ES3062142T3

ES3062142T3 - Degassing device

Info

Publication number: ES3062142T3
Application number: ES24190620T
Authority: ES
Inventors: Marian Masik
Original assignee: Vaillant GmbH; Protherm Production sro
Current assignee: Vaillant GmbH; Protherm Production sro
Priority date: 2023-08-07
Filing date: 2024-07-24
Publication date: 2026-04-08
Anticipated expiration: 2044-07-24
Also published as: SK1352023U1; SK10025Y1

Description

[0001] DESCRIPCIÓN[0001] DESCRIPTION

[0002] Dispositivo de desgasificación[0002] Degassing device

[0003] Campo de la invención[0003] Field of invention

[0004] La invención se refiere a un dispositivo de desgasificación para separar burbujas de gas del líquido, particularmente del líquido de transferencia de calor en un sistema de calentamiento y/o enfriamiento con una bomba de calor. Antecedentes de la invención[0004] The invention relates to a degassing device for separating gas bubbles from a liquid, particularly from the heat transfer liquid in a heating and/or cooling system with a heat pump. Background of the invention

[0005] El proceso de desgasificación en los sistemas de calefacción se desarrolló originalmente para separar el aire o sus componentes. El aire que se ha infiltrado en el circuito de líquido de transferencia de calor cerrado debido a fugas o mal funcionamiento es un elemento indeseable y, por lo tanto, debe eliminarse del circuito de líquido de transferencia de calor.[0005] The degassing process in heating systems was originally developed to separate air or its components. Air that has infiltrated the closed heat transfer fluid circuit due to leaks or malfunction is an undesirable element and must therefore be removed from the heat transfer fluid circuit.

[0006] El separador más simple de aire del líquido es, por ejemplo, una válvula de ventilación de tipo flotador para liberar aire, que generalmente se ubica en el punto geográfico más alto del sistema de calentamiento.[0006] The simplest air separator from the liquid is, for example, a float-type vent valve to release air, which is usually located at the highest geographical point of the heating system.

[0007] Otro dispositivo de desgasificación de uso común incluye una entrada de líquido, una salida de líquido, una cámara de recogida y una trayectoria de flujo de líquido que se extiende desde la entrada de líquido a través de la cámara de recogida hasta la salida de líquido. Un dispositivo de desgasificación de este tipo a menudo incluye una válvula de ventilación de tipo flotador como componente.[0007] Another commonly used degassing device includes a liquid inlet, a liquid outlet, a collection chamber, and a liquid flow path extending from the liquid inlet through the collection chamber to the liquid outlet. Such a degassing device often includes a float-type vent valve as a component.

[0008] Otro tipo conocido de separador es un dispositivo para desgasificar microburbujas, que normalmente incluye al menos un elemento de separación en la cámara de recogida. El elemento de separación puede ser una pared, una rejilla metálica, un tubo u otro componente adecuado diseñado para crear, hacer crecer y separar burbujas de gas del flujo del líquido de transferencia de calor.[0008] Another known type of separator is a microbubble degassing device, which typically includes at least one separation element in the collection chamber. The separation element may be a wall, a metal grid, a tube, or another suitable component designed to create, grow, and separate gas bubbles from the heat transfer fluid flow.

[0009] Cuando el flujo de líquido encuentra el elemento de separación después de la entrada de líquido, el flujo se ralentiza en la cámara, permitiendo que las burbujas de gas se separen de la corriente, se agreguen en el fondo de la cámara, formando grandes burbujas que se elevan hacia arriba.[0009] When the liquid flow encounters the separation element after the liquid inlet, the flow slows down in the chamber, allowing gas bubbles to separate from the stream, aggregate at the bottom of the chamber, forming large bubbles that rise upwards.

[0010] Una vez que alcanzan la parte superior de la válvula de ventilación, las burbujas agregadas presionan contra el flotador de la válvula de ventilación y se expulsa el gas acumulado.[0010] Once they reach the top of the vent valve, the added bubbles press against the vent valve float and the accumulated gas is expelled.

[0011] Este tipo de dispositivo de desgasificación es muy eficaz para eliminar el gas disuelto del líquido de transferencia de calor en un circuito cerrado. Para una separación eficaz del gas del líquido, el volumen de la cámara de recogida debe ser relativamente grande.[0011] This type of degassing device is very effective at removing dissolved gas from the heat transfer fluid in a closed circuit. For effective gas-liquid separation, the collection chamber volume must be relatively large.

[0012] Una máquina de refrigeración por compresión es la base de un sistema de calentamiento y/o enfriamiento con una bomba de calor para calentar y/o enfriar espacios y preparar agua caliente. Esta máquina genera calor para calentar el agua de calentamiento a partir del calor extraído del entorno externo, mientras que el fluido de trabajo de la máquina de compresión circula como refrigerante en un ciclo termodinámico en sentido antihorario.[0012] A compression refrigeration machine is the basis of a heating and/or cooling system with a heat pump for heating and/or cooling spaces and preparing hot water. This machine generates heat to heat the heating water from heat extracted from the external environment, while the working fluid of the compression machine circulates as a refrigerant in a counterclockwise thermodynamic cycle.

[0013] Actualmente se usa un calentador de respaldo eléctrico estándar para desgasificar el líquido de transferencia de calor en tales dispositivos, que incluye una función de cámara de recolección. En la parte superior, se conecta una válvula de ventilación de aire a través de una conexión especial de latón.[0013] A standard electric backup heater is currently used to degas the heat transfer fluid in such devices, which includes a collection chamber function. An air vent valve is connected at the top via a special brass fitting.

[0014] Por razones medioambientales, las bombas de calor más nuevas ya no usan refrigerantes de seguridad, sino que usan fluidos de trabajo naturales inflamables como el R290 y el R1270, u otros refrigerantes inflamables comunes como el R32.[0014] For environmental reasons, newer heat pumps no longer use safety refrigerants, but instead use flammable natural working fluids such as R290 and R1270, or other common flammable refrigerants such as R32.

[0015] Dependiendo del circuito y del modo de funcionamiento, las fugas en el condensador o evaporador pueden provocar fugas de fluido de trabajo gaseoso e inflamable desde el circuito de refrigerante al circuito de líquido de transferencia de calor (también se denomina circuito de bomba de calor secundario).[0015] Depending on the circuit and mode of operation, leaks in the condenser or evaporator can cause leaks of gaseous and flammable working fluid from the refrigerant circuit into the liquid heat transfer circuit (also called the secondary heat pump circuit).

[0016] En el estado de la técnica anterior, esto se evita mediante el uso de intercambiadores de calor de doble pared hechos de acero inoxidable como condensadores y evaporadores.[0016] In the prior art, this is avoided by using double-walled heat exchangers made of stainless steel as condensers and evaporators.

[0017] En caso de fuga, el fluido de trabajo inflamable entra en el espacio entre las dos paredes, donde se extrae por separado y se somete a un tratamiento adicional. Este tratamiento adicional también se puede omitir si hay una ruta segura a la atmósfera, donde se mezcla con el aire hasta tal punto que no se puede formar una mezcla inflamable. El espacio suele ser solo unas pocas décimas de milímetro. Sin embargo, estos tipos de construcciones son caros por un lado e impiden la transferencia de calor por el otro, ya que el espacio intermedio actúa como aislamiento térmico, reduciendo de este modo la eficiencia alcanzable. Además, las fugas también pueden afectar a ambas paredes, incluida la exterior.[0017] In the event of a leak, the flammable working fluid enters the space between the two walls, where it is extracted separately and undergoes further treatment. This further treatment can also be omitted if there is a safe route to the atmosphere, where it mixes with the air to such an extent that a flammable mixture cannot form. The space is usually only a few tenths of a millimeter. However, these types of constructions are expensive on the one hand and impede heat transfer on the other, since the space between them acts as thermal insulation, thus reducing the achievable efficiency. Furthermore, leaks can also affect both walls, including the outer one.

[0018] Por estas razones, se utilizan de nuevo intercambiadores de calor de pared simple (condensador, evaporador) y se implementan soluciones eficaces para desgasificar circuitos de calentamiento.[0018] For these reasons, single-walled heat exchangers (condenser, evaporator) are used again and effective solutions for degassing heating circuits are implemented.

[0019] Para evitar concentraciones peligrosas de refrigerante inflamable en un edificio, es esencial usar un dispositivo de desgasificación adecuado en el sistema de calefacción; no se puede usar la solución estándar utilizada actualmente de una válvula de ventilación conectada a un calentador de agua eléctrico.[0019] To avoid dangerous concentrations of flammable refrigerant in a building, it is essential to use a suitable degassing device in the heating system; the currently used standard solution of a vent valve connected to an electric water heater cannot be used.

[0020] El proceso de desgasificación de microburbujas también se puede usar para separar refrigerantes inflamables que pueden haberse filtrado del circuito de refrigerante al medio de transferencia de calor en sistemas de bomba de calor en caso de mal funcionamiento, siempre que la tubería de ventilación asociada no conduzca al interior del edificio, sino al entorno externo.[0020] The microbubble degassing process can also be used to separate flammable refrigerants that may have leaked from the refrigerant circuit into the heat transfer medium in heat pump systems in the event of a malfunction, provided that the associated vent pipe does not lead into the interior of the building, but to the external environment.

[0021] Como ya se ha mencionado, para una separación eficaz del gas del líquido, el volumen de la cámara de recogida debe ser relativamente grande. Por lo tanto, es ventajoso incluir, cuando sea posible, funciones adicionales en el dispositivo de desgasificación que, de lo contrario, tendrían que implementarse en otra parte del sistema de calentamiento y/o enfriamiento.[0021] As already mentioned, for effective gas-liquid separation, the collection chamber volume must be relatively large. Therefore, it is advantageous to include, where possible, additional functions in the degassing device that would otherwise have to be implemented elsewhere in the heating and/or cooling system.

[0022] El documento DE 102020 103743 A1 divulga un dispositivo de desgasificación de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. Cada uno de los documentos DE 102022 119835 A1, documento EP 4047 288 A1, documento EP 1 562 001 A1 y documento EP 0363 586 B1 divulga ejemplos alternativos de dispositivos de desgasificación.[0022] Document DE 102020 103743 A1 discloses a degassing device according to the preamble of claim 1. Each of documents DE 102022 119835 A1, document EP 4047 288 A1, document EP 1 562 001 A1 and document EP 0363 586 B1 discloses alternative examples of degassing devices.

[0023] La invención presentada describe un dispositivo de desgasificación compacto, adecuado para desgasificar refrigerantes inflamables del líquido de transferencia de calor, que integra varias funciones.[0023] The presented invention describes a compact degassing device, suitable for degassing flammable refrigerants from the heat transfer liquid, which integrates several functions.

[0024] Sumario de la invención[0024] Summary of the invention

[0025] El dispositivo de desgasificación diseñado para sistemas de calentamiento y/o enfriamiento con una bomba de calor para separar burbujas de refrigerante gaseoso inflamable del líquido de transferencia de calor consiste en un módulo superior e inferior, conectados herméticamente entre sí.[0025] The degassing device designed for heating and/or cooling systems with a heat pump to separate bubbles of flammable gaseous refrigerant from the heat transfer liquid consists of an upper and lower module, hermetically connected to each other.

[0026] El módulo superior está equipado con una conexión para la entrada de líquido de transferencia de calor, y una válvula de ventilación está dispuesta en su punto geométricamente más alto.[0026] The upper module is equipped with a connection for the inlet of heat transfer fluid, and a vent valve is arranged at its geometrically highest point.

[0027] El módulo inferior está equipado con una conexión para la salida del líquido de transferencia de calor, con agua o una mezcla de agua con glicol utilizada como líquido de transferencia de calor.[0027] The lower module is equipped with a connection for the outlet of the heat transfer fluid, with water or a mixture of water with glycol used as the heat transfer fluid.

[0028] La conexión de los módulos superior e inferior se proporciona para formar una cámara de recogida para el líquido. Dentro del módulo superior, se dispone una pared de separación fija.[0028] The upper and lower modules are connected to form a collection chamber for the liquid. A fixed partition wall is provided within the upper module.

[0029] La pared de separación está dispuesta en la trayectoria del flujo de líquido, lo que hace que el flujo de líquido golpee la pared de separación después de que entre el líquido. En la cámara de recogida, el flujo se ralentiza, permitiendo que las burbujas de gas se separen de la corriente, agregándose en el fondo de la cámara para formar burbujas grandes que se elevan hacia arriba. Una vez que alcanzan el flotador de la válvula de purga de aire, las burbujas agregadas presionan contra el flotador, haciendo que se expulse el gas acumulado.[0029] The separator wall is positioned in the path of the liquid flow, causing the liquid flow to strike the separator wall after it enters. In the collection chamber, the flow slows, allowing gas bubbles to separate from the stream, accumulating at the bottom of the chamber to form large bubbles that rise. Once they reach the air purge valve float, the accumulated bubbles press against the float, causing the accumulated gas to be expelled.

[0030] El módulo inferior forma un volumen mayor de la cámara de recogida, haciendo posible disponer conexiones en sus paredes para algunos dispositivos funcionales, lo que es particularmente ventajoso para fines de servicio y/o monitorización de dispositivos.[0030] The lower module forms a larger volume of the collection chamber, making it possible to arrange connections on its walls for some functional devices, which is particularly advantageous for device service and/or monitoring purposes.

[0031] Dispuesto ventajosamente en el módulo inferior, hay una conexión especialmente para un sensor de presión, un sensor de temperatura, un manómetro de servicio, una válvula de alivio de presión de seguridad y una válvula de drenaje.[0031] Conveniently arranged in the lower module, there is a connection specifically for a pressure sensor, a temperature sensor, a service pressure gauge, a safety pressure relief valve, and a drain valve.

[0032] Hay una válvula de drenaje dispuesta ventajosamente en el dispositivo de desgasificación, ya que en el caso de una fuga de refrigerante, a menudo es necesario purgar el sistema para eliminar cualquier resto de refrigerante filtrado. Hay un manómetro de servicio dispuesto ventajosamente en el dispositivo de desgasificación, que proporciona un acceso rápido a la información de presión durante la inspección visual del dispositivo de calentamiento.[0032] A drain valve is conveniently located on the degassing device, as in the event of a refrigerant leak, it is often necessary to purge the system to remove any remaining leaked refrigerant. A service pressure gauge is also conveniently located on the degassing device, providing quick access to pressure information during visual inspection of the heating device.

[0033] El dispositivo de desgasificación se puede conectar a la tubería del medio de transferencia de calor en la unidad exterior o en la unidad interior de la bomba de calor y asegurarse usando un soporte de fijación.[0033] The degassing device can be connected to the heat transfer medium piping on the outdoor unit or the indoor unit of the heat pump and secured using a fixing bracket.

[0034] Por seguridad cuando se usan fluidos de trabajo inflamables, el dispositivo de desgasificación se ubica más comúnmente en la unidad exterior y, en este caso, la válvula de drenaje puede diseñarse como una válvula anticongelante, con protección contra congelamiento.[0034] For safety when using flammable working fluids, the degassing device is most commonly located in the outdoor unit and, in this case, the drain valve may be designed as an antifreeze valve, with freeze protection.

[0035] La solución de diseño descrita del dispositivo de desgasificación permite la integración de funciones adicionales necesarias para el funcionamiento del dispositivo de calentamiento mientras se maximiza el uso del espacio. Las funciones que de otro modo tendrían que implementarse en otra parte en el dispositivo de calentamiento están integradas en un dispositivo.[0035] The described design solution for the degassing device allows for the integration of additional functions required for the operation of the heating device while maximizing space utilization. Functions that would otherwise have to be implemented elsewhere in the heating device are integrated into a single unit.

[0036] Breve descripción de los dibujos[0036] Brief description of the drawings

[0037] La figura 1 y la figura 2 representan dos vistas del dispositivo de desgasificación con sensores integrados, válvulas y un manómetro de servicio.[0037] Figure 1 and Figure 2 represent two views of the degassing device with integrated sensors, valves and a service pressure gauge.

[0038] Ejemplo de realización[0038] Implementation example

[0039] El dispositivo de desgasificación diseñado para sistemas de calentamiento y/o enfriamiento con una bomba de calor para separar burbujas de refrigerante gaseoso inflamable filtrado del líquido de transferencia de calor consiste en un módulo superior 1 y un módulo inferior 2, conectados herméticamente entre sí.[0039] The degassing device designed for heating and/or cooling systems with a heat pump to separate bubbles of filtered flammable gaseous refrigerant from the heat transfer liquid consists of an upper module 1 and a lower module 2, hermetically connected to each other.

[0040] En la realización de ejemplo en la figura 1 y la figura 2, los módulos 1 y 2 tienen bridas en la junta, y la junta estanca al agua 3 se crea por medio de juntas y tornillos. Ambos módulos 1 y 2 están hechos ventajosamente de material compuesto.[0040] In the example embodiment in Figure 1 and Figure 2, modules 1 and 2 have flanges at the joint, and the watertight joint 3 is created by means of gaskets and screws. Both modules 1 and 2 are advantageously made of composite material.

[0041] El módulo superior 1 está equipado con una conexión de entrada 4 para líquido de transferencia de calor, y una válvula de ventilación 7 está dispuesta en su punto geométricamente más alto.[0041] The upper module 1 is equipped with an inlet connection 4 for heat transfer fluid, and a vent valve 7 is arranged at its geometrically highest point.

[0042] El módulo superior 1 y el módulo inferior 2 están conectados entre sí para formar una cámara de recogida para el líquido de transferencia de calor.[0042] The upper module 1 and the lower module 2 are connected together to form a collection chamber for the heat transfer fluid.

[0043] Dentro del módulo superior 1, se dispone una pared de separación fija 13. La pared 13 está dispuesta perpendicular al eje de la conexión de entrada 4.[0043] Within the upper module 1, a fixed partition wall 13 is arranged. The wall 13 is arranged perpendicular to the axis of the inlet connection 4.

[0044] El módulo inferior 2 está equipado con una conexión de salida 5 para líquido de transferencia de calor y un soporte de fijación 6 para asegurar el dispositivo de desgasificación en el sistema de calentamiento.[0044] The lower module 2 is equipped with an outlet connection 5 for heat transfer fluid and a fixing bracket 6 to secure the degassing device to the heating system.

[0045] Hay una conexión para un sensor de presión 8, una conexión para un sensor de temperatura 9, una conexión para un manómetro de servicio 12, una conexión para una válvula de presión de seguridad 10 y una conexión para una válvula de drenaje 11 dispuestas ventajosamente en el módulo inferior 2.[0045] There is a connection for a pressure sensor 8, a connection for a temperature sensor 9, a connection for a service pressure gauge 12, a connection for a safety pressure valve 10 and a connection for a drain valve 11 advantageously arranged in the lower module 2.

[0046] En el caso de que el dispositivo de desgasificación esté dispuesto en la unidad exterior de la bomba de calor, la válvula de drenaje conectada 11 está diseñada ventajosamente como una válvula anticongelante, con protección contra congelación.[0046] In the event that the degassing device is arranged on the outdoor unit of the heat pump, the connected drain valve 11 is advantageously designed as an antifreeze valve, with freeze protection.

[0047] Aplicabilidad industrial[0047] Industrial applicability

[0048] El dispositivo de desgasificación descrito para separar burbujas de gas del líquido, especialmente del líquido de transferencia de calor en un sistema de calentamiento y/o enfriamiento con una bomba de calor, está destinado principalmente a eliminar el refrigerante inflamable filtrado.[0048] The degassing device described for separating gas bubbles from the liquid, especially from the heat transfer liquid in a heating and/or cooling system with a heat pump, is primarily intended to remove filtered flammable refrigerant.

[0049] Lista de marcas de referencia[0049] List of reference brands

[0050] 1 módulo superior[0050] 1 upper module

[0051] 2 módulo inferior[0051] 2 lower module

[0052] 3 junta estanca[0052] 3 sealing gasket

[0053] 4 conexión de entrada[0053] 4 input connection

[0054] 5 conexión de salida[0054] 5 output connection

[0055] 6 soporte de fijación[0055] 6 fixing bracket

[0056] 7 válvula de ventilación[0056] 7 vent valve

[0057] 8 sensor de presión[0057] 8 pressure sensor

[0058] 9 sensor de temperatura[0058] 9 temperature sensor

[0059] 10 válvula de alivio de presión[0059] 10 pressure relief valve

[0060] 11 válvula de drenaje[0060] 11 drain valve

[0061] 12 manómetro de servicio[0061] 12 service pressure gauge

[0062] 13 pared de separación[0062] 13 partition wall

Claims

1. CLAIMS

1. A degassing device designed for heating and/or cooling systems with a heat pump to separate bubbles of flammable gaseous refrigerant from the heat transfer liquid,

consisting of an upper module (1) and a lower module (2), connected together by a watertight seal (3) to form a collection chamber for the heat transfer fluid,

The upper module (1) is equipped with an inlet connection (4) for the heat transfer fluid, the lower module (2) is equipped with an outlet connection (5) for the heat transfer fluid, inside the upper module (1), there is a fixed partition wall (13) arranged perpendicular to the axis of the inlet connection (4),

and a vent valve (7) is arranged at the highest geometric point of the device, characterized in that

The lower module is equipped with a fixing bracket (6) to secure the degassing device to the heating system, and the lower module (2) is equipped with a connection for a pressure sensor (8), a connection for a temperature sensor (9), a connection for a service pressure gauge (12), a connection for a safety pressure valve (10) and a connection for a drain valve (11).

2. The degassing device according to claim 1,

characterized in that the watertight seal (3) is created by means of gaskets and screws, and the upper and lower modules (1, 2) are made of composite material.

3. An outdoor unit of a heating system with a heat pump,

characterized in that it is equipped with the degassing device according to any of the preceding claims.

4. The outdoor unit of a heating system with a heat pump according to claim 3, characterized in that

The drain valve (11) connected to the degassing device is designed as an antifreeze valve.