DK159739B - Anlaeg til luftkonditionering og varmtvandsforsyning - Google Patents

Description

DK 159739 B

i

Den foreliggende opfindelse angår et anlæg til luftkonditionering og varmtvandsforsyning med a) en varmepumpe på primærsiden, som har en varmeveksler på brugersiden og en varmeveksler på varmekildesiden, 5 b) en varmeveksler på sekundærsiden til varmtvandsforsyning, c) luftkølede varmevekslere til luftkonditionering, d) et konditioneringskredsløb, hvori varmeveksleren på brugersiden for varmepumpen på primærsiden, de luftkølede varmevekslere og varmeveksleren på sekundærsiden i denne rækkefølge er gennemstrømmet 10 af vand, og hvor de luftkølede varmevekslere ved udelukkende frembringelse af varmt vand kan shuntes ved hjælp af en omledeledning og ved. hjælp af styrbare ventiler i omledeledningen og i tilledningen til de luftkølede varmevekslere.

Et anlæg af denne art omhandlet i den ældre patentansøgning nr.

15 284/83 har kun én varmepumpe.

Et andet kendt anlæg til kondi tionering og varmtvandsforsyning har en på primærsiden med et kølemiddel for lave temperaturer arbejdende varmepumpe med varmeveksler på bruger- og varmekildesiden, en på sekundærsiden med et kølemiddel for højere temperaturer 20 arbejdende varmepumpe med en fordamper og en kondensator til frembringelse af varmt vand samt varmelegeme til konditionering (DE offentliggørelsesskrift nr. 2516560). Under opvarmningsdrift kan vandet i varmelegemet kun afkøles til noget over rumtemperaturen liggende temperaturer.

25 Formålet med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe et anlæg til luftkonditionering og varmtvandsforsyning, hvor det varme vand også under de forskellige driftsarter af klimaanlægget kan frembringes uden ekstra opvarmning og dermed fuldstændigt ad elektrisk vej med høj virkningsgrad.

30 Ifølge opfindelsen opnås dette ved et anlæg af den indled ningsvis angivne art, som er ejendommeligt ved, e) at der findes en varmepumpe på sekundærsiden, hvilken varmepumpes fordamper danner varmeveksleren på sekundærsiden, og hvis kondensator tjener til frembringelse af varmt vand, og 35 f) at kredsløbene for varmepumpen på primærsiden henholdsvis varmepumpen på sekundærsiden er fyldt med kølemidler for lave henholdsvis høje temperaturer.

Fordelagtige videreudformninger ifølge opfindelsen fremgår af underkravene.

DK 159739 B

2

Anlægget ifølge opfindelsen muliggør en rumtemperering og frembringelse af varmt vand alene ved kombinationen af to varmepumper altså fuldstændigt ad elektrisk vej. Varmepumpen på primærsiden tjener her til luftkonditionerigen. Det kolde eller 5 varme vand, som opstår efter luftkonditioneringsprocessen bliver udnyttet som varmekilde for varmepumpen på sekundærsiden til opvarmning af vandet for varmtvandsforsyningen. I tilfælde af rumopvarmningsdrift bliver den potentielle varme i opvarmningsvandet efter rumopvarmningen på fordelagtig måde udnyttet til opvarmning af 10 vandet til varmtvandsforsyningen, idet opvarmningsvandet i modsætning til det kendte anlæg (DE offentliggørelsesskrift nr. 2516560) afkøles til lavere temperaturer end rumtemperaturen, så at den resterende varme i opvarmningsvandet yderligere udnyttes i fordamperen i den anden varmepumpe, og følgelig forøges dennes nyttetem-15 peratur henholdsvis virkningsgrad. I tilfælde af køledrift bliver varmen af det cirkulerende vand, som blev absorberet af den luftkølede varmeveksler under køledrift, benyttet som varmekilde for varmepumpen på sekundærsiden. Selv om dette cirkulerende vand afkøles af varmepumpen på sekundærsiden, vokser anlæggets kølekapa-20 citet alt i alt, og belastningen af varmepumpen på primærsiden kan herved formindskes.

Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et skematisk diagram over opbygningen af en 25 foretrukken udførelsesform for et luftkonditionerings- og varmtvandsforsyningsanlæg ifølge den foreliggende opfindelse, fig. 2 et styrekredsløbsdiagram over cirkulationspumper og elektromagnetiske ventiler, 30 fig. 3 et styrekredsløbsdiagram over varmepumpen på sekundærsiden, og fig. 4 et styrekredsløbsdiagram over varmepumpen på primærsiden.

I det følgende skal opbygningen af den foretrukne udførel ses-35 form for luftkonditionerings- og varmtvandsforsyningsanlægget ifølge den foreliggende opfindelse forklares detaljeret under henvisning til tegningen.

I fig. 1 betegner 1 en kompressor, 2 betegner en fire-vejs skifteventil, 3 betegner en varmeveksler på varmekildesiden med en

DK 159739 B

3 luftblæser 3a, 4 betegner en ekspansionsanordning, 5 betegner en varmeveksler på brugersiden med et vandkredsløb 5a og 6 betegner en kølemiddel rørledning, som forbinder de ovennævnte dele 1, 2, 3, 4 og 5, for at danne en varmepumpe A på primærsiden. Som kølemiddel i 5 kredsløbet i varmepumpen A af er påfyldt Freon 22 (R 22). I figuren betegner 7 en luft-vand varmeveksler til kondi tionering af et rum, 8 betegner det første forbindelsesrør for luftkonditioneringskredsløbet, som forbinder en afgang på vandkredsTøbet 5a og en tilgang for varmeveksleren 7. 9 betegner et andet forbindelsesrør 10 for luftkonditioneringskredsløbet, som er forbundet med en afgang 7a på varmeveksleren 7. 10 betegner et oml ederør, som forbinder det første og andet forbindelsesrør 8 og 9, 11 og 12 betegner henholdsvis en første og en anden elektromagnetisk ventil, som er anbragt i det første forbindelsesrør 8 og oml ederøret 10 i nærheden af disse 15 to rør. 13 betegner en strømnings-hastigheds reguleringsventil anbragt i oml ederøret 10, 14 betegner en stødpudetank med en forudbestemt kapacitet, og hvis nederste del er forbundet med det andet forbindelsesrør 9. 15 betegner et tredje forbindelsesrør for luftkonditioneringskredsløbet, som forbinder den øverste del af stødpu-20 detanken 14 og tilgangen for vandkredsløbet 5a. 16 og 17 betegner henholdsvis en cirkulationspumpe for luftkonditionering og en kontraventil, der begge er anbragt i det tredje forbindelsesrør 15. Kontraventilen 17 tillader kun vandstrømning i retning fra stødpudetanken 14 til varmeveksleren 5 på brugersiden. 18 og 19 betegner 25 henholdsvis en temperaturdetektor for afkøling og en temperaturdetektor for opvarmning, som begge er anbragt på tilgangssiden af vandkredsløbet 5a. Temperaturdetektoren 18 for afkøling åbnes ved en temperatur på f.eks. 12° C eller lavere og lukkes ved en temperatur på 15° C eller højere, medens temperaturdetektoren 19 for opvarmning 30 åbnes ved en vandtemperatur på f.eks. 50° C eller højere og lukkes ved en temperatur på 47° C eller lavere for derved at styre driften af varmepumpen A. Betegnelserne 20 og 21 angiver henholdsvis en temperaturdetektor for koldt vand og en temperaturdetektor for varmt vand til at detektere temperaturen af det cirkulerende vand i den 35 øverste del og den nederste del af stødpudetanken. Temperaturdetektoren 20 for koldt vand åbnes ved en vandtemperatur på f.eks. 7° C eller lavere og lukkes ved en temperatur på 13° C eller højere, medens temperaturdetektoren 21 for varmt vand åbnes ved en vandtemperatur på f.eks. 45° C eller højere og lukkes ved en temperatur på 4

DK 159739 B

35° C eller lavere for derved at styre driften af cirkulationspumpen 16 for luftkonditionering og en cirkulationspumpe for en nedenfor omtalt varmekilde. 22 betegner en reservoirbeholder, hvis ene ende er forbundet med den øverste del at stødpudetanken 14, og hvis anden 5 ende er forbundet med en ikke-vist vandforsyningskilde. Denne reservoirbeholder tjener til at erstatte det cirkulerende vand i stødpudetanken 14, når dets mængde bliver reduceret. 23 betegner en kompressor, 24 betegner en kondensator på brugersiden med et vandkredsløb 24a, 25 betegner en ekspansionsanordning, 26 betegner en 10 fordamper på varmekildesiden med et vandkredsløb 26a, og 27 betegner et kølemiddel rørsystem, som forbinder de ovennævnte komponenter 23, 24, 25 og 26 for at danne en varmepumpe B på sekundærsiden. I kredsløbet for denne varmepumpe B er der påfyldt Freon 12 (R 12) som kølemiddel. Varmepumpen B på sekundærsiden er endvidere udført med 15 mindre kapacitet end varmepumpen A på primærsiden. 28 betegner et fremadrør for varmekildekredsløbet, som forbinder den nederste del af stødpudetanken 14 og tilgangen for vandkredsløbet 26a, 29 betegner et returrør for varmekildekredsløbet, som forbinder den øverste del af stødpudetanken 14 og afgangen på vandkredsløbet 26a, og 30 og 20 31 betegner henholdsvis en cirkulationspumpe for varmekilden og en kontraventil, der begge er anbragt i fremadrøret 28. Kontraventilen 31 tillader kun vandstrømning i retning fra stødpudetanken 14 til fordamperen 26 på varmekildesiden. 32 betegner en opvarmningsbeholder med et forudbestemt rumfang, 33 betegner et fremløbsrør for et 25 varmtvandsforsyningskredsløb, som forbinder afgangen fra vandkredsløbet 24a og den øverste del af opvarmningsbeholderen 32, 34 betegner et returrør for varmtvandsforsyningskredsløbet, som forbinder tilgangen for vandkredsløbet 24a og den nederste del af opvarmningsbeholderen 32. 35 betegner en cirkulationspumpe for 30 varmtvandsforsyning, som er anbragt i returrøret 34, 36 betegner et vandtilførselsrør, hvis ene ende er forbundet med den nederste del af opvarmningsbeholderen 32, og hvis anden ende er forbundet med en ikke vist vandforsyningskilde. 37 betegner en trykreduktionsventil, der er anbragt i vandforsyningsrøret 36. 38 betegner et afgangsrør 35 for varmtvandsforsyningen, som er forbundet med den øverste del af opvarmningsbeholderen 32. 39 betegner en tredje elektromagnetisk ventil anbragt i dette afgangsrør 38. 40 og 41 betegner henholdsvis en sikkerhedsventil og en automatisk udluftningsventil, som er anbragt i afgangsrøret 38 mellem opvarmningsbeholderen 32 og den

DK 159739 B

5 tredje elektromagnetiske ventil 39. 42 og 43 betegner henholdsvis en første og en anden temperaturdetektor for varmtvandsforsyning, som detekterer temperaturen af det varme vand i henholdsvis den øverste og den nederste del af opvarmningsbeholderen 32.“ Den første tempe-5 raturdetektor 42 åbnes ved en vandtemperatur på f.eks. 75° C eller lavere og lukkes ved en temperatur på 80° C eller højere, medens den anden temperaturdetektor 43 åbnes ved en vandtemperatur på f.eks.

80° C eller højere og lukkes ved en temperatur på 75° C eller lavere for derved at styre driften af varmtvandsforsynings-cirkulations-10 pumpen 35 og åbningen og lukningen af den tredje elektromagnetiske ventil 39. 44 betegner en lagerbeholder for varmt vand med et relativt stort rumfang, som er forbundet med den anden ende af afgangsrøret 38 ved den øverste del af beholderen. 45 betegner en svømmerventil til at lukke afgangsrøret 38, når vandniveauet i 15 varmtvandslagerbeholderen 44 når en forudbestemt højde, og 46 betegner en varmtvandsforsyningshane til at levere varmt vand fra varmtvandslagerbeholderen 44 til forskellige modtagesteder for det varme vand.

I det følgende forklares et elektrisk kredsløb for anlægget 20 ifølge den foreliggende opfindelse. Fig. 2 viser skematisk et styrekredsløb for cirkulationspumpen og de elektromagnetiske ventiler. På tegningen betegner 100 en topolet dirftstiIstandsvælger, hvor hver af skiftekontakterne 100a, 100b har en "kun forsy- ning"-kontakt til udelukkende forsyning af varmt vand, en "varme-25 forsyning"-kontakt for rumopvarmning og varmtvandsforsyning og en "kulde-forsyning"kontakt for rumafkøling og varmtvandsforsyning. Til "kun forsyning "-kon takten på en af skiftekontakterne 100a er der forbundet en solenoidespole 101 for den anden elektromagnetiske ventil 12, og til "varme-forsyning"-kontakten og "kulde-forsy- 30 ning"-kontakten er der i serie forbundet henholdsvis en solenoidespole 102 for den første elektromagnetiske ventil 11 og det første relæ 103. På den anden side er der til "kun forsy-ning"-kontakten og "varme-forsyning"kontakten på den anden skiftekontakt 100b i serie forbundet det andet relæ 104. 105 betegner en 35 elektromagnetisk kontaktor for circulationspumpen 35 for varmtvandsforsyning, som er forbundet i serie med et seriekredsløb omfattende en kontakt 106 i den anden temperaturdetektor 43 for varmtvandsforsyningen, en kontakt 107a i et forsinkelsesrelæ 107 og det første overstrømsrelæ 108 af en type med manuel til bagesti 11 ing.

6

DK 159739 B

109 betegner en vikling for den tredje elektromagnetiske ventil 39, som er forbundet i parallel med forsinkelsesrelæet 107. Viklingen 109 er forbundet i serie med et seriekredsløb omfattende en kontakt 110 i den første temperaturdetektor 42 for varmtvandsforsyningen og 5 en konstant lukket kontakt 105a i den elektromagnestiske kontaktor 105 for cirkulationspumpen 35 for varmtvandsforsyningen. 111 betegner en elektromagnetisk kontaktor for cirkulationspumpen 30 for varmekilden, som er forbundet i serie med et seriekredsløb omfattende en kontakt 112 i temperaturdetektoren 20 for koldt vand og det 10 andet overstrømsrelæ 113 af en type med manuel til bagesti Π ing. 114 betegner en elektromagnetisk kontaktor for luftkonditionerings-cirkulationspumpen 16, der er forbundet i serie med et seriekredsløb omfattende en kontakt 115 i temperaturdetektoren 21 for varmt vand og det tredje overstrømsrelæ 116 af en type med manuel tilbagestil-15 ling. Denne elektriske kontaktanordning er også udført på'en sådan måde, at driften af luftkonditionerings-cirkulationspumpen 16 kan opretholdes under "rumopvarmning og varmtvandsforsyning" og "rumafkøling og varmtvandsforsyning" ved forbindelse af en konstant åben kontakt 103a i det første relæ 103 i parallel med kontakten 115 i 20 temperaturdetektoren 21 for varmt vand.

Fig. 3 viser et styrekredsløb for varmepumpen på sekundærsiden.

På tegningen betegner 200 en kompressormotor til at drive kompressoren 23, og 201 betegner en elektromagnetisk kontaktor med en kontakt 201a for kompressormotoren 200. Denne elektromagnetiske 25 kontaktanordning er forbundet i serie med konstant åbne kontakter 105b og 111a i de elektromagnetiske kontaktorer 105 og 111 for cirkulationspumpen 35 for varmtvandsforsyning og cirkulationspumpen 30 for varmekilden for derved at danne et drivkredsløb for kompressormotoren 200. 202 betegner et tredje relæ, som er forbundet i 30 parallel med det ovennævnte drivkredsløb. Det tredje relæ kan omskiftes til enten det ovennævnte drivkredsløb på "til"-kontaktsiden eller "fra"-kontaktsiden ved hjælp af en manuelt betjenelig omskifter 203, men det er selvspærret af en konstant åben kontakt 202a. 204 betegner en beskyttelsesafbryder for kompressoren 35 23 så som en højtryksafbryder o.s.v.

Fig. 4 viser et styrekredsløb for varmepumpen på primærsiden.

På tegningen betegner 300 og 301 henholdsvis en elektromotor for kompressoren 1 og en elektromotor for luftblæseren 3a. 302 betegner et fjerde relæ til omskiftning fra køling til opvarmning eller

DK 159739 B

7 omvendt, som er forbundet i serie med en konstant åben kontakt 104a i det andet relæ 104. 303 og 304 betegner elektromagnetiske kontaktanordninger for henholdsvis kompressormotoren 300 og luftblæs-ermotoren 301, som er forbundet i serie med et parallel kredsløb 5 bestående af en konstant lukket kontakt 302a i det fjerde relæ 302 og en kontakt 305 i temperaturdetektoren 18 for afkøling og en første konstant åben kontakt 302b i det fjerde relæ 302 og en kontakt 306 i temperaturdetektoren 19 for opvarmning. Disse elektromagnetiske kontaktanordninger 303 og 304 er henholdsvis forsynet 10 med en kontakt 303a for kompressormotoren 300 og en kontakt 304a for luftblæsermotoren 301. 307 betegner en vikling for fire-vejs-skif-te-ventilen '2, som danner et seriekredsløb med en anden konstant åben kontakt 302c i det fjerde relæ 302. 308 betegner et femte relæ, som danner et parallel kredsløb med det ovennævnte seriekredsløb, og 15 309 betegner en manuelt betjenelig omskifter til selektivt at udføre omskiftning mellem "til"-kontaktsiden af de elektromagnetiske kontaktanordninger 303 og 304 for kompressormotoren 300 og luftblæsermotoren 301 og "fra"-kontaktsiden på viklingen 307 for fire-vejs-skifteventilen og det femte relæ 308 over en konstant åben 20 kontakt 114a i den elektromagnetiske kontaktor 114 for luftkonditioneringscirkulationspumpen 16. På grund af denne manuelle omskifter 309 kan det femte relæ 308 være selvholdende i kraft af sin konstant åbne kontakt 308a, selv når skifteoperationen udføres ved hjælp af den manuelle omskifter 309 til de elektromagnetiske 25 kontaktanordninger 303's og 304's side. 310 betegner en beskyttelsesafbryder for kompressoren 1 som f.eks. en højtryksafbryder o.s.v.

Luftkonditionerings- og varmtvandsforsyningsanlægget med den ovenfor beskrevne konstruktion ifølge den foreliggende opfindelse arbejder på følgende måde.

30 Når der udelukkende er tale om drift med henblik på varmt vandsforsyning bliver driftstilstandsvælgeren 100 først omskiftet til "kun forsyning"-kontakten, og de manuelle omskiftere 203 og 309 omskiftes til deres respektive "til"-kontaktsider. Som følge heraf bliver viklingen 101 for den anden elektromagnetiske ventil og det 35 andet relæ 104 strømforsynet i styrekredsløbet for cirkulationspumpen og den elektromagnetiske ventil (fig. 2), og viklingen 102 for den første elektromagnetiske ventil og det første relæ 103 bliver afbrudt, hvorved den anden elektromagnetiske ventil 12 åbnes, og den første elektromagnetiske ventil 11 lukkes. Da vandtemperaturen i

DK 159739 B

s luftkonditioneringskreds'løbet, varmekildekredsløbet og varmtvandsforsyningskredsløbet ved begyndelsen af denne drift er 15° C eller lignende i midten af en årstidsperiode, bliver kontakten 110 i den første temperaturdetektor 42 for varmtvandsforsyning åbnet, og 5 kontakten 106 i den anden temperaturdetektor 43 for varmtvandsforsyning lukket, medens kontakten 112 i temperaturdetektoren 20 for koldt vand og kontakten 115 i temperaturdetektoren 21 for varmt vand begge lukkes. Som følge heraf bliver de elektromagnetiske kontaktorer 105, 111 og 114 for cirkulationspumpen 35 for 10 varmtvandsforsyning, cirkulationspumpen 30 for varmekilden og cirkulationspumpen 16 for luftkonditionering strømforsynet, hvorved disse respektive pumper 35, 30 og 16 drives, den tredje elektromagnetiske ventil 39 lukkes, og et cirkulationskredsløb, som vist med en fuldt optrykket pil i fig. 1, dannes.

15 I styrekredsløbet for varmepumpen B på sekundærsiden (fig. 3) bliver de elektromagnetiske kontaktorer 105 og 111 for cirkulationspumpen 35 for varmtvandsforsyningen henholdsvis cirkulationspumpen 30 for varmekilden derimod strømforsynet, så snart den manuelle omskifter 203 føres til "til"-kontaktsiden, hvorved disses 20 kontakter 105b og 111a lukkes. Da det tredje relæ 202 strømforsynes før skifteoperationen for den manuelle omskifter 203, og kontakten 202a i relæet lukkes for at danne det selvholdende kredsløb, bliver den elektromagnetiske kontaktor 201 for kompressormotoren 200 også strømforsynet over kontakten 202a i det tredje relæ 202, den manu-25 elle omskifter 203 og kontakterne 105b, 111a i de elektromagnetiske kontaktorer 105, 111 for cirkulationspumpen 35 for varmtvandsforsyning og cirkulationspumpen 30 for varmekilden, hvorved kompressormotoren drives og varmepumpen B på sekundærsiden bliver virksom.

I styrekredsløbet for varmepumpen A på primærsiden (fig. 4) 30 bliver endvidere kontakten 104a i det andet relæ 104 lukket ved strømforsyning af relæet med den følge, at det fjerde relæ 302 strømforsynes, og den ene af kontakterne 302a åbnes, medens de andre kontakter 302b og 302c lukkes. Ved strømforsyning af den elektromagnetiske kontaktor 114 for luftkonditioneringscirkulationspumpen 35 16 bliver endvidere dennes kontakt 114a lukket, og desuden lukkes kontakten 306 i temperaturdetektoren 19 for opvarmning. Da endvidere det femte relæ 308, strømforsynes før skifteoperationen for den manuelle omskifter 309, og dennes kontakt 308a lukkes for at danne det selvholdende kredsløb, bliver de elektromagnetiske

DK 159739 B

9 kontaktanordninger 303 og 304 for henholdsvis kompressormotoren 300 og luftblæsermotoren 301 strømforsynet ved hjælp af kontakten 308a i det femte relæ 308, "til"-kontakten i den manuelle omskifter 309, kontakten 114a i den elektromagnetiske kontaktor 114 for luftkon-5 ditioneringscirkulationspumpen 16 og kontakten 306 i temperaturdetektoren 19 for opvarmning, hvorved kompressormotoren 300 og luft-blæsermotoren 301 sættes i gang. Samtidig hermed bliver viklingen 307 for fire-vejs-skifte-ventilen strømforsynet ved hjælp af kontakten 308a i det femte relæ 308 og kontakten 302c i det fjerde relæ 10 302, hvorved fire-vejs-skifte-ventilen 2 skiftes til den fuldtoptrukne stilling vist i fig. 1. Følgelig arbejder varmepumpen A på primærsiden i "opvarmningscyklen''.

Når det drejer sig om drift med henblik på rumopvarmning og varmtvandsforsyning omstilles skiftekontakterne 100a og 110b i 15 driftstilstandsvælgeren 100 til "varme-forsyning"-kontakten, som strømforsyner både viklingen 102 for den første elektromagnetiske ventil og det første relæ 103 og afbryder viklingen 101 for den anden elektromagnetiske ventil. Selv når den første elektromagnetiske ventil 11 åbnes, og den anden elektromagnetiske ventil 12 20 lukkes, og den konstant åbne kontakt 103a samtidig lukkes, og kontakten 115 i temperaturdetektoren 11 for varmt vand åbnes, fortsætter luftkonditioneringscirkulationspumpen 16 med at køre. Med hensyn til styrekredsløbene for cirkulationspumpen og de elektromagnetiske ventiler, styrekredsløbet for varmepumpen B på sekundær-25 siden og styrekredsløbet for varmepumpen A på primærsiden gælder det samme som for det tilfælde, hvor der udelukkende var tale om drift med henblik på varmtvandsforsyning. Følgelig dannes der et cirkulationskredsløb som vist med en punkteret pil i fig. 1.

Når der således er tale om udelukkende drift for 30 varmtvandsforsyning og drift for opvarmning og varmtvandsforsyning er varmepumpem A på primærsiden i "opvarmningscyklen", og da varmeveksleren 3 på varmekildesiden, som det er bekendt, fungerer som en fordamper, og varmeveksleren 5 på brugersiden fungerer som en kondensator, kan varmt vand ved en temperatur på ca. 45° C til 55° C 35 fås fra varmeveksleren 5 på brugersiden. Dette varme vand føres gennem oml ederøret 10 og leveres til stødpudetanken 14, når der er tale om udelukkende drift for varmtvandsforsyning, medens det føres gennem det første forbindelsesrør 8 og leveres til varmeveksleren 7 ved drift med henblik på rumopvarmning og varmtvandsforsyning, og

DK 159739 B

10 efter rumopvarmningen sænkes temperaturen af det varme vand til ca.

45° C og føres gennem det andet forbindelsesrør 9 for at løbe til stødpudetanken 14 og føres endvidere gennem det tredje forbindelsesrør 15 for at cirkulere til varmeveksleren 5 på brugersiden for 5 derved gradvist at oplagre varmt vand i stødpudetanken 14. Da en del af det varme vand i stødpudetanken 14 bringes til at cirkulere til fordamperen 26 på varmekildesiden i varmepumpen B på sekundærsiden ved hjælp af varmekildecirkulationspumpen 30, kan varmepumpen drives ved en relativt høj fordampningstemperatur, og der fås vand med høj 10 temperatur fra kondensatoren 24 på brugersiden med høj varmeevne.

Når indgangstemperaturen i vandkredsløbet 5a i varmeveksleren 5 på brugersiden i dette tilfælde overstiger 50° C i varmepumpen A på primærsiden, afføler temperaturdetektoren 19 for opvarmning temperaturen for at åben kontakten 306 med det resultat, at de elektro-15 magnetiske kontaktanordninger 303 og 304 for kompressormotoren 3 og Tuftblæsermotoren 301 afbrydes, og driften i opvarmningscyklen standses. Da vandtemperaturen i stødpudetanken 14 er 5° C eller lignende ved starttidspunktet for opvarmningsdrift, afføler temperaturdetektoren 20 for koldt vand temperaturen for at åbne kontakten 20 112 og standser varmekildecirkulationspumpen 30, indtil temperaturen i stødepudetanken 14 bliver 7° C eller højere, medens luftkonditioneringscirkulationspumpen 16 alene er i drift. Når temperaturen af det varme vand i stødpudetanken 14 vokser og når et temperaturniveau på 45° C eller højere, afføl er temperaturdetektoren 21 for varmt 25 vand temperaturen for at åbne kontakten 115, hvorved luftkonditioneringscirkulationspumpen 16 standser under drift alene til varmtvandsforsyning. Varmepumpen A på primærsiden er forsynet med en stor kapacitet for således at muliggøre maximal luftkonditioneringsbelastning. Da stødpudetanken 14 med en forudbestemt kapacitet 30 er indskudt i anlægget, er der ikke nogen mulighed for, at vandet i stødpudetanken forøger sin temperatur til 45° C i et kort tidsrum, hvorved en kort cyklusdrift af varmepumpen A på primærsiden forhindres. Ved drift med henblik på varmtvandsforsyning kan endvidere vand med høj temperatur leveres, hvis kondenseringstemperaturen 35 (kondensenngstrykket) forøges. Under hensyn til den mekaniske styrke af anordningerne for kølecyklen bliver trykket deri alminde- 2 ligvis indstillet på 28 kp/cm overtryk, og det er yderligere 2 dimensioneret til at holdes på en værdi i nærheden f.eks. 26 kp/cm overtryk eller lavere.

I det følgende gives en sammenligning af de særlige egenskaber 11

DK 159739 B

af Freon 12 (R 12) og Freon 22 (R 22) som kølemiddel, der fyldes 1 kølekredsløbet ved anvendelse af kompressorer med den samme kapacitet. Eksempelvis ved en kondenseringstemperatur på 65° C er 2 kondenseringstrykket af Freon 12 (R 12) 16 kp/cm overtryk og for 2 5 Freon 22 (R 22) er det 26,5 kp/cm overtryk. Ved det samme trykni-veau f.eks. 26 kp/cm overtryk er kondenseringstemperaturen for Freon 12 (R 12) 88° C, medens kondenseringstemperaturen for Freon 22 (R 22) er 64° C. Med Freon 22 (R 22) er varmtvandstemperaturen for varmtvandsforsyningen følgelig 60° C eller lignende som maximum, 10 medens vandtemperaturen med Freon 12 (R 12) eventuelt kan vokse til

Λ O

85 C eller lignende. Ved kondenseringstrykket på 26 kp/cnr overtryk er endvidere fordampningstemperaturen, ved hvilken temperaturen af afgangsgas fra kompressoren når sin øvre grænsetemperatur (150° C), 0° C med Freon 12 (R 12), medens den er -15° C eller lignende med 15 Freon 22 (R 22). Heraf vil det ses, at Freon 22 (R 22) er anvendelig, selv om luft, vand eller sole som varmekilde er på en temperatur fra -5 til -10° C eller lignende, medens Freon 12 (R 12) er anvendelig med disse varmekilder ved et temperaturområde på fra 5 til 10° C som minimum. Med hensyn til køleevnen af disse kølemidler 20 er den for Freon 12 (R 12) fra 60 til 65% eller lignende af Freon 22 (R 22), når de sammenlignes ved den samme fordampningstemperatur, på f.eks. 5° C.

Ud fra de ovennævnte sammenligningsresultater kan det ses, at Freon 12 (R 12) har særlig god højtemperaturegenskaber, og at Freon 25 22 (R 22) er særlig god med hensyn til køleevne og lavtemperatur egenskab. I luftkonditionerings- og varmtvandsforsyningsanlægget ifølge den foreliggende opfindelse kan der følgelig, da Freon 22 (R 22) påfyldes varmepumpen A på primærsiden for luftkonditionering, og Freon 12 (R 12) påfyldes varmepumpen B på sekundærsiden for 30 varmtvandsforsyning, opnås effektiv luftkonditionering og varmt vandsforsyning ved en temperatur så høj som 85° C eller lignende.

Vand med høj temperatur, som fås fra kondensatoren 24 på brugersiden på den ovenfor angivne måde, bliver gradvist akkumuleret ved hjælp af cirkulationspumpen 35 for varmtvandsforsyning i op-35 varmningsbeholderen 32 fra dens øverste del ned til bunden. Når opvarmningsbeholderen 32's indre er fyldt med højtemperaturvand på 80° C eller lignende, afføler den anden temperaturdetektor 43 for varmtvandsforsyning temperaturen for at åbne kontakten 106, den elektromagnetiske kontaktanordning 105 for cirkulationspumpen 35 for varmtvandsforsyning afbrydes for at standse driften af cirkula-

DK 159739 B

12 kontaktstedet 105a i den elektromagnetiske kontaktanordning 105. Som følge heraf bliver viklingen for den tredje elektromagnetiske ventil 39 strømforsynet for at åbne ventilen. Vand med lav temperatur bliver følgelig ført fra en ikke-vist vandkilde til opvarmningsbe-5 holderen 32 over trykreduktionsventilen 37 og vandtilførselsrøret 36, hvorved vandet med høj temperatur presses opad fra bunden og føres til varmtvandslagerbeholderen 44. I løbet af denne proces afføler den anden temperaturdetektor 43 for varmtvandsforsyningen temperaturen for at slutte kontakten 106. Da forsinkelsesrelæet 107 10 imidlertid allerede er blevet strømforsynet af den første temperaturdetektor 42 for varmtvandsforsyning, og dens kontakt 107a åbnes i et par sekunder efter strømtilførslen, forbliver cirkulationspumpen 35 for varmtvandsforsyning standset. Når vandet med lav temperatur fuldstændigt fylder opvarmningsbeholderen 32, detekterer den anden 15 temperaturdetektor 42 for varmtvandsforsyning temperaturen for at åbne kontakten 110 for derved at afbryde forsinkelsesrelæet 107 og lukke dettes kontakt 107a og for at genoptage driften af cirkulationspumpen 35 for varmtvandsforsyning. Samtidig lukkes den tredje elektromagnetiske ventil 39 og varmtvandsforsynings-kredsløbet 20 bliver aktiveret igen. Da cirkulationspumpen 35 for varmtvandsforsyning på denne måde ikke drives, før vandet med høj temperatur i opvarmningsbeholderen 32 er blevet ført til varmtvandslagerbeholderen 44, er der ikke nogen mulighed for, at vandet med høj temperatur og vandet med lav temperatur i opvarm- 25 ningsbeholderen 32 bliver sat i bevægelse, hvorved vandet med høj temperatur alene kan føres til varmtvands-lagerbeholderen 44.

Ved drift med henblik på rumafkøling og varmtvandsforsyning bliver skiftekontakterne 100a og 100b i driftstilstandsvælgeren 100 omskiftet til "køling-forsyning"-kontaktsiden, og de manuelle 30 omskiftere 203 og 309 omskiftes til "til"-kontaktsiden. Som følge heraf åbnes den første elektromagnetiske ventil 11, og den anden elektromagnetiske ventil 12 lukkes i styrekredsløbet for cirkulationspumpen og den elektromagnetiske ventil (fig. 2), ligesom det var tilfældet med hensyn til drift med henblik på rumopvarmning og 35 varmtvandsforsyning. Endvidere er vandtemperaturen i luftkonditioneringskredsløbet, varmekildekredsløbet og varmtvandsforsyningskredsløbet 25° C eller lignende med det resultat, at cirkulationspumpen 35 for varmtvandsforsyning, cirkulationspumpen 30 for varmekilden og luftkonditione- 13

DK 159739 B

ringscirkulationspumpen 16 sættes i drift, hvorved den tredje elektromagnetiske ventil 39 lukkes for at danne cirkulationskredsløbet vist med punkterede pile i fig. 1. løvrigt arbejder styrekredsløbet (fig. 3) for varmepumpen B på sekundærsiden på nøjagtigt den samme 5 måde, som ved den ovenfor beskrevne drift med henblik på rumopvarmning og varmtvandsforsyning.

I styrekredsløbet (fig. 4) for varmepumpen A på primærsiden bliver det andet relæ 104 afbrudt ved omskiftningen af driftstilstandsvælgeren 100, så at dens konstant åbne kontakt 104a er i en 10 åben tilstand, og det fjerde relæ 302 afbrydes. Som følge heraf er den konstant lukkede kontakt 302a i det fjerde relæ 302 i en lukket tilstand, den konstant åbne kontakt 302b er i en åben tilstand, og de elektromagnetiske kontaktanordninger for kompressormotoren 300 og luftblæsermotoren 301 styres af kontakten 305 i temperaturdetektoren 15 18 for afkøling, hvorved kompressormotoren 300 og luftblæsermotoren 301 drives. Da den konstant åbne kon-takt 302c i det fjerde relæ 302 samtidig hermed åbnes, bliver viklingen 307 for fire-vejs-skifte-ventilen 2 afbrudt og fire-vejs-skifte-ventilen 2 omskiftes til en stilling, som er vist punkteret i fig. 1. I andre henseender funge-20 rer styrekredsløbet på samme måde som ved drift med henblik på rumopvarmning og varmtvandsforsyning og varmepumpen A på primærsiden arbejder således i "afkølingscyklen". Det vil sige varmeveksleren 3 på varmekildesiden fungerer som kondensator, og varmeveksleren 5 på brugersiden fungerer som fordamper, således som det er velkendt, så 25 at koldt vand på ca. 10° C kan fås fra varmeveksleren 5 på brugersiden, og dette kolde vand cirkuleres til varmeveksleren 7 for at udføre rumafkølingen. Fra denne varmeveksler 7 cirkuleres kølet vand på ca. 15° C til stødpudetanken 14 og videre til varmeveksleren 5 på brugersiden, medens en del af det kolde vand i stødpudetanken 30 14 cirkuleres til varmeveksleren 26 på varmekildesiden i varmepumpen B på sekundærsiden.

I dette tilfælde er vandtemperaturen til varmeveksleren 26 på varmekildesiden lavere end vandtemperaturen på tidspunktet for drift med henblik på rumopvarmning og varmtvandsforsyning, så at varme-35 kapaciteten af varmepumpen B på sekundærsiden er lille. Da vandtemperaturen i opvarmningsbeholderen 32 imidlertid primært er så høj som 25° C eller lignende, kan vand med høj temperatur på 80° C eller lignende fyldes i opvarmningsbeholderen 32 over i det væsentlige i lige så lang tid som varigheden af driften med henblik på o

DK 159739B

14 rumopvarmning og varmtvandsforsyning.

Når tilgangstemperaturen for vandkredsløbet 5a i varmeveksleren 5 på brugersiden i varmepumpen A på primærsiden bliver lavere end 12° C detekterer temperaturdetektoren 18 for afkøling endvidere 5 temperaturen for at åbne kontakten 305, kompressormotoren 300 og luftbiæsermotoren 301 ophører med at køre, og kølecyklus-driften standser. Da kontakterne 112 og 115 i temperaturdetektorerne 20 og 21 for henholdsvis koldt vand og varmt vand forbliver lukket, fortsætter både luftkonditionerings-og varmekildecirkulationspum-10 perne 16 og 30 deres drift, hvorved rumafkøling ved hjælp af varmepumpen B på sekundærsiden alene udføres. Når tilgangstemperaturen for vandkredsløbet 5a vokser til 15° C eller højrere på grund af en forøgelse i kølebelastningen og af andre grunde, afføl er tempe raturdetektoren 18 for afkøling temperaturen for igen at drive 15 varmepumpen A på primærsiden for derved at udføre afkølingsfunktionen. Da rumafkølingen i dette anlæg følgelig udføres af varmepumpen B på sekundærsiden på det tidspunkt, hvor der sker en formindskelse i kølebelastningen under varmtvandsforsyningsdrift, bidrager anlægget ifølge den foreliggende opfindelse til energibesparelse. løvrigt 20 kan det samme resultat opnås, selvom varmeveksleren 3 på varmekildesiden er af vandafkølingstypen. Når anlægget anvendes på et sted, hvor luftkonditioneringsbelastningen er lille, kan kapaciteten af varmepumpen på primærsiden endvidere være lille, hvorfor stødpudetanken 14 ikke altid er påkrævet i dette tilfælde, og den korte 25 cyklusdrift af varmepumpen på primærsiden kan eventuelt undgås ved hjælp af varmekapaciteten i luftkonditionerings-kredsløbet.

I udførelsesformen ifølge opfindelsen anvendes fortrinsvis termostater som temperaturdetektorerne 18 og 19, og solenoider bliver fortrinsvis også anvendt som den første, anden og tredje 30 elektromagnetiske ventil 11, 12 og 39.

Endvidere er kølemidlet i varmepumperne på både primær- og sekundærsiden ikke begrænset til Freon 22 (R 22) og Freon 12 (R 12), men hvilke som helst andre kølemidler med de samme egenskaber som Freon 22 og Freon 12 kan ligesåvel anvendes til formålet i henhold 35 til den foreliggende opfindelse.

Claims (8)

1. Anlæg til luftkonditionering og varmtvandsforsyning med a) en varmepumpe (A) på primærsiden, som har en varmeveksler (5) på 5 brugersiden og en varmeveksler (3) på varmekildesiden, b) en varmeveksler (26) på sekundærsiden til varmtvandsforsyning, c) luftkølede varmevekslere (7) til luftkonditionering, d) et konditioneringskredsløb, hvori varmeveksleren (5) på brugersiden for varmepumpen (A) på primærsiden, de luftkølede 10 varmevekslere og varmeveksleren (26) på sekundærsiden i denne rækkefølge er gennemstrømmet af vand, og hvor de luftkølede varmevekslere ved udelukkende frembringelse af varmt vand kan shuntes ved hjælp af en omledeledning (10) og ved hjælp af styrbare ventiler i omledeledningen og i tilledningen til de luftkølede 15 varmevekslere, kendetegnet ved, e) at der findes en varmepumpe (B) på sekundærsiden, hvilken varmepumpes fordamper (26) danner varmeveksleren på sekundærsiden, og hvis kondensator (24) tjener til frembringelse af varmt vand, og 20 f) at kredsløbene for varmepumpen på primærsiden henholdsvis varmepumpen på sekundærsiden (A henholdsvis B) er fyldt med kølemidler for lave henholdsvis høje temperaturer.

2. Anlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der i konditioneringskredsløbet ved indgangen til varmepumpen (A) på 25 primærsiden findes temperaturfølere (18,19) til styring af varmepumpen (A) på primærsiden.

3. Anlæg ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at de to tilslutninger på vandsiden af varmeveksleren (26) på sekundærsiden over en første stødpudetank (14) er forbundet med kondi- 30 tioneringskredsløbet.

4. Anlæg ifølge krav 3, kendetegnet ved, at der mellem stødpudetanken (14) og varmepumpen (A) på primærsiden samt varmeveksleren (26) på sekundærsiden er anbragt cirkulationspumper (16,30), der er styret af en første og en anden temperaurføler 35 (20,21) i stødpudetanken.

5. Anlæg ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at det i varmepumpen (A) på primærsiden cirkulerende kølemiddel er (R22), og at det i varmepumpen (B) på sekundærsiden cirkulerende kølemiddel er (R12). DK 159739 B

6. System ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at en anden stødpudetank (32) er forbundet med kondensatoren (24) på brugersiden for varmepumpen (B) på sekundærsiden over ledninger.

7. Anlæg ifølge krav 6, kendetegnet ved, at der findes en første og en anden temperaturføler (42,43) i den anden stødpudetank (32) til styring af en i ledningerne anbragt cirkulationspumpe (35).

8. Anlæg ifølge krav 7, kendetegnet ved, at den 10 første og den anden temperaturføler (42,43) hver påvirker en ventil (37,39) for at overføre koldt vand fra en vandkilde til den anden stødpudetank (32) henholdsvis for at overføre varmt vand fra den anden stødpudetank (32) til varmtvandsforsyningen (44,46). 15 20 25 30 35