EP4339529A1 - Serviceanschluss für ein wärmepumpengehäuse - Google Patents

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Publication number
EP4339529A1
EP4339529A1 EP23196024.6A EP23196024A EP4339529A1 EP 4339529 A1 EP4339529 A1 EP 4339529A1 EP 23196024 A EP23196024 A EP 23196024A EP 4339529 A1 EP4339529 A1 EP 4339529A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
capsule
line
service connection
refrigerant
outside
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23196024.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Harald Riecke
Raimund Lis
Pascal Forner
Tim Heibach
Sobotta Stefan
Stamm Ralf
Nadine Klawikowski
Axel Schöps
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 EP4339529A1 publication Critical patent/EP4339529A1/de
Pending legal-status Critical Current

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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
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/10—Control of fluid heaters characterised by the purpose of the control
    • F24H15/12—Preventing or detecting fluid leakage
    • 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
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/20—Casings or covers
    • 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
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/02—Casings; Cover lids; Ornamental panels
    • 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
    • F25B2339/00—Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/04—Details of condensers
    • F25B2339/047—Water-cooled condensers
    • 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
    • F25B2400/00—General 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
    • F25B2400/12—Inflammable refrigerants
    • 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
    • F25B2500/221—Preventing leaks from developing

Definitions

  • the invention relates to the indoor units of heat pumps, in particular split heat pumps and split air conditioning systems, which use a flammable refrigerant, such as R290, R32, R1270, R600a or R454C.
  • Split systems always consist of an outdoor unit and an indoor unit; the indoor unit is installed in the interior of a residential or commercial building. In such systems, it must be ensured that no flammable refrigerant can escape into the installation room.
  • such split devices can either be designed in such a way that all lines and devices carrying refrigerant are arranged in the outdoor unit and only one heat transfer medium circulates between the outdoor unit and the indoor unit.
  • Such solutions are preferred when multiple indoor units are to be connected to one outdoor unit. Or you can circulate the refrigerant itself between the outdoor unit and the indoor unit, which can be advantageous if the pipe lengths can be kept short and the amount of refrigerant as well as the device output are low. In such cases, all equipment except the indoor unit heat exchanger is placed in the outdoor unit to minimize the risk.
  • This indoor unit heat exchanger is considered a critical part. Depending on the operating mode, this is a condenser or an evaporator. Switchable heat exchangers are often used, which supply a heating circuit as a condenser in winter and, after switching, as an evaporator, provide cooling air conditioning in the summer cause. Other functions include hot water generation and room air dehumidification. This means that such heat exchangers are subjected to a wide range of temperature differences and flows, which also change frequently. This alternating load leads to wear and, in rare cases, failure both within the heat exchanger and at the connecting connections.
  • the FR 3 070 755 A1 and the WO 03/010473 A1 each describe an indoor unit and/or an outdoor unit, with vents for flammable refrigerants being provided through the house wall, for example by means of a double-walled pipe, so that fresh air can enter when the inner housing is flushed.
  • the EP 3358272 B1 describes a housing for a water heat exchanger through which a flammable refrigerant flows.
  • a special feature is an inner cover element which is arranged in the housing in order to cover at least one refrigerant line section of a refrigerant circuit and to direct an escaping refrigerant to an outside of the capsule housing, this cover element including a guide section which is connected to a connection opening to which the escaping refrigerant is connected Refrigerant is conducted.
  • the cover is not an encapsulation of the entire water heat exchanger, but rather just a cover for the refrigerant connections. The refrigerant is therefore withdrawn from the cover, which only covers the refrigerant connections, and not from a capsule housing of the condenser. The cover does not completely encapsulate the capacitor.
  • the task is therefore to provide a safe and inexpensive method for safely ventilating and flushing encapsulated housings of installations that carry flammable refrigerant.
  • these can be heat pump housings or encapsulated ones Parts of heat pumps such as evaporators, condensers, throttle valves, compressors and connecting lines.
  • the process should be suitable for heat pumps installed indoors as well as for the internal parts of split heat pumps.
  • Heat pump housings include all housing parts in which devices are arranged that carry refrigerant or could lead in the event of a leak. This takes into account the fact that a large number of encapsulations are common.
  • the heat exchangers can have separate housings, as can the control electronics with their cooling, the entire refrigeration circuit can be located in one housing, housings can be separate from ventilation devices or housings that are connected to outdoor units or housings that are nested inside one another. Be heat pump housing in the sense of this invention.
  • the refrigeration circuit In the event of service or repairs, the refrigeration circuit must be accessible from all sides. This applies to all housings or enclosures that are connected to the refrigeration circuit, so that in case of doubt, all parts that may be affected by leaks are accessible. This creates a dilemma. If there is a leak, a flammable mixture of refrigerant and air could already have formed inside the respective housing. Methods of opening the housing that carry the risk of sparking cannot then be used.
  • the object of the invention is therefore to provide an economical process that no longer has the disadvantages described.
  • This task is solved by means of a service connection for an encapsulated inner housing in a heat pump housing, the encapsulated inner housing being referred to below as a capsule.
  • the capsule in the heat pump housing affects all encapsulations of devices that carry refrigerant and which prevent flammable refrigerant that escapes due to leakage from entering the installation room.
  • the capsule also includes safety valves in the working fluid circulation and its discharge lines.
  • the capsule can also be flooded with liquid that could not be passed into an adsorber. The extent to which such a liquid-filled capsule can be dismantled and transported away depends on its size and weight. In the case of a split device, it can be provided that only the heat exchanger, which can be affected as a condenser or evaporator inside the building, has to be filled accordingly, provided it is encapsulated is executed.
  • inert fluid i.e. either inert gas or inert liquid or a mixture thereof
  • inert fluid is initially introduced into the capsule through the service connection, and the concentration of the refrigerant is continuously measured.
  • concentration of the refrigerant is continuously measured.
  • the measurement can take place within the encapsulation or at the connection of the Line that leads to the outside or in the line itself or at the outlet of the line to the outside.
  • Such measurements are known state of the art and can be carried out automatically or, in individual cases, manually.
  • the capsule is filled with water via the service connection and rinsed. This is advantageous if there is only a small amount of inert gas available, but enough water is available, and this water can also drain out into the open via the pipe. To remove the water, compressed air can also be used via the service connection.
  • the service connection of the capsule is connected to the outside space via an extension line. This is particularly advantageous if the capsule is located inside a heat pump housing.
  • the service connection can then be placed through the outer wall of the heat pump housing and operated from the outside.
  • the heat pump housing then does not have to be opened in order to inert and rinse the capsule inside.
  • a heating device may be provided to counteract freezing due to the Joule-Thomson effect when the pressure of the nitrogen is reduced.
  • the capsule includes all installations of the refrigeration circuit that carry refrigerant; in the case of split devices, all installations that are located within a building. In the event of a leak, refrigerant can also get into the heating circuit water.
  • the heating circuit is equipped with a safety valve, which blows out into the capsule via a line if the pressure in the heating circuit rises impermissibly and there is a fear that this increase in pressure is the result of a leak from a device under higher pressure refrigerant.
  • the heating circuit is equipped with an automatic vent, which vents into the capsule via a line. This means that both small and large amounts of refrigerant that have leaked into the heating circuit water are returned to the capsule and from there discharged from the capsule into the open air.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a capsule 1 with a heat pump condenser 2.
  • the refrigerant supply line 3, the refrigerant return line 4, the heating circuit supply line 5, the heating circuit return line 6 and the ventilation line 7 lead into the capsule 1.
  • the capsule is equipped with a service connection 8, whereby this has a non-return valve and a holder for a gas cartridge.
  • the cartridge 9 can be connected directly to this service connection 8 with a connecting piece 10.
  • the capsule 1 can then be flushed with the gas from the cartridge 9, for example carbon dioxide or nitrogen, until the measuring device 11 on the vent line 7 indicates that no more refrigerant is flowing into the capsule 1.
  • Fig. 2 shows capsule 1 Fig. 1 , installed in an indoor unit 12 of a split heat pump 13, in which the refrigerant is passed through both the indoor unit and the outdoor unit.
  • the latter has an outer box 14, which contains the evaporator 15, the compressor 16 and the throttle valve 17, as well as the air duct 18 and the fan 19 as a heat source.
  • the refrigerant supply line 3 and the refrigerant return line 4 are connected to the refrigeration circuit of the outer box 14, the ventilation line 7 However not.
  • the ventilation line leads through the outer wall 20 to the outside, preferably the opening is just above the top of the capsule 1. This makes it easier to rinse with water if necessary.
  • Fig. 3 shows the case in which the entire refrigeration circuit of an internally installed compact heat pump 21 is arranged within a capsule 1. About those in the Fig. 1 and Fig. 2 A further service connection 22 with an extension 23, which is guided through the housing wall 24, is provided. This means that the inerting and subsequent rinsing with water or compressed air can take place without opening the heat pump housing of the heat pump 21.
  • Fig. 4 shows in addition to that in Fig. 2
  • the arrangement shown includes the integration of a safety valve 25 and a breather 26, both of which are provided in the heating circuit line 6 in the event that refrigerant has gotten into the heating circuit water due to a leak. If pressure builds up in the heating circuit due to the leak, the safety valve 25 opens and blows into the capsule 1. Remaining gas bubbles are separated by the breather 26, even in the event that the safety valve 25 has not been triggered because only a small amount of refrigerant has escaped. The separated gas is also vented into the capsule 1. The heating circuit water is subsequently further heated by the electric additional heater 27.

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Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Inertisierung eines gekapselten Wärmepumpengehäuses mittels eines Serviceanschlusses für ein gekapseltes Wärmepumpengehäuse, wobei die Kapsel mindestens ein Teil des Kältemittelumlaufs umfasst und die Kapsel einen Anschluss für eine Leitung aufweist, welche von der Kapsel ins Freie führt, und der Serviceanschluss das Innere der Kapsel mit ihrem Außenraum verbindet und über eine Rückflusssperre verfügt.

Description

  • Die Erfindung betrifft die Inneneinheiten von Wärmepumpen, insbesondere Split-Wärmepumpen und Split-Klimaanlagen, die ein brennbares Kältemittel nutzen, wie beispielsweise R290, R32, R1270, R600a oder R454C. Split-Anlagen bestehen dabei immer aus einer Außeneinheit und einer Inneneinheit, die Inneneinheit ist im Innenraum eines Wohn- oder Geschäftsgebäudes aufgestellt. In solchen Anlagen ist sicherzustellen, dass kein brennbares Kältemittel in den Aufstellungsraum austreten kann.
  • Um das zu erreichen, können derartige Split-Geräte entweder so konstruiert werden, dass sämtliche Kältemittel führenden Leitungen und Apparate in der Außeneinheit angeordnet werden und nur ein Wärmeträger zwischen Außeneinheit und Inneneinheit zirkuliert. Solche Lösungen werden bevorzugt, wenn mehrere Inneneinheiten an eine Außeneinheit angeschlossen werden sollen. Oder man zirkuliert das Kältemittel selbst zwischen Außeneinheit und Inneneinheit, was dann vorteilhaft sein kann, wenn die Leitungslängen kurzgehalten werden können und Kältemittelmenge wie auch die Geräteleistung niedrig sind. In solchen Fällen werden die Apparate bis auf den Wärmetauscher der Inneneinheit alle in der Außeneinheit platziert, um das Risiko zu minimieren.
  • Dieser Wärmetauscher der Inneneinheit ist als kritisches Teil anzusehen. Je nach Betriebsart handelt es sich dabei um einen Kondensator oder um einen Verdampfer, häufig sind umschaltbare Wärmetauscher, die im Winter als Kondensator einen Heizkreis versorgen und im Sommer nach Umschaltung als Verdampfer eine kühlende Klimatisierung bewirken. Weitere Funktionen sind die Warmwassererzeugung und die Entfeuchtung der Raumluft. Das führt dazu, dass solche Wärmetauscher durch ein großes Spektrum an Temperaturdifferenzen und Durchströmungen belastet werden, die auch häufig wechseln. Diese Wechselbelastung führt sowohl innerhalb der Wärmetauscher als auch an den verbindenden Anschlüssen zu Verschleiß und, in seltenen Fällen, zum Versagen.
  • Es kommt dann zu Leckagen unterschiedlicher Größe, die meisten sind klein und unmerklich. Bei den früher verwendeten Sicherheitskältemitteln mussten dann gelegentlich Nachfüllungen vorgenommen werden, was aufgrund der Klimaschädlichkeit solcher Sicherheitskältemittel nicht mehr zulässig ist. Zu diesem Zweck verfügten diese Kältekreise über Serviceanschlüsse, in die mittels einer Kartusche durch einen Wartungstechniker Sicherheitskältemittel nachgefüllt werden konnte. Bis zu 70 Prozent des Kältemittelbedarfs an Sicherheitskältemitteln entfiel auf derartige Nachfüllvorgänge.
  • Bei brennbaren Kältemitteln ist sowohl bei der Erstfüllung, die am Aufstellungsort erst nach der Montage erfolgt, als auch beim Ablassen und Nachfüllen anlässlich von Reparaturen erheblich größerer Aufwand zu treiben, um jederzeit die Bildung entzündlicher Gemische zu unterbinden. Beispielhaft sei hier auf die EP 3 026 374 B1 , die EP 3 062 044 B1 und die EP 2 985 550 A1 verwiesen.
  • Für die Zeiten während des Betriebs, aber auch während den Stillstandszeiten, sind zahlreiche technische Vorstöße unternommen worden, um entweder die Kältemittelleitungen oder den Wärmetauscher der Inneneinheit zu kapseln und dafür zu sorgen, dass durch Leckagen entwichenes Kältemittel aufgefangen und sicher aus dem Aufstellungsgebäude abgeführt wird. Gebräuchlich ist bei entzündlichen Kältemitteln, deren Klimaschädlichkeit gering ist, die Ableitung aus dem Aufstellungsgebäude ins Freie. Dort findet dann eine starke Verdünnung statt und das Gemisch kann sich nach Unterschreitung der Zündgrenzen nicht mehr entzünden.
  • Danach möchte man den Defekt reparieren oder die defekten Teile demontieren und austauschen. Das ist problematisch, denn beim Öffnen der Gehäuse oder Kapselungen könnte sich noch entzündliches Gas innerhalb des zu öffnenden Bereichs befinden oder durch die noch vorhandene Leckage unkontrolliert nachströmen. Vor dem Öffnen ist also sicherzustellen, dass kein entzündliches Gasgemisch ausströmen kann.
  • Die FR 3 070 755 A1 und die WO 03/010473 A1 beschreiben je eine Inneneinheit und/oder eine Außeneinheit, wobei Entlüftungen entflammbarer Kältemittel durch die Hauswand vorgesehen sind, beispielsweise mittels eines doppelwandigen Rohres, damit frische Luft beim Spülen des Innengehäuses eintreten kann.
  • Die EP 3358272 B1 beschreibt ein Gehäuse für einen Wasserwärmetauscher, durch den ein entflammbares Kältemittel strömt. Besonderes Kennzeichen ist ein inneres Abdeckelement, das im Gehäuse angeordnet ist, um mindestens einen Kältemittelleitungsabschnitt eines Kältemittekreislaufs abzudecken und ein austretendes Kältemittel zu einer Außenseite des Kapselgehäuses zu leiten, wobei dieses Abdeckelement einen Führungsabschnitt einschließt, der mit einer Verbindungsöffnung verbunden ist, zu der das ausgetretene Kältemittel geleitet wird. Die Abdeckung ist jedoch keine Kapselung des gesamten Wasserwärmetauschers, sondern lediglich eine Abdeckung der Kältemittelanschlüsse. Somit findet der Abzug des Kältemittels aus der Abdeckung statt, die lediglich die Kältemittelanschlüsse abdeckt, und nicht aus einem Kapselgehäuse des Kondensators. Die Abdeckung kapselt den Kondensator nicht komplett ein.
  • Die Aufgabe ist daher, ein sicheres und günstiges Verfahren bereitzustellen, um gekapselte Gehäuse von Installationen, die entzündliches Kältemittel führen, sicher zu belüften und zu spülen. Vor allem können dies Gehäuse von Wärmepumpen sein, oder auch gekapselte Teile von Wärmepumpen wie Verdampfer, Kondensatoren, Drosselventile, Verdichter und verbindende Leitungen. Das Verfahren soll sowohl für innen aufgestellte Wärmepumpen als auch für die Innenteile von Split-Wärmepumpen geeignet sein.
  • Als Wärmepumpengehäuse sind dabei alle Gehäuseteile anzusehen, in denen Vorrichtungen angeordnet sind, die Kältemittel führen oder im Leckagefall führen könnten. Dies trägt dem Umstand Rechnung, dass eine Vielzahl von Kapselungen üblich ist. So können die Wärmeübertrager separate Gehäuse haben, ebenso die Steuerungselektronik mit ihrer Kühlung, ebenso kann sich der gesamte Kältekreis in einem Gehäuse befinden, es können Gehäuse getrennt von Belüftungsvorrichtungen oder auch Gehäuse, die mit Außeneinheiten verbunden sind, oder Gehäuse, die ineinander verschachtelt sind, Wärmepumpengehäuse im Sinne dieser Erfindung sein.
  • Im Servicefall oder im Reparaturfall muss der Kältekreis allseitig zugänglich sein. Dies gilt für alle Gehäuse oder Kapselungen, die mit dem Kältekreis in Verbindung stehen, damit im Zweifelsfall alle möglicherweise von Leckagen betroffenen Teile zugänglich sind. Hierdurch ergibt sich ein Dilemma. Wenn eine Leckage vorliegt, könnte sich im Inneren des jeweiligen Gehäuses bereits eine entzündliche Mischung aus Kältemittel und Luft eingestellt haben. Methoden zur Öffnung des Gehäuses, die das Risiko von Funkenbildung tragen, können dann nicht angewendet werden.
  • Die daraus entstehenden Probleme sind seit langem bekannt. So lehrt die WO 2015/032905 A1 , dass 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 ein 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.
  • Die EP 3 705 823 B1 beschreibt eine Vorrichtung für einen sicheren Serviceeingriff für ein Gehäuse und ein Verfahren zur Öffnung eines Gehäuses für eine Wärmepumpe. Bei der Wärmepumpe handelt es sich dabei um eine innen aufgestellte Wärmepumpe, die über einen Aktivkohlefilter zum Gebäude hin offen ist. Hierbei ist am Gehäuse, in dem sich ein entzündliches Arbeitsfluid eines linksdrehenden Kreisprozesses befindet, vorgesehen, dass
    • das Gehäuse einen, durch ein Adsorbens für Arbeitsfluid geschützten, offenen Gasweg zur Umgebung aufweist,
    • das Gehäuse eine Serviceöffnung besitzt, die durch eine Entriegelungsvorrichtung gegen Öffnen geschützt ist,
    • die Serviceöffnung einen Serviceanschluss für eine Servicepatrone aufweist,
    • die Servicepatrone ein unter Druck stehendes Inertgas in einer Menge enthält, welches im entspannten Zustand mindestens dem Volumen des Behälters entspricht,
    • die Servicepatrone einen Patronenhals mit einer Verbindungsleitung im Patronenhals und einem Außengewinde auf dem Patronenhals aufweist,
    • der Serviceanschluss ein Innengewinde besitzt, welches zu dem Außengewinde des Patronenhalses passt,
    • der Serviceanschluss eine Verschlusskappe aufweist, wobei
      • die Verschlusskappe ein zur Außenseite des Gehäuses gerichtetes Dichtsiegel umfasst,
      • ferner eine zur Innenseite des Gehäuses gerichtete Dichtmembran, auf der ein Dorn in Richtung zur Außenseite des Gehäuses angeordnet ist,
      • ferner eine Dichtfläche auf dem Innengewinde.
  • Falls es jedoch weder möglich noch sinnvoll ist, einen Adsorber für einen geschützten, offenen Gasweg in einen Innenraum einzusetzen, wird eine andere Art eines Eingriffs benötigt, wobei Anteile der technischen Lehre der EP 3 705 823 B1 Verwendung finden können. Dies betrifft gekapselte Gehäuse von Einrichtungen, in die im Falle von Leckagen Kältemittel eintreten kann und vor allem gekapselte Innengehäuse von Splitgeräten, die von außen schlecht zugänglich sind. Für dieses leckagebedingt austretende Kältemittel wird dann ein Ausgang benötigt, was das entsprechende Verfahren für den Serviceeingriff entsprechend ändert.
  • Solange die Leckage besteht und weiter Kältemittel austreten kann, ist es nicht möglich, die Rohrleitung abzusperren und das Innengehäuse von allen anderen Installationen abzuklemmen und zur Reparatur zu entfernen und dann mitzunehmen. Dann würde sich weiter Druck aufbauen, bis sich der Innendruck des Kältemittelkreislaufs und der Druck innerhalb des gekapselten Innengehäuses angeglichen haben. Je nach Inventar an verbliebenem Kältemittel und Luft innerhalb des gekapselten Innengehäuses würde sich schnell zuerst ein zündfähiges Gemisch und dann ein Gemisch oberhalb der Zündgrenze bilden. Beim Öffnen der Kapsel würde sich dann durch Zutritt von Luft augenblicklich ein zündfähiges Gemisch bilden können und es könnte zu einer Verpuffung kommen.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist daher, ein wirtschaftliches Verfahren zur Verfügung zu stellen, die die beschriebenen Nachteile nicht mehr aufweist. Diese Aufgabe wird gelöst mittels eines Serviceanschlusses für ein gekapseltes Innengehäuse in einem Wärmepumpengehäuse, wobei das gekapselte Innengehäuse im Folgenden als Kapsel bezeichnet wird.
  • Speziell wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Inertisierung einer Kapsel innerhalb eines Wärmepumpengehäuses, wobei die Wärmepumpe mit einem entzündlichen Kältemittel betrieben wird, und
    • die Kapsel mindestens ein Teil des Kältemittelumlaufs umfasst und
    • die Kapsel einen Anschluss für eine Leitung aufweist, welche von der Kapsel ins Freie führt, aufweisend
    • einen Serviceanschluss, der über eine Rückflusssperre verfügt,
    • der Serviceanschluss das Innere der Kapsel mit ihrem Außenraum verbindet, wobei
    • im Falle einer Leckage ein Inertgas oder eine inerte Flüssigkeit durch den Serviceanschluss in das Innere der Kapsel geleitet wird,
    • und das Inertgas oder die inerte Flüssigkeit das entzündliche Luft-Gasgemisch des Inneren der Kapsel verdrängt und durch die Leitung, die ins Freie führt, wegleitet.
  • Die Kapsel im Wärmepumpengehäuse betrifft alle Kapselungen von Einrichtungen, welche Kältemittel führen und mit denen verhindert wird, dass entzündliches Kältemittel, welches leckagebedingt austritt, in den Aufstellungsraum gelangen kann. Die Kapsel umfasst auch Sicherheitsventile im Arbeitsfluidumlauf und ihrer Abführleitungen. Im Unterschied zur Lehre der EP 3 705 823 B1 kann die Kapsel auch mit Flüssigkeit geflutet werden, die nicht in einen Adsorber geleitet werden könnte. Inwieweit eine solche Flüssigkeitsgefüllte Kapsel demontiert und abtransportiert werden kann, hängt von Größe und Gewicht ab, im Falle eines Splitgeräts kann vorgesehen werden, dass nur der Wärmetauscher, der als Kondensator oder Verdampfer im Gebäudeinneren betroffen sein kann, entsprechend zu füllen ist, sofern er gekapselt ausgeführt ist.
  • In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zunächst Inertfluid, also entweder Inertgas oder Inertflüssigkeit oder eine Mischung davon, in die Kapsel durch den Serviceanschluss eingeleitet wird, und dabei kontinuierlich die Konzentration des Kältemittels gemessen wird, Die Messung kann innerhalb der Kapselung erfolgen oder am Anschluss der Leitung, die ins Freie führt oder in der Leitung selbst oder am Auslass der Leitung ins Freie. Solche Messungen sind bekannter Stand der Technik, sie können automatisiert oder im Einzelfall manuell erfolgen.
  • Selbstverständlich ist es sinnvoll, wenn der Zufluss an Kältemittel an die betreffende Leckagestelle unterbrochen wird. Entweder erfolgt dies mittels Absperrventilen im Kältekreis oder das Kältemittel wird separat mit bekannten Mitteln aus dem Kältekreis abgesaugt. Sobald die Kapsel inertisiert ist und kein weiteres Kältemittel nachströmt, ist in einer Ausgestaltung vorgesehen, dass die Leitung nach außen verschlossen und die Kapsel entfernt wird. Sie kann dann auch gefahrlos geöffnet werden.
  • In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Kapsel über den Serviceanschluss mit Wasser befüllt und nachgespült wird. Das ist dann vorteilhaft, wenn nur wenig Inertgas, dafür aber genug Wasser zur Verfügung steht, und dieses Wasser auch über die Leitung ins Freie ablaufen kann. Um das Wasser zu entfernen, kann nachfolgend auch Druckluft über den Serviceanschluss eingesetzt werden.
  • Die Erfindung löst das Problem auch mittels eines angepassten Serviceanschlusses für ein gekapseltes Wärmepumpengehäuse, wobei
    • die Kapsel mindestens ein Teil des Kältemittelumlaufs umfasst und
    • die Kapsel einen Anschluss für eine Leitung aufweist, welche von der Kapsel ins Freie führt, und
    • der Serviceanschluss das Innere der Kapsel mit ihrem Außenraum verbindet und über eine Rückflusssperre verfügt.
  • In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Serviceanschluss der Kapsel über eine Verlängerungsleitung mit dem Außenraum verbunden ist. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn sich die Kapsel im Inneren eines Wärmepumpengehäuses befindet. Dann kann der Serviceanschluss durch die Außenwandung des Wärmepumpengehäuses gelegt und von außen betätigt werden. Das Wärmepumpengehäuse muss dann nicht erst geöffnet werden, um die darin befindliche Kapsel zu inertisieren und zu spülen.
  • In weiteren Ausgestaltungen ist vorgesehen, mehrere Serviceanschlüsse vorzusehen. Diese können auf unterschiedliche Inertisierungs- und Spülmedien abgestimmt sein, beispielsweise auf Stickstoff, Kohlendioxid und Wasser. Im Fall von Stickstoff kann eine Vorrichtung zur Erwärmung vorgesehen werden, um einem Einfrieren aufgrund des Joule-Thomson-Effekts bei Druckreduzierung des Stickstoffs entgegenzuwirken.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Kapsel alle Installationen des Kältekreises umfasst, welche Kältemittel führen, bei Splitgeräten alle Installationen, die sich innerhalb eines Gebäudes befinden. Im Falle einer Leckage kann auch Kältemittel in des Heizkreiswasser gelangen. In einer weiteren Ausgestaltung ist daher vorgesehen, dass der Heizkreis mit einem Sicherheitsventil ausgestattet ist, welches über eine Leitung in die Kapsel ausbläst, wenn der Druck im Heizkreis unzulässig ansteigt und zu befürchten ist, dass dieser Druckanstieg die Folge einer Leckage eines unter höherem Druck stehenden Kältemittels ist.
  • Ferner ist in einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, dass der Heizkreis mit einem automatischen Entlüfter ausgestattet ist, welcher über eine Leitung in die Kapsel entlüftet. Somit werden sowohl kleine als auch größere Mengen an leckagebedingt in das Heizkreiswasser ausgetretene Kältemittelmengen in die Kapsel zurückgeführt und von dort aus der Kapsel ins Freie abgeführt.
  • Die Erfindung wird anhand von Fig. 1 bis Fig. 4 näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kapsel mit einem WärmepumpenKondensator,
    • Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Kapsel in einer Innenbox,
    • Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Kapsel in einer Kompaktwärmepumpe,
    • Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Kapsel in einer Innenbox mit Sicherheitsventil und automatischem Entlüfter.
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Kapsel 1 mit einem Wärmepumpen-Kondensator 2. In die Kapsel 1 führen die Kältemittelzuleitung 3, die Kältemittelrückleitung 4, die Heizkreiszuleitung 5, die Heizkreisrückleitung 6 und die Entlüftungsleitung 7. Die Kapsel ist mit einem Serviceanschluss 8 ausgestattet, wobei dieser über eine Rückflusssperre und eine Aufnahme für eine Gaskartusche verfügt. An diesen Serviceanschluss 8 kann die Kartusche 9 mit einem Verbindungsstück 10 direkt angeschlossen werden. Mit dem Gas aus der Kartusche 9, beispielsweise Kohlendioxid oder Stickstoff, kann die Kapsel 1 dann gespült werden, bis das Messgerät 11 an der Entlüftungsleitung 7 anzeigt, dass kein Kältemittel mehr in die Kapsel 1 einströmt.
  • Fig. 2 zeigt die Kapsel 1 aus Fig. 1, eingebaut in eine Inneneinheit 12 einer Split-Wärmepumpe 13, in der das Kältemittel sowohl durch die Inneneinheit als auch durch die Außeneinheit geführt wird. Letztere besitzt eine Außenbox 14, welche den Verdampfer 15, den Verdichter 16 und das Drosselventil 17 beinhaltet, ferner als Wärmequelle den Luftkanal 18 und den Lüfter 19. Die Kältemittelzuleitung 3 und die Kältemittelrückleitung 4 sind mit dem Kältekreislauf der Außenbox 14 verbunden, die Entlüftungsleitung 7 jedoch nicht. Die Entlüftungsleitung führt durch die Außenwand 20 ins Freie, vorzugsweise ist die Öffnung knapp oberhalb der Oberseite der Kapsel 1. Dies erleichtert ein Spülen mit Wasser, falls erforderlich.
  • Fig. 3 zeigt den Fall, dass der gesamte Kältekreis einer innen aufgestellten Kompaktwärmepumpe 21 innerhalb einer Kapsel 1 angeordnet ist. Über die in den Fig. 1 und Fig. 2 beschriebenen Punkte ist ein weiterer Serviceanschluss 22 mit einer Verlängerung 23, die durch die Gehäusewand 24 geführt ist, vorgesehen. Damit kann die Inertisierung und die anschließende Spülung mit Wasser oder Druckluft ohne Öffnen des Wärmepumpengehäuses der Wärmepumpe 21 erfolgen.
  • Fig. 4 zeigt zusätzlich zu der in Fig. 2 dargestellten Anordnung die Einbindung eines Sicherheitsventils 25 und eines Entlüfters 26, die beide in der Heizkreisleitung 6 für den Fall vorgesehen sind, dass leckagebedingt Kältemittel in das Heizkreiswasser gelangt ist. Falls sich durch die Leckage Druck im Heizkreis aufbaut, öffnet das Sicherheitsventil 25 und bläst in die Kapsel 1 ab. Restliche Gasblasen werden vom Entlüfter 26 abgeschieden, auch für den Fall, dass das Sicherheitsventil 25 nicht ausgelöst hat, weil nur wenig Kältemittel ausgetreten ist. Auch das abgeschiedene Gas wird in die Kapsel 1 entlüftet. Das Heizkreiswasser wird nachfolgend durch den elektrischen Zusatzheizer 27 weiter aufgeheizt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kapsel
    2
    Wärmepumpenkondensator
    3
    Kältemittelzuleitung
    4
    Kältemittelrückleitung
    5
    Heizkreiszuleitung
    6
    Heizkreisrückleitung
    7
    Entlüftungsleitung
    8
    Serviceanschluss
    9
    Kartusche
    10
    Verbindungsstück
    11
    Messgerät
    12
    Inneneinheit
    13
    Split-Wärmepumpe
    14
    Außenbox
    15
    Verdampfer
    16
    Verdichter
    17
    Drosselventil
    18
    Luftkanal
    19
    Lüfter
    20
    Außenwand
    21
    Kompaktwärmepumpe
    22
    weiterer Serviceanschluss
    23
    Verlängerungsleitung
    24
    Gehäusewand
    25
    Sicherheitsventil
    26
    Entlüfter
    27
    Elektrischer Zusatzheizer

Claims (10)

  1. Verfahren zur Inertisierung eines gekapselten Wärmepumpengehäuses mittels eines Serviceanschlusses, wobei die Wärmepumpe mit einem entzündlichen Kältemittel betrieben wird, und
    - die Kapsel (1) mindestens ein Teil des Kältemittelumlaufs (2, 15,16,17) umfasst
    und
    - die Kapsel (1) einen Anschluss für eine Leitung (7) aufweist, welche von der Kapsel ins Freie führt, aufweisend
    - einen Serviceanschluss (8), der über eine Rückflusssperre verfügt, und
    - der Serviceanschluss (8) das Innere der Kapsel (1) mit ihrem Außenraum verbindet,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - im Falle einer Leckage ein Inertgas oder eine inerte Flüssigkeit durch den Serviceanschluss (8) in das Innere der Kapsel (1) geleitet wird,
    - und das Inertgas oder die inerte Flüssigkeit das entzündliche Luft-Gasgemisch des Inneren der Kapsel (1) verdrängt und durch die Leitung (7), die ins Freie führt, wegleitet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst Inertfluid in die Kapsel (1) durch den Serviceanschluss (8) eingeleitet wird, und dabei kontinuierlich die Konzentration des Kältemittels gemessen wird, wobei die Messung (11) innerhalb der Kapsel (1) oder am Anschluss der Leitung (7), die ins Freie führt oder in der Leitung (7) selbst oder am Auslass der Leitung (7) ins Freie erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (7) nach au-ßen verschlossen und die Kapsel (1) entfernt wird, sobald die Kapsel (1) inertisiert ist und kein weiteres Kältemittel nachströmt,
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapsel (1) nach dem Inertisieren mit Wasser oder Druckluft gefüllt und nachgespült wird.
  5. Serviceanschluss (8) für ein gekapseltes Wärmepumpengehäuse, dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Kapsel (1) mindestens ein Teil des Kältemittelumlaufs umfasst und
    - die Kapsel (1) einen Anschluss für eine Leitung (7) aufweist, welche von der Kapsel (1) ins Freie führt, und
    - der Serviceanschluss (8) das Innere der Kapsel (1) mit ihrem Außenraum verbindet und über eine Rückflusssperre verfügt.
  6. Serviceanschluss (8) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Serviceanschluss (8) der Kapsel (1) über eine Verlängerungsleitung (23) mit dem Außenraum verbunden ist.
  7. Serviceanschluss nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerungsleitung (23) des Serviceanschlusses (8) der Kapsel (1) durch die Außenwandung (24) des Wärmepumpengehäuses gelegt ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere unterschiedliche Serviceanschlüsse (8) vorgesehen werden.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapsel (1) alle Kältemittel führenden Installationen umschließt.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapsel (1) mit Heizkreisleitungen verbunden ist und eine Abblasleitung eines Sicherheitsventils (25) einer Heizkreisleitung und/oder die Entlüftungsleitung eines Entlüfters (26) einer Heizkreisleitung in die Kapsel (1) geführt werden.
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