NO337447B1 - Flytekonstruksjon i form av en betongkofferdam - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en flytekonstruksjon innbefattende et lukket rom, primært et hjem som blir oppvarmet av en varmepumpe, hvor kollektoren til varmepumpen er avpasset til å overføre varme fra omgivelsesvann til varmepumpen.

Konstruksjonen av hjem i et marint miljø har blitt en stadig mer interessant ting de senere år. Ved å konstruere flytende hjem kan ubenyttede kaier og strandlinjer bli benyttet uten behov for utstrakt eksploatering av følsomme miljøer, og med fleksibilitet med hensyn til endrede detaljplaner. På en fleksibel måte kan slike hjem også tilveiebringe raske løsninger på boligknapphet. En forutsetning for et funksjonelt liv på en flytekonstruksjon er imidlertid at de samme høye standarder med hensyn til komfort, levemiljø og miljøbetraktninger blir imøtekommet i et slikt hjem som i et konvensjonelt hjem på fast grunn.

Oppvarmingen av et flytende hjem kan f.eks. bli utført ved hjelp av en oljekjel, en elektrisk kjel, ved tilkopling til fjernvarme eller ved hjelp av en varmepumpe som benytter varmen fra omgivelsesvannet for oppvarming. Ved konvensjonell bruk av en sjøvannsvarmepumpe blir kollektorslanger med et sirkulasjonsvarmetransporterende medium plassert på bunnen av en sjø eller innsjø. For et flytende hjem som benytter en varmepumpe for oppvarming er det imidlertid ikke passende å tilveiebringe kollektorslange på bunnen i forbindelse med hjemmet, ettersom slangene der vil stå i fare for å bli utsatt for ytre skade fra f.eks. forankring, oppmudring, navigasjon etc. Videre ville fleksibiliteten med hensyn til mobilitet for det flytende hjemmet bli forringet ved avhengighet av et stasjonært arrangement utenfor flytekonstruksjonen.

Det er tidligere kjent å varme opp en et flytende hjem ved å anordne kollektorslanger på en varmepumpe utenfor skroget til en flytekonstruksjon i kontakt med omgivelsesvann, for dermed i det minste å delvis løse det ovennevnte problemet. Slangene blir imidlertid fremdels utsatt for ytre skade, og kan bli utsatt for skade dersom f.eks. grunnstøting og kollisjoner mellom flytekonstruksjoner skulle skje. Hvis det er et behov for løfting av flytekonstruksjonen vil plasseringen av slangene gjøre det vanskeligere å feste løftestropper rundt skroget, så vel som muligheten for å plassere konstruksjonen i en tørrdokk uten å skade slangene.

IUS4663897A beskrives en flytende konstruksjon hvor skroget kan være formet av betong.

Følgelig er det et behov for å forbedre den tidligere kjente teknikk med hensyn til oppvarming av flytekonstruksjoner ved hjelp av en varmepumpe.

Et formål med den foreliggende oppfinnelse er derfor å løse i det minste noen av problemene tilknyttet den tidligere kjente teknikk.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en flytekonstruksjon kjennetegnet ved de trekk som er angitt i patentkrav 1.

I patentkravene 2 -10 er angitt trekk som kjennetegner utførelser av foreliggende oppfinnelses flytekonstruksjon i følge patentkrav 1.

Mer spesifikt vedrører oppfinnelsen en flytekonstruksjon innbefattende minst et lukket rom, et skrog i form av en betongkofferdam med en ytre avgrensende overflate beregnet for å bli utsatt for omkransende vann, og en funksjon for oppvarming av rommet innbefattende en varmepumpe tilkoblet en lukket krets for et sirkulasjonsvarmetransportmedium. Minst en kollektorslange for sirkulasjon av varmetransportmediet er anordnet i hulrom i betongen på en slik måte at snittet av kollektorslangen er anordnet fullstendig innenfor en ytre kontur av kofferdammen, slik at varmen fra omkransende vann blir opptatt av kollektorslangen og benyttet for oppvarming av rommet. I denne sammenhengen har kontur betydningen av en tenkt avgrensende overflate liknende en film strukket over grenseoverflaten til kofferdammen. I tilfelle den ytre avgrensende overflaten til kofferdammen er i det vesentlige glatt, sammenfaller den ytre konturen følgelig med den faktiske ytre avgrensende overflaten, mens i tilfelle den ytre avgrensende overflaten har en struktur, vil den ytre konturen delvis ligge på utsiden a den egentlige ytre avgrensende overflaten og "dekke" forsenkninger i overflaten til kofferdammen.

Ved å tilveiebringe kollektorslangen innenfor den ytre konturen til kofferdammen er slangene beskyttet mot ytre mekanisk skade. Konstruksjonen kan også bli løftet ved hjelp av løftestropper anordnet under hullet, uten at løftestroppene kontakter kollektorslangen. Det er også mulig å plassere konstruksjonen på en fast underlag uten å påvirke kollektorslangen siden konstruksjonen da vil hvile på sin ytterkontur.

I henhold til en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen er kollektorslangen tilveiebrakt i langstrakte forsenkninger i overflaten til betongkofferdammen på en slik måte at tverrsnittet til kollektorslangen, i det minste delvis er utsatt for det omkretsende vannet mens resten av tverrsnittet er støpt inn i betongen. I henhold til en annen foretrukket utførelsesform er kollektorslangen anordnet i langstrakte forsenkninger i overflaten til betongkofferdammen på en slik måte at tverrsnittet til kollektorslangen er helt eksponert mot det omkransende vannet uten noen innstøpt del.

I henhold til en foretrukket utførelsesform har den ytre avgrensende overflaten til betongkofferdammen trapesformede forsenkninger og rygger, idet kollektorslangen er anordnet i forsenkningene. Toppen av ryggene vil da være ytterkonturen til den ytre avgrensende overflaten av betongkofferdammen, slik at ingen del av tverrsnittet av kollektorslangen tillates å være utenfor denne konturen. For eksempel når konstruksjonen blir løftet, blir løftestropper tilveiebrakt over retningen til de trapesformede forsenkningene slik at løftestroppene vil bli understøttet mot ryggene av trapesformen mens kollektorslangen i forsenkningene blir utpåvirket. I henhold til en alternativ utførelsesform har den ytre avgrensende overflaten til betongkofferdammen sinusformede forsenkninger og rygger med den samme funksjonen som beskrevet ovenfor.

I henhold til en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen er kollektorslangen tilveiebrakt i lukkede forsenkninger fullstendig innkapslet av betong, slik at varmen fra det omkransende vannet blir overført til kollektorslangen via varmeledning i betongen. Når kollektorslangen på denne måten er fullstendig støpt eller formet inn i betongkofferdammen blir ingen del av tverrsnittet av kollektorslangen eksponert for omkransende vann, som redusere dens varmeabsorpsjonsevne sammenliknet med når kollektorslangen er fullstendig eller delvis eksponert mot vannet. Denne utførelsesformen har imidlertid fordeler med hensyn til tilvirkning, ved, til en viss grad, å ha en forenklet tilvirkningsprosess, ettersom den ytre avgrensende overflaten kan være plan. I tillegg er det slik at jo større del av kollektorslangen som er innstøpt, jo bedre er den beskyttet mot ytre skade. En alternativ utførelsesform er å tilveiebringe kollektorslangen fullstendig innstøpt på innsiden av en ytre avgrensende overflate som har langstrakte forsenkninger og rygger, hvor en kollektorslange er tilveiebrakt innstøpt i betongen, inne i forsenkningen. På denne måten kan betongdekklaget være tynt, for å forbedre varmeabsorberingen for kollektorslangen samtidig som ryggene gir motstand mot ytre påvirkninger og belastninger, som beskrevet ovenfor.

I henhold til en foretrukket utførelsesform er kollektorslangen tilveiebrakt i bunnseksjonen av betongkofferdammen. Om nødvendig kan kollektorslangen også være anordnet i veggene til betongkofferdammen. Dette er tilfellet primært når kollektorslangen er fullstendig innstøpt i kofferdammen, og det grunnet redusert varmeabsorpsjon er nødvendig å øke lengden til kollektorslangen og det arealet som kollektorslangen er tilveiebrakt over.

I henhold til en spesielle foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen er en bypass tilveiebrakt i den lukkede kretsen, hvilke bypass leder en viss mengde av sirkulasjons varme overføringsmediet til en separat sirkulasjonssløyfe som befinner seg oppstrøms av varmepumpen. Denne sirkulasjonssløyfen leder det sirkulerende varmeoverføringsmediet gjennom en konveksjonsinnretning, slik at sirkulasjonsmediet også blir benyttet for å avkjøle rommet. Dermed er det mulig å f.eks. varme opp skyggesiden av rommet, samtidig som en annen del av rommet må avkjøles grunnet solstråling. Ved varmeveksling i konveksjonsinnretningen blir også ytterligere varme tilført fra det oppvarmede rommet til sirkulasjonsmediummengden som passerer konveksjonsinnretningen, slik at kjølefunksjonen på denne måten øker varmemengden i sirkulasjonsmediet som kan bli benyttet i varmepumpen.

I henhold til en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen er det lukkede rommet et hjem. Et annet mulig anvendelsesområde kan f.eks. være et lagringsrom for gods som krever en viss temperatur.

En fremgangsmåte for støping av en betongkofferdam beregnet for å være skroget til en flytekonstruksjon,kan innbefatte: støping av betongkofferdammen i en i det minste delvis profilert støpeform på en slik måte at betongkofferdammen oppnår en ytre avgrensende overflate med en struktur. I henhold til en utførelsesform blir betongkofferdammen støpt på en korrugert metallplate med trapesformede forsenkninger. I henhold til en alternativ utførelsesform blir betongkofferdammen støpt på en sinusformet metallplate.

Utførelseseksempler av oppfinnelsen bli beskrevet i det etterfølgende med henvisning til de vedlagte tegninger, hvor

Fig. 1 viser et snitt av en flytekonstruksjon i henhold til oppfinnelsen; Fig. 2 viser et eksempel på en kollektor til en varmepumpe; Fig. 3 viser en andre utførelsesform av oppfinnelsen; Fig. 4 viser en tredje utførelsesform av oppfinnelsen; Fig. 5 viser en fjerde utførelsesform av oppfinnelsen; Fig. 6 skjematisk viser en kjølefunksjon for det lukkede rommet; Fig. 7 a-c viser eksempler på profiler for en form for støping av betongkofferdammen. Fig. 1 viser et snitt av en flytekonstruksjon i henhold til oppfinnelsen. En basiskonstruksjon 11 for et lukket rom 10 er tilveiebrakt i et skrog i form av en forsterket betongkofferdam 12 vist i snitt i fig. 1. Forsterkningen 13 er vist skjematisk i fig. 1. Basiskonstruksjonen 11 er anordnet på pilar, sokler e.l., slik at en luftspalte dannes mellom den indre overflaten og kofferdammen og basiskonstruksjonen 11. Installasjoner for vann, avløp etc. kan være anordnet i luftspalten. En kollektor for en varmepumpe er tilveiebrakt i bunnen av betongkofferdammen, og innbefatter en eller flere sløyfer med kollektorslanger 14 plassert i forsenkninger i betongen. Gjennom kollektoren blir et varmetransportmedium sirkulert i en lukket syklus og absorberer varme fra omgivelsesvannet og transporterer varme til varmepumpen som på kjent måte utvinner varmen fra vannet for å varme opp rommet 10. Det sirkulerende varmetransportmediet består på egnet måte av vann med en tilsetning av alkohol for å forhindre frysing. Varmepumpen (ikke vist) er anordnet i det lukkede rommet 10. Forbindelsen mellom kollektoren og varmepumpen blir lagt gjennom veggene til betongkofferdammen over det tenkte vannivået, slik at gjennomgående forbindelser i betongkofferdammen under vannivået kan bli unngått med den intensjonen å holde kofferdammen vanntett.

I henhold til utførelsesformen vist i fig. 1 er bunnen av kofferdammen "rillet" på en slik måte at den ytre avgrensende overflaten av bunnen av kofferdammen har en trapesform med forsenkningene 16 rettet mot innsiden av kofferdammen og ryggene 18 rettet utover fra kofferdammen. En overflate som sammenfaller med toppen av ryggen danner en ytre kontur av kofferdammen. Dybden til forsenkningene 16 er minst store nok, alternativt større enn, ytterdiameteren til kollektorslangen 14, slik at hele tverrsnittet til kollektorslangen befinner seg innenfor den ytre konturen til kofferdammen. I henhold til utførelsesformen vist i fig. 1 blir kollektorslangen følgelig fullstendig eksponert mot det omkretsende vannet, som fører til en god varmeoverføring fra vannet til det sirkulerende varmetransportmediet. Denne trapesformede avgrensningsoverflaten i bunnen av kofferdammen er tilveiebrakt med en avstrøket overflate hvis kofferdammen ved behov er støpt på en korrugert metallplate med en trapesform, se fig, 7a. Selvfølgelig er andre former hos den ytre avgresningsoverflaten mulig. Avgrensningsoverflaten kan f.eks. gis en sinusform med den samme funksjonen som beskrevet ovenfor. Dette blir oppnådd ved å støpe mot en sinusformet metallplate, se fig. 7c.

Kollektoren kan bestå av en eller flere kollektorslanger tilveiebrakt i en eller flere sløyfer avhengig av faktiske forhold og varmebehov. Fig. 2 viser et eksempel på en kollektor hvor kollektorslanger 14 er tilveiebrakt i parallelle sløyfer mellom tverrgående primærrør 15.1 henhold til ovenfor beskrevne utførelsesformen kan primærrørene være innstøpt i betongen mens kollektorslangene er eksponert mot det omkransende vannet. Fig. 3 viser en alternativ utførelsesform hvor den utvendige avgrensningsoverflaten til bunnen av kofferdammen har en trapesform, og hvor tverrsnittet til kollektorslangen er delvis støpt inn i betongen, slik at bare en mindre del av tverrsnittet til kollektorslangen i dette tilfellet er eksponert mot vannet. I fig. 3 er den tenkte ytterkonturen 19 vist med stiplede linjer. Ved tilvirkning av en betongkofferdam i henhold til denne andre utførelsesformen blir kofferdammen støpt på en korrugert metallplate som beskrevet ovenfor idet hver rygg til den korrugerte platen har en konkav overflate, se fig. 7b, i hvilken kollektorslangen blir plassert før støping. Figur 4 viser en tredje mulig utførelsesform av oppfinnelsen hvor den ytre avgrensede overflaten til bunnen av kofferdammen har en trapesform som tidligere, men i dette tilfellet blir kollektorslangene 14 fullstendig innstøpt i betongen inne i den respektive forsenkning med et tynt dekkbetonglag mellom vannet og kollektorslangene. Dekkbetonglaget i forsenkningene kan holdes tynt, ettersom ryggene, som i de tidligere utførelseformene, opptar ytre mekanisk påvirkning på skroget, men bør imidlertid ikke være så tynt at det er en fare for dårlig fylling av betongen i støpeoperasjonen. Hvis dette skulle være tilfellet finnes det en fare for en lekk konstruksjon som fører til et korrosjonsangrep på forsterkningen. Fig. 5 viser en fjerde mulig utførelsesform av oppfinnelsen hvor den ytre avgrensende overflaten til bunnen av kofferdammen er plan, og hvor kollektorslangene er fullstendig innstøpt på innsiden av et større dekkbetonglag. Varmeoverføringen mellom vannet og kollektorslangen er i dette tilfellet vesentlig mindre enn for de tidligere utførelsesformene siden varme må overføres gjennom et relativt tykt lag med betong. Som et resultat kreves det mer kollektorslange over en større overflate enn i de tidligere utførelsesformer for å kompensere for den reduserte varmeoverføringen. I visse tilfeller gir bunnen av kofferdammen ikke et tilstrekkelig stort areal som det kan tilveiebringes kollektorslanger over, slik at kollektorslangene også kan være tilveiebrakt i den delen av veggene til kofferdammen som er beregnet for å ligge under vannivået, innenfor plan som er parallelle med veggene til kofferdammen, vist i fig. 5. Til tross for den reduserte varmeabsorpsjonen, har denne utførelsesformen visse tilvirkningsfordeler ved å benytte en tilvirkningsprosess som til en viss grad er forenklet, siden den ytre avgrensende overflaten til betongkofferdammen er plan. I tillegg er kollektoren i dette tilfellet fullstendig beskyttet mot ytre skade, og er også vedlikeholdsfri.

Selvfølgelig er kombinasjoner av utførelsesformene beskrevet ovenfor mulig.

I tilfeller hvor kollektoren er fullstendig støpt inn i betongen, er slangene tilveiebrakt i parallelle sløyfer ved hjelp av en sentreringsskinne 17 av plastmateriale for å bidra i posisjoneringen av slangene under støping.

For alle utførelsesformene beskrevet ovenfor gjelder det at jo mer av kollektorslangens tverrsnitt som eksponeres mot det omkransende vannet, dess mindre forbrukes av slange og overflateareal for å imøtekomme kravet til varme for oppvarming av det lukkede rommet. Motsatt gjelder det at jo større del av et tverrsnitt av kollektorslangen er som er innstøpt i betongen, jo bedre beskyttet blir slangen mot ytre skade, spesielt fra spisse gjenstander.

I henhold til en spesiell fordelaktig utførelsesform av oppfinnelsen blir sirkulerende varmeoverføringsmedie også benyttet for avkjøling av det lukkede rommet, ved å dele en viss mengde av medie i en separat løkke 20 koplet til kretsen fra kollektoren 21 via en bypass 22, som skjematisk vist i fig, 6. Kollektoren 21, her bare vist skjematisk, kan f. eks. ha formen vist i fig. 2. Bypassen 22 er plassert oppstrøms av varmepumpen 24, dvs. før varmetransportmediet har nådd varmepumpen. Den avdelte mengden med varemetransportmedium blir ført av en sirkulasjonspumpe 23 gjennom en konveksjonsinnretning 28 hvor varmeveksling finner sted med den oppvarmede luften i det lukkede rommet 10. Ettersom luften i rommet vanligvis har en høyere temperatur enn temperaturen til varmetransportmediet, som har i det vesentlige den samme temperaturen som det omkransende vannet, blir den relative kaldheten i mediet benyttet for å avkjøle det lukkede rommet 10. Ved hjelp av varmevekslingen som finner sted i konveksjonsinnretningen 26 blir varme fra det oppvarmede rommet følgelig tilført den mengden med sirkulasjonsmedium som har passert konvektoren, slik at kjølefunksjonen på denne måten øker varmemengden i sirkulasjonsmediet som kan bli utvunnet i varmepumpen. Kjølefunksjonen kan være strømningsstyrt ved bruk av en strupeventil 28 i den lukkede kretsen, og temperaturstyringen finner sted ved hjelp av en termostat i konvektoren som varierer viftehastigheten deri på en måte som er kjent per se. For ytterligere å utvinne varmen fra den oppvarmede luften, kan et varmebatteri være anordnet parallelt med konvektoren, slik at sirkulasjonsmediet passerer gjennom varmebatteriet, i en avtrekksluftekanal i ventilasjons systemet til det lukkede rommet, slik at mer varme blir tilført sirkulasjonsmediet for utvinning ved hjelp av varmepumpen 24.

Følgelig blir oppvarmings- og avkjølingsfunksjonen benyttet parallelt, slik at f.eks. skyggesiden av rommet 10 kan bli oppvarmet samtidig som solstråling i en annen del av rommet skaper behov for avkjøling. Når det lukkede rommet blir benyttet som et hjem, som er hovedanvendelsen av oppfinnelsen, er rommet selvfølgelig oppdelt i et antall rom, inkludert våtrom etc, med ulike behov for oppvarming og avkjøling, respektivt.

Uttrykket "kollektorslange" har blitt benyttet gjennom hele denne beskrivelsen, hvor slange viser til en fleksibel ledning, gjerne en polyetylenslange. Det skal imidlertid forstås at kollektoren så vel kan innbefatte tilfeldige typer ledninger, f.eks. ikke-fleksible rør.

Oppfinnelsen skal ikke anses som begrenset til utførelsesformene beskrevet ovenfor. Fagmannen vil finne ytterligere utførelsesformer og anvendelser innenfor omfanget av oppfinnelsen som definert i de vedlagte krav.

Claims (10)

1. Flytekonstruksjon innbefattende minst et lukket rom (10), et skrog i form av en betongkofferdam (12) med en ytre avgrensende overflate for eksponering mot omkretsende vann, og en funksjon for oppvarming av rommet innbefattende en varmepumpe tilkoplet en lukket krets for et sirkulerende varmetransportmedium,karakterisert vedat minst en kollektorslange (14) for det sirkulerende varmetransportmediet er tilveiebrakt i forsenkninger i betongen slik at et tverrsnitt av kollektorslangen er fullstendig anordnet innenfor en ytre kontur av kofferdammen, idet varme fra det omkransende vannet blir absorbert av kollektorslangen (14) og utvunnet for oppvarming av rommet (10).

2. Flytekonstruksjon i henhold til krav 1,karakterisertved at kollektorslangen (14) er tilveiebrakt i langstrakte forsenkninger (16) i den ytre avgrensende overflaten av betongkofferdammen slik at tverrsnittet til kollektorslangen blir i det minste delvis eksponert mot det omkransende vannet.

3. Flytekonstruksjon i henhold til krav 1 eller 2,karakterisertved at kollektorslangen (14) er tilveiebrakt i langstrakte forsenkninger (16) i den ytre overflaten av betongkofferdammen slik at tverrsnittet til kollektorslangen er fullstendig eksponert mot det omkransende vannet.

4. Flytekonstruksjon i henhold til krav 1,karakterisertved at kollektorslangen (14) er anordnet i lukkede forsenkninger hvor hele tverrsnittet av slangen er omgitt av betong, idet varme fra det omkransende vannet blir overført til kollektorslangen (14) ved hjelp av varmeledning i betongen.

5. Flytekonstruksjon i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat den ytre avgrensede overflaten av betongkofferdammen innbefatter trapesformede forsenkninger (16) og rygger (18).

6. Flytekonstruksjon i henhold til krav 1 eller 4,karakterisertv e d at den ytre avgrensende overflaten til betongkofferdammen er plan.

7. Flytekonstruksjon i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat kollektorslangen (14) er tilveiebrakt i en bunnseksjon av betongkofferdammen.

8. Flytekonstruksjon i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat kollektorslangen (14) er tilveiebrakt i veggene til betongkofferdammen.

9. Flytekonstruksjon i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat en bypass (22) er tilveiebrakt i den lukkede kretsen, hvilken bypass er i stand til å dele av en viss mengde av det sirkulerende varmetransportmedie til en separat sirkulasjonssløyfe (20) anordnet oppstrøms av varmepumpen (24), hvilken separate sirkulasjonssløyfe (20) fører det sirkulerende varmetransportmediet gjennom en konveksjonsinnretning (26) slik at sirkulasjonsmediet også blir benyttet for avkjøling av rommet (10).

10. Flytekonstruksjon i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat det lukkede rommet (10) er et hjem.