vanligen redan finns på de flesta varvtalsstyrda fläktar och som även kan nyttjas för att kontrollera och styra luftflödena i luftbehandlingsaggregatet 1 som alternativ till särskilda givare placerade på andra positioner för registrering av luftflödena.

Fig.4 visar en alternativ regleringsmetod jämfört med beskrivningen till Fig.3, där en valbar andel på 50-90 % av frånluftsströmmen 4 recirkuleras för att upprätthålla åtminstone ett minimum av uteluftsflöde 25, men ändå påverka tilluftstemperaturen positivt. Beskrivningen av de fysiska delarna i luftbehandlingsaggregatet 1 enligt Fig.3 ovan gäller även för figur 4. Precis som tidigare beskrivet i Fig. 2 kommer spjällen 10, 11, 12, 13 samt fläktarna 3, 5 via styrsystemet 20 se till att 50-90 % av frånluftströmmen 4 leds över till tilluftströmmen 6 samt att tryck- och flödesförhållandena blir de önskade. Även i denna figur syns de alternativa givarna 23, 26, 27 som är beskrivna i Fig.3 och som används eller kan användas enligt tidigare beskrivningar för styrningen av luftbehandlingsaggregatet.

Fig.5 visar en alternativ utföringsform där hela frånluftsströmmen 4 leds förbi det första DX-batteriet 8 under avfrostningsdrift. Syftet med denna utföringsform är att helt stoppa frånluftströmmen 4 genom det första DX-batteriet 8 och därmed förkorta avfrostningsförloppet. I detta utförande bibehålls fullt uteluftsflöde 25. Även denna utföringsform kan innefatta ovan beskrivna givare mm. Enligt denna utföringsform av luftbehandlingsaggregatet är ett förbigångsspjäll 14 anordnat i en förbigångskanal 21 som med sin första ände 28 är ansluten till luftbehandlingsaggregatet 1 i en position innan det första DX-batteriet 8, och med sin andra ände 29 är ansluten till luftbehandlingsaggregatet 1 i en position efter det första DX-batteriet 8. Och vidare är ett avstängningsspjäll 15 anordnat i luftbehandlingsaggregatet 1 mellan förbigångskanalens 21 första ände 28 och det första DX-batteriet 8. Genom att förbigångsspjället 14 öppnas under den reversibla avfrostningen av det första DX-batteriet 8 samtidigt som avstängningsspjället 15 stängs leds hela frånluftströmmen 4 förbi det första DX-batteriet 8. Förbigångsspjället 14 ersätter härmed det returluftspjäll 13 som ovan beskrivna utföringsformer är anordnade med, vilket gör att ingen frånluft förs över till tilluften. I detta fall sker alltså ingen temperaturutjämning av tilluften på grund av inblandad frånluft, men påverkan på tilluftstemperaturen minskar eftersom tiden för avfrostning blir kortare genom att frånluftströmmen leds förbi det första DX-batteriet 8. Övriga spjäll 10, 11, 12 styrs på konventionellt sett som vid normal drift.

S T Y C K L I S T A 1= luftbehandlingsaggregat 2= värmepump 3= från luftsf läkt 4= frånluftström = tilluftsfläkt 6= tilluftström 7= roterande värmeåtervinnare 8= första DX-batteri 9= andra DX-batteri = frånluftsspjäll 11= avluftsspjäll 12= uteluftsspjäll 13= returl uftsspjäll 14= förbigångsspjäll = avstängningsspjäll 16= första inlopp 17= första utlopp 18= andra inlopp 19= skiljevägg = styrutrustning 21= förbigångskanal 22= differenstryckgivare 23= uteluftflödesgivare 24= extra värmare = uteluftsflöde 26= tilluftflödesgivare 27= frånluftflödesgivare 28= första ände 29= andra ände

Claims (7)

PATENTKRAV

1. Metod för minskad påverkan av tilluftstemperaturen under avfrostningsdrift vid ett luftbehandlingsaggregat (1) anordnat med en värmepump (2), vidare är luftbehandlingsaggregatet (1) anordnat med en frånluftsfläkt (3) vilken driver en frånluftström (4) genom luftbehandlingsaggregatet (1), och en tilluftsfläkt (5) vilken driver en tilluftsström (6) genom luftbehandlingsaggregatet (1), samt en roterande värmeåtervinnare (7), vilken i ett värmefall återvinner värmeenergi ur frånluftströmmen (4) och överför denna till tilluftströmmen (6), och i värmefallet upptar värmepumpen (2) värmeenergi ur frånluftströmmen (4) och överför denna till tilluftströmmen (6) genom att värmepumpen (2) innefattar ett köldmediesystem med en kompressor, en fyrvägsventil, och ett första DX-batteri (8) vilket är anordnat i frånluftströmmen (4) i strömningsriktningen efter den roterande värmeåtervinnaren (7) samt ett andra DX-batteri (9) vilket är anordnat i tilluftströmmen (6) i strömningsriktningen efter den roterande värmeåtervinnaren (7), värmepumpen (2) är anordnad för så kallad reversibel drift för avfrostning av det första DX-batteriet (8), varvid värmeenergin under avfrostningsdrift istället tas ur tilluftströmmen (6) och överförs till frånluftströmmen (4) genom att fyrvägsventilen skiftar strömningsriktning hos ett i köldmediesystemet anordnat köldmedium, varvid uppvärmt köldmedium skickas till det första DX-batteriet (8) istället för till det andra DX-batteriet (9), och luftbehandlingsaggregatet (1) innefattar i frånluftströmmen (4) först ett frånluftspjäll (10) anordnat vid ett första inlopp (16) av luftbehandlingsaggregatet (1), och sist ett avluftsspjäll (11) anordnat på ett första utlopp (17) av luftbehandlingsaggregatet (1), och luftbehandlingsaggregatet (1) innefattar i tilluftströmmen (6) först ett uteluftsspjäll (12) anordnat vid ett andra inlopp (18) av luftbehandlingsaggregatet (1), och ett returl uftsspjäll (13) är anordnat i en skiljevägg (19) mellan frånluftströmmen (4) och tilluftströmmen (6) i en position uppströms DX-batterierna (8, 9), kännetecknad av att under avfrostningsdrift reducera frånluftströmmen (4) genom det första DX-batteriet (8) genom att styra fläktarna (3, 5) samt därför anordnade spjäll (10, 11, 12, 13) så att en valfri andel 50-90 % av luftflödet i frånluftströmmen (4) under avfrostningsdrift leds över till tilluftströmmen (6) via returluftsspjället (13), varvid samtidigt frånluftsfläkten (3) styrs med en i frånluftsfläkten (3) inbyggd frånluftflödesgivare (27) till önskat frånluftsflöde och tilluftsfläkten (5) varvar upp styrd av en i tilluftsfläkten (5) inbyggd tilluftflödesgivare (26), samtidigt som tryck- och flödesförhållandena i luftbehandlingsaggregatet (1) balanseras genom reglering av öppningsgraden hos frånluftsspjället (10), avluftsspjället (11), uteluftsspjället (12) samt varvtalsstyrning av frånluftsfläkten (3) och tilluftsfläkten (5), och att ett minsta uteluftsflöde (25) säkerställs genom att mäta uteluftsflödet (25) med en differenstrycksgivare (22) vilken mäter tryckfallet över den roterande värmeväxlaren (7).

2. Metod enligt patentkrav 1, kännetecknad av att ett minsta uteluftsflöde (25) säkerställs genom att mäta uteluftsflödet (25) med en uteluftflödesgivare (23) placerad i uteluftssflödet (25).

3. Metod enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknad av att returluftspjället (13) är anordnat i skiljeväggen (19) mellan den roterande värmeåtervinnaren (7) och det andra DX-batteriet (9), och att den roterande värmeåtervinnaren (7) avfrostas samtidigt som det första DX-batteriet (8) avfrostas genom att den roterande värmeåtervinnaren (7) styrs till ett lågt varvtal för att minska tiden för avfrostning.

4. Metod enligt något av patentkraven 1-3, kännetecknad av att returluftspjället (13) är anordnat i skiljeväggen (19) mellan den roterande värmeåtervinnaren (7) det första DX-batteriet (8), och att den roterande värmeåtervinnaren (7) avfrostas samtidigt som det första DX-batteriet (8) avfrostas genom att den roterande värmeåtervinnaren (7) styrs till ett lågt varvtal för att minska tiden för avfrostning.

5. Luftbehandlingsaggregat (1) anordnat att minska påverkan av tilluftstemperaturen under avfrostningsdrift av en, vid luftbehandlingsaggregatet (1) anordnad, värmepump (2), och luftbehandlingsaggregatet (1) är vidare anordnat med en frånluftsfläkt (3) vilken driver en frånluftström (4) genom luftbehandlingsaggregatet (1), och en tilluftsfläkt (5) vilken driver en tilluftsström (6) genom luftbehandlingsaggregatet (1), samt en roterande värmeåtervinnare (7), vilken i värmefallet återvinner värmeenergi ur frånluftströmmen (4) och överför denna till tilluftströmmen (6), och i ett värmefall upptar värmepumpen (2) värmeenergi ur frånluftströmmen (4) och överför denna till tilluftströmmen (6) genom att värmepumpen (2) innefattar ett köldmediesystem med en kompressor, en fyrvägsventil, och ett första DX-batteri (8) vilket är anordnat i frånluftströmmen (4) i strömningsriktningen efter den roterande värmeåtervinnaren (7) samt ett andra DX-batteri (9) vilket är anordnat i tilluftströmmen (6) i strömningsriktningen efter den roterande värmeåtervinnaren (7), och värmepumpen (2) är anordnad för så kallad reversibel drift för avfrostning av det första DX-batteriet (8), varvid värmeenergin under avfrostningsdrift istället tas ur tilluftströmmen (6) och överförs till frånluftströmmen (4) genom att fyrvägsventilen skiftar strömningsriktning hos ett i köldmediesystemet anordnat köldmedium, varvid uppvärmt köldmedium skickas till det första DX-batteriet (8) istället för till det andra DX-batteriet (9), och luftbehandlingsaggregatet (1) innefattar i frånluftströmmen (4) först ett frånluftspjäll (10) anordnat vid ett första inlopp (16) av luftbehandlingsaggregatet (1), och sist ett avluftsspjäll (11) anordnat på ett första utlopp (17) av luftbehandlingsaggregatet (1), och luftbehandlingsaggregatet (1) innefattar i tilluftströmmen (6) först ett uteluftsspjäll (12) anordnat vid ett andra inlopp (18) av luftbehandlingsaggregatet (1), och att ett returluftsspjäll (13) är anordnat i en skiljevägg (19) mellan frånluftströmmen (4) och tilluftströmmen (6) i en position uppströms DX-batterierna (8, 9), kännetecknat av att frånluftsfläkten (3) innefattar en inbyggd frånluftflödesgivare (27) för styrning av frånluftsfläkten (3), att tilluftsfläkten (5) innefattar en inbyggd tilluftflödesgivare (26) för styrning av tilluftsfläkten (5), att en differenstryckmätare (22) är anordnad att mäta tryckfallet över den roterande värmeväxlaren (7) samt av att en styrutrustning (20) är anordnad att styra luftbehandlingsaggregatet (1) i enlighet med metoden enligt något av kraven 1-4.

6. Luftbehandlingsaggregat (1) enligt patentkrav 5, kännetecknat av att returluftspjället (13) är anordnat i skiljeväggen (19) mellan värmeåtervinnaren (7) och det andra DX-batteriet (9).

7. Luftbehandlingsaggregat (1) enligt patentkrav 5, kännetecknat av att returluftspjället (13) är anordnat i skiljeväggen (19) mellan värmeåtervinnaren (7) och det första DX-batteriet (8).