FI63481B

FI63481B - VAERME- OCH KYLENERGIANLAEGGNING FOER BOSTAEDER

Info

Publication number: FI63481B
Application number: FI810890A
Authority: FI
Inventors: Tapani Miettinen
Original assignee: Asko Upo Oy
Priority date: 1981-03-23
Filing date: 1981-03-23
Publication date: 1983-02-28
Also published as: FI63481C; FI810890L

Description

63481 Lämpö- ja kylmäenergialaitos asuntoja varten Tämän keksinnön kohteena on lämpö- ja kylmäenergialaitos koneellisella ilmanvaihdolla varustettuja asuntoja 5 varten asunnossa sijaitsevien jäähdytys- ja lämmityslait-teiden keskitetyksi jäähdyttämiseksi ja vastaavasti lämmittämiseksi, johon laitokseen kuuluu lämpöpumppulaitteisto, joka on sovitettu siirtämään lämpöenergiaa kylmänestesäi-liöstä kuumanestesäiliöön näissä säiliöissä sijaitsevien 10 höyrystimen ja vastaavasti lauhduttimen ja yhdysjohtojen muodostamassa ensiöpiirissä virtaavan työaineen avulla ja joka koostuu vähintään kahdesta kaskadikytketystä lämpö-pumppupiiristä, ja säiliöihin kytketyt toisiopiirit, joihin on liitetty mainitut jäähdytys- ja vastaavasti lämmi-15 tyslaitteet.The present invention relates to a heat and cold energy plant for mechanically ventilated dwellings 5 for the centralized cooling and heating of cooling and heating devices in a dwelling by means of a working fluid flowing in a primary circuit formed by the evaporator 10 and the condenser and connecting lines in the tanks, respectively, and consisting of at least two cascaded heat pump circuits, and secondary circuits connected to the tanks, to which said cooling and heating devices, respectively, are connected.

Asuntojen ja muiden rakennusten varsinaiseen lämmitykseen ja/tai jäähdytykseen tarkoitetut laitteet ovat yleensä integroidut keskenään yhdeksi kokonaisuudeksi. Sitä vastoin varsinaiset kotitalouden tarvitsemat jäähdytys-20 ja lämmityslaitteet, kuten pakastin, jääkaappi ja kuivaus-kaappi, ovat poikkeuksetta itsenäisiä, omilla jäähdytystä! lämmitysvälineillään varustettuja yksikköjä. Tällaisten laitteiden hankintahinta on korkea ja niiden käyttö vaatii paljon energiaa, koska yleensä ei voida käyttää 25 hyväksi laitteiden luovuttamaa hukkaenergiaa. Esimerkiksi jäähdytyslaitteiden lauhdutuslämpö joudutaan usein hukkaamaan tuulettamalla ulos, koska keittiön lämpötila on liian korkea. Yleensäkin jäähdytyslaitteiden lauhdutuslämpöä on vaikeaa käyttää hyväksi, koska sitä syntyy eri käyttökoh-30 teissä, sen lämpötila on suhteellisen alhainen ja sitä syntyy vain jäähdytystarpeen aikana riippumatta siitä, tarvitaanko juuri silloin lämmitystä vai ei.Equipment for the actual heating and / or cooling of dwellings and other buildings is usually integrated into a single unit. In contrast, the actual cooling-20 and heating appliances needed by the household, such as the freezer, refrigerator and drying cabinet, are invariably self-contained, with their own cooling! units with heating equipment. The purchase price of such devices is high and their use requires a lot of energy, because it is usually not possible to use the wasted energy provided by the devices. For example, the condensing heat of refrigeration equipment often has to be wasted by venting out because the kitchen temperature is too high. In general, the heat of condensation in refrigeration equipment is difficult to utilize because it is generated in different applications, its temperature is relatively low and it is only generated during the need for cooling, regardless of whether or not heating is required at that time.

Eräs ehdotus tämän ongelman ratkaisemiseksi on esitetty US-patenttijulkaisussa 3 935 899. Tässä julkaisussa 35 esitetyn lämpö- ja kylmäenergialaitoksen pääajatuksena on, 2 63481 että asunnon jäähdytys- ja lämmityslaitteet on liitetty kylmää ja vastaavasti lämmintä nestettä sisältäviin säiliöihin. Nesteiden lämpötilaeroa ylläpidetään siirtämällä lämpöenergiaa kylmänestesäiliöstä kuumanestesäiliöön läm-5 pöpumpun avulla. Tämän ratkaisun merkittävimpinä etuina voidaan pitää jäähdytys- ja lämmityslaitteiden entistä yksinkertaisempi rakenne ja jäähdytyslaitteiden lauhdutus-läramön hyväksikäyttö lämmityslaitteissa. Lisäksi kylmä- ja kuumanestesäiliö mahdollistavat energian varastoinnin.One proposal to solve this problem is disclosed in U.S. Patent 3,935,899. The main idea of the heat and cold power plant disclosed in this publication 35 is that the cooling and heating equipment of the dwelling is connected to tanks containing cold and hot liquid, respectively. The temperature difference of the liquids is maintained by transferring thermal energy from the cold liquid tank to the hot liquid tank by means of a heat pump. The most significant advantages of this solution are the simpler structure of the cooling and heating equipment and the utilization of the condensing space of the cooling equipment in the heating equipment. In addition, the cold and hot liquid tank enable energy storage.

10 Tällä laitoksella on kuitenkin se epäkohta, että sillä ei voida taloudellisesti ylläpitää riittävän suurta kylmä- ja kuumanestesäiliöiden lämpötilaeroa, koska läm-pöpumppulaitteiston lämpökerroin muodostuu tällöin liian pieneksi. Näin ollen esimerkiksi pakastaminen ja pakastei-15 den säilytys eivät tämän ratkaisun mukaisessa laitoksessa onnistu, mikäli samanaikaisesti halutaan myös tehokasta huone- ja käyttövesilämmitystä. Lisäksi on otettava huomioon, että laitoksessa ei oteta talteen muuta hukkaläm-pöä kuin jäähdytyslaitteiden lauhdutuslämpö.10 However, this plant has the disadvantage that it cannot economically maintain a sufficiently large temperature difference between the cold and hot liquid tanks, since the heat coefficient of the heat pump system then becomes too small. Thus, for example, freezing and storage of frozen foods in a plant according to this solution will not be possible if efficient room and domestic water heating is also desired at the same time. In addition, it must be taken into account that no waste heat other than the condensing heat of the refrigeration equipment is recovered in the plant.

20 Suomalaisesta patenttijulkaisusta 57 017 tunnetaan eräs toinen yritys hyödyntää asunnon jäähdytys- ja lämmityslaitteiden aiheuttamia energiahäviöitä varustamalla asunto ilmakeskuslämmityksellä ja lämpöpumpulla, jonka avulla otetaan poistoilman lämpöä talteen ja käytetään 25 se huoneilman ja käyttöveden lämmittämiseen. Tässäkin menetelmässä on kuitenkin sama epäkohta, sillä jotta lämpökerroin ja taloudellisuus voidaan pitää kyllin korkealla tasolla ei lauhdutuslämpötilaa voida nostaa yli 50 - 55° C:n, mieluimmin ei yli 40°C:n, joten veteen sidotun läm-30 pöenergian käyttökohteet ovat hyvin rajoitetut. Esimerkiksi suurin osa pyykkiä pestään 60°C lämpötilassa ja astianpesukoneissa on veden lämpötila 65 - 70°C.20 Another patent is known from Finnish Patent Publication 57,017. However, this method also has the same drawback, since in order to keep the coefficient of heat and economy high enough, the condensing temperature cannot be raised above 50-55 ° C, preferably not above 40 ° C, so that the applications of water-bound thermal energy are very limited. . For example, most laundry is washed at 60 ° C and dishwashers have a water temperature of 65-70 ° C.

Esillä olevan keksinnön päämääränä on saada aikaan selityksen alussa mainittua lajia oleva lämpö- ja kylmä-35 energialaitos, joka taloudellisesti ja korkealla lämpöker-toimella pystyy aikaansaamaan kylmä- ja kuumanestesäiliöiden riittävän suuren lämpötilaeron ja joka samalla pystyy 3 63481 hyödyntämään entistä suuremman osan laitteiden ja asumisen synnyttämästä hukkalämmöstä. Tämä päämäärä saavutetaan lämpö- ja kylmäenergialaitoksella, jolle on tunnusomaista, että kylmempää työainetta sisältävän ensimmäisen lämpÖ-5 pumppupiirin lauhdutin ja lämpimämpää työainetta sisältävän toisen lämpöpumppupiirin höyrystin sijaitsevat nesteellä täytetyssä välisäiliössä, ja että ensimmäisessä lämpöpumppupiirissä on höyrystin, joka sijaitsee asunnon poistoilmakanavassa.It is an object of the present invention to provide a heat and cold power plant of the type mentioned at the beginning of the description which, economically and with a high heat coefficient, can provide a sufficiently large temperature difference between cold and hot water tanks and at the same time 3 63481 utilizes more equipment and housing. waste heat. This object is achieved by a heat and cold power plant, which is characterized in that the condenser of the first heat-5 pump circuit containing the colder fluid and the evaporator of the second heat pump circuit containing the warmer fluid are located in the liquid-filled intermediate tank, and that the first heat pump is located in the first heat pump.

10 Lämpöpumppupiirien kaskadikytkennän ja poistoilma- kanavaan sijoitetun höyrystimen ansiosta kylmä- ja kuuma-nestesäiliöiden lämpötilaero saadaan taloudellisella tavalla entistä suuremmaksi, koska lämpöpumppupiirien läm-pökerroin voidaan pitää suurena ja lämmityslaitteisiin 15 siirrettävä lämpöenergia saadaan jäähdytyslaitteiden luovuttaman lauhdutuslämmön lisäksi myös asunnossa syntyvästä muusta hukkalämmöstä, joka kulkeutuu poistoilman mukana. Lauhdutuslämmön ja muun hukkalämmön lämpösisältöä voidaan hyödyntää jopa -25 - -30°C lämpötilatasoon asti ja näin 20 irrotetulla lämpöenergiamäärällä kuumanestesäiliön nesteen lämpötila voidaan taloudellisesti nostaa 70 - 80° C:een. Näin alhaisten ja korkeiden lämpötilojen aikaansaaminen mahdollistaa kylmä- ja kuumanesteen käytön kaikkiin asunnossa esiintyviin tavanomaisiin käyttötarkoituk-25 siin. Jäähdytys- ja lämmityslaitteiden toiminta saadaan myös hyvin nopeaksi, koska säiliöstä saadaan suuri jäähdytys- ja lämmitysteho. Lisäksi on huomattava, että sekä poistoilman sisältämän lämmön että lauhdutuslämmön hyväksikäytön ansiosta asunnon lämpöenergian kokonaiskulutus 30 on huomattavasti pienempi kuin jos asunto olisi varustettu jollakin ennestään tunnetulla jakelulaitoksella, koska lisälämmittimien käyttötarve pienenee tai poistuu kokonaan.10 Thanks to the cascade connection of the heat pump circuits and the evaporator located in the exhaust air duct, the temperature difference between the cold and hot liquid tanks can be increased economically, because the heat transfer coefficient with. The heat content of the condensing heat and other waste heat can be utilized up to a temperature level of -25 to -30 ° C, and with this amount of heat energy removed, the temperature of the liquid in the hot liquid tank can be economically raised to 70 to 80 ° C. The provision of such low and high temperatures makes it possible to use cold and hot liquids for all the usual uses in the dwelling. The operation of the cooling and heating devices is also made very fast, because the tank provides a high cooling and heating capacity. In addition, it should be noted that due to the utilization of both the heat contained in the exhaust air and the condensing heat, the total thermal energy consumption 30 of the dwelling is significantly lower than if the dwelling were equipped with a known distribution plant, as the need for additional heaters is reduced or eliminated.

Mahdollisten ulkopuolisten lämmönlähteiden, kuten maa- ja aurinkolämmön, hyväksikäytön helpottamiseksi en-35 simmäisen lämpöpumppupiirin lauhdutin ja toisen lämpöpumppupiirin höyrystin sijaitsevat nesteellä täytetyssä välisäiliössä. Tällöin välisäiliöön voidaan asentaa liitoselimet 4 63481 ulkopuolisten lämiaönlähteiden sisältämän lämpöenergian siirtämiseksi säiliön nesteeseen. Välisäiliö toimii lisäksi läm-mönvaraajana.To facilitate the utilization of potential external heat sources, such as ground and solar heat, the condenser of the first heat pump circuit and the evaporator of the second heat pump circuit are located in a liquid-filled intermediate tank. In this case, connecting elements 4 63481 can be installed in the intermediate tank for transferring the thermal energy contained in the external heat sources to the liquid of the tank. The intermediate tank also acts as a heat accumulator.

Erään toisen edullisen suoritusmuodon mukaan asun-5 non pääilmakanavassa on ilmanohjausventtiilit, joiden avulla pääilmakanavaan sijoitettujen lämpöpumppupiirien kompressorien, tulo- ja poistoilmapuhaltimien moottorien ja/tai työainevaraajien ohi virtaava tuloilman osa on ohjattavissa poistoilmakanavaan siten, että se kulkee ensim-10 mäisen lämpöpumppupiirin poistoilmakanavassa sijaitsevan höyrystimen kautta. Tällä tavalla myös tuloilmakanavaan sijoitettujen laitteiden luovuttama hukkalämpö voidaan haluttaessa ottaa talteen poistoilmakanavassa sijaitsevan höyrystimen avulla.According to another preferred embodiment, the main air duct of the housing 5 has air control valves by means of which the part of the supply air flowing past the exhaust air duct of the heat pump circuits compressors, supply and exhaust air fan motors and / or working material accumulators located in the main air duct can be directed to the exhaust air duct. . In this way, the waste heat given off by the devices placed in the supply air duct can also be recovered, if desired, by means of an evaporator located in the exhaust air duct.

15 Keksinnön mukaisen lämpöenergian jakelulaitoksen yhtä edullista suoritusmuotoesimerkkiä selitetään seuraa-vassa tarkemmin oheiseen piirustukseen viitaten, jossa on esitetty jakelulaitoksen periaatteellinen kuva.One preferred embodiment of the thermal energy distribution plant according to the invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawing, which shows a schematic view of the distribution plant.

Piirustuksen mukaisessa lämpöenergian jakelulaitok-20 sessa on kaksi kaskadikytkettyä lämpöpumppupiiriä I ja II. Ensimmäisen piirin muodostavat kompressori 1, välisäiliöön 2 sijoitettu lauhdutin 3, paisuntaventtiili 4, kylmänestesäi-liöön 5 sijoitettu höyrystin 6, poistoilmakanavaan 7 sijoitettu poistoilmahöyrystin 8, poistoilmahöyrystimen ohitus-25 venttiili 9, osia yhdistävättyöaineputket 10...17 sekä putkeen 11 sijoitettu työainevaraaja, jota ei kuviossa ole esitetty. Toisen lämpöpumppupiirin II muodostavat kompressori 18, kuumanestesäiliöön 19 sijoitettu lauhdutin 20, paisuntaventtiili 21, välisäiliöön 2 sijoitettu höyrystin 22, em.The heat energy distribution plant 20 according to the drawing has two cascaded heat pump circuits I and II. The first circuit consists of a compressor 1, a condenser 3 placed in the intermediate tank 2, an expansion valve 4, an evaporator 6 placed in the cold liquid tank 5, an exhaust air evaporator 8 located in the exhaust air duct 7, a 17 not shown in the figure. The second heat pump circuit II is formed by a compressor 18, a condenser 20 placed in the hot liquid tank 19, an expansion valve 21, an evaporator 22 placed in the intermediate tank 2, e.g.

30 osia yhdistävät työaineputket 23...26 sekä putkeen 24 sijoitettu työainevaraaja, jota ei kuviossa ole esitetty.The parts are connected by working fluid pipes 23 ... 26 and a working fluid accumulator placed in the pipe 24, which is not shown in the figure.

Laitoksen pääilmakanavaan 27 on sijoitettu kompressorien 1 ja 18 ohella em. lämpöpumppupiirien työainevaraa-jat, poistoilmapuhaltimen moottori 28, tuloilmapuhaltimen 5 63481 moottori 29 ja sen puhallinosa 30, kylmäneste-elementti 31 ja kuumaneste-elementti 32. Pääilmakanavaan on lisäksi sijoitettu ilmanohjausventtiilit 33 ja 34. Pääilmakanavan rinnalla on ohituskanava 35. Nämä kanavat liittyvät kierto-5 ilmakanavaan 36 ja ulkoilma- eli korvausilmakanavaan 37 mekaanisen ja/tai sähköstaattisen ilmansuodattimen välityksellä. Poistoilmakanavaan 7 on sijoitettu mekaaninen ilman-suodatin 39 sekä poistoilmapuhaltimen puhallinosa 40.In addition to the compressors 1 and 18, the main air duct 27 of the plant contains the accumulator accumulators of the above heat pump circuits, the exhaust air fan motor 28, the supply air fan motor 5 63481 29 and its fan part 30, the coolant element 31 and the hot liquid element 32. Alongside the main air duct there is a bypass duct 35. These ducts are connected to the circulating air duct 36 and to the outdoor air or replacement air duct 37 via a mechanical and / or electrostatic air filter. A mechanical air filter 39 and a fan part 40 of the exhaust air fan are placed in the exhaust air duct 7.

Kuumanestesäiliöön 19 on sijoitettu lämpimän käyt-10 töveden lämmönsiirrin 41, joka on yhdistetty putkella 42 käyttövesiverkostoon ja josta lähtee kuumavesiputki 43 lämpimän käyttöveden jakeluverkostoon.A hot water heat exchanger 41 is placed in the hot liquid tank 19, which is connected by a pipe 42 to the hot water network and from which the hot water pipe 43 leaves the hot water distribution network.

Lämpölaitteet 32, 44, 45, 46 ovat liitetyt putkien 47, 48 välityksellä kuumanestesäiliöön 19 sijoitettuun 15 lämmönsiirtimeen 49. Putkeen 48 on kuumanesteen kierrättämiseksi asennettu pumppu 50. Kukin lämpölaite 32, 44, 45, 46 on varustettu termostaattisella kuumanesteen virtausmäärän säätimellä 51 ja lämmönsiirtimellä 52, 53, 54.The heating devices 32, 44, 45, 46 are connected via pipes 47, 48 to a heat exchanger 49 located in the hot water tank 19. A pipe 50 is mounted in the pipe 48 for circulating the hot liquid. Each heating device 32, 44, 45, 46 is provided with a thermostatic hot water flow regulator 51 , 53, 54.

Jäähdytystä tarvitsevat laitteet 31, 55, 56, 57 ovat 20 putkien 58, 59 välityksellä liitetyt kylmänestesäiliöön 5. Putkeen 59 on kylmänesteen kierrättämiseksi liitetty pumppu 60. Kukin jäähdytetty laite 31, 55, 56, 57 on varustettu kylmänesteen virtausmäärän säätimellä 61 ja lämmönsiirtimellä 62, 63, 64. Säiliöt 2,5, 19 ovat hyvin lämpöeristetyt ja 25 täytetyt vedellä ja ainakin kylmänestesäiliö 5 lisäksi veden jäätymispistettä alentavalla aineella. Välisäiliö 2 on lisäksi varustettu mahdollisien lisälämmönlähteiden ja lisä-säiliöiden liittämistä varten lähtöputkella 65 ja tuloput-kella 66. Lähtöputkessa 65 on lisäksi kierrätyspumppu 67.The devices 31, 55, 56, 57 requiring cooling are connected to the coolant tank 5 via pipes 58, 59. A pump 60 is connected to the pipe 59 for circulating the coolant. Each cooled device 31, 55, 56, 57 is provided with a coolant flow regulator 61 and a heat exchanger 62. 63, 64. The tanks 2,5, 19 are well thermally insulated and 25 are filled with water and at least the coolant tank 5 is additionally with a water freezing agent. The intermediate tank 2 is further provided with an outlet pipe 65 and an inlet pipe 66 for connecting possible additional heat sources and additional tanks. The outlet pipe 65 also has a recirculation pump 67.

30 Vastaavassa tarkoituksessa on kylmänestesäiliö 5 varustettu vastaavilla elimillä 68, 69, 70.For a similar purpose, the coolant tank 5 is provided with corresponding members 68, 69, 70.

Pää-, ohitus- ja poistoilmakanavien kuviossa merkityt osat ja niihin sijoitetut laitteet kuten suodattimet, kompressorit, puhaltimet, ilman lämmitys- ja jäähdytysele-35 mentit sekä poistoilmahöyrystin ovat sijoitetut yhteen kaap- 6 63481 piinalliseen yksikköön, jonka paikan asunnossa määräävät lähinnä ilmalämmityskanavien edullisin sijoitus ja melu-kysymykset. Toisaalta kaappimallinen yksikkö on helposti äänieristettävissä. Kylmä- ja lämpönestesäiliöt sijoite-5 taan edullisimmin sinne, missä niiden eristyksien läpi tapahtuvista lämpövuodoista on vähiten haittaa tai mieluimmin hyötyä. Välisäiliön neste on lähes huonelämpötilassa, joten säiliön paikka on lämmitettävissä tiloissa vapaaksi valittavissa.The parts marked in the figure of the main, bypass and exhaust air ducts and the equipment placed in them, such as filters, compressors, fans, air heating and cooling elements and the exhaust air evaporator, are housed in a single cabinet-free unit. noise issues. On the other hand, the cabinet-type unit is easily soundproofed. Cold and hot liquid tanks are most preferably located where heat leakage through their insulations is least detrimental or preferably beneficial. The liquid in the intermediate tank is almost at room temperature, so the location of the tank can be freely selected in heated rooms.

10 Edellä selitetty lämpöenergian jakelulaitos toimii seuraavalla tavalla.10 The thermal energy distribution plant described above operates as follows.

Lämpöpumppupiirissä I kompressori 1 kierrättää työ-ainetta nuolen suuntaisesti. Työaine nesteytyy välisäiliös-sä 2 olevassa lauhduttimessa 3 ja luovuttaa lämpöä säiliön 15 nesteeseen. Neste kulkee paisuntaventtiilin 4 kautta ja höyrystyy osittain kylmänestesäiliössä 5 olevassa höyrystimessä 6 ja osaksi poistoilmakanavassa 7 olevassa poistoilmahöyrys-timessä 8. Lauhduttimen lämpötila on edullisimmin noin 15... 25°C ja höyrystimen noin -25...-30°C.The heat pump circuit I of the compressor 1 circulates the working substance in the direction of the arrow. The working fluid liquefies in the condenser 3 in the intermediate tank 2 and transfers heat to the liquid in the tank 15. The liquid passes through the expansion valve 4 and evaporates partly in the evaporator 6 in the coolant tank 5 and partly in the exhaust air evaporator 8 in the exhaust air duct 7. The temperature of the condenser is most preferably about 15-25 ° C and the temperature of the evaporator about -25 ...- 30 ° C.

20 Lämpöpumppupiirissä II kompressori 18 kierrättää työainetta nuolen suuntaisesti. Nesteytyminen tapahtuu kuu-manestesäiliössä 19 olevassa lauhduttimessa 20, jossa työ-aine luovuttaa lämpöä kuumanesteeseen, ja höyrystyminen paisuntaventtiilin 21 ohjaamana välisäiliössä 2 olevassa höy-25 rystimessä 22. Lauhduttimen lämpötila on edullisimmin 70... 85°C ja höyrystimen 15...25°C.The heat pump circuit 20 II, 18 to recycle compressor working fluid in the direction of the arrow. Liquefaction takes place in the condenser 20 in the hot liquid tank 19, where the working medium transfers heat to the hot liquid, and evaporation, controlled by the expansion valve 21, in the steamer 25 in the intermediate tank 2, most preferably 70-85 ° C and 15-25 ° C. ° C.

Vesijohtoverkosta tuleva kylmä vesi lämpiää lämmön-siirtimessä 41 ja johdetaan putken 43 kautta asunnon lämpimän käyttöveden kulutuspisteisiin. Lämmön kulutuskohtei-30 siin kuten ilmalämmityselementille 32 ja kotitalouslaittei-siin 44, 45, 46, joita voivat olla kuivauskaapit, rumpukui-vaajat, lämpöhauteet, kylpyhuoneen lattialämmittimet jne, siirretään lämpöä lämmönsiirtimestä 49 pumpun 50 avulla. Termostaattinen virtauksen säädin 51 huolehtii virtaus-35 määrää muuttamalla siitä, että kunkin laitteen lämpötila 7 63481 pysyy sille asetetussa arvossa. Vaihtoehtoisesti voidaan lämmönvaihdin 49 jättää pois, jolloin säiliön 19 kuuma-nestettä kierrätetään kulutuslaitteissa 32, 44, 45, 46. Kulutuslaitteita voidaan tarpeen mukaan lisätä putkien 47, 5 48 väliin.The cold water coming from the water supply network is heated in the heat exchanger 41 and is led through a pipe 43 to the domestic hot water consumption points. Heat consumption objects 30 such as air heating element 32 and household appliances 44, 45, 46, which may be drying cabinets, tumble dryers, heat baths, bathroom floor heaters, etc., are transferred heat from heat exchanger 49 by means of pump 50. The thermostatic flow controller 51 takes care of changing the amount of flow-35 so that the temperature of each device 7 63481 remains at the value set for it. Alternatively, the heat exchanger 49 can be omitted, whereby the hot liquid from the tank 19 is circulated in the consumption devices 32, 44, 45, 46. The consumption devices can be added between the pipes 47, 5 48 as required.

Jäähdytyslaitteiden toiminta tapahtuu periaatteessa samoin kuin lämpölaitteiden toiminta. Haluttaessa voidaan kylmänesteen kierrätyspiiri erottaa kylmänestesäiliön 5 nesteestä sijoittamalla säiliöön putkien 58 ja 59 väliin 10 kytketty lämmönsiirrin. Jäähdytyslaitteita 31, 55, 56, 57, joita ovat tavallisesti viileäkaapit, kylmiöt, jääkaapit, pakastimet, jäänvalmistajat jne, voidaan tarvittaessa kytkeä piiriin lisää putkien 58, 59 väliin.The operation of the cooling devices takes place in principle in the same way as the operation of the heating devices. If desired, the refrigerant recirculation circuit can be separated from the liquid in the refrigerant tank 5 by placing a heat exchanger connected between the pipes 58 and 59 in the tank. Refrigeration devices 31, 55, 56, 57, which are usually refrigerators, refrigerators, refrigerators, freezers, ice makers, etc., can be connected to the circuit between pipes 58, 59 if necessary.

Asunnon tarvitessa lämmitystä tai pelkästään ilman-15 vaihtoa ovat ilmanohjausventtiilit 33, 34 piirustuksessa ehjillä viivoilla esitetyissä asennoissa. Ilman virtaus-suunta on merkitty ehjillä nuolilla. Eri huoneista kierto-ilmakanavaa 36 pitkin palaava huoneilma ja ulkoa otettu, kanavaa 37 pitkin saapuva ns. korvausilma puhdistuvat suo-20 dattimessa 38. Ilma kulkee tuloilmapuhaltimen 30 kuljettamana pääilmakanavaa 27 pitkin, jolloin puhaltimien, kompressorien ja nestevaraajien häviölämmöt esilämmittävät sitä. Varsinainen ilman lämmitys tapahtuu lämpöelementillä 32, jonka jälkeen lämmennyt ilma johdetaan eri huoneisiin.When the apartment needs heating or only air-15 replacement, the air control valves 33, 34 are in the positions shown in solid lines in the drawing. The air flow direction is indicated by intact arrows. Room air returning from the different rooms along the circulating air duct 36 and the so-called the replacement air is cleaned in the filter 38. The air travels by the supply air fan 30 along the main air duct 27, whereby it is preheated by the loss heat of the fans, compressors and liquid accumulators. The actual heating of the air takes place by means of a heating element 32, after which the heated air is led to different rooms.

25 Ns. likaisista tiloista, kuten keittiöstä, WC:stä, saunasta ja pesuhuoneesta, ohjataan ilma ulos asunnosta poistoilmakanavaa 7 pitkin. Ilma puhdistetaan suodatti-messa 39 ja poistoilmapuhallin 40 painaa sen höyrystimen 8 läpi, jolloin se jäähtyy -25°C...-30°C lämpötilaan. Kun 30 asunnon ilmaa on jäähdytettävä, käännetään ilmanohjausvent-tiilit 33, 34 katkoviivoin merkittyyn asentoon. Kierto- ja siihen sekoittunut ulkoilma kulkee tällöin katkonuolin merkittyä tietä ensin ohituskanavassa 35 ja sen jälkeen pieni osa ilmasta palaa pääilmakanavaa 27 pitkin jäähdyttäen siinä 35 olevia laitteita ja kulkee edelleen venttiilin 34 avaamasta δ 63481 aukosta poistoilmakanavaan 7. Suurin osa ilmasta siirtyy tuloilmapuhaltimen 30 kuljettamana pitkin pääilmakanavaa 27, jossa jäähdytyselementti 31 jäähdyttää sitä, edelleen jäähdytettäviin huonetiloihin.25 In the so-called dirty rooms, such as the kitchen, toilet, sauna and washroom, air is directed out of the apartment along the exhaust air duct 7. The air is cleaned in the filter 39 and the exhaust air fan 40 presses it through the evaporator 8, whereby it cools to a temperature of -25 ° C to -30 ° C. When the air in the 30 dwellings needs to be cooled, the air control valves 33, 34 are turned to the position marked with broken lines. The recirculated and mixed outdoor air then travels in the bypass duct 35 and then a small part of the air returns through the main air duct 27, cooling the equipment therein 35 and further from the δ 63481 opening opened by the valve 34 to the exhaust air duct 7. 27, where the cooling element 31 cools it, to the rooms to be further cooled.

5 Koska poistoilmahöyrystin 8 toimii hyvin alhaises sa lämpötilassa ottaen talteen myös poisto!lman veden sisältämän höyrystymislämmön, muodostuu siihen huurre-kerros, joka kellon tai muun tunnetun ohjauksen avulla sulatetaan avaamalla venttiili 9. Tällöin työaine ohittaa 10 höyrystimen 8 ja lämmin poistoilma sulattaa sen pinnalla olevan huurteen.5 Since the exhaust air evaporator 8 operates at a very low temperature, also recovering the heat of evaporation contained in the exhaust water, a layer of frost is formed, which is melted by opening a valve 9 by means of a clock or other known control, in which case the working medium bypasses the evaporator 8 frost.

Edellä esitetyn jakelulaitoksen yhteydessä voidaan hyödyntää myös muita lämmönlähteitä. Niinpä asunnossa olevan takan, kamiinan ja sentapaisen antama lämpö siirtyy 15 huoneiden kautta kulkevaan ilmaan ja käytetään siten hyväksi myös muissa huoneissa. Samoin tulevat hyödynnetyiksi lämpölaitteiden 44, 45, 46 lämpöhäviöt.Other heat sources can also be used in connection with the distribution plant described above. Thus, the heat provided by the fireplace, fireplace and the like in the apartment is transferred to the air passing through the 15 rooms and is thus used in other rooms as well. The heat losses of the heating devices 44, 45, 46 are also utilized.

Ulkoilman ja maaperän, vesistön ja vastaavan lämpöä voidaan lämmityskauden aikana tarvittaessa hyödyntää aina 20 kun kyseisen lämmönlähteen lämpötila on korkeampi kuin kylmänestesäiliön 5 lämpötila eli yli -25°C...-30°C. Tämä tapahtuu esimerkiksi kierrättämällä säiliön 5 nestettä pumpun 70 avulla putkiin 68, 69 liitetyn läxnmönlähteeseen sijoitetun putkispiraalin tms. lämmönsiirtimen kautta. Kun 25 neste säiliössä 5 lämpenee, käynnistyy lämpöpumppupiiri I pumpaten energian välisäiliön 2 lämpötilatasolle, josta energia edelleen siirtyy lämpöpumppupiirin II käydessä kuu-manestevaraajän 19 lämpötilatasolle. Ei-lämmityskautena, jolloin muukin lämmöntarve on pieni ja lämpöpumppupiiri II 30 etupäässä seisoo, voidaan varsinkin maaperään tai vesistöön sijoitettuja lämmönsiirtimiä käyttää tarvittaessa hyväksi liittämällä ne välisäiliön 2 putkiin 65, 66 ja kierrättämällä välisäiliön 2 nestettä pumpulla 67 mainittujen läm-mönsiirtimien kautta.During the heating season, the heat of the outdoor air and soil, water and the like can be utilized whenever 20 whenever the temperature of the heat source in question is higher than the temperature of the coolant tank 5, ie above -25 ° C ...- 30 ° C. This is done, for example, by circulating the liquid of the tank 5 by means of a pump 70 through a tubular coil or similar heat exchanger placed in the heat source connected to the pipes 68, 69. When the liquid 25 in the tank 5 heats up, the heat pump circuit I starts pumping energy to the temperature level of the intermediate tank 2, from where the energy is further transferred to the temperature level of the hot liquid accumulator 19 as the heat pump circuit II runs. In the non-heating season, when other heat demand is low and the heat pump circuit II 30 is mainly stationary, heat exchangers, especially in soil or water, can be used if necessary by connecting them to pipes 65, 66 of intermediate tank 2 and circulating intermediate tank 2 by pump 67 through said heat exchangers.

9 63481 Tällöin välisäiliön neste jäähtyy ja lämpöpumppu-piirin I energiantarve pienenee. Maahan tai suljettuun vesitilaan sijoitettu lämmönsiirrin lämmittää tällöin sitä ympäröivää massaa. Kun lämmönsiirrin vuorostaan lämmi-5 tyskaudeksi liitetään kylmänestesäiliöön 5, on käytettävissä siis ympärivuotinen matalalämpötilainen lämpövarasto.9 63481 In this case, the liquid in the intermediate tank cools down and the energy demand of the heat pump circuit I decreases. A heat exchanger placed in the ground or in an enclosed water space then heats the surrounding mass. Thus, when the heat exchanger is in turn connected to the coolant tank 5 for the heating season, a year-round low-temperature heat storage is available.

Aurinkoenergiaa laitos voi hyödyntää usealla eri tavalla mm.: 1) Ikkunoiden kautta tuleva säteily lämmittää 10 rakenteita ja kiertoilma siirtää lämmön kaikkialle asuntoon.The plant can utilize solar energy in several different ways, including: 1) The radiation coming through the windows heats 10 structures and the circulating air transfers the heat throughout the apartment.

2) Ulkoilma johdetaan katolle tai eteläiseen seinään sijoitetun aurinkopaneelin kautta kanavaan 37.2) Outdoor air is led to the duct 37 via a solar panel placed on the roof or south wall.

3) Kierrättämällä lämpötilasta ja käyttötilanteesta riippuen aurinkopaneelin kautta joko välisäiliön tai kylmä- 15 nestesäiliön nestettä pumpulla 67 tai pumpulla 70.3) Depending on the temperature and the operating situation, by circulating the liquid in either the intermediate tank or the coolant tank via the solar panel with pump 67 or pump 70.

Lämpöenergian jakelulaitoksen ohjaus tapahtuu edullisimmin mikroprosessorilla, johon kerätään tiedot varsinkin eri pisteiden lämpötiloista ja joka annetun ohjelman mukaan käynnistää ja pysäyttää lämpöpumppupiirejä läm-20 mitys- ja jäähdytystarpeen ja esimerkiksi ajan mukaan, ohjaa poistoilmahöyrystimen sulatusta, suorittaa tarpeellisia hälytyksiä, kytkee mahdollisia lisälämpöelementtejä, jotka voivat olla asennettuja esimerkiksi pääilmakanavaan elementin 32 jälkeen, ilmoittaa tietyn energiamäärän jne.The control of the heat distribution plant is most preferably done by a microprocessor, which collects data especially on temperatures at different points and which according to a given program starts and stops heat pump circuits for heating and cooling needs and, for example, time installed, for example, in the main air duct after the element 32, indicates a certain amount of energy, etc.

25 Ohjaus voidaan tarvittaessa järjestää myös esi merkiksi yksinkertaisia termostaatteja käyttäen.25 If necessary, the control can also be arranged, for example, using simple thermostats.

Kuten edellä esitetystä on käynyt ilmi, keksinnön mukaisella jakelulaitoksella voidaan keskitetysti jakaa energiaa useisiin lämpö- ja jäähdytyslaitteisiin siten, 30 että näiden kahden laiteryhmän välille aikaansaadaan riittävä lämpötilaero ja että laitteiden luovuttama lämpöenergia tulee entistä paremmin otetuksi talteen ja käytetyksi laitteiden ja asunnon lämmitykseen ja jäähdytykseen.As can be seen from the above, the distribution plant according to the invention can centrally distribute energy to several heating and cooling devices so that a sufficient temperature difference is created between the two groups of devices and the heat energy released by the devices is better recovered and used for heating and cooling.

Keksinnön vaihtoehtoisista sovellutuksista voidaan 35 todeta, että lämpöpumput voivat olla kompressorikäyttöisten 63481 ίο asemesta absorptiolämpöpumppuja, jolloin ulkoisena energianlähteenä käytetään sähkön asemesta mieluimmin kaasua, puuta, turvetta tai vastaavaa. Ilmakeskuslämmityksen asemesta voidaan asuntoa lämmittää myös radiaattoreilla. Täl-5 löin lämmityselementistä 32 siirretään lämpö radiaattori-verkon kiertoveteen. Koneellinen ilmanvaihto on tässäkin tapauksessa suotavaa, koska muuten helposti tiiviin asunnon ilmanvaihto jää terveydelliset seikat huomioonottaen liian pieneksi.Of the alternative embodiments of the invention, it can be stated that the heat pumps can be absorption heat pumps instead of compressor-driven 63481 ίο, in which case gas, wood, peat or the like is preferably used as the external energy source instead of electricity. Instead of air central heating, the apartment can also be heated with radiators. In this case, heat is transferred from the heating element 32 to the circulating water of the radiator network. In this case, too, mechanical ventilation is desirable, because otherwise the ventilation of a dense apartment will be too small, taking into account health considerations.

10 Lämpöpumppupiirejä voi kahden asemesta olla kaskadi- kytkennässä kolme kappaletta. Hankintahinta on tällöin korkea, mutta kuumanestesäiliön 19 lämpötila saadaan tässä tapauksessa vielä korkeammaksi (esim. 80°C ... 95°C) ja pienemmän höyrystimen ja lauhduttimen lämpötilaeron takia 15 kunkin piirin lämpökerroin paranee.10 Instead of two, there can be three heat pump circuits in cascade connection. The purchase price is then high, but in this case the temperature of the hot liquid tank 19 is made even higher (e.g. 80 ° C ... 95 ° C) and due to the smaller temperature difference between the evaporator and the condenser 15 the heat coefficient of each circuit is improved.

Jäähdytyslaitteiden lämmönsiirtimet 62, 63, 64 voidaan sulattaa estämällä kylmänesteen pääsy lämmönsiirtimeen varustamalla lämmönsiirtimet pienillä lämmittimillä, jotka on liitetty kuumanestesäiliöön 19 tai varustamalla lämmön-2Q siirtimet pienillä sähköverkkoon liitetyillä vastuselemen-teillä. Höyrystimien 6 ja 8 sarjaankytkennän asemesta ne voivat olla kytketyt rinnan.The heat exchangers 62, 63, 64 of the cooling devices can be defrosted by preventing cold liquid from entering the heat exchanger by providing the heat exchangers with small heaters connected to the hot liquid tank 19 or by providing the heat-2Q exchangers with small mains-connected resistors. Instead of connecting the evaporators 6 and 8 in series, they can be connected in parallel.

Claims

1. Heating and cooling energy system for mechanical air exchange housing for centralized cooling and heating of the cooling and heating systems located in the housing (55-57, 44-46), the system comprising a heat pump system (I, II) , which is arranged to transfer heat energy from a cold liquid container (5) to a hot liquid container (19) by means of a condenser (6) located in said container (6) and a condenser (20) respectively and in one of connecting lines (10). 17, 23-26) formed the primary circuit's flowing working medium and consisting of at least two cascade-coupled heat pump circuits (I, II), and the secondary circuits (47, 48? 58, 59) coupled to the receptacles (47, 48? 58, 59) connected to said cooling - respective heating devices (55-57, 44-46), characterized in that the condenser (3) in the first heat pump circuit (I), which contains cooler working medium, and the exchanger (22) in the second heat pump circuit (II), which contains warmer working medium , is located in a liquid-filled intermediate container (2), and that the first heat pump circuit (I) has an extender (8) which is located in the drain air duct in the dwelling.

Heating and cooling energy plant according to claim 1, characterized in that the intermediate container (2) has connecting means (65, 66) for transferring heat energy to the liquid in the container from external heat sources.

Heating and cooling energy system according to claim 1, characterized in that the main air duct (27) of the dwelling is provided with air control valves (33, 34), with which part of the incoming air flowing past the compressors located in the main air duct (1, 18). ) of the heat pump circuits (I, II), the motors (28, 29) of the air intake and exhaust fans and / or the working media batteries can be controlled to the exhaust air duct (7) so that it operates via the exchanger (7) located in the exhaust air duct (7). 8) of the first heat pump circuit.