SE528601C2 - Värmepumpssystem - Google Patents

Description

fszs eo1 2 borrhål (”bergvärme"), uteluft och avluft (d.v.s. luft som ventileras ut från en byggnad) och avge värme till t.ex. inneluft eller vannvattenberedning.

Värmepumpar har under en längre tid använts även för kylning av byggnader i form av luftkonditioneringsanläggningar där man tar värme från en byggnad och avger utomhus. En värmepump behöver elektricitet för att driva kompressom varför elpriset är en viktig parameter för en värrnepumps ekonomiska lönsamhet. I kallare klimat är normalt inte en värrnepumps effekt tillräcklig för att klara av uppvärmning på egen hand varför bygnader är utrustade med kompletterande värmesystem.

För att ytterligare förbättra effektiviteten i uppvärmningssystem är det vanligt att försöka utnyttja solbestrålnlngen. Ett exempel är att låta vatten cirkulera i ett soluppvärrnt system för att på sä sätt få ett "gratis" bidrag i produktionen av varmvatten. Ett annat exempel ges i uteluftsvärrnepump är placerad i ett fönsterförsett vindsutrymme vilket medger uppvärmning av utelufien genom solinsträlning.

Under senare år har utvecklingen inriktats mycket på vämrepumps- komponenter och köldmedia, bl.a. i syfte att få uteluftsvärmepumpar att vara effektiva vid allt lägre utomhustemperaturer.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Ett syfte med föreliggande uppfinning år att ytterligare förbättra effektiviteten av ett värrnepumpssystem innefattande en uteluftsvärmepump eller liknande.

Detta syfte uppnås m.h.a. de tekniska särdragen l patentkrav 1. De beroende patentkraven anger fördelaktiga utförlngsformer, vldareutvecklingar och varianter av uppfinningen.

Uppfinningen avser ett värrnepumpssystem innefattande en vämtepump inrättad att medge upptagning av vänneenergi från uteluft och avgivande av värrneenergi till ett annat medium, samt ett yttre utrymme anpassat att medge uppvärmning av uteluften genom utnyttjande av solstràlning, varvid US4378787 där en V 528 601 systemet är anordnat att leda uteluften till vännepumpen via det yttre utrymmet. Uppfinningen kännetecknas av att värmepumpssystemet innefattar medel för att reglera uteluftens tillflöde till det yttre utrymmet. Med andra ord innefattar systemet medel för att, vid behov, öka eller minska ventilationen/luftväxlingen i det yttre utrymmet. En fördelaktig effekt av denna konstnrktion är att man genom att reglera tillflödet av uteluft kan reglera temperaturen i det yttre utrymmet vilket i sin tur kan utnyttjas till att höja vännepumpens effektivitet. I ett första exempel kan man låta minimera tillflödet av uteluft, d.v.s. låta luften recirkulera i det yttre utrymmet, så länge temperaturen i det yttre utrymmet, tack vare instràlad solenergi, är högre än i omgivande uteluft. Detta har i de flesta situationer en positiv påverkan på vännepumpens effektivitet. I ett andra exempel kan man låta maximera tillflödet av uteluft då temperaturen i det yttre utrymmet är lägre, eller år på väg att bli lägre, än temperaturen i omgivande luft, vilket kan inträffa då instràlad vännemängd är mindre än vännepumpens värrneuttag. Tack vare den uppfinningsenliga lösningen kan temperaturen i det yttre utrymmet förhindras att falla lägre än uteluftens temperatur. Därmed undviks en situation där värmepumpens effektivitet sänks p.g.a. att den tvinas arbeta med kyld uteluft. vilket exempelvis kan inträffa med en konstruktion enligt US4378787 där medel saknas för att styra luftväxlingen i det yttre utrymmet.

Den värmeenergi som överförs till det andra mediet enligt uppfinningen kan t.ex. användas för uppvärmning av ett tappvarrnvattensystem i en intilliggande byggnad eller för uppvännning av en anläggning såsom en swimming-pool.

I en första föredragen utföringsforrn av uppfinningen innefattar värrnepumpssystemet en första fläkt anordnad att skapa ett tillflöde av uteluft till det yttre utrymmet. Detta ger en förutsättning för enkel och effektiv reglering av tillflödet. Företrådesvis är fläkten anordnad att skapa ett frånflöde av luft från det yttre utrymmet och vidare innefattar lämpligen systemet ett inlopp som medger tillflöde av uteluft till det yttre utrymmet.

Därigenom skapar fläkten indirekt ett tillflöde av uteluft till det yttre utrymmet :S28 601 4 samtidigt som det ges ökade möjligheter att styra över vilken luft som skall lämna det yttre utrymmet. Fläkten kan mycket väl utgöras av en integrerad del av värrnepumpen, vilket medger användning av många konventionella uteluftsvärrnepumpar. l en andra föredragen utförlngsforrn av uppfinningen är flödesregleringsmediet inrättat att leda ett flöde av luft som kontaktats med värmepumpen och att medge fördelning av nämnda luftflöde mellan ett första utlopp, beläget inuti det yttre utrymmet, och ett andra utlopp beläget utanför det yttre utrymmet. Eftersom luften som kontaktats med vämrepumpen har avgett värme till det andra mediet kommer denna luft normalt vara kallare än övrig luft i det yttre utrymmet. Genom möjligheten att kunna fördela detta luftflöde på det beskrivna sättet ges utökade möjligheter att reglera temperaturen i det yttre utrymmet. Exempelvis kan man, i syfte att undvika en sänkning av temperaturen i det yttre utrymmet, låta recirkulera luften i det yttre utrymmet då lultflödet är varmare än uteluften och låta luftilödet ledas direkt ut då lultflödet är kallare än uteluften. Företrådesvis innefattar flödesregleringsmediet en luftkanal för ledning av det flöde av luft som kontaktats med värrnepumpen samt en ventilanordning inrättad att medge en reglerbar fördelning av nämnda luftflöde mellan en första utloppskanal, som mynnar inuti det yttre utrymmet, och en andra utloppskanal, som mynnar utanför det yttre utrymmet. Lämpligen placerar man då den första fläkten i anslutning till luftkanalen. l en tredje föredragen utföringsform av uppfinningen är vännepumpssystemet anordnat i anslutning till en byggnad och vidare innefattar vännepumpssystemet en förbindelsekanal anordnad att leda luft mellan det yttre utrymmet och byggnaden. En fördelaktig effekt av denna design är att luften i det yttre utrymmet kan ledas in till byggnaden, liksom att luften i byggnaden kan ledas till det yttre utrymmet. Eftersom kombinationen av värmepumpen och regleringen av lufttillflödet till det yttre utrymmet medger att luften kan tempereras i det yttre utrymmet kan det uppfinnlngsenliga r528 601 systemet inte bara leverera värmeenergi via värrnepumpen utan också leverera tempererad luft till byggnaden. Ett exempel är när det finns ett kylbehov i byggnaden, t.ex. en vann sommardag i Sverige, då man kan låta värrnepumpen ta vänne från det yttre utrymmet och avge tlll t.ex. ett tappvarrnvattensystem i byggnaden. Lufttemperaturen kan då fåsatt sjunka i det yttre utrymmet. När denna temperatur är tillräckligt låg, lägre än både utomhustemperaturen och inomhustemperaturen i byggnaden, ger det uppfinningsenliga systemet möjlighet att leda den kylda luften från det yttre utrymmet in till byggnaden via förbindelsekanalen. Något liknande är icke möjligt för en konventionell uteluftsvännepump som normalt är monterad på en husvägg utan att ens ha något utrymme att temperera uteluften i. Ett annat exempel är när det finns ett uppvännningsbehov i byggnaden. På motsvarande sätt kan man låta solstrålningen värma upp luften tillräckligt i det yttre utrymmet för att sedan leda luften direkt in till byggnaden. Den uppfinningsenliga lösningen medger också, genom att byta flödesriktning genom förbindelsekanalen och leda avluft från byggnaden till det yttre utrymmet. att vännen i avluften kan utnyttjas av värrnepumpen. Företrädesvis innefattar värmepumpssystemet medel för att reglera luftflödet genom förbindelsekanalen, som t.ex. en andra fläkt och/eller en ventil placerade i anslutning till förbindelsekanalen.

I en fjärde föredragen utföringsfonn av uppfinningen innefattar vämiepumpssystemet en reglerbar solavskärrnningsanordning anpassad att kunna avskänna solstrålningen och därmed begränsa uppvärmningen av uteluften i det yttre utrymmet. Därigenom ges ytterligare möjligheter att reglera temperaturen i det yttre utrymmet.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen beskrivs nedan med referens till följande figur: Figur1 som schematiskt visar en föredragen utföringsforrn av uppfinningen. 528 601 FÖREDRAGNA uTFöRmGsFoRMER I flgur 1 visas schematiskt en föredragen utföringsforrn av ett värmepumpssystem 10 enligt uppfinningen. En värmepump 5 är inrättad att uppta värrneenergi från uteluft från ett yttre utrymme 2 anpassat att medge uppvärmning av uteluften genom solbestrålning 12 och avge värmeenergi till en byggnad 4 genom uppvärmning av vatten. Det yttre utrymmet 2 kan utgöras av ett växthus, en glaskupol, en inglasad gård eller annan inglasad konstruktion vid eller i anslutning till byggnadens 4 vägg 8 eller tak.

Värmepumpen 5 innefattar på konventionellt vis ett antal komponenter i form av en förångare, en kompressor, en Kondensor. en expansionsventil samt en köldmediekanal för att leda runt ett köldmedium (vilka komponenter ej är visade i figuren). Värrnepumpen 5 äri sin tur anordnad i eller i anslutning till både det yttre utrymmet 2 och byggnaden 4 på ett sådant sätt att luften i det yttre utrymmet 2 kontaktas med värmepumpens förångare och så att ett flöde av vatten i byggnaden 4 kontaktas med värrnepumpens Kondensor. Det värme som upptas från uteluften i förångaren kan då avges till Vattenflödet 20 i kondensom. Vattenflödet 20 kan, direkt eller indirekt via värmeväxllng, vara avsett för användning l ett vattenburet uppvännningssystem (ej visat) eller för uppvännning av tappvarrnvatten. Värrneenergin upptagen i Vattenflödet 20 behöver naturligtvis inte användas direkt utan kan användas till att skapa en reservoar av varmvatten för senare bruk. Väggar och tak 13 i det yttre utrymmet 2 utgörs till stor del av glas för att medge solbestrålningen 12 att värma upp luft som finns inuti det yttre utrymmet 2. Den solbestrålade väggen 8 och golvet l det yttre utrymmet 2 är belagda eller gjorda i ett värme ackumulerande material 18 såsom sten eller betong. Det yttre utrymmet 2 är också försett med en solavskärrnningsanondning i form av persienner 14 i syfte att möjliggöra begränsning av instrålad mängd solenergi. En första fläkt 6 är anordnad i anslutning till vännepumpen 5 i syfte att tvinga luft att kontaktas med värrnepumpen 5. Den första fläkten 6 är normalt alltid påslagen under drift av värrnepumpen 5. Vidare är en luftkanal 7 anordnad i anslutning till den första fläkten 6 och vännepumpen 5 på så vis att den luft som passerat Värmepumpen 5 leds in i luflkanalen 7. Luftkanalen 7 förgrenar 528 601 7 sig en bit nedströms och bildar en första utloppskanal 7a som medger utsläpp av luften inuti det yttre utrymmet 2 och en andra utloppskanal 7b som leder luften ut ur det yttre utrymmet 2. En ventilanordnin lforrn av ett spjäll 9 är placerat vid förgreningen i syfte att reglera luftflödet mellan den första och den andra utloppskanalen 7a, 7b beroende på driftsltuation. Utelult tillförs till, eller eventuellt bortförs från, det yttre utrymmet 2 via en öppning 3 anpassad att medge genomströmning av luft då det uppstår en tryckskillnad mellan uteluften och luften i det yttre utrymmet 2, t.ex. dà luften som kontaktats med värmepumpen 5 leds ut från det yttre utrymmet 2 via den andra utloppskanalen 7b. Genom att välja fördelning mellan utloppskanalema 7a, 7b är det således möjligt att reglera tillflödet av uteluft till det yttre utrymmet 2. Värrnepumpssystemet 10 är vidare försett med en förbindelsekanal 15 avsedd att vid vissa drlftsituationer leda luft mellan det yttre utrymmet 2 och byggnaden 4. Förblndelsekanalen 15 är försedd med en ventil 17 samt en andra fläkt 16 för reglering av luftflödet mellan det yttre utlymrnet 2 eeh byggnaden 4. Ett antal pilar l figur 1 visar några olika vägar som luften kan strömma. Förutom vad som redan beskrivits ovan visar nämnda pilar att luften går in till värmepumpen 5 på den sida av värmepumpen 5 som är vänd mot husväggen 8.

För nedanstående beskrivning av driftsexempel för värmeöverförings- systemet 10 har beteckningama T1, T2 och T3 införts i figur 1, där T1 avser uteluftens temperatur, T2 avser lufttemperaturi det yttre utrymmet 2, samt T3 avser inneluftens temperatur i byggnaden 4. Temperaturen T2 i det yttre utrymmet 2 kan förstås variera mellan olika positioner i utrymmet 2. Såvida inget annat anges avses med T2 en sorts medeltemperatur, exempelvis uppmätt i anslutning till luftflödets inlopp till vännepumpen. För bestämning av temperaturema används lämpligen någon av flera väl kända typer av temperatursensorer.

Värrnepumpssystemet 10 kan arbeta på olika sätt beroende på vilka fömtsättningar som råder. Exempel på viktigare förutsättningar är 528 601 8 byggnadens 4 kyl-lvärrnebehov, uteluftens temperatur T1, samt aktuell intensitet för solbestrålnlng. På konventionellt sätt kan byggnaden 4 mycket väl vara utrustad med kompletterande uppvärrnnings- och kylsystem.

Närvaron av sådana system påverkar dock inte principiellt funktionen av det uppfinningsenliga värmepumpssystemet 10.

Driftssituation A l ett första exempel på driftssituation finns ett behov av uppvärmning av inneluften i byggnaden 4. Normalt är då T1 lägre än ett önskat värde på T3.

Ett typiskt exempel på en sådan situation är en bostad i Sverige under en kallare del av året. l denna situation hålls solavskärrnningsanordningen 14, under dagtid, i ett öppet läge och vännepumpen 5 tillåts leverera så mycket värme som möjligt till vattenflödet 20 i byggnaden 4. l ett initialskede kan ventilen 17 hållas stängd och spjället 9 vara i en sådan position att luftenleds genom den första utloppskanalen 7a så att l princip Ingen uteluft tillförs det yttre utrymmet 2. Beroende på bl.a. uttagen effekt av vännepumpen 5, det yttre utrymmets 2 volym, temperatur på uteluft T1, utgångstemperatur T2 i det yttre utrymmet samt aktuell solbestrålning 12 kommer lufttemperaturen T2 i det yttre utrymmet 2 att stiga. hållas konstant eller sjunka.

Såvida temperaturen T2 är högre än T3. och i synnerhet om T2 dessutom är stigande. kan ventilen 17 öppnas så att uppvärmd -luft kan strömma genom förbindelsekanalen 15 från det yttre utrymmet 2 in i byggnaden 4. Lämpligen används den andra fläkten 16 för att öka flödet. Ventilen 17 och fläkten 16 kan stängas av t.ex. då temperaturen T2 sjunkit till samma nivå som T3. Som ett altemativ, eller komplement. till att låta den uppvärmda luften tillföras i byggnaden 4 genom förbindelsekanalen 15 kan spjället 9 ställas i ett läge så att luften åtminstone delvis strömmar genom den andra utloppskanalen 7b.

Denna åtgärd medger Iuftombyte i det yttre utrymmet 2 vilket i sin tur medger att temperaturen T2 sänks (förutsatt att T1 är lägre än T2). Detta kan vara lämpligt i syfte att låta vännepumpen 5 arbeta i ett visst temperaturintervall eller att hålla temperaturen i det yttre utrymmet 2 under en viss temperatur av s528 6Û1r 9 någon annan anledning som t.ex. att det yttre utrymmet 2 innehåller temperaturkänsliga växter.

Såvida temperaturen T2 är lägre än T1. eller dä T2 sjunker lägre än T1, ändras spjällets 9 position så att luften som lämnar vännepumpen 5 leds ut via den andra utloppskanalen 7b. Eftersom luften som kontaktats med vännepumpen 5 har avgett värme till vattenflödet 20 kommer denna luft att vara kallare än T2. Genom denna åtgärd kommer uteluft med temperaturen T1 att strömma in genom öppningen 3 och höja T2, såvida övriga betingelser, såsom solinstrålning och effektuttag, är desamma. Med ett tillräckligt stort luftombyte erhålls ett driftläge där T2 kommer att vara lika med T1. Med en god luftomsättnlng i det yttre utrymmet 2 kommer alltså temperaturen T2 i det yttre utrymmet 2 att som lägst gå ner till utomhustemperaturen T1. Såvida denna minimitemperatur är lägre än önskvärt med tanke på värrnepumpens 5 effektivitet kan det vara lämpligt att reducera värrnepumpens 5 effekt en aning så att luften hinner värmas upp tillräckligt av solbestràlnlngen. Typiskt kan en sådan situation råda en kall och solig vinterdag. l en variant av uppfinningen bestäms även en temperatur T4 i det (kallare) luftflöde som lämnar värmepumpen 5, t.ex. i en position långt uppströms i luftkanalen 7. Eftersom luften som lämnar vännepumpen 5 har avgett värme till vattenflödet 20 kommer T4 normalt att vara lägre än T2. För att hålla T2 så hög som möjligt kan systemet 10 styras på så sätt att när T4 år lägre än T1, men där T2 kan vara högre än T1, ändras spjällets 9 läge så att luften leds ut ifrån det yttre utrymmet 2 via den andra utloppskanalen 7b. På så sätt tillförs det yttre utrymmet 2 vannare luft än om luften skulle cirkuleras via den första utloppskanalen 7a och därigenom kan man exempelvis undvika att T2 sjunker lägre än T1.

Lämpligen sätts solavskärrnningsanordningen 14 i stängt läge då solbestràlnlngen är försumbar, d.v.s. nattetid och eventuellt mycket mörka t528 601 dagar. Dà minskas värmeutstràlningen från det yttre utrymmet 2. En ytterligare temperaturhöjande effekt kan fås genom att tillse att det yttre utrymmet 2 är väl värmelsolerat. Värrneläckage från värmepumpens 5 kompressor, byggnaden 4 eller andra källor som avges till det yttre utrymmet 2 kan då utnyttjas på ett bättre sätt. Om man istället önskar kyla luften i det yttre utrymmet, se nedan, låter man lämpligen vännen från värmepumpens 5 kompressor ledas ut utanför det yttre utrymmet 2.

Driftssituation B I ett andra exempel på driftssituation finns ett behov av kylning av inneluften i byggnaden 4. Normalt är då T1 högre än ett önskat värde på T3. Samtidigt finns ett behov att vänna vattenflödet 20 för produktion av tappvarrnvatten.

Ett typiskt exempel på en sådan situation är en bostad l Sverige under sommartid, i synnerhet dagtid men ibland även nattetid. I denna situation är syftet att låta värrnepumpen 5 skapa kall luft i det yttre utrymmet 2 för kylning av byggnaden 4 samtidigt som den enligt tidigare vänner vattenflödet 20.

Solavskärmningsanordningen" 14 kan hållas i ett stängt läge, åtminstone under dagtid, för att minimera instrålningen 12 från solen. Beroende på intensitet av solbestrålning 12 och värmepumpens 5 vänneuttag kan solavskännningsanordningens 14 öppningsgrad regleras. Vidare tillåts värrnepumpen 5 leverera så mycket vämie som möjligt till vattenflödet 20 i byggnaden 4. I ett initialskede sätts spjället 9 i ett sådant läge att luften leds via den första utloppskanalen 7a samtidigt som ventilen 17 hålls stängd så att i princip inget utbyte av luft skeri det yttre utrymmet 2. Beroende på att värrnepumpen 5 upptar värmeenergi från luften i det yttre utrymmet 2 kommer temperaturen T2 successivt att sjunka. Då temperaturen T2 blivit lägre än både T1 och T3 kan byggnaden 4 kylas genom att leda luft från det yttre utrymmet 2 till byggnaden 4 genom förbindelsekanalen 15 genom att öppna ventilen 17. Företrädesvis används den andra fläkten 16 för att öka flödet av tillufi. Uteluft kommer då att strömma in till det yttre utrymmet 2 via öppningen 3. Beroende på bl.a. temperatur pà utelufi T1, värrneuttag samt aktuell solbestrålning kommer lufttemperaturen T2 i det yttre utrymmet 2 nu 528 601 11 att stiga, hållas konstant eller sjunka ytterligare. För att l denna situation hitta ett stabilt driftsläge kan man exempelvis reglera ventilens 17 samt solavskännningsanordninens 14 öppningsgrad, och/eller den andra fläktens 16 effekt. Såvida temperaturen T2 i det yttre utrymmet 2 ändå stier kan det, för att sänka T2, vara nödvändigt att helt stänga ventilen 17 och solavskärrnningsanordningen 14. l en annan variant av uppfinningen kan värmepumpssystemet 10 förses med en ytterligare kanal (ej visad) anpassad att leda luft som kontaktats med vännepumpen 5 direkt till förbindelsekanalen 15. Som nämnts ovan är denna luft normalt kallare än temperaturen T2. Lämpligen låter man avfukta luftflödet genom nämnda ytterligare kanal före inträde i byggnaden 4. Även i denna variant är det lämpligt att bestämma temperaturen T4 i det (kallare) luftflöde som lämnar värrnepumpen 5, t.ex. i en position långt uppströms i luftkanalen 7. för att kunna avgöra hur systemet 10 skall styras. Med denna variant av uppfinningen kan man snabbare få fram ett flöde av luft med tillräckligt låg temperatur för att kyla byggnaden 4. Exempelvis kan denna ytterligare kanal utgöras av en förgrening av den första utloppskanalen 7a van/id ett ytterligare spjäll (ej visat) lämpligen inrättas för fördelning av luftflödet mellan den första utloppskanalen 7a och nämnda ytteriigare kanal. l ett exempel på denna andra drlftssituation är i ett initialskede uteluftstemperatunen T1 = 25°C, det yttre utrymmets 2 temperatur T2 = 25°C, och inneluftens temperatur T3 = 24°C. Den önskade innetemperaturen, d.v.s. det önskade värdet på T3, är 21°C. Enligt vad som beskrivits ovan kommer T2 att successivt sjunka då värrnepumpssystemet 10 arbetar. Då T2 sänkts till t.ex. 23°C kan man låta luft ledas in till byggnaden 4 via förbindelsekanalen 15. Så länge T2 är lägre än T3 och T3 är högre än 21°C kan detta fortgå. Altemativt kan man vänta med att leda in luft till byggnaden via förbindelsekanalen 15 tllls T2 blivit t.ex. 20°C. lszs 601 12 Det yttre utrymmet 2 kan designas på många olika sätt. Företrädesvis år största delen, eller åtminstone en stor del, av dess väggar och/eller dess tak utformat av glas eller något annat för solstràlningen transparent material.

Med begreppet ”transparent” avses i detta sammanhang att materialet är tillräckligt transparent för en tillräckligt stor del av solstrålningens våglängdsspektrum för att luft eller annat material innanför det transparenta materialet skall värmas upp. Konventionellt fönsterglas går exempelvis bra att använda. Även plastmaterial fungerar bra förutsatt att de är tillräckligt beständiga. Företrädesvis används s.k. energisparglas som i högre grad än konventionellt fönsterglas reflekterar långvågig värmestrålning tillbaka till det yttre utrymmet 2 och släpper igenom den mer kortvågiga solvänneenergin.

De transparenta delama bör vara riktade i en lämplig vinkel mot himlen så att en effektiv instràlning av solenergi uppnås. På norra halvklotet bör dessutom de transparanta delama förstås ha en huvudriktning mot söder. Förutom vad som nämnts ovan kan det yttre utrymmet 2 utgöras av (delar av) en hel inglasad fasad. Exempelvis kan en större kontorsbyggnad förses med ett flertal yttre utrymmen 2 anordnade innanför en helt inglasad sydlig fasad.

Vidare kan det yttre utrymmet 2 innehålla medel för att öka absorptionen av solbestrålningen, såsom svartmålade ytor och vänneackumulerande material 18 som t.ex. sten och betong. Det yttre utrymmet kan även innehålla medel som t.ex. fläktar och styrplàtar för att cirkulera och leda luft inom det yttre utrymmet 2. Sådana medel gör det möjligt att åstadkomma en jämn temperaturfördelning i det yttre utrymmet 2. Som tidigare nämnts är systemet inrättat på så vis att, l syfte att hålla temperaturen T2 så hög som möjligt, luft som kontaktats med värmepumpen 5 kan ledas direkt ut via den andra utloppskanalen 7b för att förhindra att den blandas med den övriga, normalt något varmare, luften i det yttre utrymmet 2. Vidare kan man välja att, i syfte att hålla temperaturen T2 så låg som möjligt, designa systemet 10 så att man kan leda ut den luft som finns högst upp i det yttre utrymmet 2, vilken luft i normalfallet är den varmaste. Vidare kan det yttre utrymmet 2 innehålla avfuktare, luftfilter m.m. för behandling av luften. Företrädesvis är det yttre utrymmet 2 anordnat att uppvisa en god värmeisolering så att temperaturen i 528 601: 13 T2 i det yttre utrymmet 2 i så hög grad som möjligt bestäms av instrålad solenergi, luftombyte (via kanaler 7b, 15 och öppning 3) samt uttagen värme av värrnepumpen 5. På sä sätt utnyttjas energin bättre och dessutom medför detta att värmesystemet 10 kan styras på ett bättre sätt.

Vilken volym det yttre utrymmet 2 lämpligen bör ha beror på flera faktorer som bl.a. design av det yttre utrymmet 2, värmepumpens 5 effekt, vilken klimatzon byggnaden är belägen i och byggnadens 4 värrne-/kylbehov. För en normalstor villa belägen i Sverige och en konventionell uteluftsvärmepump fungerar det bra med ett ordinärt växthus, d.v.s. någonstans kring 30 m”. Men även större eller mindre volymer är tänkbara.

Värrnepumpssystemet 10 enligt uppfinningen fungerar utmärkt med en uteluftsvärrnepump av konventionell typ vad gäller t.ex. effekt och lämpligt temperaturintervall. Sådana värrnepumpar är dessutom vanligen försedda med en inbyggd fläkt vilken fläkt kan fungera som den l figur 1 angivna första flåkten 6.

För att reglera det uppfinningsenllga värrnepumpssystemet 10 kan ett flertal parametrar vara av intresse beroende på hur avancerat reglersystem man vill ha: uteluftstemperatur T1, lufttemperatur i det yttre utrymmet T2, lufttemperatur l byggnaden T3, temperatur på den luft som kontaktats med värrnepumpen T4, vännepumpens 5 effektuttag, intensitet för solinstrålning 12; öppningsläge på spjäll/ventiler 9, 17 och solavskärrnningsanordning 14, effektläge för fläktar 6, 16 samt effektbehov för vattenflödet 20. Även lufttrycket utomhus, i det yttre utrymmet 2 samt i byggnaden 4 kan användas för reglering, i synnerhet om öppningen 3 förses med en styrbar ventil.

Företrädesvis är systemet 10 försett med ett antal temperatur-, stràlnings-, lägessensorer etc. för att kunna bestämma önskade parametrar och vidare försett med manövreringsorgan för att förändra inställningar. Naturligtvis är det möjligt för en fackman inom området att, med den information som är given i denna text, automatisera regleringen av vämrepumpssystemet 10 på ~f 528 601 14 liknande sätt som konventionella uppvärrnnings- eller ventilationssystem.

Företrädesvis integreras regleringen av värmepumpssystemet 10 med andralbefintliga ventilations- och värmesystem i byggnaden 4.

Systemet ger vidare möjlighet att leda luft från byggnaden 4 till det yttre utrymmet 2 genom förbindelsekanalen 15. exempelvis genom att köra den andra fläkten 16 baklänges (vilken fläkt 16 då får en funktion som avluftsfläkt i stället för tilluftsfläkt). Detta kan t.ex. vara lämpligt I syfte att ta vara på vännen i byggnadens 4 luft.

Uppfinningen är inte begränsad till de ovan beskrivna utföringsforrnema utan kan modifieras inom ramen för de efterföljande patentkraven. Exempelvis kan åtminstone vissa av uppfinningens fördelar utnyttjas även om den lult som kontaktats med vännepumpen 5 inte kan ledas direkt ut, vilket i det beskrivna exemplet enligt figur 1 àstadkoms med hjälp av den första fläkten 6 och luftkanalen 7 tillsammans med dess andra utloppskanal 7b. Grunden är att ha en god reglering av luftombytet i det yttre utrymmet 2. istället för luftkanalen 7 och dess utlopp 7a, 7b skulle t.ex. en relerbar ytterligare fläkt kunna placeras i en yttertigare öppning för att på så vis medge reglerbart Iuftombyte i det yttre utrymmet 2. l en sådan variant blandas sålunda den luft som kontaktats med värrnepumpen 5 med övrig luft i det yttre utrymmet 2. En väsentlig fördel i figur 1 beskrivna utföringsforrnen är dock, som nämnts ovan, att den medger en mer effektiv temperaturreglering genom möjligheten att leda den kallare luft som kontaktats med värmepumpen 5 direkt ut, eller direkt till förbindelsekanalen , utan att först omblandas. med uppflnningen enligt den Fläktar, spjäll, ventiler, kanaler och öppningar kan förstås arrangeras pá altemativa sätt än vad som schematiskt visas i figur 1. Exempelvis kan spjället 9 ersättas med en ventil l var utloppskanal 7a, 7b. Vidare kan kanalema 7, 7a, 7b placeras utanför det yttre utrymmet 2; det viktiga är förstås var dess inlopp och utlopp är placerade. öppningen 3 kan förstås ha 528 601 altemativa placeringar. Storleken på öppninen 3 är inte kritisk men den bör » vara tillräckligt stor för att inte hindra luft att strömma in, eller ut, ur det yttre utrymmet 2 då detta är önskvärt och tillräckligt liten för att minimera oönskad luftströmning. Naturligtvis kan flera öppningar användas. Vidare kan öppningen 3 förses både med en ventil och en fläkt om så önskas.

Byggnaden 4 kan vara en bostads- eller kontorsbyggnad eller någon annan form av lokal. Vidare är det inte nödvändigt att flödet 20 består av vatten; det kan vara ett annat medium som tar upp värrneenergin från värrnepumpen 5.

Naturligtvis är det heller inte nödvändigt att hela värmeenergin tas upp av byggnaden 4; exempelvis kan en eller flera kringliggande byggnader eller anläggningar såsom simbassänger, uppvärmda trottoarer eller vägar, jordbruksanläggningar eller industriprocesser använda sig av denna vänneenergi. Således är det inte nödvändigt att vännepumpssystemet 10 är anordnat i ansiutnin till en byggnad; exempelvis kan systemet 10 med tillhörande yttre utrymme 2 utgöra en separat enhet anordnad i anslutning till tex. en simbassäng. För att utnyttja den» fördelaktiga kylningsfunktion via förbindelsekanalen 15 är det dock extra gynnsamt att systemet 10 är anordnat i anslutning till en byggnad som åtminstone ibland har ett kylbehov.

Vad gäller solavskärrnningsanordningen 14 kan denna, som altemativ till persienner, exempelvis utgöras av dukar som dras fram och åter, eller ner och upp. Vidare är det inte nödvändigt att placera solavskärmnings- anordningen 14 inuti det yttre utrymmet 2; från avskämmlngssynpunkt kan det vara en fördel att placera den utvändigt, exempelvis i form av en markisliknande anordning. Å andra sidan är en utvändigt placerad solavskärrnningsanordning 14 mer utsatt för väder och vind vilket kan påverka dess funktion. Företrädesvis är solavskärmningsanordningen 14 motordriven för att underlätta automatisk reglering.

Claims (12)

10 15 20 25 30 528 601 16 PATENTKRAV

1. Värmepumpssystem (10) innefattande: - en vännepump (5) inrättad att medge upptagning av värrneenergi från uteluft och avgivande av värmeenergi till ett annat medium (20), samt - ett yttre utrymme (2) anpassat att medge uppvärmning av uteluften genom utnyttjande av solstrålning (12), varvid systemet (10) är anordnat att leda utelufien till värrnepumpen (5) via det yttre utrymmet (2), kännetecknat av att värmepumpssystemet (10) innefattar medel (3, 6, 7, 7a, 7b, 9) för att reglera uteluftens tillflöde till det yttre utrymmet (2).

2. Värmepumpssystem (10) enligt krav 1, kännetecknat av att systemet (10) innefattar en första fläkt (6) anordnad att skapa ett tillflöde av uteluft till det yttre utrymmet (2).

3. Värmepumpssystem (10) enligt krav 2, kännetecknat av att den första fläkten (6) är anordnad att skapa ett frånflöde av luft från det yttre utrymmet (2) samt att systemet (10) innefattar ett inlopp (3) som medger tillflöde av uteluft till det yttre utrymmet (2).

4. Värrnepumpssystem (10) enligt krav 2 eller 3, kännetecknat av att den första fläkten (6) utgör en integrerad del av värmepumpen (5).

5. Värmepumpssystem (10) enligt något av ovanstående krav, kännetecknat av att flödesregleringsmedlet (3, 6, 7, 7a, 7b, 9) är inrättat att leda ett flöde av lufi som kontaktats med värmepumpen (5) och att medge fördelning av 10 15 20 25 30 i 528 601 17 nämnda luftflöde mellan ett första utlopp (7a). beläget inuti det yttre utrymmet (2), och ett andra utlopp (7b) beläget utanför det yttre utrymmet (2).

6. Vännepumpssystem (10) enllgt krav 5, kännetecknat av att flödesregleringsmedlet (6, 7, 7a, 7b, 9) innefattar en Iuftkanal (7) för ledning av det flöde av luft som kontaktats med värmepumpen (5) samt en ventilanordning (9) inrättad att medge en reglerbar fördelning av nämnda lultflöde mellan en första utloppskanal (Ya). som mynnar inuti det yttre utrymmet (2), och en andra utloppskanal (7b), som mynnar utanför det yttre utrymmet (2).

7. Värrnepumpssystem (10) enligt krav 3 och 6. kännetecknat av att den första fläkten (6) är placerad i anslutning till luftkanalen (7).

8. Värmepumpssystem (1 O) enligt något av ovanstående krav, kännetecknat av att värmepumpssystemet (10) är anordnat i anslutning till en byggnad (4) och att värmepumpssystemet (10) innefattar en förbindelsekanal (15) anordnad att leda luft mellan det yttre utrymmet (2) och byggnaden (4).

9. Värmepumpssystem (10) enligt krav 8,4 kännetecknat av att vännepumpssystemet (10) innefattar medel (16, 17) för att reglera luftflödet genom förbindelsekanalen (15).

10. Värrnepumpssystem (10) enligt något av ovanstående krav, kännetecknat av att det yttre utrymmet (2) har väggar och/eller tak (13) som åtminstone delvis består av ett material som är transparent för solstrålning. 10 1528 601 18

11. Vårmepumpssystem (10) enligt något av ovanstående krav, kännetecknat av att värrnepumpssystemet (10) innefattar en reglerbar solavskärrnnings- anordning (14) anpassad att kunna avskärrna solstrålningen (12) och därmed begränsa uppvärmningen av uteluften i det yttre utrymmet (2).

12. Vännepumpssystem (10) enligt något av ovanstående krav, kännetecknat av att värrnepumpen (5) är inrättad att direkt eller indirekt avge värmeenergí till ett eller flera vattensystem (10) i en byggnad (4), anläggning eller process.