DE102019114738A1 - Fluid adsorption - Google Patents
Fluid adsorption Download PDFInfo
- Publication number
- DE102019114738A1 DE102019114738A1 DE102019114738.7A DE102019114738A DE102019114738A1 DE 102019114738 A1 DE102019114738 A1 DE 102019114738A1 DE 102019114738 A DE102019114738 A DE 102019114738A DE 102019114738 A1 DE102019114738 A1 DE 102019114738A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- adsorber
- working fluid
- inner housing
- gas
- adsorbent bed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B25/00—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
- F25B25/005—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00 using primary and secondary systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
- F25B49/005—Arrangement or mounting of control or safety devices of safety devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2500/00—Problems to be solved
- F25B2500/12—Sound
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2500/00—Problems to be solved
- F25B2500/22—Preventing, detecting or repairing leaks of refrigeration fluids
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B30/00—Heat pumps
- F25B30/02—Heat pumps of the compression type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
Abstract
Vorrichtung zur sicheren Durchführung eines linksdrehenden thermodynamischen Kreisprozesses (1) mittels eines entzündlichen Arbeitsfluids, welches in einem geschlossenen, hermetisch dichten Arbeitsfluidumlauf geführt wird, aufweisend mindestens einen Verdichter (2) für Arbeitsfluid, mindestens eine Entspannungseinrichtung (4) für Arbeitsfluid, mindestens zwei Wärmeübertrager (3, 5) für Arbeitsfluid mit jeweils mindestens zwei Anschlüssen (7, 8, 9, 10) für Wärmeüberträgerfluide, ein inneres Gehäuse (6), welches alle am geschlossenen Arbeitsfluidumlauf angeschlossenen Einrichtungen umfasst und weitere Einrichtungen umfassen kann, mindestens einen Außen-Adsorber (12), wobei außerhalb des Gehäuses mindestens ein Außen-Adsorber (12) angeordnet ist, der direkt an das innere Gehäuse (6) anschließt und mindestens eine Seite des inneren Gehäuses (6) abdeckt und mit ihr verbunden ist, der Außen-Adsorber (12) sowohl ein Adsorbens für durchströmendes, entzündliches Gas mit Arbeitsfluid als auch mindestens ein Absorbens für Körperschall- und Luftschall aufweist, das innere Gehäuse (6) mindestens eine Öffnung aufweist für Gas sowie im Anschluss an diese Öffnung einen Einströmbereich (14) für Gas in den Außen-Adsorber (12), der Außen-Adsorber (12) eine unverschließbare Austrittsöffnung (15) für Gas aufweist.Device for the safe implementation of a counterclockwise thermodynamic cycle (1) by means of an inflammable working fluid, which is guided in a closed, hermetically sealed working fluid circuit, having at least one compressor (2) for working fluid, at least one expansion device (4) for working fluid, at least two heat exchangers ( 3, 5) for working fluid, each with at least two connections (7, 8, 9, 10) for heat transfer fluids, an inner housing (6) which includes all devices connected to the closed working fluid circuit and can include further devices, at least one external adsorber ( 12), with at least one outer adsorber (12) being arranged outside the housing, which directly adjoins the inner housing (6) and covers at least one side of the inner housing (6) and is connected to it, the outer adsorber ( 12) both an adsorbent for flammable gas flowing through with working fluid and mi nd has at least one absorbent for structure-borne sound and air-borne sound, the inner housing (6) has at least one opening for gas and, following this opening, an inflow area (14) for gas into the outer adsorber (12), the outer adsorber (12) ) has a non-closable outlet opening (15) for gas.
Description
Die Erfindung betrifft irreguläre Zustände in Kältekreisen, in denen ein als Kältemittel wirkendes Arbeitsfluid in einem thermodynamischen Kreisprozess, wie zum Beispiel dem Clausius-Rankine-Kreisprozess, geführt wird. Vorwiegend sind dies Wärmepumpen, Klimaanlagen und Kühlgeräte, wie sie in Wohngebäuden gebräuchlich sind. Unter Wohngebäuden werden dabei Privathäuser, Miethauskomplexe, Krankenhäuser, Hotelanlagen, Gastronomie und kombinierte Wohn- und Geschäftshäuser verstanden, in denen Menschen dauerhaft leben und arbeiten, im Unterschied zu mobilen Vorrichtungen wie KFZ-Klimaanlagen oder Transportboxen, oder auch Industrieanlagen oder medizintechnischen Geräten. Gemeinsam ist diesen Kreisprozessen, dass sie unter Einsatz von Energie Nutzwärme oder Nutzkälte erzeugen und Wärmeverschiebungssysteme bilden.The invention relates to irregular states in refrigeration circuits in which a working fluid acting as a refrigerant is conducted in a thermodynamic cycle, such as the Rankine cycle, for example. These are mainly heat pumps, air conditioning systems and cooling devices, as are common in residential buildings. Residential buildings are understood to mean private houses, apartment complexes, hospitals, hotel facilities, restaurants and combined residential and commercial buildings in which people live and work permanently, in contrast to mobile devices such as car air conditioning systems or transport boxes, or industrial systems or medical devices. What these cycle processes have in common is that they generate useful heat or useful cooling using energy and form heat displacement systems.
Die zum Einsatz kommenden thermodynamischen Kreisprozesse sind seit langem bekannt, ebenso die Sicherheitsprobleme, die bei der Verwendung geeigneter Arbeitsfluide entstehen können. Abgesehen von Wasser sind die bekanntesten damaligen Arbeitsfluide brennbar und giftig. Sie führten im vergangenen Jahrhundert zur Entwicklung der Sicherheitskältemittel, die aus fluorierten Kohlenwasserstoffen bestanden. Es zeigte sich jedoch, dass diese Sicherheitskältemittel die Ozonschicht schädigen, zur Klimaerwärmung führen, und dass ihre sicherheitstechnische Unbedenklichkeit zu konstruktiven Unachtsamkeiten führte. Bis zu 70 % des Umsatzes entfiel auf den Nachfüllbedarf undichter Anlagen und deren Leckageverluste, der hingenommen wurde, solange dies im Einzelfall als wirtschaftlich vertretbar empfunden wurde und Bedarf an Ersatzbeschaffung förderte.The thermodynamic cycle processes used have been known for a long time, as have the safety problems that can arise when using suitable working fluids. Apart from water, the most popular working fluids of the time are flammable and poisonous. In the past century, they led to the development of safety refrigerants, which consisted of fluorinated hydrocarbons. However, it was found that these safety refrigerants damage the ozone layer, lead to global warming, and that their safety-related harmlessness led to constructive inattention. Up to 70% of the turnover was accounted for by the need to refill leaky systems and their leakage losses, which was accepted as long as this was perceived as economically justifiable in individual cases and encouraged the need for replacement.
Der Einsatz dieser Kältemittel wurde aus diesem Grund Restriktionen unterworfen, in der Europäischen Union beispielsweise durch die F-Gas-Verordnung (EU) 517/2014.For this reason, the use of these refrigerants was subject to restrictions, for example in the European Union through the F-gas regulation (EU) 517/2014.
Es ist daher einerseits äußerst problematisch, die konstruktiven Prinzipien für Kältemittel-führende thermodynamische Prozesse zu übernehmen, die sich bei Sicherheitskältemitteln scheinbar gut bewährt haben, andererseits auf die Anlagenkonzepte aus der Zeit vor Einführung der Sicherheitskältemittel aufzusetzen. Dies liegt auch daran, dass inzwischen aus Einzelgeräten komplexe Anlagen geworden sind, was die Anzahl der Möglichkeiten für Störungen und deren Folgen vervielfältigt hat. Hierdurch ergeben sich beispielhaft die folgenden Anforderungen an das Sicherheitskonzept:
- - Im Normalbetrieb muss die Anlage absolut dicht sein.
- - Weder bei einer Leckage im Kondensator bzw. Verflüssiger noch bei einer Leckage im Verdampfer darf Arbeitsfluid in den gekoppelten Nutzwärme- oder Nutzkältekreislauf gelangen.
- - Es darf kein Arbeitsfluid aus dem Kältekreislauf unbemerkt entweichen können.
- - Im Verdichter darf das Arbeitsfluid nicht durch die Lagerung entweichen.
- - Im Entspannungssystem darf das Arbeitsfluid nicht durch den Ventilsitz diffundieren oder durch Kavitation zu Leckagen führen.
- - Gekapselte Teile müssen für Wartungs- und Kontrollzwecke zugänglich bleiben.
- - In Notfällen dürfen sich keine Gefahren einstellen.
- - Die Anlage soll in vorhandene Räumlichkeiten integrierbar sein
- - Das Kältemittel soll abgelassen und eingefüllt werden können.
- - In normal operation, the system must be absolutely tight.
- - Neither in the event of a leak in the condenser or condenser nor in the event of a leak in the evaporator, working fluid may not enter the coupled useful heat or useful cooling circuit.
- - No working fluid must be able to escape unnoticed from the cooling circuit.
- - The working fluid in the compressor must not escape through the storage.
- - In the expansion system, the working fluid must not diffuse through the valve seat or cause leaks due to cavitation.
- - Encapsulated parts must remain accessible for maintenance and control purposes.
- - In emergencies there must be no danger.
- - It should be possible to integrate the system into existing rooms
- - It should be possible to drain and fill the refrigerant.
Der Begriff des Notfalls muss weit gesehen werden. Denkbar sind Stromausfälle, Erdbeben, Erdrutsche, Überschwemmungen, Brände, technische Fehler und klimatische Extrembedingungen. Sofern die Anlagen in einem Netzwerk betrieben werden, ist auch ein Netzausfall oder eine Netzstörung als Notfall anzusehen. Gegenüber solchen Gefahren oder Störungen soll die Vorrichtung inhärent sicher sein. Aber auch ein Ausfall der verfügbaren Primärenergie kann einen Notfall begründen und darf keine Gefahrentwicklung zur Folge haben. Alle diese Notfälle können auch kombiniert auftreten.The concept of emergency must be seen broadly. Power outages, earthquakes, landslides, floods, fires, technical errors and extreme climatic conditions are conceivable. If the systems are operated in a network, a power failure or a power failure is also to be regarded as an emergency. The device should be inherently safe against such dangers or faults. But even a failure of the available primary energy can justify an emergency and must not result in a development of danger. All of these emergencies can also occur in combination.
Hierbei sind die verschiedenen Bauformen und Anwendungsfälle für derartige thermodynamische Kreisprozesse gesondert zu berücksichtigen, bei ortsfesten Anlagen für Wohngebäude beispielsweise folgende:
- - Haushaltskühlschränke,
- - Haushaltsgefrierschränke,
- - Haushaltstrockner,
- - Haushaltskühl-Gefrierkombinationen,
- - Kühlkammern für Hotel- und Gastronomie,
- - Gefrierkammern für Hotel- und Gastronomie,
- - Klimaanlage für Haus, Hotel- und Gastronomie,
- - Warmwassererzeugung für Haus, Hotel- und Gastronomie,
- - Beheizung für Haus, Hotel- und Gastronomie,
- - Sauna-Schwimmbadanlagen für Haus, Hotel- und Gastronomie,
- - Kombinierte Anlagen für die oben genannten Anwendungen,
- - household refrigerators,
- - household freezers,
- - household dryers,
- - household fridge-freezers,
- - cooling chambers for hotel and catering,
- - freezing chambers for hotel and catering,
- - Air conditioning for home, hotel and catering,
- - hot water generation for home, hotel and catering,
- - heating for home, hotel and catering,
- - Sauna swimming pool systems for home, hotel and catering,
- - Combined systems for the above-mentioned applications,
Die Energie für den Betrieb der Anlagen einschließlich der zu verschiebenden Wärmeenergie kann aus verschiedenen Quellen stammen:
- - Erdwärme aus Erdwärmespeichern,
- - Geothermische Wärme,
- - Fernwärme,
- - Elektrische Energie aus allgemeiner Stromversorgung,
- - Elektrische Solarenergie,
- - Solarwärme,
- - Abwärme,
- - Warmwasserspeicher,
- - Eisspeicher,
- - Latentwärmespeicher,
- - Fossile Energieträger wie Erdgas, Erdöl, Kohle,
- - Nachwachsende Rohstoffe wie Holz, Pellets, Biogas,
- - Außenluft,
- - Kombinationen aus den oben genannten Energiequellen,
- - geothermal energy from geothermal storage,
- - geothermal heat,
- - district heating,
- - Electrical energy from general power supply,
- - Electric solar energy,
- - solar heat,
- - waste heat,
- - hot water tank,
- - ice storage,
- - latent heat storage,
- - Fossil fuels such as natural gas, oil, coal,
- - Renewable raw materials such as wood, pellets, biogas,
- - outside air,
- - combinations of the above energy sources,
Die auftretenden Probleme bei der Sicherheitsauslegung solcher Anlagen werden in der
Propan ist auch schwerer als Luft, sinkt also in ruhender Luft auf den Boden und sammelt sich dort an. Sollte sich also ein Teil des Propans in einer strömungsarmen Zone des abgeschlossenen Raums, in dem sich das gestörte Aggregat befindet, sammeln, können die lokalen Explosionsgrenzen wesentlich schneller erreicht werden, als es der Quotient aus Gesamtraumvolumen zu ausgetretener Propanmenge erwarten lässt. Die
Die
Die
Die
Die vorgestellten Systeme hatten am Markt bislang nur wenig Erfolg. Dies kann auf die folgenden Gründe zurückgeführt werden:
- - Montagefreundlichkeit: Im Falle von Modernisierungen von alten Heizungsanlagen müssen die neu zu installierenden Vorrichtungen zerlegbar und transportabel sein. Beispielsweise müssen sie über Kellertreppen und in verwinkelte und niedrige Kellerräume verbracht werden können. Zusammenbau, Inbetriebnahme und Wartung müssen ohne großen Aufwand vor Ort möglich sein. Dies schließt große und schwere Druckbehälter weitgehend aus, ferner Systeme, die nach einer Havarie nicht mehr demontierbar sind.
- - Diagnosefreundlichkeit: Die Betriebszustände sollten von außen gut erkennbar sein, dies betrifft die Sichtbarkeit und Prüfbarkeit bezüglich möglicher Leckagen und schließt den Füllstand des Arbeitsfluids sowie den Befüllungsgrad ggf. eingebrachter Sorbentien ein.
- - Wartungsfreundlichkeit: Systemdiagnosen sollten ohne großen zusätzlichen Aufwand erfolgen können. Sicherheitsrelevante Systeme sollten regelmäßig getestet bzw. auf ihre Zuverlässigkeit geprüft werden können. Sofern Systemdiagnosen nicht einfach durchführbar sind, sollten möglicherweise belastete Teile leicht durch Neuteile austauschbar sein.
- - Ausfallsicherheit: Die Systeme sollen einerseits gegen Störungen gesichert sein, gleichzeitig aber zuverlässig laufen können, wenigstens im Notbetrieb. Im Falle einer vorübergehenden externen Störung sollten die Systeme entweder selbstständig wieder anfahren oder ohne großen Aufwand wiederangefahren werden können.
- - Energieeffizienz: Die Anlagen sollen energetisch günstig betrieben werden können, ein hoher Eigenverbrauch an Energie für Sicherheitsmaßnahmen wirkt dem entgegen.
- - Robustheit: Im Falle größerer Störungen, seien sie extern oder systemintern aufgeprägt, muss die Beherrschbarkeit gewährleistet sein, dies betrifft z.B. Lüftungssysteme, die verstopfen können oder Druckbehälter, die unter Druck stehen oder heiß werden, etwa bei einem Brand.
- - Die Einrichtungen sollen möglichst leise sein.
- - Kosten: Die Sicherheitsmaßnahmen sollen weder bei den Anschaffungskosten noch bei den laufenden Kosten bedeutend sein und die Einsparungen bei den Energiekosten gegenüber herkömmlichen Systemen übersteigen. Sie sollen günstig sein.
- - Ease of assembly: In the case of modernization of old heating systems, the new devices to be installed must be able to be dismantled and transported. For example, it must be possible to take them up cellar stairs and into winding and low cellar rooms. Assembly, commissioning and maintenance must be possible on site with little effort. This largely excludes large and heavy pressure vessels, as well as systems that can no longer be dismantled after an accident.
- - Ease of diagnosis: The operating states should be easily recognizable from the outside, this concerns the visibility and verifiability with regard to possible leaks and includes the filling level of the working fluid as well as the filling level of any sorbents introduced.
- - Ease of maintenance: It should be possible to carry out system diagnostics without great additional effort. It should be possible to regularly test security-relevant systems or check their reliability. If system diagnostics are not easy to carry out, possibly stressed parts should be easy to replace with new parts.
- - Reliability: The systems should be secured against malfunctions on the one hand, but at the same time be able to run reliably, at least in emergency operation. In the event of a temporary external disruption, the systems should either start up again automatically or it should be possible to start up again with little effort.
- - Energy efficiency: The systems should be able to be operated with low energy consumption, a high level of self-consumption of energy for security measures counteracts this.
- - Robustness: In the event of major malfunctions, be they external or internal to the system, controllability must be guaranteed, for example ventilation systems that can clog or pressure vessels that are under pressure or become hot, e.g. in the event of a fire.
- - The facilities should be as quiet as possible.
- - Costs: The security measures should not be significant in terms of acquisition costs or running costs and should exceed the savings in energy costs compared to conventional systems. They should be cheap.
Die Aufgabe der Erfindung ist daher, eine verbesserte Vorrichtung bereitzustellen, welche günstig, sicher und leise ist.The object of the invention is therefore to provide an improved device which is inexpensive, safe and quiet.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zur sicheren Durchführung eines linksdrehenden thermodynamischen Kreisprozesses mittels eines entzündlichen Arbeitsfluids, welches in einem geschlossenen, hermetisch dichten Arbeitsfluidumlauf geführt wird, aufweisend
- - mindestens einen Verdichter für Arbeitsfluid,
- - mindestens eine Entspannungseinrichtung für Arbeitsfluid,
- - mindestens zwei Wärmeübertrager für Arbeitsfluid mit jeweils mindestens zwei Anschlüssen für Wärmeüberträgerfluide,
- - ein inneres Gehäuse, welches alle am geschlossenen Arbeitsfluidumlauf angeschlossenen Einrichtungen umfasst und weitere Einrichtungen umfassen kann,
- - mindestens einen Außen-Adsorber, wobei
- - außerhalb des Gehäuses mindestens ein Außen-Adsorber angeordnet ist, der direkt an das innere Gehäuse anschließt und mindestens eine Seite des inneren Gehäuses abdeckt und mit ihr verbunden ist,
- - der Außen-Adsorber sowohl ein Adsorbens für durchströmendes, entzündliches Gas mit
- - at least one compressor for working fluid,
- - at least one expansion device for working fluid,
- - at least two heat exchangers for working fluid, each with at least two connections for heat transfer fluids,
- - An inner housing which includes all devices connected to the closed working fluid circuit and can include further devices,
- - At least one external adsorber, where
- - At least one outer adsorber is arranged outside the housing, which is directly connected to the inner housing and at least one Side of the inner housing and is connected to it,
- - The external adsorber is both an adsorbent for flammable gas flowing through
Arbeitsfluid als auch mindestens ein Absorbens für Körperschall- und Luftschall aufweist,
- - das innere Gehäuse mindestens eine Öffnung aufweist für Gas sowie im Anschluss an diese Öffnung einen Einströmbereich für Gas in den Außen-Adsorber, und
- - der Außen-Adsorber eine unverschließbare Austrittsöffnung für Gas aufweist.
- - The inner housing has at least one opening for gas and, following this opening, an inflow area for gas into the outer adsorber, and
- - The external adsorber has a non-closable outlet opening for gas.
Als linksdrehender Kreisprozess dient in den meisten Fällen ein Clausius-Rankine-Prozess, der mit R290 betrieben wird. Als Wärmeübertragerfluide sind hier alle gasförmigen oder flüssigen Medien zu verstehen, mit denen Wärme übertragen wird, also etwa Luft, Wasser, Sole, Wärmeträgeröle oder dergleichen.In most cases, a Clausius-Rankine process, which is operated with R290, is used as the counterclockwise circular process. Heat transfer fluids are to be understood here as all gaseous or liquid media with which heat is transferred, for example air, water, brine, heat transfer oils or the like.
Die Funktion der Erfindung ist dabei, dass auf die übliche Schallisolierung des Gehäuses größtenteils verzichtet werden kann, wenn diese Schallisolierung in diejenige Vorrichtung integriert wird, die der Abfuhr von leckagebedingten Kontaminationen dient. Sofern diese Vorrichtung nämlich zur Umgebung hin offen ausgeführt ist, kann auch Schall grundsätzlich ungehindert nach außen dringen und die Adsorption von leckagebedingter Kontamination der im Innenraum des Gehäuses befindlichen und aufgrund des damit verbundenen Druckanstiegs der herausdrängenden Luft erfolgt vorteilhafter Weise gemeinsam und aufeinander abgestimmt.The function of the invention is that the usual sound insulation of the housing can largely be dispensed with if this sound insulation is integrated into the device which serves to remove contamination caused by leakage. If this device is designed to be open to the environment, sound can in principle also penetrate unhindered to the outside and the adsorption of leakage-related contamination of the air located in the interior of the housing and due to the associated increase in pressure of the expelling air is advantageously carried out jointly and coordinated.
Damit wird erreicht, dass weder Arbeitsfluid noch Lärm nach außen dringen kann, obwohl das Gehäuse für Gas durchlässig ist. Der Außen-Adsorber der Erfindung adsorbiert also Arbeitsfluid aus dem Gas und absorbiert gleichzeitig den Schall. Bezüglich des absorbierten Schalls werden sowohl Körperschall als auch Luftschall absorbiert. Die Absorptionsvorrichtung für Schall wird nachfolgend näher beschrieben.This ensures that neither working fluid nor noise can penetrate to the outside, although the housing is permeable to gas. The external adsorber of the invention thus adsorbs working fluid from the gas and at the same time absorbs the sound. With regard to the absorbed sound, both structure-borne sound and air-borne sound are absorbed. The sound absorption device is described in more detail below.
Ausgestaltungen der Erfindungen betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen des Außen-Adsorbers. Hierbei wird vorgesehen, dass
- - der Außen-Adsorber eine Adsorbensschüttung als Gasadsorbens, mindestens eine weiche Schwerbodenmatte als Schüttungsbegrenzung und mindestens eine Schalldämmschicht zwischen dem Gehäuse aufweist.
- - die Adsorbensschüttung auf zwei Seiten je eine weiche Schwerbodenmatte als Schüttungsbegrenzung aufweist.
- - die Adsorbensschüttung aus Kugeln oder Pellets gebildet ist und die weiche Schwerbodenmatte so weich ist, dass sich die Kugeln oder Pellets in die Schwerbodenmatte eindrücken können.
- - die weiche Schwerbodenmatte ein Eindrücken der Kugeln oder Pellets der Adsorbensschüttung von mehr als dem halben Partikeldurchmesser zulässt.
- - die weiche Schwerbodenmatte aus Silikon besteht.
- - The external adsorber has an adsorbent bed as a gas adsorbent, at least one soft heavy floor mat as a bed boundary and at least one sound insulation layer between the housing.
- - the adsorbent bed has a soft heavy floor mat on two sides as a bed boundary.
- - The adsorbent bed is made up of balls or pellets and the soft floor mat is so soft that the balls or pellets can press into the heavy floor mat.
- - the soft heavy floor mat allows the balls or pellets of the adsorbent bed to be pressed in by more than half the particle diameter.
- - the soft floor mat is made of silicone.
Im Normalfall wird die Adsorbensschüttung nicht von Gas durchströmt, wenn keine Leckage auftritt. Lediglich kleine Gasströmungen treten auf, wenn Luftdruckschwankungen am Aufstellungsort des Gehäuses einen Druckausgleich zwischen dem Innenraum und der Umgebung erfordern. Allerdings bewirken die Schwingungen der verbauten Apparate, dass sowohl Körperschall als auch Luftschall an die Gehäusewände als auch an das Gas, in der Regel Luft, im Innenraum übertragen werden. Dies wird bei herkömmlichen Bauformen meist durch Dämmmaterial in Form von Auskleidungen und Matten aus Dämmstoffen gedämpft. Einige dieser üblicherweise verwendeten Materialien sind brennbar oder auch löslich in Kohlenwasserstoffen, weswegen hier besondere Vorkehrungen getroffen werden müssen, wenn brennbare oder entzündliche Arbeitsfluide, etwa aus Kohlenwasserstoffen wie etwa R290, zum Einsatz gebracht werden sollen.Normally, gas does not flow through the adsorbent bed if there is no leakage. Only small gas flows occur when air pressure fluctuations at the installation site of the housing require pressure equalization between the interior and the environment. However, the vibrations of the installed devices cause structure-borne sound as well as air-borne sound to be transmitted to the housing walls as well as to the gas, usually air, in the interior. In conventional designs, this is usually dampened by insulating material in the form of linings and mats made of insulating materials. Some of these commonly used materials are flammable or soluble in hydrocarbons, which is why special precautions must be taken here if flammable or inflammable working fluids, for example from hydrocarbons such as R290, are to be used.
Auf diese Maßnahmen innerhalb des Gehäuses kann verzichtet werden, wenn die Schallschutzmaßnahmen alle auf der Außenseite des inneren Gehäuses erfolgen. Diesen Zweck erfüllen die Schwerbodenmatten, die vorzugsweise aus Silikon gefertigt werden, je nach Arbeitsfluid wird beispielsweise das Material Fluorsilikon verwendet. Die Silikonmatten sollten dabei mehrere Millimeter stark sein, z.B. 3 Millimeter, und dabei sehr weich, Shore-A-Härten zwischen 10 und 60 kommen hierbei bevorzugt zur Anwendung. Diese Silikonmatten kommen in direkten Kontakt mir den Partikeln der Adsorbensschüttung, die vorzugsweise aus Pellets oder Kugeln besteht. Hierbei drücken sich die Partikel elastisch-plastisch in die Weichbodenmatten ein, durch die Vibrationen im Betrieb ergibt sich auf diese Weise ein Schüttungskörper, mit quasi-festen Eigenschaften, bei dem im Falle einer Durchströmung keine Randgängigkeit auftritt. Dieses Fehlen der Randgängigkeit bewirkt auch, dass Schallwellen an der die Adsorberschüttung begrenzenden Wände nicht reflektiert werden und sich keine Gaskanäle bilden, die Luftschallwellen ungehindert passieren können.These measures within the housing can be dispensed with if the soundproofing measures are all carried out on the outside of the inner housing. The heavy floor mats, which are preferably made of silicone, fulfill this purpose. Depending on the working fluid, the material fluorosilicone is used, for example. The silicone mats should be several millimeters thick, e.g. 3 millimeters, and very soft, Shore A hardnesses between 10 and 60 are preferred. These silicone mats come into direct contact with the particles of the adsorbent bed, which preferably consists of pellets or spheres. Here, the particles are pressed into the soft floor mats in an elastic-plastic manner; the vibrations during operation result in a bulk body with quasi-solid properties, in which there is no edge penetration in the event of a flow. This lack of accessibility to the edge also means that sound waves are not reflected on the walls delimiting the adsorber bed and no gas channels form through which air-borne sound waves can pass unhindered.
Durch die Schwerbodenmatten wird ferner das Gewicht der Gehäusebleche, die aus Metall oder Kunststoff sein können, entsprechend erhöht, was die Weiterleitung von Körperschall ebenfalls erheblich dämmt. Diese Körperschalldämmung kann noch erheblich verbessert werden, wenn das Dämmmaterial, welches nach dem herkömmlichen Stand der Technik im Inneren des inneren Gehäuses eingesetzt wird, auf der Außenseite des inneren Gehäuses angebracht und mit der Schwerbodenmatte verbunden wird. Die besten Dämmergebnisse werden dann erreicht, wenn das Dämmmaterial aus elastischen Materialien besteht, deren Resonanzfrequenz derjenigen des Verdichters entspricht. Auf diese Weise werden die größten Schwingungsamplituden erreicht und die innere Dämpfungswirkung des Dämmmaterials ist dann am größten.The heavy floor mats also increase the weight of the housing sheets, which can be made of metal or plastic, accordingly the transmission of structure-borne noise is also significantly reduced. This structure-borne sound insulation can be significantly improved if the insulation material, which is used in the interior of the inner housing according to the conventional state of the art, is attached to the outside of the inner housing and connected to the heavy floor mat. The best insulation results are achieved when the insulation material consists of elastic materials whose resonance frequency corresponds to that of the compressor. In this way, the greatest vibration amplitudes are achieved and the internal damping effect of the insulating material is then greatest.
Besonders vorteilhaft ist es wenn der Außen-Adsorber gebildet wird aus einer ersten Dämmschicht, die direkt am inneren Gehäuse anliegt, nachfolgend einer Schwerbodenmatte, nachfolgend einer Adsorbensschüttung, nachfolgend einer weiteren Schwerbodenmatte, nachfolgend einer weiteren Dämmschicht und nachfolgend einer äußeren Gehäusewand. Die Summe der beiden Dämmschichten kann dann gleich groß oder sogar kleiner sein als die Dämmschicht nach herkömmlichem Stand der Technik.It is particularly advantageous if the outer adsorber is formed from a first insulating layer that lies directly on the inner housing, followed by a heavy floor mat, then an adsorbent bed, then another heavy floor mat, then another insulating layer and then an outer housing wall. The sum of the two insulation layers can then be the same or even smaller than the insulation layer according to the conventional state of the art.
Je nach Aufstellung kann nur eine Seite des Gehäuses oder mehrere oder alle Seiten des Gehäuses mit einem derartigen Außen-Adsorber versehen werden. Steht das Gehäuse direkt an einer Wand oder in einer Ecke, kann die Dämmung an der Wand entfallen, auch ist es oft schwierig, die Freiheit des Gasweges im Falle von Leckagen sicherzustellen oder einen Wechsel des Adsorptionsmaterials im Falle einer Beladung vorzunehmen, wenn das Gerät direkt an einer Wand oder in einer Ecke steht. Bei frei stehenden Geräten kann an jeder der Seiten ein Außen-Adsorber vorgesehen werden, der dann entsprechend schmaler ausgeführt werden kann.Depending on the setup, only one side of the housing or several or all sides of the housing can be provided with such an external adsorber. If the housing is directly on a wall or in a corner, the insulation on the wall can be omitted, and it is often difficult to ensure the freedom of the gas path in the event of leaks or to change the adsorption material in the event of a load if the device is directly on a wall or in a corner. In the case of free-standing devices, an external adsorber can be provided on each of the sides, which can then be made correspondingly narrower.
In den meisten Fällen wird die Adsorbensschüttung von unten nach oben durchströmt, der Einströmbereich aus dem Inneren des inneren Gehäuses befindet sich dann unten und die Adsorbensschüttung wird unten durch ein Sieb gehalten. Eine obere Abdeckung ist nicht erforderlich. Eine Anordnung mit einem Einströmbereich oben und einem Ausströmbereich unten ist aber ebenfalls möglich.In most cases, the adsorbent bed is traversed from bottom to top, the inflow area from the interior of the inner housing is then at the bottom and the adsorbent bed is held at the bottom by a sieve. A top cover is not required. An arrangement with an inflow area at the top and an outflow area at the bottom is also possible.
die Adsorbensschüttung muss auf die Adsorptionsfähigkeit bezüglich des zu adsorbierenden Arbeitsfluids abgestimmt werden. Bei Verwendung des Arbeitsfluids R290 wird vorteilhaft Aktivkohle verwendet. Hierbei sollten die Kugeln oder Pellets der Adsorbensschüttung einen Durchmesserbereich von 0,5 bis 10 Millimeter und ein Länge-zu-Durchmesserverhältnis von 1 bis 20 aufweisen. Optimal sind Kugeln oder zylinderförmige Pellets mit 4 bis 6 Millimeter Durchmesser, diese drücken sich in idealer Weise in die weichen Schwerbodenmatten aus Silikon ein.the adsorbent bed must be matched to the adsorption capacity with regard to the working fluid to be adsorbed. When using the working fluid R290, activated carbon is advantageously used. The spheres or pellets of the adsorbent bed should have a diameter range of 0.5 to 10 millimeters and a length-to-diameter ratio of 1 to 20. Spheres or cylindrical pellets with a diameter of 4 to 6 millimeters are ideal, as these are ideally pressed into the soft silicone floor mats.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Prinzipskizzen näher erläutert. Hierbei zeigen:
-
1 eine Wärmepumpe mit Außen-Adsorber, -
2 einen erfindungsgemäßen Außen-Adsorber im Seitenschnitt, -
3 eine Draufsicht auf eine Außen-Adsorberanordnung.
-
1 a heat pump with an outdoor adsorber, -
2 an external adsorber according to the invention in side section, -
3 a plan view of an external adsorber assembly.
Der Kältekreis
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- KältekreisRefrigeration cycle
- 22
- Verdichtercompressor
- 33
- Kondensatorcapacitor
- 44th
- DruckreduzierungPressure reduction
- 55
- VerdampferEvaporator
- 66th
- Inneres GehäuseInner casing
- 77th
- Wärmequellen-AnschlussHeat source connection
- 88th
- Wärmequellen-VorlaufHeat source flow
- 99
- Wärmesenken-VorlaufHeat sink supply
- 1010
- Wärmesenken-AnschlussHeat sink connection
- 1111
- SiebauflageSieve support
- 1212
- Außen-AdsorberExternal adsorber
- 1313
- Innenrauminner space
- 1414th
- EinströmbereichInflow area
- 1515th
- AustrittsöffnungOutlet opening
- 121121
- SchalldämmschichtSoundproofing layer
- 122122
- SchwerbodenmatteHeavy floor mat
- 123123
- AktivkohleschüttungCharcoal fill
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- WO 2015/032905 A1 [0008, 0009]WO 2015/032905 A1 [0008, 0009]
- DE 102011116863 A1 [0010]DE 102011116863 A1 [0010]
- DE 19525064 C1 [0011]DE 19525064 C1 [0011]
- EP 3106780 A1 [0012]EP 3106780 A1 [0012]
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019114738.7A DE102019114738A1 (en) | 2019-08-23 | 2019-08-23 | Fluid adsorption |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019114738.7A DE102019114738A1 (en) | 2019-08-23 | 2019-08-23 | Fluid adsorption |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102019114738A1 true DE102019114738A1 (en) | 2021-02-25 |
Family
ID=74495828
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102019114738.7A Pending DE102019114738A1 (en) | 2019-08-23 | 2019-08-23 | Fluid adsorption |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102019114738A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4336119A1 (en) * | 2022-09-09 | 2024-03-13 | Vaillant GmbH | Moisture management and condensate drain for a heat pump housing |
-
2019
- 2019-08-23 DE DE102019114738.7A patent/DE102019114738A1/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4336119A1 (en) * | 2022-09-09 | 2024-03-13 | Vaillant GmbH | Moisture management and condensate drain for a heat pump housing |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3486582B1 (en) | Device for leakage detection using absorber | |
EP3581861B1 (en) | Fluid absorption | |
EP4008979A1 (en) | Device for safely carrying out a left-turning thermodynamic cycle | |
EP3578895B1 (en) | Device and method for safe and energy-saving flushing of a housing | |
EP3106780B1 (en) | Heat pump assembly | |
EP3748257B1 (en) | Device for the safe performance of a left-rotating thermodynamic circular process by means of a flammable working fluid with the use of fluidadsoption | |
EP3693683A1 (en) | Diffusion barrier using protective layers | |
EP3486564B1 (en) | DEVICE FOR SAFE IMPLEMENTATION OF A LEFT-SWITCHING THERMODYNAMIC CLAUSIUS RANKINE PROCESS
BASED ON WORK FLUID ADSORPTION WITH INERTGAS DISPLACEMENT | |
DE102019124531A1 (en) | Safety flushing device for a heat pump | |
EP3693687B1 (en) | Adsorption cooling | |
DE102019118984A1 (en) | Diffusion barrier by means of protective layers | |
EP3543629B1 (en) | No leak housing for a cycle process | |
EP3705823B1 (en) | Device for a safe service intervention for an enclosure and method for opening the enclosure. | |
DE102019114738A1 (en) | Fluid adsorption | |
EP3486575B1 (en) | Device and method for a security drain of working fluid | |
EP3647684B1 (en) | Safety zone of the condenser | |
EP3657104A1 (en) | Moulded parts for heat pumps | |
EP3492846B1 (en) | Device for safely carrying out a left-turning thermodynamic rankine cycle and its safe emptying and filling by means of an inflammable working fluid and a method for safely emptying an inflammable working fluid | |
EP3647685B1 (en) | Device | |
DE102019118977A1 (en) | Adsorber cooling | |
DE102021111808A1 (en) | Adsorber regeneration with VOC reduction | |
DE102019121496A1 (en) | Safety flushing device for a heat pump | |
DE102022124089A1 (en) | Adsorber discharge | |
DE102018129131A1 (en) | Working fluid management | |
EP3712531A1 (en) | Safety ventilation device for a heat pump |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified |