NO801865L

NO801865L - PROCEDURE FOR DEFINING A HEAT PUMP

Info

Publication number: NO801865L
Application number: NO801865A
Authority: NO
Inventors: Kurt Karlsson; Mats-Inge Karlsson; Peter Aastroem
Original assignee: Teknoterm Systems Ab
Priority date: 1979-06-28
Filing date: 1980-06-20
Publication date: 1980-12-29
Also published as: FR2460458A1; JPS5634068A; DE3023459A1; SE7905682L; GB2062829A; DK277480A

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å fjerne isdannelse på evaporatoren i et varmepumpeanlegg som er hovedkomponenten i et oppvarmings-anlegg i et hus eller lignende. The present invention relates to a method for removing ice formation on the evaporator in a heat pump system which is the main component of a heating system in a house or the like.

Når islaget på en varmepumpeevaporator øker i tykkelse, minsker varmepumpens effektivitet. Det er således ønskelig å avise evaporatoren minst en gang for hver 24. time. When the ice layer on a heat pump evaporator increases in thickness, the heat pump's efficiency decreases. It is therefore desirable to defrost the evaporator at least once every 24 hours.

Det er kjent å varme opp varmepumpeevaporatorenIt is known to heat up the heat pump evaporator

ved hjelp av en metalls tang, som oppvarmes ved hj^elp av elektriske innretninger og som skyves inn i et hull i evaporatoren, idet evaporatoren som et hele, er en metall-plateboks. Imidlertid er en evaporator utstyrt med et slikt hull og en slik stang ganske dyr i produksjonen, spesielt i det tilfelle evaporatoren har en stor overflate, og videre blir varmen som genereres i stangen kun langsomt overført til evaporatorens forlengede platedeler og flensene til disse deler, forutsatt at det ikke brukes mere enn økono-miske mengder av elektrisk oppvarming. by means of a metal tong, which is heated with the help of electrical devices and which is pushed into a hole in the evaporator, the evaporator as a whole being a metal plate box. However, an evaporator equipped with such a hole and such a rod is quite expensive to manufacture, especially in the case where the evaporator has a large surface area, and furthermore the heat generated in the rod is only slowly transferred to the extended plate parts of the evaporator and the flanges of these parts, provided that no more than economic quantities of electric heating are used.

Det er også kjent å la den varme kjølegass som kommer fra varmepumpekompressoren, strømme ved hjelp av en reverseringsventil, dvs. en omfattende en magnet, til evaporatoren for å smelte isen på denne og å nytte kondensatoren eller kondensatorgruppen i varmepumpesystemet som en evaporator og således la kald kjølegass som kommer fra varmepumpens strupeventil strømme gjennom kondensatoren. It is also known to allow the hot refrigerant gas coming from the heat pump compressor to flow by means of a reversing valve, i.e. one comprising a magnet, to the evaporator in order to melt the ice on it and to use the condenser or condenser group in the heat pump system as an evaporator and thus let cold cooling gas coming from the heat pump's throttle valve flows through the condenser.

En slik avising av evaporatoren har flere fordeler. Det er mulig å utføre dette hurtig fordi varmen fra den varme kjølegass blir effektivt overført inn i evaporatorens plater og flens-er, og det er økonomisk. Imidlertid blir kondensatoren eller kondensatorgruppen kald under denne prosess, fuktigheten kondenseres på den og vann begynner å dryppe fra den og dette er en klar ulempe, i det minste så langt det gjelder visse former for varmepumpeanlegg ut-formet for husoppvarming. Such defrosting of the evaporator has several advantages. It is possible to do this quickly because the heat from the hot cooling gas is efficiently transferred into the evaporator's plates and flanges, and it is economical. However, the condenser or condenser group becomes cold during this process, moisture condenses on it and water begins to drip from it and this is a definite disadvantage, at least as far as certain forms of heat pump systems designed for house heating are concerned.

Det har vist seg ganske overraskende at det ikke i det hele tatt er nødvendig å la evaporatoren og varme pumpens kondensator skifte rolle for å oppnå en hurtig, effektiv og økonomisk avising av evaporatoren. Det oppnås i stedet et meget tilfredsstillende resultat hvis: 1) kondensatoren såvel som strupeventilen blir frakpplet varmepumpekretsen temporært, f.eks. for en halv time hver 24. time som i og for seg kjent fra SE-utlegnings-skrift 308.327, og 2) varmepumpekompressoren . nyttes for å sirkulere kjøle-gassen i en krets som i strømningsretningen kun om-fatter evaporatoren, kompressoren og en varmeveksler-kveil av rør i en varmtvannsbereder eller lignende. Vannet i varmtvannsberederen er blitt varmet opp til It has turned out quite surprisingly that it is not at all necessary to let the evaporator and the heat pump condenser change roles in order to achieve a fast, efficient and economical defrosting of the evaporator. A very satisfactory result is instead achieved if: 1) the condenser as well as the throttle valve are temporarily disconnected from the heat pump circuit, e.g. for half an hour every 24 hours as known in and of itself from SE-layout document 308.327, and 2) the heat pump compressor. is used to circulate the cooling gas in a circuit which, in the direction of flow, only includes the evaporator, the compressor and a heat exchanger coil of pipes in a water heater or the like. The water in the water heater has been heated to

en temperatur på f.eks. 60-70°C, fortrinnsvis ved hjelp av varmepumpen. a temperature of e.g. 60-70°C, preferably using the heat pump.

Den korte krets virker således ikke som en varmepumpe under avisingsoperasjonen. Den overfører i stedet varmen som er generert i vannvarmeren direkte til evaporatoren ved hjelp av kjølegassen, hvilken vil bli. satt under et høyt overtrykk, på grunn av at hele mengden av kjøle-medium i kretsen blir fordampet. The short circuit thus does not act as a heat pump during the defrosting operation. It instead transfers the heat generated in the water heater directly to the evaporator using the refrigerant gas, which will be. set under a high overpressure, due to which the entire amount of cooling medium in the circuit is evaporated.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører såledesThe present invention thus concerns

en fremgangsmåte for avising av evaporatoren i et varmepumpeanlegg som angitt i innledningen til det etterfølgende krav 1 og hvortil det koples en varmtvannsbereder eller lignende,.f.eks. et.slikt utstyr som er beskrevet i patent-ansøkning PCT/SE 79100078. I dette utstyr blir kjølegassen som kommer fra kompressoren, under normal drift av varmepumpen, varmevekslet med vann i varmtvannsberederen, når kjølegassen strømmer gjennom en rørkveil plasert i vannet. Kjølegasstemperaturen senkes derved omtrent til sin kon-denseringstemperatur, før den løper inn i varmepumpekonden-satoren eller kondensatorgruppen, som virker som en radiator. Fordelene ved et slikt arrangement er beskrevet i nevnte PCT-ansøkning. a method for defrosting the evaporator in a heat pump system as stated in the introduction to the subsequent claim 1 and to which a water heater or similar is connected, e.g. such equipment as is described in patent application PCT/SE 79100078. In this equipment, the cooling gas coming from the compressor, during normal operation of the heat pump, is heat exchanged with water in the water heater, when the cooling gas flows through a pipe coil placed in the water. The cooling gas temperature is thereby lowered approximately to its condensing temperature, before it runs into the heat pump condenser or condenser group, which acts as a radiator. The advantages of such an arrangement are described in the aforementioned PCT application.

Det karakteristiske ved den foreliggende oppfinnelse fremgår av karakteristikken til det etterfølgende krav 1 samt 2. The characteristic of the present invention appears from the characteristic of the following claim 1 and 2.

Herved blir en liten del av kjølegassmengden som har strømmet gjennom kveilen i varmtvannsberederen, ved hjelp av trykket generert av kompressoren, blir bragt tilbake til kompressorens inngang for der å oppvarme kjølegassen som kommer fra evaporatoren og som er blitt kjølt på grunn av avisingsoperasjonen og for å forgasse eventuelt flytende-gjort kjølemiddel i kjølegassen som kommer fra fordamperen og derved forhindre nedbrytning av kompressoren på grunn av banking. Hereby, a small part of the amount of cooling gas that has flowed through the coil in the water heater, with the help of the pressure generated by the compressor, is brought back to the compressor's inlet to heat up the cooling gas coming from the evaporator and which has been cooled due to the defrosting operation and to gasify any liquefied refrigerant in the refrigerant gas coming from the evaporator and thereby prevent breakdown of the compressor due to knocking.

En foretrukket utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse er beskrevet i det følgende under henvisning til den etterfølgende tegning. Beskrivelsen av utførelses-formen skal ikke ansees begrensende for det søkte be-skyttelsesomfang. A preferred embodiment of the present invention is described in the following with reference to the subsequent drawing. The description of the embodiment shall not be considered limiting for the scope of protection sought.

Fig. 1 viser strømningsforløpet i en varmepumpeFig. 1 shows the flow sequence in a heat pump

i samsvar med oppfinnelsen, når varmepumpen virker som en varmepumpe i ordets vanlige forstand, og in accordance with the invention, when the heat pump acts as a heat pump in the usual sense of the word, and

fig. 2 viser et andre strømningsforløp av samme varmepumpe når varmepumpens evaporator avises i samsvar med oppfinnelsen. Fig. 1 viser hvordan kjølegassen strømmer i en varmepumpe (patentansøkning PCT/SE 79100078) , hvilken delvis arbeider på konvensjonell måte og varmer opp vann i en varmtvannsbereder 3 ved hjelp av en rørkveil 2 såvel som rommene (ikke vist) i et hus- ved hjelp av varmepumpens kondensatorgruppe 4. Kompressoren 1 pumper overhetet kjøle-gass gjennom kveilen 2, som er plassert i varmtvannsberederen 3, hvis vanninnhold blir oppvarmet, hvilket bevirker at temperaturen på kjølegassen blir senket. Når kjølegassen strømmer inn i kondensatorgruppen 4, blir den kondensert til et flytende kjølemedium og avgir sin fordampningsvarme som nyttes direkte for oppvarmning av rommene. I strupeventilen 5 blir det flytende kjølemediums trykk redusert og i fordamperen 6 blir det flytende kjølemiddel forgasset til kjølemedium i gassform på grunn av varmen i luften som passerer evaporatoren, og kjølemediumgassen blir. deretter på nytt satt under overtrykk ved hjelp av kompressoren 1. Fig. 2 viser hvordan evaporatoren avises, idet den varme kjølemediumgass etterat den har forlatt rør-kveilen 2, plassert i varmtvannsberederens 3 varmtvann, på grunn av ventilen 7, strømmer delvis gjennom et stykke av grovt rør 8 til evaporatoren 6 og delvis gjennom et stykke av fint rør 9 direkte til kompressorens 1 innløp. Således strømmer en forholdsvis stor mengde varm kjølemediumgass gjennom evaporatoren 6, som blir aviset ved dette, og en forholdsvis liten mengde varm kjølemediumgass strømmer ut og inn i kompressorens 1 innløp for å forgasse eventuelt flytende kjølemedium i den større mengde av kjølemediumgass som strømmer gjennom evaporatoren 6 og kjøles på grunn av avisingsoperasjonen. Mengden av varm kjølemediumgass som skal strømme gjennom røret 9, må beregnes i hvert øyeblikk med hensyn til kjølemediumgassens tendens til kondensering, hvilket kan ta overhånd i evaporatoren under avisingsoperasjonen. Det er ønskelig å la bare en så liten mengde varm kjølemediumgass strømme gjennom røret 9, at tilstedeværel-sen av kjølemediumkondensat i kompressorens innløp såvidt blir eliminert, idet kompressorens arbeid da vil bli så lite som mulig og effektiviteten av avisingsoperasjonen meget god. fig. 2 shows a second flow sequence of the same heat pump when the heat pump's evaporator is defrosted in accordance with the invention. Fig. 1 shows how the cooling gas flows in a heat pump (patent application PCT/SE 79100078), which partially works in a conventional way and heats water in a water heater 3 by means of a pipe coil 2 as well as the rooms (not shown) in a house using the heat pump's condenser group 4. The compressor 1 pumps superheated cooling gas through the coil 2, which is located in the water heater 3, whose water content is heated, causing the temperature of the cooling gas to be lowered. When the cooling gas flows into the condenser group 4, it is condensed into a liquid cooling medium and emits its heat of evaporation which is used directly for heating the rooms. In the throttle valve 5, the pressure of the liquid refrigerant is reduced and in the evaporator 6 the liquid refrigerant is gasified into gaseous refrigerant due to the heat in the air passing the evaporator, and the refrigerant gas becomes. then again put under overpressure by means of the compressor 1. Fig. 2 shows how the evaporator is de-iced, as the hot refrigerant gas after it has left the pipe coil 2, placed in the hot water of the water heater 3, due to the valve 7, partially flows through a piece of coarse pipe 8 to the evaporator 6 and partly through a piece of fine pipe 9 directly to the compressor 1 inlet. Thus, a relatively large amount of hot refrigerant gas flows through the evaporator 6, which is de-iced by this, and a relatively small amount of hot refrigerant gas flows out and into the inlet of the compressor 1 to gasify any liquid refrigerant in the larger amount of refrigerant gas that flows through the evaporator 6 and cooled due to the defrosting operation. The amount of hot refrigerant gas to flow through the pipe 9 must be calculated at each moment with regard to the tendency of the refrigerant gas to condense, which can prevail in the evaporator during the defrosting operation. It is desirable to allow only such a small amount of hot refrigerant gas to flow through the pipe 9, that the presence of refrigerant condensate in the compressor inlet is almost eliminated, as the work of the compressor will then be as little as possible and the efficiency of the defrosting operation very good.

Claims

1. Procedure for de-icing the evaporator (6) in a heat pump system, whereby the refrigerant gas propelled by the compressor (1) is led past the condenser (4) and the throttle valve (5), but through the evaporator (6) which is heated and freed of ice, characterized by that ~ kjørémédiumgasséri "If the passage through the compressor (1) is heated by a heat storage medium, that a larger quantity of the refrigerant gas heated in this way passes through the evaporator (6.) and that the remaining quantity of the refrigerant gas is led into the evaporator's (6) outlet for there to heat it from the evaporator (6) as a result of the de-icing, coming cooled refrigerant gas, and gasify any refrigerant gas condensed into liquid in the refrigerant gas coming from the evaporator (6).

2. Method according to claim 1, characterized in that the heat storage medium is water, which is heated by the heat pump during its normal operation.