NO146033B - Varmeanlegg med varmepumpe og fremgangsmaate for drift av saadant anlegg. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte ved drift av et varmeanlegg for bolig-, arbeids- og forsamlingsrom med varmepumper som varmefrembringende anordning, som på sin ekspansjonsside (koldside) tar ut varme fra. en foreliggende varmebærer og avgir denne varme på sin kompresjonsside (varmside) til det medium som skal oppvarmes. Oppfinnelsen gjelder også et varmeanlegg som er egnet for utfør-else av denne fremgangsmåte.

Varmeanlegg med varmepumper som varmefrembringende utstyr er ålment kjent fra den teknisk faglitteratur med hensyn til teoretisk grunnlag og praktisk utnyttelse. Praktisk anvendelse av sådanne anlegg er imidlertid først i den seneste tid blitt vanlig, skjønt det foreligger ganske gode erfaringer fra noen ganske få anlegg som ble in-stallert allerede for flere årtier siden. Det var tyde-ligvis nødvendig med en kraftig igangsettingsimpuls i form av den foreliggende fordyring av primærenergi for å gi utviklingen på dette området ny fart.

Vanligvis drives varmeanlegg med varmepumper på sådan

måte at varme tas ut fra et medium med stort varmeforråd, for eks. et stort vassdrag, grunnvannet eller jordskorpen, hvoretter varmeenergien transformeres til et høyere nivå ved kompresjon og kompresjonsvarmen avgis til det medium som skal oppvarmes, for eks. vann eller luft. Under middels forutsetninger lykkes det herunder å ta ut en meget betydelig del av den nødvendige oppvarmingsenergi fra vedkommende varmeforråd-medium, og denne varmeenergi utvinnes således praktisk talt uten omkostninger.

jAhlegg av denne art som f.eks. kan tjene til oppvarming av boligrom eller varmtvanntilførsel, er hittil blitt drevet med det formål å utvinne billig varmeenergi, slik som angitt ovenfor. Hittil er avgivelse av varme til romopp-varming alltid funnet sted ved konvektiv varmeveksling med romluften over varmeveksleren, som er utført som radia-torer eller konvektorer for sentraloppvarming.

Det er allminnelig kjent at strålingsvarme av de fleste mennesker oppfattes som langt behageligere enn den vanlig forekommende oppvarming av romluft. Selv ved lave luft-temperaturer oppnås sterkere fysiologisk velbefinnende ved direkte varmestråling enn ved strålingsabsorpsjon via omgivelsene ved høyere lufttemperatur. Fra medisinsk side fordres ofte i denne forbindelse at det utvikles varmeanlegg som overfører en større andel av den følbare varme ved stråling. En sådan fordring er imidlertid, bortsett fra de kjente elektriske varmestrålere, ganske vanskelig å oppfylle.

På denne bakgrunn er det et formål for foreliggende opp-finnelse å angi en fremgangsmåte for drift av et varmeanlegg for bolig-, arbeids- og forsamlingsrom med varmepumper som varmefrembringende anordning, som på sin ekspansjonsside tar ut varme fra en foreliggende varmebærer og avgir denne varme pa sin kompresjonsside til det medium som skal oppvarmes.

Oppfinnelsens fremgangsmåte har herunder som særtrekk at varmen taes ut direkte eller indirekte over et mellommedium under senkning av luftens temperatur i vedkommende rom, og avgis under forhøyelse av temperaturen for varmestrålende legemer anordnet innenfor rommets omhyllingsf later.

Som det lett vil innsees blir vedkommende rom ved gjennom-føring av oppfinnelsens fremgangsmåte ikke oppvarmet i vanlig betydning, men det foreliggende varraeinnhold om-vandles løpende fra luftvarme til den vesentlige behageligere strålingsvarme, under ganske lite varmetilskudd ved den elektriske energitilførsel for drift av varmepumpen. Erstatning av den varme som kontinuerlig går tapt for systemet, kan oppnås ved hjelp av konvensjonelle oppvarmingsinnretninger på grunnlag av varmekonveksjon.

Oppfinnelsen gjelder også et varmeanlegg med minst en varmepumpe for utførelse av ovenfor angitte fremgangsmåte, og hvis særtrekk i henhold til oppfinnelsen består i at det i kontakt med luften i det rom som skal oppvarmes. er anordnet varmevekslere, som overfører den varme som tas ut fra rommets luft til koldsiden av varmepumpen, mens det innenfor rommets omhyllingsflater er anordnet varmevekslere utført som plane strålingslegemer, som mottar varme fra varmepumpens kompresjonsside og avgir denne varme hovedsakelig som varmestråling til det rom som skal oppvarmes.

Ved anvendelse av plane strålingslegemer med stor overflate er det mulig å drive varmeanlegget som helhet ved forholdsvis lave temperaturer, hvilket også er gunstig for velbefinnende.

Ved en enkel utførelseform av oppfinnelsen er varmeanlegget konstruert slik at de primære varmevekslere som henholdsvis sørger for varme utveksling med rommets luft på varmepumpens ekspansjonsside (K) og virker som strålingslegemer på varmepumpens kompresjonsside (W), er ut-ført for å gjennomstrømmes direkte av et varmepumpemedium på primærsiden, samt er på sekundærsiden utført henholdsvis som en luftgjennomstrømbar varmeledningsveksler med pumpemediumførende utvekslingsregister med stor overflate på ekspansjonssiden (K) og som plant varmestrålende legeme på kompresjonssiden (W).

For anlegg med stor ytelse og ved kompliserte romforhold er det å anbefale at de primære varmevekslere på varmepumpens ekspansjonsside og/eller kompresjonsside er tilordnet hvert sitt varmebærer-kretsløp som fortrinnsvis er drevet med vann som varmebærer, således at sekundær-kretsløpet på ekspansjonssiden over sekundære-varmevekslere opptar den følbare varme fra rommets luft og tilfører denne den primære varmeveksler, og sekundærkretsløpet på kompresjonssiden mottar den følbare kompresjonsvarme fra den primære varmeveksler og stråler ut denne varme fra sekundære varmevekslere utført som plane strålings-varme-legemer til det rom som skal oppvarmes. Et sådant forbedret anlegg har vist seg som særlig fordelaktig når særlig store strålingsflater er anordnet i flere plan, eller eventuelt når varme taes ut fra luften i rommet på forskjellige steder i innbyrdes avstand. Alt etter de foreliggende forutsetninger kan naturligvis enten bære den primære varmeveksler på ekspansjonssiden eller bare den primære varmeveksler på kompresjonssiden, eller eventuelt begge være utstyrt med sekundær kretsløp.

Ved en fordelaktig videre utførelse av oppfinnelsen er anlegget utført slik at de plane strålingslegemer er anordnet i liten avstand fra rommets omhyllingsflater (vegger, tak, gulv) med en mellomleggende luftspalte, idet det mellom omhyllingsflåtene og strålingslegemene på passende steder er anordnet tetningsstrimler for dannelse av luft-føringskanaler. Ved en sådan utførelse oppnås mange ytter-ligere muligheter.

Således kan f.eks. varmevekslerne på koldsiden være anordnet i luftspalten mellom omhyllingsflåtene og strålingslegemene, således at de hensiktsmessig befinner seg i ventilasjonssjakter eller er tilordnet en luftpumpe for tilførsel av varmluft. En sådan montering oppviser ikke bare den fordel av de tekniske komponenter skjules, men det oppnås også at luftspalten gjør tjeneste som ventilasjonssjakt og sørger for en kraftig varmeveksling. Like-ledes innebærer det en arkitektonisk gunstig romutnyttelse om ikke bare varmevekslerne på koldsiden, men hele det samlede varmepumpeutstyr anbringes i luftspalten mellom omhyllingsflåtene og strålingslegemene.

Ved en foretrukket utførelse er således anordnede strålingslegemer forsynt med flere tallrike gjennomgående luft-kanaler fra utsiden til innsiden, således at luftutveksling mellom selve rommet og luftspalten mellom omhyllingsflåtene og de plane strålingslegemene, eller omvendt, kan finne sted.

For å forhindre at en større del av den varme som til-føres strålingslegemene avgis til luften i mellomrommet mellom strålingslegemene og omhyllingsflåtene, har det vist seg hensiktsmessig å forsyne de ytterflater av de plane strålingslegemer som vender mot rommets omhyllingsflater med en varmeisolering.

Oppfinnelsen vil nå bli nærmere forklart ved hjelp av ut-førelseeksempler og under henvisning til de vedføyde strengt skjematiske tegninger, hvorpå: Fig. 1 viser et varmeanlegg med varmepumpe i enkleste ut-førelse ; Fig. 2 viser et varmeanlegg i henhold til oppfinnelsen i forbedret utførelse; Fig. 3 viser i grunnriss et boligrom med tilhørende varmeanlegg, sterkt forenklet.

Ved det varmeanlegg som er vist i fig. 1 , er de primære varmevekslere 4 (koldside) og 5 (varmside) som er tilordnet varmepumpen 2, hvis ekspansjonsdel (kolddel) er betegnet med K og kompresjonsdel (varmdel) er betegnet med W,

anordnet direkte som varmevekslere for det som skal oppvarmes. Varmeveksleren 4 på koldsiden består i den viste utførelsesform av en rørspiral 41 som er omsluttet av et mantelrør 40 og gjennomstrømmes av varmepumpemediet. Mantelrøret gjennomstrømmes av luft fra rommet drevet av

en luftpumpe 6, hvorved luften avgir en del av sin varme til varmepumpemediet som er avkjølt som følge av en forut-gående ekspansjon. Varmeveksleren 5 er utført som utbrudt strålings-varmeplate, som innvendig gjennomstrømmes av varmepumpemediet.

Fig.2 viser et forbedret anlegg. I dette anlegg er hver primær varmeveksler 4 og 5 tilordnet et sekundært varmebærer-kretsløp, som fortrinnsvis drives med vann som varme-bærende middel, men tallrike andre vesker kan også anvendes.

I denne anordning er det i forbindelse med den primære varmeveksler 4 anordnet en sekundær varmeveksler 7 og en drivpumpe 8, mens den primære varmeveksler 5 står i forbindelse med en sekundær varmeveksler 9 samt en drivpumpe 10. Som det uten videre vil fremgå av tegningen, er i denne utførelseform, sammenlignet med fig. 1, arbeidsfunk-sjonene for de primære varmevekslere 4,5 med hensyn til romoppvarmingen blitt overtatt av de sekundære varmevekslere 7 og 9.

Disse frembringer den nødvendige varmeveksling med det rom som skal oppvarmes, henholdsvis ved varmeopptak (7) og ved varmeutstråling (9), hvorunder varmebærene i de respektive sekundær-kretsløp tjener som varmevekslingsmedium, mens de primære varmevekslere 4,5 bare sørger for varmeutveks-ling mellom varmepumpemediet og varmebærene i sekundær-kretsene. Den anordning som er vist i fig. 2, oppviser store fordeler sammenlignet med en enkleste utførelsesform som er vist i fig. 1. Sekundærkretsløpene kan ved valg av en egnet varmebærer, f.eks. vann, være utført for drift uten trykk og de kan være anordnet for væsketilførsel til flere sekundære varmevekslere ved vidtgående fritt valg av anbringelsessted og hensiktsmessig ledningsføring.

Fig. 3 viser i grunnriss et prinsippskjerna for en romopp-varming, hvorved det i liten avstand fra ytterveggene 11 for det rom 12 som skal oppvarmes, er anordnet plane strålingslegemer som dekker store deler av veggflåtene. Disse strålingslegemer oppviser, som vist i fig. 2, gjennomgående kanaler mellom sideflatene. Disse kanaler sørger for luftutveksling mellom det indre av rommet og den luftspalt 13 som foreligger mellom rommets sidevegger og strålingslegemene. For å oppnå en oversiktlig tegning er det i denne figur bare vist en forenklet varmepumpeoppvarming i henhold til fig. 1, men ved et anlegg av denne utførelse er det åpenbart at det er langt gunstigere å benytte et varmeanlegg i henhold til fig. 2. Varmeveksleren 4,7 for uttak fra rommets luft er anordnet i luftspalten 13 både av plasshensyn og av varmetekniske og aerodynamiske grunner. Luftspalten virker nemlig selv som en ventilasjonssjakt, således at varmeveksleren 4 eller 7 på koldsiden ikke be-høver noen omhylling for frembringelse av en ventilajons-virkning, men fritt kan utspennes som en enkel rørspiral 41 i vedkommende luftspait.

For å forbedre ventxlasjonsvirkningen på grunnlag av varmekonveksjon kan det for dette formål på passende steder være anordnet tetningstrimler av syntetisk material mellom ytterveggene og strålingslegemene, således at luftspalten blir oppdelt i oppoverrettede og/eller horisontale kanaler.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte ved drift av et varmeanlegg for bolig-, arbeids- og forsamlingsrom med varmepumper som varmefrembringende anordning, som på sin ekspansjonsside (koldside) tar ut varmen fra en foreliggende varmebærer og avgir denne varme på sin kompresjonsside (varmside) til det medium som skal oppvarmes, karakterisert ved at varmen taes ut direkte eller indirekte over et mellommedium under senkning av luftens temperatur i vedkommende rom, og avgis under for-høyelse av temperaturen for varmestrålende legemer anordnet innenfor rommets omhyllingsflater.

2. Varmeanlegg for utførelse av den fremgangsmåte som er angitt i krav 1, og som omfatter minst en varmepumpe, karakterisert ved at det i kontakt med luften i det rom som skal oppvarmes er anordnet varmevekslere (4,7) som overfører den varme som tas ut fra rommets luft til koldsiden (K) av varmepumpen (1), mens det innenfor rommets omhyllingsflater er anordnet varmevekslere utført som plane strålingslegemer (5,7), som mottar varme fra varmepumpens kompresjonsside og avgir denne varme hovedsakelig som varmestråling til det rom som skal oppvarmes.

3. Varmeanlegg som angitt i krav 2, karakterisert ved at de primære varmevekslere (4,5) som henholdsvis sørger for varmeutveks-ling med rommets luft på varmepumpens ekspansjonsside (K) og virker som strålingslegemer på varmepumpens kompresjonsside (W), er utført for å gjennomstrømmes direkte av et varmepumpemedium på primærsiden, samt er på sekundærsiden utført henholdsvis som en luftgjennomstrømbar varmeledningsveksler med pumpemediumførende utvekslingsregister méd stor overflate på ekspansjonssiden (K) og som plant varmestrålende legeme på kompresjonssiden (W).

4. Varmeanlegg som angitt i krav 2, karakterisert ved at de primære varmevekslere (4,5) på varmepumpens ekspansjonsside og/eller kompresjonsside er tilordnet hvert sitt sekundære varmebærer-kretsløp, som fortrinnsvis gjennomstrømmes av vann, således at sekundær-kretsløpet på ekspansjonssiden ved hjelp av .sekundære varmevekslere (7) opptar varme fra rommets luft og tilfører denne varme til den primære varmeveksler (4), mens sekundærkretsløpet på kompresjonssiden mottar kompresjonsvarmen fra den primære varmeveksler (5) og stråler ut denne varme i det rom som skal oppvarmes ved hjelp av sekundære varmevekslere utformet som plane strålingslegemer.

5. Varmeanlegg som angitt i krav 2-4, karakterisert ved at de plane strålingslegemer (5,9) er anordnet i liten avstand fra rommets (12) omhyllingsflater (11)(vegger, tak, gulv) under dannelse av en luftspalte (13), mens det mellom omhyllningsflåtene og strålingslegemene (5,9) på passende steder er anordnet tet-, ningsstrimler for dannelse av luftføringskanaler.

6. Varmeanlegg som angitt i krav 2-5, karakterisert ved at de sideflater av de plane strålingslegemer (5,9) som vender mot rommets omhyllingsf later, er varmeisolert.

7. Varmeanlegg som angitt i krav 2 - 6, karakterisert ved åt de plane strålingslegemer (5,), er forsynt med gjennomløpende kanaler (14) fra utside til innside, og som tillater en luftutveksling mellom rommet og nevnte luftspalt (13) mellom omhyll-ningsf låtene og de plane strålingslegemer.

8. Varmeanlegg som angitt i krav 5, karakterisert ved at varmevekslerne (4,7) på koldsiden er anordnet i luftspalten (13) mellom omhyll-ningsf låtene og de plane strålingslegemer (5,9) idet disse varmevekslere er anbragt i ventilasjonssjakter eller er utstyrt med en luftpumpe (6) for tilførsel av luft fra rommet.

9. Varmeanlegg som angitt i krav 7 eller 8, karakterisert ved at det samlede varmepumpeutstyr er anordnet i luftspalten (13) mellom omhyll-ningsflatene og strålingslegemene (5,9).