EP3657104A1 - Moulded parts for heat pumps - Google Patents

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EP3657104A1
EP3657104A1 EP19204999.7A EP19204999A EP3657104A1 EP 3657104 A1 EP3657104 A1 EP 3657104A1 EP 19204999 A EP19204999 A EP 19204999A EP 3657104 A1 EP3657104 A1 EP 3657104A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
working fluid
shaped parts
molded parts
parts according
shaped
Prior art date
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Pending
Application number
EP19204999.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Tobias Lingk
Hans-Josef Spahn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vaillant GmbH
Original Assignee
Vaillant GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vaillant GmbH filed Critical Vaillant GmbH
Publication of EP3657104A1 publication Critical patent/EP3657104A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/005Arrangement or mounting of control or safety devices of safety devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/12Inflammable refrigerants
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00Problems to be solved
    • F25B2500/13Vibrations
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00Problems to be solved
    • F25B2500/22Preventing, detecting or repairing leaks of refrigeration fluids
    • F25B2500/221Preventing leaks from developing

Definitions

  • the invention relates to irregular conditions in working fluid circulations in which a working fluid acting as a refrigerant is conducted in a thermodynamic cycle, such as the Clausius-Rankine cycle.
  • a working fluid acting as a refrigerant is conducted in a thermodynamic cycle, such as the Clausius-Rankine cycle.
  • thermodynamic cycle such as the Clausius-Rankine cycle.
  • Heat pumps, air conditioning systems and cooling devices are common in residential buildings.
  • Residential buildings are understood to mean private houses, apartment complexes, hospitals, hotel complexes, restaurants, combined residential and commercial buildings as well as commercial establishments in which people live and / or work permanently, in contrast to mobile devices such as automotive air conditioning systems or transport boxes, or also free-standing industrial plants or medical devices. What these cycle processes have in common is that they generate useful heat or cold using energy and form heat transfer systems.
  • thermodynamic cycle processes used have long been known, as are the safety problems that can arise when using suitable working fluids. Apart from water, the best known working fluids at that time were flammable and toxic. In the past century, they led to the development of safety refrigerants, which consisted of fluorinated hydrocarbons. However, it was shown that these safety refrigerants damage the ozone layer, lead to global warming and that their safety-related safety led to constructive inattentiveness. Up to 70% of sales was attributable to 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 promoted the need for replacement.
  • the problems that arise with the safety design of such systems are discussed in the WO 2015/032905 A1 described vividly.
  • the lower ignition limit of propane as working fluid is approximately 1.7 percent by volume in air, which corresponds to 38 g / m 3 in air. If the cooling process is carried out in a surrounding, hermetically sealed, but otherwise air-filled room with the working fluid propane, there is the problem of recognizing a critical, explosive situation after a fault in which the working fluid escapes into this hermetically sealed room. Electrical sensors for the detection of critical concentrations are difficult to carry out explosion-proof, which is why the propane detection by the sensors themselves considerably increases the risk of explosion, with the exception of infrared sensors. Propane is also toxic; when inhaled above a concentration of approx. 2 g / m 3 , there are narcotic effects, headaches and nausea. This affects people who are supposed to solve a recognized problem on site before there is a risk of explosion.
  • Propane is also heavier than air, so it sinks to the ground in calm air and accumulates there. If a part of the propane is collected in a low-flow zone of the closed room, in which the disturbed aggregate is located, the local explosion limits can be reached much faster than the quotient of total room volume to the amount of propane escaping.
  • the WO 2015/032905 A1 seeks to solve this problem by integrating an electric current generator into the opening or locking of this space and, when actuated, in a first step generates and provides the electrical energy with which the sensor is activated, and which in the event of an alarm Locking then does not release, but causes ventilation of the closed room and only allows unlocking and opening in a second step.
  • the DE 10 2011 116 863 A1 describes a method for securing a device for a thermodynamic cycle, which is operated with a process fluid that contains or consists of at least one environmentally hazardous, toxic and / or flammable substance.
  • a process fluid that contains or consists of at least one environmentally hazardous, toxic and / or flammable substance.
  • an adsorbent is brought into contact with the process fluid, in particular ammonia, propane or propene, and the substance is selectively bound by the adsorbent.
  • the adsorbent is regenerated after use.
  • zeolite also in combination with imidazole or phosphates, CuBTC are also proposed.
  • the adsorbent can be in the form of a bed, a molded part, a paint, a spray film or a coating.
  • the support structure of the molded part can consist of microstructure, lamella structure, tube bundle, tube register and sheet metal and must be mechanically stable and greatly increase the surface area. Circulation of the potentially contaminated air usually takes place continuously, but can also be initiated by a sensor that switches on the ventilation after a threshold value has been reached or in the event of a recognized accident.
  • the adsorption can be carried out inside or outside a closed room.
  • the EP 3 106 780 A1 describes a heat pump system which is housed in an airtight housing lined with a binder.
  • An adsorption unit with forced ventilation which cleans the air in the housing in recirculation mode, can be arranged within this housing.
  • This air recirculation mode can be carried out continuously or only in the event of a fault or at regular intervals.
  • a pilot burner, a pilot flame, a catalytic burner or a heating wire can also be arranged downstream of this sorption stage, which burns any remaining combustible impurities.
  • a fresh air supply in connection with the discharge of cleaned exhaust air is also conceivable.
  • the DE 698 24 142 T2 describes an explosion prevention device for a refrigerator that uses a combustible coolant.
  • a mesh element is used as an explosion prevention device, the mesh size of which is equal to or smaller than an extinguishing distance for the combustible coolant used. This mesh element is placed over elements that could generate sparks. If propane or isobutane is used, the mesh size should be chosen to be equal to or smaller than 2 mm.
  • the US 2013/0284464 A1 proposes a similar network or grid, whereby in addition to the mesh size, the distance from the possible ignition source should also be in the same range as the mesh size.
  • metal grids, perforated grids, chain mail or metal nets are used. However, these can lead to unpleasant noises in vibrating systems and are difficult to fix permanently. In the event of a maintenance intervention, their removal is correspondingly complex and dangerous in the event of a malfunction.
  • the object of the invention is therefore to provide a device which ensures that the working fluid escaping in the event of a fault is either stored safely or is safely adsorbed or safely absorbed without an explosion-critical state being able to arise in the area in which the working fluid-carrying device is installed or used.
  • the invention solves this problem by means of molded parts which are introduced into the cavities in the housing of a heat pump and fill them so comprehensively that there is no such large empty volume at any point which at least requires an ignitable refrigerant-air mixture which occurs due to leakage for ignition.
  • the determining variable is the so-called “quenching distance”, which is the largest distance between two walls at which no explosive mixtures can still be ignited.
  • quenching distance For the working fluid propane, also known as R290, this extinguishing distance according to " Artur Gutkowski, Laminar Burning Velocity under Quenching Conditions for Propane-Air and Ethylene-Air Flames, January 2006, https://www.researchgate.net/publication/242567175 "2 millimeters for a stoichiometric propane-air mixture, while the distance for non-stoichiometric mixtures can be significantly larger.
  • the permissible maximum distance is larger because the gas compositions are not stoichiometric. Nevertheless, for safety reasons, it is provided in the present case that there is no gap or cavity at any point in the housing which is greater than the extinguishing distance, based on a stoichiometric working fluid / air mixture.
  • molded parts that reproduce the contours of the individual installations and units of the heat pump in the housing in a stamp-matrix manner. In the places where the vibrations or small movements occur in the housing these moldings have soft, conformable surfaces, otherwise they are divided in such a way that they can be inserted one after the other into the interior of the housing and preferably inserted one into the other.
  • molded dome connectors are used for this.
  • the molded parts have tongue and groove connections.
  • the molded parts are shaped as textile pillows.
  • the molded parts have sections of Velcro strips with which they can be detachably connected to one another.
  • the molded parts are preferably made from adsorbents.
  • a non-combustible porous framework material e.g. made of zeolite can be used, which in a known manner with an adsorbent, e.g. Activated carbon, is impregnated.
  • a flexible material can also be used as the framework material, for example silicone foam, which is also impregnated.
  • fine-grained fillings can also be used, the gap volume of which is small.
  • These fillings can also consist of adsorbents.
  • fabric mats can also be introduced into the pillow-shaped molded parts.
  • the textile outer material of the pillow-shaped molded parts preferably consists of diffusion-open textile fabric in the mesh size range from 0.1 to 6 millimeters, depending on the granule size of the filled material.
  • the material of the textile fabric preferably consists of flame-retardant fibers that are temperature-stable up to 70 degrees Celsius from renewable raw materials.
  • adsorbents are used, they can be preloaded with an inert gas, which is displaced or desorbed by the working fluid.
  • the total loading capacity of the adsorbent introduced should be dimensioned in such a way that, if necessary, the entire emerging working fluid can be adsorbed.
  • the molded parts can also be designed so that the noise generated in the heat pump is insulated.
  • molded parts should be used, the natural vibration frequency of which corresponds to the main frequencies of the installed machines, especially the compressor.
  • Pillow-shaped moldings with sand-like fillings also provide considerable noise insulation.
  • 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.
  • propane is used as the working fluid and activated carbon is used as the adsorbent.
  • the activated carbon can be doped in a known manner in such a way that optimal loading by propane takes place.
  • Fig. 1 typical molded parts and their arrangement.
  • Fig. 1 shows a scroll compressor 1 in a section of a housing.
  • the scroll compressor 1 is mounted on a vibration-damping foundation 2 with rubber feet 3, around the foundation is a flat molded part 4 with recesses for the rubber feet.
  • the distance up to the scroll compressor 1 is one millimeter.
  • the molded part 4 is shaped as a foamed body impregnated with activated carbon in accordance with the dimensions of the scroll compressor.
  • the ring-shaped molded part 5 is designed as a pillow and contains a dimensionally stable but flexible fabric. The two parts of the molded part 5 are connected to one another with Velcro.
  • ring-shaped molded part 6 the inner surface of which nestles softly against the scroll compressor 1 and the body of which is made of a rigid rigid foam, on the top of which a cushion with a filling of activated carbon particles and a diffusion-open fabric is attached.
  • This molded part 6 extends to the working fluid inlet 7 of the scroll compressor 1, which it touches from the underside with the soft surface of the filled cushion.
  • a further dimensionally stable molded part 8 which is equipped like the molded part 6 and which extends to the working fluid outlet 9, which it touches from the underside with the soft surface of the filled cushion.
  • the working fluid outlet 9, on the top of the scroll compressor is the molded part 10, which is formed from a cushion with a bed of activated carbon preloaded with inert gas.
  • the molded parts 6 and 8 are inserted into one another, the molded part 10 is fastened to the molded part 8 with Velcro. None of the molded parts is directly connected to the floor or the scroll compressor.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Formteile zur Einbringung in die Hohlräume im Gehäuse einer Wärmepumpe, in der ein entzündliches Arbeitsfluid in einem Kältekreislauf betrieben wird, wobei die Formteile so gestaltet und aneinander angepasst sind, dass nach der Einbringung in das Gehäuse kein Spalt oder Hohlraum verbleibt, der größer als der Löschabstand, bezogen auf ein stöchiometrisches Arbeitsfluid-Luft-Gemisch, ist.The invention relates to molded parts for introduction into the cavities in the housing of a heat pump in which an inflammable working fluid is operated in a refrigeration cycle, the molded parts being designed and matched to one another in such a way that no gap or cavity remains after the introduction into the housing that is larger than the extinguishing distance, based on a stoichiometric working fluid-air mixture.

Description

Die Erfindung betrifft irreguläre Zustände in Arbeitsfluidumlaufen, 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, kombinierte Wohn- und Geschäftshäuser sowie Gewerbebetriebe verstanden, in denen Menschen dauerhaft leben und/oder arbeiten, im Unterschied zu mobilen Vorrichtungen wie KFZ-Klimaanlagen oder Transportboxen, oder auch freistehenden 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 conditions in working fluid circulations in which a working fluid acting as a refrigerant is conducted in a thermodynamic cycle, such as the Clausius-Rankine cycle. Mainly these are 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 complexes, restaurants, combined residential and commercial buildings as well as commercial establishments in which people live and / or work permanently, in contrast to mobile devices such as automotive air conditioning systems or transport boxes, or also free-standing industrial plants or medical devices. What these cycle processes have in common is that they generate useful heat or cold using energy and form heat transfer 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 long been known, as are the safety problems that can arise when using suitable working fluids. Apart from water, the best known working fluids at that time were flammable and toxic. In the past century, they led to the development of safety refrigerants, which consisted of fluorinated hydrocarbons. However, it was shown that these safety refrigerants damage the ozone layer, lead to global warming and that their safety-related safety led to constructive inattentiveness. Up to 70% of sales was attributable to 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 promoted 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 has been 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 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.
On the one hand, it is extremely problematic to adopt the design principles for refrigerant-carrying thermodynamic processes, which seem to have proven their worth with safety refrigerants, and on the other hand to base them on the system concepts from before the safety refrigerants were introduced. This is also due to the fact that individual devices have now become complex systems, which has multiplied the number of possibilities for malfunctions and their consequences. This results, for example, in the following requirements for the security concept:
  • In normal operation, the system must be absolutely tight.
  • Working fluid must not enter the coupled useful heating or cooling circuit either in the case of a leak in the condenser or in the evaporator.
  • No working fluid must be able to escape from the refrigeration cycle without being noticed.
  • The working fluid in the compressor must not escape through storage.
  • In the expansion system, the working fluid must not diffuse through the valve seat or lead to leaks due to cavitation.
  • Encapsulated parts must remain accessible for maintenance and inspection purposes.
  • No dangers may arise in emergencies.
  • The plant should be able to be integrated into existing premises
  • The refrigerant should be able to be drained and filled.

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 an emergency must be seen widely. 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 network fault is also to be regarded as an emergency. Against such dangers or disturbances the device is said to be inherently safe. However, a failure of the available primary energy can also justify an emergency and must not result in the 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,
wobei diese Aufzählung nicht vollständig ist.The various designs and applications for such thermodynamic cycle processes have to be considered separately, for example the following for fixed systems for residential buildings:
  • Household refrigerators,
  • Freezers,
  • Household dryer,
  • Household fridge-freezers,
  • Cooling chambers for hotel and catering,
  • Freezers for hotels and restaurants,
  • Air conditioning for home, hotel and catering,
  • Hot water generation for home, hotel and catering,
  • Heating for home, hotel and catering,
  • Sauna swimming pool facilities for home, hotel and catering,
  • Combined systems for the above-mentioned applications,
this list is not exhaustive.

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,
  • Umgebungswärme der Luft,
  • Abwärme,
  • Warmwasserspeicher,
  • Eisspeicher,
  • Latentwärmespeicher,
  • Fossile Energieträger wie Erdgas, Erdöl, Kohle,
  • Nachwachsende Rohstoffe wie Holz, Pellets, Biogas,
  • Kombinationen aus den oben genannten Energiequellen,
wobei auch diese Aufzählung nicht vollständig ist.The energy for operating the systems, including the thermal energy to be moved, can come from various sources:
  • Geothermal energy from geothermal energy storage,
  • Geothermal heat,
  • District heating,
  • Electrical energy from general power supply,
  • Electrical solar energy,
  • Solar heat,
  • Ambient heat of the air,
  • Waste heat,
  • Hot water tank,
  • Ice storage,
  • Latent heat storage,
  • Fossil energy sources such as natural gas, oil, coal,
  • Renewable raw materials such as wood, pellets, biogas,
  • Combinations of the above energy sources,
although this list is also not complete.

Die auftretenden Probleme bei der Sicherheitsauslegung solcher Anlagen werden in der WO 2015/032905 A1 anschaulich beschrieben. So liegt die untere Zündgrenze von Propan als Arbeitsfluid etwa bei 1,7 Volumenprozent in Luft, was 38 g/m3 in Luft entspricht. Sofern der Kälteprozess in einem ihn umgebenden, hermetisch abgeschlossenen, ansonsten aber luftgefüllten Raum mit dem Arbeitsfluid Propan durchgeführt wird, stellt sich das Problem der Erkennung einer kritischen, explosiven Situation nach einer Störung, bei der das Arbeitsfluid in diesen hermetisch abgeschlossenen Raum austritt. Elektrische Sensoren zur Erkennung kritischer Konzentrationen sind nur schwierig explosionsgeschützt auszuführen, weswegen gerade die Propan-Erkennung durch die Sensoren selbst das Explosionsrisiko erheblich verschärft, ausgenommen hiervon sind Infrarotsensoren. Propan ist auch giftig, bei Inhalation oberhalb einer Konzentration von ca. 2 g/m3 stellen sich narkotische Effekte, Kopfschmerzen und Übelkeit ein. Dies betrifft Personen, die ein erkanntes Problem vor Ort lösen sollen, noch bevor Explosionsgefahr entsteht.The problems that arise with the safety design of such systems are discussed in the WO 2015/032905 A1 described vividly. The lower ignition limit of propane as working fluid is approximately 1.7 percent by volume in air, which corresponds to 38 g / m 3 in air. If the cooling process is carried out in a surrounding, hermetically sealed, but otherwise air-filled room with the working fluid propane, there is the problem of recognizing a critical, explosive situation after a fault in which the working fluid escapes into this hermetically sealed room. Electrical sensors for the detection of critical concentrations are difficult to carry out explosion-proof, which is why the propane detection by the sensors themselves considerably increases the risk of explosion, with the exception of infrared sensors. Propane is also toxic; when inhaled above a concentration of approx. 2 g / m 3 , there are narcotic effects, headaches and nausea. This affects people who are supposed to solve a recognized problem on site before there is a risk of explosion.

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 WO 2015/032905 A1 sucht dieses Problem zu lösen, indem ein Generator für elektrischen Strom in die Öffnung bzw. deren Verriegelung dieses Raums integriert wird und bei deren Betätigung in einem ersten Schritt die elektrische Energie erzeugt und bereitstellt, mit der der Sensor aktiviert wird, und der im Alarmfall die Verriegelung dann nicht freigibt, sondern eine Lüftung des abgeschlossenen Raums veranlasst, und erst in einem zweiten Schritt eine Entriegelung und Öffnung zulässt.Propane is also heavier than air, so it sinks to the ground in calm air and accumulates there. If a part of the propane is collected in a low-flow zone of the closed room, in which the disturbed aggregate is located, the local explosion limits can be reached much faster than the quotient of total room volume to the amount of propane escaping. The WO 2015/032905 A1 seeks to solve this problem by integrating an electric current generator into the opening or locking of this space and, when actuated, in a first step generates and provides the electrical energy with which the sensor is activated, and which in the event of an alarm Locking then does not release, but causes ventilation of the closed room and only allows unlocking and opening in a second step.

Die DE 10 2011 116 863 A1 beschreibt ein Verfahren zur Sicherung einer Vorrichtung für einen thermodynamischen Kreisprozess, welche mit einem Prozessfluid betrieben wird, das mindesten eine umweltgefährliche, giftige und/oder entzündliche Substanz enthält oder daraus besteht. Im Falle einer Leckage in der Vorrichtung für einen thermodynamischen Kreisprozess wird ein Adsorptionsmittel mit dem Prozessfluid, insbesondere Ammoniak, Propan oder Propen, in Kontakt gebracht und die Substanz durch das Adsorptionsmittel selektiv gebunden. Das Adsorptionsmittel wird nach Gebrauch regeneriert. Als Adsorptionsmittel werden Zeolith, auch in Kombination mit Imidazol oder Phosphaten, ferner CuBTC vorgeschlagen, das Adsorptionsmittel kann in Form einer Schüttung, eines Formteils, eines Anstrichs, eines Sprühfilms oder einer Beschichtung ausgestattet sein. Die Trägerstruktur des Formteils kann aus Mikrostruktur, Lamellenstruktur, Rohrbündel, Rohrregister und Blech bestehen und muss mechanisch stabil sowie stark oberflächenvergrößernd sein. Eine Umwälzung der potenziell kontaminierten Luft erfolgt üblicherweise kontinuierlich, kann aber auch durch einen Sensor initiiert werden, der die Lüftung nach Erreichen eines Schwellenwerts oder bei einem erkannten Havariefall einschaltet. Die Adsorption kann innerhalb oder außerhalb eines geschlossenen Raums durchgeführt werden.The DE 10 2011 116 863 A1 describes a method for securing a device for a thermodynamic cycle, which is operated with a process fluid that contains or consists of at least one environmentally hazardous, toxic and / or flammable substance. In the event of a leak in the device for a thermodynamic cycle, an adsorbent is brought into contact with the process fluid, in particular ammonia, propane or propene, and the substance is selectively bound by the adsorbent. The adsorbent is regenerated after use. As an adsorbent, zeolite, also in combination with imidazole or phosphates, CuBTC are also proposed. The adsorbent can be in the form of a bed, a molded part, a paint, a spray film or a coating. The support structure of the molded part can consist of microstructure, lamella structure, tube bundle, tube register and sheet metal and must be mechanically stable and greatly increase the surface area. Circulation of the potentially contaminated air usually takes place continuously, but can also be initiated by a sensor that switches on the ventilation after a threshold value has been reached or in the event of a recognized accident. The adsorption can be carried out inside or outside a closed room.

Die EP 3 106 780 A1 beschreibt eine Wärmepumpenanlage, die in einem mit einem Bindemittel ausgekleideten, luftdichten Gehäuse untergebracht ist. Innerhalb dieses Gehäuses kann eine Adsorptionseinheit mit einer Zwangslüftung angeordnet sein, die im Umluftbetrieb die Luft im Gehäuse reinigt. Dieser Umluftbetrieb kann kontinuierlich oder nur im Störfall oder in regelmäßigen Intervallen erfolgen. Stromab dieser Sorptionsstufe kann auch ein Zündbrenner, eine Pilotflamme, ein katalytischer Brenner oder ein Heizdraht angeordnet sein, der ggf. restliche brennbare Verunreinigungen verbrennt. Ebenfalls denkbar ist eine Frischluftzufuhr in Verbindung mit der Ableitung gereinigter Abluft.The EP 3 106 780 A1 describes a heat pump system which is housed in an airtight housing lined with a binder. An adsorption unit with forced ventilation, which cleans the air in the housing in recirculation mode, can be arranged within this housing. This air recirculation mode can be carried out continuously or only in the event of a fault or at regular intervals. A pilot burner, a pilot flame, a catalytic burner or a heating wire can also be arranged downstream of this sorption stage, which burns any remaining combustible impurities. A fresh air supply in connection with the discharge of cleaned exhaust air is also conceivable.

Es wurde auch versucht, die Ausbreitung von Flammen durch Verwendung von Flammschutzgittern zu verhindern. Die DE 698 24 142 T2 beschreibt eine Explosionsverhütungsvorrichtung für eine Kältemaschine, die ein brennbares Kühlmittel verwendet. Als Explosionsverhütungsvorrichtung kommt ein Maschenelement zur Anwendung, dessen Maschengröße gleich oder kleiner als einer Löschdistanz für das verwendete brennbare Kühlmittel ist. Dieses Maschenelement wird über solche Elemente gelegt, welche Funken erzeugen könnten. Im Falle einer Verwendung von Propan oder Isobutan sei die Maschengröße gleich oder kleiner als 2 mm zu wählen.Attempts have also been made to prevent the spread of flames by using flame arrestors. The DE 698 24 142 T2 describes an explosion prevention device for a refrigerator that uses a combustible coolant. A mesh element is used as an explosion prevention device, the mesh size of which is equal to or smaller than an extinguishing distance for the combustible coolant used. This mesh element is placed over elements that could generate sparks. If propane or isobutane is used, the mesh size should be chosen to be equal to or smaller than 2 mm.

Die US 2013/0284464 A1 schlägt ein ähnliches Netz oder Gitter vor, wobei außer der Maschenweite auch der Abstand von der möglichen Zündquelle im gleichen Bereich wie die Maschenweite liegen soll. In beiden Fällen werden Metallgitter, Lochgitter, Kettenhemden oder Metallnetze verwendet. Diese können in schwingenden Systemen jedoch zu unangenehmen Geräuschen führen und sind schwierig dauerhaft zu fixieren. Im Falle eines Wartungseingriffs ist ihre Entfernung entsprechend aufwendig, und im Störfall auch gefährlich.The US 2013/0284464 A1 proposes a similar network or grid, whereby in addition to the mesh size, the distance from the possible ignition source should also be in the same range as the mesh size. In both cases, metal grids, perforated grids, chain mail or metal nets are used. However, these can lead to unpleasant noises in vibrating systems and are difficult to fix permanently. In the event of a maintenance intervention, their removal is correspondingly complex and dangerous in the event of a malfunction.

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 Sorbenzien 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.
  • 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.
The systems presented have so far had little success on the market. This can be attributed to the following reasons:
  • Ease of installation: In the case of modernization of old heating systems, the new devices to be installed must be dismantled and transportable. For example, they must be able to be moved up and down cellar stairs and into angled and low basement rooms. Assembly, commissioning and maintenance must be possible on site without much effort. This largely excludes large and heavy pressure vessels, as well as systems that cannot be dismantled after an accident.
  • Ease of diagnosis: The operating states should be clearly recognizable from the outside, this concerns the visibility and testability with regard to possible leaks and includes the level of the working fluid and the degree of filling of any sorbents that may have been introduced.
  • Ease of maintenance: System diagnostics should be able to be carried out without much additional effort. Security-relevant systems should be tested regularly or their reliability should be checked. If system diagnoses are not easy to carry out, it should be easy to replace parts that are under load with new parts.
  • Reliability: On the one hand, the systems should be secured against malfunctions, but at the same time they should run reliably, at least in emergency operation. In the event of a temporary external fault, the systems should either restart independently or be restarted with little effort.
  • Energy efficiency: The plants should be able to be operated at low energy costs, a high self-consumption of energy for security measures counteracts this.
  • Robustness: In the event of major faults, whether external or internal, controllability must be guaranteed, for example, ventilation systems that can clog or pressure vessels that are under pressure or become hot, for example in the event of a fire.
  • Costs: The security measures should not be significant in terms of acquisition costs or running costs and should not exceed the savings in energy costs compared to conventional systems. They should be cheap.

Die Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Vorrichtung bereitzustellen, die gewährleistet, das im Fehlerfall austretende Arbeitsfluid entweder sicher zu speichern oder sicher zu adsorbieren oder sicher zu absorbieren, ohne dass ein explosionskritischer Zustand im Aufstell- oder Nutzungsbereich dieser Arbeitsfluid-führenden Einrichtung entstehen kann.The object of the invention is therefore to provide a device which ensures that the working fluid escaping in the event of a fault is either stored safely or is safely adsorbed or safely absorbed without an explosion-critical state being able to arise in the area in which the working fluid-carrying device is installed or used.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels Formteilen, die in die Hohlräume im Gehäuse einer Wärmepumpe eingebracht werden und diese so umfassend ausfüllen, dass an keiner Stelle ein solche großes Leervolumen vorhanden ist, welches ein leckagebedingt auftretendes zündfähiges Kältemittel-Luft-Gemisch zur Zündung mindestens benötigt.The invention solves this problem by means of molded parts which are introduced into the cavities in the housing of a heat pump and fill them so comprehensively that there is no such large empty volume at any point which at least requires an ignitable refrigerant-air mixture which occurs due to leakage for ignition.

Die bestimmende Größe ist der sogenannte "Löschabstand" (engl. "quenching distance"), der der größte Abstand zwischen zwei Wänden ist, bei dem noch kein Zünden ruhender explosiver Gemische erfolgen kann. Für das Arbeitsfluid Propan, auch unter der Bezeichnung R290 bekannt, beträgt dieser Löschabstand nach " Artur Gutkowski, Laminar Burning Velocity under Quenching Conditions for Propane-Air and Ethylene-Air Flames, January 2006, https://www.researchgate.net/publication/242567175 " bei einem stöchiometrischen Propan-Luft-Gemisch 2 Millimeter, während der Abstand bei nicht-stöchiometrischen Gemischen deutlich größer sein kann.The determining variable is the so-called "quenching distance", which is the largest distance between two walls at which no explosive mixtures can still be ignited. For the working fluid propane, also known as R290, this extinguishing distance according to " Artur Gutkowski, Laminar Burning Velocity under Quenching Conditions for Propane-Air and Ethylene-Air Flames, January 2006, https://www.researchgate.net/publication/242567175 "2 millimeters for a stoichiometric propane-air mixture, while the distance for non-stoichiometric mixtures can be significantly larger.

An den Zündgrenzen selbst ist der zulässige Höchstabstand zwar größer, weil es sich nicht um stöchiometrische Gaszusammensetzungen handelt. Trotzdem wird vorliegend aus Sicherheitsgründen vorgesehen, dass an keiner Stelle im Gehäuse ein Spalt oder ein Hohlraum verbleibt, der größer als der Löschabstand, bezogen auf ein stöchiometrisches Arbeitsfluid-Luft-Gemisch ist.At the ignition limits themselves, the permissible maximum distance is larger because the gas compositions are not stoichiometric. Nevertheless, for safety reasons, it is provided in the present case that there is no gap or cavity at any point in the housing which is greater than the extinguishing distance, based on a stoichiometric working fluid / air mixture.

Dies wird durch Formteile erreicht, die den Konturen der einzelnen Installationen und Aggregate der Wärmepumpe im Gehäuse in Stempel-Matrix-Weise nachgebildet sind. An den Stellen, an denen die Vibrationen oder kleine Bewegungen im Gehäuse vorkommen, besitzen diese Formteile weiche, anschmiegsame Oberflächen, ansonsten sind sie derart geteilt, dass sie nacheinander in das Innere des Gehäuses eingesetzt und vorzugsweise dabei ineinander gesteckt werden können. In einer Ausführungsvariante werden hierfür geformte Kuppelverbinder verwendet. In einer anderen Ausführungsform weisen die Formteile Nut- und Federverbindungen auf. In einer weiteren Ausgestaltungsform sind die Formteile als textile Kissen geformt. In einer weiteren Ausführungsform weisen die Formteile Abschnitte von Klettbändern auf, mit denen sie untereinander lösbar verbunden werden können.This is achieved by means of molded parts that reproduce the contours of the individual installations and units of the heat pump in the housing in a stamp-matrix manner. In the places where the vibrations or small movements occur in the housing these moldings have soft, conformable surfaces, otherwise they are divided in such a way that they can be inserted one after the other into the interior of the housing and preferably inserted one into the other. In one embodiment, molded dome connectors are used for this. In another embodiment, the molded parts have tongue and groove connections. In a further embodiment, the molded parts are shaped as textile pillows. In a further embodiment, the molded parts have sections of Velcro strips with which they can be detachably connected to one another.

Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den verwendeten Materialien. Die Formteile werden hierbei bevorzugt aus Adsorbenzien gefertigt. Hierbei kann ein nicht-brennbares poröses Gerüstmaterial, z.B. aus Zeolith, verwendet werden, welches in bekannter Weise mit einem Adsorbens, z.B. Aktivkohle, imprägniert ist. Als Gerüstmaterial kann auch ein flexibles Material verwendet werden, beispielsweise Silikonschaum, der ebenfalls imprägniert ist. Es können im Falle von textilen Kissen auch feinkörnige Füllungen verwendet werden, deren Lückenvolumen klein ist. Diese Füllungen können ebenfalls aus Adsorbenzien bestehen. Statt körnigen Füllungen können auch Gewebematten in die kissenförmigen Formteile eingebracht werden. Das textile Obermaterial der kissenförmigen Formteile besteht vorzugsweise aus diffusionsoffenem Textilgewebe im Maschenweitenbereich von 0,1 bis 6 Millimeter, je nach Granulengröße des eingefüllten Materials. Das Material des Textilgewebes besteht vorzugsweise aus schwerentflammbaren, bis 70 Grad Celsius temperaturstabilen Fasern aus nachwachsenden Rohstoffen.Further configurations result from the materials used. The molded parts are preferably made from adsorbents. Here, a non-combustible porous framework material, e.g. made of zeolite can be used, which in a known manner with an adsorbent, e.g. Activated carbon, is impregnated. A flexible material can also be used as the framework material, for example silicone foam, which is also impregnated. In the case of textile pillows, fine-grained fillings can also be used, the gap volume of which is small. These fillings can also consist of adsorbents. Instead of granular fillings, fabric mats can also be introduced into the pillow-shaped molded parts. The textile outer material of the pillow-shaped molded parts preferably consists of diffusion-open textile fabric in the mesh size range from 0.1 to 6 millimeters, depending on the granule size of the filled material. The material of the textile fabric preferably consists of flame-retardant fibers that are temperature-stable up to 70 degrees Celsius from renewable raw materials.

Sofern Adsorbenzien verwendet werden, können diese mit einem inerten Gas vorbeladen werden, welches vom Arbeitsfluid verdrängt bzw. desorbiert wird. Die Gesamtbeladungskapazität des eingebrachten Adsorbens sollte so dimensioniert werden, dass notfalls das gesamte austretende Arbeitsfluid adsorbiert werden kann.If adsorbents are used, they can be preloaded with an inert gas, which is displaced or desorbed by the working fluid. The total loading capacity of the adsorbent introduced should be dimensioned in such a way that, if necessary, the entire emerging working fluid can be adsorbed.

Die Formteile können außerdem so gestaltet werden, dass die in der Wärmepumpe erzeugten Geräusche gedämmt werden. Hierzu sollten Formteile zum Einsatz kommen, deren Eigenschwingungsfrequenz den Hauptfreqenzen der installierten Maschinen, vor allem des Verdichters, entspricht. Kissenförmige Formteile mit sandartigen Füllungen bewirken ebenfalls eine erhebliche Geräuschdämmung.The molded parts can also be designed so that the noise generated in the heat pump is insulated. For this purpose, molded parts should be used, the natural vibration frequency of which corresponds to the main frequencies of the installed machines, especially the compressor. Pillow-shaped moldings with sand-like fillings also provide considerable noise insulation.

Die Erfindung umfasst auch die Verwendung der Formteile in einer Wärmepumpe zur sicheren Durchführung eines linksdrehenden thermodynamischen Clausius-Rankine-Kreisprozesses mittels eines entzündlichen Arbeitsfluids, welches im gasförmigen Zustand unter Atmosphärenbedingungen schwerer als Luft ist und 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 geschlossenes und druckdichtes Gehäuse, welches alle am geschlossenen Arbeitsfluidumlauf angeschlossenen Einrichtungen umfasst, weitere Einrichtungen umfassen kann,
  • und mit den erfindungsgemäßen Formteilen ausgestattet ist.
The invention also encompasses the use of the molded parts in a heat pump for safely performing a left-turning thermodynamic Clausius-Rankine cycle using an inflammable working fluid, which in the gaseous state is heavier than air under atmospheric conditions and is conducted in a closed, hermetically sealed working fluid circuit
  • at least one compressor for working fluid,
  • at least one relaxation device for working fluid,
  • at least two heat exchangers for working fluid, each with at least two connections for heat transfer fluids,
  • a closed and pressure-tight housing, which comprises all devices connected to the closed working fluid circuit, can comprise further devices,
  • and is equipped with the molded parts according to the invention.

Als Wärmeübertragerfluide sind hier alle gasförmigen oder flüssigen Medien zu verstehen, mit denen Wärme übertragen wird, also etwa Luft, Wasser, Sole, Wärmeträgeröle oder dergleichen.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.

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung wird als Arbeitsfluid Propan verwendet und als Adsorbens Aktivkohle. Die Aktivkohle kann dabei in bekannter Weise derart dotiert werden, dass eine optimale Beladung durch Propan erfolgt.In a particular embodiment of the invention, propane is used as the working fluid and activated carbon is used as the adsorbent. The activated carbon can be doped in a known manner in such a way that optimal loading by propane takes place.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Skizze näher erläutert. Hierbei zeigt Fig. 1 typische Formteile und deren Anordnung.The invention is explained in more detail below with the aid of a sketch. Here shows Fig. 1 typical molded parts and their arrangement.

Fig. 1 zeigt einen Scrollverdichter 1 in einem Ausschnitt aus einem Gehäuse. Der Scrollverdichter 1 ist auf einem schwingungsdämpfenden Fundament 2 mit Gummifüßen 3 gelagert, um das Fundament ist ein flaches Formteil 4 mit Aussparungen für die Gummifüße gelegt. Der Abstand nach oben zum Scrollverdichter 1 beträgt einen Millimeter. Das Formteil 4 ist als mit Aktivkohle imprägnierter, geschäumter Körper entsprechend den Abmessungen des Scrollverdichter geformt. Fig. 1 shows a scroll compressor 1 in a section of a housing. The scroll compressor 1 is mounted on a vibration-damping foundation 2 with rubber feet 3, around the foundation is a flat molded part 4 with recesses for the rubber feet. The distance up to the scroll compressor 1 is one millimeter. The molded part 4 is shaped as a foamed body impregnated with activated carbon in accordance with the dimensions of the scroll compressor.

Darüber ist ein ringförmiges Formteil 5, das mittig geteilt ist, so das sich zwei halbkreisförmige Ringe ergeben, über das Formteil 4 gelegt, das bündig an die Aufhängungen des Scrollverdichter 1 anschließt. Das ringförmige Formteil 5 ist dabei als Kissen ausgeführt und enthält ein formstabiles, aber flexibles Gewebe. Die beiden Teile des Formteils 5 sind mit Klettband miteinander verbunden.An annular molded part 5, which is divided in the middle, so that there are two semicircular rings, is placed over the molded part 4, which is flush with the suspensions of the scroll compressor 1. The ring-shaped molded part 5 is designed as a pillow and contains a dimensionally stable but flexible fabric. The two parts of the molded part 5 are connected to one another with Velcro.

Darüber befindet sich ein weiteres ringförmiges Formteil 6, dessen innere Oberfläche sich weich an den Scrollverdichter 1 anschmiegt und dessen Korpus aus einem formstabilen Hartschaum besteht, an dessen Oberseite ein Kissen mit einer Füllung aus Aktivkohlepartikeln und einem diffusionsoffenen Gewebe angebracht ist. Dieses Formteil 6 reicht bis zum Arbeitsfluideinlass 7 des Scrollverdichters 1, den er mit der weichen Oberfläche des gefüllten Kissens von der Unterseite aus berührt.Above it is another ring-shaped molded part 6, the inner surface of which nestles softly against the scroll compressor 1 and the body of which is made of a rigid rigid foam, on the top of which a cushion with a filling of activated carbon particles and a diffusion-open fabric is attached. This molded part 6 extends to the working fluid inlet 7 of the scroll compressor 1, which it touches from the underside with the soft surface of the filled cushion.

Über dem Arbeitsfluideinlass schließt sich ein weiteres formstabiles Formteil 8 an, der wie das Formteil 6 ausgestattet ist, und das bis zum Arbeitsfluidauslass 9 reicht, den er mit der weichen Oberfläche des gefüllten Kissens von der Unterseite aus berührt. Über dem Arbeitsfluidauslass 9 liegt auf der Oberseite des Scrollverdichters das Formteil 10, der aus einem Kissen mit einer Schüttung aus mit Inertgas vorbeladener Aktivkohle gebildet ist.Above the working fluid inlet is a further dimensionally stable molded part 8, which is equipped like the molded part 6 and which extends to the working fluid outlet 9, which it touches from the underside with the soft surface of the filled cushion. Above the working fluid outlet 9, on the top of the scroll compressor, is the molded part 10, which is formed from a cushion with a bed of activated carbon preloaded with inert gas.

Die Formteile 6 und 8 sind ineinander gesteckt, das Formteil 10 ist mit Klettband auf dem Formteil 8 befestigt. Keines der Formteile ist mit dem Boden oder dem Scrollverdichter dabei direkt verbunden.The molded parts 6 and 8 are inserted into one another, the molded part 10 is fastened to the molded part 8 with Velcro. None of the molded parts is directly connected to the floor or the scroll compressor.

So wie am Beispiel des Scrollverdichters werden auch alle anderen Einrichtungen der Wärmepumpe innerhalb des Gehäuses mit Formteilen ausgestattet. Aufgrund der Steckbauweise ist eine schnelle Montage und Demontage sichergestellt, außerdem wirken die Formteile geräuschmindernd und adsorbieren bei Leckagen das austretende Arbeitsfluid.As with the example of the scroll compressor, all other heat pump devices within the housing are equipped with molded parts. Due to the plug-in design, quick assembly and disassembly is ensured, in addition, the molded parts have a noise-reducing effect and adsorb the escaping working fluid in the event of leakages.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
ScrollverdichterScroll compressors
22nd
Fundamentfoundation
33rd
GummifüßeRubber feet
44th
FormteilMolding
55
FormteilMolding
66
FormteilMolding
77
ArbeitsfluideinlassWorking fluid inlet
88th
FormteilMolding
99
ArbeitsfluidauslassWorking fluid outlet
1010th
FormteilMolding

Claims (19)

Formteile zur Einbringung in die Hohlräume im Gehäuse einer Wärmepumpe, in der ein entzündliches Arbeitsfluid in einem Kältekreislauf betrieben wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Formteile (4, 5, 6, 8, 10) so gestaltet und aneinander angepasst sind, dass nach der Einbringung in das Gehäuse kein Spalt oder Hohlraum verbleibt, der größer als der Löschabstand, bezogen auf ein stöchiometrisches Arbeitsfluid-Luft-Gemisch, ist.
Molded parts for insertion into the cavities in the housing of a heat pump in which an inflammable working fluid is operated in a refrigeration cycle
characterized in that
the molded parts (4, 5, 6, 8, 10) are designed and matched to one another so that after insertion into the housing there is no gap or cavity that is larger than the extinguishing distance, based on a stoichiometric working fluid-air mixture .
Formteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile den Konturen der einzelnen Installationen und Aggregate der Wärmepumpe im Gehäuse in Stempel-Matrix-Weise nachgebildet sind.Shaped parts according to claim 1, characterized in that the shaped parts are simulated in a stamp-matrix manner to the contours of the individual installations and units of the heat pump in the housing. Formteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile, die den vibrierenden Teilen der Wärmepumpe nachgebildet sind, gegenüber diesen vibrierenden Oberflächen weiche, anschmiegsame Oberflächen aufweisen.Molded parts according to claim 1, characterized in that the molded parts, which are modeled on the vibrating parts of the heat pump, have soft, conformable surfaces with respect to these vibrating surfaces. Formteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile geteilt sind und nacheinander in das Innere des Gehäuses eingesetzt werden können.Molded parts according to claim 1, characterized in that the molded parts are divided and can be used one after the other in the interior of the housing. Formteile nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile ineinander gesteckt werden können.Molded parts according to claim 4, characterized in that the molded parts can be inserted into one another. Formteile nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile mit Kuppelverbindern verbunden werden können.Molded parts according to claim 4, characterized in that the molded parts can be connected with dome connectors. Formteile nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile Nut- und Federverbindungen aufweisen.Molded parts according to claim 4, characterized in that the molded parts have tongue and groove connections. Formteile nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile Abschnitte von Klettbändern aufweisen, mit denen sie untereinander lösbar verbunden werden können.Shaped parts according to claim 4, characterized in that the shaped parts have sections of Velcro strips with which they can be releasably connected to one another. Formteile nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile als textile Kissen geformt sind.Shaped parts according to claim 4, characterized in that the shaped parts are shaped as textile pillows. Formteile nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile Adsorbenzien enthalten.Shaped parts according to one of claims 1 to 9, characterized in that the shaped parts contain adsorbents. Formteile nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile Absorbenzien enthalten.Shaped parts according to one of claims 1 to 9, characterized in that the shaped parts contain absorbents. Formteile nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile ein nicht-brennbares Gerüstmaterial aufweisen.Shaped parts according to one of claims 1 to 9, characterized in that the shaped parts have a non-combustible framework material. Formteile nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile mit einem Adsorbens imprägniert sind.Shaped parts according to claim 12, characterized in that the shaped parts are impregnated with an adsorbent. Formteile nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile feinkörnige Füllungen mit kleinem Lückenvolumen aufweisen.Shaped parts according to one of claims 9 to 13, characterized in that the shaped parts have fine-grained fillings with a small gap volume. Formteile nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Obermaterial der Formteile aus diffusionsoffenem, bis 70 Grad Celsius stabilem Textilgewebe im Maschenweitenbereich von 0,1 bis 6 Millimetern gebildet ist.Molded parts according to claim 12, characterized in that the upper material of the molded parts is made of diffusion-open textile fabric that is stable up to 70 degrees Celsius in the mesh size range of 0.1 to 6 millimeters. Formteile nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Adsorbenzien der Formteile mit einem Inertgas vorbeladen sind.Shaped parts according to one of claims 10 to 15, characterized in that the adsorbents of the shaped parts are preloaded with an inert gas. Formteile nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenschwingungsfrequenz der Formteile den Hauptfreqenzen der installierten Maschinen entspricht.Shaped parts according to one of claims 1 to 16, characterized in that the natural vibration frequency of the shaped parts corresponds to the main frequencies of the installed machines. Verwendung von Formteilen gemäß einem der Ansprühe 1 bis 17 für eine Wärmepumpe, deren Arbeitsfluid Propan und der Löschabstand 2 Millimeter ist.Use of molded parts according to one of claims 1 to 17 for a heat pump, the working fluid of which is propane and the extinguishing distance is 2 millimeters. Verwendung von Formteilen gemäß einem der Ansprühe 1 bis 18 für eine Wärmepumpe, in der ein linksdrehender thermodynamischer Clausius-Rankine-Kreisprozess mit einem entzündlichen Arbeitsfluid, 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, - wobei mindestens einer der Wärmeübertrager als Kondensator ausgebildet ist, - ein geschlossenes Gehäuse, - welches alle am geschlossenen Arbeitsfluidumlauf angeschlossenen Einrichtungen umfasst, - und weitere Einrichtungen umfassen kann. Use of molded parts according to one of claims 1 to 18 for a heat pump, in which a left-turning thermodynamic Clausius-Rankine cycle with an inflammable working fluid, which is conducted in a closed, hermetically sealed working fluid circuit - at least one compressor for working fluid, - at least one relaxation device for working fluid, at least two heat exchangers for working fluid, each with at least two connections for heat transfer fluids, at least one of the heat exchangers is designed as a condenser, - a closed housing, - which includes all facilities connected to the closed working fluid circuit, - And may include other facilities.
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