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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schalldämpfung
bei einer eine Zuluftleitung und eine Abluftleitung aufweisenden
Luft-Wärmepumpe. Des weiteren betrifft die Erfindung eine
Luft-Wärmepumpe mit einer Zuluftleitung und einer Abluftleitung.
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Eine
derartige Luft-Wärmepumpe ist aus der
DE 20 2005 016 955 U1 bekannt.
Um die beim Ansaugen und Abblasen der Luft aus der Luft-Wärmepumpe
entstehenden Geräusche zu dämpfen werden bei solchen
Luft-Wärmepumpen beispielsweise Lochbleche eingesetzt,
die mit Schaumstoff, Basaltwolle oder ähnlichen Materialien
ausgekleidet sind. Da solche Vorrichtungen zur Schalldämpfung
aus Platzgründen meist im Freien installiert sind, wie
zum Beispiel im Lichtschacht eines Gebäudes, saugen sich
die dabei eingesetzten Materialien häufig mit Regenwasser
voll, was zu einer starken Beeinträchtigung der Funktion
derselben führt. Bei niedrigen Temperaturen kann es darüber
hinaus auch zu einem Einfrieren der Materialien kommen, wodurch
diese ihre Funktion annähernd vollständig verlieren.
Diese Einschränkungen der Funktion führen selbstverständlich
zu einer höheren Geräuschbelastung, was die Verbreitung
solcher ansonsten, insbesondere im Hinblick auf ihre Energieausnutzung,
sehr vorteilhaften Luft-Wärmepumpen hemmt.
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Ein
weiteres Problem der bekannten Lösungen besteht darin,
dass sich die Materialien aufgrund der Feuchtigkeitsbeaufschlagung
mit Bakterien, Schimmelpilzen und dergleichen zusetzen können, was
sowohl die Funktion der Luft-Wärmepumpe beeinträchtigen
als auch zu gesundheitlichen Schäden führen kann.
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Außerdem
erzeugen die zur Schalldämpfung eingesetzten Vorrichtungen
teilweise recht hohe Gegendrücke in der mit der Luft-Wärmepumpe
verbundenen Zu- bzw. Abluftleitung.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur
Schalldämpfung bei einer Luft-Wärmepumpe zu schaffen,
welche mit möglichst einfachen und kostengünstigen
Mitteln eine effektive Dämpfung der beim Ansaugen und/oder
Abblasen der Luft durch die Luft-Wärmepumpe entstehenden Geräusche
ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
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Durch
das erfindungsgemäße Metallgewebe mit den Kettfäden
und den Schussfäden und insbesondere den dazwischen gebildeten
Poren oder das mikroperforierte Blech wird eine Schalldämpfung
erreicht, da die Poren den in dieselben einströmenden Schall
durch Umwandeln der Schallschnelleenergie in Wärmeenergie
absorbieren, wodurch die Geräusche, die durch die in die
erfindungsgemäße Vorrichtung ein- oder aus derselben
ausströmende Luft erzeugt werden, erheblich gedämpft
werden.
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Hierbei
hat ein Metallgewebe gegenüber einem mikroperforierten
Blech den Vorteil, dass es sehr viel mehr und sehr viel kleinere
Poren aufweisen kann und sich somit ein erheblich besserer Absorptionsgrad
und damit eine wesentlich bessere Schalldämmung erreichen
lässt.
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Durch
die aus dem schallundurchlässigen Material bestehende Wandung
wird dabei eine Reflexion des Schalls bewirkt und der durch die
Poren des Metallgewebes hindurchgehende Schall wird wieder zu dem
Metallgewebe zurückreflektiert und dort absorbiert. Auf
diese Weise wird durch diese auch als schallharte Wand bezeichnete Wandung
aus dem schallundurchlässigen Material also eine erheblich bessere
Schalldämmung erreicht.
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Eine
konstruktiv besonders einfache Ausgestaltung des Schallabsorptionselements
kann sich ergeben, wenn zumindest ein Abschnitt der aus dem schallundurchlässigen
Material bestehenden Wandung ein Teil der umlaufenden Wandung des
Schallabsorptionselements ist. Hierbei besteht also ein Teil der
umlaufenden Wandung aus dem Metallgewebe und ein anderer, sich daran
anschließender Teil besteht aus dem schallundurchlässigen
Material.
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Zusätzlich
kann vorgesehen sein, dass ein Abschnitt der aus dem schallundurchlässigen
Material bestehenden Wandung innerhalb der umlaufenden Wandung angeordnet
ist.
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In
einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen
sein, dass die umlaufende Wandung vollständig durch das
Metallgewebe gebildet ist, und dass die aus dem schallundurchlässigen
Material bestehende Wandung innerhalb der umlaufenden Wandung angeordnet
ist. Hierbei ist die für die Reflexion der Schallwellen
sorgende Wandung aus dem schallundurchlässigen Material
also innerhalb der umlaufenden Wandung angeordnet, wobei die verschiedensten
Ausgestaltungen und Anordnungen der aus dem schallundurchlässi gen
Material bestehenden Wandung innerhalb der umlaufenden Wandung denkbar
sind.
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Eine
verbesserte Schalldämpfung ergibt sich, wenn in einer weiteren
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist, dass innerhalb des
wenigstens einen Schallabsorptionselements aus dem Metallgewebe
bestehende Zwischenböden angeordnet sind.
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Die
Schalldämpfung mittels der erfindungsgemäßen
Vorrichtung kann noch weiter verbessert werden, wenn innerhalb des
Gehäuses wenigstens zwei nebeneinander angeordnete Schallabsorptionselemente
vorgesehen sind.
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Dabei
kann zusätzlich vorgesehen sein, dass die wenigstens zwei
Schallabsorptionselemente mittels einer als um die Schallabsorptionselemente umlaufender
Rahmen ausgebildeten Halteeinrichtung gehalten sind. Eine solche
Halteeinrichtung stellt eine ordnungsgemäße Halterung
der Schallabsorptionselemente sicher und verhindert ein Bewegen
derselben gegeneinander.
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Aus
Anspruch 13 geht eine Luft-Wärmepumpe mit einer Zuluftleitung
und einer Abluftleitung sowie wenigstens einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung hervor.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus
den restlichen Unteransprüchen.
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Nachfolgend
sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung
prinzipmäßig dargestellt.
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Es
zeigt:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Luft-Wärmepumpe mit zwei
erfindungsgemäßen Vorrichtungen;
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2 eine
Draufsicht auf die Luft-Wärmepumpe mit den beiden erfindungsgemäßen
Vorrichtungen aus 1;
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3 einen
Schnitt nach der Linie III-III aus 2;
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4 einen
Schnitt nach der Linie IV-IV aus 2;
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5 eine
perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung;
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6 eine
perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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7 eine
Draufsicht auf ein Metallgewebe eines erfindungsgemäßen
Schallabsorptionselements;
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8 eine
Ansicht gemäß dem Pfeil VIII aus 7;
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9 das
Metallgewebe aus 8 im gewalzten Zustand;
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10a–10h verschiedene
Ausführungsformen des Schallabsorptionselements im Querschnitt;
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11 ein
Schalldruckpegeldiagramm der erfindungsgemäßen
in der Zuluftleitung angeordneten Vorrichtung; und
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12 ein
Schalldruckpegeldiagramm der erfindungsgemäßen
in der Abluftleitung angeordneten Vorrichtung.
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1 zeigt
eine Luft-Wärmepumpe 1, welche in an sich bekannter
Weise zur Beheizung oder Kühlung eines Gebäudes
dient, von dem in 1 lediglich eine Außenwand 2 dargestellt
ist. Mit der Luft-Wärmepumpe 1 sind des weiteren
zwei nur symbolisch dargestellte Heizungsrohre 3 verbunden.
Die Luft, mit der die Luft-Wärmepumpe 1 aus der
Umgebung versorgt wird, wird über eine Zuluftleitung 4 zugeführt
und die in der Luft-Wärmepumpe 1 verarbeitete
Luft verlässt dieselbe über eine in dem Schnitt gemäß 2 erkennbare
Abluftleitung 5. Die Pfeile in den 1 bis 4 stellen
den Strömungsverlauf der Luft dar.
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Um
die bei der Zuleitung bzw. Ableitung der Luft zu und von der Luft-Wärmepumpe 1 entstehenden
Geräusche zu dämpfen, sind jeweilige Vorrichtungen 6 und 7 zur
Schalldämpfung vorgesehen, die jeweils in einem sich an
die Außenwand 2 anschließenden Lichtschacht 8 und 9 des
Gebäudes angeordnet sind. Hierbei ist die Vorrichtung 6 an
der Zuluftleitung 4 angeschlossen und in dem Lichtschacht 8 angeordnet
und die Vorrichtung 7 ist an der Abluftleitung 5 angeschlossen
und in dem Lichtschacht 9 angeordnet. Gegebenenfalls wäre
es auch möglich, lediglich eine der Vorrichtungen 6 oder 7 entweder
in der Zuluftleitung 4 oder in der Abluftleitung 5 vorzusehen.
In den 3 und 4 ist die Luft-Wärmepumpe 1 mit
den beiden Vorrichtungen 6 und 7 nochmals im Schnitt
dargestellt.
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Eine
detailliertere Ansicht der Vorrichtungen 6 und 7 ergibt
sich aus 5, wo die mit der Zuluftleitung 4 verbundene
Vorrichtung 6 beispielhaft für die beiden Vorrichtungen 6 und 7 dargestellt
ist. Dabei ist erkennbar, dass die Vorrichtung 6 ein Gehäuse 10 aufweist,
welches einen nicht dargestellten Anschluss für die Zuluftleitung 4 der
Luft-Wärmepumpe 1 und eine an der Oberseite desselben
vorgesehene Ansaugöffnung 11 zum Ansaugen von
Luft aufweist. Im Falle der Vorrichtung 7 ist statt der
Ansaugöffnung 11 eine Ausströmöffnung
vorgesehen.
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Innerhalb
des Gehäuses 10 ist wenigstens ein Schallabsorptionselement 12 angeordnet,
wobei es zu bevorzugen ist, wenn wenigstens zwei nebeneinander angeordnete
Schallabsorptionselemente 12 vorgesehen sind. Im vorliegenden
Fall handelt es sich um drei nebeneinander angeordnete Schallabsorptionselemente 12,
die im wesentlichen denselben Aufbau besitzen.
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Jedes
der Schallabsorptionselemente 12 weist eine umlaufende
Wandung 13 auf, von der wenigstens ein Abschnitt 14 aus
einem Metallgewebe 15 besteht, das, wie in den 7, 8 und 9 erkennbar
ist, seinerseits aus Kettfäden 16 und Schussfäden 17 sowie
zwischen den Kettfäden 16 und den Schussfäden 17 gebildeten
Poren 18 besteht. Die Kettfäden 16 und
die Schussfäden 17 des Metallgewebes 15 können
beispielsweise aus einem hochlegierten Stahl bestehen, vorzugsweise
aus einem rostfreien Stahl, so dass eine Korrosion der Schallabsorptionselemente 12 vermieden
wird. Um die Porosität des Metallgewebes 15 zu
verändern, insbesondere zu verringern, kann dasselbe gewalzt sein,
wie in 9 dargestellt. Insbesondere beträgt das
Verhältnis der Poren 18 zu der Fläche
des Metallgewebes 15, das sogenannte Lochflächenverhältnis σ,
zwischen 0,2 und 5%.
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Statt
des Metallgewebes 15 kann für die umlaufende Wandung 13 des
Schallabsorptionselements 12 auch ein mikroperforiertes
Blech, also ein Blech mit einer sehr großen Anzahl sehr
kleiner Poren, eingesetzt werden, welches vorzugsweise dasselbe
Lochflächenverhältnis σ aufweist.
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Des
weiteren weist das Schallabsorptionselement 12 eine aus
einem schallundurchlässigen Material bestehende Wandung 19 auf,
die auch als schallharte Wand bezeichnet wird. Die Wandung 19 aus
dem schallundurchlässigen Material reflektiert den auf
dieselbe auftreffenden Schall und sorgt damit dafür, dass
dieser nochmals durch die Poren 18 des Metallgewebes 15 bzw.
des mikroperforierten Blechs verläuft und durch dieselben
absorbiert wird. Hierbei ist es zu bevorzugen, wenn der Abstand
der Wandung 19 aus dem schallundurchlässigen Material
von dem Metallgewebe 15 bzw. dem mikroperforierten Blech
ca. 1/4 der Wellenlänge des zu absorbierenden Schalls,
also λ/4, beträgt, da dann die besten Ergebnisse
hinsichtlich der Schalldämpfung erzielt werden.
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Im
vorliegenden Fall bildet die Wandung 19 aus dem schallundurchlässigen
Material einen Teil der umlaufenden Wandung 13 des Schallabsorptionselements 12.
Konkret bestehen im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei
der vier Seitenflächen des Schallabsorptionselements 12 aus
der Wandung 19 aus dem schallundurchlässigen Material
und die anderen zwei Seitenflächen werden durch das Metallgewebe 15 gebildet.
Im allgemeinen kann zumindest ein Abschnitt der aus dem schallundurchlässigen Material
bestehenden Wandung 19 ein Teil der umlaufenden Wandung 13 des
Schallabsorptionselements 12 sein und es kann auch ein
Abschnitt der aus dem schallundurchlässigen Material bestehenden
Wandung 19 innerhalb der umlaufenden Wandung 13 angeordnet
sein. Des weiteren kann die aus dem schallundurchlässigen
Material bestehenden Wandung 19 auch ein Teil des Gehäuses 10 sein
und somit durch dasselbe gebildet werden.
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Die
drei nebeneinander angeordneten Schallabsorptionselemente 12 sind
mittels einer Halteeinrichtung 20 gehalten, die im vorliegenden
Fall als um die Schallabsorptionselemente 12 umlaufender,
oberseitiger und unterseitiger Rahmen ausgebildet ist. Auf diese
Weise sind die Schallabsorptionselemente 12 voneinander
beabstandet.
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Aus 5 geht
des weiteren hervor, dass innerhalb der Schallabsorptionselemente 12 aus
dem Metallgewebe 15 bestehende Zwischenböden 21 angeordnet
sein können, die ebenfalls zu einer Schalldämpfung
beitragen.
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Innerhalb
des Gehäuses 10 ist, wie den 3 und 4 entnommen
werden kann, des weiteren ein Umlenkelement 22 angeordnet,
welches vorzugsweise aus dem Metallgewebe 15 besteht und dadurch
eine Schallabsorption, insbesondere im Bereich niedriger Frequenzen
ermöglicht.
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Eine
alternative Ausführungsform der Vorrichtung 6 bzw. 7 ist
in 6 dargestellt. Hierbei ist erkennbar, dass das
Gehäuse 10 der Vorrichtung 6 bzw. 7 durch
den Lichtschacht 8 bzw. 9 gebildet wird. Mit anderen
Worten, gegenüber der in 5 dargestellten
Ausführungsform der Vorrichtung 6 bzw. 7 wird
auf das zusätzliche Gehäuse 10 verzichtet,
da dieses durch den Lichtschacht 8 bzw. 9 gebildet
wird. Hierbei kann ein im Prinzip handelsüblicher Lichtschacht 8 bzw. 9 aus
Beton verwendet werden. Zusätzlich bildet der Lichtschacht 8 bzw. 9 in
diesem Fall auch die aus dem schallundurchlässigen Material
bestehenden Wandung 19, die wiederum eine Reflexion des
Schalls bewirkt und dafür sorgt, dass der durch die Poren 18 des
Metallgewebes 15 hindurchgehende Schall wieder zu dem Metallgewebe 15 zurückreflektiert
und dort absorbiert wird. Die Schallabsorptionselemente 12 können
dabei vollständig aus dem Metallgewebe 15 oder
aus dem mikroperforierten Blech bestehen.
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Die
Größe der Schallabsorptionselemente 12 sollte
neben den zu dämpfenden Frequenzen auch an die zu fördernde
Luftmenge angepasst werden, wobei zu betonen ist, dass die Schallabsorptionselemente 12 keinerlei
Gegendruck erzeugen, da die Zuluft bzw. Abluft nur an denselben
vorbeiströmt und lediglich die Schallwellen in die Schallabsorptionselemente 12 eindringen.
Die Schallabsorptionselemente 12 können dabei
an der Ober- und/oder Unterseite geschlossen oder geöffnet
sein.
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Wenn
die Schallabsorptionselemente 12 geöffnet sind,
so kann der Luftstrom dieselben annähernd ohne Strömungswiderstand
durchströmen.
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In
den 10a bis 10k sind
verschiedene Ausführungsformen der Schallabsorptionselemente 12 im
Querschnitt dargestellt, die nachfolgend kurz beschrieben werden.
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Gemäß 10a ist die aus dem schallundurchlässigen
Material bestehende Wandung 19 innerhalb der vollständig
aus dem Metallgewebe 15 bestehenden umlaufenden Wandung 13 angeordnet und
verläuft diagonal durch das Schallabsorptionselement 12.
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In 10b sind zwei aus dem schallundurchlässigen
Material bestehende Wandungen 19 vorgesehen, die in der
Art eines Kreuzes innerhalb der aus dem Metallgewebe 15 bestehenden
umlaufenden Wandung 13 angeordnet sind.
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10c zeigt einen Querschnitt durch das Schallabsorptionselement,
bei der die umlaufende Wandung 13 teilweise aus dem Metallgewebe 15 und teilweise
aus der aus dem schallundurchlässigen Material bestehenden
Wandung 19 ausgebildet ist. Hierbei bestehen zwei Seitenwandungen
aus dem Metallgewebe 15 und zwei Seitenwandungen aus dem
schallundurchlässigen Material.
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In ähnlicher
Weise besteht auch bei der Ausführungsform gemäß 10d die umlaufende Wandung 13 teilweise
aus dem Metallgewebe 15 und teilweise aus dem schallundurchlässigen
Material, wobei prinzipiell selbstverständlich auch vollkommen andere
als der dargestellte Querschnitt möglich sind.
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Aus 10e geht hervor, dass das Schallabsorptionselement 12 auch
aus zwei Teilen bestehen kann, nämlich einem ähnlich
zu der Ausführungsform von 10d ausgebildeten
größeren und einem in einer Ausnehmung des größeren
Teils angeordneten kleineren Teil, dessen umlaufende Wandung 13 aus dem
Metallgewebe 15 besteht, wobei innerhalb der umlaufenden
Wandung 13 die Wandung 19 aus dem schallundurchlässigen
Material angeordnet ist.
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Das
Schallabsorptionselement 12 gemäß 10f weist einen kreisförmigen Querschnitt
auf, bei welchem die umlaufende Wandung 13 aus dem Metallgewebe 15 besteht,
wobei innerhalb derselben die ebenfalls kreisförmige Wandung 19 aus
dem schallundurchlässigen Material angeordnet ist.
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Einen
rechteckigen Querschnitt des Schallabsorptionselements 12 zeigt 10g, wobei ein Abschnitt der umlaufenden Wandung 13 aus
dem schallundurchlässigen Material und die drei anderen Abschnitte 14 der
Wandung 13 aus dem Metallgewebe 15 bestehen.
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In ähnlicher
Weise ist auch das Schallabsorptionselement 12 gemäß 10h ausgebildet, wobei dieses jedoch einen dreieckigen
Querschnitt aufweist, bei dem zwei Abschnitte 14 der Wandung 13 aus
dem Metallgewebe 15 und ein Abschnitt aus dem schallundurchlässigen
Material besteht.
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11 zeigt
ein Schalldruckpegeldiagramm der in der Zuluftleitung 4 angeordneten
Vorrichtung 6. Hierbei kennzeichnet die gestrichelte Linie 23 den Verlauf
des Schalldruckpegels über der Terzfrequenz ohne die Vorrichtung 6,
wohingegen die durchgezogene Linie 24 den Schalldruckpegel über
der Terzfrequenz mit der Vorrichtung 6 zur Schalldämpfung zeigt.
Dabei ist erkennbar, dass insbesondere die Spitzenfrequenzen, die
ohne die Vorrichtung 6 teilweise mehr als 45 dB(A) und
sogar mehr als 50 dB(A) betragen, erheblich niedriger sind und stets deutlich
unter 45 dB(A) liegen.
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Eine ähnliche
Tendenz ist auch dem in 12 dargestellten
Schalldruckpegeldiagramm der in der Abluftleitung 5 angeordneten
Vorrichtung 7 zu entnehmen, bei welcher die gestrichelte
Linie 25 den Schalldruckpegel über der Terzfrequenz
ohne die Vorrichtung 7 und die durchgezogene Linie 26 den Schalldruckpegel über
der Terzfrequenz mit der Vorrichtung 7 zeigt. Auch hier
liegen sämtliche Schalldruckpegel mit der Vorrichtung 7 unterhalb
von 45 dB(A), wohingegen ohne Schalldämp fung die Werte des
Schalldruckpegels teilweise annähernd 60 dB(A) betragen.
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Aus
den beiden Diagrammen gemäß der 11 und 12 ist
also erkennbar, dass die Vorrichtungen 6 und 7 eine
erhebliche Schalldämpfung, insbesondere bei niedrigen Frequenzen,
ermöglichen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 202005016955
U1 [0002]