NO20131147A1 - Multifunksjons varmepumpe - Google Patents

Description

Patentsøknad

Multifunksjons-varmepumpe

Oppfinnelsen vedrører en varmepumpe som i det etterfølgende eksempel er delt inn i 3 hoveddeler. Eksempelet er anskueliggjort på medfølgende tegning. En fagmann vil forstå at tegningen er en prinsippskisse som ikke nødvendigvis viser komponenter i innbyrdes riktig målestokk. Og som kun er fremstilt for å vise hovedtrekkene ved en utførelse av oppfinnelsen. En fagmann vil videre forstå att det vil kunne være nødvendig med ytterligere komponenter enn de som er vist på prinsippskissen.

Kompressormodulen 1 består av en kompressor 4, et varmevekslingselement 5, en 4-veis vekselventil 6, 2 ekspansjonsventiler7 og 2 enveisventiler 8.

Romenheten 2 består av et varmevekslingselement 20 og en vifte 21. Varmtvannsbeholderen 3 er en beholder med minst 1 innløp 17 og minst 1 utløp 19, en foretrukket modell vil også ha en blandeventil 18. Videre inneholder tanken minst 1 varmevekslingselement 9/10 Alternativt flere seriekoblede varmevekslingselement 9/10 som vist på illustrasjon. Nevnte varmevekslingselement 9/10 er koblet til varmepumpens kompressordel mellom kompressor 4 og 4 veis-ventil 6 og vil avgi varme til tank når kompressor 4 er i drift uansett posisjon på 4 veis ventil 6. Videre inneholder tanken et varmevekslingselement 11 som ved hjelp av en sirkulasjonspumpe gjør att tanken også kan benyttes som varmekilde for et eksternt

varmedistrubusjonsanlegg 14, for eksempel gulvvarme eller radiatorer.

I bunn av tanken finnes det ytterligere et varmevekslingselement 12 som ved hjelp av en sirkulasjonspumpe kan avgi varme til tanken fra en alternativ energikilde. Foreksempel en solfanger 16.

Forklaring av kuldemediets flyt.

kompressormodulens(l.) kompressor(4.) pumper kuldemediet inn til øvre varmevekslingselement(9.) i tank, videre til neste varmevekslingselement[10.) som er lavere ned i tank. Videre til 4 veis ventil(6.) som ved varmebehov på romenhet(2.) leder kuldeme diet til varmevekslerelement(20.) i romenhet(2.) også videre til ekspansjonsventil(7.) og enveisventil(8.) videre til varmevekslingselement(5.) som da fungerer som fordamper før det går gjennom 4-veis ventil(6.) enda en gang og blir ledet tilbake inn i kompressor.

Ved kuldebehov ved romenhet(2.) vil kuldemediet som kommer fra varmevekslingselement[9. og 10.) i tank(3.) bli ledet av 4-veis ventil(6.) til varmevekslingselement(5.) før det går videre gjennom ekspansjonsventil(7.) og enveisventil(8.) før det går videre til varmevekslingselement(20.) i romenhet [2.) som da fungerer som fordamper.

Bakgrunn for oppfinnelse.

Moderne hus har lavt energibehov til oppvarming. Det er derfor en utfordring å finne gode løsninger for å ivareta oppvarming av rom og varmtvann med fornybar energi til en så lav pris att det er økonomisk forsvarlig. Nye tekniske krav krever også att en minimums andel av energibehovet skal være dekket av fornybar energi.

Normale luft/luft varmepumper er rimelige i innkjøp, er rimelige å montere og har bra effekt. Men de dekker kun behovet for rom oppvarming. Luft/vann og vann/vann varmepumper kan dekke både rom oppvarming og varmt tappevann, men løsningene er dyre i innkjøp, og dyre å installere. Det finnes også noen ventilasjonsvarmepumper med varmtvannstank, men de har dårlig effekt, og gir ikke god komfort.

Det er oppdaget att ved å gjøre kun små endringer på en luft/luft varmepumpe, så kan en også koble til en varmtvannstank til denne. Man kan da si att vi får en luft-vann-luft varmepumpe. Varmtvannstanken må være av en spesiell utførelse, men løsningen vil være rimelig å produsere, rimelig å montere og ha god effekt. Man vil da få dekket både behov for rom oppvarming[og evt. kjøling), og varmt tappevann.

Funksjonsbeskrivelse.

En tradisjonell varmepumpe med vekselventil/4-veis ventil har normalt 2 varmevekslingselement der 4-veis ventilen veksler dem mellom å være kondensator(varme) og fordamper(kjøling). Det finnes også varmepumper med flere innedeler, men da er enten alle fordamper(kjøl) eller kondensator(varme).

Ved å utføre små endringer i forhold til en tradisjonell varmepumpe kan man koble til minst 1 ekstra varmevekslingselement i serie mellom kompressorens utløp og 4-veis ventilen. Dette varmevekslingselementet vil da alltid fungere som kondensator/hetgassveksler, mens varmevekslingselementene etter 4 veis ventil vil veksle mellom å gå i varme/kjøl drift. Det ekstra varmevekslingselementet som kobles til mellom kompressor og 4-veis ventil kan foreksempel avgi varme til en tank med vann, og vil avgi varme uansett om resten av varmepumpen går i kjøle/varmedrift.

I tanken er det minst 1 varmevekslingselement som er koblet til kompressormodul, en foretrukket modell vil gjerne ha 2 varmevekslingselement som er koblet i serie. Oppvarmet kuldemedie fra kompressor går først inn i øvre varmevekslerelement og varmer øvre del av tank. Etter hvert som varmen stiger i øvre del av tank vil varmeavgivelsen minke og mer og mer varme vil bli avgitt i nedre del av tank. Dersom det er varmebehov ved innedel vil vifte på romenhet starte så fort kondenseringstemperaturen er tilstrekelig høy. Restvarmen i kuldemediet avgis dermed til rom oppvarming gjennom romenhet.

Ved kjølebehov på romenhet vil kulde avgis i romenhet, mens varme avgis først i tank, og når vann i tank begynner å bli så varmt att kondenseringstemperaturen begynner å bli kritisk høy, vil restvarme dumpes i kompressormodul. Ved kjølebehov ved romenhet vil en dermed alltid lagre maksimalt med overskuddsvarme i tank, og kun dumpe overskuddsvarmen når tanken har nådd max temperatur.

I tanken er det også varmevekslingselement som gjør att man kan hente ut varme fra tanken til et varmeanlegg. Dette kan vere f.eks radiatorer eller gulvvarme.

Helt i bunn på tank er det ytterligere et varmevekslingselement som kan benyttes for att en alternativ varmekilde kan varme opp tankens innhold. F.eks en solfanger.

Claims (5)

1. En varmepumpe der minst 1 varmevekslingselement(9./10.) monteres i kuldemediekretsen mellom kompressorens(4.) utløp og en 4-veis ventil(6.) og fungerer som fast kondensator / hetgassveksler, samt minst 2 ytterligere varmevekslingselement(5./20.) monteres i kuldemediekretsen slik att 4-veis ventil(6.), veksler hvem av dem som til en hver tid fungerer som kondensator(varme) og fordamper[kjøl).

2. En varmepumpe i henhold til krav 1 der varmevekslingselement(er) som er montert i kuldemediekretsen mellom kompressorens(4.) utløp og 4-veis ventil(6.) er montert på/i en tank for å avgi varme til vann som befinner seg i tanken.

3. En varmepumpe i henhold til krav 1 og 2 der tanken har ytterligere 1 varmevekslingselement i nedre del av tank som kan brukes sammen med en alternativ energikilde for oppvarming av tank.

4. En varmepumpe i henhold til krav 1 og eventuelt 2 og 3 der minst et av varmevekslingselementene som blir styrt av 4 veis ventil er montert i en romenhet med vifte og kan brukes til å kjøle/varme rom

5. En varmepumpe i henhold til krav 1,2 og 3 der tanken inneholder ytterligere 1 varmevekslingselement som benyttes for å hente ut varme fra tanken til et varmeanlegg. F.eks gulvvarme eller radiatorer.