EP4549824A1 - Wärmepumpensystem und zugehöriges verfahren - Google Patents

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Publication number
EP4549824A1
EP4549824A1 EP24208280.8A EP24208280A EP4549824A1 EP 4549824 A1 EP4549824 A1 EP 4549824A1 EP 24208280 A EP24208280 A EP 24208280A EP 4549824 A1 EP4549824 A1 EP 4549824A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas
secondary circuit
shut
value
heat pump
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
EP24208280.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Nikolas SCHRÖDER
Michael Schaumlöffel
Simon HAUPT
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.)
Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Original Assignee
Stiebel Eltron GmbH and Co KG
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 Stiebel Eltron GmbH and Co KG filed Critical Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Publication of EP4549824A1 publication Critical patent/EP4549824A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/08—Arrangements for drainage, venting or aerating
    • F24D19/082—Arrangements for drainage, venting or aerating for water heating systems
    • F24D19/083—Venting arrangements
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a heat pump system with a gas separator and a shut-off valve, which is controlled by a corresponding arrangement of one or more sensors.
  • Such heat pump systems have a primary circuit for carrying a refrigerant and a secondary circuit for carrying water, whereby heat can be transferred between the refrigerant and the water by means of a heat exchanger.
  • a defect for example, a general defect, corrosion, or a defect caused by freezing water
  • the heat exchanger which may be designed as a plate heat exchanger, for example, can cause refrigerant to enter the secondary circuit, particularly a heating section of the secondary circuit.
  • This refrigerant can then enter a house heated by the heating section via the secondary circuit's distribution system and escape there via automatic vents or drain valves.
  • propane is used as a refrigerant, which is a flammable refrigerant, an ignitable mixture can form with the room air, which then poses a danger to the house.
  • a disadvantage of the current technology is that, despite the installed vents and drain valves, a dangerous amount of flammable refrigerant, i.e., over 150 g, can enter the secondary circuit, i.e., the heating system, unnoticed. Furthermore, additional drain valves and open automatic vents can allow flammable refrigerant to leak directly into a living space in the house, potentially creating an ignitable gas mixture in the living space.
  • An underlying aim of the present invention is to reduce the amount of flammable refrigerant that can enter the secondary circuit, and thus into a heating system of a house, to a non-critical amount by separating it from the water.
  • a heat pump system having a primary circuit for conducting a refrigerant, a secondary circuit for conducting water, and a heat exchanger for transferring heat between the refrigerant and the water, wherein the secondary circuit comprises a gas separator, one or more sensors, and a first shut-off device, wherein the heat pump system comprises a controller configured to (a) monitor a value that correlates with a quantity of gas in the liquid of the secondary circuit, (b) detect an exceeding of the value that correlates with the quantity of gas in the liquid of the secondary circuit above a predefined threshold, and (c) close the first shut-off device in the event that the value that correlates with the quantity of gas in the liquid of the secondary circuit exceeds the predefined threshold.
  • control system which is designed to monitor a value which correlates with a quantity of gas in the liquid of the secondary circuit, to detect an exceeding of the value which correlates with the quantity of gas in the liquid of the secondary circuit above a predefined threshold value, and to close the first shut-off device in the event that the value which correlates with the quantity of gas in the liquid of the secondary circuit exceeds the predefined threshold value, it is possible to prevent flammable refrigerant which has entered the secondary circuit unnoticed from entering the heating area of the secondary circuit and thus into the living area of a house.
  • the secondary circuit comprises a second shut-off device, wherein the controller is further configured to close the second shut-off device if the value correlated with the amount of gas in the liquid of the secondary circuit exceeds the predefined threshold.
  • the gas separator comprises a detection device which is designed to detect the exceeding of the value which correlates with the amount of gas in the liquid of the secondary circuit above the predefined threshold value.
  • the detection device is configured to detect a relative value that correlates with the gas quantity in the liquid of the secondary circuit. This eliminates the need to continuously detect an absolute value that correlates with the gas quantity in the liquid of the secondary circuit, but rather only detects it when the value that correlates with the gas quantity in the liquid of the secondary circuit exceeds a predefined threshold.
  • the detection device comprises a volume flow sensor.
  • control system can be embedded in a control system for the secondary circuit of the heat pump system and/or a control system for the primary circuit of the heat pump system.
  • control system is implemented on a separate circuit board, which performs various functions but is preferably solely responsible for controlling the first shut-off device.
  • the value that correlates with the gas quantity can be determined either in the gas separator or by a flow meter, such as a vortex flow sensor, located upstream or downstream of the gas separator in the flow path, preferably downstream.
  • the value is indicative of the presence of a significant gas quantity, which means a correlation with the gas quantity.
  • the gas separator comprises a fill level limit indicator or fill level sensor configured to detect when the value for a water fill level falls below the predefined threshold value for a lower water fill level.
  • the gas separator may comprise a sensor, wherein the sensor is configured to monitor a value that correlates with the amount of gas in the gas separator, wherein the controller is configured to compare the value with a predefined threshold value.
  • seeding is used here regardless of whether the threshold value is greater or less than the initial value.
  • the secondary circuit after the gas separator comprises a volume flow sensor which is designed to detect the exceeding of the value for a gas quantity in the liquid in the secondary circuit after the gas separator falls below the predefined threshold for a lower water level.
  • the secondary circuit comprises a flow area, a heating area and a return area, wherein the volume flow sensor is preferably arranged in the flow area, in the flow direction after the gas separator and before the first shut-off device.
  • control is preferably designed to open the first shut-off device and/or the second shut-off device after the refrigerant and/or air have been completely discharged.
  • a safety pressure relief valve may be provided in the secondary circuit in the direction of water flow between the first shut-off device and the second shut-off device in order to release any excess pressure that may arise due to closing of the first shut-off device and/or second shut-off device.
  • the gas separator comprises a level limit sensor and/or a volume flow sensor
  • said sensors are preferably connected to a circuit board on which the control of the first shut-off device is implemented.
  • control of the heat pump system according to the third aspect of the invention can also be embedded in a control of the secondary circuit and/or a control of the primary circuit of the heat pump system.
  • a method for controlling the first shut-off device comprising at least the steps of: (a) monitoring a value that correlates with a gas quantity in the gas separator and the gas quantity in the liquid of the secondary circuit downstream of the gas separator, (b) detecting an exceeding of the value that correlates with the gas quantity in a gas separator and the gas quantity in the liquid of the secondary circuit downstream of the gas separator above a predefined threshold value, and (c) in the event that the value that correlates with the gas quantity in the gas separator and the gas quantity in the liquid of the secondary circuit downstream of the gas separator exceeds the predefined threshold value, opening a safety pressure relief valve in the gas separator and preferably closing a first shut-off device and/or second shut-off device.
  • the first shut-off device is preferably arranged downstream of the gas separator in the direction of water flow.
  • the secondary circuit comprises a flow area, a heating area, and a return area, and the first shut-off device is preferably arranged in the flow area.
  • the second shut-off device is preferably arranged in a return area.
  • the second shut-off device is preferably a check valve.
  • the first shut-off device advantageously comprises a valve, wherein the valve is preferably a motor valve.
  • control system is configured to open the first shut-off device and, if applicable, the second shut-off device after the refrigerant and/or air have been completely discharged, in particular through the quick vent.
  • a safety pressure relief valve is advantageously provided between the first shut-off device and the second shut-off device.
  • the gas separator may comprise a safety pressure relief valve configured to discharge a refrigerant and/or air entering the gas separator.
  • a computer program is proposed with program means which cause a controller of a heat pump system according to the invention to carry out the steps of the corresponding method according to the invention when the computer program is executed, for example on a circuit board specially designed and used solely for this purpose.
  • Fig. 1 shows a schematic representation to illustrate a first embodiment of the heat pump system 100 according to the invention.
  • the heat pump system 100 comprises a primary circuit 110 and a secondary circuit 120, wherein the primary circuit 110 comprises a refrigerant/air heat exchanger 111, for example in the form of an evaporator, a compressor 112, a refrigerant/water heat exchanger 113, for example in the form of a condenser, an expansion device 114, for example in the form of a throttle device, and a refrigeration circuit reversing device 115.
  • the secondary circuit 120 comprises a gas separator 121 as well as a first shut-off device 122, a second shut-off device 123, and a circulation pump 124.
  • a safety pressure relief valve (125) can be provided between the first shut-off device 122 and the second shut-off device 123.
  • the secondary circuit 120 is not shown in full; outside the heat pump system 120, for example, a heating system or a storage system is connected between a flow VL and a return RL.
  • the heat exchanger 113 corresponds to a heat exchanger for transferring heat between the refrigerant, which is carried in the primary circuit 110, and the water, which is carried in the secondary circuit 120.
  • the gas separator 121 comprises a quick vent 127 and a safety pressure relief valve 125 for discharging refrigerant from the gas separator 121.
  • the safety pressure relief valve 125 is opened in particular at (excessively) high pressure, i.e., at a pressure value that corresponds to or exceeds a pressure limit value of the safety pressure relief valve 125 for opening, in the gas separator 121.
  • Other embodiments of the gas separator 121 are also advantageous.
  • the heat pump system is to close the first shut-off device 122 in the event that the gas flow value exceeds the predefined gas flow threshold.
  • the first shut-off device 122 is in the embodiment of Fig. 1 in a flow area of the secondary circuit 120, in particular in the direction of water flow after the gas separator 121.
  • the second shut-off device 123 is arranged in a return area of the secondary circuit 120.
  • the second shut-off device 123 is a check valve.
  • the first shut-off device 122 is connected electrically or alternatively pneumatically to an electronic unit 131 via a control line 129.
  • the electronic unit 131 is configured to close the first shut-off device 122 when gas bubbles are detected in the secondary circuit 120.
  • the signal for this can be received either from the gas separator 121 and/or, according to the invention, from a vortex flow sensor 130.
  • a refrigeration circuit 110 typically used in heat pumps and preferably operated using a flammable refrigerant such as propane, is separated from the heating circuit, the secondary circuit 120, by a heat exchanger 113.
  • the heat exchanger 113 can introduce the flammable gas into the heating circuit due to a defect, for example, caused by icing in the circuit reversal.
  • the gas bubbles penetrate further into the secondary circuit 120.
  • the gas bubbles pass through the volumetric flow/vortex flow sensor 130 and cause anomalies in the measurement signal, which are preferably evaluated by testing the signal duty cycle, the maximum occurring measurement frequency, the frequency jumps, or any combination of these test methods.
  • Electronics 131 evaluates the measurement signal of the vortex flow sensor 130 with regard to anomalies and counts the number of anomalies, preferably cyclically within the gate time TM. After the gate time TM has elapsed, the counters are reset. Before resetting, a check is made to determine whether one or more counters exceed a limit value, so that an error is triggered if a threshold value is exceeded. The detected error indicates the presence of gas bubbles in the secondary circuit 120, so that the heat pump 100 is placed in a safe state, which in this example corresponds to closing the first shut-off device 122.
  • a vortex sensor has no mechanically moving parts in the true sense of the word and is therefore not subject to aging, for example, due to wear of bearings and axles.
  • Fig. 2 shows schematically and exemplarily a further structure of an embodiment of the heat pump system 100 according to the invention.
  • the evaluation electronics of the vortex flow sensor 130 are not shown; any of the known implementation options is provided here by a person skilled in the art.
  • Fig. 2 illustrates how, for example, an arrangement of the vortex flow sensor 130 is designed "tight" to the heat exchanger 113. Only the gas separator 121 and a hose 141 are arranged between the heat exchanger 113 and the vortex flow sensor 130. Furthermore, a hose 142 is also arranged between the vortex flow sensor 130 and a coupling 142 for connecting, for example, the heating system to the heat pump 100. This achieves a very simple arrangement. Other configurations are of course also possible here.
  • the signal or frequency of the vortex flow sensor 130 is influenced by the air bubbles/air flow.
  • the invention makes use of the sudden change in frequency over time to implement one of several possible logics that could be used to detect, for example, propane.
  • the gas bubbles injected into the fluid exhibit a frequency range in the sensor signal up to approximately ⁇ 3500 Hz, significantly above the frequencies indicating flow. In other words, frequencies significantly above the maximum flow frequency are not, as previously generally assumed, a sensor error, but rather provide additional information: they indicate the presence of gas bubbles.
  • the frequency range of the sensor defined according to the data sheet is: f out [Hz]: 14-227
  • the working range is therefore set as follows so that it covers both the flow range (14-227 Hz) and the gas bubble range (up to 3500 Hz).
  • An error threshold is derived from the maximum measured frequencies in the event of a fault and the specified frequencies around normal conditions.
  • the maximum expected frequency is, for example, f MaxFTH [Hz]: 250
  • the maximum possible frequency change depends on the maximum possible volume flow change.
  • Fig. 3 shows a schematic and exemplary signal curve 200 at low flow without gas bubbles.
  • the signal bandwidth in this example is ⁇ 15 Hz around a mean value of 20 Hz.
  • Fig. 4 shows a schematic and exemplary signal curve 205 at high flow, also without gas bubbles.
  • the signal bandwidth in this example is ⁇ 30 Hz around a mean value of 85 Hz.
  • the expected dispersion of the frequency band can preferably be set as follows: ⁇ f Max [Hz]: ⁇ 30
  • reaction time is chosen, for example, as follows: T action [s]: 2
  • Measurements reveal a previously unobserved behavior.
  • the ingress of gas bubbles affects the piezoelectric transducer of the vortex flow sensor 130 in such a way that it oscillates asymmetrically. This is reflected in significant fluctuations in the duty cycle.
  • Fig. 5 shows a schematic and exemplary signal curve 210 at a low flow rate. At a time 212, strong fluctuations in the signal curve 210 are visible. The severe frequency fluctuations of over 150 Hz are indicative of a slight air supply in the meantime.
  • Fig. 6 shows a schematic and exemplary signal curve 215 at medium flow. At a time 217, strong fluctuations in the signal curve 215 are also visible, which are indicative of a slight air supply in the meantime.
  • the frequency signal which is indicative of the flow rate, is monitored. Values outside the usual range for measured flows, namely the duty cycle, the maximum frequency, and/or the frequency jumps, are used according to the invention as a detection signal for the presence of gas bubbles.
  • vortex flow sensors Compared to impellers, vortex flow sensors have the advantage that they do not use a rotating impeller, which is subject to wear and tear and has inaccuracies in the measurement signal due to the rotational movement.
  • the detection of gas bubbles occurs by monitoring the frequency signal using one or more specific time periods, TM.
  • TM the deviation of the duty cycle DG from the mean value DM is monitored, preferably with a bidirectional error tolerance DFT, such that exceeding the magnitude of the duty cycle
  • DFT bidirectional error tolerance
  • the sensor frequency fS is monitored within the time period TM and that, if this exceeds the threshold value of normal operation fsmax which is physically dependent on the sensor structure, a counter Nf is incremented and that, if a predetermined counter reading NfMAX is exceeded within the time period TM, the safety system responds and the heat pump switches to the safe state and that, if the counter reading NfMAX is not reached, the counter Nf is reset so that the safety system is not activated and a new time-discrete measurement starts.
  • an average value favr of the sensor signal is formed, so that the deviation of the measuring frequency fs from the average value favr is monitored, preferably with a bidirectional error tolerance fFT, so that exceeding the absolute value of the measuring frequency
  • Fig. 7 shows a schematic representation illustrating a first gas separator 400 for use in a heat pump system according to the invention.
  • the gas separator 400 is a centrifugal separator and comprises a tangential inlet 410 and a radial outlet 420. In an upper region, the gas separator 400 also comprises a quick vent 427 and a safety pressure relief valve 425.
  • the gas separator 400 has a first shut-off device 422 at the outlet 420, which in this embodiment is designed as a pressure-controlled shut-off device.
  • a solenoid-controlled shut-off device is also conceivable.
  • the shut-off device 422 is controlled such that if the value that correlates with the amount of gas in the liquid of the secondary circuit 120 exceeds a predefined threshold, the first shut-off device 422 is closed.
  • Fig. 8 shows a schematic representation to illustrate a second gas separator for use in a heat pump system according to the invention.
  • the gas separator 500 is again a centrifugal separator and comprises a tangential inlet 510 and a radial outlet 520.
  • the gas separator 500 comprises a quick vent 527 and a safety pressure relief valve 525.
  • the safety pressure relief valve 525 is designed as a solenoid valve in this embodiment.
  • the quick vent 527 comprises a microswitch 528 with a paddle.
  • the microswitch 528 can be triggered and the solenoid valve controlled. If the value correlates with the amount of gas in the liquid of the secondary circuit 120, the solenoid valve, i.e. the safety pressure relief valve 525, is opened.
  • Fig. 9 shows a schematic diagram illustrating a third gas separator 600 for use in a heat pump system according to the invention.
  • the gas separator 600 is also a centrifugal separator with a tangential inlet 610 and a radial outlet 620.
  • the gas separator 600 comprises a quick vent 627 and a safety pressure relief valve 625.
  • a time-dependent pressure i.e., a value that correlates with a gas flow in the quick vent 627, can be monitored via a throttle element 628 on the quick vent 627. If the value, which correlates with the amount of gas in the liquid of the secondary circuit 120, exceeds a predefined threshold, the safety pressure relief valve 625 is opened.
  • Fig. 10 shows a schematic flow diagram of an embodiment of the method 700 according to the invention.
  • the method is provided for controlling a heat pump system, wherein the heat pump system comprises a primary circuit for carrying a refrigerant, a secondary circuit for carrying water and a heat exchanger for transferring heat between the refrigerant and the water, wherein the method comprises at least the steps 710, 720 and 730, which are described below.
  • step 710 a value correlating with a gas quantity in the liquid of the secondary circuit is monitored.
  • step 720 the value correlating with a gas quantity in the liquid of the secondary circuit is compared with a predefined threshold, and in step 730, if the value correlating with a gas quantity in the liquid of the secondary circuit exceeds the predefined threshold, a first shut-off device, and preferably also a second shut-off device, in the secondary circuit are closed.
  • the value correlating with a quantity of gas in the liquid of the secondary circuit is preferably a flow signal measured by a flow meter, in particular a vortex flow sensor 130.
  • the method 700 can be carried out, for example, by a heat pump system 100 according to the invention, in particular the corresponding control.
  • a valve in the gas separator can be opened and, if appropriate, a shut-off device, in particular a first shut-off device and/or a second shut-off device, can be closed.
  • the heat pump systems according to the invention and the corresponding methods prevent flammable refrigerant from entering the heating zone, which is normally located in a living area of a house, via the water circuit in the event of an internal leak in the heat exchanger. This can increase the safety of living areas with the heat pump systems according to the invention.
  • the object of the present invention is to reduce the amount of flammable refrigerant entering the distribution system of the house to a non-critical amount by separating it from the water.
  • the invention can be applied to all new heat pump developments that use flammable refrigerants to operate the refrigeration circuit.
  • one aspect of the invention installs a pressure-controlled shut-off valve downstream of the gas separator in the flow direction.
  • the control line is connected to the outlet of the quick vent.
  • the control line includes an outlet that leads to the atmosphere via a throttle element.
  • refrigerant enters the secondary circuit via the refrigerant/water heat exchanger, it is separated in the gas separator.
  • a safety pressure relief valve is preferably installed in the water circuit between the first and second shut-off devices.
  • the second shut-off device is preferably designed as a backflow preventer, i.e., a check valve.
  • the actuating pressure of the first shut-off device is preferably 0.5 to 1.2 bar, particularly preferably 1 bar.
  • the throttle element is preferably an orifice plate or capillary.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wärmepumpensystem (100) mit: einer Steuerung (131) einem Primärkreis (110) zur Führung eines Kältemittels, einem Sekundärkreis (120) zur Führung von Wasser, und einem Wärmeübertrager (113) zum Übertragen von Wärme zwischen dem Kältemittel und dem Wasser, wobei der Sekundärkreis (120) einen Gasabscheider (121, 400, 500, 600), einen oder mehrere Sensoren (130) und eine erste Absperreinrichtung (122, 422) umfasst, wobei die Steuerung (131) dazu ausgestaltet ist, (a) einen Wert, der mit einer Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises (120) korreliert, zu überwachen, (b) ein Überschreiten des Werts, der mit der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises (120) korreliert, über einen vordefinierten Schwellwert zu erkennen, und (c) im Fall, dass der Wert, der mit der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises (120) korreliert, den vordefinierten Schwellwert überschreitet, die erste Absperreinrichtung (122, 422) zu schließen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Wärmepumpensystem mit einem Gasabscheider und einem Sperrventil, welches durch eine entsprechende Anordnung von einem oder mehreren Sensoren angesteuert wird.
  • Derartige Wärmepumpensysteme weisen einen Primärkreis zur Führung eines Kältemittels und einen Sekundärkreis zur Führung von Wasser auf, wobei durch einen Wärmeübertrager Wärme zwischen dem Kältemittel und dem Wasser übertragen werden kann.
  • Bei Verwendung von brennbaren Kältemitteln, insbesondere Kohlenwasserstoffen wie C3H8 (R290, Propan) ist jedoch die Problematik erkannt worden, dass durch einen Defekt, zum Beispiel durch einen allgemeinen Defekt, Korrosion oder einen Defekt durch gefrierendes Wasser, am Wärmeübertrager, der zum Beispiel als Plattenwärmeübertrager ausgestaltet sein kann, Kältemittel in den Sekundärkreis, insbesondere einen Heizbereich des Sekundärkreises, eintreten kann, welches anschließend über das Verteilsystem des Sekundärkreises in ein Haus, das mit dem Heizbereich geheizt wird, gelangen und dort über Automatikentlüfter oder Ablassventile austreten kann. Bei Verwendung von Propan als Kältemittel, das einem brennbaren Kältemittel entspricht, kann dann zusammen mit der Raumluft ein zündfähiges Gemisch entstehen, welches dann eine Gefahr für das Haus darstellt.
  • Aus dem Stand der Technik ist bekannt, in dem Sekundärkreis eines Wärmepumpensystems ein Ablassventil und einen Automatikentlüfter gegen Kältemitteleintritt in das Wohngebäude vorzusehen, um in den Sekundärkreis eintretendes brennbares Kältemittel sicher abzuführen, bevor es im Haus austreten kann. Insbesondere bei Propananwendungen können auch jeweils mehrere Ventile/Entlüfter vorgesehen sein, zum Beispiel in einem Vorlauf und einem Rücklauf des Sekundärkreises. In einigen Fällen wird auch ein Mikroblasenabscheider eingesetzt, der einen Automatikentlüfter umfassen kann.
  • Nachteilig am Stand der Technik zeigt sich, dass trotz der verbauten Entlüfter und Ablassventile eine gefährliche Menge, das heißt über 150 g, an brennbarem Kältemittel unbemerkt in den Sekundärkreis, das heißt, den Heizbereich, gelangen kann. Des Weiteren kann durch weitere Ablassventile und offene Automatikentlüfter brennbares Kältemittel direkt in einen Wohnraum des Hauses austreten, so dass ein zündfähiges Gasgemisch im Wohnraum entstehen kann.
  • Bisher wurde im Stand der Technik auf einen Automatikentlüfter und ein Ablassventil gesetzt, wobei das Ablassventil so ausgeführt ist, dass das Ablassventil im Sekundärkreis vor allen weiteren verbauten Ablassventilen anspricht (ca. 0,5 bar darunter).
  • Ein der vorliegenden Erfindung zugrundeliegendes Ziel ist es, die Menge an brennbarem Kältemittel, welche in den Sekundärkreis, und damit in ein Heizungssystem eines Hauses, eintreten kann, auf eine unkritische Menge durch Abscheidung aus dem Wasser zu reduzieren.
  • Erfindungsgemäß wird nach einem ersten Aspekt ein Wärmepumpensystem mit einem Primärkreis zur Führung eines Kältemittels, einem Sekundärkreis zur Führung von Wasser und einem Wärmeübertrager zum Übertragen von Wärme zwischen dem Kältemittel und dem Wasser vorgeschlagen, wobei der Sekundärkreis einen Gasabscheider, einen oder mehrere Sensoren und eine erste Absperreinrichtung umfasst, wobei das Wärmepumpensystem eine Steuerung umfasst, die ausgestaltet ist, (a) einen Wert, der mit einer Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises korreliert, zu überwachen, (b) ein Überschreiten des Werts, der mit der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises korreliert, über einen vordefinierten Schwellwert zu erkennen, und (c) im Fall, dass der Wert, der mit der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises korreliert, den vordefinierten Schwellwert überschreitet, die erste Absperreinrichtung zu schließen.
  • Durch eine Steuerung, die ausgestaltet ist, einen Wert, der mit einer Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises korreliert, zu überwachen, ein Überschreiten des Werts, der mit der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises korreliert, über einen vordefinierten Schwellwert zu erkennen, und im Fall, dass der Wert, der mit der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises korreliert, den vordefinierten Schwellwert überschreitet, die erste Absperreinrichtung zu schließen, kann verhindert werden, dass brennbares Kältemittel, das unbemerkt in den Sekundärkreis eingetreten ist, in den Heizbereich des Sekundärkreises und damit in den Wohnbereich eines Hauses gelangt.
  • Dadurch kann die Gefahr eines Brandes in dem Wohnbereich mit dem erfindungsgemäßen Wärmepumpensystem verringert werden.
  • Insbesondere kann nach Erkennen eines Kältemittels durch Überschreiten eines Werts, der mit der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises korreliert, ein Teil des Sekundärkreises, in dem (noch) kein Kältemittel vorhanden ist, von dem Teil des Sekundärkreises, in dem das Kältemittel erkannt, d.h. detektiert, worden ist, abgeriegelt werden, so dass dieser Teil, in dem (noch) kein Kältemittel vorhanden ist, weiterhin frei von brennbarem Kältemittel ist.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts der Erfindung umfasst der Sekundärkreis eine zweite Absperreinrichtung, wobei die Steuerung ferner ausgestaltet ist, im Fall, dass der Wert, der mit der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises korreliert, den vordefinierten Schwellwert überschreitet, die zweite Absperreinrichtung zu schlie-ßen. Dies ermöglicht ein vollständiges Abriegeln des Wärmeübertragers von einem Heizbereich des Sekundärkreises, der in einem Wohnbereich vorgesehen sein kann.
  • Besonders bevorzugt ist der Wert, der mit der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises korreliert, ein Wert für einen Volumenstrom im Sekundärkreis.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des zweiten Aspekts der Erfindung umfasst der Gasabscheider eine Detektionseinrichtung, die ausgestaltet ist, das Überschreiten des Werts, der mit der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises korreliert, über den vordefinierten Schwellwert zu erkennen.
  • Vorteilhafterweise ist die Detektionseinrichtung ausgestaltet, einen relativen Wert, der mit der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises korreliert, zu detektieren. Das ermöglicht, dass nicht durchgehend ein absoluter Wert, der mit der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises korreliert, detektiert werden muss, sondern lediglich detektiert wird, wenn der Wert, der mit der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises korreliert, einen vordefinierten Schwellwert überschreitet.
  • Bevorzugt umfasst die Detektionseinrichtung einen Volumenstromsensor.
  • In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Wärmepumpensystem eine Steuerung, welche dem Zweck dient, eine erste Absperreinrichtung zu schließen. Diese Steuerung ist auf einer Platine implementiert, welche zum einen an eine erste Absperreinrichtung angeschlossen ist. Ferner ist die Platine mit dem Volumenstromsensor oder auch noch mit weiteren Sensoren verbunden, deren Signale die Steuerung auswertet.
  • Die erfindungsgemäße Steuerung kann in eine Regelung des Sekundärkreises des Wärmepumpensystems und/oder eine Regelung des Primärkreises des Wärmepumpensystems eingebettet sein. Vorzugsweise ist die Steuerung auf einer separaten Platine implementiert sein, welche verschiedene Funktionen erfüllt, vorzugsweise aber alleine für die Steuerung der ersten Absperreinrichtung zuständig ist. ^
  • Erfindungsgemäß wird nach einem weiteren Aspekt ein Verfahren zur Steuerung eines Wärmepumpensystems vorgesehen, wobei das Wärmepumpensystem einen Primärkreis zur Führung eines Kältemittels, einen Sekundärkreis zur Führung von Wasser, und einen Wärmeübertrager zum Übertragen von Wärme zwischen dem Kältemittel und dem Wasser umfasst, wobei das Verfahren zumindest die Schritte umfasst: (a) Überwachen eines Wertes, der mit der Gasmenge in einem Gasabscheider und/oder der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises nach dem Gasabscheider in dem Sekundärkreis korreliert, (b) Vergleichen des Wertes, der mit der Gasmenge in dem Gasabscheider und/oder der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises nach dem Gasabscheider korreliert, mit einem vordefinierten Schwellwert, und (c) im Fall, dass der Wert, der mit der Gasmenge in dem Gasabscheider und der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises nach dem Gasabscheider korreliert, den vordefinierten Schwellwert überschreitet, Schließen einer ersten Absperreinrichtung in dem Sekundärkreis.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Verfahren den weiteren Schritt eines Schließens einer zweiten Absperreinrichtung in dem Sekundärkreis im Fall, dass der Wert, der mit der Gasmenge in dem Gasabscheider und/oder der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises nach dem Gasabscheider korreliert, den vordefinierten Schwellwert überschreitet.
  • Der Wert, der mit der Gasmenge korreliert, kann entweder in dem Gasabscheider oder einem Durchflussmesser, beispielsweise einem Vortex-Volumenstromsensor, der im Strömungspfad dem Gasabscheider vorgelagert oder nachgelagert, vorzugsweise nachgelagert, angeordnet ist, bestimmt werden. In einer Ausführung ist der Wert für das Vorhandensein einer signifikanten Gasmenge indikativ, was eine Korrelation mit der Gasmenge bedeutet.
  • Erfindungsgemäß wird nach einem weiteren Aspekt ein Wärmepumpensystem mit einem Primärkreis zur Führung eines Kältemittels, einem Sekundärkreis zur Führung von Wasser und einem Wärmeübertrager zum Übertragen von Wärme zwischen dem Kältemittel und dem Wasser vorgeschlagen, wobei der Sekundärkreis einen Gasabscheider mit einem Sicherheitsüberdruckventil und bevorzugt eine erste Absperreinrichtung und/oder eine zweite Absperreinrichtung umfasst, wobei das Wärmepumpensystem eine Steuerung umfasst, die ausgestaltet ist, (a) einen Wert, der mit einer Gasmenge in dem Gasabscheider und/oder der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises nach dem Gasabscheider korreliert, zu überwachen, (b) ein Überschreiten des Wertes, der mit der Gasmenge in dem Gasabscheider und der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises nach dem Gasabscheider korreliert, über einen vordefinierten Schwellwert zu erkennen, und (c) im Fall, dass der Wert, der mit der Gasmenge in dem Gasabscheider und der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises nach dem Gasabscheider korreliert, den vordefinierten Schwellwert überschreitet, das Sicherheitsüberdruckventil in dem Gasabscheider zu öffnen und bevorzugt die erste Absperreinrichtung und/oder die zweite Absperreinrichtung zu schließen.
  • Das Sicherheitsüberdruckventil ist ausgestaltet, ein Kältemittel und/oder Luft, das in den Gasabscheider gelangt, abzuführen.
  • Bevorzugt ist der Wert, der mit der Gasmenge in dem Gasabscheider korreliert, ein Wert für einen Wasserfüllstand in dem Gasabscheider. Alternativ kann ein Wert, der mit der Gasmenge in dem Gasabscheider korreliert, auch mit einem konduktiven Messverfahren, einem induktiven Messverfahren, einem kapazitiven Messverfahren, einem optischen Messverfahren, einem hydrostatischen Messverfahren, einem viskodynamischen Messverfahren, zum Beispiel über eine Schwinggabel, einem radarbasiertem Messverfahren, einem schwimmerbasierten Messverfahren, zum Beispiel über einen Schwimmerschalter, einem ultraschallbasierten Messverfahren und/oder einem thermischen Messverfahren, zum Beispiel über eine Wärmekapazität ermittelt werden.
  • Besonders bevorzugt umfasst der Gasabscheider einen Füllstandsgrenzgeber oder Füllstandssensor, der ausgestaltet ist, das Überschreiten des Werts für einen Wasserfüllstand unter den vordefinierten Schwellwert für einen unteren Wasserfüllstand zu erkennen. Zusätzlich oder alternativ kann der Gasabscheider einen Sensor umfassen, wobei der Sensor ausgestaltet ist, einen Wert, der mit der Gasmenge in dem Gasabscheider korreliert, zu überwachen, wobei die Steuerung ausgestaltet ist, den Wert mit einem vordefinierten Schwellwert zu vergleichen. Der Begriff Überschreiten wird hierbei unabhängig davon verwendet, ob der Schwellwert größer oder kleiner als der Ausgangswert ist.
  • Bevorzugt ist der Wert, der mit der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises nach dem Gasabscheider korreliert, ein Wert für einen Volumenstrom im Sekundärkreis.
  • Experimentell kann gezeigt werden, dass beispielsweise bei Verwendung von Vortex-Volumenstromsensoren, Werte signifikant über den zulässigen Bereichen für Volumenströme gemessen werden, wenn eine Menge an Gas in dem Sekundärkreis vorhanden ist.
  • Besonders bevorzugt umfasst der Sekundärkreis nach dem Gasabscheider einen Volumenstromsensor, der ausgestaltet ist, das Überschreiten des Werts für eine Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises nach dem Gasabscheider unter den vordefinierten Schwellwert für einen unteren Wasserfüllstand zu erkennen.
  • Weiter ist bevorzugt, dass der Sekundärkreis einen Vorlaufbereich, einen Heizbereich und einen Rücklaufbereich umfasst, wobei die erste Absperreinrichtung bevorzugt in dem Vorlaufbereich und die zweite Absperreinrichtung bevorzugt in dem Rücklaufbereich des Sekundärkreises angeordnet ist. Vorteilhafterweise umfasst die zweite Absperreinrichtung ein Rückschlagventil. Ein Rückschlagventil kann beispielsweise durch eine Rückströmung von Wasser geschlossen werden.
  • Weiter ist bevorzugt, dass der Sekundärkreis einen Vorlaufbereich, einen Heizbereich und einen Rücklaufbereich umfasst, wobei der Volumenstromsensor bevorzugt in dem Vorlaufbereich, in Strömungsrichtung nach dem Gasabscheider und vor der ersten Absperrvorrichtung angeordnet ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Gasabscheider einen Entlüfter, der ausgestaltet ist, ein Kältemittel und/oder Luft, das in den Gasabscheider gelangt, abzuführen.
  • Weiter ist die Steuerung bevorzugt ausgestaltet, nach vollständiger Abführung des Kältemittels und/oder Luft die erste Absperreinrichtung und/oder die zweite Absperreinrichtung zu öffnen.
  • Zudem kann in dem Sekundärkreis in Strömungsrichtung des Wassers zwischen der ersten Absperreinrichtung und der zweiten Absperreinrichtung ein Sicherheitsüberdruckventil vorgesehen sein, um einen möglichen Überdruck, der durch ein Schließen der ersten Absperreinrichtung und/oder zweiten Absperreinrichtung entstehen kann, abzulassen.
  • Im Fall, dass der Gasabscheider einen Füllstandsgrenzgeber und/oder einen Volumenstromsensor umfasst, sind die genannten Sensoren bevorzugt mit einer Platine verbunden, auf welcher die Steuerung der ersten Absperrvorrichtung implementiert ist.
  • Auch die Steuerung des Wärmepumpensystems nach dem dritten Aspekt der Erfindung kann in eine Regelung des Sekundärkreises und/oder eine Regelung des Primärkreises des Wärmepumpensystems eingebettet sein.
  • Erfindungsgemäß wird nach einem weiteren Aspekt ein Verfahren zur Steuerung der ersten Absperreinrichtung vorgeschlagen, wobei das Verfahren zumindest die Schritte umfasst: (a) Überwachen eines Werts, der mit einer Gasmenge in dem Gasabscheider und der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises nach dem Gasabscheider korreliert, (b) Erkennen eines Überschreitens des Wertes, der mit der Gasmenge in einem Gasabscheider und der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises nach dem Gasabscheider korreliert, über einen vordefinierten Schwellwert, und (c) im Fall, dass der Wert, der mit der Gasmenge in dem Gasabscheider und der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises nach dem Gasabscheider korreliert, den vordefinierten Schwellwert überschreitet, Öffnen eines Sicherheitsüberdruckventils in dem Gasabscheider und vorzugsweise Schließen einer ersten Absperreinrichtung und/oder zweiten Absperreinrichtung.
  • Bei dem Wärmepumpensystem nach der Erfindung oder einer bevorzugten Ausgestaltung davon ist die erste Absperreinrichtung bevorzugt in Strömungsrichtung des Wassers nach dem Gasabscheider angeordnet. Insbesondere umfasst der Sekundärkreis einen Vorlaufbereich, einen Heizbereich und einen Rücklaufbereich und die erste Absperreinrichtung ist bevorzugt in dem Vorlaufbereich angeordnet. Weiter ist bevorzugt, dass im Fall einer zweiten Absperreinrichtung die zweite Absperreinrichtung in einem Rücklaufbereich angeordnet ist. Weiter ist die zweite Absperreinrichtung bevorzugt ein Rückschlagventil.
  • Die erste Absperreinrichtung umfasst vorteilhafterweise ein Ventil, wobei das Ventil bevorzugt ein Motorventil ist.
  • Bevorzugt ist, dass die Steuerung ausgestaltet ist, nach vollständiger Abführung des Kältemittels und/oder Luft, insbesondere durch den Schnellentlüfter, die erste Absperreinrichtung und ggf. die zweite Absperreinrichtung zu öffnen. Im Fall einer zweiten Absperreinrichtung ist vorteilhafterweise zwischen der ersten Absperreinrichtung und der zweiten Absperreinrichtung ein Sicherheitsüberdruckventil vorgesehen.
  • Zusätzlich kann der Gasabscheider ein Sicherheitsüberdruckventil umfassen, das ausgestaltet ist, ein Kältemittel und/oder Luft, das in den Gasabscheider gelangt, abzuführen.
  • Erfindungsgemäß wird nach einem weiteren Aspekt ein Computerprogramm mit Programmmitteln vorgeschlagen, die eine Steuerung eines erfindungsgemäßen Wärmepumpensystems dazu veranlassen, die Schritte des entsprechenden erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, wenn das Computerprogramm ausgeführt wird, beispielsweise auf einer eigens dafür entworfenen und nur für diesen Zweck eingesetzten Platine ausgeführt wird.
  • Merkmale vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind insbesondere in den Unteransprüchen definiert, wobei weitere vorteilhafte Merkmale, Ausführungen und Ausgestaltungen für den Fachmann zudem aus den obigen Erläuterungen und der folgenden Diskussion zu entnehmen sind.
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen weiter illustriert und erläutert. Hierbei zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung zur Illustration eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Wärmepumpensystems,
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung zur Illustration eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Wärmepumpensystems, und
    Fig. 3-6
    schematisch Signalverläufe des Vortex-Durchflusssensors
    Fig. 7
    eine schematische Darstellung zur Illustration eines ersten Gasabscheiders zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Wärmepumpensystems,
    Fig. 8
    eine schematische Darstellung zur Illustration eines zweiten Gasabscheiders zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Wärmepumpensystems,
    Fig. 9
    eine schematische Darstellung zur Illustration eines dritten Gasabscheiders zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Wärmepumpensystems, und
    Fig. 10
    ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung eines Wärmepumpensystems, wie es zum Beispiel in Fig. 1 dargestellt ist.
  • In den beiliegenden Zeichnungen sowie den Erläuterungen zu diesen Zeichnungen sind einander entsprechende bzw. in Beziehung stehende Elemente - soweit zweckdienlich - mit jeweils entsprechenden oder ähnlichen Bezugszeichen gekennzeichnet, auch wenn sie in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen zu finden sind.
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung zur Illustration eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Wärmepumpensystems 100. Das Wärmepumpensystem 100 umfasst einen Primärkreis 110 und einen Sekundärkreis 120, wobei der Primärkreis 110 einen Kältemittel/Luft-Wärmeübertrager 111, zum Beispiel in Form eines Verdampfers, einen Verdichter 112, einen Kältemittel/Wasser-Wärmeübertrager 113, zum Beispiel in Form eines Verflüssigers, eine Expansionseinrichtung 114, zum Beispiel in Form eines Drosselorgans, und eine Kältekreisumkehreinrichtung 115 umfasst. Der Sekundärkreis 120 umfasst einen Gasabscheider 121 sowie eine erste Absperreinrichtung 122, eine zweite Absperreinrichtung 123 und eine Umwälzpumpe 124. Zusätzlich kann ein Sicherheitsüberdruckventil (125) zwischen der ersten Absperreinrichtung 122 und der zweiten Absperreinrichtung 123 vorgesehen sein.
  • Der Sekundärkreis 120 ist nicht vollständig gezeigt, außerhalb des Wärmepumpensystems 120 schließt sich beispielsweise ein Heizungssystem oder ein Speichersystem zwischen einem Vorlauf VL und einem Rücklauf RL an.
  • Der Wärmeübertrager 113 entspricht einem Wärmeübertrager zum Übertragen von Wärme zwischen Kältemittel, das im Primärkreis 110 geführt wird, und Wasser, das im Sekundärkreis 120 geführt wird. Der Gasabscheider 121 umfasst in dieser Ausführung einen Schnellentlüfter 127 und ein Sicherheitsüberdruckventil 125 zum Abführen von Kältemittel aus dem Gasabscheider 121, wobei das Sicherheitsüberdruckventil 125 insbesondere bei (zu) hohem Druck, d.h. bei einem Druckwert, der einen Druckgrenzwert des Sicherheitsüberdruckventil 125 zum Öffnen entspricht oder diesen überschreitet, im Gasabscheider 121 geöffnet wird. Auch andere Ausgestaltungen des Gasabscheiders 121 sind vorteilhaft.
  • Das Wärmepumpensystem im Fall, dass der Wert für die Gasströmung den vordefinierten Schwellwert für die Gasströmung überschreitet, die erste Absperreinrichtung 122 zu schließen.
  • Die erste Absperreinrichtung 122 ist in der Ausführungsform aus Fig. 1 in einem Vorlaufbereich des Sekundärkreises 120, insbesondere in Strömungsrichtung des Wassers nach dem Gasabscheider 121, angeordnet. Die zweite Absperreinrichtung 123 ist in einem Rücklaufbereich des Sekundärkreises 120 angeordnet. Vorteilhafterweise ist die zweite Absperreinrichtung 123 ein Rückschlagventil.
  • Die erste Absperreinrichtung 122 ist über eine Steuerleitung 129 elektrisch oder alternativ pneumatisch mit einer Elektronik 131 verbunden. Die Elektronik 131 ist dazu ausgebildet, wenn Gasblasen in dem Sekundärkreis 120 erkannt werden, die erste Absperreinrichtung 122 zu schließen. Das Signal hierfür kann entweder von dem Gasabscheider 121 erhalten werden, und/oder erfindungsgemäß von einem Vortex-Durchflusssensor 130.
  • Ein in Wärmepumpen typisch eingesetzter Kältekreis 110, der vorzugsweise mittels eines brennbaren Kältemittels wie Propan betrieben wird, ist durch einen Wärmeübertrager 113 vom Heizkreis, dem Sekundärkreis 120, getrennt. Der Wärmeübertrager 113 kann durch einen Defekt, zum Beispiel dem Vereisen in der Kreislaufumkehr hervorgerufen, das brennbare Gas in den Heizkreis einleiten.
  • Das in diesem Fehlerfall in den Sekundärkreis 120 eindringende Gas kann mit einem Gasabscheider 121 herausgefiltert und (bei Innenaufstellung) durch einen Lüfter abgeführt werden, sodass eine Gefahrensituation durch ein brennbares oder explosives Gasgemisch vermieden wird.
  • In einer Ausführung ohne Gasabscheider/Entlüftung, oder vorzugsweise bei einem Defekt oder eines nicht filternden Arbeitszustandes dringen die Gasblasen weiter in den Sekundärkreis 120 ein. Die Gasblasen passieren den Volumenstrom-/Vortex-Durchflusssensor 130 und rufen Anomalien im Messignal hervor, die vorzugsweise durch das Prüfen des Signal-Tastverhältnis, der maximal auftretenden Messfrequenz, der Frequenzsprünge oder einer beliebigen Kombination dieser Prüfverfahren ausgewertet werden.
  • Eine Elektronik 131, vorzugsweise mit Mikrocontroller oder Prozessor, wertet das Messignal des Vortex-Durchflusssensors 130 hinsichtlich der Anomalien aus und zählt die Anzahl der Anomalien, vorzugsweise zyklisch innerhalb der Torzeit TM. Nach dem Ablauf der Torzeit TM werden die Zähler zurückgesetzt, wobei vor dem Zurücksetzten geprüft wird, ob ein oder mehrere Zähler einen Grenzwert überschreiten, sodass beim Überschreiten eines Schwellwertes ein Fehler ausgelöst wird. Der detektierte Fehler zeigt das Vorhandensein von Gasblasen im Sekundärkreis 120 an, sodass die Wärmepumpe 100 in einen sicheren Zustand versetzt wird, was in diesem Beispiel einem Schließen der ersten Absperreinrichtung 122 entspricht.
  • Der sichere Zustand ist gegeben, durch das Sperren der ersten Absperreinrichtung 122, da die Gasblasen zwischen der ersten Absperreinrichtung 122 im Heizkreis und dem Wärmeübertrager 113 eingeschlossen werden.
  • Vorteil des erfindungsgemäßen Messverfahrens entsteht besonders dadurch, wenn es in der Kombination mit einem Vortex-Durchflusssensor 130 das Tastverhältnis des Messsignals überwacht. Dieses zeigt sich in Studien der Erfinder noch empfindlicher und genauer als eine Schwellwertüberschreitung oder eine Auswertung der Signalsteigung.
  • Vorteil bei der Verwendung eines Vortex-Durchflusssensors 130 allgemein ist seine hohe Empfindlichkeit, zum Beispiel im Hinblick auf ein Laufrad. Ein Vortex Sensor besitzt keine mechanisch beweglichen Teile im eigentlichen Sinne und unterliegt damit keiner Alterung, zum Beispiel durch Abnutzung von Lagern und Achsen.
  • Fig. 2 zeigt schematisch und exemplarisch einen weiteren Aufbau einer Ausführung des erfindungsgemäßen Wärmepumpensystems 100. Die Auswerteelektronik des Vortex-Durchflusssensors 130 ist nicht gezeigt, hier ist fachmännisch eine beliebige der bekannten Umsetzungsmöglichkeiten vorgesehen.
  • Fig. 2 illustriert, wie beispielsweise eine Anordnung des Vortex-Durchflusssensors 130 "dicht" an dem Wärmeübertrager 113 ausgestaltet ist. Zwischen Wärmeübertrager 113 und Vortex-Durchflusssensor 130 ist lediglich der Gasabscheider 121 und ein Schlauch 141 angeordnet. Ferner ist zwischen dem Vortex-Durchflusssensor 130 und einer Kupplung 142 zum Anschluss beispielsweise des Heizungssystems an die Wärmepumpe 100 ebenfalls ein Schlauch 142 angeordnet. Damit ist eine sehr einfache Anordnung erreicht. Auch andere Ausgestaltungen sind hier natürlich möglich.
  • Das Signal bzw. die Frequenz des Vortex-Durchflusssensors 130 wird durch die Luftblasen/den Luftstrom beeinflusst.
  • Unter Verweis auf die weiteren Figuren 3 bis 6 werden beispielhafte Werte gezeigt, die experimentell für einen gewählten Vortex-Durchflusssensor 130 erhalten wurden. Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das Experiment und die daraus resultierenden Frequenzen beschränkt.
  • Die Erfindung macht sich die sprunghafte Änderung der Frequenz über der Zeit zu Nutze, um eine von verschiedenen Möglichen Logiken zu implementieren, welche zur Detektion von z.B. Propan eingesetzt werden könnte.
  • Untersucht man die Frequenzdaten der Laborversuche unter Berücksichtigung der Sensorkennwerte, so können für einen beispielhaften bestimmten Vortex-Durchflussensor 130 folgende Grundparameter angenommen werden.
  • Die Parameter unterscheiden sich natürlich zwischen den Vortex-Durchflusssensoren und sind als beispielhaft zu verstehen. Ein Fachmann (m/w/d) kann ohne Schwierigkeiten anhand von Datenblättern bzw. Messversuchen der jeweiligen Vortex-Durchflusssensoren für den Anwendungsfall passende Parameter auffinden.
    • Frequenzgang ohne Gasblasen: 14Hz(T≈71ms) bis 227Hz(T≈4.4ms)
    • Frequenzmaximum mit Gasblasen: 3.6kHz(T≈277us)
    • Frequenzminimum mit Gasblasen: ≈0Hz
    • Frequenzband ohne Gasblasen: ±15Hz bis ±30Hz
  • Die im Fluid injizierten Gasblasen zeigen im Sensorsignal einen Frequenzbereich bis ungefähr ≈3500Hz und damit signifikant oberhalb der Frequenzen, die einen Durchfluss anzeigen. Anders ausgedrückt, Frequenzen deutlich oberhalb Frequenz für maximalen Volumenstrom sind nicht wie bisher allgemein angenommen ein Fehler des Sensors, sondern sie bieten eine zusätzliche Aussage, nämlich zeigen sie das Vorhandensein von Gasblasen an.
    fLaborGasblasen [Hz]: 0-3500
  • Für den beispielhaft gewählten Sensor liegt der laut Datenblatt definierte Frequenzbereich des Sensors bei:
    fout [Hz]: 14-227
  • Für das Auswertekonzept wird der Arbeitsbereich daher wie folgt angesetzt, damit es sowohl den Durchflussbereich (14-227 Hz) als auch den Gasblasenbereich (bis 3500 Hz) abdeckt.
    fBandbreite [Hz]: 14-3500
  • Aus den maximal gemessenen Frequenzen im Fehlerfall und den spezifizierten Frequenzen um Normalfall ergibt sich eine Fehlerschwelle. Die maximal erwartbare Frequenz unter Berücksichtigung von Toleranzen und Sicherheit liegt beispielsweise bei:
    fMaxFTH [Hz]: 250
  • Die maximal mögliche Frequenzänderung hängt vom der maximal möglichen Volumenstromänderung ab.
  • Fig. 3 zeigt schematisch und exemplarisch einen Signalverlauf 200 bei geringem Durchfluss ohne Gasblasen. Die Signalbandbreite ist in diesem Beispiel ±15 Hz um einen Mittelwert von 20 Hz.
  • Fig. 4 zeigt schematisch und exemplarisch einen Signalverlauf 205 bei hohem Durchfluss ebenfalls ohne Gasblasen. Die Signalbandbreite ist in diesem Beispiel ±30 Hz um einen Mittelwert von 85 Hz.
  • Die zu erwartende Streuung des Frequenzbandes kann vorzugsweise wie folgt angesetzt werden:
    Δ fMax [Hz]: ±30
  • Typischerweise kann angenommen werden, dass im Fehlerfall ein Gasaustritt für ≈5s-10s stattfindet. Die Reaktionszeit wird beispielsweise wie folgt gewählt:
    Taction [s]: 2
  • Messungen zeigen ein bisher noch nicht beachtetes Verhalten. Der Eintrag von Gasblasen wirkt auf den piezoelektrischen Wandler des Vortex-Durchflusssensors 130 derart, dass er unsymmetrisch schwingt. Dies spiegelt sich in deutlichen Schwankungen des Tastverhältnises wieder.
  • Vergleicht man die Sprünge im Tastverhältnis im Normalbetrieb und bei Gasblasen, so zeigen sich deutliche Unterschiede in der Schwankungsbandbreite. Hieraus ergibt sich die maximale Schwankung des Tastgrades um den Mittelwert von 50% zu:
    Δ DMax [%]: ±10
  • Fig. 5 zeigt schematisch und exemplarisch einen Signalverlauf 210 bei geringem Durchfluss. Zu einem Zeitpunkt 212 sind starke Ausschläge in dem Signalverlauf 210 sichtbar. Die gravierenden Frequenzausschläge mit über 150 Hz sind indikativ für eine zwischenzeitige leichte Luftzufuhr.
  • Fig. 6 zeigt schematisch und exemplarisch einen Signalverlauf 215 bei mittlerem Durchfluss. Zu einem Zeitpunkt 217 sind ebenfalls starke Ausschläge in dem Signalverlauf 215 sichtbar, die für eine zwischenzeitige leichte Luftzufuhr indikativ sind.
  • Es hat sich also herausgestellt, dass über geschickte Auswertung der Signale eines Vortex-Durchflusssensors, der zur Bestimmung eines Durchflusses bekannt ist, auch das Vorhandensein von Gasblasen detektierbar ist. Insbesondere ist es eine Erkenntnis der Erfinder der vorliegenden Erfindung, dass üblicherweise außerhalb des Betriebsbereichs des Vortex-Durchflusssensors indikativ dafür sind, dass Gasblasen vorhanden sind. Damit ist ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Überwachung eines Wertes, der mit der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises korreliert, geschaffen.
  • Hierfür wird das Frequenzsignal, das indikativ für den Durchfluss ist, überwacht. Werte, die außerhalb der für gemessene Durchflüsse üblichen Bereichs sind, nämlich des Tastverhältnisses, der maximalen Frequenz und/oder der Frequenzsprünge, werden erfindungsgemäß als Erkennungssignal für das Vorhandensein von Gasblasen herangezogen.
  • Gegenüber Flügelrädern haben Vortex-Durchflusssensoren den Vorteil, dass kein sich drehendes Flügelrad, das beispielsweise Verschleiß ausgesetzt ist und Ungenauigkeiten aufgrund der Rotationsbewegung im Messsignal aufweist, verwendet wird.
  • In Ausführungsformen ist bevorzugt, dass das Erkennen von Gasblasen durch das Überwachen des Frequenzsignals unter Verwendung einer oder mehrerer bestimmter Zeitspannen, TM, erfolgt. Innerhalb der bestimmten Zeitspanne TM wird die Abweichung des Tastverhältnisses DG vom Mittelwert DM überwacht, vorzugsweise mit einer bidirektionalen Fehlertoleranz DFT, sodass ein Überschreiten des Betrages des Tastverhältnisses |DG| > DM + DFT zum Inkrementieren eines Zählers ND führt und dass, wenn innerhalb der Zeitspanne TM ein vorgegebene Zählerstand NDMAX überschritten wird, dass Sicherheitssystem anspricht und die Wärmepumpe in den sicheren Zustand schaltet und das, wenn der Zählerstand NDMAX nicht erreicht wird, der Zähler ND zurückgesetzt wird, sodass das Sicherheitssystem nicht aktiviert wird und eine neue zeitdiskrete Messung startet.
  • In Ausführungsformen ist bevorzugt, dass innerhalb der Zeitspanne TM die Sensorfrequenz fS überwacht wird und dass, wenn diese den vom Sensoraufbau physikalisch abhängigen Schwellwert des Normalbetriebes fsmax überschreitet, ein Zählers Nf inkrementiert wird und dass, wenn innerhalb der Zeitspanne TM ein vorgegebene Zählerstand NfMAX überschritten wird, das Sicherheitssystem anspricht und die Wärmepumpe in den sicheren Zustand schaltet und das, wenn der Zählerstand NfMAX nicht erreicht wird, der Zähler Nf zurückgesetzt wird, sodass das Sicherheitssystem nicht aktiviert wird und eine neue zeitdiskrete Messung startet.
  • In Ausführungsformen ist bevorzugt, dass innerhalb der Zeitspanne TM ein Mittelwert favr des Sensorsignals gebildet wird, sodass die Abweichung der Messfrequenz fs vom Mittelwert favr überwacht wird, vorzugsweise mit einer bidirektionalen Fehlertoleranz fFT, sodass ein Überschreiten des Betrages der Messfrequenz |fs| > favr + fFT zum Inkrementieren eines Zählers Nfavr führt und dass, wenn innerhalb der Zeitspanne TM ein vorgegebene Zählerstand NfavrMAX überschritten wird, dass Sicherheitssystem anspricht und die Wärmepumpe in den sicheren Zustand schaltet und das, wenn der Zählerstand NfavrMAX nicht erreicht wird, der Zähler Nfavr zurückgesetzt wird, sodass das Sicherheitssystem nicht aktiviert wird und eine neue zeitdiskrete Messung startet.
  • Die Möglichkeiten zur Erkennung von Gasblasen können in Ausführungsformen kombiniert werden, um eine höhere Erkennungssicherheit zu erreichen.
  • Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung zur Illustration eines ersten Gasabscheiders 400 zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Wärmepumpensystem. Der Gasabscheider 400 ist ein Zentrifugalabscheider und umfasst einen tangentialen Einlass 410 und einen radialen Auslass 420. In einem oberen Bereich umfasst der Gasabscheider 400 zudem einen Schnellentlüfter 427 und ein Sicherheitsüberdruckventil 425. Der Gasabscheider 400 weist an dem Auslass 420 eine erste Absperreinrichtung 422 auf, die in dieser Ausführungsform als druckgesteuerte Absperreinrichtung ausgestaltet ist. Alternativ zu einer druckgesteuerten Absperreinrichtung ist auch eine magnetgesteuerte Absperreinrichtung denkbar. Die Absperreinrichtung 422 wird derart angesteuert, dass im Fall, dass der Wert, der mit der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises 120 korreliert, einen vordefinierten Schwellwert überschreitet, die erste Absperreinrichtung 422 geschlossen wird.
  • Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung zur Illustration eines zweiten Gasabscheiders zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Wärmepumpensystem. Der Gasabscheider 500 ist wiederum ein Zentrifugalabscheider und umfasst einen tangentialen Einlass 510 und einen radialen Auslass 520. In einem oberen Bereich umfasst der Gasabscheider 500 einen Schnellentlüfter 527 und ein Sicherheitsüberdruckventil 525. Das Sicherheitsüberdruckventil 525 ist in dieser Ausführungsform als Magnetventil ausgestaltet. Der Schnellentlüfter 527 umfasst einen Mikroschalter 528 mit einem Paddel. Abhängig von einem dynamischen Gasdruck, d.h. einer Gasströmung, in dem Schnellentlüfter 527 kann der Mikroschalter 528 ausgelöst werden und das Magnetventil angesteuert werden. Im Fall dass der Wert, der mit der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises 120 korreliert, wird dann das Magnetventil, d.h. das Sicherheitsüberdruckventil 525 geöffnet.
  • Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung zur Illustration eines dritten Gasabscheiders 600 zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Wärmepumpensystem. Auch der Gasabscheider 600 ist ein Zentrifugalabscheider mit einem tangentialen Einlass 610 und einem radialen Auslass 620. Der Gasabscheider 600 umfasst einen Schnellentlüfter 627 und ein Sicherheitsüberdruckventil 625. Über ein Drosselelement 628 an dem Schnellentlüfter 627 kann ein zeitabhängiger Druck, das heißt ein Wert, der mit einer Gasströmung in dem Schnellentlüfter 627 korreliert, überwacht werden. Im Fall, dass der Wert, dass der Wert, der mit der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises 120, einen vordefinierten Schwellwert überschreitet, wird das Sicherheitsüberdruckventil 625 geöffnet.
  • Fig. 10 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens 700. Das Verfahren ist zur Steuerung eines Wärmepumpensystems vorgesehen, wobei das Wärmepumpensystem einen Primärkreis zur Führung eines Kältemittels, einen Sekundärkreis zur Führung von Wasser und einen Wärmeübertrager zum Übertragen von Wärme zwischen dem Kältemittel und dem Wasser umfasst, wobei das Verfahren zumindest die Schritte 710, 720 und 730 umfasst, die im Folgenden beschrieben werden.
  • In Schritt 710 wird ein Wert, der mit einer Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises korreliert, überwacht. In Schritt 720 wird der Wert, der mit einer Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises korreliert, mit einem vordefinierten Schwellwert verglichen, und in Schritt 730 im Fall, dass der Wert, der mit einer Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises korreliert, den vordefinierten Schwellwert überschreitet, eine erste Absperreinrichtung, und vorzugsweise auch eine zweite Absperreinrichtung, in dem Sekundärkreis geschlossen.
  • Der Wert, der mit einer Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises korreliert, ist vorzugsweise ein von einem Durchflussmesser, insbesondere einem Vortex-Durchflusssensor 130, gemessenes Durchflusssignal.
  • Das Verfahren 700 kann zum Beispiel durch ein erfindungsgemäßes Wärmepumpensystem 100, insbesondere der entsprechenden Steuerung, ausgeführt werden.
  • Alternativ kann in einem Schritt 730 im Fall, dass der Wert, der mit einer Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises korreliert, den vordefinierten Schwellwert überschreitet, ein Ventil in dem Gasabscheider geöffnet werden und ggf. eine Absperreinrichtung, insbesondere eine erste Absperreinrichtung und/oder eine zweite Absperreinrichtung, geschlossen werden.
  • Die erfindungsgemäßen Wärmepumpensysteme und die entsprechenden Verfahren ermöglichen, dass brennbares Kältemittel im Fall einer internen Leckage im Wärmeübertrager nicht über den Wasserkreislauf in den Heizbereich, der normalerweise in einem Wohnbereich eines Hauses angeordnet ist, gelangt. Dadurch kann die Sicherheit von Wohnbereichen mit den erfindungsgemäßen Wärmepumpensystemen erhöht werden.
  • Auch wenn in den Figuren verschiedene Aspekte oder Merkmale der Erfindung jeweils in Kombination gezeigt sind, ist für den Fachmann - soweit nicht anders angegeben - ersichtlich, dass die dargestellten und diskutierten Kombinationen nicht die einzig möglichen sind. Insbesondere können einander entsprechende Einheiten oder Merkmalskomplexe aus unterschiedlichen Ausführungsbeispielen miteinander ausgetauscht werden.
  • Es folgen weitere erfindungsgemäße Überlegungen:
    Bei der Entwicklung einer neuen Luft-Wasser-Wärmepumpe mit R290, d.h. Propan, als Kältemittel wurde die Problematik erkannt, dass durch einen Defekt (zum Beispiel einem allgemeinen Defekt oder einem Defekt durch gefrierendes Wasser) am Wärmeübertrager, der zum Beispiel ein Plattenwärmeübertrager sein kann, Kältemittel in den Sekundärkreis, d.h. den Heizkreis der Wärmepumpe, eintreten kann, welches anschließend über das Verteilsystem in ein Haus gelangen kann.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, die Menge an brennbarem Kältemittel, welche in das Verteilsytem des Hauses eintritt, auf eine unkritische Menge durch Abscheidung aus dem Wasser zu reduzieren.
  • Anwendung kann die Erfindung bei allen Wärmepumpenneuentwicklungen finden, welche brennbare Kältemittel zum Betrieb des Kältekreises verwenden.
  • Um zu verhindern, dass Kältemittel im Fall einer internen Leckage im Kältemittel/Wasser-Wärmeüberträger über den Wasserkreislauf ins Wohngebäude gelangt, wird nach einem Aspekt der Erfindung in Strömungsrichtung nach dem Gasabscheider ein druckgesteuertes Absperrventil verbaut. Die Steuerleitung wird in dieser Ausführungsform mit dem Ausgang des Schnellentlüfters verbunden. In der Steuerleitung ist ein Abgang, welcher über ein Drosselelement in die Atmosphäre führt.
  • Gelangt Kältemittel über den Kältemittel/Wasser-Wärmeübertrager in den Sekundärkreis, wird dieses im Gasabscheider abgeschieden.
  • Um beim Ansprechen der Absperreinrichtung einen zu großen Druckanstieg im Wasserkreis zu verhindern, wird vorzugsweise ein Sicherheitsüberdruckventil im Wasserkreislauf zwischen der ersten und zweiten Absperreinrichtung angebracht. Die zweite Absperreinrichtung wird vorzugweise als Rückströmverhinderer, d.h. Rückschlagventil, ausgeführt. Der Betätigungsdruck der ersten Absperreinrichtung ist bevorzugt 0,5 bis 1,2 bar, besonders bevorzugt 1 bar. Das Drosselelement ist vorzugsweise eine Blende oder Kapillare.
    • Bezugszeichenliste
    • 100 Wärmepumpensystems
    • 110 Primärkreis
    • 111 Kältemittel/Luft-Wärmeübertrager
    • 112 Verdichter
    • 113 Kältemittel/Wasser-Wärmeübertrager
    • 114 Expansionseinrichtung
    • 115 Kältekreisumkehreinrichtung
    • 120 Sekundärkreis
    • 121 Gasabscheider
    • 122 erste Absperreinrichtung
    • 123 zweite Absperreinrichtung
    • 124 Umwälzpumpe
    • 125 Sicherheitsüberdruckventil
    • 127 Schnellentlüfter
    • 129 Steuerleitung
    • 130 Vortex-Durchflusssensor
    • 131 Elektronik
    • 141 Schlauch
    • 142 Kupplung
    • 200, 205, 210, 215 Signalverlauf
    • 212,217 Zeitpunkt
    • 400 Gasabscheider
    • 410 Einlass
    • 420 Auslass
    • 422 Absperreinrichtung
    • 425 Sicherheitsüberdruckventil
    • 427 Schnellentlüfter
    • 500 Gasabscheider
    • 510 Einlass
    • 520 Auslass
    • 525 Sicherheitsüberdruckventil
    • 527 Schnellentlüfter
    • 528 Mikroschalter
    • 600 Gasabscheider
    • 610 Einlass
    • 620 Auslass
    • 625 Sicherheitsüberdruckventil
    • 627 Schnellentlüfter
    • 628 Drosselelement
    • RL Rücklauf
    • TM Torzeit
    • VL Vorlauf

Claims (16)

  1. Wärmepumpensystem (100) mit:
    einer Steuerung (131)
    einem Primärkreis (110) zur Führung eines Kältemittels,
    einem Sekundärkreis (120) zur Führung von Wasser, und
    einem Wärmeübertrager (113) zum Übertragen von Wärme zwischen dem Kältemittel und dem Wasser,
    wobei der Sekundärkreis (120) einen Gasabscheider (121, 400, 500, 600), einen oder mehrere Sensoren (130) und eine erste Absperreinrichtung (122, 422) umfasst, wobei
    die Steuerung (131) dazu ausgestaltet ist,
    (a) einen Wert, der mit einer Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises (120) korreliert, zu überwachen,
    (b) ein Überschreiten des Werts, der mit der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises (120) korreliert, über einen vordefinierten Schwellwert zu erkennen, und
    (c) im Fall, dass der Wert, der mit der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises (120) korreliert, den vordefinierten Schwellwert überschreitet, die erste Absperreinrichtung (122, 422) zu schließen.
  2. Wärmepumpensystem (100) nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (131), dazu ausgebildet ist, die erste Absperreinrichtung (122, 422) zu schließen. wobei die Steuerung (131) auf einer Platine implementiert ist, die an die erste Absperreinrichtung (122, 422) und wenigstens einen des bzw. der Sensoren (130) angeschlossen ist.
  3. Wärmepumpensystem (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerung (131) ausgestaltet ist, um:
    (a) einen Wert zu überwachen, der mit einer Gasströmung in der Flüssigkeit des Sekundärkreises (120) korreliert,
    (b) ein Überschreiten des Wertes, der mit der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises (120) korreliert, über einen vordefinierten Schwellwert zu erkennen, und
    (c) im Fall, dass der Wert, der mit der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises (120) korreliert, den vordefinierten Schwellwert überschreitet, die erste Absperreinrichtung (122, 422) zu schließen.
  4. Wärmepumpensystem (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Sekundärkreis (120) eine zweite Absperreinrichtung (123) umfasst, wobei im Fall, dass der Wert, der mit der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises (120) korreliert, den vordefinierten Schwellwert überschreitet, die zweite Absperreinrichtung (123) geschlossen wird.
  5. Wärmepumpensystem (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Wert, der mit der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises (120) korreliert, ein Wert für einen Volumenstrom im Sekundärkreis (120) ist.
  6. Wärmepumpensystem (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Wärmepumpensystem (120) eine Detektionseinrichtung (130) umfasst, die ausgestaltet ist, das Überschreiten des Wertes, der mit der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises korreliert, über den vordefinierten Schwellwert zu erkennen.
  7. Wärmepumpensystem (100) nach Anspruch 6, wobei die Detektionseinrichtung dazu ausgestaltet ist, einen relativen Wert, der mit der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises korreliert, zu detektieren.
  8. Wärmepumpensystem (100) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Detektionseinrichtung (130) einen Volumenstromsensor, insbesondere einen Vortex-Volumenstromsensor (130) umfasst.
  9. Wärmepumpensystem (100) nach Anspruch 8, das weiter eine Steuerung (130) aufweist, welche dem Zweck dient, eine erste Absperreinrichtung zu schließen und die insbesondere auf einer Platine implementiert ist, welche an die erste Absperreinrichtung angeschlossen und mit dem Volumenstromsensor verbunden ist, deren Signale die Steuerung auswertet.
  10. Wärmepumpensystem (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Gasabscheider (121, 400, 500, 600) ein Sicherheitsüberdruckventil (125, 425, 525, 625) umfasst, das ausgestaltet ist, ein Kältemittel und/oder Luft, das in den Gasabscheider (121, 400, 500, 600) gelangt, abzuführen.
  11. Wärmepumpensystem (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Wärmepumpensystem (100) ausgestaltet ist, nach vollständiger Abführung des Kältemittels und/oder Luft aus dem Gasabscheider (121, 400, 500, 600) die erste Absperreinrichtung (122, 422) zu öffnen.
  12. Wärmepumpensystem (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (131) in eine Regelung des Sekundärkreises (120) und/oder eine Regelung des Primärkreises (110) eingebettet ist.
  13. Verfahren zur Steuerung eines Wärmepumpensystems, wobei das Wärmepumpensystem (100) einen Primärkreis (110) zur Führung eines Kältemittels, einen Sekundärkreis (120) zur Führung von Wasser, und einen Wärmeübertrager (113) zum Übertragen von Wärme zwischen dem Kältemittel und dem Wasser umfasst, wobei das Verfahren zumindest die Schritte umfasst:
    Überwachen eines Wertes, der mit der Gasmenge in einem Gasabscheider und/oder der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises nach dem Gasabscheider in dem Sekundärkreis korreliert,
    Vergleichen des Wertes, der mit der Gasmenge in dem Gasabscheider und der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises nach dem Gasabscheider korreliert, mit einem vordefinierten Schwellwert,
    im Fall, dass der Wert, der mit der Gasmenge in dem Gasabscheider und der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises nach dem Gasabscheider korreliert, den vordefinierten Schwellwert überschreitet, Schließen einer ersten Absperreinrichtung in dem Sekundärkreis.
  14. Wärmepumpensystem (100) mit:
    einem Primärkreis (110) zur Führung eines Kältemittels,
    einem Sekundärkreis (120) zur Führung von Wasser, und
    einem Wärmeübertrager (113) zum Übertragen von Wärme zwischen dem Kältemittel und dem Wasser,
    wobei der Sekundärkreis (120) einen Gasabscheider (121, 400, 500, 600) mit einem Sicherheitsüberdruckventil und bevorzugt eine erste Absperreinrichtung (122, 422) und/oder eine zweite Absperreinrichtung (123) umfasst, wobei das Wärmepumpensystem (100) eine Steuerung (131) umfasst, die ausgestaltet ist,
    (a) einen Wert, der mit einer Gasmenge in dem Gasabscheider (121, 400, 500, 600) und/oder der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises (120) nach dem Gasabscheider (121, 400, 500, 600) korreliert, zu überwachen,
    (b) ein Überschreiten des Wertes, der mit der Gasmenge in dem Gasabscheider (121, 400, 500, 600) und der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises (120) nach dem Gasabscheider (121, 400, 500, 600) korreliert, über einen vordefinierten Schwellwert zu erkennen, und
    (c) im Fall, dass der Wert, der mit der Gasmenge in dem Gasabscheider (121, 400, 500, 600) und der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises (120) nach dem Gasabscheider (121, 400, 500, 600) korreliert, den vordefinierten Schwellwert überschreitet, das Sicherheitsüberdruckventil in dem Gasabscheider (121, 400, 500, 600) zu öffnen und bevorzugt die erste Absperreinrichtung (122, 422) und/oder die zweite Absperreinrichtung (123) zu schließen.
  15. Wärmepumpensystem (100) nach Anspruch 14, wobei das Ablassventil ein elektrisch betätigbares Ventil, insbesondere ein über einen Paddelschalter elektrisch betätigbares Ventil oder über einen Differenzdruckschalter betätigbares Ventil, ist.
  16. Verfahren zur Steuerung der ersten Absperreinrichtung (122, 422), wobei das Verfahren zumindest die Schritte umfasst:
    (a) Überwachen eines Werts, der mit einer Gasmenge in dem Gasabscheider (121, 400, 500, 600) und der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises (120) nach dem Gasabscheider (121, 400, 500, 600) korreliert,
    (b) Erkennen eines Überschreitens des Wertes, der mit der Gasmenge in einem Gasabscheider (121, 400, 500, 600) und der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises (120) nach dem Gasabscheider (121, 400, 500, 600) korreliert, über einen vordefinierten Schwellwert, und
    (c) im Fall, dass der Wert, der mit der Gasmenge in dem Gasabscheider (121, 400, 500, 600) und der Gasmenge in der Flüssigkeit des Sekundärkreises (120) nach dem Gasabscheider (121, 400, 500, 600) korreliert, den vordefinierten Schwellwert überschreitet, Öffnen eines Sicherheitsüberdruckventil (125, 425, 525, 625) in dem Gasabscheider (121, 400, 500, 600) und vorzugsweise Schließen einer ersten Absperreinrichtung (122, 422) und/oder zweiten Absperreinrichtung (123).
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