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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmepumpe, insbesondere eine Wärmepumpe, die für die Aufstellung in einem Innenraum ausgebildet ist.
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In jüngerer Vergangenheit verstärkt sich die Suche nach klimafreundlichen Kältemitteln. Nachteilig an vielen klimafreundlichen Kältemitteln ist jedoch deren Brennbarkeit. Ein Einsatz derartiger Kältemittel, beispielsweise in Wärmepumpen, führt daher zu besonderen Anforderungen an die Sicherheit. Um zu gewährleisten, dass es nicht zu einer ungewollten Entzündung von eventuell aus einem Kältekreis austretendem Kältemittel kommt, ist ein Mindestvolumen beziehungsweise ein Mindestraum vorgeschrieben, in dem sich das austretende Kältemittel verteilt, um eine ausreichende Durchmischung zu erreichen.
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Brennbares Kältemittel muss demnach bei möglicher Leckage im Kältekreis sicher aus der Wärmepumpe gefördert werden. Dabei ist es zielführend das Kältemittel so hoch wie möglich in den Aufstellraum zu fördern. Dies senkt die geforderte Mindestfläche die der Raum haben muss um eine ausreichende Durchmischung zu gewährleisten damit die Kältemittelkonzentration in der Luft nicht mehr entflammbar ist. Dazu gibt es laut Norm 60335-2-40 drei Varianten:
- 1. Kältemittel tritt in gewisser Höhe selbstständig (ohne Lüfter) aus der Wärmepumpe aus. Hierbei ist ausschließlich die Kältemittel-Austrittshöhe für die minimale Aufstellraumgröße entscheidend. Die Austrittshöhe ist definiert als die Höhe, ab der die Summe aller Öffnungen im Gerät 5 cm2 überschreiten. Je höher die Austrittshöhe ist, umso kleiner ist die minimale Aufstellraumgröße in Quadratmetern (m2). Diese Lösung ist kostengünstig, erfordert jedoch regelmäßig zu große Aufstellräume, so dass die praktische Umsetzung nicht möglich ist. Sollte der Aufstellraum zu klein sein, wird vorteilhaft die Austrittshöhe mit einer Verlängerung, wie einem Schnorchel, zu erweitern.
- 2. Kältemittel wird durch einen Lüfter in den Raum gefördert: Hierbei ist die Höhe, die das Medium erreicht bevor es wieder absinkt, maßgeblich. Je höher das Kältemittel strömt, umso kleiner ist die minimale Aufstellraumgröße in Quadratmetern (m2). Zusätzlich muss ein gewisser Mindestvolumenstrom von dem Lüfter realisiert werden. Alle anderen Geräteöffnungen dürfen in Summe 5 cm2 nicht überschreiten. Der hierfür eingesetzte Lüfter ist jedoch mit Kosten verbunden, so dass nach Möglichkeit, nämlich falls aufgrund der Aufstellraumgröße nicht notwendig, darauf verzichtet wird.
- 3. Kältemittel wird mit einem Lüfter aus dem Raum nach draußen gefördert. Hierbei ist ausschließlich der Mindestvolumenstrom ausschlaggebend. Die übrigen Geräteöffnungen dürfen auch hier in Summe 5 cm2 nicht überschreiten. Diese Variante senkt die minimale Aufstellraumgröße auf 0 m2, so dass jeder beliebige Aufstellort geeignet ist. Grundsätzlich ist jedoch hiermit ein Wanddurchbruch verbunden, der aufwändig ist.
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Zurzeit werden deshalb brennbare Kältemittel hauptsächlich in außenaufgestellten Wärmepumpen verwendet oder die Kältemittelmenge so stark reduziert, dass eine Leckage keinen signifikanten oder gesundheitlichen Schaden anrichten kann. Bei innenaufgestellten Wärmepumpen gibt die Norm die benannten drei Varianten an, gemäß denen das Kältemittel austreten gelassen wird. Verschiedene Wärmepumpen sind demnach nur für bestimmte Aufstellorte, genauer Größen von Aufstellräumen, einsetzbar.
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Vor diesem Hintergrund war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wärmepumpe anzugeben, die an die Bedingungen des Aufstellraumes anpassbar ist. Ebenfalls war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Sicherheitslösung für innenaufgestellte Wärmepumpen, die brennbares Kältemittel einsetzen, bereitzustellen. Jedenfalls soll eine alternative Wärmepumpe angegeben werden.
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Erfindungsgemäß wird eine Wärmepumpe, insbesondere innenaufgestellte Wärmepumpe, mit einem Gehäuse, einem Kältekreis mit einem brennbaren Kältemittel, insbesondere R454C, und einem Entlüftungskanal zur Ausleitung von austretendem Kältemittel vorgeschlagen. Das Gehäuse weist eine Austrittsöffnung auf und der Entlüftungskanal schließt an die Austrittsöffnung an. Der Entlüftungskanal weist eine verschließbare Aufnahme auf, die zur Aufnahme eines Lüfters ausgebildet ist.
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Erfindungsgemäß ist es somit möglich, eine Wärmepumpe zunächst standardmäßig nach der oben beschriebenen Variante 1 zu betreiben, das heißt, das Kältemittel an einem Ende des Entlüftungskanals selbstständig ausströmen zu lassen.
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Zusätzlich ist jedoch in dem Entlüftungskanal, der sich an die Austrittsöffnung des Gehäuses anschließt und somit von außen zugänglich ist, eine verschließbare Aufnahme für einen Lüfter bereitgestellt. Ohne großen Aufwand lässt sich demnach durch eine Nachrüstung, beispielsweise in Form eines Nachrüstkits, eines Lüfters vornehmen und die erfindungsgemäße Wärmepumpe auf die oben beschriebene Variante 2 erweitern. Somit ist es möglich, dass die gleiche Wärmepumpe für verschiedene Größen von Aufstellräumen vorbereitet ist und durch den einfach in der Aufnahme einzuführenden Lüfter anpassbar ist. Es müssen somit keine verschiedenen Wärmepumpen für verschiedene Größen von Aufstellräumen konstruiert werden.
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Die verschließbare Aufnahme ermöglicht, dass der Entlüftungskanal nur an einem der Austrittsöffnung gegenüberliegenden Ende, nicht jedoch im Bereich der Aufnahme undicht ist und das Ausströmen von Kältemittel im Bereich der Aufnahme unterbleibt.
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Vorzugsweise ist das Gehäuse mit Ausnahme der Austrittsöffnung dicht. In diesem Zusammenhang heißt „dicht“ insbesondere, dass die Summe der Öffnungen kleiner als 5 cm2 beträgt.
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Somit kann für die Berechnung der Mindestgröße des Aufstellraums die Höhe des Endes des Entlüftungskanals herangezogen werden, da weder der Entlüftungskanal noch das Gehäuse an niedriger liegender Stelle Öffnungen aufweisen, die in Summe größer als 5 cm2 betragen.
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Vorzugsweise ist der Entlüftungskanal als Flachkanal, insbesondere als Flachkanal in Rechteckform, ausgebildet.
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Ein Flachkanal hat den Vorteil, dass besonders viel Querschnittsfläche erreichbar ist, ohne dass der Entlüftungskanal weit über das Gehäuse der Wärmepumpe hervorsteht. Anders ausgedrückt kann ein Flachkanal besonders gut an das Gehäuse der Wärmepumpe anliegen und demnach die Abmessungen der Wärmepumpe nicht übermäßig erhöhen.
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Vorzugsweise weist ein Ende des Entlüftungskanals Kopplungsmittel zum Anschluss eines externen Luftkanals auf. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Entlüftungskanal hierfür um einen in Standardmaßen ausgefertigten Luftkanal, so dass eine Kopplung mit weiteren erhältlichen Luftkanalelementen möglich ist.
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Der externe Luftkanal ermöglicht insbesondere eine Erweiterung der Wärmepumpe auf die Variante 3 des oben angesprochenen Sicherheitskonzepts. So kann der Entlüftungskanal bis nach außen aus dem Aufstellraum heraus erweitert werden und eine Ausleitung von eventuell austretendem Kältemittel aus dem Aufstellraum erreicht werden. Damit sinkt die Mindestgröße des Aufstellraums in dieser Variante auf 0 m2.
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Vorzugsweise weist der Entlüftungskanal eine Schalldämmung in seinem Inneren auf.
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Die Öffnung in dem dichten und schallisolierten Gehäuse der Wärmepumpe, die durch die Austrittsöffnung entsteht, sorgt dafür, dass Geräusche aus dem Inneren der Wärmepumpe durch den Entlüftungskanal nach außen treten können. Durch die Ausführung des Entlüftungskanals mit einer Schalldämmung wirkt der Entlüftungskanal vorzugsweise als Kulissenschalldämpfer und kann demnach die außerhalb der Wärmepumpe messbaren Geräusche reduzieren.
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Die Austrittsöffnung ist an einer Unterseite des Gehäuses angeordnet und der Entlüftungskanal verläuft von der Austrittsöffnung unterhalb des Gehäuses zu einer Rückseite des Gehäuses und hinter der Rückseite nach oben.
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Durch diese vorteilhafte Führung des Entlüftungskanals wird erreicht, dass ein Ende des Entlüftungskanals weit oben liegt, beispielsweise im Bereich der Oberkante des Gehäuses oder sogar darüber. Damit kann die Mindestgröße des Aufstellraumes auch bereits ohne den bereitgestellten Lüfter reduziert werden.
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Zusätzlich ermöglicht die Form, die demnach den Luftstrom zweimal, einmal von vertikal in Richtung der Austrittsöffnung zu horizontal unter dem Gehäuse, und dann zu vertikal nach oben im Bereich der Hinterkante, umlenkt, dass auch ein entstehender Schall durch die zweifache Umlenkung besonders gut abgeschirmt wird.
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Vorzugsweise ist die verschließbare Aufnahme derart angeordnet, dass sie von einer Vorderseite des Gehäuses der Wärmepumpe zugänglich ist.
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Die verschließbare Aufnahme kann sich beispielsweise unmittelbar an die Entlüftungsöffnung anschließen und an eine Bodenfläche des Gehäuses anschließen. Dann kann die verschließbare Aufnahme unterhalb des Gehäuses, das beispielsweise auf Standfüßen steht, zugänglich sein und ein zu installierender Lüfter im Bedarfsfall von vorne in die Aufnahme eingeführt werden. Auch eine Wartung und Instandhaltung des Lüfters ist einfach möglich, da die Aufnahme zur Wartung des Lüfters ebenfalls von der Vorderseite der Wärmepumpe aus zugänglich ist.
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Vorzugsweise weist die Wärmepumpe ferner einen Lüfter, insbesondere einen Radiallüfter, auf, der in der Aufnahme des Entlüftungskanals aufgenommen ist.
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Vorzugsweise ist die Wärmepumpe als innenaufgestellte Sole-Wärmepumpe ausgebildet. Gegenüber Luft-Wärmepumpen ist ein relevanter Unterschied, dass Sole-Wärmepumpen üblicherweise von sich aus keine Lüfter aufweisen, die zur Förderung von eventuell austretendem Kältemittel aus dem Aufstellraum heraus einsetzbar sind, so dass das Vorsehen zusätzlicher Elemente zum Gewährleisten der Sicherheitsanforderungen nötig ist.
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Erfindungsgemäß wird ferner ein Verfahren zum Konfigurieren einer erfindungsgemäßen innenaufgestellten Wärmepumpe vorgeschlagen, wobei das Verfahren in Abhängigkeit einer Größe eines Aufstellraumes aufweist: Verlängern eines Entlüftungskanals der Wärmepumpe in eine größere Höhe in dem Aufstellraum; Bereitstellen eines Lüfters, insbesondere Radiallüfters in einer Aufnahme des Entlüftungskanals, und/oder Verlängern des Entlüftungskanals aus dem Aufstellraum heraus.
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Je nach Größe des Aufstellraumes ist es demnach möglich, die gleiche Wärmepumpe gemäß der definierten 1., 2. oder 3. Variante zu betreiben. Die Wärmepumpe ist demnach unabhängig von einer Größe des Aufstellraumes sicher betreibbar. Gleichzeitig wird vermieden, dass unnötige Sicherheitskomponenten die Komplexität der Wärmepumpe erhöhen, falls diese aufgrund der Größe des Aufstellraumes nicht benötigt werden. Dies betrifft insbesondere den nachrüstbaren Lüfter und die nachrüstbare Verlängerung des Entlüftungskanals. Somit wird eine den Umständen angemessene, besonders einfache Wärmepumpe erhalten.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen werden nachfolgend mit Verweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Hierbei zeigen:
- 1, 2 schematisch und exemplarisch perspektivische Ansichten einer erfindungsgemäßen Wärmepumpe,
- 3 schematisch und exemplarisch eine Schnittansicht einer Ausführung der Wärmepumpe,
- 4 schematisch und exemplarisch eine Schnittansicht einer weiteren Ausführung der Wärmepumpe und
- 5 schematisch und exemplarisch eine Schnittansicht einer weiteren Ausführung der Wärmepumpe.
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1 und 2 zeigen schematisch und exemplarisch perspektivische Ansichten einer erfindungsgemäßen Wärmepumpe 1 aus unterschiedlichen Richtungen. Die Wärmepumpe 1 weist ein Gehäuse 10 mit einer Vorderseite 12, einer Rückseite 14, einer Oberseite 16 und einer Unterseite 18 auf. Ein Deckel 20 lässt sich üblicherweise zum Warten und Konfigurieren der Wärmepumpe 1 öffnen und ermöglicht einen Zugriff auf die innenliegenden Komponenten. Anschlüsse 22 sind üblicherweise ebenfalls im Bereich der Oberseite 16 ausgebildet. In dem Gehäuse 10 ist ein nicht weiter dargestellter Kältekreis angeordnet.
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Unterhalb des und hinter dem Gerät ist ein Entlüftungskanal 30 angeordnet. Der Entlüftungskanal 30 entspringt in einem Abschnitt 32, in dem das Gehäuse 10 eine Austrittsöffnung (vgl. 3-5) aufweist, führt von dort nach hinten entlang des Bodens 18 des Gehäuses 10 und dann vertikal nach oben, hinter der Rückseite 14 des Gehäuses 10. An einem oberen Endabschnitt 34 des Entlüftungskanals 30 ist eine Öffnung ausgebildet, die Kopplungsmittel aufweist, die zum Anschluss eines externen Luftkanals 50 ausgebildet sind. In diesem Beispiel ist die besonders bevorzugte Dimensionierung des Entlüftungskanals 30 als rechteckiger Flachkanal gezeigt. Damit auf dem Entlüftungskanal 30 nicht das Gewicht der gesamten Wärmepumpe 1 aufliegt, weist die Wärmepumpe 1 zusätzlich an ihrem Boden 18 Standfüße 19 auf.
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Von der Vorderseite 12 ist eine verschließbare Aufnahme 36 des Entlüftungskanals 30 zugänglich. Über die verschließbare Aufnahme 36 ist ein Lüfter montierbar, wie später mit Verweis auf 4 und 5 weiter beschrieben wird.
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3 zeigt schematisch und exemplarisch einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Wärmepumpe 1. Nicht gezeigt ist in dieser Darstellung der Deckel 20, der das Gehäuse 10 nach oben abdichtet. In 3 ist eine Austrittsöffnung 17 zu sehen, die in dem Boden des Gehäuses 10 bereitgestellt ist und direkt in das Innere der Aufnahme 36 des Entlüftungskanals führt. In dem Entlüftungskanal 30 ist ferner ein Schalldämmung 38 angeordnet. Der Entlüftungskanal 30 wirkt somit auch als Kulissenschalldämpfer um die entstehende Austrittsöffnung 17. An dem oberen Ende 34 des Entlüftungskanals 30 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein externer Luftkanals 50 anschließbar. Verschiedene Ausführungen des externen Luftkanals 50 sind vergrößert in 3 dargestellt. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um Standardbauteile und Abmessungen von Lüftungskanälen, so dass die erfindungsgemäße Wärmepumpe 1 in vorteilhafter Weise mit bestehenden Lösungen kombinierbar ist.
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In 3 ist durch Pfeile angedeutet, welchen Weg das austretende Kältemittel bis zum Ende 34 des Entlüftungskanals 30 einnimmt. Mit dem externen Luftkanals 50 kann die Austrittshöhe weiter erhöht werden und dadurch die Mindestgröße des Aufstellraums stark verringert werden. Dies kann insbesondere dann geschehen, wenn der Aufstellraum ohne die Verlängerung mittels des externen Luftkanals 50 zu klein wäre.
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Für den Fall, dass der Aufstellraum trotz Verlängerung mittels externen Luftkanals 50 zu klein ist, wird ein Lüfter 40, wie er schematisch und exemplarisch in 4 gezeigt ist, ergänzend in die verschließbare Aufnahme 36 aufgenommen. Hierzu wird eine von der Vorderseite 12 zugängliche Klappe 37, die die verschließbare Aufnahme 36 verschließt, geöffnet, der Lüfter 40 eingefügt und die Klappe 37 anschließend verschlossen. Schließlich gibt es auch, vgl. 5, eine Kombination aus Lüfter 40 und externem Luftkanal 50, mit der die Luft beispielsweise bis nach außen aus dem Aufstellraum geführt werden, wodurch sich die Mindestgrößer des Aufstellraumes auf 0 m2 verringert.
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Der Lüfter 40 ist ein Radiallüfter, der 90° zur Ansaugrichtung ausbläst, und vorzugsweise in dem Entlüftungskanal 30 montiert wird. Durch die von der Vorderseite zugängliche Klappe 37 wird die Installation des Lüfters 40 erleichtert.
