ES2943913T3 - Dispositivo de barrido de seguridad para una bomba de calor - Google Patents

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Abstract

Bomba de calor aire-agua con función de ventilación para realizar de forma segura un ciclo termodinámico en sentido contrario a las agujas del reloj con un fluido de trabajo peligroso, que se conduce en un circuito de fluido de trabajo cerrado y herméticamente sellado, adecuado para su instalación en un edificio (1), que tiene un calor carcasa de bomba (2) y al menos un compresor (3) para fluido de trabajo, al menos un dispositivo de expansión (4) para fluido de trabajo, al menos dos intercambiadores de calor (5, 6) para fluido de trabajo, cada uno con al menos dos conexiones (7, 8) para fluidos de transferencia de calor, al menos una línea de aire fresco para aire exterior (10) desde el ambiente exterior del edificio (1) hacia la carcasa (2), líneas (11) para aire de escape del edificio (1) en la carcasa (2), una abertura en la pared (19) para el aire de escape (12) hacia el exterior del edificio (1), un ventilador transportador (13) para el aire de escape (11),un ventilador intercambiador de calor (14) para sacar el aire de escape del edificio (2), un encapsulado parcial (18) que consta de una parte inferior (18a), una parte superior (18b), una parte media (18c) y un válvula de retención (18d), la parte inferior (18a) contiene el compresor (3), el dispositivo de expansión (4), uno de los intercambiadores de calor (6), la parte superior (18b) contiene las conexiones para el aire exterior (10) y aire de escape (11), la parte central (18c) contiene el otro intercambiador de calor (5), el ventilador del intercambiador de calor (14) y los dispositivos de guía de flujo (23) para el aire de barrido (21, 22), el no- la aleta de retorno (18d) está configurada de tal manera que se evita que un flujo inverso ingrese al sistema de aire de escape a través del aire de escape (11), y la encapsulación parcial (18) está diseñada para ser sellada contra los otros dispositivos del carcasa (2) de la bomba de calor.un encapsulado parcial (18) compuesto por una parte inferior (18a), una parte superior (18b), una parte media (18c) y una válvula de retención (18d), la parte inferior (18a) contiene el compresor (3) , el dispositivo de expansión (4), uno de los intercambiadores de calor (6), la parte superior (18b) contiene las conexiones para aire exterior (10) y aire de escape (11), la parte central (18c) contiene el otro intercambiador de calor (5), el ventilador del intercambiador de calor (14) y los dispositivos de guía de flujo (23) para el aire de barrido (21, 22), la válvula de retención (18d) está configurada de tal manera que se evita que entre un flujo inverso. el sistema de aire de escape a través del aire de escape (11), y el encapsulado parcial (18) está diseñado para ser sellado contra los otros dispositivos de la carcasa (2) de la bomba de calor.un encapsulado parcial (18) compuesto por una parte inferior (18a), una parte superior (18b), una parte media (18c) y una válvula de retención (18d), la parte inferior (18a) contiene el compresor (3) , el dispositivo de expansión (4), uno de los intercambiadores de calor (6), la parte superior (18b) contiene las conexiones para aire exterior (10) y aire de escape (11), la parte central (18c) contiene el otro intercambiador de calor (5), el ventilador del intercambiador de calor (14) y los dispositivos de guía de flujo (23) para el aire de barrido (21, 22), la válvula de retención (18d) está configurada de tal manera que se evita que entre un flujo inverso. el sistema de aire de escape a través del aire de escape (11), y el encapsulado parcial (18) está diseñado para ser sellado contra los otros dispositivos de la carcasa (2) de la bomba de calor.una parte media (18c) y una válvula de retención (18d), la parte inferior (18a) contiene el compresor (3), el dispositivo de expansión (4), uno de los intercambiadores de calor (6), la parte superior (18b) contiene las conexiones para el aire exterior (10) y el aire de escape (11), la parte central (18c) contiene el otro intercambiador de calor (5), el ventilador del intercambiador de calor (14) y los dispositivos de guía de flujo (23) para el aire de barrido (21, 22), la aleta de retención (18d) está configurada de tal manera que se evita que un flujo inverso entre en el sistema de aire de escape a través del aire de escape (11), y la encapsulación parcial (18) está diseñada para sellarse contra los demás dispositivos de la carcasa (2) de la bomba de calor.una parte media (18c) y una válvula de retención (18d), la parte inferior (18a) contiene el compresor (3), el dispositivo de expansión (4), uno de los intercambiadores de calor (6), la parte superior (18b) contiene las conexiones para el aire exterior (10) y el aire de escape (11), la parte central (18c) contiene el otro intercambiador de calor (5), el ventilador del intercambiador de calor (14) y los dispositivos de guía de flujo (23) para el aire de barrido (21, 22), la aleta de retención (18d) está configurada de tal manera que se evita que un flujo inverso entre en el sistema de aire de escape a través del aire de escape (11), y la encapsulación parcial (18) está diseñada para sellarse contra los demás dispositivos de la carcasa (2) de la bomba de calor.la parte superior (18b) contiene las conexiones para el aire exterior (10) y el aire de escape (11), la parte central (18c) contiene el otro intercambiador de calor (5), el ventilador del intercambiador de calor (14) y los dispositivos de guía de flujo (23).) para el aire de barrido (21, 22), la aleta antirretorno (18d) está configurada de tal manera que se evita que un flujo inverso entre en el sistema de aire de escape a través del aire de escape (11), y la encapsulación parcial (18) está diseñado para ser sellado contra los demás dispositivos de la carcasa (2) de la bomba de calor.la parte superior (18b) contiene las conexiones para el aire exterior (10) y el aire de escape (11), la parte central (18c) contiene el otro intercambiador de calor (5), el ventilador del intercambiador de calor (14) y los dispositivos de guía de flujo (23).) para el aire de barrido (21, 22), la aleta antirretorno (18d) está configurada de tal manera que se evita que un flujo inverso entre en el sistema de aire de escape a través del aire de escape (11), y la encapsulación parcial (18) está diseñado para ser sellado contra los demás dispositivos de la carcasa (2) de la bomba de calor.y el encapsulado parcial (18) está diseñado para ser sellado contra los demás dispositivos de la carcasa (2) de la bomba de calor.y el encapsulado parcial (18) está diseñado para ser sellado contra los demás dispositivos de la carcasa (2) de la bomba de calor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de barrido de seguridad para una bomba de calor
La invención se refiere a estados irregulares en circuitos de refrigeración en los que un fluido de trabajo peligroso que actúa como agente refrigerante circula en un ciclo termodinámico, como, por ejemplo, el ciclo de Clausius-Rankine. Se trata principalmente de bombas de calor, sistemas de aire acondicionado y aparatos de refrigeración, tales como son habituales en edificios residenciales. En particular, la invención se refiere a una bomba de calor, la cual se dispone en el interior de un edificio residencial y cumple también con fines de ventilación.
Con edificios residenciales se entienden a este respcto casas particulares, complejos de viviendas de alquiler, hospitales, complejos hoteleros, gastronómicos y edificios residenciales y comerciales combinados en los que las personas viven y trabajan de forma permanente, a diferencia de dispositivos móviles como sistemas de aire acondicionado de vehículos de motor o cajas de transporte o también instalaciones industriales o aparatos médicotécnicos. Lo que estos ciclos tienen en común es que generan calor útil o frío útil usando energía y forman sistemas de transferencia de calor.
Los ciclos termodinámicos utilizados son conocidos desde hace mucho tiempo, también los problemas de seguridad que pueden surgir al utilizar fluidos de trabajo adecuados. Aparte del agua, los fluidos de trabajo más comunes de entonces eran inflamables y tóxicos. En el siglo pasado condujeron al desarrollo de los agentes refrigerantes de seguridad, que consistían en hidrocarburos fluorados. Sin embargo, resultó que estos agentes refrigerantes de seguridad dañan la capa de ozono, conducen al calentamiento global y que su inocuidad relacionada con la seguridad condujo a descuidos constructivos. Hasta el 70 % de la facturación correspondió a la necesidad de rellenado de sistemas con fugas y sus pérdidas por fugas, lo que se aceptó siempre que se consideró económicamente justificable en casos individuales y promovió la necesidad de compras de reemplazo.
Por ello, el uso de estos agentes refrigerantes ha estado sujeto a restricciones, en la Unión Europea, por ejemplo, a través del Reglamento F-Gas (EU) 517/2014. Esto prohíbe prácticamente todos los agentes refrigerantes de seguridad no peligrosos y solo permite elegir entre fluidos de trabajo peligrosos y agua. En este caso, peligrosos significa que, o bien son tóxicos, como, por ejemplo, el amoníaco o inflamables o explosivos en combinación con el oxígeno del aire, pero apenas son dañinos para el medio ambiente.
Por lo tanto, es extremadamente problemático, por un lado, adoptar los principios constructivos para procesos termodinámicos que transportan agente refrigerante, que parecen haber demostrado su eficacia con los agentes refrigerantes de seguridad, por otro lado, utilizar los conceptos de sistema de la época anterior a la introducción de agentes refrigerantes de seguridad. Esto también se debe al hecho de que los dispositivos individuales ahora se han convertido en sistemas complejos, lo que ha multiplicado la cantidad de las posibilidades de fallos y sus consecuencias. Esto da como resultado, a modo de ejemplo, los siguientes requisitos para el concepto de seguridad:
- En funcionamiento normal, el equipo ha de ser absolutamente estanco.
- Ni en caso de una fuga en el condensador ni en caso de una fuga en el evaporador puede acceder fluido de trabajo al circuito de calor útil o de frío útil acoplado.
- No debe poder escapar fluido de trabajo del circuito de refrigeración de forma desapercibida.
- En el compresor, el fluido de trabajo no debe escapar a través del cojinete.
- En el sistema de expansión, el fluido de trabajo no debe difundirse a través del asiento de válvula ni conducir a fugas por cavitación.
- Las partes encapsuladas deben permanecer accesibles para fines de mantenimiento e inspección.
- En emergencias, no deben existir riesgos.
- El equipo debe poder integrarse en instalaciones existentes.
- El agente refrigerante o fluido de trabajo debe poder drenarse e introducirse.
El concepto de emergencia ha de considerarse de manera amplia. Son concebibles causas externas como falta de corriente eléctrica, terremotos, deslizamientos de tierra, inundaciones, incendios y condiciones climáticas extremas, así como causas internas como fallos técnicos o errores operativos. Si los equipos funcionan en una red, ha de considerarse como emergencia también una caída de red o un fallo de red. El dispositivo debe ser intrínsecamente seguro contra tales peligros o perturbaciones. Pero también una falla en la energía primaria disponible puede causar una emergencia y no debe tener como consecuencia el desarrollo de ningún peligro. Todas estas emergencias también pueden ocurrir en combinación; ha de distinguirse además si la emergencia representa únicamente un escenario de amenaza o si ya se ha producido una avería.
Una bomba de calor aire-agua de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 se conoce por el documento de patente DE 102007016345 A1.
Los problemas encontrados en la configuración de seguridad de tales equipos se describen gráficamente en el documento WO 2015/032905 A1. El límite inferior de inflamabilidad de R290 como fluido de trabajo es de alrededor del 1,7 % en volumen en aire, lo que se corresponde con 38 g/m3 en aire. Siempre y cuando el proceso de refrigeración se lleve a cabo en un espacio circundante, herméticamente sellado, pero por lo demás lleno de aire con el fluido de trabajo R290, resulta el problema de la detección de una situación crítica explosiva tras un fallo, en cuyo caso el fluido de trabajo escapa a este espacio herméticamente cerrado. Los sensores eléctricos para detectar concentraciones críticas son difíciles de configurar a prueba de explosiones, por lo que precisamente la detección de propano por parte de los propios sensores aumenta significativamente el riesgo de explosión, a excepción de los sensores infrarrojos. R290 también es tóxico, en caso de inhalarse por encima de una concentración de aproximadamente 2 g/m3 se producen efectos narcóticos, dolores de cabeza y náuseas. Esto afecta a las personas que tienen que resolver un problema reconocido in situ antes de que haya riesgo de explosión.
R290 también es más pesado que el aire, por lo que en aire en calma desciende hasta el suelo y se acumula allí. En caso de acumularse por lo tanto, una parte del propano en una zona de flujo bajo del espacio cerrado, en el cual se encuentra la unidad averiada, los límites de explosión locales pueden alcanzarse mucho más rápido de lo que se esperaría a partir del cociente del volumen total de espacio con respecto a la cantidad de R290 que ha salido. El documento WO 2015/032905 A1 busca solucionar este problema en cuanto que se intregra un generador de corriente eléctrica en la abertura o su cierre de este espacio y cuando se acciona en un primer paso genera y pone a disposición la energía eléctrica con la que se activa el sensor, y que en caso de alarma no libera el bloqueo, sino que da lugar a una ventilación del espacio cerrado y permite únicamente en un segundo paso un desbloqueo y apertura.
El documento DE 10 2009 029 392 A1 describe un equipo de refrigeración a prueba de explosión, en el cual un ventilador aspira el aire contaminado dentro de un recinto estanco a los gases en caso de fuga después de que todos los dispositivos se hayan apagado. La fuga es detectada por un sensor de gas. La mezcla extraída se bombea al entorno, donde se mezcla con el aire del entorno en muy poco tiempo y en este sentido se diluye hasta tal punto que ya no es una mezcla explosiva. El dispositivo debe usarse donde se requieran equipos de refrigeración para enfriar y al mismo tiempo exista una demanda de calor y se usa preferentemente en un equipo de refrigeración de supermercado.
El documento DE 202016 103305 U1 describe un dispositivo a prueba de explosión para templar fluidos portadores de calor a diferentes niveles de temperatura, presentando una carcasa, un elemento base, un circuito de agente refrigerante cerrado con los aparatos habituales, un dispositivo de aspiración con un ventilador y un sensor de gas para la detección de gas inflamable. Los intercambiadores de calor están posicionados fuera de la carcasa. Siempre y cuando el sensor se haga notar, se sospecha que hay una fuga y el ventilador aspira la mezcla hacia el exterior de la carcasa hacia un conducto que conduce a una ubicación fuera de la carcasa. El dispositivo tiene su lugar de uso preferente en un centro comercial.
Los sistemas presentados son complejos, hasta ahora han tenido poco éxito en el mercado. Esto se puede atribuir a las siguientes razones:
- Facilidad de montaje: montaje, puesta en marcha y mantenimiento deben ser posibles in situ sin grandes esfuerzos. Esto excluye en gran medida recipientes a presión grandes y pesados, así como sistemas que ya no se pueden desmantelar después de una avería.
- Facilidad de diagnóstico: los estados de funcionamiento deberían ser fácilmente reconocibles desde el exterior, esto afecta la visibilidad y la capacidad de comprobación con respecto a posibles fugas.
- Facilidad de mantenimiento: los diagnósticos de sistema deberían ser posibles sin mucho esfuerzo adicional.
Los sistemas relevantes para la seguridad deberían probarse periódicamente o comprobarse su fiabilidad. Si los diagnósticos de sistema no se pueden llevar a cabo fácilmente, las piezas posiblemente sometidas a carga deberían poder reemplazarse fácilmente por piezas nuevas.
- Seguridad contra fallas: los sistemas por un lado deben estar protegidos contra interrupciones, pero al mismo tiempo deben poder funcionar de manera fiable, al menos en el funcionamiento de emergencia. En caso de una interrupción externa temporal, los sistemas deberían o bien reiniciarse automáticamente o poder reiniciarse sin gran esfuerzo.
- Eficiencia energética: los equipos han de funcionar de manera eficiente desde el punto de vista energético, un alto autoconsumo de energía para las medidas de seguridad contrarresta esto.
- Robustez: en caso de interrupciones importantes, ya sean externas o internas del sistema, se debe garantizar la controlabilidad, esto se refiere, por ejemplo, a sistemas de ventilación que pueden atascarse o recipientes a presión que están sometidos a presión o se calientan, por ejemplo, en caso de un incendio.
- Costes: las medidas de seguridad no deben ser significativas en términos de costes de adquisición o costes de funcionamiento y deben exceder el ahorro en costes de energía en comparación con sistemas convencionales. Deberían ser económicos.
Los requisitos son en su mayoría mutuamente excluyentes y también crean una gran cantidad de objetivos en conflicto. A ello se suma un requisito adicional en el caso de que el edificio residencial deba ser ventilado o climatizado. En tales casos se han utilizado hasta ahora dispositivos combinados que consisten en dispositivo de ventilación, bomba de calor y aparato de aire acondicionado. El aire exterior accede desde el exterior al dispositivo combinado. El aire exterior es limpiado a través de un filtro y alimentado a un intercambiador de calor. El intercambiador de calor transfiere el calor del aire de escape al aire exterior. El aire exterior calentado se introduce en la vivienda como aire de suministro. El aire de escape de la vivienda se alimenta al dispositivo combinado. El aire de escape se limpia a través de un filtro y se alimenta a un intercambiador de calor. El intercambiador de calor extrae el calor del aire de escape y por lo tanto opera recuperación de calor. El aire de escape enfriado se conduce al exterior como aire de descarga.
La función de ventilación tiene a este respecto la importante tarea del cambio del aire de la habitación y de la regulación de la humedad de la habitación cuando el edificio tiene ventanas de cierre estanco que sirven para mejorar el aislamiento térmico, así como paredes aisladas con barreras de difusión.
En las noches de verano, la temperatura exterior puede ser inferior a la temperatura de la habitación. Gracias al bypass automático, el aire exterior más frío ya no es precalentado por el intercambiador de calor. El bypass dirige el aire de escape más caliente pasando el intercambiador de calor y directamente al exterior. Este tipo de dispositivos combinados instalados en interiores hasta ahora no han podido funcionar con fluidos de trabajo explosivos.
En caso de heladas, la función de protección contra heladas reduce el caudal de aire de entrada según sea necesario, lo que conduce a un aumento de la temperatura del aire de descarga. Debido a ello se evita que el intercambiador de calor se congele. Si la reducción del caudal de aire de entrada ya no es suficiente, la unidad combinada se apaga. El sensor de humedad registra la humedad actual del aire de escape. Si está ajustado el modo automático, entonces el caudal de aire actual se regula en dependencia de la demanda. En invierno, la humedad del aire interior puede percibirse como seca. Un intercambiador de calor de entalpía opcional, es decir, un intercambiador de calor con recuperación de humedad, contrarresta esto. En todos estos casos, siempre debe asegurarse que en caso de fuga nunca pueda entrar fluido de trabajo inflamable en el circuito de ventilación.
Un ejemplo del estado de la técnica conocido es el sistema exclusivo recoCOMPACT; como se describe en la publicación de la empresa "Luft/Wasser-Warmepumpen, Zukunftssicher heizen - mit Warme aus der Luft" (bombas de calor aire/agua, calefacción preparada para el futuro - con calor del aire), Vaillant GmbH 09/2018, páginas 8 y 9 y que representa el estado de la técnica más cercano.
También es conocido descargar simplemente al exterior fluidos de trabajo inflamables y explosivos en caso de fugas. De este modo, en mayo de 2012 la "Bundesfachschule Kalte Klima Technik" (escuela técnica federal de tecnología de refrigeración y aire acondicionado) explicó que el impacto de R290 en el calentamiento global es muy pequeño, por lo que la descarga a la atmósfera ha sido el procedimiento habitual hasta la fecha para desechar este agente refrigerante. Sin embargo, se deben tomar ciertas precauciones de seguridad para minimizar la aparición de una atmósfera explosiva en la medida de lo posible.
Por lo tanto, el objetivo de la invención es poner a disposición un dispositivo y un procedimiento para un barrido seguro y eficiente de una carcasa para una bomba de calor que está dispuesta en un edificio residencial y en cuyo interior se lleva a cabo un ciclo termodinámico levógiro en un circuito de fluido de trabajo cerrado, herméticamente sellado, mediante un fluido de trabajo, y el aparato presenta también una función de ventilación.
La invención resuelve este objetivo al disponer de una función de ventilación para realizar con seguridad un ciclo termodinámico levógiro utilizando un fluido de trabajo peligroso, que se guía en un circuito de fluido de trabajo cerrado, herméticamente sellado, adecuado para disposición en un edificio, presentando
- una carcasa de bomba de calor,
- al menos un compresor para fluido de trabajo,
- al menos un dispositivo de expansión para fluido de trabajo,
- al menos dos intercambiadores de calor para fluido de trabajo con respectivamente al menos dos conexiones para fluidos de transferencia de calor,
- al menos un conducto de aire fresco para aire exterior del entorno fuera del edificio hasta la carcasa,
- conductos para aire de escape del edificio a la carcasa,
- una abertura en la pared para aire de descarga al entorno fuera del edificio,
- un ventilador transportador para aire de escape,
- un ventilador intercambiador de calor para transportar el aire de descarga hacia el exterior del edificio, donde
- se prevé un encapsulado parcial consistente en una parte inferior, una parte superior, una parte central y una válvula de retención,
- la parte inferior contiene el compresor, el dispositivo de expansión, uno de los intercambiadores de calor,
- la parte superior contiene las conexiones para aire exterior y aire de escape,
- I a parte central contiene el otro intercambiador de calor, el ventilador de intercambiador de calor y dispositivos de guía de flujo para el aire de barrido,
- I a válvula de retención está configurada de tal manera que se evita un flujo de retorno al sistema de aire de escape a través del aire de escape,
- y el encapsulado parcial está configurado estanco con respecto a los demás dispositivos de la carcasa de la bomba de calor.
En una configuración de la bomba de calor aire-agua está previsto que una o más paletas guía se dispongan en el flujo de aire del aire de descarga antes de que llegue a la abertura de la pared, que introducen un flujo parcial del aire de descarga en la parte inferior del encapsulado parcial como aire de barrido. En otra configuración está previsto que las paletas guía sean ajustables. Debido a ello puede lograrse que el barrido durante el funcionamiento normal sea únicamente ligero y particularmente fuerte en caso de fuga.
Otras configuraciones se refieren al uso de un fluido de trabajo peligroso en la bomba de calor aire-agua configurada de esta manera. Se prevé en este sentido que se trate en caso del fluido de trabajo peligroso de un fluido de trabajo inflamable o explosivo cuando se combina con aire. Está previsto sobre todo que el fluido de trabajo contenga propano o sea R290.
Otra forma de configuración se refiere al caso de que tras el paso de la pared no se produzca descarga hacia el exterior, sino que esté previsto un canal de aire o un hueco de luz. Un canal de aire de este tipo puede ser útil, por ejemplo, por motivos de insonorización, o por motivos de tranquilidad en el vecindario. Y cuando el dispositivo ha de ser montado por debajo de la superficie de la tierra, no se puede renunciar a un hueco de luz.
Para evitar de forma fiable una ignición de una mezcla inflamable, está previsto por lo tanto una adición de un agente extintor. Aquí se utiliza un extintor de incendios automático con un polvo ABC o polvo BC, concretamente antes de que se queme. Por lo tanto, el agente habitual para la lucha contra incendios se utiliza de forma atípica, se utiliza también contrariamente a los procedimientos habituales contra la amenaza de incendio de gas y se atomiza bajo presión en el conducto de aire de descarga. Por lo tanto, el conducto de aire de descarga se inunda con hidrógenofosfato de amonio, sulfato de amonio o bicarbonato de sodio. También se pueden utilizar otros productos químicos que ligan los radicales libres, como se forman en una reacción de combustión. La ignición se evita de forma fiable mediante ligado previo de radicales libres.
La invención se explica con más detalle a continuación utilizando dos ejemplos. A este respecto, la Fig. 1 muestra esquemáticamente un dispositivo combinado que se encuentra en un edificio residencial y la Fig. 2 una conexión de canal adicional fuera del edificio.
La Fig. 1 muestra un edificio residencial 1, que está diseñado con una bomba de calor aire-agua, que también se puede utilizar como equipo de aire acondicionado, equipo de ventilación y como dispositivo de agua caliente, como dispositivo combinado. El dispositivo combinado se encuentra directamente en una pared exterior del edificio, presentando esta pared exterior al menos una abertura de pared 19. Tras o en esta abertura de pared 19 solo se encuentram dispositivos de protección contra la entrada no autorizada de personas y animales, así como una protección contra las condiciones climatolígicas y contra el ruido, pero no hay un hueco ni un canal de aire. La abertura de pared descarga directamente al exterior.
El dispositivo combinado está rodeado por la carcasa 2 y está equipado con un circuito de refrigeración consistente en un compresor 3, una válvula de expansión 4, un intercambiador de calor de aire 5 y un intercambiador de calor de circuito de calefacción 6, que está conectado al depósito de agua caliente 9 por medio de las conexiones 7 y 8. Todas las instalaciones están configuradas a prueba de explosiones. En el caso de la calefacción, el calor se extrae del aire exterior 10 y del aire de escape 11 del edificio 1, en cuanto que el aire se transporta a través del intercambiador de calor de aire 5 por medio del ventilador de transporte 13 y del ventilador del intercambiador de calor 14. El aire de descarga 12 abandona la carcasa 2 y el edificio 1. El aire fresco 15 se aspira del entorno del edificio 1 y se calienta en el intercambiador de calor de ventilación 16. El calor se extrae a este respecto del aire de escape 11. El aire fresco 17 calentado se conduce al interior del edificio 1 para su ventilación. Hasta aquí todo es estado de la técnica conocido, publicado, por ejemplo, en la publicación relativa a RecoCompact, véase más arriba.
Sin embargo, en el caso de fluidos de trabajo inflamables, también ha de garantizarse que en caso de fugas, dicho fluido de trabajo no pueda acceder al suministro de aire fresco del edificio o directamente al edificio. Esto tiene validez en igual medida para todos los estados de funcionamiento, funcionamiento inactivo, funcionamiento de reinicio y el funcionamiento de conmutación como sistema de aire acondicionado.
Esto ocurre debido al encapsulado parcial 18, consistente en una parte inferior 18a, una parte superior 18b, una parte central 18c y una válvula de retención 18d. El encapsulado parcial 18 da lugar a que el fluido de trabajo que se escapa debido a una fuga no pueda llegar ni a la zona de la ventilación y preparación de agua caliente, ni al edificio en el que está instalada la carcasa de la bomba de calor.
La parte inferior 18a sella a este respecto las partes que contienen fluido de trabajo en dirección hacia abajo, se extiende hacia arriba hasta el intercambiador de calor de aire 5 y está parcialmente abierta por arriba. Puede contener el circuito de fluido de trabajo como se muestra en una carcasa 20 encapsulada por separado o alojar sus partes individuales por separado.
La parte superior 18b cierra el encapsulado parcial por arriba, manteniéndose abierta sin embargo, la conexión con el aire exterior 10. La válvula de retención 18d evita que el fluido de trabajo que ha salido de la zona del encapsulado parcial 18 debido a una fuga retorne a la zona de ventilación cuando el sistema se desconecta. La parte superior llega en dirección hacia abajo hasta el intercambiador de calor de aire 5.
La parte central 18c separa el ventilador de intercambiador de calor 14 de las otras zonas y da lugar a que resulte una presión negativa por el lado de entrada del ventilador desde la parte inferior 18a, mientras resulta una sobrepresión por el lado de salida. Esta diferencia de presión da lugar a que la parte inferior 18a sea barrida siempre. Para este propósito, la parte central 18c está diseñada de tal manera que se desvía un flujo parcial 21 del aire de descarga transportado por el ventilador de intercambiador de calor 14, típicamente entre el 2 y el 10 por ciento de la cantidad de aire de descarga, se barre la parte inferior 18b y este flujo parcial 22 es reciclado aguas arriba del ventilador de intercambiador de calor 14. Si hay una fuga, se produce de este modo una dilución considerable tanto en la parte inferior 18c como también en el aire de descarga, debido a lo cual se impide de forma segura la formación de una mezcla inflamable.
Es ventajoso a este respecto utilizar como ventilador de intercambiador de calor 14 un ventilador radial, cuyo lado de entrada está dirigido hacia la superficie de paso del intercambiador de calor de aire 5, estando configurado este intercambiador de calor de aire como intercambiador de calor de láminas. En caso de una fuga en el intercambiador de calor de aire 5, el aire de barrido que se aspira de la parte inferior 18a se mezcla con el aire que ha pasado a través del intercambiador de calor de aire 5. Las conexiones para el fluido de trabajo también están convenientemente dispuestas en esta superficie.
En una configuración está previsto que se proporcionen paletas guía 23 en la superficie de salida del ventilador de intercambiador de calor 14, que guían una parte del flujo de aire saliente hacia la parte inferior 18a. En otra configuración está previsto que estas paletas guía sean ajustables, en caso de que la proporción del aire de barrido deba modificarse.
Por supuesto, el circuito de refrigeración representado aquí de forma simplificada también puede contener varios intercambiadores de calor a diferentes niveles de temperatura, una reducción de presión graduada, así como una pluralidad de sensores, siendo, no obstante, los dispositivos de barrido básicamente idénticos.
La Fig. 2 muestra el dispositivo de la Fig. 1 con un canal de aire de descarga adicional. Al conectar este tipo de canales, debe tenerse en cuenta que, en caso de una fuga mayor, lo cual es raro, podría formarse una mezcla inflamable en el canal de aire de descarga. Si se incendiara, la onda de presión no solo podría destruir el propio canal de aire de descarga, sino que también podría tener un efecto en dirección del edificio a través de la abertura de pared. Para evitar esto de forma segura, se prevé una adición de polvo extintor de incendios a través de un nebulizador 25. En este caso, tan pronto como se detecta una fuga de un tamaño significativo, se abre la válvula 27 y se introduce el polvo extintor de incendios desde el contenedor de polvo de extinción de incendios 26 en el canal de aire de descarga. El polvo extintor de incendios se distribuye finamente a través de la nebulización y reacciona con la mezcla inflamable incluso antes de que se produzca la ignición.
Lista de referencias
1 edificio residencial
2 carcasa
3 compresor
4 válvula de expansión
5 intercambiador de calor de aire
6 intercambiador de calor de circuito de calefacción
7 conexión
8 conexión
9 depósito de agua caliente
10 aire exterior
11 aire de escape
12 aire de descarga
13 ventilador transportador
14 ventilador intercambiador de calor
15 aire fresco
16 intercambiador de calor de ventilación
17 aire fresco calentado
18 encapsulado parcial
18a parte inferior
18b parte superior
18c parte central
18d válvula de retención
19 abertura de pared
20 conexión portador de calor de carcasa encapsulada
21 flujo parcial
22 flujo parcial
23 paleta guía
24 canal de aire de descarga
25 nebulizador
26 contenedor de polvo de extinción de incendios
27 válvula

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Bomba de calor aire-agua con función de ventilación para la realización segura de un ciclo termodinámico en sentido levógiro mediante un fluido de trabajo peligroso que se guía en un circuito de fluido de trabajo cerrado, herméticamente sellado, adecuado para su disposición en un edificio (1), presentando
    - una carcasa de bomba de calor (2),
    - al menos un compresor (3) para fluido de trabajo,
    - al menos un dispositivo de expansión (4) para fluido de trabajo,
    - al menos dos intercambiadores de calor (5, 6) para fluido de trabajo con respectivamente al menos dos conexiones (7, 8) para fluidos de intercambiador de calor,
    - al menos un conducto de aire fresco para aire exterior (10) del entorno fuera del edificio (1) hacia la carcasa (2),
    - conductos (11) para aire de escape del edificio (1) a la carcasa (2),
    - una abertura de pared (19) para aire de descarga (12) al entorno fuera del edificio (1),
    - un ventilador transportador (13) para el aire de escape (11),
    - un ventilador intercambiador de calor (14) para transportar el aire de descarga fuera del edificio (2), caracterizada por que
    - se prevé un encapsulado parcial (18) consistente en una parte inferior (18a), una parte superior (18b), una parte central (18c) y una válvula de retención (18d),
    - la parte inferior (18a) contiene el compresor (3), el dispositivo de expansión (4), uno de los intercambiadores de calor (6),
    - la parte superior (18b) contiene las conexiones para aire exterior (10) y aire de escape (11),
    - la parte central (18c) contiene el otro intercambiador de calor (5), el ventilador intercambiador de calor (14) y dispositivos de guía de flujo (23) para aire de barrido (21,22),
    - la válvula de retención (18d) está configurada de tal modo que se evita un flujo de retorno al sistema de aire de escape a través del aire de escape (11),
    - y el encapsulado parcial (18) está configurado de forma estanca con respecto a las demás instalaciones de la carcasa (2) de la bomba de calor.
    2. Bomba de calor aire-agua según la reivindicación 1, caracterizada por que una o varias paletas guía se disponen en el flujo de aire del aire de descarga (12) antes de que llegue a la abertura de pared (19), que introducen un flujo parcial (21) del aire de descarga (12) como aire de barrido en la parte inferior (18b) del encapsulado parcial (18). 3. Bomba de calor aire-agua según la reivindicación 2, caracterizada por que las paletas guía son ajustables. 4. Bomba de calor aire-agua según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por que en la conexión con la abertura de pared (19) para descargar el aire de descarga está previsto un canal de aire (24), en el que está prevista la adición (25) de un agente extintor (26) en caso de una fuga.
    5. Bomba de calor aire-agua según la reivindicación 4, caracterizada por que se utiliza polvo ABC o polvo BC como agente extintor (26) y se nebuliza bajo presión.
    6. Uso de un fluido de trabajo peligroso en una bomba de calor aire-agua según una de las reivindicaciones anteriores 1 a 3, caracterizado por que en el caso del fluido de trabajo peligroso se trata de un fluido de trabajo que es inflamable o explosivo en combinación con aire.
    7. Uso de un fluido de trabajo peligroso en una bomba de calor aire-agua según la reivindicación 6, caracterizado por que el fluido de trabajo contiene propano.
    8. Uso de un fluido de trabajo peligroso en una bomba de calor aire-agua según la reivindicación 7, caracterizado por que el fluido de trabajo es R290.
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