DE102011111798A1 - Line assembly for heat pump system, has environmental heat source and heat pump evaporator including respective flow and return line connections which are connected with the housing halves through a seal to create a gas-tight volume - Google Patents
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Abstract
Description
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Verhindern der Kondensation von Luftfeuchtigkeit an kalten Soleleitungen in einer Leitungsbaugruppe in einer Vorrichtung zum Befüllen, Spülen, und Entleeren eines Solekreislaufs einer Wärmepumpenanlage.The invention relates to a device for preventing the condensation of humidity on cold brine pipes in a line assembly in a device for filling, purging, and emptying a brine circuit of a heat pump system.
Wärmepumpenanlagen unterscheiden sich von gewöhnlichen Heizungsanlagen unter anderem dadurch, dass in ihren Rohrleitungen nicht nur warme, sondern auch kalte Fluide (bis –25°C) umlaufen. Ein derartiges kaltes Fluid ist beispielsweise die Sole, die mit Hilfe einer Solepumpe im Kreislauf zwischen Umweltwärmespeicher, beispielsweise Erdreich, und dem Verdampfer der Wärmepumpe zirkuliert. Werden diese kalten Soleleitungen ungeschützt durch Räume und dergleichen geführt, so kondensiert an ihrer Außenseite Luftfeuchtigkeit. Das Kondensat tropft auf den Boden des Heizraums, wo es Flecken und dergleichen verursacht. Nach dem derzeitigen Stand der Technik wird versucht, Kondensation dadurch zu verhindern, dass die kalten Rohrleitungen, die Armaturen und das Pumpengehäuse mit einer dicken Dämmung oder Isolierung aus geschlossenporigem und dampfdiffusionsdichtem Schaumstoff eingepackt werden. Dabei darf auch nicht die kleinste Öffnung zurückbleiben. Andernfalls dringt Luftfeuchtigkeit ein, kondensiert aus, durchnässt die Isolierschicht, worauf diese ihre Isolierfähigkeit verliert und tropft schließlich wieder auf den Boden des Heizraums. Es versteht sich, dass diese nachteiliges Effekte auch bei werksseitig gefertigten Isoliergehäusen auftreten können. Außerdem muß die Leitungsbaugruppe, periodisch geöffnet werden, z. B. zum Auffüllen der Soleflüssigkeit. Ferner müssen die Absperr- und Einregulierventile trotz der Isolation bedienbar bleiben und die Anzeige des Betriebsdrucks muß ablesbar sein. Desgleichen müssen vorhandene Füll-, Spül- und Entleerventile ebenfalls zugänglich bleiben.Heat pump systems differ from ordinary heating systems, among other things, in that not only warm, but also cold fluids (down to -25 ° C) circulate in their pipelines. Such a cold fluid, for example, the brine, which circulates with the aid of a brine pump in the cycle between the environmental heat storage, such as soil, and the evaporator of the heat pump. If these cold brine pipes are passed unprotected through rooms and the like, moisture condenses on their outside. The condensate drips to the bottom of the boiler room where it causes stains and the like. In the current state of the art, it is attempted to prevent condensation by packing the cold pipes, the fittings and the pump housing with a thick insulation or insulation of closed-cell and vapor-impermeable foam. The smallest opening must not remain behind. Otherwise, atmospheric moisture penetrates, condenses, soaks through the insulating layer, whereupon it loses its insulating capacity and finally drips again to the bottom of the boiler room. It is understood that these adverse effects can also occur in factory-made insulating housings. In addition, the line assembly must be opened periodically, z. B. to fill the brine liquid. Furthermore, the shut-off and regulating valves must remain operable despite the isolation and the display of the operating pressure must be readable. Likewise, existing filling, flushing and emptying valves must also remain accessible.
Um die oben aufgeführten Anforderungen erfüllen zu können, muss die herkömmliche Kälteisolation teilweise zuerst entfernt werden und dann anschließend wieder angebracht werden, was umständlich und teuer ist, da all diese Arbeiten bauseits vorgenommen werden müssen.In order to meet the requirements listed above, the conventional cold insulation must be partially removed first and then then re-attached, which is cumbersome and expensive, since all this work must be done on site.
Gemäß dem Stand der Technik findet eine Einzelinstallation aller Bauteile vor Ort mit einer bauseitigen Isolierung statt. Dies hat zum Nachteil, dass die nachträgliche Zugänglichkeit schwer möglich ist und zudem nur eine schlechte Dampfdiffusionssionsdichtheit besteht. Auch ist die Montage zeitaufwändig.According to the prior art, a single installation of all components takes place on site with an on-site insulation. This has the disadvantage that the subsequent accessibility is difficult and in addition there is only a bad Dampfdiffusionssdensdichtheit. Also, the installation is time consuming.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorichtung anzugeben, mit deren Hilfe es gelingt, die Kondensation von Luftfeuchtigkeit an kalten Soleleitungen einer Leitungsbaugruppe einer Wärmepumpenanlage zu verhindern.The present invention has for its object to provide a Vorichtung, by means of which it is possible to prevent the condensation of humidity on cold brine pipes of a line assembly of a heat pump system.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Die vorliegende Erfindung setzt eine dampfdiffusionsdichte Box ein, und geht davon aus, dass es letztlich möglich ist, die Isolierbox selbst und die Anschlüsse der diversen, die Box durchdringenden Rohrleitungen und Armaturen nahezu hundertprozentig und dauerhaft abzudichten.This object is achieved by a device according to the features of the independent claim. The present invention employs a vapor-impermeable box, and assumes that it is ultimately possible to seal the insulation box itself and the connections of the various box-penetrating pipelines and fittings almost 100% and permanently.
Durch etwaige Ritzen kann Luftfeuchtigkeit eindringen, beispielsweise durch freie Konvektion der Umgebungsluft um die Isolierbox herum. Diese Luftmenge ist jedoch im Verhältnis zum in der Box eingeschlossenen Luftvolumens sehr klein. Außerdem ändert sich im jahreszeitlichem Rhythmus die absolute Feuchte der Umgebungsluft etwa um den Faktor 3. Beispiel: Die absolute Feuchte im Juli beträgt etwa 15 mbar (feuchte Luft) und etwa 5 mbar im Januar (trockene Luft). So folgt einer möglichen periodischen Anreicherung der absoluten Luftfeuchte in der Isolierbox wieder eine entsprechende Abmagerung, was im Effekt dazu führt, dass keine fortschreitende Anreicherung der absoluten Luftfeuchte stattfinden kann.Through any cracks humidity can penetrate, for example, by free convection of the ambient air around the Isolierbox around. However, this amount of air is very small in relation to the volume of air trapped in the box. In addition, the absolute humidity of the surrounding air changes by a factor of 3 in a seasonal rhythm. Example: The absolute humidity in July is about 15 mbar (humid air) and about 5 mbar in January (dry air). Thus, a possible periodic enrichment of the absolute humidity in the Isolierbox again follows a corresponding emaciation, which in effect means that no progressive enrichment of the absolute humidity can take place.
Auch bei der Konzeption der Schutz- und Isolierbox selbst wurde die Erkenntnis berücksichtigt, dass minimale Spalte und Undichtigkeiten zwischen den Einzelteilen der Box und zwischen Frontdeckel- und Rückwand unvermeidlich sein dürften, weshalb auch hier besondere flexible Dichtungen eingesetzt werden, dass die in der umgebenden Atmosphäre enthaltene Feuchtigkeit nicht eindringen kann. Gemäß der kälteisolierenden Wirkung der Erfindung ist die Box aus expandiertem Polypropylen (EPP) gefertigt. Diese einfache und preiswerte Materialauswahl ist zweckmäßig, da eine besondere Isolierung benötigt wird. Außerdem ist diese Box leicht und korrosionsfest.Also in the design of the protective and insulating box itself, the recognition was taken into account that minimal gaps and leaks between the individual parts of the box and between the front cover and back wall should be unavoidable, which is why special flexible seals are used that in the surrounding atmosphere contained moisture can not penetrate. According to the cold-insulating effect of the invention, the box is made of expanded polypropylene (EPP). This simple and inexpensive selection of materials is appropriate because a special insulation is needed. Moreover, this box is lightweight and corrosion resistant.
Vorzugsweise besteht die Box aus einer Rückwand und einem Frontdeckel, wobei gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung zwischen Rückwand und Fronteckel eine Formteildichtung besteht. Dank der Formteildichtung lassen sich die beiden Boxteile zeitsparend montieren bzw. demontieren. Formteildichtungen bestehen vorteilhafterweise auch zwischen den einzelnen EPP-Bauteilen der Box.Preferably, the box consists of a rear wall and a front cover, wherein according to a preferred embodiment between the rear wall and front cover there is a mold part seal. Thanks to the molded part seal, the two box parts can be assembled and dismantled to save time. Molded seals advantageously also exist between the individual EPP components of the box.
Vorteilhafterweise liegt die Trennebene zwischen Rückwand und Frontdeckel nicht in der Ebene der Rohrleitungsachsen. Dies vereinfacht die Montage und Demontage des Frontdeckels und verhindert Spaltundichtigkeiten an den angeschlossenen Rohrleitungen.Advantageously, the parting plane between the rear wall and front cover is not in the plane of the pipeline axes. This simplifies the assembly and disassembly of the front cover and prevents leakage leaks at the connected pipelines.
Zur Befestigung an einer Installationswand ist die Box vorteilhafterweise rückseitig mit einem Wandhalter ausgestattet, der eine werkzeuglose Montage- und Demontage der Vorrichtung ermöglicht. Durch die gewählte Form der Isolierung und des Wandhalters werden außerdem etwaige Toleranzen zwischen den Rohrleitungen (Ebenheit, Planarität) ausgeglichen. For attachment to an installation wall, the box is advantageously equipped on the back with a wall holder, which allows a tool-free assembly and disassembly of the device. The chosen shape of the insulation and the wall bracket also compensates for any tolerances between the pipes (flatness, planarity).
Etwaige Bildung von Kondensat in der Vorrichtung wird über eine geeignete Konstruktion gesammelt und über einen Kondensatablaufschlauch mit integrierten Siphon nach außen geführt. Durch das Siphon wird das Eindringen von Luft in die Vorrichtung verhindert.Any formation of condensate in the device is collected via a suitable design and passed through a condensate drain hose with integrated siphon to the outside. The siphon prevents the ingress of air into the device.
Die Leitungsbaugruppe ist werksseitig vormontiert und enthält somit alle Aggregate, die für die Funktion des Sohlekreislaufes erforderlich sind. Dies sind Füll- und Entleerventile sowie ein Manometer zum Anzeigen des Betriebsdrucks und ein Anschluß für ein Soleausdehnungsgefäß.The cable assembly is pre-assembled in the factory and thus contains all units that are required for the function of the sole circulation. These are filling and emptying valves and a pressure gauge for indicating the operating pressure and a connection for a brine expansion tank.
Die Anschlüsse der Rohrleitungen können bauseits dampfdiffusionsdicht angeschlossen und isoliert werden. Hierzu stehen geeignete Verbindungsstellen zur Verfügung. Desweiteren ist ein Manometer zum Ablesen des Betriebsdrucks kondensationsfrei in die Vorrichtung eingebaut. Die Ablesbarkeit des Manometer ist ohne das Öffnen des Gehäuses möglich. Dies wird durch die Kapselung des Gehäuses mittels einer Plexiglasscheibe vor dem Manometer gewährleistet. Optional kann ein Soleausdehnungsgefäß an die Vorrichtung angeschlossen werden, ebenfalls ohne die Station zu öffnen. Dies wird durch das Herausführen des Anschlusses aus der Station erreicht. Diese Schnittstelle kann bauseits dampfdiffusionsdicht angeschlossen und isoliert werden. Die Zugänglichkeit zu den Ventilen ist werkzeug-/ und demontagefrei möglich. Ein zusätzliches Abdichten der Isolierung nach Montage und Öffnen des Gehäuses ist nicht notwendig. In der Station eventuell anfallendes Kondensat wird gezielt gesammelt und über einen Kondensatablauf nach außen geführt und kann vom Benutzer entfernt werden. Ein Öffnen der Station hierzu ist nicht notwendig. Eine integrierte, zwangsgeführte Siphongeometrie des Schlauches verhindert hier das Eindringen von Luft. Bei der Konstruktion der einzelnen Komponenten wurde besonderer Wert auf die industrielle Serienmontage gelegt. Das Fertigungskonzept ist geeignet für die „One piece flow” Montage. Wesentliche montierte Komponenten der Konstruktion sind serienmäßig mit Spezialschrauben gesichert, die eine Manipulation des Fachhandwerkers nahezu unmöglich machen. Die gesamte Vorrichtung soll werksseitig komplett vormontiert sein.The connections of the pipelines can be connected and isolated on site vapor-tight. Suitable connection points are available for this purpose. Furthermore, a pressure gauge for reading the operating pressure is built into the device without condensation. The readability of the pressure gauge is possible without opening the housing. This is ensured by the encapsulation of the housing by means of a Plexiglas disk in front of the manometer. Optionally, a brine expansion tank can be connected to the device, also without opening the station. This is achieved by removing the connector from the station. This interface can be connected and insulated on site vapor-tight. Accessibility to the valves is possible without tools and dismantling. An additional sealing of the insulation after assembly and opening of the housing is not necessary. Any condensate that accumulates in the station is collected in a targeted manner and led outwards via a condensate drain and can be removed by the user. Opening the station is not necessary. An integrated, positively controlled siphoning geometry of the hose prevents the ingress of air. When designing the individual components, special emphasis was placed on industrial series production. The production concept is suitable for the "one piece flow" assembly. Essential assembled components of the construction are serially secured with special screws, which make manipulation of the skilled craftsman almost impossible. The entire device should be completely pre-assembled at the factory.
Die Vorrichtung ist weitestgehend manipulationssicher durch Komponentenverbindung mit Spezialschraubenköpfen. Die kondensationsfreie Installation wird durch die Wahl geeigneter Materialien, Abdichtungen und Anschlußschnittstellen begünstigt. Durch integrierten Wandhalter und vormontierte Armaturengruppe ist eine Montagefreundlichkeit gewährleistet. Eventuell anfallendes Kondensat wird gezielt gesammelt und über einen Siphonschlauch nach außen geführt. Die Wartungsfreundlichkeit wird durch werkzeugloses Öffnen und Schließen der Isolierung ermöglicht. Es ist keine nachträgliche Abdichtung, bzw. Neu-Isolierung notwendig. Es ist möglich, den Betriebsdruck von außen abzulesen ohne die Befüllstation zu öffnen; dies wird durch eine Plexiglasscheibe im Gehäuse, hinter der sich das Manometer befindet, ermöglicht.The device is largely tamper-proof by component connection with special screw heads. The condensation-free installation is facilitated by the choice of suitable materials, seals and connection interfaces. An integrated wall holder and preassembled fitting group ensure ease of assembly. Any accumulating condensate is specifically collected and led to the outside via a siphon hose. The ease of maintenance is made possible by tool-free opening and closing of the insulation. There is no subsequent sealing, or re-insulation necessary. It is possible to read the operating pressure from the outside without opening the filling station; This is made possible by a Plexiglas disk in the housing, behind which the pressure gauge is located.
Die Erfindung wird nun anhand der Figuren erläutert. Hierbei zeigenThe invention will now be explained with reference to the figures. Show here
Die beiden wärmedämmenden Gehäusehälften
Sind die beiden wärmedämmenden Gehäusehälften
Das Gehäuse ist derartig dicht, dass kein nennenswerter Luftaustausch mit der Umgebung stattfinden kann und somit die absolute Feuchte im Gehäuse nahezu konstant ist. Kondensation von Feuchte der Umgebungsluft wird somit verhindert beziehungsweise beschränkt sich auf eine sehr geringe Menge.The housing is so dense that no appreciable exchange of air with the environment can take place and thus the absolute humidity in the housing is almost constant. Condensation of humidity of the ambient air is thus prevented or limited to a very small amount.
Der Begriff Gehäusehälfte ist bezüglich der Hälften nicht zwingend wörtlich zu verstehen. So kann ein Teil größer als das andere sein. Auch kann das Gehäuse aus mehr als zwei Teilen bestehen; auch diese Gehäuseteile (Gehäusedrittel, etc.) werden erfindugnsgemäß als Gehäusehälften bezeichnet.The term housing half is not necessarily to be understood literally with respect to the halves. So one part can be bigger than the other. Also, the housing may consist of more than two parts; These housing parts (Gehäusedrittel, etc.) are referred erfindugnsgemäß as housing halves.
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