CN114423999A - 热泵及其安装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了热泵及用于在室内空间内部安装热泵的方法。热泵包括被构造为使易燃制冷剂循环的制冷剂回路以及被构造为布置在室内空间中的室内单元(10)。制冷剂回路包括通过管道连接的压缩机、使用侧热交换器(19)、膨胀装置和热源侧热交换器。此外，室内单元(10)包括具有顶部(16)的外壳(15)、以及容纳于外壳(15)中的密封容器(20)。密封容器(20)具有底部(21)和顶部(22)并且容纳压缩机、使用侧热交换器(20)、膨胀装置和热源侧热交换器中的至少一个。密封容器(20)具有释放开口(23)以将泄漏的制冷剂排放到室内单元(10)的外壳(15)的外部。

Description

热泵及其安装方法
技术领域
本发明涉及热泵及安装该热泵的方法。
背景技术
由于环境和技术挑战，现代热泵的开发面临着各种各样的要求。一方面，热泵应该尽可能高效地工作，而另一方面，热泵中使用的制冷剂应该避免任何环境风险，诸如臭氧消耗或对全球变暖的负面影响的潜在可能。
为了满足所述要求，现代热泵中使用的制冷剂从不易燃制冷剂(诸如R410A)向比不易燃制冷剂更高效地工作的易燃制冷剂(诸如R32)切换，同时实现了降低(或消除)臭氧消耗的潜在可能和降低全球变暖的潜在可能(在下文中称为“GWP”)。
然而，当从不易燃制冷剂切换到易燃制冷剂时，在处理所述易燃制冷剂时需要更加小心。事实上，易燃制冷剂泄漏到热泵或热泵的至少一部分(诸如其室内单元)所安装于的室内空间中，导致室内制冷剂浓度增加，这潜在地导致形成易燃富集区域。
这种泄漏的易燃制冷剂的浓度特别危险，因为易燃制冷剂在大气压下具有比空气更大的密度，使得泄漏的易燃制冷剂积聚在室内空间的底部，即，其地板表面区域。这可能导致用户、建筑物等的着火和风险。
因此，希望避免在室内空间中形成这样的易燃富集区域。
为此，如在例如EP 3222941 A1中所描述的，目前在室内空间使用的热泵设置有复杂的传感器系统，并且需要在室内空间中安装诸如风扇之类的至少一个通风系统。所述公知系统永久检测室内空间内的制冷剂浓度，在易燃制冷剂泄漏的情况下，启动风扇以使室内空间中的空气循环并将泄漏的易燃制冷剂在室内空间内部散开。因此，能够避免在室内空间内形成易燃富集区域。然而，EP 3222941 A1需要非常复杂的系统以及永久监测。
为了避免这种复杂的热泵系统，FR 2827948 B1描述了具有箱子的替代方法，该箱子容纳热泵系统的至少一部分，并具有向着其中已安装了热泵的至少一个室内单元的建筑物的外部开口的密封管道。因此，提供了一种空调装置，其中泄漏的制冷剂可以排放到建筑物的外部。尽管如此，这引发了由于在建筑物外部开口的管道周围的污染、动物、灰尘等而导致管道的潜在堵塞所引发的进一步的问题和风险。当制冷剂在箱子内部泄漏并且无法排放到环境中时，这尤其危险。这可能导致箱内制冷剂压力增加和着火风险增加。
为了确保在室内空间内热泵和/或至少其室内单元的安全应用，已经建立了国际标准，即，IEC60335-1(Ed5)和IEC60335-2-40(FDIS Ed6)。其中，已经定义了热泵系统内潜在泄漏制冷剂所需的散开高度的国际规则。这旨在避免易燃制冷剂富集，尤其是在小的室内空间中。
通过定义取决于室内空间的可用占地面积和热泵中使用的易燃制冷剂的量的最小排放高度，能够确保在室内空间内部在大气压下具有比空气更大密度的易燃制冷剂充分散开。
当考虑在大气压下具有比空气更高密度的易燃制冷剂时，上述国际标准(例如在EP 3139105A1中进一步举例说明的)相应地定义了一般规则：当具有固定的室内空间地面面积时，稀释度随着释放高度越高而提高，因此减少了易燃富集区域的潜在形成。
根据本说明书，术语“小的室内空间”应理解为具有等于或小于200m2的总空间的例如家庭住宅(诸如，私人家庭)中的房间。
然而，目前已知的系统仍然需要通风来满足小房间中的所述要求并充分散开泄漏的制冷剂。因此，在没有额外措施(诸如通风系统)的情况下使用高效的易燃制冷剂的同时，在特别小的室内空间中安装简单且安全的热泵系统或至少其室内单元具有挑战性。
发明内容
鉴于以上，本发明的目的在于提供具有简单构造的热泵及用于安装该热泵的方法，所述热泵能够避免在小的室内空间内部泄漏的易燃制冷剂的富集。
换言之，本发明的关键思想在于提供简单的热泵构造及其安装方法，所述热泵实现了在小的室内空间内的泄漏易燃制冷剂的充分且可靠的稀释，从而至少降低着火风险。
所述目的通过根据权利要求1所述的热泵和/或根据权利要求15至17中任一项所述的方法来解决。
根据本发明的第一方面，一种热泵包括被构造为使易燃制冷剂循环的制冷剂回路以及被构造为布置在室内空间中的室内单元。制冷剂回路包括通过管道连接的压缩机、使用侧热交换器、膨胀装置和热源侧热交换器。此外，室内单元包括具有顶部的外壳、以及容纳于外壳中的密封容器，其中密封容器具有底部和顶部并且容纳压缩机、使用侧热交换器、膨胀装置和热源侧热交换器中的至少一个。在该上下文中，密封容器至少容纳潜在的泄漏点，诸如上述组件(压缩机、使用侧换热器、膨胀装置和热源侧换热器)本身、钎焊点、具有急弯的管道等。密封容器具有释放开口以将泄漏的制冷剂排放到室内单元的外壳的外部。
“膨胀装置”不仅应理解为覆盖膨胀阀，而且应覆盖对制冷剂回路内的压缩制冷剂施加膨胀的毛细管等。
热泵可以例如是使用空气作为热源的空气热泵、或使用地面作为热源的地源热泵。热泵可以用于例如产生生活热水、空调(供暖和/或制冷)等。在空气热泵中，设置有热源单元，该热源单元可以包括制冷剂回路的压缩机、膨胀阀和热源侧热交换器。热源单元可以被构造为设置于室外的室外单元。然而，也存在其中热源单元通过与作为热源的室外空气进行热交换而物理地设置于室内的空气热泵。室内单元被构造为布置在包括使用侧热交换器的室内空间中。在地源热泵中，室内单元可以包括整个制冷剂回路，该制冷剂回路包括压缩机、膨胀阀、热源侧热交换器和使用侧热交换器。
更进一步，热泵可以是增强密闭制冷系统。“增强密闭制冷系统”是其中室内单元被设计和制造为以高水平的信心确保在正常和异常操作中将不会出现大的制冷剂泄漏率的系统。满足IEC 60335-2-40:2018第22.125条中定义的所有条件的制冷系统应被视为增强密闭制冷系统。
上述“易燃制冷剂”应理解为在大气压下具有比空气更高的密度。“易燃制冷剂”可以是根据ISO 817分类为A2L、A2或A3类的制冷剂，尤其是分类为A2L类的制冷剂。
上述布置提供了热泵的简单构造。所述简单构造实现了被构造为布置在室内空间中的室内单元的安全操作，因为潜在泄漏的易燃制冷剂被安全地聚集在密封容器中。如果易燃制冷剂的聚集量足够多，则它会“自动”排放到以预定位置进入室内空间的室内单元的外壳的外部。这在所述室内空间内部提供了充分散开，降低了室内空间内着火的风险。这种构造在例如家庭应用的小的室内空间中尤其有利。结果，可以容易地设置泄漏制冷剂的适当释放高度。在该上下文中，可以将释放高度理解为安装高度和释放偏移量之和。安装高度是在安装后器具的底部(例如，室内单元或尤其是外壳)相对于房间地板的高度。对于便携式或落地式室内单元，安装高度例如为0m。对于窗式室内单元，安装高度可为1m，对于壁挂式室内单元，安装高度可以为1.8m，而对于吊顶式室内单元，安装高度可以为2.2m。释放偏移量是从室内单元或外壳(器具)的底部到在制冷剂泄漏的情况下制冷剂可以离开室内单元的释放开口的距离。本发明能够适当地调整释放偏移量。
根据第二方面，释放开口布置于密封容器的顶部中，并且密封容器突出穿过室内单元的外壳的顶部。
因此，泄漏的制冷剂能够在室内单元的上侧(即，顶部)排出。因此，因为能够尽可能高地排出泄漏的易燃制冷剂，所以能够确保易燃制冷剂在室内空间内部的改进的稀释。附加地，不需要另外的密封管等，并且能够保持热泵(尤其是室内单元)的简单构造。
这降低了着火的风险，并且因此降低了与高效易燃制冷剂相关联的风险。
根据第三方面，密封容器另选地包括具有第一端和第二端的烟道。烟道的第一端与密封容器的内部流体连通，并且密封容器的释放开口布置于烟道的第二端。
“烟道”可以理解为刚性或柔性管道。另选地，烟道可以由流体连接(例如气密连接)的若干部分组成。也就是说，烟道可以包括彼此流体连接的多个区段。烟道的至少一个区段可以是柔性的。使用多个区段提高了装配灵活性，因为密封容器能够布置于室内单元内部的不同位置，同时烟道能够使用不同区段来适配，仍然保持释放开口的足够高的位置。
具有由流体连接的若干个部分组成的烟道还能够根据安装情况适配释放开口的高度。这意味着，当例如室内单元被布置为壁挂式室内单元时，与室内单元为落地式的情况相比，可能需要更长或更短的烟道来实现所需的释放开口高度。例如，平台可以将室内单元“提升”在更高的位置(当从室内空间的地面测量时)，使得释放开口高度也增加平台高度。因此，可以需要更短的烟道来实现所需的释放开口高度。
在实施方式中，烟道从外壳的内部穿过外壳的壁延伸到外壳的外部。
具有与密封容器的内部流体连通的烟道并且具有布置在烟道的第二端的释放开口，使得在具有热泵的简单布置的同时，能够在室内空间内部充分进行稀释。此外，在室内单元的外壳处或之外提供“延伸”或“偏离”释放开口位置的烟道提供了增加的装配灵活性并提供了室内单元的更灵活的布局。即，烟道允许释放开口的位置适应室内单元中的密封容器，使得例如释放开口和密封容器能够布置在室内单元内部的不同位置处。
根据第四方面，释放开口被定位为比密封容器的顶部距底部更远，以将泄漏的制冷剂排放到室内空间中。
泄漏的制冷剂主要积聚在密封容器内，在第一步中，这避免了所述泄漏的制冷剂散发到进入室内空间的室内单元的外部。如果易燃制冷剂继续泄漏并流入密封容器中，则泄漏的制冷剂能够从释放开口以足够高的位置排放到室内空间。这支持易燃制冷剂在室内空间内部的稀释，并降低易燃制冷剂富集的风险。
根据第五方面，释放开口位于外壳的顶部上方。
例如，烟道从室内单元外壳的顶部或室内单元的外壳的一侧延伸，使得在烟道的第二端处的释放开口远离室内单元的外壳的顶部。
有益的是，烟道的第二端还包括覆盖释放开口的盖、释放开口中的网、管道U弯、90°管道弯头、以及用于在烟道的第二端封闭释放开口并且用于自动打开释放开口以排放泄漏的制冷剂同时避免污染烟道内部的自开盖中的至少一种。在另一实施方式中，单向阀可以设置于烟道中，自动打开以排放泄漏的制冷剂，同时避免异物和/或湿气进入烟道。
具有位于外壳的顶部上方的释放开口进一步增加了在室内空间内部泄漏的制冷剂的排放高度(释放高度)，并且因此进一步降低了在室内空间内部危险的易燃制冷剂富集的风险。附加地，可以实现室内单元布局的高度装配灵活性。
根据第六方面，使用侧热交换器容纳于密封容器中。
将使用侧热交换器布置于密封容器内部降低了在室内单元内部易燃制冷剂不受控制的泄漏以及随后不受控制的泄漏到室内空间中的风险。此外，能够在经由释放开口与室内单元外部连通的安全环境，即，密封容器中进行室内空间内部的热交换。因此，从使用侧热交换器或将其连接至制冷剂回路的其余部分的管道潜在地泄漏的制冷剂能够安全地聚集在密封容器内部，并且能够经由其排放口排放并稀释。这提供了热泵系统的简单且安全的构造，而无需任何进一步的通风装置。
根据第七方面，制冷剂回路容纳于密封容器中，其中密封容器是外壳。
在该上下文中，外壳的顶部和密封容器的顶部可以涉及相同的元件，而不是指单独的元件。此外，释放开口可以布置在所述外壳的顶部处或顶部中，或者如果需要，布置在烟道的第二端处。
将整个制冷剂回路并且因此包括制冷剂回路的组件(诸如板式换热器、钎焊点、带有急弯的管道等)在内的所有潜在泄漏点布置在密封容器内部提高了热泵的可靠性并禁止制冷剂不受控制地泄漏到室内空间内。也就是说，制冷剂回路经由释放开口单独连接至室内空间，这提高了系统的安全性，并确保潜在泄漏的易燃制冷剂能够以受控方式从室内单元排放，以确保在室内空间内部充分进行稀释。因此也能够减少进出密封容器内部的密封连接点，该密封连接点将密封容器内部的上述制冷剂回路的至少一个元件连接到其在密封容器外部的其余部分。这便于密封容器的设计。
根据第八方面，容纳于密封容器中的压缩机、使用侧热交换器、膨胀装置和热源侧热交换器中的至少一个与管道的连接容纳于密封容器中。
在密封容器内部包括的元件及其与其余制冷剂回路的连接越多，易燃制冷剂不受控制的散发的风险就越低。因此，还将管道及其与制冷剂回路的每个元件的连接包括在密封容器内部提供了更安全的布置，并确保也能够保护密封容器内部的元件与其连接至密封容器外部的管道之间的每个连接点。因此，能够阻止泄漏的易燃制冷剂以不受控制的方式流入室内空间，并且阻止泄漏的易燃制冷剂在稀释易燃制冷剂所需的高度不足的情况下排放到室内空间。
根据第九方面，尤其适用于增强密闭制冷系统，当安装室内单元的外壳时，释放开口位于室内空间的地面(地板)上方至少1.8m处。另选地，当安装室内单元的外壳并设置用于至少使室内空间内的空气循环的风扇时，释放开口相对于室内空间的地面(地板)位于1.8m以下。
在具有例如落地式室内单元的情况下，可以从与室内单元的底板或支架直接接触的室内空间的地面或地板起测量高度。在这种情况下，安装高度为0m，释放开口的高度对应释放偏移量。然而，室内单元的不同布置(例如，在架子或平台上)也是适用的。在这种情况下，释放开口高度不是从与室内单元接触的平台计算，而是从室内空间的地面计算。即使在室内单元(包括释放开口)和室内空间的地面之间布置了若干个元件，也是从室内空间的地面到释放开口来计算释放开口的高度，这与布置在它们之间的元件数量无关。换句话说，释放开口高度(释放高度)是室内单元的安装高度与释放偏移量之和(参见以上)。
因此，当室内单元位于室内空间内部时，释放开口布置于地面以上至少1.8m确保实现足够高的释放开口。这允许充分散开泄漏的易燃制冷剂。这尤其适用于小的室内空间，诸如面积小于200m2的室内空间。另一方面，当室内单元位于室内空间内部使得释放开口相对于室内空间地面布置在1.8米以下，并且在室内空间内设置风扇时，风扇确保室内空间内的空气流通，使得任何泄漏的制冷剂被充分稀释，并且室内空间中的制冷剂浓度保持在起火点以下。
根据第十方面，尤其适用于非增强密闭制冷系统，当安装室内单元的外壳时，释放开口位于室内空间的地面上方的等于或高于下式的较高结果的高度：
Figure BDA0003556361260000071
或
Figure BDA0003556361260000072
考虑所述公式，“H”反映了从室内空间地面测量的释放开口的最小高度，“mc”反映了制冷剂回路中制冷剂的量，并且“LFL”反映了低易燃级别系数，其中，例如，对于R32通常应用的低易燃系数为0.307。
根据这样的布置，可以在房间内部提供密封容器的足够高的释放开口，同时考虑了在这样的系统中使用的制冷剂的量。在许多情况下，通过这种布置能够避免在房间内部提供通风的其它机械元件，诸如风扇等。这提供了一种简单且安全的热泵。关于这第十方面，释放开口的最小高度应至少为0.6m。
根据本公开的术语“密封”不一定理解为排除任何开口。因此，根据第十一方面，密封容器中除释放开口之外的所有开口的累积小于5cm2。在该上下文中，“开口”应理解为将密封容器的内部与密封容器的外部环境连通的开口。此外，在累积中考虑的这种开口的单个尺寸(诸如，直径)大于0.1mm。因此，具有小于0.1mm的尺寸(诸如，直径)的开口不被认为是泄漏的制冷剂能够逸出的开口。
根据第十二方面，密封容器是气密容器。
“气密性”应以如下方式来理解：当在释放开口完全封闭的密封容器中施加高达参考压力三倍的过压时，密封容器内部的制冷剂不应从所述密封容器中泄漏。参考压力是当在打开释放开口的情况下制冷剂回路中的所有制冷剂泄漏到密封容器中达四分钟时的泄漏事件中产生的压力。该参考压力将取决于例如释放开口的截面和防止异物经由释放开口进入密封容器的可能措施。
具有气密容器进一步增加了使用易燃制冷剂的热泵的安全性。
根据第十三方面，连接至容纳于密封容器中的压缩机、使用侧热交换器、膨胀装置和热源侧热交换器中的至少一个的管道穿过释放开口以连接至制冷剂回路的其余部分。
根据这种布置，可以实现密封容器的简单构造，其中设置于其内的所有元件仅通过管道连接，管道经由密封容器的释放开口进出密封容器。因此，能够避免必须密封的其它开口，并且能够实现简单的端部密封良好的布置。
根据第十四方面，制冷剂回路容置易燃制冷剂，和/或制冷剂由R32组成或包括R32。
根据实施方式，根据前述方面中的任何方面的密封容器由至少一片单一金属片、由单一深拉金属片或由模制材料制造。
在容纳压缩机、使用侧热交换器、膨胀装置和热源侧热交换器中的至少一个的情况下，存在在各个组件上产生凝结水(冷凝水)的危险。这种冷凝水可能聚集在密封容器中。为了消除密封容器中水的聚集，可以采取不同的措施，这些措施可以单独实施，也可以一起实施。例如，容纳于密封容器中的组件(诸如使用侧热交换器)可以被隔离以避免或至少减少在组件表面上出现凝结水。另一种措施可以是在密封容器中设置加热器，使得聚集在密封容器中的任何冷凝水能够被蒸发并通过释放开口排放。更进一步的措施是提供排水管或排水开口以从密封容器中排出任何水，排水管/开口包括受控阀。受控阀应允许流体从密封容器通过排水管/开口流出密封容器，但避免在制冷剂泄漏到密封容器20中时通过排水管/开口排放制冷剂。因此，防止任何湿气进入密封容器，使得减少甚至避免在密封容器内部的组件上形成冷凝水的可能性，并且可以排出密封容器内聚集的冷凝水。
根据第十五方面，一种用于安装如上所述的热泵的方法包括：将热泵的室内单元的外壳安装在室内空间中的步骤，其中密封容器的释放开口设置为在室内空间的地面上方至少1.8m。
这种简单且安全的热泵构造的布置提供了对潜在泄漏到室内空间的易燃制冷剂的充分且受控的稀释。这防止了危险的易燃制冷剂富集。此外，这样的布置允许消除在具有例如200m2的面积的小室内空间内部对附加机械通风的要求。附加地，当室内单元是增强密闭制冷系统的一部分时，将释放开口定位于该高度允许避免机械通风，诸如在室内空间中设置风扇(参见以上)。
根据第十六方面，一种用于安装如上所述的热泵的方法包括将热泵的室内单元的外壳安装在室内空间中的步骤，其中，在室内空间中设置风扇，用于至少循环室内空间的空气。在这种上下文中，要强调的是，即使可以提供这种通风，风扇也不需要更换室内空间中的空气，即，主动对室内空间进行通风。然而，风扇通过风扇引起空气运动，使得在房间内的制冷剂和空气混合。结果，制冷剂被稀释并且制冷剂起火的风险降低。风扇可以是主动对室内空间进行通风的通风系统的一部分。另外，可以通过检测制冷剂泄漏来连续驱动或触发风扇。当在室内空间中设置风扇时，释放开口甚至可以位于室内空间的地面(地板)上方1.8m以下。这尤其适用于增强密闭制冷系统的室内单元。
由于所述布置，能够实现紧凑且安全的布置，其在风扇的帮助下充分稀释室内空间内部的空气/制冷剂混合物。所述构造还消除了所述室内空间内部泄漏的易燃制冷剂的潜在富集。
根据第十七方面，一种用于安装如上所述的热泵的方法包括安装热泵的步骤，并且包括将热泵的室内单元的外壳安装在室内空间中的步骤，其中当安装室内单元的外壳时，密封容器的释放开口布置于室内空间的地面以上的等于或高于下式的较高结果的高度：
Figure BDA0003556361260000091
或
Figure BDA0003556361260000092
在此上下文中，“H”反映了从室内空间的地面测量到的释放开口的最小高度，“mc”反映了制冷剂回路中的制冷剂的量，“LFL”反映了较低易燃性下限。“SF”反映安全系数，其中SF为0.75，并且“A”表示室内空间的面积，其中A例如为200m2。这尤其适用于非增强密闭制冷系统的室内单元。此外，在这些情况下，释放开口的最小高度应至少为0.6m。
这种简单且安全的热泵构造的布置提供了对潜在泄漏到室内空间的易燃制冷剂的充分且受控的稀释。这防止危险的易燃制冷剂富集。此外，这种布置允许消除在小的室内空间内部对附加机械通风(诸如风扇)的要求。
当结合附图考虑时，将容易获得本发明及其许多伴随优点的更完整理解，这是因为本发明及其许多伴随优点通过参考以下详细描述变得更易于理解。
附图说明
图1示出了根据本发明的热泵的室内单元的整体结构。
图2示出了图1的室内单元的整体结构，并且省略了室内单元的外壳和密封容器的一部分。
图3示出了图2的室内单元的上部分，但是其内布置有密封容器。
图4A单独示出了图3的密封容器。
图4B示出了图4A的密封容器并且省略了顶壁、底壁和两个侧壁。
图5示出了部分作为剖视图的密封容器的另一实施方式。
图6示出了室内单元中烟道的布置的替代实施方式。
图7示出了具有密封容器的室内单元的另一替代实施方式，该密封容器从室内单元的外壳顶部突出。
图8示出了穿过释放开口进出密封容器的管道的替代布置。
具体实施方式
随后，将详细描述本发明的热泵的几个实施方式。
通常，热泵包括制冷剂回路，在本实施方式中，该制冷剂回路被配置为使易燃制冷剂循环。在本发明的示例性实施方式中使用的制冷剂包含R32，因为R32能够在具有低GWP的同时实现高效的热交换。通常，R32在大气压下包含比空气更高的密度。因此，R32通常富集在空间或容积的底部。将在下面更详细地描述源于R32的密度及其易燃特征的问题。此外，在本发明的上下文中也可以使用其它易燃制冷剂。
本发明的热泵中使用的制冷剂回路对应于通常公知的制冷剂回路，其至少包括压缩机、使用侧热交换器(例如，用于生活热水或空间供暖/冷却，诸如空调或地板加热)、膨胀装置(例如，主膨胀阀)和热源侧换热器(例如，室外空气换热器或地源换热器)。所有元件通过管道连接，使制冷剂可以从一个组件流向另一个组件，并且可以与第二媒介实现热交换。
随后描述的热泵的示例性实施方式涉及空气热泵，其中制冷剂回路的上述元件分别安置在室外单元和室内单元中。
示例性室外单元(未示出)至少容纳主膨胀阀、压缩机和热源侧热交换器，而以下将详细描述的示例性室内单元10至少容纳使用侧热交换器19。这提供了室内单元19的安静且紧凑的设计。尽管如此，室内单元10和室外单元中的制冷剂回路的其它构造和布置也是适用的。
图1例示了空气热泵的这种室内单元10的示例性实施方式。图1示出了用于产生热水(例如作为生活热水)和/或空间供暖的落地式室内单元10，其可以放置在室内空间的地面上，即，建筑物内部的应该在其中产生热水的房间。然而，壁挂式室内单元也可适用。例如，所产生的热水可以用于浴室应用(淋浴、浴缸等)、家庭中厨房或地板下供暖系统。
图2例示了图1所示的落地式室内单元10的整体结构，其中已去除了外壳15的侧部。
从室内空间的放置室内单元10的地面(未示出)开始，在底板12上设置隔离箱11，其中室内单元10的横向外壳15(图2中未示出)可以安装在隔离箱11上。
隔离箱11可以由不锈钢制成并且可以被隔离材料覆盖。隔离箱11存放由室内单元10产生的生活热水，并高效地避免产生的热水迅速冷却。这使得热水可以在任何时候直接且持续可用。在落地式室内单元10的示例性实施方式中，隔离箱11可以具有180升至230升的容积。然而，本申请不限于此，并且其它容积也可适用。
排水盘13设置于所述隔离箱11上方，以允许排出蓄积在排水盘上的任何凝结水。在图1和图2的示例性实施方式中，在室内单元10内部产生热水所需的所有元件设置于所述排水盘13上方并且将在下面更详细地描述。
在排水盘13上方，室内单元10的外壳15包括顶部16，该顶部16形成室内单元10的外壳15的顶部分。
水连接管14从外壳15的所述顶部16突出以提供热泵的室内单元10的顶部连接。即，在本实施方式中，水连接管14可以是闭合回路的一部分并且将室内单元10连接到至少一个加热应用，诸如地暖、散热器、热风采暖等。附加地，浸没在家用热水箱(隔离箱11)中的盘管可以是所述闭合回路的一部分以加热容置于家用热水箱中的水。因此，水连接管14能够将室内单元10中的例如相对热的水流向家庭内其期望的应用，并且能够将相对冷的水流入室内单元10中。生活热水管26和新水管27设置为分别从生活热水箱抽出热水，并将新水送入生活热水箱进行补充。
在本实施方式中，流入室内单元10的闭合回路中的水被引导通过室内单元10的使用侧热交换器19。在所述使用侧热交换器19内部，水与制冷剂回路中的制冷剂(这里是R32)进行热交换，并且因此被加热。接着，加热后的水从使用侧热交换器19流出并流过设置于隔离箱11中的盘管，使得容置于隔离箱11中的水被加热。另外(如在本实施方式中)或作为替代，加热后的水可以直接流向至少一个加热应用，诸如地暖、散热器、热风采暖等。如果需要，可以提供开关装置，使得加热后的水可以依据需求而循环通过用于产生生活热水的盘管或用于空间供暖的至少一个加热应用。如果家庭供应(例如，例如自来水)需要热水，则可以将其从隔离箱11中取出并经由家庭热水管26从室内单元10中流出到例如在住宅的相同或不同的房间里的其家庭应用。为了补充隔离箱11，冷水通过新水管27流入箱中。当然，本发明不限于此，并且可以想到其它实施方式。
为了在使用侧热交换器19内部实现热气态R32和冷水之间的上述热交换，热气态R32从室外单元(未示出)经由气态制冷剂管17流入使用侧热交换器19。
因此，经由气态制冷剂管17进入使用侧热交换器19的热气态制冷剂与冷水之间的热量可以在所述使用侧热交换器19中进行交换。反之，不仅水被加热，而且制冷剂的温度相应降低。依据期望的应用，可以在使用侧热交换器19内部以平行流或逆流两种方式进行热交换。
由于在使用侧热交换器19内部的热交换期间制冷剂的所述冷却，制冷剂被液化，经由液态制冷剂管18离开使用侧热交换器19，然后流出室内单元10并返回制冷剂回路的室外单元(未示出)。其中，由于制冷剂回路的热源侧热交换器内部的压缩和热交换，制冷剂的温度再次升高。然后，制冷剂可以用于在使用侧热交换器19内部与冷水进一步热交换以产生例如热水。
诸如空气净化阀、磁性过滤器、控制器、三通阀、流量传感器、膨胀容器、压力传感器、备用加热器、连接终端、开关盒、用户界面、循环泵等的空气热泵室内单元的其它公知元件与示例性实施方式的描述无关，并且对于本领域技术人员而言是众所周知的，因此将省略对其的进一步描述。因此，出于定位目的，一些元件也未在附图中示出。
图3示出了图1和图2所示的示例性实施方式的室内单元10的上部分。从图3可以得出，室内单元10包括密封容器20，该密封容器20容纳在室内单元10的外壳15内。所述密封容器20为气密容器，其在本实施方式中包括底部21和顶部22并且可容纳压缩机、使用侧换热器19、膨胀装置和热源侧换热器中的至少一个。尽管本实施方式将密封容器示出为被构造为片状金属盒，但其它构造也是可以想到的。
图5中示出了一个这样的示例。在该示例中，密封容器20可以由至少两个不同材料的构件制成。这两个构件可以包括由例如塑料制成的壳体29和由例如片状金属制成的盖30。壳体29替代例如图4所示实施方式的四块片状金属，例如类似于底部21、顶部22和三个侧壁28的那些片状金属。剩下的一个侧壁28(尤其是管14、17、18所穿过的并且包括密封的接触区域25的侧壁)保持为片状金属的盖30。与在每个片状金属之间都需要密封件的片状金属盒相比，该实施方式仅需要在壳体29和盖30之间的一个密封件31。在该实施方式中，烟道24被示为相对短，使得释放开口23仅位于顶部22的稍上方。然而，在其它实施方式中，烟道24可以通过管子或管道延伸，以便将释放开口23设置更高的位置，类似于图3中的实施方式所示。
在本文所描述的示例性实施方式中，密封容器20示例性地容纳并完全覆盖使用侧热交换器19。在这方面要强调的是，除了气态制冷剂管17、液态制冷剂管18和水连接管14所穿过的侧壁28之外，在图2中没有示出密封容器。附加地，在图4A中单独示出了密封容器20，并且为了显示其内部，在图4B中去除了底部21、顶部22和两个侧壁28。
尽管如此，但是压缩机、膨胀阀和热源侧热交换器中的至少一个或全部也可以容纳在密封容器中。在这样的构造中，密封容器20然后可以是室内单元10的外壳。
提供完全覆盖并容纳室内单元10的使用侧热交换器19的密封容器20能够避免与在使用侧热交换器19内部潜在地泄漏制冷剂有关的问题。所述构造可以避免易燃制冷剂(这里R32)的不受控制的排放进入设置有室内单元10的室内空间。在图1至图3的实施方式中，用于连接使用侧热交换器19与制冷剂回路和上述水回路的进出密封容器20的水和制冷剂管道贯穿密封容器的壁。然而，所述贯穿区域也被密封，从而在密封容器20的所述密封接触区域25处也能够避免泄漏制冷剂的不受控制的排放。
为避免所述密封容器20内部压力由于制冷剂泄漏而升高，并禁止泄漏的易燃制冷剂不受控制地排放到室内空间，密封容器20包括释放开口23。所述释放开口23使得泄漏的制冷剂能够以更可控的方式被排放到室内单元10的外壳15的外部。这使得能够实现排出的易燃制冷剂的充分散开，并且能够禁止室内空间中易燃制冷剂富集的风险。
从图2、图3和图4A、图4B的比较而变得清楚的是：使用侧热交换器19到制冷剂回路的管道的连接也布置在密封容器20内，并且仅制冷剂回路的管道和水连接管进出密封容器20。因此，潜在的泄漏点(即，诸如板式热交换器之类的使用侧热交换器19)以及使用侧热交换器19与制冷剂回路的管道的连接布置在密封容器20内部。换个说法，容易发生泄漏的钎焊连接设置在密封容器20内。因此，能够减少源自在使用侧热交换器19的上述连接点处制冷剂向制冷剂回路的其余部分泄漏的风险，因为所述泄漏的制冷剂只会泄漏到密封容器中，然后可以以更加可控的方式经由释放开口23排放到室内单元10的外壳15的外部。
为了经由释放开口23实现泄漏制冷剂的这种受控释放，泄漏的制冷剂必须排放得足够高。在图3所示的实施方式中，密封容器20包括具有第一端和第二端的烟道24。烟道24的第一端与其中设置有使用侧热交换器19的密封容器20的内部流体连通。反之亦然，密封容器20的释放开口23布置在烟道的第二端。该烟道24旨在增加泄漏制冷剂的释放高度。这在保持室内单元10的整体尺寸小的同时，提供了泄漏制冷剂在室内空间内部的充分散开。
在图1至图3的示例性实施方式中，烟道24代表直管，其中第一端是烟道的下端，而第二端位于比第一端更高的位置。
此外，图1至图3的实施方式的烟道24以及相应的密封容器20的释放开口23在高度方向上通过室内单元10的外壳15的顶部16突出以将泄漏的制冷剂尽可能高地排放到外壳15的外部。
尽可能高的排放泄漏的易燃制冷剂确保了能够实现泄漏的R32的充分稀释，并且能够避免在室内空间内部的易燃制冷剂富集。下面更详细地举例说明对释放开口高度的具体要求。
在进一步的未示出的实施方式中，烟道24也可以在水平方向上延伸，使得烟道24的第一端和第二端布置在相同(高度)水平。
烟道24也可以从密封容器20的侧表面突出。所述侧表面表示密封容器的设置于密封容器20的底部21和顶部22之间的垂直表面。
在上下文中，烟道24可以包括“L”形状，使得其第二端在背离室内单元10的基板11的方向上开口并且布置在比烟道24的与密封容器20的内部流体连通的第一端更高的位置处。这种构造示例性地示出于图6的实施方式中。
图6表示类似的室内单元10的上部分的比参照图1至图4B描述的那些更方便的截面图。图6仅在烟道24的形状和布置方面不同。因此，省略了与图1至图4B的实施方式中相似的元件的冗余描述。此外，要强调的是，也是出于定位目的，在图6中省略了密封容器20的上部分处的气态制冷剂管17和水连接管14的连接。
尽管如此，但是关于图6的实施方式，可以得出在图6的烟道24的第二端处的“L”状烟道24的释放开口23也位于如上所述的空内空间的地面上方的高度H处。在一个特定实施方式中，图6的烟道24的释放开口23位于外壳15的顶部16上方。在任何情况下，密封容器20内部的泄漏制冷剂能够在该实施方式中在足够高的位置处排放。这种布置提供了室内单元10内部的使用侧热交换器19的简单、安全且灵活的布置。在另一个实施方式中，由图6中的虚线所描绘的，烟道24可以向下朝向，即，释放开口23面向地板。因此，减少了异物经由烟道24进入密封容器20的风险。在所示实施方式中，释放开口23设置为低于密封容器20的底部21。然而，必须注意释放开口23的高度仍然满足上述要求。
图7的截面图示出了另一替代的室内单元实施方式。所述实施方式与上述实施方式的不同之处在于密封容器20和释放开口23的构造并且不需要烟道。尽管如此，将省略与先前描述的实施方式类似的元件的描述。
图7的实施方式的释放开口23布置在密封容器20的顶部22中。此外，密封容器20穿过室内单元10的外壳15的顶部16突出。
因此，可以省略烟道的设置，并且能够实现用于在室内单元的最高可能位置处释放潜在泄漏的易燃制冷剂的简单构造。
在另一个未示出的实施方式中，图7的实施方式的释放开口23可以在密封容器20的顶部的整个直径上延伸。换句话说，密封容器20在其顶部22完全敞开，使得能够通过在尽可能高的位置处的排放来实现在使用侧热交换器19中的泄漏的易燃制冷剂的散开。此外，这便于使用侧热交换器19在密封容器20内部的布置。
在图8的室内单元10的一部分的截面图中示出了另一实施方式。在该实施方式中，容纳在密封容器20中的使用侧热交换器19以及所有相应的水和制冷剂管道(诸如气态制冷剂管17、液态制冷剂管18以及水连接管14)通过释放开口23进出密封容器20。
通过释放开口23进出密封容器20的管道的布置使得能够避免泄漏的制冷剂潜在可能穿过密封容器20的密封接触区域25(例如侧壁)以不受控制的方式从密封容器20排放。因此，能够提高这种室内单元10的安全性。
请注意，这种布置对所有上述实施方式有效，即，具有烟道24的实施方式以及具有从室内单元10的顶部16突出的、在密封容器20的顶部22中的释放开口23的实施方式。
不管密封容器20、烟道24、释放开口23等的实际构造和布置如何，再次要强调的是：当在室内空间安装室内单元的外壳时，使密封容器20的释放开口23尽可能高地位于室内空间的地面上方是很重要的。
这使得如果易燃制冷剂从布置于室内单元中的制冷剂回路的使用侧热交换器19中或在其至其余元件的连接点处泄漏时，泄漏制冷剂能够主要聚集在密封容器20内部。泄漏制冷剂的量增加并充满密封容器，然后泄漏的制冷剂能够经由释放开口23在高的位置处被排放到室内单元10的外部并进入室内空间。
由于在上述实施方式中使用的易燃制冷剂在大气压下具有比空气更高的密度，因此易燃制冷剂将聚集在室内空间的底部。这可能导致易燃制冷剂在室内空间内部的危险富集，在最坏的情况下这可能会导致着火。
因此，上述所有实施方式主要旨在将所有潜在的制冷剂泄漏点定位在密封容器内部。因此，具体地通过适当地布置释放开口，能够可靠地确定/定义并根据需要调整从密封容器中释放制冷剂的高度。具体地，能够释放制冷剂，以保证制冷剂在室内空间中的充分稀释。这降低了室内空间内易燃制冷剂富集的风险。
具有从室内单元顶部突出的、在烟道24的端部或密封容器21的顶部22处的释放开口23分别使得由于释放开口的足够高度而能够实现所述散开。
鉴于此，所有描述的实施方式都涉及增强密闭制冷系统并且经由释放开口23排放易燃制冷剂，该释放开口23位于室内单元所安置的室内空间的地面以上至少1.8m处。出于定位目的，已在图2中突出示出释放开口的高度H。因此，即使在室内空间的总面积为200m2以下的小室内空间(诸如，家庭住宅)中，也不需要通风等。
尽管如此，但是经由释放开口23的具有较低释放高度的布置也是适用的。在这种情况下，可以经由释放开口23布置泄漏的易燃制冷剂的释放高度，释放开口23相对于布置有室内单元的室内空间的地面位于1.8m以下。然而，所述配置可能需要附加装置来保证在泄漏情况下的安全处置。这种附加装置的示例是风扇，其用于增加泄漏制冷剂与室内空间中的可用空气量的混合，或者甚至通过使用室内空间的主动通风来交换室内空间中的空气。风扇可以连续运行，或者可以通过检测制冷剂泄漏而触发启动风扇。因此，可以实现泄漏的易燃制冷剂在中间空间中的充分散开。可以实施的其它示例包括警报功能或将存在于制冷剂回路中的制冷剂排出到制冷剂回路内能够安全存放制冷剂的位置，诸如热泵的室外单元。
对于非增强密闭制冷系统，释放开口23的高度必须等于或高于下式的较高结果：
Figure BDA0003556361260000171
或
Figure BDA0003556361260000172
H反映了从室内空间的地面测量到的释放开口23的最小高度，mc反映了制冷剂回路中的制冷剂的量，LFL反映了所使用的制冷剂的较低易燃性下限，SF反映了安全系数，并且A表示室内空间的面积。R32的较低易燃性下限可以示例性地考虑为LFL＝0.307，安全系数为SF＝0.75，并且室内空间面积为A＝200m2。
将上述SF＝0.75和A＝200m2的值代入以上式，得到下式：
Figure BDA0003556361260000173
或
Figure BDA0003556361260000174
然而，也可以应用室内空间的面积A、安全系数SF等的其它值。出于定位目的，已在图2中突出示出了释放开口的所述高度H。
在以落地式室内单元的形式安装室内单元的情况下，可以从与室内单元的底板或支架直接接触的室内空间的地面或地板起测量高度。然而，室内单元的不同安装(例如，在架子或平台上)也是适用的。在这种情况下，释放开口高度不是从与室内单元接触的平台开始计算，而是从与平台接触的室内空间的地面计算。即使在室内单元(包括释放开口)与室内空间的地面之间设置若干元件，释放开口高度也是从室内空间的地面到密封容器的释放开口来计算，这与布置在它们之间的元件的数量无关。在任何情况下，对于非增强密闭制冷系统，释放开口在室内空间的地面(地板)上方的最小高度应为0.6m。
[附图标记列表]
10 室内单元
11 隔离箱
12 底板
13 排水盘
14 水连接管
15 外壳
16 外壳的顶部
17 气态制冷剂管
18 液态制冷剂管
19 使用侧热交换器
20 密封容器
21 密封容器的底部
22 密封容器的顶部
23 释放开口
24 烟道
25 密封接触面积
26 生活热水管
27 新水管
28 密封容器的侧壁
29 壳体
30 盖
31 密封件
引用列表
专利文献
[专利文献1]EP 3222941 A1
[专利文献2]FR 2827948 B1
[专利文献3]EP 3139105 A1

Claims (17)

1.一种热泵，该热泵包括：
制冷剂回路，该制冷剂回路被构造为使易燃制冷剂循环，所述制冷剂回路具有通过管道连接的压缩机、使用侧热交换器(19)、膨胀装置和热源侧热交换器；以及
室内单元(10)，该室内单元(10)被构造为布置在室内空间中，该室内单元(10)包括：
外壳(15)，该外壳(15)具有顶部(10)；
密封容器(20)，该密封容器(20)容纳于所述外壳(15)中，其中所述密封容器(20)具有底部(21)和顶部(22)，并容纳所述压缩机、所述使用侧热交换器(19)、所述膨胀装置和所述热源侧热交换器中的至少一个，
其中，所述密封容器(20)具有释放开口(23)以将泄漏的制冷剂排放到所述室内单元(10)的所述外壳(15)的外部。
2.根据权利要求1所述的热泵，其中，所述释放开口(23)布置在所述密封容器(21)的所述顶部(22)中，并且所述密封容器(20)突出穿过所述室内单元(10)的所述外壳(15)的所述顶部(16)。
3.根据权利要求1所述的热泵，
其中，所述密封容器(20)包括具有第一端和第二端的烟道(24)，
其中，所述烟道(24)的所述第一端与所述密封容器(20)的内部流体连通，并且所述密封容器(20)的所述释放开口(23)布置在所述烟道(24)的所述第二端。
4.根据权利要求3所述的热泵，其中，所述释放开口(23)被定位为比所述密封容器的顶部(21)距所述底部更远，以将泄漏的制冷剂排放到所述室内空间中。
5.根据权利要求4所述的热泵，其中，所述释放开口(23)位于所述外壳(15)的所述顶部(16)上方。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的热泵，其中，所述使用侧热交换器(19)容纳于所述密封容器(20)中。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的热泵，其中，所述制冷剂回路容纳于所述密封容器(20)中，并且其中所述密封容器(20)是所述外壳(15)。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的热泵，其中，容纳于所述密封容器(20)中的所述压缩机、所述使用侧热交换器(19)、所述膨胀装置和所述热源侧热交换器中的所述至少一个与所述管道的连接容纳于所述密封容器(20)内。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的热泵，其中，
a)当安装所述室内单元(10)的所述外壳(15)时，所述释放开口(23)位于所述室内空间的地面上方至少1.8m处，或
b)当安装所述室内单元(10)的所述外壳(15)并且设置用于至少使所述室内空间内的空气循环的风扇时，所述释放开口(23)相对于所述室内空间的地面位于1.8m以下。
10.根据权利要求1至8中的任一项所述的热泵，其中，当安装所述室内单元(10)的所述外壳(15)时，所述释放开口(23)位于所述室内空间的地面上方的等于或高于下式的较高结果的高度处：
Figure FDA0003556361250000021
或
Figure FDA0003556361250000022
其中，H反映了从所述室内空间的地面测量的所述释放开口(23)的最小高度，mc反映了所述制冷剂回路中所述制冷剂的量，LFL反映了低易燃级别系数。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的热泵，其中，所述密封容器(20)中除了所述释放开口(23)之外的、具有大于0.1mm的单个尺寸并且将所述密封容器(20)的内部与所述密封容器(20)的外部环境连通的所有开口的累积小于5cm2，其中，所述密封容器(20)中除了所述释放开口(23)以外的具有不大于0.1mm的单个尺寸的开口不被视为泄漏的制冷剂能够逸出的开口。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的热泵，其中，所述密封容器(20)是气密容器。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的热泵，其中，连接至容纳于所述密封容器(20)中的所述压缩机、所述使用侧热交换器(19)、所述膨胀装置和所述热源侧热交换器中的至少一个的管道穿过所述释放开口(23)以连接到所述制冷剂回路的其余部分。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的热泵，
其中，所述制冷剂回路容置所述易燃制冷剂，和/或
其中，所述制冷剂由R32组成或包括R32。
15.一种用于安装根据前述权利要求1至14中的任一项所述的热泵的方法，该方法包括以下步骤：
将所述热泵的所述室内单元(10)的所述外壳(15)安装于所述室内空间中，其中所述密封容器(20)的所述释放开口(23)布置在所述室内空间的地面上方至少1.8m处。
16.一种用于安装根据前述权利要求1至14中的任一项所述的热泵的方法，该方法包括以下步骤：
将所述热泵的所述室内单元(10)的所述外壳(15)安装于所述室内空间中，其中在所述室内空间中设置风扇，用于至少使所述室内空间中的空气循环，并且其中所述密封容器(20)的所述释放开口(23)布置在所述室内空间的地面上方1.8m以下。
17.一种用于安装根据前述权利要求1至14中的任一项所述的热泵的方法，该方法包括以下步骤：
将所述热泵的所述室内单元(10)的所述外壳(15)安装于所述室内空间中，其中，当安装所述室内单元(10)的所述外壳(15)时，所述密封容器(20)的所述释放开口(23)布置于所述室内空间的地面上方的等于或高于下式的较高结果的高度处：
Figure FDA0003556361250000031
或
Figure FDA0003556361250000032
其中，H反映从所述室内空间的地面测量到的所述释放开口(23)的最小高度，mc反映所述制冷剂回路中所述制冷剂的量，LFL反映了较低易燃性下限，SF反映安全系数，其中SF为0.75，并且A表示所述室内空间的面积，其中A优选地为200m2。
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