EP3683518A1 - Wärmetechnisches gerät - Google Patents

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EP3683518A1
EP3683518A1 EP20152645.6A EP20152645A EP3683518A1 EP 3683518 A1 EP3683518 A1 EP 3683518A1 EP 20152645 A EP20152645 A EP 20152645A EP 3683518 A1 EP3683518 A1 EP 3683518A1
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EP
European Patent Office
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refrigerant
thermal device
designed
outlet opening
housing
Prior art date
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Pending
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EP20152645.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus IMMEL
Manfred Vaupel
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.)
Viessmann Holding International GmbH
Original Assignee
Viessmann Werke GmbH and Co KG
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H4/00—Fluid heaters characterised by the use of heat pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F24F11/32—Responding to malfunctions or emergencies
    • F24F11/36—Responding to malfunctions or emergencies to leakage of heat-exchange fluid
    • 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
    • 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
    • F25B2500/22—Preventing, detecting or repairing leaks of refrigeration fluids
    • F25B2500/222—Detecting refrigerant leaks

Definitions

  • the invention relates to a thermal device according to the preamble of claim 1.
  • a thermal device of the type mentioned is from the patent document EP 3 118 537 A1 known.
  • This device which in the present case is considered to be a domestic hot water heat pump, consists of a housing in which a refrigerant circuit for a refrigerant is arranged, the housing apart from an emergency outlet opening (called "ventilation closure means") against one Outlet of the refrigerant is sealed in the event of a leak in the refrigerant circuit.
  • the emergency outlet opening is only open when the device is not in operation.
  • the invention has for its object to improve a thermal device, in particular a heat pump, of the type mentioned.
  • a thermal device is to be created which, despite the use of a flammable refrigerant, can be used in rooms with a comparatively small footprint.
  • the emergency outlet opening for the refrigerant is designed to open out above the housing when the device is operated as intended.
  • the solution according to the invention is characterized in that the emergency outlet opening is not arranged in a lower section of the housing, as in the prior art mentioned at the beginning (compare claim 11 there), but on the contrary, at the very top or above the housing is.
  • This requirement leads on the one hand to the fact that this emergency outlet opening can always remain open or does not have to be closed when the device is in operation, and on the other hand, which is even more important, due to the higher arrangement of the opening in the room (i.e. in the installation room of the device) the same minimum refrigerant collection volume specified in accordance with DIN EN 378, the base area of the room or the installation room itself can be smaller than with a lower arrangement, such as in the prior art mentioned at the beginning.
  • thermal device including its advantageous developments according to the dependent claims, is explained in more detail below with reference to the drawing of various exemplary embodiments.
  • the thermal device shown in the figures which is particularly preferably designed as a heat pump, initially exists in a known manner (cf. Figure 1 ) from a housing 1 in which a refrigerant circuit 2 for a refrigerant is arranged, the housing 1, apart from an emergency outlet opening 3, being sealed against leakage of the refrigerant in the event of a leak in the refrigerant circuit 2.
  • the emergency outlet opening 3 for the refrigerant is designed to open out above the housing 1 when the device is operated as intended.
  • the air is first pushed out of the housing 1 via the emergency outlet opening 3, i. H.
  • the gaseous refrigerant collects in the housing 1, but this is not a problem since there is no ignition source in the housing 1 and also not enough oxygen for ignition.
  • the overflow takes place via the emergency outlet opening 3 provided above the housing 1.
  • a flow guide device 4 leading to the emergency outlet opening 3 for the refrigerant is particularly preferably provided.
  • This flow guide device 4 which is preferably designed as a tube, is furthermore particularly preferably designed to be height-adjustable. In this way it is possible to place the emergency outlet opening 3, which preferably has an outlet cross section lying in a horizontal plane, as close as possible below a ceiling of the installation space, which in turn is favorable with a view to the aforementioned EN 60335.
  • a preferably ring-shaped seal 8 is also preferably provided between the housing 1 and the flow guide device 4.
  • a closure device 5 which is designed as a non-return valve and which prevents a flow from outside to inside the housing 1, is arranged in the flow guide device 4.
  • the emergency outlet opening 3 is designed to be closed with a cover element 6, it also being particularly preferred that a sealing ring 7 be arranged between the flow guiding device 4 and the cover element 6.
  • the cover element 6 is cup-shaped and is designed to fit exactly over one end of a tubular flow guiding device 4. Furthermore, it is preferably provided in this case that the tubular flow guide device 4 has an opening 4.1 on its tube wall which can be closed by the pot-shaped cover element 6. As can be seen, an increased pressure in the flow guiding device 4 in relation to the environment (that is, in relation to the room or installation space) causes the cover element 6 to be raised and a pressure equalization to occur via the opening 4.1.
  • the opening 4.1 thus forms the emergency outlet opening in this case, while the opening at the pipe end only serves to actuate the cover element 6, it being also clear at the same time that the cover element 6 is seated tightly but easily movable on the pipe end of the flow guiding device 4.
  • the refrigerant located in the refrigerant circuit 2 can preferably be or is combustible, i. H. thanks to the solution according to the invention, it is possible to operate the thermal device with a "newer" refrigerant such as R452B, which, although not easily flammable, is flammable, but is more environmentally friendly than old refrigerants such as R410A.
  • the device is designed free of a refrigerant detection sensor or that no refrigerant detection sensor is arranged in the device.
  • the device is free of a fan conveying in the direction of the emergency outlet opening 3 for the transport of optionally air and / or or refrigerant or no corresponding fan is arranged in the device.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein wärmetechnisches Gerät, umfassend ein Gehäuse (1), in dem ein Kältemittelkreislauf (2) für ein Kältemittel angeordnet ist, wobei das Gehäuse (1) abgesehen von einer in einem Raum ausmündenden Notauslassöffnung (3) gegen einen Austritt des Kältemittels bei einer Leckage des Kältemittelkreislaufs (2) abgedichtet ausgebildet ist, wobei das Kältemittel schwerer als Luft ist. Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass die Notauslassöffnung (3) für das Kältemittel bei bestimmungsgemäßem Betrieb des Geräts oberhalb des Gehäuses (1) ausmündend ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein wärmetechnisches Gerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Ein wärmetechnisches Gerät der eingangs genannten Art ist aus dem Patentdokument EP 3 118 537 A1 bekannt. Dieses Gerät, bei dem es sich im vorliegenden Fall genauer betrachtet um eine Brauchwasserwärmepumpe handelt, besteht aus einem Gehäuse, in dem ein Kältemittelkreislauf für ein Kältemittel angeordnet ist, wobei das Gehäuse abgesehen von einer Notauslassöffnung (dort "ventilation closure means" genannt) gegen einen Austritt des Kältemittels bei einer Leckage des Kältemittelkreislaufs abgedichtet ausgebildet ist. Bei dieser Lösung ist die Notauslassöffnung nur dann geöffnet, wenn sich das Gerät nicht in Betrieb befindet.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wärmetechnisches Gerät, insbesondere eine Wärmepumpe, der eingangs genannten Art zu verbessern. Insbesondere soll ein wärmetechnisches Gerät geschaffen werden, das trotz Verwendung eines brennbaren Kältemittels in Räumen mit vergleichsweise kleiner Grundfläche eingesetzt werden kann.
  • Diese Aufgabe ist mit einem wärmetechnischen Gerät der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
  • Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass die Notauslassöffnung für das Kältemittel bei bestimmungsgemäßem Betrieb des Geräts oberhalb des Gehäuses ausmündend ausgebildet ist.
  • Mit anderen Worten zeichnet sich die erfindungsgemäße Lösung somit dadurch aus, dass die Notauslassöffnung nicht, wie beim eingangs genannten Stand der Technik, in einem unteren Abschnitt des Gehäuses (vergleiche dort Patentanspruch 11), sondern ganz im Gegenteil ganz oben bzw. oberhalb des Gehäuses angeordnet ist. Diese Maßgabe führt dabei einerseits dazu, dass diese Notauslassöffnung stets geöffnet bleiben kann bzw. beim Betrieb des Geräts nicht verschlossen werden muss, und andererseits, was noch wesentlicher ist, dass durch die höhere Anordnung der Öffnung im Raum (also im Aufstellungsraum des Geräts) bei gleichem, gemäß der DIN EN 378 vorgegebenen Mindestkältemittelauffangvolumen die Grundfläche des Raums bzw. des Aufstellungsraums selbst kleiner ausfallen kann als bei niedrigerer Anordnung, wie beispielsweise beim eingangs genannten Stand der Technik.
  • Andere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
  • Der Vollständigkeit halber wird noch auf folgende Dokumente hingewiesen:
    Aus dem Dokument DE 195 25 064 C1 ist eine Kältemaschine bekannt, bei der der Auslass bzw. die Notauslassöffnung bei Verwendung eines Kältemittels, das schwerer als Luft ist, nach unten weist (siehe dort Patentanspruch 4). Ein nach oben weisende Auslass ist nur dann vorgesehen, wenn ein Kältemittel verwendet wird, das leichter als Luft ist.
  • Aus dem Dokument DE 10 2009 029 392 A1 ist eine Kälteanlage mit brennbarem Kältemittel bekannt, bei der aber (siehe dort Absatz [0078] und [0026]) die Notauslassöffnung in der Umgebung der Umhausung, also im Freien mit frischer Luft, ausmündet, so dass sich das Kältemittel-Luft-Gemisch innerhalb kürzester Zeit mit Umgebungsluft verdünnt. Außerdem weist diese Anlage einerseits zwingend einen Kältemittelerfassungssensor und andererseits einen in Richtung Notauslassöffnung fördernden Lüfter zum Transport von wahlweise Luft und/oder Kältemittel auf.
  • Das erfindungsgemäße wärmetechnische Gerät einschließlich seiner vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Patentansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • Es zeigt schematisch
    • Figur 1
    das an einer Wand eines Raums aufgehängte erfindungsgemäße wärmetechnische Gerät mit oberhalb des Gehäuses ausmündender Notauslassöffnung;
    Figur 2
    eine erste besondere Ausführungsform einer Strömungsführungseinrichtung mit der Notauslassöffnung und einer Rückschlagklappe;
    Figur 3
    eine zweite besondere Ausführungsform der Strömungsführungseinrichtung mit einem einfachen Deckelelement an der Notauslassöffnung; und
    Figur 4
    eine dritte besondere Ausführungsform der Strömungsführungseinrichtung mit einem spezielleren Deckelelement an der Notauslassöffnung.
  • Das in den Figuren dargestellte wärmetechnisches Gerät, das besonders bevorzugt als Wärmepumpe ausgebildet ist, besteht zunächst in bekannter Weise (vergleiche Figur 1) aus einem Gehäuse 1, in dem ein Kältemittelkreislauf 2 für ein Kältemittel angeordnet ist, wobei das Gehäuse 1 abgesehen von einer Notauslassöffnung 3 gegen einen Austritt des Kältemittels bei einer Leckage des Kältemittelkreislaufs 2 abgedichtet ausgebildet ist.
  • Wesentlich für das erfindungsgemäße wärmetechnische Gerät ist nun, und dies gilt für alle Ausführungsformen, dass die Notauslassöffnung 3 für das Kältemittel bei bestimmungsgemäßem Betrieb des Geräts oberhalb des Gehäuses 1 ausmündend ausgebildet ist.
  • Tritt eine Leckage im Kältemittelkreis auf, so wird, weil das Kältemittel schwerer als Luft ist, zunächst die Luft über die Notauslassöffnung 3 aus dem Gehäuse 1 heraus gedrückt, d. h. zunächst sammelt sich das gasförmige Kältemittel im Gehäuse 1, was aber unproblematisch ist, da im Gehäuse 1 keine Zündquelle und auch nicht genug Sauerstoff für eine Zündung vorhanden ist. Sobald das Gehäuse 1 vollständig mit Kältemittel gefüllt ist, erfolgt der Überlauf über die oberhalb des Gehäuses 1 angebrachte Notauslassöffnung 3.
  • Weiter genauer betrachtet, ist dabei besonders bevorzugt eine zur Notauslassöffnung 3 führende Strömungsführungseinrichtung 4 für das Kältemittel vorgesehen.
  • Diese Strömungsführungseinrichtung 4, die vorzugsweise als Rohr ausgebildet ist, ist dabei weiterhin besonders bevorzugt höhenverstellbar ausgebildet. Auf diese Weise ist es möglich, die vorzugsweise einen in einer horizontalen Ebene liegenden Auslassquerschnitt aufweisende Notauslassöffnung 3 so nah wie möglich unterhalb einer Decke des Aufstellungsraums zu platzieren, was wiederum günstig mit Blick auf die vorgenannte EN 60335 ist.
  • Wie aus Figur 2 ersichtlich, ist ferner bevorzugt zwischen dem Gehäuse 1 und der Strömungsführungseinrichtung 4 eine vorzugsweise ringförmig ausgebildete Abdichtung 8 vorgesehen.
  • In den Figuren 2 bis 4 sind verschiedene Einrichtungen gezeigt, um zu verhindern, dass Luft oder sonstiges Gas von außen in das Gehäuse 1 eindringen kann.
  • Bei der Lösung gemäß Figur 2 ist dabei vorgesehen, dass in der Strömungsführungseinrichtung 4 eine eine Strömung von außerhalb nach innerhalb des Gehäuses 1 unterbindende, vorzugsweise als Rückschlagklappe ausgebildete Verschlusseinrichtung 5 angeordnet ist.
  • Bei den Lösungen gemäß den Figuren 3 und 4 ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Notauslassöffnung 3 mit einem Deckelelement 6 verschlossen ausgebildet ist, wobei darüber hinaus besonders bevorzugt vorgesehen ist, dass zwischen der Strömungsführungseinrichtung 4 und dem Deckelelement 6 ein Dichtring 7 angeordnet ist.
  • Bei der Lösung gemäß Figur 4 ist ferner besonders bevorzugt vorgesehen, dass das Deckelelement 6 topfförmig und genau über ein Ende einer rohrförmig ausgebildeten Strömungsführungseinrichtung 4 passend ausgebildet ist. Weiterhin ist in diesem Fall bevorzugt vorgesehen, dass die rohrförmige Strömungsführungseinrichtung 4 an ihrer Rohrwandung eine vom topfförmigen Deckelelement 6 verschließbare Öffnung 4.1 aufweist. Wie ersichtlich, führt dabei ein gegenüber der Umgebung (also gegenüber dem Raum bzw. Aufstellungsraum) erhöhter Druck in der Strömungsführungseinrichtung 4 dazu, dass das Deckelelement 6 angehoben und sich ein Druckausgleich über die Öffnung 4.1 einstellt. Die Öffnung 4.1 bildet somit in diesem Fall die Notauslassöffnung, während die Öffnung am Rohrende lediglich zu Betätigung des Deckelelements 6 dient, wobei gleichzeitig auch klar ist, dass das Deckelelement 6 zwar dicht, aber doch leicht beweglich auf dem Rohrende der Strömungsführungseinrichtung 4 aufsitzt.
  • Aus den obigen Maßgaben ergibt sich ferner, dass das im Kältemittelkreislauf 2 befindliche Kältemittel vorzugsweise brennbar ausgebildet sein kann bzw. ist, d. h. dank der erfindungsgemäßen Lösung ist es möglich, das wärmetechnische Gerät mit einem "neueren" Kältemittel wie zum Beispiel R452B zu betreiben, das zwar, obwohl nicht leicht entzündlich, brennbar, aber im übrigen wesentlich umweltfreundlicher als alte Kältemittel wie zum Beispiel R410A ist.
  • Weiterhin ist, weil kostengünstiger und dank der erfindungsgemäßen Lösung möglich, besonders bevorzugt vorgesehen, dass das Gerät frei von einem Kältemittelerfassungssensor ausgebildet bzw. im Gerät kein Kältemittelerfassungssensor angeordnet ist.
  • Schließlich ist, weil ebenfalls kostengünstiger und dank der erfindungsgemäßen Lösung möglich, besonders bevorzugt vorgesehen, dass das Gerät frei von einem in Richtung Notauslassöffnung 3 fördernden Lüfter zum Transport von wahlweise Luft und/ oder Kältemittel ausgebildet bzw. im Gerät kein entsprechender Lüfter angeordnet ist.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Gehäuse
    2
    Kältemittelkreislauf
    3
    Notauslassöffnung
    4
    Strömungsführungseinrichtung
    4.1
    Öffnung
    5
    Verschlusseinrichtung
    6
    Deckelelement
    7
    Dichtring
    8
    Abdichtung

Claims (13)

  1. Wärmetechnisches Gerät, umfassend ein Gehäuse (1), in dem ein Kältemittelkreislauf (2) für ein Kältemittel angeordnet ist, wobei das Gehäuse (1) abgesehen von einer in einen Raum ausmündenden Notauslassöffnung (3) gegen einen Austritt des Kältemittels bei einer Leckage des Kältemittelkreislaufs (2) abgedichtet ausgebildet ist, wobei das Kältemittel schwerer als Luft ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Notauslassöffnung (3) für das Kältemittel bei bestimmungsgemäßem Betrieb des Geräts oberhalb des Gehäuses (1) ausmündend ausgebildet ist.
  2. Wärmetechnisches Gerät nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine zur Notauslassöffnung (3) führende Strömungsführungseinrichtung (4) für das Kältemittel vorgesehen ist.
  3. Wärmetechnisches Gerät nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Strömungsführungseinrichtung (4) höhenverstellbar ausgebildet ist.
  4. Wärmetechnisches Gerät nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in der Strömungsführungseinrichtung (4) eine eine Strömung von außerhalb nach innerhalb des Gehäuses (1) unterbindende Verschlusseinrichtung (5) angeordnet ist.
  5. Wärmetechnisches Gerät nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Verschlusseinrichtung (5) als eine Rückschlagklappe ausgebildet ist.
  6. Wärmetechnisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Notauslassöffnung (3) mit einem Deckelelement (6) verschlossen ausgebildet ist.
  7. Wärmetechnisches Gerät nach Anspruch 2 und 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Deckelelement (6) topfförmig und genau über ein Ende einer rohrförmig ausgebildeten Strömungsführungseinrichtung (4) passend ausgebildet ist.
  8. Wärmetechnisches Gerät nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die rohrförmige Strömungsführungseinrichtung (4) an ihrer Rohrwandung eine vom topfförmigen Deckelelement (6) verschließbare Öffnung (4.1) aufweist.
  9. Wärmetechnisches Gerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen der Strömungsführungseinrichtung (4) und dem Deckelelement (6) ein Dichtring (7) angeordnet ist.
  10. Wärmetechnisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das im Kältemittelkreislauf (2) befindliche Kältemittel brennbar ausgebildet ist.
  11. Wärmetechnisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Gerät frei von einem Kältemittelerfassungssensor ausgebildet ist.
  12. Wärmetechnisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Gerät frei von einem in Richtung Notauslassöffnung (3) fördernden Lüfter zum Transport von wahlweise Luft und/ oder Kältemittel ausgebildet ist.
  13. Wärmetechnisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Gerät an einer Wand des Raums aufgehängt ausgebildet ist.
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