ES2966988T3 - Bomba de calor y método para instalarla - Google Patents

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ES2966988T3 ES19218593T ES19218593T ES2966988T3 ES 2966988 T3 ES2966988 T3 ES 2966988T3 ES 19218593 T ES19218593 T ES 19218593T ES 19218593 T ES19218593 T ES 19218593T ES 2966988 T3 ES2966988 T3 ES 2966988T3
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Eddy Delanghe
Alain Coorens
Nicolas Heintz
Jonas Dangreau
Clerck Robbe De
Paul Demeyer
Tim Coessens
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Abstract

La presente invención describe una bomba de calor y un método para instalar la misma dentro de un espacio interior. La bomba de calor comprende un circuito de refrigerante configurado para hacer circular refrigerante inflamable así como una unidad interior (10) configurada para disponerse en el espacio interior. El circuito frigorífico comprende un compresor, un intercambiador de calor del lado de utilización (19), un dispositivo de expansión y un intercambiador de calor del lado de la fuente de calor conectados mediante tuberías. Además, la unidad interior (10) comprende una carcasa exterior (15) que tiene una parte superior (16) y un recipiente sellado (20) alojado en la carcasa exterior (15). El recipiente sellado (20) tiene un fondo (21) y una parte superior (22) y aloja al menos uno del compresor, el intercambiador de calor del lado de utilización (20), el dispositivo de expansión y el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor. El contenedor sellado (20) tiene una abertura de liberación (23) para expulsar el refrigerante que se escapa al exterior de la carcasa exterior (15) de la unidad interior (10). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Bomba de calor y método para instalarla
Campo técnico
La presente invención se refiere a una bomba de calor y a métodos para instalarla.
Antecedentes de la técnica
El desarrollo de las bombas de calor modernas se enfrenta a una gran variedad de requisitos debido a los desafíos medioambientales y técnicos. Por un lado, las bombas de calor deberían funcionar de la forma más eficiente posible y, por otro lado, el refrigerante utilizado en las mismas debería evitar cualquier riesgo medioambiental, tal como la destrucción de la capa de ozono o la posibilidad de influir negativamente en el calentamiento global.
Para abordar dichos requisitos, los refrigerantes utilizados en las bombas de calor modernas fueron cambiados de refrigerantes no inflamables, como el R410A, a refrigerantes inflamables, como, por ejemplo, el R32, que funcionan de forma más eficiente que los no inflamables, al tiempo que consiguen una reducción (o eliminación) de la posibilidad de destrucción de la capa de ozono y una reducción de la posibilidad de calentamiento global (denominado en adelante "GWP").
Sin embargo, al cambiar de refrigerantes no inflamables a refrigerantes inflamables, se debe tener mayor cuidado al manipular dichos refrigerantes inflamables. De hecho, la fuga de refrigerante inflamable hacia un espacio interior en el que está instalada la bomba de calor, o al menos una parte de la bomba de calor, tal como una unidad de interior de la misma, provoca que aumente la concentración de refrigerante en el interior, lo que potencialmente da lugar a la formación de una zona de concentración inflamable.
Tal concentración de refrigerante inflamable fugado es particularmente peligrosa, ya que el refrigerante inflamable a menudo tiene una densidad mayor que el aire a presión atmosférica, de modo que la fuga de refrigerante inflamable se acumula en la parte inferior del espacio interior, es decir, en una zona de superficie de suelo del mismo. Esto puede dar lugar a una inflamación y a riesgos para los usuarios, edificios, etc.
En consecuencia, se desea evitar dicha formación de una zona de concentración inflamable en un espacio interior.
Para ello, las bombas de calor actuales utilizadas en espacios interiores, tal como se describe, por ejemplo, en el documento de patente europea n° EP 3.222.941 A1, están provistas de complejos sistemas de sensores, y es necesario instalar al menos un sistema de ventilación, tal como un ventilador, en el espacio interior. Dichos sistemas comúnmente conocidos miden permanentemente la concentración de refrigerante dentro del espacio interior y, en caso de fuga de refrigerante inflamable, activan el ventilador para hacer circular aire en el espacio interior y dispersar la fuga de refrigerante inflamable dentro del espacio interior. En consecuencia, se puede evitar la formación de una zona de concentración inflamable dentro del espacio interior. Sin embargo, el documento de patente europea n° EP 3.222.941 A1 requiere un sistema muy complejo, así como una monitorización permanente.
Para evitar un sistema de bomba de calor tan complejo, el documento de patente de Francia n° FR 2.827.948 B1 describe un enfoque alternativo que tiene una caja que contiene al menos parte del sistema de bomba de calor y que tiene un conducto sellado que se abre al exterior del edificio, en la que está montada al menos la unidad de interior de la bomba de calor. En consecuencia, se proporciona un dispositivo de aire acondicionado, en el que la fuga de refrigerante se puede evacuar al exterior del edificio. No obstante, esto provoca problemas y riesgos adicionales derivados de una posible obstrucción del conducto debido a la contaminación, animales, polvo o elementos similares que rodean la abertura del conducto en el exterior del edificio. Esto es particularmente peligroso cuando hay una fuga de refrigerante dentro de la caja y no puede ser evacuada al entorno. Esto puede dar lugar a un aumento de la presión de refrigerante dentro de la caja y a un mayor riesgo de inflamación.
Para garantizar una aplicación segura de las bombas de calor y/o al menos de sus unidades de interior dentro de espacios interiores, se han establecido unas normas internacionales, concretamente la IEC60335-1 (Ed5) e IEC60335-2-40 (FDIS Ed6). En ellas se definen las reglas internacionales para la altura de dispersión requerida de posibles fugas de refrigerante dentro de los sistemas de bomba de calor. Con ello se pretende evitar una concentración de refrigerante inflamable, especialmente en espacios interiores pequeños.
Al definir una altura mínima de evacuación, que depende del espacio de suelo disponible en el espacio interior y de la cantidad de refrigerante inflamable utilizado en la bomba de calor, se puede garantizar una dispersión suficiente del refrigerante inflamable que tiene una densidad mayor que el aire a presión atmosférica dentro de un espacio interior.
Cuando se considera un refrigerante inflamable que tiene una densidad mayor que el aire a presión atmosférica, las normas internacionales mencionadas anteriormente, que se ejemplifican con mayor detalle, por ejemplo, en el documento de patente europea n° EP 3.139.105 A1, definen en consecuencia la regla general de que, cuando se tiene un área de suelo de espacio interior fijo, la dilución mejora con una mayor altura de escape y, por lo tanto, se reduce la posible formación de una zona de concentración inflamable.
A la luz de la presente memoria descriptiva, por "pequeño espacio interior" se ha de entender una habitación, por ejemplo, en una casa, tal como una vivienda privada, que tenga un espacio total igual o inferior a 200 m2.
Sin embargo, los sistemas conocidos actualmente todavía requieren ventilación para cumplir con dichos requisitos en habitaciones pequeñas y para dispersar suficientemente una fuga de refrigerante. En consecuencia, es un desafío instalar un sistema de bomba de calor simple y seguro, o al menos una unidad de interior del mismo, en espacios interiores particularmente pequeños, utilizando al mismo tiempo refrigerantes inflamables eficientes sin medidas adicionales, tal como sistemas de ventilación.
El documento de patente de Australia n° AU 459154 B2 describe un acondicionador de aire modular prefabricado adecuado para su instalación entre el techo y la losa superior de un techo de una estructura de edificio, y que se instala o retira fácilmente a través de la abertura de la placa de techo, requiriendo así menos mano de obra para la instalación y siendo fácilmente accesible para su reparación y mantenimiento.
El documento de patente de Francia n° FR 3.070.755 A1 describe una instalación de producción de frío o una bomba de calor, instalada en una habitación y equipada con una caja estanca que contiene todo el sistema de refrigeración, estando dicha caja conectada por un conducto estanco al exterior del edificio.
El documento de patente europea n° EP 3.139.105 A1 describe un aparato de aire acondicionado que incluye una unidad de interior en la que está montado un intercambiador de calor de interior y que utiliza un refrigerante inflamable que tiene una densidad mayor que el aire a presión atmosférica, en el que el aparato de aire acondicionado garantiza la seguridad mientras esté lleno con una cantidad de refrigerante efectiva.
Compendio de la invención
En vista de lo anterior, un objeto de la presente invención es la provisión de una bomba de calor que tenga una configuración sencilla y un método para instalarla, que permita evitar la concentración de fugas de refrigerante inflamable dentro de un pequeño espacio interior.
Dicho de otro modo, la idea clave de la presente invención es proporcionar una configuración de bomba de calor sencilla y un método para instalar la misma, que consigan una dilución suficiente y fiable de las fugas de refrigerante inflamable dentro de un pequeño espacio interior y, por lo tanto, al menos reduzcan el riesgo de inflamación.
Este objeto se resuelve mediante una bomba de calor según la reivindicación 1 y/o un método según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13.
Según un primer aspecto de la invención, una bomba de calor comprende un circuito de refrigerante configurado para hacer circular un refrigerante inflamable así como una unidad de interior configurada para estar dispuesta en un espacio interior. El circuito de refrigerante comprende un compresor, un intercambiador de calor de lado de utilización, un dispositivo de expansión y un intercambiador de calor de lado de fuente de calor conectados mediante conductos. Además, la unidad de interior comprende una carcasa exterior que tiene una parte superior y un contenedor sellado alojado en la carcasa exterior, en la que el contenedor sellado tiene una parte inferior y una parte superior y aloja al menos uno de entre el compresor, el intercambiador de calor de lado de utilización, el dispositivo de expansión y el intercambiador de calor de lado de fuente de calor. En este contexto, el contenedor sellado aloja al menos los posibles puntos de fuga, tal como los propios componentes mencionados (compresor, intercambiador de calor de lado de utilización, el dispositivo de expansión y el intercambiador de calor de lado de fuente de calor), los puntos de soldadura, los conductos con curvas pronunciadas y similares. El contenedor sellado tiene una abertura de escape para evacuar una fuga de refrigerante al exterior de la carcasa exterior de la unidad de interior.
El "dispositivo de expansión" no sólo ha de entenderse en el sentido de que cubre una válvula de expansión, sino que también debe cubrir un conducto capilar o similar que ejerce una expansión al refrigerante comprimido dentro del circuito de refrigerante.
La bomba de calor puede ser, por ejemplo, una bomba de calor de aire que utiliza el aire como fuente de calor o una bomba de calor geotérmica que utiliza el suelo como fuente de calor. La bomba de calor se puede utilizar, por ejemplo, para producción de agua caliente sanitaria, aire acondicionado (calentamiento y/o enfriamiento) y similares. En una bomba de calor de aire, se proporciona una unidad de fuente de calor que puede comprender el compresor, la válvula de expansión y el intercambiador de calor de lado de fuente de calor del circuito refrigerante. La unidad de fuente de calor puede estar configurada como una unidad de exterior dispuesta al aire libre. Sin embargo, también hay bombas de calor de aire en las que la unidad de fuente de calor está físicamente dispuesta en el interior, aunque intercambia calor con aire exterior como fuente de calor. La unidad de interior está configurada para estar dispuesta en un espacio interior que comprende un intercambiador de calor de lado de utilización. En una bomba de calor geotérmica, la unidad de interior puede comprender todo el circuito de refrigerante, incluido el compresor, la válvula de expansión, el intercambiador de calor de lado de fuente de calor y el intercambiador de calor de lado de utilización.
Aún más, la bomba de calor puede ser un sistema de refrigeración de estanqueidad mejorada. Un "sistema de refrigeración de estanqueidad mejorada" es un sistema en el que la(s) unidad(es) de interior están diseñadas y fabricadas para garantizar un alto nivel de confianza de que no se producirán grandes tasas de fuga de refrigerante durante el funcionamiento normal y anormal. Los sistemas de refrigeración que cumplan con todas las condiciones definidas en la cláusula 22.125 de la norma IEC 60335-2-40:2018 se considerarán sistemas de refrigeración de estanqueidad mejorada.
Se ha de entender que el "refrigerante inflamable" descrito anteriormente tiene una densidad superior a la del aire a presión atmosférica. Un "refrigerante inflamable" puede ser un refrigerante clasificado como de clase A2L, A2 o A3 según la norma ISO 817, en particular un refrigerante clasificado como de clase A2L.
La disposición descrita anteriormente proporciona una configuración sencilla de una bomba de calor. Dicha configuración sencilla consigue un funcionamiento seguro de la unidad de interior configurada para estar dispuesta en un espacio interior, ya que una potencial fuga de refrigerante inflamable es recogida de forma segura en el contenedor sellado. Si la cantidad recogida de refrigerante inflamable es suficientemente alta, es evacuada "automáticamente" al exterior de la carcasa exterior de la unidad de interior hacia el espacio interior en una ubicación predeterminada. Esto hace posible una dispersión suficiente dentro de dicho espacio interior, lo cual reduce el riesgo de inflamación dentro del espacio interior. Una configuración de este tipo es especialmente ventajosa en espacios interiores pequeños, por ejemplo, en aplicaciones domésticas. Como consecuencia, se puede establecer fácilmente una altura de escape apropiada para la fuga de refrigerante. En este contexto, se puede entender la altura de escape como la suma de la altura de instalación y el desplazamiento de escape. La altura de instalación es la altura de la parte inferior del aparato (por ejemplo, la unidad de interior o, más concretamente, la carcasa exterior) con respecto al suelo de la habitación después de la instalación. Para unidades de interior portátiles o montadas en el suelo, la altura de instalación es, por ejemplo, 0 m. Para unidades de interior montadas en ventanas la altura de instalación puede ser de 1 m, para unidades de interior montadas en pared la altura de instalación puede ser de 1,8 m, y para unidades de interior montadas en techo la altura de instalación puede ser de 2,2 m. El desplazamiento de escape es la distancia desde la parte inferior de la unidad de interior o la carcasa exterior (aparato) hasta la abertura de escape por donde el refrigerante puede salir de la unidad de interior en caso de una fuga de refrigerante. La presente invención permite ajustar apropiadamente el desplazamiento de escape. El contenedor sellado comprende además una chimenea que tiene un primer y un segundo extremo. El primer extremo de la chimenea está en comunicación de fluido con la parte interior del contenedor sellado, y la abertura de escape del contenedor sellado está dispuesta en el segundo extremo de la chimenea, para evacuar la fuga de refrigerante al espacio interior.
La "chimenea" puede ser entendida como un conducto rígido o flexible. Alternativamente, la chimenea puede estar compuesta por varias partes que estén conectadas de forma fluida, por ejemplo, herméticamente. Es decir, la chimenea puede comprender una pluralidad de secciones que están en conexión de fluido entre sí. Al menos una sección de la chimenea puede ser flexible. El uso de una pluralidad de secciones mejora la flexibilidad constructiva, ya que el contenedor sellado se puede disponer en diferentes posiciones dentro de la unidad de interior a la vez que la chimenea se puede adaptar usando diferentes secciones que mantienen todavía una posición suficientemente alta de la abertura de escape.
Tener una chimenea compuesta por varias partes conectadas fluidamente permite también adaptar la altura de la abertura de escape en función de la situación de instalación. Eso significa que, cuando, por ejemplo, la unidad de interior está dispuesta como una unidad de interior montada en la pared, puede ser necesaria una chimenea más larga o más corta para lograr la altura de la abertura de escape deseada, que en situaciones en las que la unidad de interior está dispuesta sobre el suelo. Por ejemplo, una plataforma puede "elevar" la unidad de interior a una posición más alta (cuando ésta se mide desde el suelo del espacio interior), de manera que también la altura de la abertura de escape aumenta por la altura de la plataforma. En consecuencia, puede ser necesaria una chimenea más corta para lograr la altura de la abertura de escape deseada.
En una realización, la chimenea se extiende desde una parte interior de la carcasa exterior, a través de una pared de la carcasa exterior, hasta el exterior de la carcasa exterior.
Tener una chimenea en comunicación de fluido con una parte interior del contenedor sellado y tener una abertura de escape dispuesta en el segundo extremo de la chimenea, permite conseguir una dilución suficiente dentro del espacio interior a la vez que se tiene una disposición simple de la bomba de calor. Además, la provisión de una chimenea que "extiende" o "desvía" la posición de la abertura de escape hasta, o más allá, de la carcasa exterior de la unidad de interior proporciona una mayor flexibilidad constructiva y proporciona una disposición más flexible de la unidad de interior. Es decir, la chimenea permite adaptar la posición de la abertura de escape al contenedor sellado de la unidad de interior, de manera que, por ejemplo, la abertura de escape y el contenedor sellado se puedan disponer en diferentes posiciones dentro de la unidad de interior.
Según un segundo aspecto, la abertura de escape está situada más lejos de la parte inferior que de la parte superior del contenedor sellado para evacuar la fuga de refrigerante al espacio interior.
La fuga de refrigerante se acumula principalmente dentro del contenedor sellado lo que, en una primera etapa, evita una emisión de dicha fuga de refrigerante al exterior de la unidad de interior y hacia el espacio interior. Si el refrigerante inflamable continúa fugándose y fluyendo hacia el interior del contenedor sellado, las fugas de refrigerante se pueden evacuar por la abertura de escape hacia el espacio interior en una posición suficientemente alta. Esto favorece la dilución del refrigerante inflamable dentro del espacio interior y reduce el riesgo de una concentración de refrigerante inflamable.
Según un tercer aspecto, la abertura de escape está situada por encima de la parte superior de la carcasa exterior.
Por ejemplo, la chimenea se extiende desde la parte superior de la carcasa exterior de la unidad de interior o por un lado de la carcasa exterior de la unidad de interior, de modo que la abertura de escape del segundo extremo de la chimenea está separada con respecto a la parte superior de la carcasa exterior de la unidad de interior.
Es beneficioso que el segundo extremo de la chimenea comprenda además al menos uno de entre una cubierta que cubra la abertura de escape, una malla en la abertura de escape, un conducto de giro en U, un conducto de giro de 90° y una tapa de apertura automática, para cerrar la abertura de escape del segundo extremo de la chimenea y para abrir automáticamente la abertura de escape para evacuar la fuga de refrigerante, a la vez que se evita la contaminación dentro de la chimenea. En otra realización, se puede disponer una válvula unidireccional en la chimenea que se abre automáticamente para evacuar la fuga de refrigerante, a la vez que se evita que entren materias extrañas y/o humedad en la chimenea.
Tener una abertura de escape situada por encima de la parte superior de la carcasa exterior aumenta aún más la altura de descarga (altura de escape) de la fuga de refrigerante dentro del espacio interior y, por lo tanto, reduce aún más el riesgo de una concentración peligrosa de refrigerante inflamable dentro del espacio interior. Además, se puede conseguir una gran flexibilidad constructiva en la disposición de la unidad de interior.
Según un cuarto aspecto, el intercambiador de calor de lado de utilización está alojado en el contenedor sellado.
La disposición del intercambiador de calor de lado de utilización dentro del contenedor sellado reduce el riesgo de una fuga incontrolada de refrigerante inflamable dentro de la unidad de interior y el de una fuga incontrolada posterior al espacio interior. Además, el intercambio de calor dentro del espacio interior se puede realizar en un entorno seguro, concretamente en el contenedor sellado, que está en comunicación con el exterior de la unidad de interior a través de la abertura de escape. Por lo tanto, las potenciales fugas de refrigerante del intercambiador de calor de lado de utilización o del conducto que conecta el mismo con la parte restante del circuito de refrigerante se pueden recoger de forma segura dentro del contenedor sellado y se pueden evacuar y diluir a través de la abertura de escape del mismo. Esto proporciona una configuración sencilla y segura del sistema de bomba de calor sin necesidad de ningún dispositivo de ventilación adicional.
Según un quinto aspecto, una conexión de al menos uno de entre el compresor, el intercambiador de calor de lado de utilización, el dispositivo de expansión y el intercambiador de calor de lado de fuente de calor, que está/están alojado(s) en el contenedor sellado, con los conductos, queda alojada en el contenedor sellado.
Cuantos más elementos y sus conexiones al circuito de refrigerante restante estén incluidos dentro del contenedor sellado, menor será el riesgo de una emisión incontrolada de refrigerante inflamable. Por tanto, incluir también los conductos y su conexión a cada uno de los elementos del circuito de refrigerante dentro del contenedor sellado proporciona una disposición más segura, y garantiza que cada uno de los puntos de conexión entre los elementos del interior del contenedor sellado y sus conductos que se conectan al exterior del contenedor sellado también se pueden proteger. En consecuencia, se puede impedir que una fuga de refrigerante inflamable fluya al espacio interior de manera incontrolada y que se evacúe al espacio interior a una altura que sea insuficiente con respecto a la requerida para diluir el refrigerante inflamable.
Según un sexto aspecto, particularmente aplicable a los sistemas de refrigeración de estanqueidad mejorada, la abertura de escape está situada a al menos 1,8 m por encima de la superficie inferior (suelo) del espacio interior, cuando la carcasa exterior de la unidad de interior está instalada. Alternativamente, la abertura de escape está situada por debajo de 1,8 m con respecto a la superficie inferior (suelo) del espacio interior, cuando la carcasa exterior de la unidad de interior está instalada y está dispuesto un ventilador para al menos hacer circular aire en el espacio interior.
En caso de tener, por ejemplo, una unidad de interior de suelo, la altura se puede medir desde la superficie inferior o suelo del espacio interior, que está en contacto directo con una placa base o soporte de la unidad de interior. En este caso, la altura de instalación es de 0 m y la altura de la abertura de escape corresponde al desplazamiento de escape. Sin embargo, también son aplicables diferentes disposiciones de la unidad de interior, por ejemplo sobre un estante o una plataforma. En tales casos, la altura de la abertura de escape no se calcula desde la plataforma que está en contacto con la unidad de interior, sino también desde el suelo del espacio interior. Incluso cuando se disponen varios elementos entre la unidad de interior (que comprende la abertura de escape) y el suelo del espacio interior, la altura de la abertura de escape se calcula desde el suelo del espacio interior hasta la abertura de escape, independientemente del número de elementos dispuestos entremedias. Para decirlo de otra forma, la altura de la abertura de escape (altura de escape) se calcula como la suma de la altura de instalación de la unidad de interior y el desplazamiento de escape (véase lo anterior).
Por tanto, cuando la unidad de interior está dispuesta dentro del espacio interior, la disposición de la abertura de escape a al menos 1,8 m por encima del suelo garantiza que se consigue una abertura de escape suficientemente alta. Esto permite dispersar suficientemente la fuga de refrigerante inflamable. Esto se aplica específicamente para espacios interiores pequeños, por ejemplo, un espacio interior que tenga una superficie de menos de 200 m2. Por otro lado, cuando la unidad de interior está dispuesta dentro del espacio interior de modo que la abertura de escape está dispuesta por debajo de 1,8 metros con respecto al suelo del espacio interior y un ventilador está dispuesto en el espacio interior, el ventilador garantiza que el aire del espacio interior se hace circular de manera que cualquier fuga de refrigerante se diluye suficientemente y la concentración de refrigerante en el espacio interior se mantiene por debajo del punto de ignición.
Según un séptimo aspecto particularmente aplicable a sistemas de refrigeración sin estanqueidad mejorada, la abertura de escape está situada a una altura por encima del suelo del espacio interior, cuando la carcasa exterior de la unidad de interior está instalada, que es igual o superior al resultado mayor de las siguientes fórmulas:
Considerando dichas fórmulas, "H" refleja la altura mínima de la abertura de escape medida desde el suelo del espacio interior, "mc" refleja una masa del refrigerante en el circuito de refrigerante y "LFL" refleja un coeficiente de nivel de inflamabilidad bajo, en donde, por ejemplo, el coeficiente de inflamabilidad bajo comúnmente aplicado para el R32 es 0,307.
Según una disposición de este tipo, es posible proporcionar una abertura de escape suficientemente alta del contenedor sellado dentro de una habitación, teniendo en cuenta a la vez la cantidad de refrigerante utilizado en dicho sistema. Con una disposición de este tipo se pueden evitar en muchos casos elementos mecánicos adicionales, como un ventilador o similares que proporcionen ventilación dentro de la habitación. Esto proporciona una bomba de calor sencilla y segura. Con respecto a este décimo aspecto, la altura mínima de la abertura de escape debe ser de al menos 0,6 m.
El término "sellado" de acuerdo con la presente descripción no ha de ser necesariamente entendido en el sentido de que excluye cualesquiera aberturas. Por lo tanto, según un octavo aspecto, la acumulación de todas las aberturas en el contenedor sellado, distintas de la abertura de escape, es inferior a 5 cm2. En este contexto, las "aberturas" han de ser entendidas como aberturas que comunican el interior del contenedor sellado con un entorno exterior del contenedor sellado. Además, una única dimensión, tal como el diámetro, de dicha abertura considerada en la acumulación es superior a 0,1 mm. En consecuencia, las aberturas que tienen una dimensión, tal como un diámetro, inferior a 0,1 mm no se consideran aberturas por las que una fuga de refrigerante pueda escapar.
Según un noveno aspecto, los conductos que conectan al menos uno de entre el compresor, el intercambiador de calor de lado de utilización, el dispositivo de expansión y el intercambiador de calor de lado de fuente de calor, que está/están alojado(s) en el contenedor sellado, pasan a través de la abertura de escape para la conexión al resto del circuito de refrigerante.
Según dicha disposición, es posible conseguir una configuración sencilla del contenedor sellado, en la que todos los elementos previstos en el mismo están simplemente conectados por conductos que entran y salen del contenedor sellado a través de su abertura de escape. Por lo tanto, se pueden evitar otras aberturas que tengan que ser selladas y se puede conseguir una disposición sencilla de sellado correcto de extremo.
Según un décimo aspecto, el circuito de refrigerante contiene el refrigerante inflamable y/o el refrigerante consiste en R32 o comprende R32.
Según una realización, el contenedor sellado según cualquiera de los aspectos anteriores está fabricado de al menos una única chapa metálica, de una única chapa metálica embutida, o de material moldeado.
Cuando se aloja al menos uno de entre el compresor, el intercambiador de calor de lado de utilización, el dispositivo de expansión y el intercambiador de calor de lado de fuente de calor, existe el riesgo de que se produzca sudor (agua de condensación) en el componente respectivo. Dicha agua de condensación puede acumularse en el contenedor sellado. Al objeto de contrarrestar la acumulación de agua en el contenedor sellado, se pueden tomar diferentes medidas que pueden llevarse a cabo de forma independiente, aunque también juntas. Por ejemplo, el componente alojado en el contenedor sellado, tal como el intercambiador de calor de lado de utilización, puede estar aislado para evitar, o al menos reducir, la aparición de sudor en las superficies del componente. Otra medida puede ser proporcionar un calentador en el contenedor sellado de modo que cualquier agua de condensación que se acumule en el contenedor sellado pueda evaporarse y evacuarse a través de la abertura de escape. Una medida adicional más es proporcionar un conducto de drenaje o una abertura de drenaje para drenar el agua del contenedor sellado, comprendiendo el conducto/abertura de drenaje una válvula controlada. La válvula controlada debe permitir un flujo de fluido desde el contenedor sellado, a través del conducto/abertura de drenaje, hacia afuera del contenedor sellado, pero debe evitar que el refrigerante se escape a través del conducto/abertura de drenaje tras una fuga de refrigerante dentro del contenedor sellado 20. De esta forma, se evita que cualquier humedad entre en el contenedor sellado de modo que se reduce, o incluso se evita, la probabilidad de que se forme agua de condensación en los componentes del interior del contenedor sellado, y se puede drenar el agua de condensación que se acumula dentro del contenedor sellado.
Según un undécimo aspecto, un método para instalar una bomba de calor como la descrita anteriormente comprende la etapa de instalar la carcasa exterior de la unidad de interior de la bomba de calor en el espacio interior, en el que la abertura de escape del contenedor sellado está dispuesta a al menos 1,8 m por encima del suelo del espacio interior.
Dicha disposición de configuración de una bomba de calor sencilla y segura proporciona una dilución suficiente y controlada de una potencial fuga de refrigerante inflamable al espacio interior. Esto evita una concentración peligrosa de refrigerante inflamable. Además, una disposición de este tipo permite eliminar el requisito de ventilación mecánica adicional dentro de un pequeño espacio interior que tenga, por ejemplo, un área de 200 m2. Además, la disposición de la abertura de escape a esta altura permite evitar la ventilación mecánica, tal como la disposición de un ventilador en el espacio interior, cuando la unidad de interior forma parte de un sistema de refrigeración con estanqueidad mejorada (véase lo anterior).
Según un duodécimo aspecto, un método para instalar una bomba de calor como la descrita anteriormente comprende la etapa de instalar la carcasa exterior de la unidad de interior de la bomba de calor en el espacio interior, en el que se dispone un ventilador en el espacio interior para al menos hacer circular el aire en el espacio interior. En este contexto, se debe enfatizar que el ventilador no necesita reemplazar el aire del espacio interior, es decir, ventilar activamente el espacio interior, aunque se pueda proporcionar dicha ventilación. No obstante, el ventilador induce un movimiento del aire por medio del ventilador para que el refrigerante y el aire de la habitación se mezclen. Como resultado, el refrigerante se diluye y el riesgo de ignición del refrigerante se reduce. El ventilador puede ser parte de un sistema de ventilación que ventile activamente el espacio interior. Además, el ventilador puede accionarse o activarse continuamente por la detección de una fuga de refrigerante. Cuando se proporciona el ventilador en el espacio interior, la abertura de escape puede incluso disponerse por debajo de 1,8 m con respecto a la superficie inferior (suelo) del espacio interior. Esto se aplica particularmente a las unidades de interior de sistemas de refrigeración de estanqueidad mejorada.
Gracias a dicha disposición, se puede conseguir una disposición compacta y segura que, con la ayuda del ventilador, diluye suficientemente una mezcla de aire/refrigerante dentro del espacio interior. Dicha configuración también contrarresta una concentración potencial de fuga de refrigerante inflamable dentro de dicho espacio interior.
Según un decimotercer aspecto, un método para instalar una bomba de calor como la descrita anteriormente comprende la etapa de instalar una bomba de calor y comprende la etapa de instalar la carcasa exterior de la unidad de interior de la bomba de calor en el espacio interior, en el que la abertura de escape del contenedor sellado está dispuesta a una altura por encima del suelo del espacio interior, cuando la carcasa exterior de la unidad de interior está instalada, que es igual o superior al resultado mayor de las siguientes fórmulas:
En este contexto, "H" refleja la altura mínima de la abertura de escape medida desde el suelo del espacio interior, "mc" refleja una masa de refrigerante en el circuito de refrigerante y "LFL" refleja un límite de inflamabilidad inferior. "SF" refleja un factor de seguridad, en donde SF es 0,75, y "A" representa el área del espacio interior, en donde A es, por ejemplo, 200 m2. Esto se aplica particularmente a las unidades de interior de sistemas de refrigeración sin estanqueidad mejorada. Además, en estos casos la altura mínima de la abertura de apertura debe ser de al menos 0,6 m.
Dicha disposición de configuración de una bomba de calor sencilla y segura proporciona una dilución suficiente y controlada de una potencial fuga de refrigerante inflamable al espacio interior. Esto evita una concentración peligrosa de refrigerante inflamable. Además, dicha disposición permite eliminar la necesidad de ventilación mecánica adicional, tal como un ventilador, dentro de un pequeño espacio interior.
Breve descripción de los dibujos
Se obtendrá fácilmente una apreciación más completa de la invención y de muchas de las ventajas relacionadas de la misma a medida que se comprenda mejor al hacer referencia a la siguiente descripción detallada, cuando ésta se considera en conexión con los dibujos adjuntos.
La Figura 1 muestra una estructura general de una unidad de interior de una bomba de calor según la presente invención.
La Figura 2 muestra la estructura general de la unidad de interior de la Figura 1 omitiendo la carcasa exterior de la unidad de interior y parte del contenedor sellado.
La Figura 3 muestra una parte superior de la unidad de interior de la Figura 2, pero con el contenedor sellado dispuesto en la misma.
La Figura 4A muestra el contenedor sellado de la Figura 3 de forma aislada.
La Figura 4B muestra el contenedor sellado de la Figura 4A omitiendo la parte superior, la parte inferior y dos paredes laterales.
La Figura 5 muestra otra realización del contenedor sellado parcialmente en una vista en despiece.
La Figura 6 muestra una realización alternativa para la disposición de la chimenea en la unidad de interior.
La Figura 7 muestra otra realización alternativa de la unidad de interior, que no forma parte de la invención reivindicada, que tiene un contenedor sellado que sobresale de la parte superior de la carcasa exterior de la unidad de interior.
La Figura 8 muestra una disposición alternativa de los conductos hacia y desde el contenedor sellado, que no forma parte de la invención reivindicada, que pasan a través de la abertura de escape.
Descripción detallada de realizaciones
A continuación, se describirán en detalle varias realizaciones de la bomba de calor de la presente invención.
En general, una bomba de calor comprende un circuito de refrigerante que, en las presentes realizaciones, está configurado para hacer circular un refrigerante inflamable. El refrigerante utilizado en las realizaciones a modo de ejemplo de la presente invención consiste en R32, ya que el R32 permite un intercambio de calor eficiente y al mismo tiempo tiene un bajo GWP. Normalmente, el R32 tiene una densidad mayor que el aire a presión atmosférica. Por tanto, el R32 suele concentrarse en las partes inferiores de espacios o volúmenes. Los problemas derivados de la densidad del R32 y de sus características de inflamabilidad se describirán con más detalle a continuación. Además, también se pueden utilizar otros refrigerantes inflamables en el contexto de la presente invención.
El circuito de refrigerante utilizado en la bomba de calor de la presente invención corresponde a un circuito de refrigerante comúnmente conocido, que comprende al menos un compresor, un intercambiador de calor de lado de utilización (por ejemplo, para agua caliente sanitaria o para calentamiento/enfriamiento de espacios, tal como aire acondicionado o calefacción por suelo), un dispositivo de expansión (por ejemplo, una válvula de expansión principal) y un intercambiador de lado de fuente de calor (por ejemplo, un intercambiador de calor de aire exterior o un intercambiador de calor geotérmico). Todos los elementos están conectados mediante conductos, de modo que el refrigerante puede fluir de un componente al otro y puede realizar un intercambio de calor con un segundo medio.
Las realizaciones a modo de ejemplo de la bomba de calor que se describen a continuación se refieren a una bomba de calor de aire, en la que los elementos antes mencionados del circuito de refrigerante están alojados por separado en una unidad de exterior y en una unidad de interior.
La unidad de exterior a modo de ejemplo (no ilustrada) aloja al menos la válvula de expansión principal, el compresor y el intercambiador de calor de lado de fuente de calor, mientras que la unidad de interior 10 a modo de ejemplo, que se describirá con más detalle a continuación, aloja al menos el intercambiador de calor de lado de utilización 19. Esto proporciona un diseño silencioso y compacto de la unidad de interior 19. No obstante, también son aplicables otras configuraciones y disposiciones del circuito de refrigerante en la unidad de interior 10 y en la unidad de exterior.
En la Figura 1 se ilustra una realización a modo de ejemplo de dicha unidad de interior 10 de una bomba de calor de aire. La Figura 1 muestra una unidad de interior 10 de suelo para producir agua caliente, por ejemplo, como agua caliente sanitaria y/o para calefacción de espacios, que puede estar situada en el suelo de un espacio interior, es decir, en una habitación dentro de un edificio, en la que se debe producir agua caliente. Sin embargo, también puede ser aplicable una unidad de interior montada en la pared. El agua caliente producida se puede utilizar, por ejemplo, para aplicaciones de baño (ducha, bañera, etc.), en la cocina o para sistemas de calefacción por suelo radiante en una casa.
La Figura 2 ilustra la configuración general de la unidad de interior 10 de suelo mostrada en la Figura 1, en la que se ha eliminado la parte lateral de la carcasa exterior 15 de la misma.
Empezando por el suelo (no mostrado) del espacio interior, sobre el que se dispone la unidad de interior 10, se proporciona un tanque aislado 11 sobre una placa base 12, en el que la carcasa exterior lateral 15 de la unidad de interior 10 (no mostrada en Figura 2) se puede montar en el mismo.
El tanque aislado 11 puede estar hecho de acero inoxidable y puede estar cubierto por un material aislante. El tanque aislado 11 almacena el agua caliente sanitaria generada por la unidad de interior 10 y evita eficientemente un enfriamiento rápido del agua caliente generada. Esto permite que el agua caliente esté disponible directa y permanentemente en cualquier momento. En la realización a modo de ejemplo de la unidad de interior 10 de suelo, el tanque aislado 11 puede tener un volumen de 180 a 230 litros. No obstante, la presente solicitud no queda limitada a ello, y también son aplicables otros volúmenes.
Se proporciona una bandeja de drenaje 13 encima de dicho tanque aislado 11 para permitir el drenaje de cualquier agua de condensación y que se acumule en la bandeja de drenaje. En la realización a modo de ejemplo de las Figuras 1 y 2, todos los elementos necesarios para producir agua caliente dentro de la unidad de interior 10 están dispuestos encima de dicha bandeja de drenaje 13 y se describirán con más detalle a continuación.
Por encima de esto, la carcasa exterior 15 de la unidad de interior 10 comprende una parte superior 16 que forma la parte superior de la carcasa exterior 15 de la unidad de interior 10.
Unos conductos de conexión de agua 14 sobresalen de dicha parte superior 16 de la carcasa exterior 15 para proporcionar una conexión superior de la unidad de interior 10 de la bomba de calor. Es decir, los conductos de conexión de agua 14, en la presente realización, pueden ser parte de un circuito cerrado y conectar la unidad de interior 10 a al menos una aplicación de calefacción, tal como calefacción por suelo radiante, un radiador, un calentador de aire o similar. Además, un serpentín sumergido en un tanque de agua caliente sanitaria (tanque aislado 11) puede ser parte de dicho circuito cerrado para calentar el agua contenida en el tanque de agua caliente sanitaria. Por consiguiente, los conductos de conexión de agua 14 permiten hacer fluir, por ejemplo, agua relativamente caliente hacia afuera de la unidad de interior 10 hasta su aplicación deseada dentro de la casa, y permiten hacer fluir agua relativamente fría hacia el interior de la unidad de interior 10. Se dispone un conducto de agua caliente sanitaria 26 y un conducto de agua dulce 27 para, respectivamente, sacar agua caliente del tanque de agua caliente sanitaria y suministrar agua dulce al tanque de agua caliente sanitaria para rellenarlo.
En la presente realización, el agua del circuito cerrado que fluye hacia la unidad de interior 10 es guiada a través del intercambiador de calor de lado de utilización 19 de la unidad de interior 10. Dentro de dicho intercambiador de calor de lado de utilización 19, el agua intercambia calor con el refrigerante del circuito de refrigerante, en este caso R32, y, por tanto, se calienta. Posteriormente, el agua calentada sale del intercambiador de calor de lado de utilización 19 y se hace fluir a través de un serpentín dispuesto en el tanque aislado 11 de modo que el agua contenida en el tanque aislado 11 se calienta. Además (como en la presente realización) o como alternativa, el agua calentada puede fluir directamente hacia al menos una aplicación de calefacción, tal como a una calefacción por suelo radiante, un radiador, un calentador de aire o similar. Si es necesario, se puede proporcionar un dispositivo de conmutación para que el agua calentada pueda circular a través del serpentín para producir agua caliente sanitaria o hacia la al menos una aplicación de calefacción para calefacción de espacios, dependiendo de la demanda. Si se requiere agua caliente para una aplicación doméstica, tal como agua de grifo, entonces se puede extraer del tanque aislado 11 y conducirla a través del conducto de agua caliente sanitaria 26 hacia afuera de la unidad de interior 10 hasta su aplicación doméstica, por ejemplo, en la misma habitación de la casa, o en otra diferente. Para rellenar el tanque aislado 11, se hace fluir agua fría hacia el interior del tanque a través de un conducto de agua dulce 27. Por supuesto, la invención no queda limitada a este respecto, y son concebibles otras realizaciones.
Para conseguir el intercambio de calor mencionado anteriormente entre el R32 gaseoso y caliente y el agua fría del interior del intercambiador de calor de lado de utilización 19, se hace fluir R32 gaseoso y caliente desde la unidad de exterior (no mostrada) hasta el interior del intercambiador de calor de lado de utilización 19 a través de un conducto de refrigerante gaseoso 17.
En consecuencia, se puede intercambiar calor entre el refrigerante gaseoso y caliente que entra al intercambiador de calor de lado de utilización 19 a través del conducto de refrigerante gaseoso 17 y el agua fría en dicho intercambiador de calor de lado de utilización 19. Por el contrario, no sólo el agua se calienta de este modo, sino que la temperatura del refrigerante se reduce en consecuencia. Dependiendo de la aplicación deseada, el intercambio de calor en el interior del intercambiador de calor de lado de utilización 19 se puede realizar tanto en flujo paralelo como a contracorriente.
Debido al enfriamiento descrito del refrigerante durante el intercambio de calor dentro del intercambiador de calor de lado de utilización 19, el refrigerante se hace líquido, sale del intercambiador de calor de lado de utilización 19 a través de un conducto de refrigerante líquido 18, y a continuación sale de la unidad de interior 10 y vuelve a la unidad de exterior (no mostrada) del circuito de refrigerante. Allí dentro, la temperatura del refrigerante se hace aumentar de nuevo debido a una compresión y a un intercambio de calor dentro del intercambiador de calor de lado de fuente de calor del circuito de refrigerante. El refrigerante se puede usar entonces para llevar a cabo un nuevo intercambio de calor con agua fría en el interior del intercambiador de calor de lado de utilización 19 para producir, por ejemplo, agua caliente.
Otros elementos comúnmente conocidos de una unidad de interior de bomba de calor de aire, como válvulas de purga de aire, un filtro magnético, un controlador, una válvula de tres vías, un sensor de flujo, un vaso de expansión, un sensor de presión, un calentador de respaldo, un terminal de conexión, una caja de interruptores, una interfaz de usuario, una bomba de circulación, etc. no son relevantes para la descripción de las realizaciones a modo de ejemplo y son bien conocidos por un experto en la técnica, de modo que se omitirá una descripción adicional de los mismos. Por lo tanto, algunos de los elementos tampoco están representados en los dibujos con fines de orientación.
La Figura 3 muestra una parte superior de la unidad de interior 10 de la realización a modo de ejemplo mostrada en las Figuras 1 y 2. De la Figura 3 se desprende que la unidad de interior 10 comprende un contenedor sellado 20, que está alojado dentro de la carcasa exterior 15 de la unidad de interior 10. Dicho contenedor sellado 20 es un contenedor hermético, que en la presente realización comprende una parte inferior 21 y una parte superior 22 y puede alojar al menos uno de entre el compresor, el intercambiador de calor de lado de utilización 19, el dispositivo de expansión y el intercambiador de calor de lado de fuente de calor. Aunque la presente realización muestra el contenedor sellado configurado como una caja de chapa metálica, también son concebibles otras configuraciones.
Uno de dichos ejemplos se muestra en la Figura 5. En este ejemplo, el contenedor sellado 20 puede estar hecho de al menos dos miembros de diferente material. Los dos miembros pueden comprender una carcasa 29 hecha, por ejemplo, de material plástico y una tapa 30 hecha, por ejemplo, de chapa metálica. La carcasa 29 sustituye, por ejemplo, a cuatro de las chapas metálicas de la realización mostrada en la Figura 4, por ejemplo a aquéllas que se asemejan a la parte inferior 21, a la parte superior 22 y a tres de las paredes laterales 28. Una pared lateral restante 28, particularmente aquélla a través de la cual pasan los conductos 14, 17, 18 y que comprende las zonas de contacto sellado 25, se mantiene como tapa 30 de chapa metálica. En comparación con una caja de chapa metálica, en la que se requieren sellados entre todas y cada una de las chapas metálicas, esta realización solamente requiere un sellado 31 entre la carcasa 29 y la tapa 30. La chimenea 24, en esta realización, se muestra relativamente corta para que la abertura de escape 23 quede situada sólo ligeramente por encima de la parte superior 22. Sin embargo, en otras realizaciones, la chimenea 24 puede extenderse mediante un tubo o conducto al objeto de disponer la abertura de escape 23 en una posición más alta, similar a la que se muestra en la realización de la Figura 3.
En las realizaciones a modo de ejemplo descritas en la presente memoria, el contenedor sellado 20, a modo de ejemplo, aloja y cubre completamente el intercambiador de calor de lado de utilización 19. Se destaca a este respecto que el contenedor sellado no se muestra en la Figura 2 excepto por las paredes laterales 28 a través de las cuales pasa el conducto de refrigerante gaseoso 17, el conducto de refrigerante líquido 18 y los conductos de conexión de agua 14. Además, el contenedor sellado 20 se muestra de forma aislada en la Figura 4A y, al objeto de mostrar su interior, con la parte inferior 21, la parte superior 22 y dos de las paredes laterales 28 eliminadas en la Figura 4B.
Sin embargo, también es posible que al menos uno, o todos, de entre el compresor, la válvula de expansión y el intercambiador de calor de lado de fuente de calor también estén alojados en el contenedor sellado. En tal configuración, el contenedor sellado 20 puede ser entonces la carcasa exterior de la unidad de interior 10.
La provisión de un contenedor sellado 20 que cubre completamente y aloja el intercambiador de calor de lado de utilización 19 de la unidad de interior 10 permite evitar problemas relacionados con posibles fugas de refrigerante dentro del intercambiador de calor de lado de utilización 19. Dicha configuración puede evitar un escape incontrolado de refrigerante inflamable, en este caso R32, hacia el espacio interior en el que está dispuesta la unidad de interior 10. Los conductos de agua y de refrigerante que entran o salen del contenedor sellado 20 para conectar el intercambiador de calor de lado de utilización 19 con el circuito de refrigerante y el circuito de agua descrito anteriormente penetran a través de las paredes del contenedor sellado en la realización de las Figuras 1 a 3. Sin embargo, dichas áreas de penetración también están selladas, de modo que también se puede evitar un escape incontrolado de fugas de refrigerante en dichas áreas de contacto selladas 25 del contenedor sellado 20.
Para evitar que la presión del interior de dicho contenedor sellado 20 aumente debido a una fuga de refrigerante y para impedir un escape incontrolado del refrigerante inflamable fugado al espacio interior, el contenedor sellado 20 comprende una abertura de escape 23. Dicha abertura de escape 23 permite que la fuga de refrigerante pueda ser evacuada al exterior de la carcasa exterior 15 de la unidad de interior 10 de una manera más controlada. Esto permite conseguir una dispersión suficiente del refrigerante inflamable evacuado e impedir el riesgo de concentración de refrigerante inflamable en el espacio interior.
Resulta evidente a partir de una comparación de las Figuras 2, 3 y 4A, 4B que además la conexión del intercambiador de calor de lado de utilización 19 al conducto del circuito de refrigerante está dispuesta en el interior del contenedor sellado 20 y que sólo los conductos del circuito de refrigerante y los conductos de conexión de agua entran/salen del contenedor sellado 20. Por lo tanto, los puntos potenciales de fuga, concretamente el intercambiador de calor de lado de utilización 19, tal como un intercambiador de calor de placas, y la conexión del intercambiador de calor de lado de utilización 19 a los conductos del circuito de refrigerante están dispuestos en el contenedor sellado 20. Para decirlo de otra manera, las conexiones de soldadura en las que es probable que se produzcan fugas están dispuestas dentro del contenedor sellado 20. En consecuencia, los riesgos derivados de la fuga de refrigerante en dichos puntos de conexión del intercambiador de lado de utilización 19 a la parte restante del circuito de refrigerante se pueden reducir, ya que dicha fuga de refrigerante simplemente se filtraría al interior del contenedor sellado y a continuación podría ser evacuada al exterior de la carcasa exterior 15 de la unidad de interior 10 a través de la abertura de escape 23 de una forma más controlada.
Para conseguir dicha evacuación controlada de fuga de refrigerante a través de la abertura de escape 23, el refrigerante fugado debe evacuarse a una altura suficientemente alta. Según la invención, por ejemplo en la realización mostrada en la Figura 3, el contenedor sellado 20 comprende una chimenea 24 que tiene un primer extremo y un segundo extremo. El primer extremo de la chimenea 24 está en comunicación de fluido con una parte interior del contenedor sellado 20, en la que está dispuesto el intercambiador de calor de lado de utilización 19. Por el contrario, la abertura de escape 23 del contenedor sellado 20 está dispuesta en el segundo extremo de la chimenea. Esta chimenea 24 tiene como objetivo aumentar la altura de escape de la fuga de refrigerante. Esto proporciona una dispersión suficiente del refrigerante fugado dentro del espacio interior, manteniendo al mismo tiempo pequeño el tamaño total de la unidad de interior 10. En la realización a modo de ejemplo de las Figuras 1 a 3, la chimenea 24 representa un conducto recto, en el que el primer extremo es un extremo inferior de la chimenea y el segundo extremo está en una posición más alta que el primer extremo.
Además, la chimenea 24 de la realización de las Figuras 1 a 3, y en consecuencia también la abertura de escape 23 del contenedor sellado 20, sobresale a través de la parte superior 16 de la carcasa exterior 15 de la unidad de interior 10 en una dirección de altura para evacuar la fuga de refrigerante hacia el exterior de la carcasa exterior 15 lo más alto posible.
Evacuar la fuga de refrigerante inflamable lo más alto posible garantiza que se puede obtener una dilución suficiente de la fuga de R32 y que se puede evitar la concentración de refrigerante inflamable dentro del espacio interior. Los requisitos específicos para la altura de la abertura de escape se ejemplifican con más detalle a continuación.
En otras realizaciones no ilustradas, también es posible que la chimenea 24 se extienda en dirección horizontal, de modo que el primer extremo y el segundo extremo de la chimenea 24 estén dispuestos al mismo nivel (altura).
También es posible que la chimenea 24 sobresalga de una superficie lateral del contenedor sellado 20. Dicha superficie lateral representa una superficie vertical del contenedor sellado que está dispuesta entre la parte inferior 21 y la parte superior 22 del contenedor sellado 20.
En este contexto, la chimenea 24 puede comprender una forma de "L", de modo que un segundo extremo de la misma se abre en una dirección que está orientada alejándose de la placa base 11 de la unidad de interior 10 y está dispuesto en una posición más alta que el primer extremo de la chimenea 24 que está en comunicación de fluido con el interior del contenedor sellado 20. Dicha configuración se muestra a modo de ejemplo en la realización de la Figura 6.
La Figura 6 representa una vista en sección transversal simplificada de la parte superior de una unidad de interior 10 similar a la descrita con respecto a las Figuras 1 a 4B. La Figura 6 sólo difiere en la forma y disposición de la chimenea 24. En consecuencia, se omite la descripción redundante de los elementos similares a los de la realización de las Figuras 1 a 4B. Además, se destaca que la conexión del conducto de refrigerante gaseoso 17 y del conducto de conexión de agua 14 en la parte superior del contenedor sellado 20 se omiten en la Figura 6 también con fines de orientación.
Sin embargo, con respecto a la realización de la Figura 6, es conveniente que también la abertura de escape 23 de la chimenea 24 en forma de "L" del segundo extremo de la chimenea 24 de la Figura 6 esté situada a una altura H por encima del suelo del espacio interior, como se ha explicado anteriormente. En una realización particular, la abertura de escape 23 de la chimenea 24 de la Figura 6 está situada por encima de la parte superior 16 de la carcasa exterior 15. En cualquier caso, la fuga de refrigerante del interior del contenedor sellado 20 se puede evacuar en una posición suficientemente alta en esta realización. Tal disposición proporciona una disposición simple, segura y flexible del intercambiador de calor de lado de utilización 19 dentro de la unidad de interior 10. En otra realización, representada por las líneas discontinuas en la Figura 6, la chimenea 24 puede estar dirigida hacia abajo, es decir, la abertura de escape 23 está orientada hacia el suelo. Por lo tanto, se reduce el riesgo de que entre materia extraña en el contenedor sellado 20 a través de la chimenea 24. En la realización mostrada, la abertura de escape 23 está dispuesta más baja que la parte inferior 21 del contenedor sellado 20. Sin embargo, se debe tener cuidado de que la altura de la abertura de escape 23 aún cumpla los requisitos descritos anteriormente.
En la vista en sección transversal de la Figura 7 se muestra otra realización alternativa de unidad de interior, que no forma parte de la invención reivindicada. Dicha realización difiere de las realizaciones descritas anteriormente en la configuración del contenedor sellado 20 y de la abertura de escape 23, y no requiere una chimenea. No obstante, se omitirá la descripción de los elementos similares a los de las realizaciones descritas anteriormente.
La abertura de escape 23 de la realización de la Figura 7 está dispuesta en la parte superior 22 del contenedor sellado 20. Además, el contenedor sellado 20 sobresale a través de la parte superior 16 de la carcasa exterior 15 de la unidad de interior 10.
Una realización adicional, que no forma parte de la invención reivindicada, se muestra en la vista en sección transversal parcial de la unidad de interior 10 de la Figura 8. En esta realización, el intercambiador de calor de lado de utilización 19, que está alojado en el contenedor sellado 20, y todos los conductos de agua y refrigerante correspondientes, tal como el conducto de refrigerante gaseoso 17, el conducto de refrigerante líquido 18, así como los conductos de conexión de agua 14, entran y salen del contenedor sellado 20 a través de la abertura de escape 23.
Una disposición de los conductos que entran y salen del contenedor sellado 20 a través de la abertura de escape 23 permite evitar áreas de contacto selladas 25, por ejemplo, en las paredes laterales del contenedor sellado 20, a través de las cuales el refrigerante fugado podría potencialmente escaparse del contenedor sellado 20 de manera incontrolada. En consecuencia, se puede mejorar la seguridad de dicha unidad de interior 10.
Se ha de tener en cuenta que dicha disposición funciona con todas las realizaciones descritas anteriormente, es decir, con las que tienen una chimenea 24 y con las que tienen una abertura de escape 23 en la parte superior 22 del contenedor sellado 20 que sobresale de la parte superior 16 de la unidad de interior 10.
Independientemente de la configuración y disposición real del contenedor sellado 20, la chimenea 24, la abertura de escape 23 o similares, se destaca una vez más que es importante situar la abertura de escape 23 del contenedor sellado 20 tan elevada como sea posible por encima del suelo del espacio interior, cuando la carcasa exterior de la unidad de interior está instalada en la misma.
Esto permite que, si se escapa refrigerante inflamable del intercambiador de calor de lado de utilización 19, o de sus puntos de conexión, a los elementos restantes del circuito de refrigerante dispuestos en la unidad de exterior, éste se pueda acumular principalmente dentro del contenedor sellado 20. Si la cantidad de fuga de refrigerante aumenta y se llena el contenedor sellado, la fuga de refrigerante se puede evacuar al exterior de la unidad de interior 10 y hacia el espacio interior en una posición elevada a través de la abertura de escape 23.
Dado que el refrigerante inflamable usado en las realizaciones descritas anteriormente tiene una densidad mayor que el aire a presión atmosférica, el refrigerante inflamable se acumulará en una parte inferior del espacio interior. Esto puede provocar una concentración peligrosa de refrigerante inflamable dentro del espacio interior que, en el peor de los casos, puede provocar una inflamación.
En consecuencia, todas las realizaciones descritas anteriormente tienen como objetivo, fundamentalmente, disponer todos los puntos potenciales de fuga de refrigerante dentro del contenedor sellado. De este modo, la altura a la que se libera el refrigerante desde el contenedor sellado se puede determinar/definir de forma fiable y ajustarse a las necesidades, en particular disponiendo apropiadamente la abertura de escape. En particular, el refrigerante puede evacuarse al objeto de garantizar una dilución suficiente del refrigerante en el espacio interior. Esto reduce el riesgo de una concentración de refrigerante inflamable dentro del espacio interior.
Tener una abertura de escape 23 en un extremo de una chimenea 24 permite conseguir dicha dispersión debido a la altura suficiente de la abertura de escape, respectivamente. En este sentido, todas las realizaciones descritas de la invención se refieren a sistemas de refrigeración de estanqueidad mejorada y evacúan el refrigerante inflamable a través de la abertura de escape 23 a al menos 1,8 m por encima del suelo del espacio interior en el que está situada la unidad de interior. La altura H de la abertura de escape se ha resaltado en la Figura 2 con fines de orientación. Por consiguiente, no se requiere ventilación ni nada similar, incluso en espacios interiores pequeños (tal como, por ejemplo, en casas) que tengan una superficie total del espacio interior de 200 m2 o menos. Sin embargo, también son aplicables disposiciones con una altura de escape más baja a través de la abertura de escape 23. En este contexto, es posible disponer la altura de escape del refrigerante inflamable fugado a través de la abertura de escape 23 por debajo de 1,8 m con respecto al suelo del espacio interior en el que está dispuesta la unidad de interior. Sin embargo, dichas configuraciones pueden requerir medios adicionales para garantizar una manipulación segura en caso de fuga. Un ejemplo de dichos medios adicionales es un ventilador que aumenta la mezcla del refrigerante fugado con el volumen de aire disponible en el espacio interior, o que incluso intercambia el aire del espacio interior mediante el uso de una ventilación activa del espacio interior.
El ventilador se puede hacer funcionar de forma continua, o su arranque puede activarse al detectar una fuga de refrigerante. Por tanto, se puede conseguir una dispersión suficiente del refrigerante inflamable fugado en el espacio intermedio. Otros ejemplos que se pueden llevar a cabo comprenden funciones de alarma o una evacuación del refrigerante presente en el circuito de refrigerante hasta una ubicación dentro del circuito de refrigerante en la que pueda ser almacenado de forma segura, tal como hasta una unidad de exterior de la bomba de calor.
Para sistemas de refrigeración sin estanqueidad mejorada, la altura de la abertura de escape 23 debe ser igual o mayor que el resultado mayor de las siguientes fórmulas:
H refleja la altura mínima de la abertura de escape 23 medida desde el suelo del espacio interior, mc refleja una masa de refrigerante en el circuito de refrigerante, LFL refleja un límite de inflamabilidad inferior del refrigerante usado, SF refleja un factor de seguridad, y A representa el área del espacio interior. El límite de inflamabilidad inferior del R32 se puede considerar, a modo de ejemplo, como LFL = 0,307, el factor de seguridad como SF = 0,75 y el área del espacio interior como A = 200 m2.
La inserción de los valores mencionados anteriormente de SF = 0,75 y A = 200 m2 en las fórmulas anteriores proporciona las siguientes fórmulas:
Sin embargo, también son aplicables otros valores para el área del espacio interior A, el factor de seguridad SF, etc. Dicha altura H de la abertura de escape se ha destacado en la Figura 2 con fines de orientación.
En caso de instalar una unidad de interior en forma de unidad de interior de suelo, la altura se puede medir desde el suelo del espacio interior que está en contacto directo con una placa base o soporte de la unidad de interior. Sin embargo, también son aplicables diferentes instalaciones de la unidad de interior, por ejemplo sobre un estante o una plataforma. En tales casos, la altura de la abertura de escape no se calcula desde la plataforma que está en contacto con la unidad de interior, sino desde el suelo del espacio interior que está en contacto con la plataforma. Incluso cuando se disponen varios elementos entre la unidad de interior (que comprende la abertura de escape) y el suelo del espacio interior, la altura de la abertura de escape se calcula desde el suelo del espacio interior hasta la abertura de escape del contenedor sellado, independientemente del número de elementos dispuestos entremedias. En cualquier caso, para sistemas de refrigeración sin estanqueidad mejorada, la altura mínima de la abertura de escape con respecto a la superficie inferior (suelo) del espacio interior debe ser de 0,6 m.
Lista de referencias
10 unidad de interior
11 tanque aislado
12 placa base
13 bandeja de drenaje
14 conducto de conexión de agua
15 carcasa exterior
16 parte superior de la carcasa exterior
17 conducto de refrigerante gaseoso
18 conducto de refrigerante liquido
19 intercambiador de calor de lado de utilización
20 contenedor sellado
21 parte inferior del contenedor sellado
22 parte superior del contenedor sellado
23 abertura de escape
24 chimenea
25 área de contacto sellada
26 conducto de agua caliente sanitaria
27 conducto de agua dulce
28 paredes laterales del contenedor sellado
29 carcasa
30 tapa
31 sellado

Claims (13)

  1. REIVINDICACIONES 1. Bomba de calor, que comprende: un circuito de refrigerante configurado para hacer circular un refrigerante inflamable, teniendo el circuito de refrigerante un compresor, un intercambiador de calor de lado de utilización (19), un dispositivo de expansión y un intercambiador de calor de lado de fuente de calor conectados mediante conductos; y una unidad de interior (10) configurada para estar dispuesta en un espacio interior, que comprende: una carcasa exterior (15) que tiene una parte superior (16); un contenedor sellado (20) alojado en la carcasa exterior (15), en la que el contenedor sellado (20) tiene una parte inferior (21) y una parte superior (22) y aloja al menos uno de entre el compresor, el intercambiador de calor de lado de utilización (19), el dispositivo de expansión y el intercambiador de calor de lado de fuente de calor, en la que el contenedor sellado (20) tiene una abertura de escape (23) adaptada para evacuar una fuga de refrigerante al exterior de la carcasa exterior (15) de la unidad de interior (10), caracterizada por que el contenedor sellado (20) comprende una chimenea (24) adaptada para evacuar una fuga de refrigerante al espacio interior, teniendo la chimenea (24) un primer extremo y un segundo extremo, en la que el primer extremo de la chimenea (24) está en comunicación de fluido con una parte interior del contenedor sellado (20), y la abertura de escape (23) del contenedor sellado (20) está dispuesta en el segundo extremo de la chimenea (24).
  2. 2. Bomba de calor según la reivindicación 1, en la que la abertura de escape (23) está situada más lejos de la parte inferior (21) que de la parte superior (22) del contenedor sellado (20) para evacuar la fuga de refrigerante al espacio interior.
  3. 3. Bomba de calor según la reivindicación 2, en la que la abertura de escape (23) está situada por encima de la parte superior (16) de la carcasa exterior (15).
  4. 4. Bomba de calor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el intercambiador de calor de lado de utilización (19) está alojado en el contenedor sellado (20).
  5. 5. Bomba de calor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que una conexión del al menos uno de entre el compresor, el intercambiador de calor de lado de utilización (19), el dispositivo de expansión y el intercambiador de calor de lado de fuente de calor, que está/están alojado(s) en el contenedor sellado (20), con los conductos está alojada en el contenedor sellado (20).
  6. 6. Bomba de calor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que a) la abertura de escape (23) está situada a al menos 1,8 m por encima del suelo del espacio interior, cuando la carcasa exterior (15) de la unidad de interior (10) está instalada o b) la abertura de escape (23) está situada por debajo de 1,8 m con respecto al suelo del espacio interior, cuando la carcasa exterior (15) de la unidad de interior (10) está instalada y está dispuesto un ventilador para al menos hacer circular aire en el espacio interior.
  7. 7. Bomba de calor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que la abertura de escape (23) está situada a una altura por encima del suelo del espacio interior, cuando la carcasa exterior (15) de la unidad de interior (10) está instalada, que es igual o superior al resultado mayor de las siguientes fórmulas:
    en donde H refleja la altura mínima de la abertura de escape (23) medida desde el suelo del espacio interior, mc refleja una masa del refrigerante en el circuito de refrigerante, LFL refleja un coeficiente de nivel de inflamabilidad bajo.
  8. 8. Bomba de calor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que una acumulación en el contenedor sellado (20) de todas las aberturas, distintas de la abertura de escape (23), que tienen una dimensión única de más de 0,1 mm y que comunican el interior del contenedor sellado (20) con un entorno exterior del contenedor sellado (20), es menor de 5 cm2, en la que las aberturas situadas en el contenedor sellado (20), distintas de la abertura de escape (23), que tienen una dimensión única de no más de 0,1 mm no se consideran aberturas por donde la fuga de refrigerante pueda escapar.
  9. 9. Bomba de calor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que los conductos que se conectan con al menos uno de entre el compresor, el intercambiador de calor de lado de utilización (19), el dispositivo de expansión y el intercambiador de calor de lado de fuente de calor, que está/están alojado(s) en el contenedor sellado (20), pasan a través de la abertura de escape (23) para conectarse al resto del circuito de refrigerante.
  10. 10. Bomba de calor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el circuito de refrigerante contiene el refrigerante inflamable, y/o en la que el refrigerante consiste en R32 o comprende R32.
  11. 11. Método para instalar una bomba de calor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 anteriores, que comprende la siguiente etapa: instalar la carcasa exterior (15) de la unidad de interior (10) de la bomba de calor en el espacio interior, en el que la abertura de escape (23) del contenedor sellado (20) está dispuesta a al menos 1,8 m por encima del suelo del espacio interior.
  12. 12. Método para instalar una bomba de calor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 anteriores, que comprende la siguiente etapa: instalar la carcasa exterior (15) de la unidad de interior (10) de la bomba de calor en el espacio interior, en el que un ventilador está dispuesto en el espacio interior para al menos hacer circular aire en el espacio interior, y en el que la abertura de escape (23) del contenedor sellado (20) está dispuesta por debajo de 1,8 m con respecto al suelo del espacio interior.
  13. 13. Método para instalar una bomba de calor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 anteriores, que comprende la siguiente etapa: instalar la carcasa exterior (15) de la unidad de interior (10) de la bomba de calor en el espacio interior, en el que la abertura de escape (23) del contenedor sellado (20) está dispuesta a una altura por encima del suelo del espacio interior, cuando la carcasa exterior (15) de la unidad de interior (10) está instalada, que es igual o superior al resultado mayor de las siguientes fórmulas:
    en donde H refleja la altura mínima de la abertura de escape (23) medida desde el suelo del espacio interior, mc refleja una masa del refrigerante en el circuito de refrigerante, LFL refleja un límite de inflamabilidad inferior, SF refleja un factor de seguridad, en donde SF es 0,75, y A representa el área del espacio interior, en donde A es preferiblemente 200 m2.
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