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Die
Erfindung betrifft eine Luft/Wasser-Wärmepumpe mit einem
in einem Gehäuse angeordneten Wärmetauscher, durch
den mittels eines Lüfters eine erste Luft gefördert
wird und ein Wärmeaustausch zwischen der ersten Luft und
einem im Wärmetauscher befindlichen Kältemittel
erfolgt.
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Bei
Luft/Wasser-Wärmepumpen wird Luft mittels eines Gebläses
oder Lüfters über einen Wärmetauscher
gefördert. Der Wärmetauscher arbeitet im Wärmepumpenbetrieb
als Verdampfer, wobei durch die über den Verdampfer geführte
Luft Wärme auf das Kältemittel übertragen
wird und dieses verdampft. Zur Ansaugung der Luft ist eine Öffnung
in der Luft/Wasser-Wärmepumpe vorgesehen, ebenso wie für
das Ausblasen der Luft eine Öffnung vorgesehen ist.
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Aus
DE 83 02 548 U1 ist
eine Luft/Wasser-Wärmepumpe bekannt, bei der in einem Gehäuse
ein unterer Montageraum ausgebildet ist, in dem ein Verdichter,
ein Verflüssiger und elektrische Schaltmittel eingebaut
sind. Ein oberer Montageraum ist ausgebildet, in dem ein Verdampfer,
ein Lüfter und eine Luftführung ausgebildet sind.
Der untere Montageraum ist vom oberen Montageraum durch eine Abtauwanne
getrennt. Die Ausgangsöffnung und die Ansaugöffnung
sind an der Decke des oberen Montageraums ausgebildet. Auf die Decke
ist ein Kopfteil mit einem Ansaugkanal und einem Auslasskanal aufgesetzt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine kompakte und effiziente Luft/Wasser-Wärmepumpe
bereitzustellen, bei der die Luftführung bei einer gleichzeitigen
Schallreduzierung verbessert ist.
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Gelöst
ist die Aufgabe durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.
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In
vorteilhafter Weise ist an wenigstens einer Seite der Luft/Wasser-Wärmepumpe
wenigstens ein erster Luftkanal angeordnet, der eine erste Öffnung zu
einem ersten Wärmetauscher aufweist. Die Öffnung
weist eine Begrenzung und eine Kante auf, und die Begrenzung zur
Luftführung liegt zumindest teilweise etwa auf der Höhe
eines ersten Endes des Wärmetauschers. Durch die Anordnung
des ersten Luftkanals, so dass eine erste Begrenzung im wesentlichen
mit dem ersten Ende des Luftkanal abschließt und mit der
ersten Begrenzung die Luftführung erfolgt, wird die angesaugte
Luft im Luftkanal zumindest teilweise etwa rechtwinklig auf den
Wärmetauscher umgelenkt. Der Wärmetauscher kann
in der Luft/Wasser-Wärmepumpe leicht schräg oder auch
senkrecht angeordnet sein. Bei der hier beschriebenen Wärmepumpe
handelt es sich im Ausführungsbeispiel um eine sogenannte
Luft/Wasser-Wärmepumpe, bei der der Luft, die von außen kommt,
Wärme entzogen wird, auf einen Kältemittelkreislauf
mit Kältemittel übertragen wird und von dort auf
ein Fluid, wie z. B. Wasser, insbesondere zur Heizung von Brauchwasser
und/oder Räumen übertragen wird. Gemäß der
Erfindung sind allerdings auch Luft/Luft-Wärmepumpen von
der Erfindung umfasst.
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Gemäß einem
weiteren Gedanken der Erfindung ist eine erste Kante, die eine Grenze
für die Luftführung des ersten Luftkanals bildet,
so angeordnet, dass sie etwa in Höhe der Mittelachse des
Verdampfers oder im Bereich der Mittelachse des Verdampfers liegt.
Somit ist erreicht, dass die erste Öffnung so ausgebildet
ist, dass zumindest teilweise eine Luftzufuhr im oberen Bereich
des Verdampfers, im wesentlichen ohne dass eine Luftumlenkung um mehr
als etwa 120°, insbesondere 90°, erfolgt. Vorteilhafterweise
bildet die Kante einen Teil der ersten Begrenzung einer Ansaugöffnung.
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Als
vorteilhaft hat es sich erwiesen, zusätzlich zur ersten Öffnung
eine Wandöffnung unterhalb des ersten Luftkanals anzuordnen.
Somit kann Luft direkt, vorzugsweise durch ein Gitter, zum Wärmetauscher
gelangen. Diese Luft erfährt vorzugsweise keine oder nur
eine geringfügige Umlenkung durch das Gitter.
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Gelöst
ist die Erfindung ebenfalls dadurch, dass eine Mittelachse eines
Verdampfers, ein erster Kanalmittelpunkt eines ersten Luftkanals
und ein Lüfterradmittelpunkt in etwa auf einer Linie liegen.
Vorteilhaft ist es, wenn die Linie schräg verläuft,
etwa in einem Winkel von 20–60°
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Weiterhin
gelöst ist die Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruchs 6.
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Gemäß einem
Verfahren wird in vorteilhafter Weise eine erste Luft von aussen
angesaugt. Zumindest ein Teil der ersten Luft wird um etwa 90° im
ersten Luftkanal umgelenkt, bevor die erste Luft durch den Wärmetauscher
gefördert wird. Die erste Luft wird durch einen Lüfter
gefördert und in diesem um etwa 90° umgelenkt.
In einen zweiten Luftkanal strömt die erste Luft dann ein
und wird dort um ca. 150–180° umgelenkt und strömt
nach außen.
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Eine
zweite Luft wird gemäß einem weiteren Gedanken
der Erfindung durch wenigstens eine Wandöffnung geführt
und weniger als 90° abgelenkt, vorzugsweise nahezu ohne
eine Ablenkung wird die zweite Luft durch die Wandöffnung
geführt, trifft auf den Verdampfer und mischt sich zumindest
teilweise mit der ersten Luft.
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Gelöst
ist die Erfindung weiterhin dadurch, dass eine erste Luft durch
einen ersten Luftkanal und eine zweite Luft durch eine Wandöffnung
zum Verdampfer geführt ist.
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In
den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Luftwärmepumpe
gezeigt:
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1:
Luftwärmepumpe im Schnitt mit Verdampfer und Lüfter,
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2:
Luftwärmepumpe mit Luftführung einer ersten und
einer zweiten Luft,
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3:
Schnitt durch eine Luftwärmepumpe mit zwei Lüftern,
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4:
Ansicht einer Luft-Wärmepumpe,
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5a–d:
Formen von Luftkanälen an einer Luft-Wärmepumpe.
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Eine
Luft/Wasser-Wärmepumpe 1, wie sie in 1 gezeigt
ist, weist einen ersten Luftkanal 30 und einen zweiten
Luftkanals 40 auf. Der Luftkanal 30 ist durch
eine erste Kanalseite 35, eine erste Begrenzung 33,
eine erste Öffnung 32 eine erste Kante 34 und
eine Ansaugöffnung 31 gebildet. Der erste Luftkanal 30 steht
dabei seitlich von der Luft/Wasser-Wärmepumpe 1 ab
und die Ansaugöffnung 31 weist nach unten. Im
Ausführungsbeispiel ist die Ansaugöffnung 31 leicht
schräg, etwa in einem Winkel von 10°, angeordnet.
Es hat sich gezeigt, dass durch diese Anordnung des ersten Luftkanals
eine erhebliche Schallreduzierung erreicht ist. Geometrisch im Schnitt
bildet sich ein erster Kanalmittelpunkt 36 im ersten Luftkanal 30.
Dieser liegt im Ausführungsbeispiel in einer Linie 60 mit
einer Mittelachse 21 des Wärmetauschers 20 und
einem Lüftermittelpunkt 55. Dabei ist es vorteilhaft,
aber nicht zwingend erforderlich, dass der Wärmetauscher 20 wie
im Ausführungsbeispiel gezeigt, leicht schräg
in einem Winkel von etwa 15° in der Luft/Wasser-Wärmepumpe
angeordnet ist. Er kann auch in einem anderen Winkel oder auch senkrecht
eingebaut sein. Der erste Kanalmittelpunkt 36, die Mittelachse 21 und
der Lüftermittelpunkt 55 müssen nicht
unbedingt exakt auf einer Linie liegen, dies hat sich aber im Ausführungsbeispiel
als vorteilhaft erwiesen. Im Ausführungsbeispiel weist
die Linie 60 einen Winkel von etwa 30° zur Horizontalen
auf.
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Weiterhin
weist die Luft/Wasser-Wärmepumpe 1 einen Deckel 9 auf,
mit dem ein Abschluss nach oben gebildet ist. Dieser Deckel 9 ist
in vorteilhafter Weise wie ein Satteldach ausgebildet und nach beiden
Seiten leicht abgeschrägt, vorteilhafterweise etwa in einem
Winkel von mindestens 2°. Dadurch fließt auftreffendes
Regenwasser leicht ab. An den Deckel 9 schließt
sich die erste Kanalseite 35 an, die im Ausführungsbeispiel
in einem Winkel von etwa 110° zum Deckel angeordnet ist.
Die Ansaugöffnung 31 ist dann weitgehend rechtwinklig
zur ersten Kanalseite 35 abgewinkelt und mit einer Wand 5 verbunden.
Dort, wo die Ansaugöffnung 31 mit der Wand 5 zusammentrifft,
ist die erste Kante 34 gebildet. Im Ausführungsbeispiel
befindet sich in der Ansaugöffnung 31 oder der
ersten Öffnung 32 in vorteilhafter Weise ein Luftgitter,
mit dem der Berührungsschutz des Gerätes gewährleistet
ist. Die erste Kante 34 liegt in vorteilhafter Weise etwa
auf Höhe des Bereichs 22 des Wärmetauschers 20.
In vorteilhafter Weise ist die erste Öffnung 32 etwa
so groß wie die Hälfte des Wärmetauschers 20.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel
ist die erste Öffnung 32 größer
als die Hälfte der durchströmten Fläche des
Wärmetauschers 20.
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Weiter
in 1 ist eine Abtauwanne 24 unterhalb des
Wärmetauschers 20 schräg in einem Winkel
von ca. 10° angeordnet. Weiterhin sichtbar ist ein Anschluss 23,
mit dem der Wärmetauscher an den Kältemittelkreislauf
der Wärmepumpe angeschlossen ist. Die Luft/Wasser-Wärmepumpe 1 steht auf
einem Fuß 3 eines Sockels 4. Ein Rahmen 12 der Luft/Wasser-Wärmepumpe 1 weist
in vorteilhafter Weise Streben 10 zur Verstärkung
und Verbesserung der mechanischen Stabilität auf. Oberhalb
der Abtauwanne 24 befindet sich das zweite Ende 26 des
Wärmetauschers 20. Ein erstes Ende 25 befindet
sich in vorteilhafter Weise in Kontakt mit der ersten Begrenzung 33.
Der Wärmetauscher 20 ist weiterhin in vorteilhafter
Weise zwischen dem ersten Ende 25 zur ersten Begrenzung 33 weitgehend
luftdicht abgedichtet, zumindest so weit luftdicht, dass damit kein erheblicher
Nebenstrom am Wärmetauscher 20 vorbei entsteht.
Die Luftführung ist durch die erste Begrenzung 33 und
durch das erste Ende 25 definiert. Anstelle der ersten
Begrenzung 33 ist es in einem anderen Ausführungsbeispiel
auch möglich, dass der Deckel 9 die Luftführung
bildet. In diesem Fall ist es von Vorteil, den Wärmetauscher 20 mit
seinem ersten Ende 25 bis an den Deckel 9 heranzuführen
oder eine Abdichtung zwischen dem ersten Ende 25 und dem
Deckel 9 so auszubilden, dass kein Nebenstrom am Wärmetauscher 20 vorbei
entsteht. Durch diese Anordnung der ersten Öffnung 32 mit
der ersten Kante 34 und der ersten Begrenzung 33 kann
zumindest ein Teil der Luft im wesentlichen ohne eine Umlenkung
von mehr als 90 oder 110° zum Wärmetauscher 20 strömen.
Der Wärmetauscher 20 ist in vorteilhafter Weise
auch an seinem zweiten Ende 26 und nicht dargestellten
weiteren Flächen weitgehend luftdicht abgedichtet, wenigstens
insoweit luftdicht, dass möglichst kein Nebenstrom am Wärmetauscher 20 vorbei entsteht.
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Die
Luft/Wasser-Wärmepumpe 1 weist im Inneren weiterhin
eine Zwischenwand 8 zwischen zwei Räumen auf,
in denen jeweils einmal der Wärmetauscher 20 und
wenigstens ein Lüfter 50 angeordnet ist. Die Zwischenwand 8 weist
im Bereich des Lüfters 50 eine Öffnung 13 auf.
Der Lüftermittelpunkt 55 kann im Mittelpunkt des
gesamten Lüfters 50 oder im Zentrum des Lüfterrades 51 liegen.
Mittels einer Trennwand 7 ist der Bereich des Wärmetauschers 20 und
des Lüfters 50 von einem Raum 14 abgegrenzt.
Im Raum 14 ist insbesondere ein Kälteaggregat
und die Schaltungstechnik sowie die Regelung für die Luft/Wasser-Wärmepumpe 1 angeordnet.
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Ausgangsseitig,
nach dem die erste Luft den Lüfter 50 passiert
hat, ist seitlich an der Luft/Wasser-Wärmepumpe 1 der
zweite Luftkanal 40 angeordnet. Dieser ist gebildet durch
eine zweite Begrenzung 43, eine zweite Kanalseitenwand 45,
eine Auslassöffnung 41, eine zweite Öffnung 42 sowie
eine zweite Kante 44, die an der Stelle gebildet ist, wo
die Auslassöffnung 41 mit der zweiten Öffnung 42 zusammentrifft.
Die zweite Öffnung 42 ist in vorteilhafter Weise
in einer Seitenwand 6 vorhanden, damit die erste Luft 52 und
in vorteilhafter Weise auch die zweite Luft 53 oder die
Mischung aus erster und zweiter Luft 52, 53 aus
der Wärmepumpe in den zweiten Luftkanal strömt.
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Die
im Ausführungsbeispiel gezeigte Wärmepumpe weist
in 1 die Linie 60 auf, die den ersten Kanalmittelpunkt 36,
die Mittelachse 21 und den Lüftermittelpunkt 55 verbindet.
Eingangsseitig bildet diese Linie 60 einen Winkel α mit
einer Symmetrielinie 61, die etwa eine symmetrische Achse
der Geometrie des ersten Luftkanals 30 bildet. Der Winkel α beträgt
etwa 60°. Abhängig davon, ob die Ansaugöffnung 31 waagerecht
oder leicht abgewickelt ausgebildet ist, ändert sich dieser
Winkel α. Ein Winkel β ist zwischen einer Linie 62 gebildet,
die vom Lüftermittelpunkt 55 in etwa eine mittlere
Strömungsrichtung der ersten Luft 52 und/oder
der zweiten Luft 53 darstellt. Die Linie 62 trifft
auf eine Linie 63, die in etwa eine Symmetrielinie der
Geometrie des zweiten Luftkanals 40 bildet. Gemäß den
Linien 62 und 63 wird die erste Luft 52 und/oder
die zweite Luft 53 um einen Winkel γ von etwa
130° bis 180°, insbesondere ca. 150° umgelenkt.
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Gemäß 2 ist
die Luftströmung durch die Wärmepumpe gezeigt.
Die erste Luft 52 strömt durch die Ansaugöffnung 31 in
die Luft/Wasser-Wärmepumpe 1. Im ersten Luftkanal 30 wird
die erste Luft im Wesentlichen um einen Winkel von ca. 90° umgelenkt
und auf den Wärmetauscher 20 gelenkt. Durch eine
erste Begrenzung 33, die mit einem ersten Ende 25 des
Wärmetauschers 20 vorzugsweise in Kontakt steht,
wird die Luft oben begrenzt, so dass sie vorzugsweise nicht höher
als das erste Ende 25 des Wärmetauschers strömt.
Für eine verbesserte Strömung kann die erste Begrenzung 33 rundlich
ausgeführt sein. In diesem Fall, oder wenn die Begrenzung 33 höher
ausgelegt ist, kann die erste Luft 52 auch höher
als das erste Ende 25 strömen. Von der Erfindung
umfasst sind auch andere Formen des ersten und zweiten Luftkanals 30, 40.
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Eine
zweite Luft 52 strömt durch eine Wandöffnung 2 im
Wesentlichen waagerecht ohne eine Umlenkung auf den Wärmetauscher 20.
In die Wandöffnung 2 ist in vorteilhafter Weise
teilweise ein Gitter 11 eingesetzt. Soweit das Gitter 11 Luftleitbleche
aufweist, mit denen die Luft abgelenkt wird, erfolgt vorzugsweise
eine leichte Ablenkung der Luft. Insbesondere ist es von Vorteil,
in verschiedenen Höhen des Gitters Bleche anzuordnen, die
einen unterschiedlichen Winkel aufweisen so, dass die zweite Luft 53 möglichst
senkrecht auf den Wärmetauscher 20 auf trifft.
Die Bleche sind demnach so ausgerichtet, dass sie nahezu senkrecht
auf den Wärmetauscher 20 weisen. In 2 ist
gezeigt, dass sich die erste Luft 52 in verschiedene Richtungen
auf dem Wärmetauscher 20 ausbreitet, dann durch
den Wärmetauscher 20 strömt und auf eine Öffnung 13 zuströmt,
um vom Lüfter 50 mitgenommen und in den zweiten
Luftkanal 40 geblasen zu werden. Spätestens im
Lüfter 50 wird die erste und zweite Luft 52, 53 weitgehend
gemischt und strömt so aus der Luft/Wasser-Wärmepumpe 1 aus.
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Zur
Schalldämmung ist es vorteilhaft in die Zonen, wo eine
Luftsrömung erfolgt Dämmatten oder Dämmaterial
einzulegen. Isbesondere sind die Dämmaterialien im ersten
Luftkanal 30 und im zweiten Luftkanal 40 eingesetzt.
Eine besonderers gute Schälldämmung wird erreicht,
wenn möglichst viele Wände gedämmt sind.
So ist es von Vorteil die Trennwand 7, die Zwischenwand 8,
den Deckel 9 und oder die Begrenzung 33 zu dämmen.
Hinsichtlich der Strömungsgeräusche ist es weiterhin
von Vorteil wenn die Kanten 34 und/oder 44 sowie
andere Kanten mit einem Strömungsprofil abgedeckt sind
oder als Strömungsprofil ausgestaltet sind, z. B. zumindest
abgerundet sind, eine Abrisskante haben oder in der Form einer Tragfläche
ausgestaltet sind. Auch aufgesetzte Abrisskanten, die symmetrisch
oder unsymmetrisch sind können aufgesetzt sein.
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Im
Ausführungsbeispiel gemäß 3 weist die
Luft/Wasser-Wärmepumpe zwei Lüfter 50 auf. Die
Lüfter 50 sind nebeneinander im Wesentlichen unterhalb
der zweiten Öffnung 42 angeordnet. Durch eine
Trennwand 7 lufttechnisch getrennt ist ein Raum 14 angeordnet,
in dem ein Kälteaggregat oder weitere elektrotechnische
Einrichtungen der Wärmepumpe vorgesehen sind. Vorzugsweise
liegt im Raum 14 auch der elektrotechnische sowie wärmetechnische Anschluss.
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In 4 ist
der erste und zweite Luftkanal 30, 40 gezeigt.
Wie Ohren sind diese beiden Luftkanäle 30, 40 an
der Luft/Wasser-Wärmepumpe 1 angeordnet. Der Deckel 9 bildet
ein leicht spitzes Dach, damit Wasser abfließen kann und
die Seitenwand 6 auf der Ausgangsseite der Luft/Wasser-Wärmepumpe 1 ist
weitgehend geschlossen. Auf der Seite der Luft/Wasser-Wärmepumpe 1,
in die die erste und die zweite Luft 52, 53 einströmen,
ist die entsprechende Wand 5 vorzugsweise mit einer in 3 nicht
sichtbaren Wandöffnung 2 versehen, wodurch die
zweite Luft 53 angesaugt wird. In einem weiteren Ausführungsbeispiel
ist vorgesehen, auch in der Seitenwand 6 (nicht dargestellt) Öffnungen
zum Ausblasen von Luft vorzusehen, insbesondere dann, wenn der Lüfter 50 tief
liegt. Aus dem Bereich, wo die Lüfter 50 angeordnet
sind, tritt dann Luft auch durch die Öffnungen.
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In 5a,
b, c und d sind Ausführungsformen der ersten und zweiten
Luftkanäle gezeigt. Insbesondere in 5c eine
asymmetrische Anordnung und in 5a mit
runden Begrenzungen für die Luftführung. Vorzugsweise
weisen der erste und zweite Luftkanal 30, 40 die
gleiche Form auf. Gemäß einem weiteren Gedanken
der Erfindung sind der erste und der zweite Luftkanal 30, 40 separate
Bauteile und werden nach der Aufstellung der Wärmepumpe
angebracht.
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In
weiteren vorteilhaften Ausführungen kann die Kante 34 eine
Strömungsfläche sein oder ein Teil eines durchgehenden
Gitters wie z. B. eine Gitterstrebe. Somit ist von der Erfindung
auch umfasst, dass die erste Öffnung 32 für
die erste Luft 52 und die Wandöffnung 2 für
die zweite Luft 53 eine Öffnung bilden, insbesondere
als ein Luftgitter ausgeführt sind. Somit ist die Kante 34 dann
z. B. ein Bestandteil dieses Luftgitters.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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