FI61754C - Uppvaermnings- och luftkonditioneringssystem - Google Patents

Description

r-TffF"-! r , KUULUTUSJULKAISU , η ζ „ jgfiA IBJ (11) uTLAGGN INGSSKRIFT 6Ί /5 4

Fatf-nttl my:;“Ctty 10 09 1932 Patent seddelat ^ T ^ (51) Kv.lk?/Int.CI.3 F 24 D 11 /00 SUOM I — FI N LAN D (21) Ptt*n«lh»k«cmJ« —P«unttr»dltr*ln| 772015 (22) Hikamltptlvi — AnMknlnpdkf 28.06. 77 (23) AlkupNvt—GHtighMadag 28.06.77 (41) Tullut lulktMkri — Bllvlt offamttg 29.12.78

Pstmtti. ja rekisterihallitut (44) Nihtiv*Wp««. * kw.LMlul.un pvm._ 31.05 82

Patent· och registerstyrelsen AmMun utlagd och utl.skrtfun pubitccrad * J ’ (32)(33)(31) ^yy4*tty ctuolkcu» —B«|M prtorlcot (71)(72) Anders Daniel Backlund, Holmen, S-820 90 Ytterhogdal, Ruotsi-Sverige(SE) (7*0 Berggren Oy At (5*0 Lämmitys- ja ilmastointijärjestelmä - Uppvärmnings- och luftkon-ditioneringssystem

Esillä oleva keksintö kohdistuu lämmitys- ja ilmastointijärjestelmään kohteita tai tiloja varten, joita ympäröi lämpöä eristävä ulko-päällys.

Keksintö on erityisesti, mutta ei yksinomaan, tarkoitettu talorakennuksia varten, joita lämmitetään sinänsä tunnettujen lämmönjakelulait-teiden, esim. vesilämpö- ja/tai ilmalämpöjohtojen ja niihin liittyvien lämpökappaleiden avulla. Tällaiset lämmönjakelulaitteet mitoitetaan nykyään pitäen lähtökohtana alhaisinta vuoden aikana esiintynyttä ym-päristölämpötilaa, joka ilmaistaan esimerkiksi vuorokauden keskilämpötilana. Tämä mitoitusmenetelmä johtaa korkeisiin laite- ja käyttökustannuksiin, koska laite on ylimitoitettu suurimman osan vuotta.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on mahdollistaa mainitunlaisten lämmönjakelulaitteiden mitoittaminen näennäisen ympäristölämpötilan mukaisesti, joka on olennaisesti korkeampi kuin todellisuudessa esiintyvä alhaisin vuorokauden keskilämpötila. Esimerkkinä voidaan mainita, että lämmönjakelulaite, joka tähän asti käytetyn tekniikan mukaisesti on mitoitettava noin -20°C alhaisimmalle vuorokauden keskilämpötilalle 2 61 754 (mikä on tilanne suurimmassa osassa Ruotsia), tarvitsee keksinnön mukaista järjestelmää käyttämällä mitoittaa vain esimerkiksi -5°C alhaisimmalle lämpötilalle. Keksinnön mukaisesti korvataan tällä tavoin vähentynyt lämpötarve käyttämällä hyväksi alhaisemmassa lämpötilassa olevaa lämpöenergiaa.

Keksinnön eräänä toisena tarkoituksena on saada aikaan yksinkertainen, halpa ja tehokas läirpöenergia-akkumulaattori, joka erityisesti tekee mahdolliseksi varastoida suuria määriä lämpötilaltaan alhaista energiaa tilavuusyksikköä kohden ja jonka varastoima lämpöenergia voidaan yksinkertaisella tavalla muuttaa hyödylliseksi lämpöenergiaksi usealla eri tavalla.

Keksinnön tarkoituksena on edelleen saada aikaan lämmitys- ja ilmastointijärjestelmä,joka ei vain mahdollista lämpötilaltaan korkean energian tarpeen vähentämisen kylmänä vuodenaikana, vaan myös saa aikaan jäähdytyksen lämpiminä kesäpäivinä.

Keksinnön eräänä lisätarkoituksena on kyetä tehokkaalla tavalla käyttämään hyväksi aurinkoenergiaa ja siirtää tämä energia lämmitysjärjestelmään.

Keksinnön nämä ja muut tarkoitukset käyvät lähemmin ilmi oheisesta selostuksesta.

Keksinnön tarkoituksena on siis aikaansaada lämmitys- ja ilmastointi-järjestelmä kohteita ja tiloja, erityisesti rakennuksia varten, joita ympäröi lämpöä eristävä ulkopäällys, jolle on tunnusomaista se, että se käsittää yhdistelmänä vesipitoisen akkumulaattorin matalalämpö-lämpöenergian varastoimiseksi ja järjestettynä sallimaan siinä olevan nesteen jäätymisen, ensimmäisen lämmönvaihtojärjestelmän, joka on lämpöävaihtavassa kosketuksessa akkumulaattorin kanssa, toisen läm-mönvaihtojärjestelmän, joka on asetettu ulkopäällyksen sisään, johto-järjestelmän, joka yhdistää molemmat lämmönvaihtojärjestelmät yhteen ja pumppulaitteet, jotka on järjestetty kierrättämään lämpöä kuljettavaa nestettä molempien lämmönvaihtojärjestelmien välillä lämmön kuljettamiseksi maa-akkumulaattorista ulkopäällykseen ja päinvastoin. Koska järjestelmä toimii veden jäätymispisteen alapuolella olevissa lämpötiloissa, käytetään läirpöä siirtävänä väliaineena nestettä, jonka kiehumispiste on veden kiehumispistettä alhaisempi, esim. jäätymispisteen alapuolella olevia veden ja yhden tai 3 61754 useamman alkoholin, kuten etanolin, glykolin jne. seoksia.

Tällainen alhaisessa lämpötilassa olevan energian akkumulaattori voidaan muodostaa monella eri tavalla, mutta erään suositeltavan sovellu-tusmuodon mukaisesti käytetään akkumulaattorilaitetta, jonka lämpövaras-tointimassat on tehty huokoisesta, korkea-asteisesta vettä imevästä materiaalista, vedenimukyvyn ollessa esim. vähintään 70 % ja etupäässä 80 - 90 %. Suositeltavana vettä imevänä materiaalina voidaan mainita turve, turvepehku ja vastaava aines. Koska keksinnön erään olennaisen erikoispiirteen mukaisesti käytetään akkumulaattoria lämpötilan kohottamiseksi lämpöä siirtävässä väliaineessa, jonka lämpötila on alhaisempi kuin 0°C, voidaan tätä varten tarvittava lämpö ottaa nolla-astei-sesta vedestä, joka tällöin muuttuu jääksi ilman että lämpötila laskee, eli käytetään toisin sanoen veden jäätymislämpöä hyväksi, ja akkumu-laattorin sisältämän suuren vesimäärän ansiosta voidaan siihen varastoida suuria määriä lämpötilaltaan alhaista energiaa (noin 0°C) tila- 3 vuusyksikköä kohti, esimerkiksi noin 80 kWh/m varastotilavuutta koko vesimäärän jäädyttämisen avulla. Akkumulaattorin lataaminen voi tapahtua käyttämällä auringosta, ilmasta, lämpövuodoista, vedestä, maasta jne. tulevaa lämpöä, jolloin lämpö voidaan johtaa akkumulaattorimassaan suoraan, esim. siten, että jätevettä johdetaan siihen tai ympärillä olevaan maahan, tai epäsuorasti akkumulaattorimassaan asetettujen putkijärjestelmien kautta, joissa lämpöä siirtävä väliaine kiertää. Energiaa otetaan ulos akkumulaattorista sopivien johtojärjestelmien kautta ja niissä virtaavan nesteen tai kaasun avulla. Edellä mainittu lämmitettävän esineen tai tilan ulkopäällyksessä oleva lämmönvaihto-järjestelmä ottaa lämpöä ulos akkumulaattorista alhaisilla ympäristö-lämpötilan arvoilla, mutta syöttää lämpöä akkumulaattoriin lämpiminä vuodenaikoina.

Lukuunottamatta käytettäviä johtojärjestelmiä lämpöenergian syöttöä ja poistoa varten on akkumulaattorin materiaali pääasiassa turvetta ja jätettä, eikä seiniä tai eristyksiä tarvita, jos akkumulaattori asetetaan sopiviin maakerroksiin, luonnollisiin kuoppiin, maapenkerei-siin ja vastaaviin. Akkumulaattori voidaan edullisesti asettaa vesipitoisille alueille, joita tähän asti ei yleensä ole voitu erikoisella tavalla käyttää. Syöttö- ja poistojohdot muodostavat yksinkertaisen yhdistelmän lämpöhäviöitä aiheuttamatta, ja akkumulaattoria voidaan käyttää lämmönottoon tai jäähdytystarkoituksiin koko vuoden ajan. Se ei tarvitse normaalisti mitään huolenpitoa tai uudistamista ja mahdol- 4 61754 liset putkivahingot voidaan helposti paikantaa ja korjata. Akkumulaat-torilaite voidaan jakaa haluttuun lukumäärään elementtejä tai erillisiä osia ja kytkeä sarjaan tai rinnan eri tarkoituksia ja lämpötila-tasoja varten ja sille on muuten tunnusomaista joustavuus sekä maaperä-olosuhteiden että koon ja muodon suhteen.

Keksinnön erään toisen ominaispiirteen mukaisesti käytetään ns. lämpö-pumppua mainittujen esineiden tai tilojen lämmittämistä varten, jolloin lämpöpumppu sopivien putkistojärjestelyjen avulla voi syöttää akkumulaattorilaitteesta ja/tai ulkosuojuksessa olevasta putkijärjes-telmästä tulevaa lämpötilaltaan alhaista energiaa ja muuttaa tämä lämpötilaltaan korkeaksi energiaksi lämmitystarkoituksia varten. Tällaisia lämpöpumppuja on tähän asti käytännöllisesti katsoen yksinomaan käytetty täydennyslämmönlähteenä, mutta keksinnön mukaisen lämpötilaltaan korkean energian vähentyneen tarpeen ansiosta voi lämpö-pumppu vastata kokonaan tätä energiaa tai pääosaa siitä. Lämpöpumpun poistopuolelta tuleva lämpö käytetään tavanomaiseen tapaan hyväksi lämmönvaihtimen välityksellä, ja tällä tavoin lämmitetty neste tai kaasu saa sen jälkeen lämmittää kyseisen esineen tai tilan sopivan lämmönjakelujärjestelmän kautta.

Keksinnön erään lisäpiirteen mukaisesti täydennetään järjestelmää auringon energiaa vastaanottavilla laitteilla, jotka sopivien lämpöä siirtävällä väliaineella varustettujen johtojen välityksellä voidaan liittää ulkosuojuksen lämmönvaihtojärjestelmään ja/tai akkumulaattori-laitteeseen ja/tai lämpöpumppujärjestelmään. Auringon energiaa vastaanottavia laitteita ei voida käyttää vain lämpöpumpun varustamiseksi energialla ja energian syöttämiseksi akkumulaattoriin (jään sulattami-seksi ja veden ja akkumulaattorimassan lämmittämiseksi) ja tällä tavoin tarpeellisen akkumulaattorikoon pienentämiseksi, vaan ne voivat myös useiden päivien ja ajanjaksojen ajan toimia ainoana energianlähteenä. Haluttaessa niitä voidaan myös käyttää veden esilämmitykseen ja lämpimän veden tuottamiseen pääasiassa kesäaikana.

ft' Keksinnön eräitä erityisiä sovellutusmuotoja, joihin tämä ei kuitenkaan ole rajoittunut, kuvataan lähemmin seuraavassa oheisiin piirustuksiin viitaten, joissa kuva 1 on poikkileikkauskuva, joka esittää kaaviomaisesti keksinnön perusperiaatteita sovellettuna rakennukseen, V;.·· 5 61754 kuvat 2 ja 3 vastaavat kuvaa 1 ja esittävät järjestelmää täydennettynä lämpöpumpulla ja vastaavasti auringon energian hyväksikäyttö-laitteella, kuva 4 on poikkileikkauskuva, joka esittää lämpöä vaihtavan eristys-maton erästä sovellutusmuotoa, kuva 5 on kuvan 4 linjaa A-A pitkin otettu poikkileikkauskuva, kuva 6 on kaaviomainen poikkileikkauskuva, joka esittää keksinnön mukaista järjestelmää varten tarkoitetun akkumulaattorilaitteen erästä sovellutusmuotoa.

kuva 7 on poikkileikkauskuva auringon energiaa hyväksikäyttävästä laitteesta, jota voidaan käyttää keksinnön mukaisen järjestelmän yhteydessä, kuva 8 on poikkileikkauskuva, joka esittää kaaviomaisesti keksinnön mukaista yhdistettyä tuuletus- ja lämminilmajärjestelmää, kuva 9 on poikkileikkauskuva lämpöpumppulämmönvaihtimesta, joka on tarkoitettu käytettäväksi kuvan 8 mukaisen järjestelmän yhteydessä, ja kuva lo on kaaviomainen poikkileikkauskuva, joka esittää erilaisia käyttöasentoja keksinnön mukaista lämmitys- ja ilmastointijärjestelmää varten.

Keksinnön mukaisen lämpöjärjestelmän peruskomponentit käyvät ilmi kuvasta 1, joka esittää taloa varustettuna lämpöä vaihtavalla johtojärjestelmällä 1 seinissä ja katossa sekä lämpöenergia-akkumulaattorilla 2. Johtojärjestelmä 1 on sopivimmin asetettu talon ulompaan eristyskerrokseen. Järjestelmän katto-osa la voidaan esimerkiksi asettaa kattotuolien väliin lähimmäksi kattopäällystettä ja sen seinäosa Ib seinäsalpojen väliin lähimmäksi ulkopäällystystä. Lämmönvaihtojärjestelmä 1 on putki-johtojen 3 ja kiertopumpun 4 välityksellä yhteydessä lämpöenergia-akkumulaattoriin 2, jolloin kiertopumpun 4 tehtävänä on siirtää lämpöä kuljettava väliaine lämmönvaihtojärjestelmän 1 ja akkumulaattorin 2 välillä.

Ammattimiehelle on selvää, että lämmönvaihtojärjestelmän 1 yksityiskohtia voidaan vaihdella monella eri tavalla, ja järjestelmän ainoana Kriittisenä erikoisominaisuutena on se, että se kykenee siirtämään lämpöä johtojärjestelmässä la, Ib kiertävän nesteen ja järjestelmää ympäröivän seinä/katto-osien välillä. Järjestelmä on tietenkin tehtävä toiminnaltaan niin säännölliseksi kuin mahdollista, niin että se lämpöä siirtävässä mielessä peittää talon koko katto- ja seinäpinnat. Erään suositeltavan sovellutusmuodon mukaisesti muodostetaan johtojärjestel- 61754 mä 1 asennusvalmiina kappaleina, jotka liitetään yhteen asennuksen yhteydessä. Esimerkki johtojärjestelmän 1 sopivasta muodostamisesta on esitetty kuvissa 4 ja 5. Tämän sovellutusmuodon yhteydessä on useita samansuuntaisia putkia 5 varustettuina yhteisillä kokoojaput-killa 6 ja liitosputkilla 7 asetettu eristysaineksesta, esim. mineraalivillasta, tehtyyn mattoon 8. Putket 5 (6, 7) voivat olla sileitä tai kulmikkaita, pyöreitä tai tasaisia ja ne voidaan tehdä esim. muovi-materiaalista. Eristysmattoa 8 sen sisällä olevine putkineen ympäröi sopivimmin esim. tervapahvista, muovikalvosta tms. tehty päällys 9 ja putket 5, 6, 7 on sopivimmin kiinnitetty mattoon 8 esim. lankaompeleen 10 avulla. Putkien 5, 6, 7 ei tietenkään tarvitse olla rinnakkain-kytkettyinä, vaan kussakin matossa 8 voidaan esimerkiksi käyttää vain yhtä putkea, joka kulkee mutkitellen koko maton halki. Liitosputket 7, joiden kautta energiaa kuljettava väliaine, esim. jäätymispisteessä oleva vesi, syötetään ja johdetaan pois, yhdistetään vieressä olevan maton vastaavaan putkeen tai sopiviin johtoihin, jotka kulkevat akku-mulaattoriin 2.

Kuvassa 1 kaaviomaisesti esitetty akkumulaattori 2 on kaivettu maahan talon yhteyteen. Se voi esim. olla sijoitettuna talon alle. Keksinnön mukaisen lämpöjärjestelmän yhteydessä on akkumulaattorin 2 eräänä päätehtävänä siirtää lämpötilaltaan alhaista energiaa lämmönvaihtojärjestelmään 1 (ja siten taloon) kylminä vuodenaikoina, jolloin tätä tarkoitusta varten voidaan käyttää muutoin saavuttamattomissa olevaa energiaa, esim. sitä, jota saadaan jätevedestä, ympäröivästä maasta, tuuletus-ilmasta jne. Erään suositeltavan sovellutusmuodon mukaisesti on akkumulaattori 2 tällöin varustettu varastomassalla, jolla on korkea vesi-pitoisuus, jolloin tulee mahdolliseksi käyttää hyväksi veden sulamislämpöä ja siten pienentää akkumulaattorin tilavuutta. Akkumulaattori 2 voidaan tällöin muodostaa esim. kuvassa 6 esitetyllä tavalla, jolloin sen muodostaa yksi tai useampia vettä imevästä materiaalista, esim. turpeesta tai turvepehkusta, tehtyä suhteellisen syvää kerrosta 11. Vettä imevän kerroksen 11 kautta kulkee haluttu määrä lämmönvaihtoput-kia tai -kanavia, joissa lämpöä siirtävä väliaine virtaa. Kuvassa 6 on esitetty esimerkin tavoin kaaviomaisesti ilmakanavat 12 ja nestejohdot 13. Ilmakanavia 12 voidaan esim. käyttää tuuletusilman esilämmitykseen j9lloin ulkoilmaa otetaan sisään johtoon 14, se esilämmitetään kana-vafea 12, ja siirretään edelleen käyttöpaikalle (tai lämmitetään edelleen) johdon 15 kautta. Erään suositeltavan sovellutusmuodon mukaisesti on lämmönvaihtoputket 13 asetettu ulkoputkiin 16, jotka on täytetty 61754 välinesteellä, jonka jäätymispiste on alhaisempi kuin veden. Tällä tavoin estetään laitteiden jäätyminen rikki talvisin ja mahdollistetaan korjaukset ja uudistukset talvisaikaan. Jäätymispisteessä putkissa 13 oleva lämmönsiirtoneste johdetaan kulkemaan syöttöjohtojen 17 kautta ja otetaan lämmönvaihtamisen jälkeen ulos johdoista 18. Tietyissä olosuhteissa ja putkien peittämiseksi tarvitaan lisäaineena revittyä puujätettä sekä puunkuorta, jota voidaan myös käyttää johtojen 17, 18 suojelemiseksi. Jokainen putkia sisältävä elementti sekä ympärilläoleva turvevarasto jne. voidaan ympäröidä muovikalvosta tehdyllä säkillä B, mutta tämä on useimmiten tarpeeton.

Kuvatunlainen akkumulaattorilaite toimii seuraavalla tavalla. Neste tai kaasu josta jatkuvasti otetaan lämpöä ja joka siten on akkumulaat-torilaitteen lämpötilaa alhaisemmassa lämpötilassa, pumpataan sisä-putkien 13 tai ilmakanavien 12 kautta. Väliaine lämpenee tällöin jatkuvasti muutamia asteita ja lämpöenergiaa voidaan saada akkumulaat-torilaitteesta niin kauan kuin siinä on jäätymätöntä vettä. Jos putkien 13 ja kanavien 12 kautta kulkevalla väliaineella on korkeampi lämpötila kuin akkumulaattorilaitteella siirtyy energiaa tähän laitteeseen, jolloin jäätilavuus pienenee (tai lämpötila kohoaa). Sama asia tapahtuu kun jätevettä, pohjavettä, läheltä pohjaa otettua merivettä, rämevettä tai vastaavaa pumpataan tai suodatetaan akkumulaatto-riin esim. akkumulaattorilaitteen elementtien väliin asetetun suodattimen 20 sisältämien syöttö- ja poistojohtojen 19 kautta. Johdot 19 ovat esimerkiksi rei'illä varustettuja putkia tehtyinä muovista tai vastaavasta aineksesta ja suodatin voi sisältää hiekkaa, puunkuorta, metsäjätettä, turvepehkua tai näiden ainesten yhdistelmän alustasta ym. riippuen. Erityisesti, jos akkumulaattorilaitetta käytetään kokonaan tai osittain syöttöilman lämmitykseen sekä poistoilman jäähdytykseen, voidaan elementtiosat pistää muovikalvosta tehtyihin säkkeihin B ja säilyttää kuivina ja välitiloilla varustettuina, jotka jätetään avonaisiksi tai täytetään sopivalla karkealla soralla tai kiviaineksella.

On helppo havaita, että keksinnön mukaisen akkumulaattorin lämmön-vaihtolaitteiden yksityiskohtia sekä siirretyn lämpöenergian käyttöä „ voidaan muutella usealla eri tavalla. Sen ansiosta, että akkumulaattorin yhteydessä käytetään hyväksi jään sulamislämpöä, voidaan akku-mulaattoriin asettaa jäävarasto kesän loppuun asti ja tällä tavoin voidaan pelkästään pumpun avulla saada aikaan päivittäinen huonelämpö- 8 61754 tilan lasku lämpiminä kesäpäivinä. Sen lisäksi voidaan yksinkertaisella tavalla muodostaa lämpötilaltaan alhaiset kylmät tilat ilman muita ylimääräisiä konevarusteita kuin putkien mutkakappaleita ja pieniä nestepumppuja, jotka voidaan säätää termostaatin avulla. Edelleen voidaan esim. kanavajärjestelmä 12 muotoilla siten, että yksi tuuletin saa puhaltaa ulkoilmaa akkumulaattorin läpi suojasään aikana akkumulaattorin lataamiseksi jään sulamisen avulla.

Kuvaan 1 viitaten on siinä esitetty lämmönvaihtojärjestelmällä 1 ja akkumulaattorilla 2 varustettu laite lähinnä tarkoitettu täydentämään primäärisiä (kuvassa 1 näkymättömiä) lämmönlähteitä, jolloin käytetään hyväksi maksutonta alhaisessa lämpötilassa olevaa jäte- ja ympäristö-lämpöä. Primäärinen lämmitys voi tapahtua jonkin tavanomaisen lämmön-lähteen (esim. koksi- ja öljylämmityksen, sähkölämmön, kaukolämmön jne.) avulla, jolloin lämmönvaihtojärjestelmän 1 ja akkumulaattorin 2 muodostama yhdistelmä vähentää oleellisesti primäärisestä lämmönlähtees-tä tulevan energian tarvetta, niin että myös primääristä lämmönlähdettä varten tarvittavan lämmönjakelujärjestelmän mitoitusta voidaan olennaisella tavalla pienentää. Keski-Ruotsissa olevaa taloa varten voidaan kuvan 1 mukaisen laitteen avulla vähentää energian kokonaistarvetta noin 40%.

Keksinnön erään lisäsovellutusmuodon mukaisesti, joka on esitetty kuvassa 2, yhdistetään kuvassa 1 esitetty laite ns. lämpöpumpun 21 kanssa, joka tavanomaiseen tapaan muuttaa lämpötilaltaan alhaisen energian korkeammassa lämpötilassa olevaksi energiaksi, jota voidaan käyttää esim. asuinhuoneistojen lämmitykseen. Lämpöpumppu 21, joka voidaan varustaa järjestelmästä 1, 2, 3 johtojen 22 kautta tulevalla lämpötilaltaan alhaisella energialla, syöttää lämmönjakelujärjestelmään 24 (esim. ilma- tai vesilämmitystä varten) lämmönvaihtimesta 23 tulevan lämmön. Lämpöpumppua voidaan myös edullisesti käyttää kotitaloudessa käytettävän lämpimän veden valmistukseen ruuan säilytykseen käytettävien tilojen pitämiseksi kesäaikaan vakiolämpötilassa ilman kuivattamista jne. varten. Kuvassa 2 esitetyn laitteen avulla voidaan Keski-Ruot-sissa sijaitsevassa asuinrakennuksessa vähentää energiantarvetta noin 70%, kuitenkin voidaan lisäenergian tarvetta vähentää edelleen (kokonai-v siiudessaan noin 80 %) yhdistämällä kuvan 2 (vaihtoehtoisesti kuvan 1) mukainen laite auringon energiaa hyväksikäyttävään laitteeseen 25, joka esitetyssä tapauksessa on asetettu talon seinään, mutta joka voidaan myös sijoittaa talon katolle tai pitää erillisenä. Auringon energiaa 9 61754 hyväksikäyttävä laite 25 on sopivien johtojen (joita kuvassa 3 on merkitty numeroilla 48 ja 49) välityksellä liitetty akkumulaattoriin 2 ja lämpöpumppuun 21. Se on sopivimmin myös yhteydessä putkijärjestelmän 1 kanssa ja voi esimerkiksi muodostaa osan tätä putkijärjestelmää. Auringon energiaa hyväksikäyttävä laite 25, joka ottaa vastaan aurinkoenergiaa ja lämpöä ylläpitävän väliaineen kautta luovuttaa tämän energian akkumulaattoriin 2 ja/tai lämpöpumppuun 21 ja/tai putkijär-jestelmään 1, voidaan muodostaa tavanomaisella tavalla - esim. varustettuna reflektorien polttopintaan asetetuilla lämmönvaihtoputkilla -tai se voidaan valmistaa erikoisella tavalla varsinaista tarkoitustaan varten.

Kuvassa 7 on esitetty auringon energiaa hyväksikäyttävän laitteen 25 eräs suositeltava sovellutusmuoto, joka tässä tapauksessa sisältää sisäänpäinkääntyneellä ontelolla varustetun profiilin 26. Profiili 26, joka sopivimmin on valmistettu lämpöeristetystä aineksesta, esim. läpinäkyvästä muovista tai ilmakennoista, on sopivimmin muotopuristettu. Ontelo 27 on täytetty nesteellä, joka kestää alhaista lämpötilaa aiheuttamatta profiilin, esim. jäätymispisteessä olevan veden, rikkijäätymistä. Neste voi mahdollisesti olla nestettä imevän massan imemää. Ontelon 27 kautta kulkee edelleen yksi tai useampia lämmönvaihtoputkia 28, joissa lämpöä ylläpitävä väliaine kiertää. Putket 28 voidaan muotopuris-taa samanaikaisesti profiilin 26 kanssa tai ne voivat olla erotettuja tästä ja valmistettuja jostain toisesta materiaalista. Kuvattu profiili tai paneli on etupäässä muodostettu katto- tai seinäpäällysteenä ja se sopii hyvin aurinkoenergian talteenottoa varten, kun tämä siirretään tilassa 27 olevan vesimassan kautta putkissa 28 olevaan lämpöä ylläpitävään väliaineeseen. Lisäksi voidaan käyttää hyväksi päällystetystä seinästä (tai katosta) tulevaa lämpöhäviötä eli siirtoenergiaa ja paneli voidaan edullisesti rakentaa kuvatunlaisen putkijärjestelmän 1 sisään.

Kuten edellä on mainittu voidaan esitetyn putkijärjestelmän 1, akkumu-laattorin 2 ja lämpöpumpun 21 muodostaman yhdistelmän avulla käyttää hyväksi lämpöpumppua usealla eri tavalla lämmitystä varten. Kuvassa 8 on esitetty yksi esimerkki lämminilmajärjestelmästä, jossa ilma lämmi-flv t^tään sekä akkumulaattorin 2 että lämpöpumpun 21 avulla ja sopivimmin myös auringon energiaa hyväksikäyttävän laitteen 25 avulla. Tuuletin 10 61754 29 puhaltaa sisään kylmää ilmaa useiden putkien 30 kautta, jotka ovat esimerkiksi ohutseinäisiä muoviputkia, ja jotka kulkevat akkumulaat-torin 2 läpi, siinä olevan ilman lämmitessä. Putket 30 avautuvat suurempaan rei'illä varustettuun putkeen 31, joka on sopivimmin asetettu mutkakappaleena lähimmäksi lattian alle. Putkessa 31 lämmittää putkista 30 tulevan ilman lämpöpumpun 21 lämpö. Suositeltavana tapana tämän lämmönvaihdon suorittamiseksi on se, että putkeen 31 asetetaan vedellä täytetty putki 32, johon sijoitetaan lämpöpumpusta tuleva lauhdutus-putki 33. Putkeen 32 sijoitetaan myös sopivimmin syöttövesijohto 34 lämpimän veden valmistamista varten ja johto 35, joka siirtää lämpöä auringon energiaa hyväksikäyttävästä laitteesta 25 (katso kuva 9).

Putkessa 31 lämmitetty raitis ilma syötetään lämmitettävään tilaan, esim. lattiassa olevien rakojen 36 kautta. Ilma päästetään sopivimmin ulos ulkopäällyksen sisäsivuilla olevan kanavajärjestelmän 37 kautta. Ennen sen johtamista ulos esimerkiksi katolla olevasta rummusta 38, saa se sopivimmin myös kulkea lämpöä vaihtavan kanava- tai putkijärjestelmän 39 kautta, joka on asetettu lähemmäksi ulkopäällyksen ulkosivua vastaavalla tavalla kuin kuvatunlaisessa järjestelmässä 1. Ennen kuin ilma päästetään ulos, voidaan siitä saada vielä enemmän lämpöä, jos vesipumpun höyrylaite asetetaan välittömästi tai välillisesti ilmavirtaan. Vaihtoehtoisesti se voidaan johtaa takaisin akkumulaattoriin 2 ja vaihtaa sen lämpö sisääntulevan raittiin ilman kanssa.

Kuvassa 10 on esitetty täydellinen lämmitys- ja ilmastointijärjestelmä varustettuna lämmönvaihtojärjestelmällä 1, akkumulaattorilla 2, lämpöpumpulla 21 ja auringon energiaa hyväksikäyttävällä laitteella 25. Tässä tapauksessa sisältää lämpöpumppu 21 mm. kompressorin 40, lauhduttimen 41, laajennusventtiilin 42 ja höyrylaitteen 43, joka on asetettu lämmönvaihtoa varten nestesäiliöön 44. Säiliö 44 voidaan edullisella tavalla tehdä suoraan energiaa, esim. auringon energiaa, vastaanottavaksi, tai elementteinä, jotka asetetaan eläinsuojiin tms. ilman kuivattamista ja lämpöylijäämän talteenottoa varten.

Kuva 10 esittää muutamien esimerkkien avulla, miten vuodenajasta ja lämpötarpeesta riippuen voidaan valita erilaiset käyttöasennot ja opti-maalisella tavalla käyttää hyväksi järjestelmien 1, 2, 21, ja 25 eri yhdistelmiä. Hienosäätö tapahtuu tällöin tunnetulla tavalla käynnistyksen ja pysäyttämisen jne. ollessa suoritettuna termostaattien avulla. Merkinnät LI, L2 jne. kuvassa 10 ilmoittavat erilaisten käyttöasentojen 11 61754 yhteydessä johtojärjestelmän käytössä olevia osia ja merkinnät 45 ja 46 merkitsevät asianmukaisia kytkinventtiilejä. Pl ja P2 merkitsevät pumppuja, joita käytetään lämpöä ylläpitävän väliaineen kierrättämiseksi järjestelmässä.

Käyttöasento la

Pumppu 1 käynnistyy ja pumppaa nestettä merkinnällä Li varustettujen johtojen kautta. Tämän käyttöasennon tuloksena on lämpötilan tasaaminen ulkopäällyksen eri osien välillä, esim. katosta pohjoiseen seinään.

Käyttöasento Ib

Vastaa käyttöasentoa la, käytetään kuitenkin myös auringon energiaa hyväksikäyttävästä laitteesta 25 tulevaa lämpöenergiaa.

Käyttöasento 2

Vastaa käyttöasentoa Ib, mutta tässä lämpöä ylläpitävä väliaine kulkee säiliön 44 kautta ja kompressori 40 käynnistyy. Lämpö otetaan osista 1 ja 25. Lisäksi syntyy käyttölämpöä kompressorista 40. Lämpö syötetään tiloihin 47 lämmönjakelulaitteen 48 kautta, joka on tyypiltään tunnettu.

Käyttöasento 3a

Vastaa käyttöasentoa 2, mutta lämpötila osissa 1 ja 25 on "epätaloudellisen" alhainen ja voi joissakin tapauksissa aiheuttaa kosteuden tiivistymistä täydellisine lämpöhäviöineen, josta syystä myös akkumulaattori 2 kytketään mukaan. Osien 1 ja 25 lämpötila rajoitetaan siten alhaisimpaan arvoon -5°C.

Käyttöasento 3b

Jos kylmyys on ankara, lisätään lämmönottokykyä kytkemällä mukaan toinen pumppu P2, joka toimii myös varapumppuna. Käytännössä lisätään ensi sijassa akkumulaattorin 2 lämpöä vastaanottavia pintoja. Akkumulaatto-rista tuleva lämpö ei tällöin pelkästään varusta lämpöpumppujärjestelmää energialla, vaan lisäksi - mikä tekee keksinnöstä käänteentekevän -syöttää osaan 1 riittävästi lämpötilojen noin -5°C ja -1°C välillä olevaa lämpöenergiaa, niin että osasta 1 ulkoilmaan virtaavat lämpöhä-viöt ja ankara kylmyys voidaan kompensoida.

y* * /' 'l Käyttöasento 4

Pumppu Pl kierrättää nestettä osien 2 ja 44 kautta osan 44 pyrkiessä tulemaan liian kuumaksi. Tällä tavoin estetään tarpeeton liikapaine 12 61 754 lämpöpumpussa 21. Tämä merkitsee eräänlaista lepoasentoa kesäaikaan, jolloin pienehkö nestemäärä jäähdytetään tarvittaessa tiettyjä tarkoituksia, kuten kylmätiloja, kellaria jne. varten.

Käyttöasento 5a

Tilojen 47 ollessa korkean lämpökuormituksen alaisina,otetaan lämpöä osasta 1, joka väliaineen kierron avulla syöttää akkumulaattoria 2. Tasaista lämpötilanlaskua tai tiettyä haluttua lämpötilaa ylläpidetään tällöin osassa 47.

Käyttöasento 5b

Akkumulaattori 2 syöttää lämpöä osasta 25.

Käyttöasento 6

Erityisen korkean lämpökuormituksen yhteydessä, esim. lämpimällä säällä, suurien ihmismäärien ollessa kysymyksessä, lämmittävien prosessien, koneiden jne. yhteydessä, käynnistyy kompressori 40. Lämpö otetaan osasta 1. Lauhdutusjäähdytys lämpöpumppujärjestelmässä 21 kytketään osaan 2 (ei näy piirustuksissa) tai mutkaosiin maalämmitystä varten, kylpyammeveden lämmitykseen jne. tilojen 47 lämmittämisen sijasta.

Keksintö ei tietenkään ole rajoittunut kuvatunlaisiin ja piirustuksissa esitettyihin sovellutusmuotoihin, vaan useat vaihtelut ja muunnelmat ovat mahdollisia yleisen keksinnöllisen ajatuksen puitteissa oheisten patenttivaatimusten mukaisesti.

CV' ϊ 1

Claims (10)

61754

1. Lämmitys- ja ilmastointijärjestelmä kohteita ja tiloja, erityisesti rakennuksia varten, joita ympäröi lämpöä eristävä ulkopäällys, tunnettu siitä, että se käsittää yhdistelmänä vesipitoisen akkumulaattorin (2) matalalämpö-lämpöenergian varastoimiseksi ja järjestettynä sallimaan siinä olevan nesteen jäätymisen, ensimmäisen lämmönvaihtojärjestelmän (13), joka on lämpöävaihtavassa kosketuksessa akkumulaattorin kanssa, toisen lämmönvaihtojärjestelmän (1), joka on asetettu ulkopäällyksen sisään, johtojärjestelmän (3), joka yhdistää molemmat lämmön-vaihtojärjestelmät (13 vast. 1) yhteen ja pumppulaitteet (4, Pl, P2) , jotka on järjestetty kierrättämään lämpöä kuljettavaa nestettä molempien lämmönvaihtojärjestelmien välillä lämmön kuljettamiseksi maa-akkumulaattorista ulkopäällykseen ja päinvastoin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että toinen lämmönvaihtojärjestelmä (1) on asetettu ulkopäällyksen lämpöeristyksen mukaisen keskikohdan ulkopuolelle.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että toinen lämmönvaihtojärjestelmä (1) ulottuu olennaisesti koko mainitun ulkopäällyksen yli.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että toinen lämmönvaihtojärjestelmä (1) sisältää putkijärjestelmän (la, Ib), jossa lämpöä siirtävä väliaine kiertää.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että putkijärjestelmä (la, Ib) on ulkopäällyksen lämpö-eristekerroksessa.

6. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että lämpöä siirtävä väliaine sisältää vesipitoisen sekoituksen, jonka jäätymispiste on alhaisempi kuin veden.

7. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen t järjestelmä, tunnettu siitä, että lämpöakkumulaattori (2) sisältää vettä imevän massan (11), jonka läpi kulkee joukko lämmönvaihtojohtoja (12, 13, 16). 14 61 75 4

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että vettä imevä massa on kaivettu maahan.

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että vettä imevä aines (11) sisältää turpeen, turvepehkun tai vastaavan materiaalin.

10. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että auringon energiaa vastaanottava laite (25) ja/tai lämpöpumppu (21) on yhdistetty mainittuun johtojärjestelmään (3).