DE102020211244A1

DE102020211244A1 - Outdoor unit for a heat pump or an air conditioner

Info

Publication number: DE102020211244A1
Application number: DE102020211244.4A
Authority: DE
Inventors: Rene Kanters; Ralph Plantagie; Bernhard Veldhuijzen
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-09-08
Filing date: 2020-09-08
Publication date: 2022-03-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Außeneinheit (10) für eine Wärmepumpe (12) oder eine Klimaanlage, aufweisend ein Gehäuse (18), mindestens einen Wärmeübertrager (20), eine eine Luftströmung (22) erzeugende Einheit (24) sowie mindestens ein die Luftströmung (22) leitendes Element (34). Es wird vorgeschlagen, dass das luftleitende Element (34) ausgebildet ist, die Luftströmung (22) möglichst gleichmäßig über den Wärmeübertrager (20) zu verteilen.The invention relates to an external unit (10) for a heat pump (12) or an air conditioning system, having a housing (18), at least one heat exchanger (20), a unit (24) generating an air flow (22) and at least one air flow (22 ) conductive element (34). It is proposed that the air-guiding element (34) be designed to distribute the air flow (22) as evenly as possible over the heat exchanger (20).

Description

„The activity leading to this application has received funding from the European Institute of Innovation and Technology (EIT) under grant agreement No EIT/EIT InnoEnergy/SGA2018. This European body receives support from the European Union's the Horizon 2020 research and innovation programme“."The activity leading to this application has received funding from the European Institute of Innovation and Technology (EIT) under grant agreement No EIT/EIT InnoEnergy/SGA2018. This European body receives support from the European Union's the Horizon 2020 research and innovation programme".

„Die zu dieser Anmeldung führende Tätigkeit wurde vom Europäischen Institut für Innovation und Technologie (EIT) im Rahmen der Finanzhilfevereinbarung Nr. EIT/EIT Innoenergy/SGA2018 gefördert. Diese europäische Einrichtung erhält Unterstützung aus dem Forschungs- und Innovationsprogramm der Europäischen Union für Horizont 2020““The work leading to this application was funded by the European Institute of Innovation and Technology (EIT) under grant agreement No. EIT/EIT Innoenergy/SGA2018. This European institution receives support from the European Union's Horizon 2020 research and innovation programme"

Beschreibungdescription

Titeltitle

Außeneinheit für eine Wärmepumpe oder eine KlimaanlageOutdoor unit for a heat pump or an air conditioner

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Außeneinheit für eine Wärmepumpe oder eine Klimaanlage. Solche Außeneinheiten beinhalten in der Regel Teile einer Wärmepumpe oder Klimaanlage mittels der Wärme an eine Umgebung abgegeben oder von einer solchen Umgebung aufgenommen werden kann. Es ist Aufgabe der Erfindung, die Effektivität einer solchen Außeneinheit zu verbessern.The invention relates to an outdoor unit for a heat pump or an air conditioner. Such outdoor units typically include parts of a heat pump or air conditioner by means of which heat can be given off to or taken from an environment. It is the object of the invention to improve the effectiveness of such an outdoor unit.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Vorteileadvantages

Die erfindungsgemäße Außeneinheit für eine Wärmepumpe oder eine Klimaanlage, weist ein Gehäuse, mindestens einen Wärmeübertrager, eine eine Luftströmung erzeugende Einheit sowie mindestens ein die Luftströmung leitendes Element auf. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass das luftleitende Element ausgebildet ist, die Luftströmung möglichst gleichmäßig über den Wärmeübertrager zu verteilen. Auf diese Weise bilden sich innerhalb des Wärmeübertragers keine zu warme oder zu kalte Stellen aus, so dass ein homogener Wärmeübergang stattfindet. Der Wirkungsgrad der Außeneinheit ist verbessert. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein inhomogenes Strömungsprofil die Effektivität der Außeneinheit verschlechtert.The outdoor unit according to the invention for a heat pump or an air conditioner has a housing, at least one heat exchanger, a unit that generates an air flow, and at least one element that directs the air flow. It is characterized in that the air-guiding element is designed to distribute the air flow as evenly as possible over the heat exchanger. In this way, no areas that are too hot or too cold form within the heat exchanger, so that a homogeneous heat transfer takes place. The efficiency of the outdoor unit is improved. The invention is based on the finding that an inhomogeneous flow profile impairs the effectiveness of the outdoor unit.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen der Außeneinheit nach dem Hauptanspruch möglich. So ergibt sich eine einfach herstellbare Ausführung, wenn das luftleitende Element an einer Außenseite des Gehäuses angebracht ist.Advantageous developments of the outdoor unit according to the main claim are possible due to the features listed in the subclaims. This results in an embodiment that is easy to produce if the air-guiding element is attached to an outside of the housing.

In die Effizienz steigernder Weise ist das luftleitende Element direkt an den Wärmeübertrager angebracht.In order to increase efficiency, the air-conducting element is attached directly to the heat exchanger.

Weist das luftleitende Element in einem Bereich, der der die Luftströmung erzeugenden Einheit näher steht als andere Bereiche, eine einhüllende Form auf, wird die Luftströmung kanalisiert und kann weitgehend homogen über den Wärmeübertrager verteilt werden.If the air-guiding element has an enveloping shape in an area that is closer to the unit generating the air flow than other areas, the air flow is channeled and can be distributed largely homogeneously over the heat exchanger.

Eine weitere Verbesserung der Strömungsführung ergibt sich, wenn das luftleitende Element die Form einer profilierten Kappe oder Hutze aufweist.A further improvement in the guidance of the flow results when the air-guiding element has the form of a profiled cap or scoop.

Es ist von Vorteil, wenn das luftleitende Element ein Profil aufweist, das einen verengenden Querschnitt erzeugt. Hierdurch kann die Luftströmung in diesen Bereichen in ihrer Strömungsgeschwindigkeit und Verteilung optimierend beeinflusst werden.It is advantageous if the air-guiding element has a profile that produces a narrowing cross-section. As a result, the air flow in these areas can be influenced to optimize its flow speed and distribution.

Eine weitere Verbesserung der Strömungsführung ergibt sich, wenn das luftleitende Element gebogen, insbesondere geschwungen ist.A further improvement in the guidance of the flow results when the air-guiding element is curved, in particular curved.

Weist das luftleitende Element eine profilierte Eingangskante auf, kann bereits im Eingangsbereich auf die Luftströmung optimierend eingewirkt werden.If the air-guiding element has a profiled entry edge, the air flow can already be optimized in the entry area.

Die Effektivität wird weiter verbessert, wenn das luftleitende Element seitliche Wände aufweist. Diese kanalisieren den Luftstrom und verringern ungewollte Strömungseinflüsse aus den seitlichen Bereichen.The effectiveness is further improved if the air-guiding element has lateral walls. These channel the airflow and reduce unwanted flow influences from the side areas.

In einer für die Luftströmung innerhalb der Außeneinheit optimierten Anordnung ist die die Luftströmung erzeugende Einheit so angeordnet, dass der Luftstrom die Außeneinheit in einer vertikalen Richtung verlässt.In an arrangement optimized for the air flow inside the outdoor unit, the air flow generating unit is arranged so that the air flow exits the outdoor unit in a vertical direction.

Figurenlistecharacter list

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Außeneinheit bzw. Teile davon dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 schematisch eine Außeneinheit im Schnitt,
2 eine Schrägdarstellung eines Teils einer Außeneinheit mit einer die Luftströmung erzeugenden Einheit,
3 eine Variante zu 2 und
4 eine weitere Variante.

In the drawing, exemplary embodiments of an outdoor unit according to the invention or parts thereof are shown and explained in more detail in the following description. Show it:

1 schematic of an outdoor unit in section,
2 an oblique view of part of an outdoor unit with a unit that generates the air flow,
3 a variant to 2 and
4 another variant.

Beschreibungdescription

In der Figurenbeschreibung sind gleiche Bauteile mit jeweils gleichen Bezugszeichen versehen, auch wenn unterschiedliche Ausführungsbeispiele beschrieben werden.In the description of the figures, the same components are provided with the same reference symbols, even if different exemplary embodiments are described.

1 zeigt eine Außeneinheit 10 in einer schematischen Darstellung im Schnitt. Die Außeneinheit 10 ist Teil einer Wärmepumpe 12, die gestrichelt angedeutet ist. Teile einer solchen Wärmepumpe 12 sind in der Regel in einem Gebäude 14 untergebracht und über Leitungen 16 mit der Außeneinheit 10 verbunden. Die Außeneinheit 10 dient dazu, Wärme mit der Umgebung auszutauschen. Je nach Anwendungsfall wird Wärme aufgenommen und einem Kältemittel zugeführt, das die Wärme ins Gebäude 14 transportiert. In diesem Fall arbeitet die Wärmepumpe 12 wie ein Heizaggregat im Gebäude 14. Gibt die Außeneinheit 10 Wärme an die Umgebung ab und kühlt damit das Kältemittel herunter, arbeitet die Wärmepumpe 12 wie eine Klimaanlage. 1 shows an outdoor unit 10 in a schematic representation in section. The outdoor unit 10 is part of a heat pump 12, which is indicated by dashed lines. Parts of such a heat pump 12 are usually accommodated in a building 14 and connected to the external unit 10 via lines 16 . The outdoor unit 10 serves to exchange heat with the outside. Depending on the application, heat is absorbed and fed to a refrigerant that transports the heat into the building 14 . In this case, the heat pump 12 works like a heating unit in the building 14. If the outdoor unit 10 gives off heat to the environment and thus cools down the refrigerant, the heat pump 12 works like an air conditioning system.

Die Außeneinheit 10 wird von einem Gehäuse 18 umfasst, dass hier ebenfalls nur andeutungsweise gezeigt ist. Das Gehäuse 18 weist in der Regel ein stativartiges Gestänge auf, an dem die weiteren Komponenten befestigt sind und das äußere Wände trägt. Im Ausführungsbeispiel weist die Außeneinheit 10 zwei Wärmeübertrager 20 auf. Diese sind gegenüber einer vertikalen Richtung geneigt und zueinander in einem Winkel angeordnet. In anderen Ausführungsformen können auch nur ein Wärmeübertrager 20 oder mehr als zwei Wärmeübertrager 20 vorgesehen sein.The outdoor unit 10 is surrounded by a housing 18 that is also shown here only in outline. The housing 18 typically has a tripod-like linkage to which the other components are attached and which carries outer walls. In the exemplary embodiment, the outdoor unit 10 has two heat exchangers 20 . These are inclined to a vertical direction and arranged at an angle to each other. In other embodiments, only one heat exchanger 20 or more than two heat exchangers 20 can be provided.

In einem oberen Bereich der Außeneinheit 10 ist eine eine Luftströmung 22 erzeugende Einheit 24 angeordnet. Diese Einheit 24 weist ein motorisch betriebenes Lüfterrad 26 auf und wird auch als Gebläse bezeichnet. Die Einheit 24 ist an einem Auslassbereich 28 angeordnet. Sie saugt damit die Luftströmung 22 von einem unteren, äußeren Bereich, angedeutet über Pfeile 30, durch die Wärmeübertrager 20 in das Gehäuse 18 und von dort über das Lüfterrad 26 wieder nach außen. Das Ausblasen der Luftströmung 22 ist über den Pfeil 32 angedeutet und erfolgt im Ausführungsbeispiel in vertikaler Richtung. Die Wärmeübertrage 20 schließen mit dem Lüfterrad 26 der den Luftstrom erzeugenden Einheit 24 einen Winkel 33 ein, der aufgrund der geneigten Anordnung der Wärmeübertrager 20 kleiner 90° ist.A unit 24 generating an air flow 22 is arranged in an upper area of the outdoor unit 10 . This unit 24 has a motor-driven fan wheel 26 and is also referred to as a fan. The unit 24 is arranged at an outlet area 28 . It thus sucks the air flow 22 from a lower, outer area, indicated by arrows 30, through the heat exchanger 20 into the housing 18 and from there via the fan wheel 26 to the outside again. The blowing out of the air flow 22 is indicated by the arrow 32 and takes place in the vertical direction in the exemplary embodiment. The heat exchangers 20 enclose an angle 33 with the fan wheel 26 of the unit 24 generating the air flow, which angle is less than 90° due to the inclined arrangement of the heat exchangers 20 .

In einer anderen Ausführungsform kann dieser Winkel 33 auch größer 90° sein. Dann entsteht eine dachähnliche Form. Diese eignet sich, wenn flachere Ausführungen zu bevorzugen sind.In another embodiment, this angle 33 can also be greater than 90°. Then a roof-like shape emerges. This is suitable if flatter versions are to be preferred.

Wie in 1 zu erkennen ist, weist die Außeneinheit 10 zwei die Luftströmung 22 leitende Elemente 34 auf. Erfindungsgemäß sind diese die Luftströmung 22 leitenden Elemente 34 so ausgebildet, dass sich der Luftstrom 22 möglichst gleichmäßig über dem Wärmeübertrager 20 verteilt. Im Ausführungsbeispiel sind entsprechend den zwei dargestellten Wärmeübertrager 20 auch zwei Elemente 34 vorhanden. In Ausführungsformen mit weniger oder mehr Wärmeübertrager kann die Anzahl der Elemente 34 entsprechend der Anzahl der Wärmeübertrager variieren.As in 1 As can be seen, the outdoor unit 10 has two elements 34 conducting the air flow 22 . According to the invention, these elements 34 conducting the air flow 22 are designed in such a way that the air flow 22 is distributed as evenly as possible over the heat exchanger 20 . In the exemplary embodiment, there are also two elements 34 corresponding to the two heat exchangers 20 shown. In embodiments with fewer or more heat exchangers, the number of elements 34 can vary according to the number of heat exchangers.

In 1 ist erkennbar, dass die luftleitenden Elemente 34 eine Form aufweisen, die geeignet ist die Luftströmung 22 zu beeinflussen. Hier wird dem Umstand Rechnung getragen, dass im Bereich nahe des Lüfterrads 26 die Luftströmung 22 stärker angetrieben ist als in einem fernen Bereich. Der Luftströmung 22 wird deshalb in diesem, dem Lüfterrad 26 nahen Bereich ein Widerstand entgegengesetzt. Die luftleitenden Elemente 34 sind so ausgebildet, dass sie der Luftströmung 22 einen solchen Widerstand entgegensetzen können.In 1 it can be seen that the air-guiding elements 34 have a shape that is suitable for influencing the air flow 22 . Here the fact is taken into account that in the area close to the fan wheel 26 the air flow 22 is driven more strongly than in a distant area. The air flow 22 is therefore opposed in this area close to the fan wheel 26 . The air-guiding elements 34 are designed in such a way that they can offer such a resistance to the air flow 22 .

Weiter ist in der 1 erkennbar, dass ein luftleitendes Element 34 an einer Außenseite des Gehäuses 18 angebracht ist (rechte Seite der Außeneinheit 10). In einer effektiveren Variante ist ein luftleitendes Element 34 direkt einem Wärmeübertrager 20 zugeordnet (linke Seite der Außeneinheit 10). In einer einfachen Variante, wie sie hier dargestellt ist, ist das luftleitenden Element 34 direkt am Wärmeübertrager 20 angebracht. Damit wirkt das luftleitenden Element 34 direkt vor dem Einzugsbereich des Wärmeübertrags 20 auf die Luftströmung 22 ein. Je nach Größe der Außeneinheit 10, den Platzverhältnissen oder auch optischen Gesichtspunkten geschuldet, wird die eine oder andere Variante gewählt werden.Next is in the 1 It can be seen that an air conducting member 34 is attached to an outside of the housing 18 (right side of the outdoor unit 10). In a more effective variant, an air-conducting element 34 is assigned directly to a heat exchanger 20 (left-hand side of the outdoor unit 10). In a simple variant, as shown here, the air-guiding element 34 is attached directly to the heat exchanger 20. The air-guiding element 34 thus acts on the air flow 22 directly in front of the catchment area of the heat transfer 20 . Depending on the size of the outdoor unit 10, the space available or also owing to optical aspects, one or the other variant will be selected.

Die luftleitenden Elemente 34 sind im Ausführungsbeispiel so ausgebildet, dass sie im Bereich der die Luftströmung 22 erzeugenden Einheit 24 eine einhüllende Form aufweist. Dazu sind Auskragungen 36 vorgesehen, die sich der Luftströmung 22 entgegenerstrecken. Es ergibt sich damit eine Form einer profilierten Kappe 38 oder einer Hutze.In the exemplary embodiment, the air-guiding elements 34 are designed in such a way that they have an enveloping shape in the area of the unit 24 generating the air flow 22 . For this purpose, projections 36 are provided which extend in the opposite direction to the air flow 22 . This results in the shape of a profiled cap 38 or a scoop.

Mit ihrer Form bzw. mit ihrem Profil erzeugt das luftleitenden Element 34 einen sich verengenden Querschnitt 40 in Richtung auf den Wärmeübertrager 20 zu. Durch diesen sich verengenden Querschnitt 40 wird dem Luftstrom 22 in diesem Bereich ein Widerstand entgegengesetzt. Da dieser Bereich jedoch in der Nähe des Lüfterrads 26 ist, wo tendenziell die Ansaugwirkung größer ist als in einem entfernteren Bereich, findet eine Kompensation der Form statt, dass sich eine gleichmäßige Durchsetzung des Wärmeübertragers 20 einstellt.With its shape or with its profile, the air-guiding element 34 produces a narrowing cross section 40 in the direction of the heat exchanger 20 . This narrowing cross section 40 opposes a resistance to the air flow 22 in this area. However, since this area is in the vicinity of the fan wheel 26, where the suction effect tends to be greater than in a more distant area, compensation takes place in such a way that the heat exchanger 20 is evenly penetrated.

In 2 ist zu erkennen, dass das luftleitende Element 34 in sich gebogen ist. Über diese Biegung kann erreicht werden, die Luftströmung 22 (angedeutet durch den Pfeil 30) möglichst laminar zumindest bis zum Wärmeübertrager 20 zu führen. Dazu kann das luftleitenden Element 34 wie dargestellt geschwungen ausgebildet sein. Eine solche laminare Strömung erzeugt weniger Geräusche und wird deshalb als angenehm empfunden.In 2 it can be seen that the air-guiding element 34 is bent in itself. This bend can be used to guide the air flow 22 (indicated by the arrow 30) as laminarly as possible, at least as far as the heat exchanger 20. For this purpose, the air-guiding element 34 can be curved as shown. Such a laminar flow generates less noise and is therefore perceived as pleasant.

In 3 ist eine Variante zu 2 dargestellt. Das luftleitenden Element 34 ist in sich gerade mit einem einen sich verjüngenden Querschnitt erzeugenden Profil und weist an seiner Eingangsseite 42 eine nach außen gebogene Form auf. Auch über diese Maßnahme kann die Luftströmung 22 (angedeutet durch den Pfeil 30) beruhigt werden.In 3 is a variant to 2 shown. The air-directing element 34 is straight in itself with a profile producing a tapering cross-section and has an outwardly curved shape on its entry side 42 . The air flow 22 (indicated by the arrow 30) can also be calmed by this measure.

In 3 ist ferner erkennbar, dass das luftleitenden Element 34 an seiner Seite mit Wänden 44 ausgestattet ist. Dadurch wird die Luftströmung 22 weiter kanalisiert. Ein parasitäres einfließen seitlicher Luft ist dadurch vermieden. Der Strömungswiderstand ist deshalb über die gesamte Breite des luftleitenden Element 34 nahezu konstant.In 3 It can also be seen that the air-guiding element 34 is equipped with walls 44 on its side. This further channels the air flow 22 . A parasitic inflow of lateral air is thereby avoided. The flow resistance is therefore almost constant over the entire width of the air-guiding element 34 .

In 4 ist dargestellt, dass über eine Profilierung der Eingangskante 46 des luftleitenden Elementes 34 dem Umstand Rechnung getragen werden kann, dass auch die seitlichen Wände 44 einen zusätzlichen Widerstand erzeugen. Über Ausschnitte 48 kann zusätzlich ein geringer Luftstrom aufgenommen werden, so dass sich die Verteilung des Luftstroms 22 (angedeutet durch den Pfeil 30) durch den Wärmeübertrager 20 weiter ausgleicht.In 4 It is shown that a profiling of the input edge 46 of the air-guiding element 34 can take account of the fact that the side walls 44 also generate additional resistance. A small air flow can also be absorbed via cutouts 48, so that the distribution of the air flow 22 (indicated by the arrow 30) through the heat exchanger 20 is further evened out.

Das Anbringen des erfindungsgemäßen luftleitenden Elements 34 verbessert nicht nur das homogene Durchströmen des Wärmeübertragers 20, es fördert auch eine Reduktion der Geräuschemissionen und trägt so dem gesteigerten Umweltbewusstsein bei. Je nach Wahl des Materials wird dieser Effekt noch verstärkt. So ist ein Element 34 aus Metall zwar besser und einfacher herzustellen, ein solches Element 34 aus Kunststoff oder Holz verbessert jedoch die Geräuschemissionen. In einer weiter optimierten Ausführung können im Innenbereich des luftleitenden Element 34 Lamellen oder Strömungsrichtungsgeber angeordnet sein, die ihrerseits auf die durchströmende Luft Einfluss nehmen.The attachment of the air-guiding element 34 according to the invention not only improves the homogeneous flow through the heat exchanger 20, it also promotes a reduction in noise emissions and thus contributes to increased environmental awareness. Depending on the choice of material, this effect can be intensified. Although an element 34 made of metal is better and easier to manufacture, such an element 34 made of plastic or wood improves noise emissions. In a further optimized embodiment, fins or flow direction indicators can be arranged in the interior of the air-guiding element 34, which in turn influence the air flowing through.

Claims

External unit (10) for a heat pump (12) or an air conditioning system, having a housing (18), at least one heat exchanger (20), a unit (24) generating an air flow (22) and at least one element (24) conducting the air flow (22) 34), characterized in that the air-guiding element (34) is designed to distribute the air flow (22) as evenly as possible over the heat exchanger (20).

Outdoor unit (10) after claim 1 , characterized in that the air-conducting element (34) is attached to an outside of the housing (18).

Outdoor unit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the air-conducting element (34) is attached directly to the heat exchanger (20).

An outdoor unit (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the air-guiding element (34) has an enveloping shape in an area closer to the air flow (22) generating unit (24) than other areas.

Outdoor unit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the air-conducting element (34) has the form of a profiled cap (38) or scoop.

An outdoor unit (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the air-directing element (34) has a profile which creates a narrowing cross-section (40).

Outdoor unit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the air-guiding element (34) is curved, in particular curved.

Outdoor unit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the air-guiding element (34) has a profiled entry edge (46).

Outdoor unit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the air-conducting element (34) has lateral walls (44).

An outdoor unit (10) as claimed in any one of the preceding claims, characterized in that the airflow generating unit is arranged so that the airflow (22) exits the outdoor unit (10) in a vertical direction.