DD219266A1

DD219266A1 - SAFETY DEVICE FOR HEAT PUMPING AND COOLING PLANTS WITH LIQUID-HAZARDOUS EVAPORATOR OR BIN. CAPACITOR

Info

Publication number: DD219266A1
Application number: DD25504483A
Authority: DD
Inventors: Thomas Taube
Original assignee: Energiekombinat Frankfurt O Ve
Priority date: 1983-09-22
Filing date: 1983-09-22
Publication date: 1985-02-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung fuer den Betrieb von Waermepumpen- und Kaelteanlagen zur Vermeidung von Verschmutzungen des Waermetraegermediums und Zerstoerung der Anlage durch Fluessigkeitsaustausch zwischen Kaeltemittel, Oel und Waermetraegermedium im Havariefall. Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung einer Sicherheitsvorrichtung, die bei auftretenden Havarien eine selbstaendige Abschaltung der Anlage unter gleichzeitiger Abriegelung des im Verdampferkreislauf befindlichen Waermetraegermediums vom uebrigen Kreislauf. Erfindungsgemaess besteht die Sicherungsvorrichtung aus einem als Hochpunkt ausgebildeten Kaeltemittelwaechter, bestehend aus Gehaeuse, Ueberwurfkappe mit Elektroden und Entlueftungsventil sowie einem Schwellwertschalter besteht. Dabei ist der Kaeltemittelwaechter ueber einen Hilfsstromkreis mit dem Schwellwertschalter und ueber dessen Relais mit den im Vor- und Ruecklauf des Verdampferkreislaufes befindlichen Absperrorganen verbunden. Bei Havarien in das Waermetraegermedium gelangende Kaeltemittel verdampft und bewegt sich gasfoermig bis in den Hochpunkt, wo es sich zwischen den Elektroden anlagert und ueber eine Widerstandsaenderung des dort fliessenden Hilfsstromes die Ausloesung des Schwellwertschalters bewirkt.The invention relates to a safety device for the operation of heat pump and Kaelteanlagen to prevent contamination of the heat transfer medium and destruction of the system by Fluessigkeitsaustausch between Kaeltemittel, oil and heat transfer medium in case of emergency. The object of the invention is the development of a safety device which, in case of accidents occurring a self-sufficient shutdown of the system with simultaneous closure of the heat transfer medium located in the evaporator circuit from the rest of the cycle. According to the invention, the safety device consists of a high-level refrigerant safety device consisting of a housing, a cap with electrodes and a venting valve and a threshold value switch. In this case, the Kaeltemittelwaechter is connected via an auxiliary circuit with the threshold and via its relay with the upstream and downstream of the evaporator circuit shut-off. In case of accidents in the heat transfer medium reaching Kaeltemittel vaporizes and moves gasfoermig to the high point, where it attaches itself between the electrodes and causes a change in resistance of the auxiliary current flowing there triggers the threshold.

Description

Sicherheitsvorrichtung für Wärmepumpen- und Kälteanlagen mit flüssigkeitsbeaufschlagtero Verdampfer bzw. KondensatorSafety device for heat pump and refrigeration systems with liquid-pressurized evaporator or condenser

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung für den Betrieb von Wärmepumpen- und Kälteanlagen mit flüssigkeits- beaufschlagtem Verdampfer bzw· Kondensator zur Vermeidung von Verschmutzungen des Wärmeträgerniediums und gleichzeitigem Schutz der Anlage vor Zerstörungen durch Flüssigkeitsaustausch zwischen Kältemittel,öl und Wärmeträgermedium bei auftretenden Havarien·The invention relates to a safety device for the operation of heat pump and refrigeration systems with flüssigkeitss- beaufschlagtem evaporator or · condenser to prevent contamination of Wärmeträgerniediums and simultaneous protection of the system from destruction by liquid exchange between refrigerant, oil and heat transfer medium in case of accidents ·

f.P. 1983*mp * 1983

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Pur den Betrieb Von Wärmepumpenanlagen zur Raumheizung sind als Wärmequelle vorwiegend Ab-, Brauch-, Grund- und Oberflächenwasser bekannt, die beim Betrieb in der Regel keine zusätzlichen Sicherheitsvorrichtungen benötigen. Entsprechende Schaltungsanordnungen sind beispielsweise in DD-WP 119079, 122849, 141707 u.a. beschrieben. Aus DE - OS 2834442, 2939393 und 2939807 sind Wärmepumpenanlagen mit Trinkwasser als Wärmeträgermedium bekannt, wobei das Trinkwasser nach dem Wärmeentzug der Kanalisation oder wieder dem Trinkwassernetz zugeführt wird, bzw. im Erdreich versickert. Die dabei auftretenden Wasserverluste sind jedoch insbesondere beim Betrieb von Großwärmepumpen nicht vertretbar und die Rückführung in das Versorgungsnetz durch die vorhandene Verschmutzungsgefahr aus hygienischen Gründen nicht zu verantworten. Es wurde bereits vorgeschlagen, die Verschmutzung des 7/ärmeträgermediums dadurch auszuschließen, daß dae Wärmeträgermedium mit einem geringen Überdruck in den Verdampfer der Wärmepumpe eingeleitet wird, was Jedoch im Havafiefall zu einem unzulässigen Druckaufbau in der Wärmepumpe und damit zur Zerstörung derselben führen kann. Characteristics of the known technical solutions Pur the operation of heat pump systems for space heating are known as heat source mainly wastewater, service, groundwater and surface water, which usually require no additional safety devices during operation. Corresponding circuit arrangements are described, for example, in DD-WP 119079, 122849, 141707 and others. DE-OS 2834442, 2939393 and 2939807 heat pump systems with drinking water are known as heat transfer medium, the drinking water is fed to the heat extraction of the sewer or back to the drinking water network, or seeped into the ground. However, the water losses occurring are not justifiable especially in the operation of large heat pumps and the return to the supply network by the existing risk of contamination for reasons of hygiene is not responsible. It has already been proposed to preclude the contamination of the 7 / medium-carrier medium that dae heat transfer medium is introduced with a slight overpressure in the evaporator of the heat pump, which, however, in the event of an accident may lead to an inadmissible pressure buildup in the heat pump and thus the destruction thereof.

Insbesondere durch die verstärkte Anwendung von Wärmepumpenanlagen zur Wärmerückgewinnung aus einer Vielzahl flüssiger Medien, die vor Verschmutzung zu schützen sind, ist eine Betreibung derartiger Anlagen ohne zusätzliche Sicherheitsvorkehrungen nicht mehr vertretbar.In particular, through the increased use of heat pump systems for heat recovery from a variety of liquid media that need to be protected from contamination, an operation of such systems without additional safety precautions is no longer acceptable.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist die Entwicklung einer Sicherheitsvorrichtung für Wärmepumpen- und Kälteanlagen mit flüssigkeitsbeaufschlagtem Verdampfer bzw.Kondensator, mit der im Havariefall eine Verschmutzung des Wärmeträgermediuras bei hoher Betriebssicherheit für die Anlage .selbst ausgeschlossen wird.The aim of the invention is the development of a safety device for heat pump and refrigeration systems with flüssigkeitsbeaufschlemem evaporator or condenser, with the pollution in the event of damage to the Wärmeträgermediuras with high reliability for the plant is self-excluded.

Explanation of the -Weaena of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch die Entwicklung einer Sicherheitsvorrichtung für Wärmepumpen- und Kälteanlagen mit flüssigkeitsbeaufschlagtem Verdampfer bzw. Kondensator den Betrieb solcher Anlagen so zu steuern, daß bei auftretenden Havarien eine selbständige Abschaltung dar Anlage unter gleichzeitiger Abriegelung des im Verdampferkreislauf befindlichen Wärmeträgermediums erfolgt, so daß kein Stoffaustausch zwischen dem abgeriegelten Medium zum übrigen Kreislauf erfolgen kann·The invention has for its object to control by the development of a safety device for heat pump and refrigeration systems with flüssigkeitssbeaufschlagtem evaporator or condenser, the operation of such systems so that in case of accidents an independent shutdown is plant with simultaneous closure of the heat transfer medium located in the evaporator circuit, so that no mass transfer can take place between the sealed-off medium and the rest of the cycle.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in den Wärmequellenkreislauf nach der Verdampfereinheit bei Wärmepumpen, bzw· nach der Kondensatoreinheit bei Kälteanlagen eine Sicherheitsvorrichtung angeordnet ist, die aus einem als Hochpunkt ausgebildeten Kältewächter und einem Schwellwertschalter besteht· Der Kältewächter besteht aus einem Gehäuse mit aufschraubbarer Überwurfkappe, in welcher Elektroden und ein Entlüftungsventil angeordnet ist» Die Elektroden sind über einen Hilfsstromkreis mit dem Schwellwertschalter und über dessen Relais mit den im Vor- und fiücklauf des Wärmeträgerkreislaufes angeordneten Absperrorganen verbunden» Im Betriebszustand ist der als Hochpunkt ausgebildete Kältemittelwächter mit dem Wärmeträgermedium gefüllt und der Schwellwertschalter läßt über sein geschlossenes Heiais alle Schalthandlungen der Wärmepumpen- oder Kälteanlage zu· Gelangt im Havariefall Kältemittel in das Wärmeträgermedium, verdampft es und wird in Strömungsrichtung gasförmig bis in den Kältemittelwächter fortbewegt, wo es sich zwischen den in der Überwurfkappe befindlichen Elektroden anlagert und durch eine Widerstandsänderung des dort fließenden Hilfsstromes zur Auslösung des Schwellwertschalters und damit über die im Gesamtsystem der Anlage vorhandene Sicherheitstechnik zur Abschaltung der Anlage bei gleichzeitiger Abriegelung des verunreinigten Wärmequellenabschnittes führt·According to the invention the object is achieved in that in the heat source circuit after the evaporator unit in heat pumps, or after the condenser unit in refrigeration systems, a safety device is arranged, which consists of a designed as a high-level cold monitor and a threshold · The cold monitor consists of a housing with screw-on cap , in which electrodes and a vent valve is arranged »The electrodes are connected via an auxiliary circuit to the threshold and via its relay with the upstream and downstream of the heat transfer circuit arranged shut-off valves» In the operating state, the formed as a high point refrigerant monitor is filled with the heat transfer medium and the Threshold switch allows all switching operations of the heat pump or refrigeration system via its closed Heiais · If in the event of an accident refrigerant in the heat transfer medium, it evaporates and becomes in the flow direction gaseous up to the refrigerant monitor moves, where it attaches itself between the electrodes located in the cap and by a change in resistance of the auxiliary current flowing there to trigger the threshold and thus over the entire system of the system existing safety technology for switching off the system while concealing the contaminated heat source section leads ·

SIb weiteres Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung ist, daß zur Inbetriebnahme der Anlage zur Verhinderung des unbeabsichtigten Ansprechens des Kältemittelwächters durch dort angelagerte Luft parallel zum Schwellwertschalter ein Schließer mit selbständigem Rückgang angeordnet ist und bei größeren Anlagen zur Betätigung der Absperrorgane und zur Abschaltung der Anlage ein Hilfsachüta angeordnet ist.Another embodiment feature of the invention is that for commissioning of the system to prevent the unintentional response of the refrigerant monitor by there annealed air parallel to the threshold a normally open with declining is arranged and larger auxiliaries for actuating the shut-off and shutdown of the system is arranged a Hilfsachüta ,

Ausführungsbeispiel , Embodiment ,

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden* In den zugehörigen Zeichnungen zeigenThe invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment * In the accompanying drawings show

Figur 1 Aufbau des Kälteraittelwächters Figur 2 ÜbersiehtsschaltungFIG. 1 Construction of the cold medium monitor FIG. 2 Overview circuit

Der in der Rohrleitung 1 als Hochpunkt 2 angeordnete Kältend, ttelwächter besteht aus dem Gehäuse3mit gasdicht aufschraubbarer überwurfkappe 4, ia der zwei Elektroden 5 und ein Entlüftungsventil β angeordnet sind·The arranged in the pipeline 1 as a high point 2 Refrigerant, telet monitor consists of the Gehäuse3mit gas-tight screw-cap cap 4, ia the two electrodes 5 and a vent valve β are arranged ·

Die Elektroden 5 sind über einen Hilfsstromkreis 8 mit einem Schwellwertschalter 7 und über dessen Relais 17 mit den in der Vorlauf!eitung 14 und Rücklaufleitung 15 angeordneten Magnetventilen 9 und 10 verbunden· Zwischen dem Verdampfer der Wärmepumpe 13 und dem in der Rücklaufleitung 15 angeordneten Magnetventil 10 befindet sich eine ebenfalls über Steuerleitung zu bedienende selbständige Entleerung 16, die beim Schließen der Magnetventile 9 und 10 öffnet. Barallel zum Schwellwertschalter 7 ist ein Schließer 11 mit selbständigem Rückgang angeordnet·The electrodes 5 are connected via an auxiliary circuit 8 to a threshold value switch 7 and via its relay 17 to the solenoid valves 9 and 10 arranged in the supply line 14 and return line 15. Between the evaporator of the heat pump 13 and the solenoid valve 10 arranged in the return line 15 there is a self-draining 16 also to be operated via control line, which opens when closing the solenoid valves 9 and 10. In parallel to the threshold value switch 7, a closer 11 with independent drop is arranged ·

Für die Inbetriebnahme der Anlage wird der Schließer 11 betätigt, um ein Ansprechen des Schwellwertschalters 7 durch das zwischen den Elektroden 5 evtl. angelagerte Luftpolster zu vermeiden und der als Hochpunkt ausgebildete Kältemittelwächter 2 über dessen Entlüftungsventil β vollständig mit dem Wärmeträgermedium gefüllt« > For the commissioning of the system, the closer 11 is actuated in order to avoid a response of the threshold switch 7 by the between the electrodes 5 possibly appended air cushion and formed as a high point refrigerant monitor 2 via the vent valve β completely filled with the heat transfer medium « >

Im Betriebszustand läßt der Schwellwertschalter 7 alle!Schalthandlungen der Wärmepumpen- oder. Kälteanlage zu· Gelangt bei Havarien austretendes Kältemittel in das Wärmeträgermedium,, verdampft es und wird in Strömungsrichtung gasförmig bis in den Kältemittelwächter 2 fortbewegt, wo es sich zwischen den dort befindlichen Elektroden 5 anlagert und durch eine Widerstandsänderung deä dort fließenden Hllfsstromes zur. Auslösung des Schwellwertschalters 7 und über dessen Relais zum Schließen der Magnetventile 9 und 10, öffnen der selbständigen Entleerung 16 und damit zur Abschaltung der Wärmepumpen- oder Kälteanlage führt. *'In the operating state, the threshold value switch 7 allows all! Switching operations of the heat pump or. Refrigerant system to · Emerges in case of failure refrigerants in the heat transfer medium, it evaporates and is gas in the flow direction up to the refrigerant monitor 2 moves where it attaches between the electrodes 5 located there and by a change in resistance deä there flowing Hllfsstromes. Triggering the threshold switch 7 and its relay to close the solenoid valves 9 and 10, open the self-draining 16 and thus leads to shutdown of the heat pump or refrigeration system. * '

Bei größeren Anlagen wird zur Betätigung der Absperrorgane, z.B. der Magnetventile 9 und 10 zusätzlich ein Hilfsschütz 12 zwischengeschaltet·For larger systems, the shut-off devices, e.g. the solenoid valves 9 and 10 additionally an auxiliary contactor 12 interposed ·

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß durch die Anordnung der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung in jedem Havariefall eine Abschaltung der Wärmepumpen- oder Kälteanlage durch den eintretenden Plüssigkeltsaustausch erfolgt und diese damit vor Zerstörung geschützt wird. Gleichzeitig erfolgt eine zuverlässige Absperrung des verunreinigten Wärmeträgermediums vom übrigen Kreislauf und selbständige Entleerung des verunreinigten Eohrleitungsabschnittes, so daß keine unzulässige Druckerhöhung auftreten kann. Positiv wirkt sich weiterhin aus, daß der Einbau der Vorrichtung auch bei bestehenden Anlagen ohne größerem Aufwand möglich ist.The advantage of the invention is that the shutdown of the heat pump or refrigeration system by the incoming Plüssigkeltsaustausch takes place by the arrangement of the safety device according to the invention in any case of damage and this is thus protected from destruction. At the same time there is a reliable shut-off of the contaminated heat transfer medium from the rest of the cycle and independent emptying of the contaminated Eohrleitungsabschnittes, so that no impermissible pressure increase can occur. Another positive effect is that the installation of the device is possible even in existing systems without much effort.

Claims

invention claim

1. Safety device for heat pump and refrigeration systems with flüssigersbeaufschlagtem evaporator or * condenser, characterized in that it consists of a in the pipe (1) arranged high point (2), consisting of your Geheusa (3) ₅ cap (4) and. in this arranged electrodes (5) and vent valve (6), and a threshold value switch (7), which via an auxiliary circuit (8) with the electrodes (5) of the high point (2) and arranged in the forward and backward shut-off (9 and 10), ζ · Β · solenoid valves, connected

2 · Safety device according to point 1, characterized in that parallel to the threshold value switch (7) for the commissioning of the system, a closer (11) is arranged with 'independent decline.

3 · Safety device according to items 1 and 2, characterized by the fact that for larger systems for actuating the shut-off devices (.9 and 10) and switching off the system, an auxiliary slide (12) is arranged.

(For this 2 sheets drawings)