DE102021214715A1

DE102021214715A1 - Wärmepumpenvorrichtung und Auffangeinheit für die Wärmepumpenvorrichtung

Info

Publication number: DE102021214715A1
Application number: DE102021214715.1A
Authority: DE
Inventors: Oliver Kraft
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-12-20
Filing date: 2021-12-20
Publication date: 2023-06-22

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Wärmepumpenvorrichtung mit zumindest einer Wärmepumpe (12), die mit einem, insbesondere natürlichen, Kältemittel (14) betrieben ist, und mit einer Auffangeinheit (16) zu einem Auffangen von aus der Wärmepumpe (12) austretendem Kältemittel (14).Es wird vorgeschlagen, dass die Auffangeinheit (16) zumindest ein Leitungselement (24) und zumindest ein Auffangbecken (26) umfasst, das unterhalb der Wärmepumpe (12) angeordnet ist, wobei das Leitungselement (24) dazu vorgesehen ist, das aus der Wärmepumpe (12) austretende Kältemittel (14) in das Auffangbecken (26) zu leiten.

Description

Stand der Technik
Es ist bereits eine Wärmepumpenvorrichtung mit zumindest einer Wärmepumpe, die mit einem Kältemittel betrieben ist, und mit einer Auffangeinheit zu einem Auffangen von potentiell austretendem Kältemittel aus der Wärmepumpe, vorgeschlagen worden.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Wärmepumpenvorrichtung mit zumindest einer Wärmepumpe, die mit einem, insbesondere natürlichen, Kältemittel betrieben ist, und mit einer Auffangeinheit zu einem Auffangen von potentiell austretendem Kältemittel aus der Wärmepumpe.
Es wird vorgeschlagen, dass die Auffangeinheit zumindest ein Leitungselement und zumindest ein Auffangbecken umfasst, das unterhalb der Wärmepumpe angeordnet ist, wobei das Leitungselement dazu vorgesehen ist, das potentiell austretende Kältemittel aus der Wärmepumpe in das Auffangbecken zu leiten. Vorzugsweise ist das Auffangbecken zumindest teilweise, insbesondere zumindest größtenteils, vorzugsweise zumindest im Wesentlichen vollständig, unterhalb eines Untergrunds angeordnet. Bevorzugt ist entlang des Untergrunds betrachtet mindestens 20%, vorzugsweise mindestens 50% und besonders bevorzugt mindestens 90%, eines maximalen Volumens des Auffangbeckens unterhalb des Untergrunds angeordnet. Besonders bevorzugt ist das Auffangbecken, insbesondere ein Volumen des Auffangbeckens, mindestens 90% im Untergrund angeordnet. Insbesondere ist die Wärmepumpe oberhalb des Untergrunds angeordnet. Vorzugsweise ist das Auffangbecken auf dem Untergrund angeordnet oder besonders bevorzugt in den Untergrund eingelassen. Bevorzugt ist das Auffangbecken zu einer Aufnahme und Speicherung von Kältemittel vorgesehen. Insbesondere ist das Auffangbecken, bevorzugt zumindest für das Kältemittel, zumindest teilweise durchlässig ausgebildet, insbesondere um ein Versickern des Kältemittels zu ermöglichen. Vorzugsweise ist das Auffangbecken zur Aufnahme und Speicherung von gasförmigen und/oder flüssigen Kältemittel vorgesehen. Bevorzugt ist das Kältemittel als natürliches Kältemittel ausgebildet. Unter einem „natürlichen Kältemittel“ soll insbesondere ein Stoff oder Stoffgemisch verstanden werden, welcher/welches zu einer Verwendung als Kältemittel in einer/der Wärmepumpe geeignet ist und in einer zu dieser Verwendung benötigten Form in der Natur vorkommt. Insbesondere weist das natürliche Kältemittel ein niedriges Ozonabbaupotenzial und ein niedriges Treibhauspotential auf. Beispielsweise ist das Kältemittel Ammoniak, Kohlendioxid oder ein Kohlenwasserstoff, insbesondere Propan oder Isobutan. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Kältemittel brennbar und/oder toxisch ausgebildet, beispielsweise als Propan. Insbesondere ist das Kältemittel unter Normbedingungen gasförmig und schwerer als Luft. Der Untergrund soll insbesondere als eine Haupterstreckungsebene eines Bodens, insbesondere eines Gebäudes, eines Bebauungsgrunds oder der Erde, verstanden werden, welcher das Auffangbecken abstützt. Es ist denkbar, dass die Wärmepumpe, insbesondere über eine Aufstelleinheit, die beispielsweise Füße, ein Gerüst o.dgl. umfasst, auf dem Untergrund abgestützt ist oder an einer Wand, einer Decke o.dgl. über dem Untergrund aufgehängt ist. Besonders bevorzugt ist die Wärmepumpe oberhalb des Auffangbeckens angeordnet. Bevorzugt ist die Wärmepumpe beabstandet von dem Untergrund angeordnet.
Bevorzugt ist das Auffangbecken in Lotrichtung und über eine Tiefe des Auffangbeckens senkrecht zur Lotrichtung geschlossen ausgebildet. Beispielsweise ist das Auffangbecken als eine Wanne, als eine, insbesondere poröse, Senke, als ein Becken o.dgl. ausgebildet. Bevorzugt ist das Auffangbecken ab der Tiefe lediglich nach oben, insbesondere entgegen der Lotrichtung und/oder in Richtung der Wärmepumpe zumindest teilweise offen ausgebildet. Vorzugsweise ist das Auffangbecken derart ausgebildet, dass das Auffangbecken über eine sich zumindest im Wesentlichen senkrecht zum Untergrund erstreckende und/oder sich zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Horizontalen erstreckende gedachte Ebene über die Tiefe des Auffangbeckens vollständig geschlossen ausbildbar ist. Bevorzugt ist das Auffangbecken in Lotrichtung betrachtet hinter der Wärmepumpe angeordnet.
Bevorzugt ist die Wärmepumpe dazu vorgesehen, über das Kältemittel, insbesondere über Verdichten und Entspannen des Kältemittels, eine Wärmeumwandlung zu bewirken. Insbesondere umfasst die Wärmepumpe einen geschlossenen Fluidkreislauf für das Kältemittel. Durch Korrosion, Abnutzung, Beschädigungen, Fehlfunktionen und dergleichen ist denkbar, dass Kältemittel aus der Wärmepumpe austritt. Vorzugsweise ist die Auffangeinheit, insbesondere das Leitungselement und das Auffangbecken, dazu vorgesehen, aus der Wärmepumpe austretendes Kältemittel zu sammeln und gezielt zu speichern. Insbesondere ist die Auffangeinheit, insbesondere das Auffangbecken, dazu vorgesehen, zu verhindern, dass sich aus der Wärmepumpe austretendes Kältemittel in einer Umgebung verteilt und sich vorzugsweise mit Luft schnellstmöglich unter die untere Explosionsgrenze verdünnt. Bevorzugt ist die Auffangeinheit, insbesondere das Auffangbecken, dazu vorgesehen, das ausgetretene Kältemittel vor einer unkontrollierten Verteilung in der Umgebung durch äußere Einflüsse, beispielsweise Luftbewegungen, Interaktionen mit anderen bewegten Objekten, wie Geräten oder Personen, o.dgl., abzuschirmen.
Das Leitungselement begrenzt vorzugsweise zumindest eine Durchführung, die zu einer Leitung des Kältemittels vorgesehen ist. Insbesondere ist das Leitungselement dazu vorgesehen, das Kältemittel von der Wärmepumpe, insbesondere einem Außenbereich der Wärmepumpe, über die Durchführung bis zu dem Auffangbecken zu führen, vorzugsweise zumindest im Wesentlichen verlustfrei. Bevorzugt ist das Leitungselement, insbesondere zumindest für das Kältemittel, fluiddicht und/oder gasdicht ausgebildet. Beispielsweise ist das Leitungselement als ein Rohr aus einem Metall oder Kunststoff ausgebildet. Insbesondere ist das Leitungselement zumindest im Wesentlichen gerade oder in Lotrichtung geneigt ausgebildet. Bevorzugt ist das Leitungselement derart ausgebildet und/oder angeordnet, dass in Lotrichtung absinkendes Kältemittel in das Auffangbecken geleitet wird.
Insbesondere weist die Wärmepumpenvorrichtung einen Sicherheitsbereich auf, welcher zu einer Sicherung einer Umgebung vor möglichen Reaktionen des Kältemittels vorgesehen ist, insbesondere für Ausgestaltungen des Kältemittels als ein brennbarer/s und/oder explosiver/s Stoff/Stoffgemisch. Bevorzugt ist die Wärmepumpenvorrichtung zu einer Verwendung in engen und/oder stark bebauten Außenbereichen vorgesehen. Vorzugsweise ist die Auffangeinheit dazu vorgesehen, das Kältemittel gegen eine unkontrollierte Ausbreitung aus der Wärmepumpenvorrichtung bzw. dem Sicherheitsbereich heraus zu sichern. Insbesondere ist der Sicherheitsbereich als ein Bereich um das Auffangbecken und/oder die Wärmepumpe ausgebildet, in welchem vorzugsweise keine Vertiefungen, wie beispielsweise Abgänge, Lichtschächte o.dgl., im Untergrund angeordnet sind.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Wärmepumpenvorrichtung kann ein vorteilhaft schnelles und sicheres Auffangen von Kältemittel ermöglicht werden. Es kann ein vorteilhaft sicheres vorläufiges Speichern von ausgetretenem Kältemittel erreicht werden. Es kann eine vorteilhaft lange Reaktionszeit eines Benutzers zum Beheben einer Fehlfunktion und/oder einer Leckage der Wärmepumpe ermöglicht werden. Es kann eine Verwendung von natürlichen, insbesondere brennbaren und/oder toxischen, Kältemitteln, wie beispielsweise Propan, ermöglicht werden, insbesondere bei einer gleichzeitig vorteilhaft hohen Sicherheit. Es kann eine Verwendung von brennbaren und/oder explosiven Kältemitteln ermöglicht werden, insbesondere mit einer gleichzeitig vorteilhaft kleinen Sicherheitszone zu den Seiten der Wärmepumpe.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass sich das Leitungselement von einer Unterseite der Wärmepumpe nach unten gerichtet bis in das Auffangbecken erstreckt. Es kann eine vorteilhaft sichere Ableitung des Kältemittels in das Auffangbecken ermöglicht werden. Bevorzugt erstreckt sich das Leitungselement senkrecht zur Lotrichtung betrachtet zumindest teilweise über die Tiefe des Auffangbeckens in das Auffangbecken hinein. Vorzugsweise ist das Leitungselement senkrecht zur Lotrichtung betrachtet zumindest teilweise unterhalb des Untergrunds angeordnet. Insbesondere ist das Leitungselement dazu vorgesehen, aus der Wärmepumpe austretendes Kältemittel aufzunehmen und, insbesondere über die Durchführung, direkt in ein zumindest größtenteils geschlossenes und/oder poröses Volumen des Auffangbeckens zu leiten, welches sich vorzugsweise über die Tiefe des Auffangbeckens erstreckt.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das Leitungselement zumindest über einen Großteil einer maximalen Tiefe des Auffangbeckens in das Auffangbecken hinein erstreckt. Es kann ein vorteilhaft kleiner Sicherheitsbereich außerhalb des Auffangbeckens entlang des Untergrunds ermöglicht werden. Es kann ein vorteilhaft sicheres Auffüllen des Auffangbeckens über das Leitungselement ermöglicht werden. Vorzugsweise erstreckt sich das Leitungselement über mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 75% und besonders bevorzugt über mindestens 90%, der maximalen Tiefe des Auffangbeckens in das Auffangbecken hinein. Bevorzugt erstreckt sich das Leitungselement über mindestens 50 cm, vorzugsweise mindestens 80 cm und besonders bevorzugt über mindestens 100 cm in das Auffangbecken hinein. Bevorzugt erstreckt sich die maximale Tiefe des Auffangbeckens zumindest im Wesentlichen parallel zur Lotrichtung und/oder zumindest im Wesentlichen senkrecht zu dem Untergrund bzw. einer Horizontalen. Vorzugsweise erstreckt sich das Leitungselement zumindest in einem in dem Auffangbecken angeordneten Bereich des Leitungselements zumindest im Wesentlichen geradlinig, vorzugsweise zumindest im Wesentlichen parallel zur Lotrichtung und/oder zumindest im Wesentlichen senkrecht zu dem Untergrund bzw. einer Horizontalen.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Auffangbecken ein für das Kältemittel zumindest im Wesentlichen durchlässiges Füllmittel umfasst. Es kann eine Verwendung des Auffangbeckens zu einem Begehen, einem Abstellen oder für eine andere Belastung ermöglicht werden. Es kann ein vorteilhaft kleiner Raumverlust durch die Wärmepumpenvorrichtung erreicht werden. Es kann ein vorteilhaft sicheres Speichern von Kältemittel in dem Auffangbecken ermöglicht werden. Es kann ein unkontrolliertes Austreten von, insbesondere gasförmigem, Kältemittel durch Luftbewegungen o.dgl. vorteilhaft verhindert werden, insbesondere da das Kältemittel durch das Füllmittel in dem Auffangbecken gebunden werden kann.
Vorzugsweise ist das Füllmittel derart ausgebildet, dass das Auffangbecken auf einer Füllhöhe des Füllmittels im Auffangbecken begehbar ausgebildet ist. Bevorzugt bildet das Füllmittel eine belastbare Oberfläche aus, die insbesondere im Wesentlichen auf Höhe des Untergrunds angeordnet ist. Darunter, dass das Füllmittel „für das Kältemittel zumindest im Wesentlichen durchlässig“ ausgebildet ist soll insbesondere verstanden werden, dass das Füllmittel sich durch das Füllmittel hindurch innerhalb des Auffangbeckens verteilen kann. Insbesondere beeinträchtigt das Füllmittel eine Ausbreitung innerhalb des Auffangbeckens, verhindert diese jedoch nicht. Bevorzugt ist denkbar, dass das Füllmittel porös ausgebildet ist und/oder granuliert ausgebildet ist. Beispielsweise ist das Füllmittel als Kies, Gummigranulat, eine poröse Struktur, beispielsweise aus Stein oder Zement, o.dgl. ausgebildet.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Auffangbecken zumindest bis zu einer Höhe des Untergrunds mit dem Füllmittel gefüllt ist. Es kann ein vorteilhaft kleiner Raumverlust durch die Wärmepumpenvorrichtung erreicht werden. Bevorzugt umfasst das Auffangbecken einen Rand, der ein von dem Auffangbecken umschlossenes Volumen, insbesondere entlang der Lotrichtung betrachtet, umgibt. Insbesondere ist der Rand an einer Oberseite des Auffangbeckens angeordnet. Bevorzugt ist der Rand an einer der Wärmepumpe zugewandten Seite, insbesondere der Oberseite, des Auffangbeckens angeordnet. Bevorzugt begrenzt der Rand das Auffangbecken zum Untergrund hin. Bevorzugt begrenzt der Rand das von dem Auffangbecken umschlossene Volumen in eine der Lotrichtung entgegengesetzte Richtung zumindest teilweise. Insbesondere ist der Rand im Wesentlichen bündig mit dem Untergrund ausgebildet, wobei insbesondere das von dem Auffangbecken umschlossene Volumen, insbesondere senkrecht zur Lotrichtung betrachtet, zumindest im Wesentlichen vollständig unterhalb des Untergrunds angeordnet ist. Bevorzugt weist das Füllmittel über das von dem Auffangbecken umschlossene Volumen eine zumindest im Wesentlichen konstante Dichteverteilung auf.
Zudem wird vorgeschlagen, dass sich das Leitungselement in das Auffangbecken hinein erstreckt, wobei das Leitungselement in einem in dem Auffangbecken angeordneten Bereich des Leitungselements eine Vielzahl von Austrittsöffnungen, insbesondere eine Hauptaustrittsöffnung und mehrere Nebenaustrittsöffnungen, begrenzt. Es kann ein vorteilhaft hoher Durchsatz des in dem Auffangbecken zu verstauenden Kältemittels ermöglicht werden, insbesondere ohne einen Rückstau und/oder ein Überlaufen des Kältemittels an der Wärmepumpe. Das Leitungselement umfasst eine Hauptaustrittsöffnung, welche die Durchführung begrenzt und an einem, insbesondere in dem Auffangbecken angeordneten, Ende des Leitungselements angeordnet ist. Das Leitungselement begrenzt in dem in dem Auffangbecken angeordneten Bereich des Leitungselements mehrere Nebenaustrittsöffnungen, die jeweils von einer Seitenwand des Leitungselements begrenzt sind. Die Nebenaustrittsöffnungen sind vorzugsweise entlang einer maximalen Länge des in dem Auffangbecken angeordneten Bereich des Leitungselements und/oder entlang einer Umfangsrichtung um die Seitenwand des Leitungselements, insbesondere zumindest im Wesentlichen gleichmäßig, verteilt angeordnet. Vorzugsweise sind die Nebenaustrittsöffnungen in einem Endbereich des Leitungselements angeordnet, welcher insbesondere vollständig innerhalb des Auffangbeckens, vorzugsweise in einem vom Füllmittel gefüllten Bereich des Auffangbeckens, angeordnet ist und/oder sich in einem Abstand von höchstens 50 cm, vorzugsweise höchstens 40 cm und besonders bevorzugt höchstens 30 cm, um die Hauptaustrittsöffnung bzw. das Ende des Leitungselements erstreckt. Die Nebenaustrittsöffnungen sind vorzugsweise dazu vorgesehen, ein Anstauen und/oder Überlaufen des Kältemittels aus dem Leitungselement zu verhindern, beispielsweise falls die Hauptaustrittsöffnung für einen auftretenden Durchfluss des Kältemittels nicht ausreicht.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Auffangeinheit zumindest ein Ablaufelement zu einem Sammeln des Kältemittels umfasst, wobei das Ablaufelement dazu vorgesehen ist, das aus der Wärmepumpe austretende Kältemittel in das Leitungselement zu führen. Es kann ein ungewolltes Verteilen von aus der Wärmepumpe austretendem Kältemittel außerhalb des Leitungselements vorteilhaft verhindert werden. Es kann eine vorteilhaft hohe Menge an innerhalb einer kurzen Zeit austretendem Kältemittel über das Leitungselement abgeführt werden. Das Ablaufelement ist beispielsweise als eine Wanne, ein Trichter, ein Becken o.dgl. ausgebildet. Bevorzugt ist das Ablaufelement an einer Unterseite der Wärmepumpe angeordnet. Insbesondere ist das Ablaufelement an der Wärmepumpe befestigt.
Bevorzugt ist das Ablaufelement mit dem Leitungselement, insbesondere fluidtechnisch und/oder stoffschlüssig, verbunden. Vorzugsweise erstreckt sich das Ablaufelement entlang der Lotrichtung betrachtet zumindest über eine gesamte Querschnittsfläche der Wärmepumpe, bevorzugt zumindest teilweise darüber hinaus. Bevorzugt ist das Ablaufelement zumindest für das Kältemittel fluid- und/oder gasdicht ausgebildet.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Auffangbecken eine, insbesondere die vorher genannte, maximale Tiefe von mindestens 1 m, vorzugsweise mindestens 1,5 m und besonders bevorzugt mindestens 2 m, aufweist. Es kann eine vorteilhaft hohe Menge an Kältemittel in dem Auffangbecken gespeichert werden. Es kann ein vorteilhaft kleiner Sicherheitsbereich außerhalb des Auffangbeckens entlang des Untergrunds ermöglicht werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das Leitungselement und das Auffangbecken derart ausgebildet und/oder angeordnet sind, dass ein minimaler Abstand einer Austrittsöffnung, insbesondere der Hauptaustrittsöffnung oder einer der Nebenaustrittsöffnungen, des Leitungselements zu einem, insbesondere dem vorher genannten, Rand des Auffangbeckens mindestens 1 m, vorzugsweise mindestens 1,5 m und besonders bevorzugt mindestens 2 m, beträgt. Es kann ein vorteilhaft kleiner Sicherheitsbereich außerhalb des Auffangbeckens entlang des Untergrunds ermöglicht werden. Es kann ein vorteilhaft sicheres Befüllen des Auffangbeckens ermöglicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass sich das Auffangbecken entlang einer Lotrichtung betrachtet mindestens über eine gesamte maximale Querschnittsfläche der Wärmepumpe erstreckt. Es kann ein ungewolltes Verteilen von nicht über das Leitungselement abgehendem Kältemittel außerhalb des Auffangbeckens vorteilhaft verhindert werden. Bevorzugt weist das Auffangbecken eine maximale Querschnittsfläche auf, die mindestens 100%, vorzugsweise mindestens 130% und besonders bevorzugt mindestens 150%, der gesamten maximalen Querschnittsfläche der Wärmepumpe entspricht. Vorzugsweise beträgt die maximale Querschnittsfläche des Auffangbeckens mindestens 1 m², vorzugsweise mindestens 1,5 m² und besonders bevorzugt mindestens 2 m². Insbesondere sind/ist die maximale(n) Querschnittsfläche(n) des Auffangbeckens und/oder der Wärmepumpe zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Lotrichtung und/oder der Tiefe des Auffangbeckens ausgerichtet.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Wärmepumpenvorrichtung einen, insbesondere den vorher genannten, Sicherheitsbereich aufweist, der zumindest im Wesentlichen vertiefungsfrei ausgebildet ist, wobei sich der Sicherheitsbereich entlang des Untergrunds innerhalb eines minimalen Abstands um das Auffangbecken erstreckt, der in Abhängigkeit von einer Tiefe des Auffangbeckens und/oder von einem minimalen Abstand einer Austrittsöffnung des Leitungselements zu einem Rand des Auffangbeckens bestimmt ist, wobei der minimale Abstand höchstens 1,5 m, vorzugsweise höchstens 1 m und besonders bevorzugt höchstens 0,5 m, beträgt. Durch den kleinen Sicherheitsbereich kann ein vorteilhaft geringer Platzbedarf der Wärmepumpenvorrichtung erreicht werden. Insbesondere kann dadurch eine vorteilhaft raumeffiziente Verwendung der Wärmepumpenvorrichtung in Gebäuden und/oder auf engem Raum ermöglicht werden. Insbesondere können die Aufstellbedingung der Wärmepumpenvorrichtung zu einem Aufstellen an Gebäuden eingehalten werden. Unter „im Wesentlichen vertiefungsfrei“ soll insbesondere verstanden werden, dass ein den Untergrund bildender Boden innerhalb des Sicherheitsbereichs im Wesentlichen ebenflächig oder mit einer Steigung vom Auffangbecken weg ausgebildet ist. Darunter, dass der minimale Abstand des Sicherheitsbereichs um das Auffangbecken „in Abhängigkeit von einer Tiefe des Auffangbeckens und/oder von einem minimalen Abstand einer Austrittsöffnung des Leitungselements zu einem Rand des Auffangbeckens bestimmt ist“, soll insbesondere verstanden werden, dass sich der Sicherheitsbereich, insbesondere der minimale Abstand, aus diesen Größen zusammensetzt, insbesondere durch eine Summe deren Beträge.
Außerdem wird eine, insbesondere die vorher genannte, Auffangeinheit für eine, insbesondere die vorher genannte, erfindungsgemäße Wärmepumpenvorrichtung vorgeschlagen. Die Auffangeinheit umfasst insbesondere zumindest das Auffangbecken und das Leitungselement.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Auffangeinheit kann ein vorteilhaft schnelles und sicheres Auffangen von ungewollt aus einer Wärmepumpe austretendem Kältemittel ermöglicht werden. Es kann ein vorteilhaft sicheres vorläufiges Speichern von ausgetretenem Kältemittel erreicht werden. Es kann eine vorteilhaft lange Reaktionszeit eines Benutzers zum Beheben einer Fehlfunktion und/oder einer Leckage einer Wärmepumpe ermöglicht werden. Es kann eine Verwendung von natürlichen, insbesondere brennbaren und/oder toxischen, Kältemitteln, wie beispielsweise Propan, ermöglicht werden, insbesondere bei einer gleichzeitig vorteilhaft hohen Sicherheit. Es kann eine Verwendung von brennbaren und/oder explosiven Kältemitteln ermöglicht werden, insbesondere mit einer gleichzeitig vorteilhaft kleinen Sicherheitszone zu den Seiten der Wärmepumpe.
Die erfindungsgemäße Wärmepumpenvorrichtung und/oder die erfindungsgemäße Auffangeinheit sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können/kann die erfindungsgemäße Wärmepumpenvorrichtung und/oder die erfindungsgemäße Auffangeinheit zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.
Figurenliste
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigt:

1 eine erfindungsgemäße Wärmepumpenvorrichtung mit einer Wärmepumpe, die mit einem natürlichen Kältemittel betrieben ist, und mit einer erfindungsgemäßen Auffangeinheit zu einem Auffangen von aus der Wärmepumpe austretendem Kältemittel.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1 ist eine Wärmepumpenvorrichtung 10 in einem Außenbereich eines Hauses gezeigt. Es ist auch denkbar, die Wärmepumpenvorrichtung 10 in einem Innenraum oder einer anderen Umgebung zu verwenden. Die Wärmepumpenvorrichtung 10 umfasst eine Wärmepumpe 12, die mit einem natürlichen Kältemittel 14, insbesondere Propan, betrieben ist. Die Wärmepumpenvorrichtung 10 umfasst eine Auffangeinheit 16 zu einem Auffangen von potentiell austretendem Kältemittel 14 aus der Wärmepumpe 12, beispielsweise durch eine Fehlfunktion der Wärmepumpe 12, eine Leckage, eine Beschädigung der Wärmepumpe 12 o.dgl. Die Wärmepumpe 12 ist an einer Wand befestigt. Die Wärmepumpe 12 ist oberhalb und beabstandet von einem Untergrund 18 angeordnet, der durch einen Erdboden ausgebildet ist. Es sind aber auch andere Anordnungen der Wärmepumpe 12 denkbar, wobei die Wärmepumpe 12 beispielsweise über eine Aufstelleinheit auf dem Erdboden steht. In einer Umgebung der Wärmepumpenvorrichtung 10 sind zwei Vertiefungen 20 im Boden angeordnet, die beispielsweise Lichtschächte oder Kellerabgänge ausbilden. Die Vertiefungen 20 sind bevorzugt außerhalb eines Sicherheitsbereichs 22 der Wärmepumpenvorrichtung 10 angeordnet.
Die Auffangeinheit 16 umfasst ein Leitungselement 24 und ein Auffangbecken 26, das unterhalb der Wärmepumpe 12 angeordnet ist, wobei das Leitungselement 24 dazu vorgesehen ist, das aus der Wärmepumpe 12 austretende Kältemittel 14 in das Auffangbecken 26 zu leiten. Das Kältemittel 14, insbesondere Propan, ist unter Normbedingungen gasförmig ausgebildet und schwerer als Luft, wodurch das Kältemittel 14 insbesondere von der Wärmepumpe 12 nach unten/in Lotrichtung 40 durch das Leitungselement 24 in das Auffangbecken 26 absinkt. Vorzugsweise sammelt sich das Kältemittel 14 an einem Boden des Auffangbeckens 26. Das Leitungselement 24 erstreckt sich von einer Unterseite 28 der Wärmepumpe 12 nach unten gerichtet bis in das Auffangbecken 26. Die Wärmepumpe 12 ist in einer Höhe 30 über dem Auffangbecken 26 angeordnet. Insbesondere erstreckt sich das Leitungselement 24 zumindest im Wesentlichen vollständig über die Höhe 30 der Wärmepumpe 12 zu dem Auffangbecken 26. Das Auffangbecken 26 weist eine im Wesentlichen quaderförmige Grundform auf. Insbesondere ist das Auffangbecken 26 durch Außenwände 32 gebildet, die insbesondere zusammen eine Grundfläche und die vier Seitenflächen eines Quaders ausbilden. Insbesondere ist das Auffangbecken 26 nach oben offen ausgebildet. Das Auffangbecken 26 ist zumindest im Wesentlichen vollständig unterhalb des Untergrunds 18 angeordnet. Das Auffangbecken 26, insbesondere die Außenwände 32, begrenzen ein Volumen 34, das zu einem Zwischenspeichern des Kältemittels 14 vorgesehen ist. Das Auffangbecken 26, insbesondere die Außenwände 32, ist gasdicht ausgebildet, wobei insbesondere die Außenwände 32 für das Kältemittel 14 undurchlässig ausgebildet sind. Das Auffangbecken 26 umfasst einen Rand 36, der im Wesentlichen innerhalb einer Ebene mit dem Untergrund 18 angeordnet ist. Es sind auch andere Ausgestaltungen des Auffangbeckens 26 denkbar, beispielsweise mit einer von einem Quader verschiedenen Grundform, mit einer Deckenwandung, die insbesondere an einer der Wärmepumpe 12 zugewandten Seite des Auffangbeckens 26 angeordnet ist und/oder mit einer Anordnung zumindest teilweise oberhalb des Untergrunds 18 oder auf dem Boden. Es ist auch denkbar, dass die Auffangeinheit 16 mehr als ein Leitungselement 24 und/oder mehr als ein Auffangbecken 26 umfasst, wobei insbesondere jeweils ein Leitungselement 24 zu einem Leiten von Kältemittel 14 in eines der Auffangbecken 26 vorgesehen ist oder die Leitungselemente 24 zu einem Leiten von Kältemittel 14 in ein einziges Auffangbecken 26 vorgesehen sind.
Das Auffangbecken 26 weist eine maximale Tiefe 38 von mindestens 1 m, vorzugsweise mindestens 1,5 m und besonders bevorzugt mindestens 2 m, auf. Insbesondere beträgt die maximale Tiefe 38 des Auffangbeckens 26 im Wesentlichen 2 m. Das Leitungselement 24 erstreckt sich über einen Großteil der maximalen Tiefe 38 des Auffangbeckens 26 in das Auffangbecken 26 hinein. Insbesondere erstreckt sich das Leitungselement 24 über mehr als 90 % der maximalen Tiefe 38 des Auffangbeckens 26 in das Auffangbecken 26 hinein. Das Leitungselement 24 ist über eine maximale Länge 39 des Leitungselements 24, die insbesondere entlang der Lotrichtung 40 ausgerichtet ist, im Wesentlichen gerade ausgebildet. Es ist auch denkbar, dass das Leitungselement 24 gebogen ausgebildet ist, wobei insbesondere das Leitungselement 24 in Lotrichtung 40 bevorzugt stets ein Gefälle aufweist. Dadurch kann ein schnelles Ableiten des Kältemittels 14 in das Auffangbecken 26 ermöglicht werden.
Das Auffangbecken 26 umfasst ein für das Kältemittel 14 zumindest im Wesentlichen durchlässiges Füllmittel 42. Das Füllmittel 42 ist insbesondere als Kies ausgebildet. Es sind aber auch andere Ausgestaltungen des Füllmittels 42 denkbar. Das Auffangbecken 26 ist bis zu einer Höhe des Untergrunds 18 mit dem Füllmittel 42 gefüllt. Insbesondere ist das Auffangbecken 26 im Wesentlichen vollständig mit dem Füllmittel 42 gefüllt. Bevorzugt bilden eine Oberfläche 44 des Füllmittels 42 und der Boden in einer Ebene mit dem Untergrund 18 eine begehbare und/oder belastbare Oberfläche aus. Das Leitungselement 24 begrenzt eine Durchführung 46, durch die das Kältemittel 14 in das Auffangbecken 26 abfließen kann. Das Leitungselement 24, insbesondere die Durchführung 46 des Leitungselements 24, ist frei von Füllmittel 42 ausgebildet.
Das Leitungselement 24 begrenzt in einem in dem Auffangbecken 26, insbesondere innerhalb des Volumens 34 des Auffangbeckens 26, angeordneten Bereich des Leitungselements 24 eine Vielzahl von Austrittsöffnungen, insbesondere eine Hauptaustrittsöffnung 48 und mehrere Nebenaustrittsöffnungen 50. Das Leitungselement 24 begrenzt in dem in dem Auffangbecken 26 angeordneten Bereich des Leitungselements 24 die Hauptaustrittsöffnung 48, die an einem in dem Auffangbecken 26 angeordneten Ende 52 des Leitungselements 24 angeordnet ist, und eine Vielzahl von Nebenaustrittsöffnungen 50, die von dem in dem Auffangbecken 26 angeordneten Ende 52 des Leitungselements 24 in Richtung der Wärmepumpe 12 angeordnet sind und jeweils von einer Seitenwand 54 des Leitungselements 24 begrenzt sind. Die Nebenaustrittsöffnungen 50 sind insbesondere als Löcher in der Seitenwand 54 des Leitungselements 24 ausgebildet. Die Nebenaustrittsöffnungen 50 sind in dem in dem Auffangbecken 26 angeordneten Bereich des Leitungselements 24 angeordnet. Die Nebenaustrittsöffnungen 50 sind entlang einer maximalen Länge des in dem Auffangbecken 26 angeordneten Bereichs des Leitungselements 24 und/oder entlang einer Umfangsrichtung um die Seitenwand 54 des Leitungselements 24, insbesondere zumindest im Wesentlichen gleichmäßig, verteilt angeordnet. Die Nebenaustrittsöffnungen 50 sind in einem Endbereich des Leitungselements 24 angeordnet, welcher in einem vom Füllmittel 42 gefüllten Bereich des Auffangbeckens 26 angeordnet ist. Die Nebenaustrittsöffnungen 50 sind dazu vorgesehen, ein Anstauen und/oder Überlaufen des Kältemittels 14 aus dem Leitungselement 24 zu verhindern, beispielsweise falls die Hauptaustrittsöffnung 48 für einen auftretenden Durchfluss des Kältemittels 14 nicht ausreicht. Das Leitungselement 24 und das Auffangbecken 26 sind derart ausgebildet und/oder angeordnet, dass ein minimaler Abstand 56 einer Austrittsöffnung, insbesondere der Hauptaustrittsöffnung 48, des Leitungselements 24 zu dem Rand 36 des Auffangbeckens 26 mindestens 1 m, vorzugsweise mindestens 1,5 m und besonders bevorzugt mindestens 2 m, beträgt. Insbesondere beträgt der minimale Abstand 56 der Hauptaustrittsöffnung 48 des Leitungselements 24 zu dem Rand 36 des Auffangbeckens 26 im Wesentlichen 2 m. Das Leitungselement 24 weist, insbesondere senkrecht zur Lotrichtung 40, zu den Seitenwänden des Auffangbeckens 26 einen minimalen Abstand 58 von mindestens 30 cm, vorzugsweise mindestens 50 cm und besonders bevorzugt mindestens 60 cm, auf.
Die Auffangeinheit 16 umfasst ein Ablaufelement 60 zu einem Sammeln des Kältemittels 14, wobei das Ablaufelement 60 dazu vorgesehen ist, das aus der Wärmepumpe 12 austretende Kältemittel 14, insbesondere zumindest im Wesentlichen verlustfrei, in das Leitungselement 24 zu führen. Das Ablaufelement 60 ist als eine geschlossene gasdichte Wanne ausgebildet, die an der Unterseite 28 der Wärmepumpe 12 angeordnet ist. Das Ablaufelement 60 ist fluidtechnisch mit dem Leitungselement 24 verbunden. Das Ablaufelement 60 umfasst einen erhöhten Randbereich 62, welcher sich entgegen der Lotrichtung 40 höher erstreckt wie ein Boden 64 des Ablaufelements 60, der zu einer Anordnung an dem Leitungselement 24 vorgesehen ist. Das Ablaufelement 60 ist an der Wärmepumpe 12 befestigt. Es ist auch denkbar, dass das Ablaufelement 60 getrennt von der Wärmepumpe 12 angeordnet, insbesondere befestigt, ist, beispielsweise an einer Wand o.dgl.
Das Auffangbecken 26 erstreckt sich entlang der Lotrichtung 40 betrachtet mindestens über eine gesamte maximale Querschnittsfläche der Wärmepumpe 12, die sich insbesondere senkrecht zur Lotrichtung 40 und/oder zur Bildebene der 1 erstreckt. Bevorzugt weist das Auffangbecken 26 entlang der Lotrichtung 40 betrachtet eine maximale Querschnittsfläche auf, die entlang der Lotrichtung 40 betrachtet die gesamte maximale Querschnittsfläche der Wärmepumpe 12 umschließt. Insbesondere ist die maximale Querschnittsfläche des Auffangbeckens 26 größer als die gesamte maximale Querschnittsfläche der Wärmepumpe 12. Das Auffangbecken 26 weist eine, insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Lotrichtung 40 ausgerichtete, maximale Breite 66 auf, die größer ist als eine, insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Lotrichtung 40 ausgerichtete, maximale Breite 68 der Wärmepumpe 12. Die Wärmepumpe 12 ist vorzugsweise zentriert über dem Auffangbecken 26 angeordnet. Es ist denkbar, dass das Leitungselement 24, insbesondere aus bautechnischen Gründen und/oder durch eine Ausgestaltung der Wärmepumpe 12 bedingt, von einer Mittelachse 70 des Auffangbeckens 26 und/oder der Wärmepumpe 12 versetzt angeordnet ist.
Die Wärmepumpenvorrichtung 10 weist den Sicherheitsbereich 22 auf, der zumindest im Wesentlichen vertiefungsfrei ausgebildet ist, wobei sich der Sicherheitsbereich 22 entlang des Untergrunds 18 innerhalb eines minimalen Abstands 72 um das Auffangbecken 26 erstreckt, der in Abhängigkeit von der Tiefe 38 des Auffangbeckens 26 und von dem minimalen Abstand 56 einer Austrittsöffnung, insbesondere der Hauptaustrittsöffnung 48, des Leitungselements 24 zu dem Rand 36 des Auffangbeckens 26 bestimmt ist, wobei der minimale Abstand 72 höchstens 1,5 m, vorzugsweise höchstens 1 m und bevorzugt höchstens 0,5 m, beträgt. Über den minimalen Abstand 72 um das Auffangbecken 26 und den minimalen Abstand 56 der Hauptaustrittsöffnung 48 zu dem Rand 36 des Auffangbeckens 26 ergibt sich ein minimaler Sicherheitsabstand 74 der Wärmepumpe 12, welcher insbesondere durch eine Norm und/oder Sicherheitsvorgaben bestimmt ist.

Claims

Wärmepumpenvorrichtung mit zumindest einer Wärmepumpe (12), die mit einem, insbesondere natürlichen, Kältemittel (14) betrieben ist, und mit einer Auffangeinheit (16) zu einem Auffangen von potentiell austretendem Kältemittel (14) aus der Wärmepumpe (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangeinheit (16) zumindest ein Leitungselement (24) und zumindest ein Auffangbecken (26) umfasst, das unterhalb der Wärmepumpe (12) angeordnet ist, wobei das Leitungselement (24) dazu vorgesehen ist, das potentiell austretende Kältemittel (14) aus der Wärmepumpe (12) in das Auffangbecken (26) zu leiten.
Wärmepumpenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Leitungselement (24) von einer Unterseite (28) der Wärmepumpe (12) nach unten gerichtet bis in das Auffangbecken (26) erstreckt.
Wärmepumpenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Leitungselement (24) zumindest über einen Großteil einer maximalen Tiefe (38) des Auffangbeckens (26) in das Auffangbecken (26) hinein erstreckt.
Wärmepumpenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auffangbecken (26) ein für das Kältemittel (14) zumindest im Wesentlichen durchlässiges Füllmittel (42) umfasst.
Wärmepumpenvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Auffangbecken (26) zumindest bis zu einer Höhe eines Untergrunds (18) mit dem Füllmittel (42) gefüllt ist.
Wärmepumpenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Leitungselement (24) in das Auffangbecken (26) hinein erstreckt, wobei das Leitungselement (24) in einem in dem Auffangbecken (26) angeordneten Bereich des Leitungselements (24) eine Vielzahl von Austrittsöffnungen (48, 50) begrenzt.
Wärmepumpenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangeinheit (16) zumindest ein Ablaufelement (60) zu einem Sammeln des Kältemittels (14) umfasst, wobei das Ablaufelement (60) dazu vorgesehen ist, das aus der Wärmepumpe (12) austretende Kältemittel (14) in das Leitungselement (24) zu führen.
Wärmepumpenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auffangbecken (26) eine maximale Tiefe (38) von mindestens 1 m aufweist.
Wärmepumpenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungselement (24) und das Auffangbecken (26) derart ausgebildet und/oder angeordnet sind, dass ein minimaler Abstand (56) einer Austrittsöffnung (48) des Leitungselements (24) zu einem Rand (36) des Auffangbeckens (26) mindestens 1 m beträgt.
Wärmepumpenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Auffangbecken (26) entlang einer Lotrichtung (40) betrachtet mindestens über eine gesamte maximale Querschnittsfläche der Wärmepumpe (12) erstreckt.
Wärmepumpenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Sicherheitsbereich (22), der zumindest im Wesentlichen vertiefungsfrei ausgebildet ist, wobei sich der Sicherheitsbereich (22) entlang eines Untergrunds (18) innerhalb eines minimalen Abstands (72) um das Auffangbecken (26) erstreckt, der in Abhängigkeit von einer Tiefe (38) des Auffangbeckens (26) und/oder von einem minimalen Abstand (56) einer Austrittsöffnung (48) des Leitungselements (24) zu einem Rand (36) des Auffangbeckens (26) bestimmt ist, wobei der minimale Abstand (72) höchstens 1,5 m beträgt.
Auffangeinheit für eine Wärmepumpenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.