CN107477767A - 用于空调系统中的泄漏识别的方法和空调系统 - Google Patents

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Abstract

描述一种空调系统(10)，所述空调系统具有制冷剂循环回路(11)，其中空调系统(10)具有泄漏识别系统(32)。泄漏识别系统包括：室温传感器(40)；入口温度传感器(34)，用于检测在制冷剂蒸发器(15)的制冷剂入口(16)处的制冷剂温度；和出口温度传感器(36)，用于检测在制冷剂蒸发器(15)的制冷剂出口(17)处的制冷剂温度。传感器(34，36，40)与计算单元(38)耦联。此外，描述一种用于泄漏识别的方法，其中检测在空气入口侧(41)处在制冷剂蒸发器(15)上游的要进行空气调节的空间(18)的室温，在制冷剂蒸发器(15)的制冷剂入口(16)处的制冷剂入口温度，和制冷剂蒸发器(15)的制冷剂出口(17)处的制冷剂出口温度。

Description

用于空调系统中的泄漏识别的方法和空调系统
技术领域
本发明涉及一种具有制冷剂循环回路的空调系统，其中空调系统沿制冷剂的循环方向观察包括：制冷剂冷凝器，所述制冷剂冷凝器能够与周围环境热交换；制冷剂节流阀；制冷剂蒸发器，所述制冷剂蒸发器能够与要进行空气调节的空间热交换；和制冷剂压缩机。
本发明还涉及一种用于开头提到类型的空调系统中的泄漏识别的方法。
背景技术
空调系统在现有技术中应用于非常不同的领域。在此，在空调系统中使用制冷剂，所述制冷剂具有匹配于各种使用目的的特性。在常规的空调系统中，制冷剂包括氟化的引起温室效应的气体，尤其是氟化的碳氢化合物。
随着环保意识增强并且法规，例如关于氟化的引起温室效应的气体的欧盟条例变得更严格，所谓的天然的制冷剂被越来越多地关注。当然，所述制冷剂通常是可燃的、易爆炸的和/或有毒的，即在最广泛的范围中对于人类是有害健康的。
因此，在具有这种制冷剂的空调系统中，尤其在借此调节空气的空间中的人员必须相对于所述制冷剂受到保护。这尤其在制冷剂泄漏的情况下是极其重要的。
具有天然的制冷剂的空调系统也用于相对小的空间的空气调节。这例如能够是假日用车，即房车、郊游住宿挂车、活动住房、临时住房、居住集装箱等。停留在这种小的、要进行空气调节的空间中的人员必须相对于极少量制冷剂逸出的情况下就已受到保护。对此，用于泄漏识别的有效的和坚固的系统是必需的，所述系统防止制冷剂由于泄漏逸出或者至少使制冷剂的逸出量最小化。只有这样空调系统的借助天然的制冷剂的安全的运行是可能的。
发明内容
因此，本发明的目的是，提供一种空调系统，在所述空调系统中，能够以简单且可靠的方式识别制冷剂泄漏。尤其也应该识别少量的制冷剂泄漏。
所述目的通过开头提到的类型的空调系统来实现，所述空调系统具有泄漏识别系统，所述泄漏识别系统具有：室温传感器，所述室温传感器构成为用于，在空气入口侧处检测在制冷剂蒸发器上游的要进行空气调节的空间的室温；入口温度传感器，所述入口温度传感器构成为用于，检测在制冷剂蒸发器的制冷剂入口处的制冷剂温度；出口温度传感器，所述出口温度传感器构成为用于，检测在制冷剂蒸发器的制冷剂出口处的制冷剂温度；和计算单元，所述计算单元与室温传感器、入口温度传感器和出口温度传感器耦联。在此，计算单元构成为用于，将出口温度差作为室温和在制冷剂出口处的制冷剂温度的差值计算，并且将蒸发器温度差作为在制冷剂入口处和在制冷剂出口处的制冷剂温度的差值计算。这两个温度差的计算能够在唯一的计算单元中进行。替选地，每个差值计算能够在单独的计算单元中进行。在泄漏的情况下，制冷剂循环回路丧失一定量的制冷剂。然而，例如经由风扇还将相同的热量从要进行空气调节的空间引入制冷剂蒸发器中。同样内容适用于制冷剂冷凝器。由此，在制冷剂蒸发器的制冷剂入口的制冷剂温度降低，并且在制冷剂蒸发器的制冷剂出口处的制冷剂温度升高。因此，在泄漏情况下，出口温度差降低，而蒸发器温度差升高。这能够由计算单元检测并且识别为泄漏。为此，既不需要制冷剂循环回路中的压力传感器，也不需要要进行空气调节的空间中的气体传感器。因此，泄漏的探测是简单的且可靠的。此外，借助于温度传感器也能够识别所谓的缓慢的泄漏，即下述泄漏：在泄漏时，在较长的时间段中，从空调系统中逸出制冷剂的少的质量流和/或体积流。
根据一个实施方式，在识别到泄漏之后，激活对于制冷剂密封的分离设备，所述分离设备用于将制冷剂循环回路与要进行空气调节的空间至少部分地分离。
在一个优选的实施方式中，空调系统具有对于制冷剂密封的分离设备，所述分离设备用于将制冷剂循环回路与要进行空气调节的空间至少部分地分离。因此，在泄漏情况下，能够将空调系统和/或制冷剂循环回路与要进行空气调节的空间分离，人员能够处于上述要进行空气调节的空间中。因此，人员能够相对于制冷剂受到有效保护。分离设备优选能够在静止时，即当空调系统不运行时关闭。因此，空调系统的安全运行是可能的。
一个设计变型形式在于，在识别到泄漏之后，借助于制冷剂入口阀闭锁制冷剂蒸发器的制冷剂入口，并且借助于制冷剂出口阀闭锁制冷剂蒸发器的制冷剂出口。
能够用于闭锁制冷剂入口的制冷剂入口阀和能够用于闭锁制冷剂出口的制冷剂出口阀优选构成为电磁阀。替选地，制冷剂出口阀能够是止回阀，所述止回阀安装成，使得所述止回阀阻断朝向制冷剂蒸发器的制冷剂流。由此，能够将制冷剂蒸发器与其余的制冷剂循环回路分离。因为制冷剂蒸发器通常处于要进行空气调节的空间中，所以通过闭锁制冷剂蒸发器也能够将要进行空气调节的空间与剩余的制冷剂循环回路分离。因此，停留在所述空间中的人员能够有效地相对于制冷剂受到保护。通过阀，非常快的闭锁是可能的。此外，阀能够设计成是故障保护的(“fail safe”)。在此，所述阀例如能够在无压力的状态下始终是关闭的。借此，确保空调系统的可靠的运行。
此外，在识别到泄漏之后，能够关闭对于制冷剂密封的活门，所述活门将空调系统与要进行空气调节的空间隔离。
对于制冷剂密封的活门能够是分离设备的一部分。活门能够优选预紧地，例如弹簧加载地构成，使得所述活门在泄漏的情况下快速地并且在没有外部驱动的情况下关闭。
优选地，在识别到泄漏之后发送电子消息，所述电子消息优选包括关于泄漏的存在的信息。
为了发送消息，泄漏识别系统能够包含通知单元，所述通知单元与计算单元耦联。通知单元构成为用于，创建关于在制冷剂循环回路中存在泄漏的消息。在最简单的情况下，通知单元能够是显示器、屏幕或控制灯具，例如LED。替选地，通知单元也能够创建和发送电子消息，例如SMS(手机短信)或E-Mail。可能的接收人除了空调系统的运营商之外也能够是空调系统的服务供应商、代理商或制造者。因此，受泄漏影响的人员能够简单地得到关于此的信息。
有利地，制冷剂蒸发器构成为双管换热器(参见德国专利申请DE 10 2015 122681)。因此，设置在要进行空气调节的空间中的制冷剂蒸发器具有对制冷剂逸出到要进行空气调节的空间的提高的安全性。因此，在制冷剂循环回路中泄漏的情况下，至少减小对要进行空气调节的空间中的人员的危害。
本发明的另一个目的是，提出一种方法，借助所述方法能够简单地且可靠地识别在开头提到的类型的空调系统的制冷剂循环回路中的泄漏。尤其，也应识别小的泄漏。
所述目的通过开头提到类型的方法来实现，所述方法包括下述步骤：
a)在空气入口侧处检测在制冷剂蒸发器上游的要进行空气调节的空间的室温，
b)检测在制冷剂蒸发器的制冷剂入口处的制冷剂入口温度，
c)检测在制冷剂蒸发器的制冷剂出口处的制冷剂出口温度，
d)将出口温度差作为室温和制冷剂出口温度的差值计算，
e)将蒸发器温度差作为制冷剂出口温度和制冷剂入口温度计算，
f)当出口温度差降低并且蒸发器温度差升高规定值时，识别泄漏。
对于出口温度差和/或蒸发器温度差，能够根据空调系统的应用规定极限值。例如，极限值能够涉及温度值的改变速率。优选地，所述极限值为2K/min。替选地，极限值能够是温度值。
对步骤f)替选地或附加地，当出口温度差低于规定值，例如10K时，和/或当蒸发器温度差超过规定值，例如15K时，能够识别泄漏。
在识别到泄漏时，空调系统自主地关断。在此，优选地，空调系统的全部控制方面的和电的部件关断。优选地，附加地，进行空调系统的电路阻断，使得所述空调系统不能再由用户接通。
附图说明
下面根据不同的实施例阐述本发明，所述实施例在所附的附图中示出。附图示出：
-图1示出根据本发明的空调系统的示意概览图，
-图2示出根据本发明的空调系统的替选的实施方式的局部图，以及
-图3示出在根据本发明的空调系统中的温度的示例性的变化曲线。
具体实施方式
图1示出空调系统10的概览图。空调系统10例如能够设置在假日用车中。
在此，空调系统10包括制冷剂循环回路11，所述制冷剂循环回路具有：制冷剂冷凝器12，所述制冷剂冷凝器与周围环境14热交换；和制冷剂蒸发器15，所述制冷剂蒸发器具有制冷剂入口16和制冷剂出口17，所述制冷剂蒸发器与要进行空气调节的空间18热交换。
制冷剂经由制冷剂管路20从制冷剂冷凝器12循环至制冷剂节流阀22并且从那里起经由制冷剂管路24循环至制冷剂蒸发器15。在制冷剂管路24中还设置有制冷剂入口阀25，借助所述制冷剂入口阀能够将制冷剂入口16选择性地与制冷剂循环回路11的其余部分分离。
从制冷剂蒸发器15起始，制冷剂经由制冷剂管路26循环至制冷剂压缩机28，所述制冷剂压缩机经由制冷剂管路30与制冷剂冷凝器12连接。在制冷剂管路26中存在制冷剂出口阀31，例如止回阀，借助所述制冷剂出口阀能够将制冷剂蒸发器15的制冷剂出口17与制冷剂循环回路的其余部分分离。
对于不仅关闭制冷剂入口阀25而且关闭制冷剂出口阀31的情况，制冷剂蒸发器15与其余的制冷剂循环回路11隔离。
空调系统10此外包括泄漏识别系统32，所述泄漏识别系统具有入口温度传感器34，所述入口温度传感器能够检测在制冷剂蒸发器15的制冷剂入口16处的制冷剂的入口温度TE。附加地，泄漏识别系统32包括出口温度传感器36，所述出口温度传感器能够检测在制冷剂蒸发器15的制冷剂出口17处的制冷剂的出口温度TA。
不仅入口温度传感器34、而且出口温度传感器36与计算单元38耦联。
附加地，泄漏识别系统32包括室温传感器40，所述室温传感器能够在空气入口侧41检测在制冷剂蒸发器15上游的要进行空气调节的空间18的室温TR。室温传感器40也与计算单元38耦联。
此外，在计算单元38上连接有通知单元42。
替选地，能够设有组合的计算和通知单元。
在图2中可见用于将制冷剂蒸发器15与其余的制冷剂循环回路11隔离的一个替选的实施方案。在此，示意地示出制冷剂蒸发器15，并且制冷剂循环回路11的其余部分被略去。仅中断地示出要进行空气调节的空间18。
为了将制冷剂循环回路11和/或制冷剂蒸发器15与要进行空气调节的空间18隔离，在根据图2的实施方式中设有对于制冷剂密封的活门48，所述活门在其关闭位置中(虚线示出)能够将空调系统10与要进行空气调节的空间18隔离。
活门48例如能够在其关闭位置中预紧。
活门48能够替选地构成为滑阀。
现在根据在图3中示出的图表阐述空调系统10的工作方式。在该图表中，在x轴上绘制时间t，并且在y轴上绘制温度T。
第一曲线描述在空气入口侧41处在冷却剂蒸发器15上游的要进行空气调节的空间18的室温TR的变化曲线。第二曲线示出在制冷剂蒸发器15的制冷剂入口16处的制冷剂的制冷剂入口温度TE的变化曲线。第三曲线说明在制冷剂蒸发器15的制冷剂出口17处的制冷剂出口温度TA的变化曲线。
在空调系统10运行时，入口温度传感器34检测制冷剂入口温度TE并且将其传达给计算单元38。出口温度传感器36检测制冷剂出口温度TA并且将测量出的温度值转发给计算单元38。
以相同的方式，室温传感器40检测在空气入口侧41处在制冷剂蒸发器15上游的要进行空气调节的空间18的室温TR，并且将所述温度传输给计算单元38。
计算单元38基于传输给其的温度值计算出口温度差TAD作为室温TR和制冷剂出口温度TA的差值，并且计算蒸发器温度差TVD作为制冷剂出口温度TA和制冷剂入口温度TE的差值。
对于在空调系统10中不存在泄漏的情况，温度TR、TA和TE在空调系统10的稳态运行中基本上是恒定的。与此相应地，蒸发器温度差TVD和出口温度差TAD基本上也是恒定的。制冷剂在此通过制冷剂循环回路11循环，其中制冷剂的量基本上保持恒定。
现在假设，在时间点tL，在制冷剂管路20中出现泄漏。例如，能够通过制冷剂管路20中的裂缝造成泄漏。
如在下面的描述中可见的，在此不明显的是，在制冷剂循环11中的哪个部位上出现泄漏。
由于泄漏，从制冷剂循环回路11中丧失一定量的制冷剂。
通过制冷剂蒸发器15处的风扇输送给制冷剂循环回路11的热量然而基本上保持相同。在制冷剂冷凝器12处从制冷剂经由风扇提取基本上保持不变的热量。
要进行空气调节的空间18的温度TR同样基本上保持不变。
因此，入口温度TE降低，因为从在制冷剂冷凝器12处的量变少的制冷剂中提取保持不变的热量。出口温度TA升高，因为在制冷剂蒸发器15处的减少量的制冷剂中引入保持不变的热量。
因此，出口温度差TAD降低，并且蒸发器温度差TVD升高。
此外，制冷剂循环回路11中的压力降低。
计算单元38将蒸发器温度差TVD与规定值进行比较，所述规定值保存在计算单元38中。所述极限值例如能够为2K/min。
如果现在出口温度差TAD降低大于2K/min，并且蒸发器温度差TVD升高大于2K/min，那么计算单元38识别出泄漏。
TAD和TVD的极限值在此根据具体应用来规定并且也能够是不同的。
如果出口温度差TAD低于规定值，例如10K，和/或蒸发器温度差TVD超过规定值，例如15K，那么计算单元同样识别出泄漏。
作为对识别出泄漏的反应，计算单元38首先能够经由通知单元42创建消息。例如，通知单元能够将SMS或E-Mail发送给用于空调系统的维修服务。
附加地，计算单元38采取用于保护处于要进行空气调节的空间18中的人员的措施。对此，在图1中示出的第一实施方式中，制冷剂入口阀25和制冷剂出口阀31关闭。因此，制冷剂蒸发器15与其余的制冷剂循环回路11隔离。
替选地，在图2中示出的实施方式中，计算单元38能够将活门48从打开位置(实线)移置到关闭位置(虚线)中。
在这两个替选方案中，于是将要进行空气调节的空间18与空调系统10，尤其与制冷剂循环回路11隔离。借此，停留在要进行空气调节的空间18中的人员仅暴露于非常少量逸出的制冷剂或根本不暴露于制冷剂。

Claims (12)

1.一种空调系统(10)，所述空调系统尤其用于假日用车，所述空调系统具有制冷剂循环回路(11)，其中所述空调系统(10)沿制冷剂的循环方向观察包括：制冷剂冷凝器(12)，所述制冷剂冷凝器能够与周围环境(14)热交换；制冷剂节流阀(22)；制冷剂蒸发器(15)，所述制冷剂蒸发器能够与要进行空气调节的空间(18)热交换；和制冷剂压缩机(28)，
其特征在于，
所述空调系统(10)具有泄漏识别系统(32)，所述泄漏识别系统具有：室温传感器(40)，所述室温传感器构成为用于，检测在空气入口侧(41)处在所述制冷剂蒸发器(15)上游的所述要进行空气调节的空间(18)的室温(TR)；入口温度传感器(34)，所述入口温度传感器构成为用于，检测在所述制冷剂蒸发器(15)的制冷剂入口(16)处的制冷剂温度；出口温度传感器(36)，所述出口温度传感器构成为用于，检测在所述制冷剂蒸发器(15)的制冷剂出口(17)处的制冷剂温度；和计算单元(38)，所述计算单元与所述室温传感器(40)、所述入口温度传感器(34)和所述出口温度传感器(36)耦联。
2.根据权利要求1所述的空调系统(10)，
其特征在于，
所述空调系统具有对于制冷剂密封的分离设备，所述分离设备用于将所述制冷剂循环回路(11)与所述要进行空气调节的空间(18)至少部分地分离。
3.根据权利要求2所述的空调系统(10)，
其特征在于，
所述分离设备包括制冷剂入口阀(25)和制冷剂出口阀(31)，所述制冷剂入口阀构成为用于，选择性地闭锁所述制冷剂入口(16)，所述制冷剂出口阀构成为用于，选择性地闭锁所述制冷剂出口(17)，其中所述制冷剂入口阀(25)和所述制冷剂出口阀(31)优选构成为电磁阀。
4.根据权利要求2所述的空调系统(10)，
其特征在于，
所述分离设备包括对于制冷剂密封的活门(48)，所述活门构成为用于，将所述空调系统(10)与所述要进行空气调节的空间(18)隔离。
5.根据权利要求1所述的空调系统(10)，
其特征在于，
所述泄漏识别系统(32)包括通知单元(42)，所述通知单元与所述计算单元(38)耦联。
6.根据权利要求1所述的空调系统(10)，
其特征在于，
所述制冷剂蒸发器(15)构成为双管换热器。
7.根据上述权利要求中任一项所述的空调系统(10)，
其特征在于，
所述计算单元构成为用于，将出口温度差作为所述室温和在所述制冷剂出口处的制冷剂温度的差值计算，并且将蒸发器温度差作为在所述制冷剂入口处和在所述制冷剂出口处的制冷剂温度的差值计算。
8.一种用于空调系统(10)中的泄漏识别的方法，所述空调系统尤其用于假日用车，所述空调系统具有制冷剂循环回路(11)，其中所述空调系统(10)沿制冷剂的循环方向观察包括：制冷剂冷凝器(12)，所述制冷剂冷凝器能够与周围环境(14)热交换；制冷剂节流阀(22)；制冷剂蒸发器(15)，所述制冷剂蒸发器能够与要进行空气调节的空间(18)热交换；和制冷剂压缩机(28)，所述方法具有下述步骤：
a)在空气入口侧(41)处检测在所述制冷剂蒸发器(15)上游的所述要进行空气调节的空间(18)的室温(TR)，
b)检测在所述制冷剂蒸发器(15)的制冷剂入口(16)处的制冷剂入口温度(TE)，
c)检测在所述制冷剂蒸发器(15)的制冷剂出口(17)处的制冷剂出口温度(TA)，
d)将出口温度差(TAD)作为所述室温(TR)和所述制冷剂出口温度(TA)的差值计算，
e)将蒸发器温度差(TVD)作为所述制冷剂出口温度(TA)和所述制冷剂入口温度(TE)的差值计算，
f)当所述出口温度差(TAD)降低并且所述蒸发器温度差(TVD)升高了规定值时，识别泄漏。
9.根据权利要求8所述的方法，
其特征在于，
在识别到泄漏之后，激活对于制冷剂密封的分离设备，所述分离设备用于将所述制冷剂循环回路(11)与所述要进行空气调节的空间(18)至少部分地分离。
10.根据权利要求9所述的方法，
其特征在于，
在识别到泄漏之后，将所述制冷剂蒸发器(15)的所述制冷剂入口(16)借助于制冷剂入口阀(25)闭锁，并且将所述制冷剂蒸发器(15)的所述制冷剂出口(17)借助于制冷剂出口阀(31)闭锁。
11.根据权利要求9所述的方法，
其特征在于，
在识别到泄漏之后，关闭对于制冷剂密封的活门(48)，所述活门将所述空调系统(10)与所述要进行空气调节的空间(18)隔离。
12.根据权利要求8所述的方法，
其特征在于，
在识别到泄漏之后，发送电子消息，所述电子消息优选包括关于存在泄漏的信息。
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