DE202019006031U1

DE202019006031U1 - Wärmepumpe

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Publication number: DE202019006031U1
Application number: DE202019006031.6U
Authority: DE
Original assignee: Viessmann Climate Solutions SE
Current assignee: Viessmann Climate Solutions SE
Priority date: 2019-11-15
Filing date: 2019-11-15
Publication date: 2024-03-11
Anticipated expiration: 2029-11-16

Abstract

Wärmepumpe, umfassend eine von einem Kältemittel durchströmte Primärseite (1.1) eines Wärmeübertragers (1), eine von einem Heizkreismedium durchströmte Sekundärseite (1.2) des Wärmeübertragers (1), einen einen Vorlauf- (2.2) und einen Rücklaufzweig (2.1) aufweisenden Heizkreis (2) eines Gebäudes für ein nach Bedarf gefördertes Heizkreismedium, einen Drucksensor (3) zur Messung des Drucks des Heizkreismediums im Heizkreis (2) und zur Unterbrechung einer Strömung des Heizkreismediums ein Ventil (4.1) im Rücklaufzweig (2.1) und ein Ventil (4.2) im Vorlaufzweig (2.2), wobei die beiden Ventile (4.1, 4.2) geschlossen werden, wenn im Heizkreis (2) mit dem Drucksensor (3) ein oberhalb eines vorgegebenen Schwellwertes liegender Druck des Heizkreismediums gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abbau eines Überdrucks im Heizkreis (2) mindestens ein außerhalb des Gebäudes betriebenes Sicherheitsventil (5) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpe gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.
Eine Wärmepumpe der eingangs genannten Art ist aus dem Patentdokument DE 10 2011 011 210 A1 bekannt. Bei dieser wird eine Primärseite eines Wärmeübertragers von einem Kältemittel und eine Sekundärseite des Wärmeübertragers von einem Heizkreismedium durchströmt. Ferner wird das Heizkreismedium in einem einen Vorlauf- und einen Rücklaufzweig aufweisenden Heizkreis eines Gebäudes nach Bedarf gefördert, wobei mit einem Drucksensor der Druck des Heizkreismediums im Heizkreis gemessen wird. Bei alledem kann eine Strömung des Heizkreismediums mit einem Ventil im Vorlauf- und mit einem Ventil im Rücklaufzweig unterbrochen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmepumpe der eingangs genannten Art zu verbessern. Insbesondere soll eine Wärmepumpe geschaffen werden, die auch mit einem brennbaren Kältemittel im Falle eines Schadens am Wärmeübertrager sicher betrieben werden kann.
Diese Aufgabe ist mit mit einer Wärmepumpe der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Schutzanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass zum Abbau eines Überdrucks im Heizkreis mindestens ein außerhalb des Gebäudes betriebenes Sicherheitsventil vorgesehen ist.
Mit anderen Worten zeichnet sich die erfindungsgemäße Lösung somit dadurch aus, dass ein Schaden am Wärmeübertrager, typischerweise ein sogenannter Plattenwärmetauscher, und zwar insbesondere in Form eines Loches zwischen seiner Primär- und seiner Sekundärseite per Druckmessung im Heizkreis festgestellt wird und dass dann (im Falle eines Schadens) mit Hilfe der Ventile eine weitere Durchströmung des Heizkreises komplett unterbunden wird, um zu vermeiden, dass brennbares Wärmeträgermedium aus dem Wärmepumpenkreis in den Heizkreis und damit, falls die Wärmepumpe selbst im Freien aufgestellt sein sollte, in ein Gebäude gelangt.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Schutzansprüchen.
Die erfindungsgemäße Wärmepumpe einschließlich ihrer vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Schutzansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigt schematisch

1 eine über einen Heizkreis mit einem Gebäude in Verbindung stehende Wärmepumpe.

Das in der einzigen 1 dargestellte Schema dient zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Wärmepumpe, bei der eine Primärseite 1.1 eines Wärmeübertragers 1 der Wärmepumpe von einem Kältemittel durchströmt wird, bei der eine Sekundärseite 1.2 des Wärmeübertragers 1 der Wärmepumpe von einem Heizkreismedium durchströmt wird, bei der das Heizkreismedium in einem einen Vorlauf- 2.2 und einen Rücklaufzweig 2.1 aufweisenden Heizkreis 2 eines Gebäudes nach Bedarf gefördert wird, bei der mit einem Drucksensor 3 der Druck des Heizkreismediums im Heizkreis 2 gemessen wird und bei der eine Strömung des Heizkreismediums mit einem Ventil 4.1 im Rücklauf- 2.1 und mit einem Ventil 4.2 im Vorlaufzweig 2.2 unterbrochen werden kann. Oder nochmals in anderen Worten: Die Wärmepumpe umfasst eine von einem Kältemittel durchströmte Primärseite 1.1 eines Wärmeübertragers 1, eine von einem Heizkreismedium durchströmte Sekundärseite 1.2 des Wärmeübertragers 1, einen einen Vorlauf-2.2 und einen Rücklaufzweig 2.1 aufweisenden Heizkreis 2 eines Gebäudes für ein nach Bedarf gefördertes Heizkreismedium, einen Drucksensor 3 zur Messung des Drucks des Heizkreismediums im Heizkreis 2 und zur Unterbrechung einer Strömung des Heizkreismediums ein Ventil 4.1 im Rücklaufzweig 2.1 und ein Ventil 4.2 im Vorlaufzweig 2.2.
In 1 ist dabei die Wärmepumpe durch den linken und das Gebäude durch den rechten, gestrichelten Kasten angedeutet. Außerdem ist dabei, wie ersichtlich, bevorzugt vorgesehen, dass die Wärmepumpe mit dem Wärmeübertrager 1 außerhalb des Gebäudes betrieben wird. Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass der mit dem Wärmeübertrager 1 verbundene Heizkreis 2 sowohl im als auch außerhalb des Gebäudes betrieben wird.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass wahlweise die Primärseite 1.1 des Wärmeübertragers 1 bei Betrieb der Wärmepumpe vom Kältemittel mit einem Druck von mindestens 5 bar und/oder die Sekundärseite 1.2 des Wärmeübertragers 1 bei Betrieb der Wärmepumpe vom Heizkreismedium mit einem Druck unter 3 bar durchströmt wird.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die beiden Ventile 4.1, 4.2 geschlossen werden, wenn im Heizkreis 2 mit dem Drucksensor 3 ein oberhalb eines vorgegebenen Schwellwertes liegender Druck des Heizkreismediums gemessen wird.
Noch etwas genauer betrachtet, ist dabei besonders bevorzugt vorgesehen, dass bereits eine kurzzeitige, den Schwellwert erreichende Druckspitze im Heizkreis 2 dazu führt, dass die Ventile 4.1, 4.2 geschlossen werden.
Ganz konkret betrachtet, ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass die beiden Ventile 4.1, 4.2 geschlossen werden, wenn der mit dem Drucksensor 3 gemessene Schwellwert größer als 4 bar ist.
Dabei ist weiterhin besonders bevorzugt vorgesehen, dass der Druck des Heizkreismediums mit dem Drucksensor 3 (wie in 1 dargestellt) benachbart zum Wärmeübertrager 1 und vorzugsweise im Rücklaufzweig 2.1 gemessen wird.
Außerdem ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass die beiden Ventile 4.1, 4.2, sobald sie verschlossen sind, von selbst und stromlos geschlossen bleiben.
Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zum Abbau eines (nicht unbedingt von einem Schaden am Wärmeübertrager herrührenden) Überdrucks im Heizkreis 2 mindestens ein Sicherheitsventil 5 verwendet wird bzw. dass zum Abbau eines Überdrucks im Heizkreis 2 mindestens ein Sicherheitsventil 5 vorgesehen ist. Noch genauer betrachtet, ist dabei bevorzugt vorgesehen, dass ein Sicherheitsventil 5 im Rücklaufzweig 2.1 (angeordnet zwischen dem Ventil 4.1 und dem Wärmeübertrager 1 und ein Sicherheitsventil 5 (angeordnet zwischen dem Ventil 4.2 und dem Gebäude) im Vorlaufzweig 2.2 verwendet wird.
Damit gegebenenfalls mit brennbarem Kältemittel verunreinigtes Heizkreismedium nicht ins Innere des vorgenannten Gebäudes gelangen kann, ist ferner, wie dargestellt, erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Sicherheitsventil 5 bzw. die Sicherheitsventile 5 außerhalb des Gebäudes betrieben wird bzw. werden bzw. vorgesehen ist bzw. sind.
Bezüglich des besagten Sicherheitsventils 5 bzw. der besagten Sicherheitsventile 5 ist dabei weiterhin besonders bevorzugt vorgesehen, dass dieses bzw. diese erst bei einem länger anhaltenden Druck von über 3 bar öffnet bzw. öffnen. Nochmals genauer im Vergleich betrachtet, ist dabei schließlich besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Ventile 4.1, 4.2 bereits auf eine Druckspitze im Heizkreis 2 reagieren, das Sicherheitsventil 5 aber erst auf eine länger anhaltende Druckveränderung im Heizkreis reagiert.
Die erfindungsgemäße Wärmepumpe funktioniert wie folgt:

Beim regulären Betrieb der Wärmepumpe herrscht auf der Primärseite 1.1 des Wärmeübertragers 1, im Kältemittelkreis ein hoher Druck von beispielsweise 10 bar. Auf der Sekundärseite 1.2, im Heizkreis 2, herrscht hingegen ein niedrigerer Druck von beispielsweise 2 bar. In diesem Zustand sind die Ventile 4.1 und 4.2 geöffnet und die Sicherheitsventile 5 geschlossen.

Tritt nun ein Schaden am Wärmeübertrager 1 auf und tritt dadurch Kältemittel in den Heizkreis 2 ein, so entsteht hierdurch ein Druckanstieg im Heizkreis 2, welcher vom Drucksensor 3 detektiert wird. Ist der Druckanstieg so stark, dass ein zuvor vorgegebener Schwellwert (zum Beispiel 4 bar) auch nur kurz überschritten wird, so werden die Ventile 4.1 und 4.2 im Vorlauf- 2.2 und Rücklaufzweig 2.1 des Heizkreises 2 geschlossen, so dass das Kältemittel nicht weiter über den Heizkreis 2 in ein über diesen mit der Wärmepumpe verbundenes Gebäude gelangen kann.
Sollte des Weiteren über einen längeren Zeitraum vom Drucksensor 3 ein erhöhter Druck im Heizkreis 2 gemessen werden, werden die erfindungsgemäß vorgesehenen Sicherheitsventile 5 geöffnet, um möglicherweise im Heizkreis 5 befindliches Kältemittel an die Umgebung abzulassen und ein ungeplantes Eintreten von Kältemittel in ein Gebäude zu vermeiden.
Eine solche Maßgabe führt zu einem besonders sicheren Betrieb von Wärmepumpen, welche brennbare oder explosive Kältemittel verwenden.
Bezugszeichenliste

1: Wärmeübertrager
1.1: Primärseite
1.2: Sekundärseite
2: Heizkreis
2.1: Rücklaufzweig
2.2: Vorlaufzweig
3: Drucksensor
4.1: Ventil im Rücklaufzweig
4.2: Ventil im Vorlaufzweig
5: Sicherheitsventil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011011210 A1 [0002]

Claims

Wärmepumpe, umfassend eine von einem Kältemittel durchströmte Primärseite (1.1) eines Wärmeübertragers (1), eine von einem Heizkreismedium durchströmte Sekundärseite (1.2) des Wärmeübertragers (1), einen einen Vorlauf- (2.2) und einen Rücklaufzweig (2.1) aufweisenden Heizkreis (2) eines Gebäudes für ein nach Bedarf gefördertes Heizkreismedium, einen Drucksensor (3) zur Messung des Drucks des Heizkreismediums im Heizkreis (2) und zur Unterbrechung einer Strömung des Heizkreismediums ein Ventil (4.1) im Rücklaufzweig (2.1) und ein Ventil (4.2) im Vorlaufzweig (2.2), wobei die beiden Ventile (4.1, 4.2) geschlossen werden, wenn im Heizkreis (2) mit dem Drucksensor (3) ein oberhalb eines vorgegebenen Schwellwertes liegender Druck des Heizkreismediums gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abbau eines Überdrucks im Heizkreis (2) mindestens ein außerhalb des Gebäudes betriebenes Sicherheitsventil (5) vorgesehen ist.
Wärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bereits eine kurzzeitige, den Schwellwert erreichende Druckspitze im Heizkreis (2) dazu führt, dass die Ventile (4.1, 4.2) geschlossen werden.
Wärmepumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ventile (4.1, 4.2) geschlossen werden, wenn der mit dem Drucksensor (3) gemessene Schwellwert größer als 4 bar ist.
Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ventile (4.1, 4.2), sobald sie verschlossen sind, von selbst und stromlos geschlossen bleiben.
Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsventil (5) bei einem länger anhaltenden Druck von über 3 bar öffnet.
Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (4.1, 4.2) bereits auf eine Druckspitze im Heizkreis (2) reagieren, das Sicherheitsventil (5) aber erst auf eine länger anhaltende Druckveränderung im Heizkreis (2) reagiert.
Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärseite (1.1) des Wärmeübertragers (1) bei Betrieb der Wärmepumpe vom Kältemittel mit einem Druck von mindestens 5 bar durchströmt wird.
Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärseite (1.2) des Wärmeübertragers (1) bei Betrieb der Wärmepumpe vom Heizkreismedium mit einem Druck unter 3 bar durchströmt wird.