DE202022105887U1 - Acoustic insulation system of a housing housing for the cooling circuit of a heat pump - Google Patents
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Abstract
Unterbringungsgehäuse (1) für die Bestandteile des Kühlkreises einer Wärmepumpe (HP), darunter mindestens:
- den Kompressor (C),
- das Expansionsventil (EXP),
- die Rohrleitungen (T) für das Kältemittel,
- die Umwälzpumpe des Wärmeträgerfluids für den Heizkreis für die Umgebung,
wobei das Gehäuse (1) aus einem kastenförmigen Aufbau mit mindestens einer Wand (2) besteht, die fähig ist, die Schallemissionen akustisch zu isolieren, die durch die Bestandteile erzeugt werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
die mindestens eine Wand (2) drei Schichten (3, 4, 5) aus verschiedenem Material umfasst, nacheinander gekoppelt gemäß dem Prinzip „Masse - Feder - Masse“,
wobei die drei Schichten (3, 4, 5) von innen nach außen bezüglich des Gehäuses (1) umfassen:
- eine erste, innere Wandschicht (3) aus schallisolierendem Material, die als „Masse“ dient,
- eine zweite, die Zwischen-Wandschicht (4) aus schallabsorbierendem Material, die als „Feder/Schwingungsdämpfer“ dient,
- eine dritte, äußere Wandschicht (5) aus schallisolierendem Material, die als „Masse“ dient.
Housing case (1) for the components of the cooling circuit of a heat pump (HP), including at least:
- the compressor (C),
- the expansion valve (EXP),
- the pipes (T) for the refrigerant,
- the circulation pump of the heat-carrying fluid for the heating circuit for the environment,
the housing (1) consisting of a box-shaped structure with at least one wall (2) capable of acoustically isolating the sound emissions generated by the components,
characterized in that
at least one wall (2) comprises three layers (3, 4, 5) of different materials, coupled in succession according to the "mass - spring - mass" principle,
the three layers (3, 4, 5) comprising, from the inside to the outside of the housing (1):
- a first, inner wall layer (3) made of soundproofing material, which serves as "mass",
- a second, the intermediate wall layer (4) made of sound-absorbing material, which serves as a "spring/vibration damper",
- a third, outer wall layer (5) made of soundproofing material, which serves as "mass".
Description
Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet ein Unterbringungsgehäuse für die Bestandteile des Kühlkreises einer Wärmepumpe, dessen Wände mit einem Schalldämmungssystem gegen die durch diese Bestandteile erzeugten Schallemissionen ausgestattet sind.The subject of the present invention is a casing for housing the components of the cooling circuit of a heat pump, the walls of which are equipped with a soundproofing system against the noise emissions generated by these components.
Die Erfindung betrifft das Gebiet der thermodynamischen Maschinen zum Heizen und/oder Kühlen eines Wohn- oder Gewerbebereichs; insbesondere ist die vorliegende Erfindung besonders geeignet für eine Monoblock-Wärmepumpe zur Outdoor-Verwendung, bei der der Kompressor und der Kühlkreis in einem vom Verdampfer getrennten Gehäuse abgegrenzt sind.The invention relates to the field of thermodynamic machines for heating and/or cooling a residential or commercial area; in particular, the present invention is particularly suitable for a monobloc heat pump for outdoor use, in which the compressor and the refrigeration circuit are contained in a casing separate from the evaporator.
Die Lärmentwicklung der Wärmepumpen ist wohl bekannt, die vor allem von dem Kompressor, dem Expansionsventil, der Umwälzpumpe und dem Strömen des Kältemittels in den Rohrleitungen verursacht ist.The noise of heat pumps is well known, mainly caused by the compressor, the expansion valve, the circulation pump and the flow of the refrigerant in the pipes.
Einige Lösungen nach dem Stand der Technik schlagen vor, zumindest den Kompressor einer Wärmepumpe akustisch zu isolieren; ein derartiges Beispiel ist im früheren Dokument
Das Patent
Der Nachteil der oben angeführten Maßnahmen liegt in der Tatsache, dass sie allein nützlich sind zum Verringern der vom Kompressor erzeugten Schallemissionen und sich nicht mit den anderen Bestandteilen befassen, die Lärmquellen sind; darüber hinaus führt ihre Verwirklichung oft zu einer Vergrößerung der Gesamtmaße der Wärmepumpe.The disadvantage of the above measures lies in the fact that they alone are useful for reducing the noise emissions generated by the compressor and do not deal with the other components that are sources of noise; moreover, their implementation often leads to an increase in the overall dimensions of the heat pump.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Art von Nachteilen zu beheben und ein Unterbringungsgehäuse für den Kompressor und zumindest einen Teil des Kühlkreises einer Wärmepumpe vorzusehen, dessen Wände gemäß einem Prinzip „Masse-Feder-Masse“ entworfen sind, d. h. aus drei Schichten unterschiedlicher, geeignet gekoppelter Materialien bestehen, um einen erhöhten Grad an akustischer Isolierung gegen die von dem Kompressor und den anderen Bestandteilen des Kühlkreises (jenen Ventilen, Umwälzpumpen und Leitungen, in denen das Kältemittel fließt) erzeugten Schallwellen sicherzustellen.The object of the present invention is to remedy this type of disadvantage and to provide a housing housing for the compressor and at least part of the cooling circuit of a heat pump, the walls of which are designed according to a "mass-spring-mass" principle, i. H. Consist of three layers of different materials suitably coupled to ensure a high degree of acoustic insulation against the sound waves generated by the compressor and the other components of the refrigeration circuit (those valves, circulators and pipes in which the refrigerant flows).
Diese und andere Aufgaben, die im Folgenden deutlich werden, werden mit einem Unterbringungsgehäuse erreicht, das mit Wänden mit einem Schalldämmungssystem gemäß den Bestimmungen des Anspruchs 1 versehen ist.This and other objects that will become clear below are achieved with a housing housing provided with walls with a soundproofing system according to the provisions of
Andere Aufgaben können ferner mittels der zusätzlichen Eigenschaften der abhängigen Ansprüche erfüllt werden.Other objects can be further achieved by means of the additional features of the dependent claims.
Die Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden besser ersichtlich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Variante gemäß den Patentansprüchen, die nur beispielhaft und nicht einschränkend in der angefügten Zeichnung dargestellt ist, in der:
- -
1 eine Gesamtansicht einer Luft-Wasser-Wärmepumpe gemäß der Erfindung ist; - -
2 nur das Innere des Unterbringungsgehäuses für den Kompressor und für andere Bestandteile des Kühlkreises zeigt; - -
3 zwei der Wände des Unterbringungsgehäuses gemäß der Erfindung zeigt; - -
4 eine Darstellung des dynamischen Schemas des Schalldämmungssystems ist, nach dem die Wände des Gehäuses gemäß der Erfindung aufgebaut sind.
- -
1 Figure 12 is an overall view of an air to water heat pump according to the invention; - -
2 Figure 12 only shows the interior of the housing case for the compressor and for other components of the refrigeration cycle; - -
3 Figure 2 shows two of the walls of the housing case according to the invention; - -
4 Fig. 11 is a representation of the dynamic scheme of the soundproofing system according to which the walls of the housing according to the invention are constructed.
Nun sind die Eigenschaften einer vorgezogenen Ausführungsform des mit dem Schalldämmungssystem versehenen Gehäuses unter Verwendung der in den Figuren enthalten Bezugszeichen beschrieben. Es sei klargestellt, dass die Figuren, auch wenn sie schematisch sind, die Elemente der Erfindung gemäß Verhältnissen zwischen ihren Maßen und räumlichen Ausrichtungen wiedergeben, die mit einer möglichen Ausführungsform vereinbar sind.Now the characteristics of a preferred embodiment of the housing provided with the soundproofing system are described using the reference numbers contained in the figures. It should be clarified that the figures, even if they are schematic, represent the elements of the invention according to relationships between their dimensions and spatial orientations, consistent with a possible embodiment.
Es sei ferner klargestellt, dass sich jeder maßliche und räumliche Ausdruck (wie etwa „unterer“, „oberer“, „innerer“, „äußerer“, „vorderer“, „hinterer“ und ähnliche) auf die Positionen der Elemente bezieht, wie sie in den angefügten Figuren dargestellt sind, ohne jede einschränkende Absicht bezüglich der möglichen Betriebsbedingungen.It is further clarified that any dimensional and spatial expression (such as "lower", "upper", "inner", "outer", "front", "rear" and the like) refers to the positions of the elements as they are shown in the appended figures, without any limiting intention as to the possible operating conditions.
In
Die Funktionsweise einer Wärmepumpe HP ist dem Fachtechniker bekannt, und in diesem Zusammenhang reicht es aus, eine Zusammenfassung zu geben, vor allem, um die Positionierung ihrer Hauptbestandteile bezüglich des Gegenstands der vorliegenden Erfindung zu zeigen.The operation of an HP heat pump is known to a person skilled in the art and in this context it is sufficient to provide a summary, in particular to show the positioning of its main components with respect to the subject of the present invention.
Eine solche Wärmepumpe HP (hier in der Betriebsweise „Heizung“ beschrieben, aber auch geeignet für die Betriebsweise „Kühlung“ mittels Umkehrung des Kühlkreises über ein Umschaltventil, beispielsweise ein Vierwegeventil), umfasst, untereinander mittels dazu vorgesehener Rohrleitungen T verbunden, mindestens:
- - einen ersten Wärmetauscher, dargestellt durch den Rippenverdampfer EV, in dem das Kältemittel mit Unterstützung eines Lüfters V thermische Energie aus der Umgebungsluft aufnimmt;
- - einen zweiten Wärmetauscher, dargestellt durch den Kondensator CN, in dem dasselbe Kältemittel einen Teil seiner thermischen Energie an ein zweites Fluid abgibt, d. h. Wasser, das in einem Verteilungskreis für das Heizen der Umgebung zirkuliert, von einer dafür vorgesehenen Umwälzpumpe in Umlauf gebracht;
- - einen Kompressor C, angetrieben durch einem Motor und fähig, das Kältemittel vom Verdampfer EV anzusaugen und zum Kondensator CN zu drängen;
- - ein Expansionsventil EXP, zwischen den beiden Wärmetauschern (EV, CN) angeordnet, das eine Ausdehnung bei konstanter Enthalpie und eine Abkühlung des Kältemittels durchführt.
- - A first heat exchanger, represented by the finned evaporator EV, in which the refrigerant with the support of a fan V absorbs thermal energy from the ambient air;
- a second heat exchanger, represented by the condenser CN, in which the same refrigerant gives up part of its thermal energy to a second fluid, ie water, circulating in a distribution circuit for heating the environment, circulated by a dedicated circulation pump;
- - a compressor C driven by a motor and capable of sucking the refrigerant from the evaporator EV and pushing it towards the condenser CN;
- - an expansion valve EXP, placed between the two heat exchangers (EV, CN), which performs expansion at constant enthalpy and cooling of the refrigerant.
Der eben behandelte thermodynamische Kreis ist im Allgemeinen durch mindestens einige der folgenden Bestandteile ergänzt:
- - einen ersten Akkumulator für den Kompressor C, vorgelagert seinem Ansaugabschnitt und fähig, ihn mit Kältemittel zu versorgen, sowie Überschussmengen und Rückflüsse davon oder überschüssiges Öl und Unreinheiten zurückzuhalten;
- - einen zweiten, zusätzlichen Akkumulator (bekannt als „suction“), vorgelagert dem ersten Akkumulator und fähig, ihn mit zum Kompressor C zu leitendem Kältemittel zu versorgen, sowie Überschussmengen und Rückflüsse davon oder überschüssiges Öl und Unreinheiten zurückzuhalten;
- - einen dritten Akkumulator LR (bekannt als „liquid receiver“), in der Nähe des Expansionsventils EXP angeordnet, der als Expansionsgefäß dient, um eventuelle Unterschiede oder Schwankungen des Niveaus des Kältemittels zwischen dem Kondensator CN und dem Verdampfer EV zu kompensieren;
- - einen elektrischen Widerstandssatz HE als Backup, um den Kondensator CN beim Erwärmen von Wasser zu unterstützen, das für den Kreis zum Heizen der Umgebung bestimmt ist.
- - a first accumulator for the compressor C, upstream of its suction section and capable of supplying it with refrigerant, as well as surpluses and returns thereof or retaining excess oil and impurities;
- - a second, additional accumulator (known as "suction"), upstream of the first accumulator and able to supply it with refrigerant to be sent to the compressor C, as well as to retain excess and return flows thereof or excess oil and impurities;
- - a third accumulator LR (known as "liquid receiver"), located near the expansion valve EXP, which acts as an expansion vessel to compensate for any differences or variations in the level of refrigerant between the condenser CN and the evaporator EV;
- - an electrical resistance set HE as a backup to assist the condenser CN in heating water destined for the circuit for heating the environment.
Die oben angeführten Bestandteile sind mit ihrem jeweiligen Bezugszeichen angegeben, wenn sie in den beigefügten
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise solche Bestandteile alle in dem Unterbringungsgehäuse 1 (im Folgenden zu „Gehäuse 1“ abgekürzt) untergebracht, mit Ausnahme des Verdampfers EV mit zugehörigem Lüfter V.According to the present invention, preferably, such components are all accommodated in the accommodation case 1 (hereinafter abbreviated to “
In
Genauer umfasst, wie in
- - eine erste, innere Wandschicht 3 (im Folgenden „
Innenschicht 3“) aus schallisolierendem Material, die als erste Sperre für die Schallemissionen dient, die von den lärmenden Bestandteilen der Wärmepumpe HP erzeugt werden, insbesondere von dem Kompressor C, aber auch dem Expansionsventil EXP, den Rohrleitungen T, in denen das Kältemittel fließt, und der Umwälzpumpe für das Wärmeträgerfluid für den Heizkreis für die Umgebung; - - eine zweite, die Zwischen-Wandschicht 4 (im Folgenden „
Zwischenschicht 4“) aus schallabsorbierendem Material, fähig, den Anteil der Schallwelle zu absorbieren, der nicht von derersten Innenschicht 3 reflektiert ist; - - eine dritte, äußere Wandschicht 5 (im Folgenden „
Außenschicht 5“) aus schallisolierendem Material, um die restliche Schallwelle erneut zur zweiten, derZwischenschicht 4 zu reflektieren.
- - a first inner wall layer 3 (hereinafter "
inner layer 3") made of soundproofing material, which acts as a first barrier to the sound emissions generated by the noisy components of the heat pump HP, in particular the compressor C but also the expansion valve EXP , the pipes T in which the refrigerant flows and the circulating pump for the heat-carrying fluid for the heating circuit for the environment; - - a second, the intermediate wall layer 4 (hereinafter "
intermediate layer 4") made of sound-absorbing material, capable of absorbing the part of the sound wave that is not reflected by the firstinner layer 3; - - a third, outer wall layer 5 (hereafter "
outer layer 5") made of sound-insulating material in order to reflect again the remaining sound wave towards the second,intermediate layer 4.
Mit anderen Worten, wie im dynamischen Schema der
Die Zwischenschicht 4 ist an die Innenschicht 3 und an die Außenschicht 5 mittels geeigneten Klebstoffs oder ähnlicher Haftmittel gekoppelt.The
Gemäß einer vorzuziehenden Variante der Erfindung bestehen die drei Schichten der Wand 2 des Gehäuses 1 aus den folgenden Materialien:
- - für die Innenschicht 3: Elastomer hoher Dichte mit einer Dicke zwischen 2 und 3 mm und einer Dichte zwischen 1.500 und 2.500 kg/m3;
- - für die Zwischenschicht 4: Elastomer mit einer Dicke von ca. 8- bis 12-mal der Dicke der
Innenschicht 3 und einer Dichte um 50 kg/m3; - - für die Außenschicht 5: verzinkter Stahl mit einer Dicke zwischen 1 und 1,5 mm und einer Dichte zwischen 7.000 und 8.000 kg/m3.
- - for the inner layer 3: high-density elastomer with a thickness between 2 and 3 mm and a density between 1500 and 2500 kg/m 3 ;
- - for the intermediate layer 4: elastomer with a thickness of about 8 to 12 times the thickness of the
inner layer 3 and a density around 50 kg/m 3 ; - - for the outer layer 5: galvanized steel with a thickness between 1 and 1.5 mm and a density between 7,000 and 8,000 kg/m 3 .
Noch genauer und ohne einschränken zu wollen, besteht gemäß der zweiten bevorzugten Variante die Wand 2 vorzugsweise aus drei Schichten in den folgenden Materialien:
- - für die Innenschicht 3: Platte aus EPDM-Gummi (Ethylen-Propylen-Dien-Monomer) hoher Dichte mit einer Dicke von 2,5 mm und einer Dichte von etwa 2.000 kg/m3;
- - für die Zwischenschicht 4: Isolierplatte aus Elastomergummi mit einer Dicke gleich zehnmal der Dicke der
Innenschicht 3, d. h. 25 mm, und einer Dichte von etwa 50 kg/m3; - - für die Außenschicht 5: verzinktes Stahlblech mit einer
1,2 mm und einer Dichte von etwa 7.860 kg/m3.Dicke von
- - for inner layer 3: sheet of high density EPDM rubber (ethylene propylene diene monomer) with a thickness of 2.5 mm and a density of about 2,000 kg/m 3 ;
- - for the intermediate layer 4: insulating sheet of elastomeric rubber with a thickness equal to ten times the thickness of the
inner layer 3, ie 25 mm, and a density of about 50 kg/m 3 ; - - for the outer layer 5: galvanized steel sheet with a thickness of 1.2 mm and a density of about 7,860 kg/m 3 .
Gemäß der bevorzugten Variante der Erfindung und hier in den beigefügten Figuren dargestellt, umfasst jede der Wände 2 des Gehäuses 1 das oben beschriebene Schalldämmungssystem.According to the preferred variant of the invention and illustrated here in the attached figures, each of the
Aus der obigen Beschreibung gehen die Vorteile deutlich hervor, die mit dem Gehäuse 1 zu erzielen sind, das mit Wänden 2 mit dem Schalldämmungssystem gemäß der Erfindung versehen ist, von denen der hauptsächliche die erhöhte Verringerung der außerhalb des Gehäuses 1 wahrgenommenen Lärmentwicklung betrifft.From the above description clearly emerge the advantages to be obtained with the
Tatsächlich trifft die Schallwelle, die von dem Kompressor C und den anderen Bauteilen erzeugt wird, die Lärmquellen sind (Umwälzpumpe, Expansionsventil EXP, Rohre T für das Kältemittel), anfangs auf die Innenschicht 3, die als schallisolierende Masse dient; sofort danach ist die Innenschicht 4 vorhanden, die als schallabsorbierende Feder und Schwingungsdämpfer dient; schließlich gibt es die Außenschicht 5, die als weitere schallisolierende Masse funktioniert; Laborversuche haben bestätigt, dass ein solches Schalldämmungssystem „Masse-Feder-Masse“ nützlich ist, um den außerhalb des Gehäuses 1 wahrgenommenen Schallleistungspegel um etwa 30 % / 40 % gegenüber einem analogen Gehäuse 1 ohne Schalldämmungswände 2 zu verringern.In fact, the sound wave generated by the compressor C and the other components that are sources of noise (circulating pump, expansion valve EXP, pipes T for the refrigerant) initially hit the
Ein weiterer mit der vorliegenden Erfindung verknüpfter Vorteil besteht in der Tatsache, dass eine solche Innenschicht 3 der Wand 2 die zusätzliche Funktion aufweist, zu vermeiden, dass die Zwischenschicht 4 in Kontakt mit dem Mikroklima des Gehäuses 1 kommt, oft Ursache von Tauwasser, das das schallabsorbierende Material schädigen könnte, aus dem die Zwischenschicht 4 besteht, zum Nachteil seiner akustischen Absorptionsfähigkeit.Another advantage linked to the present invention consists in the fact that such an
Es ist klar, dass für den Fachmann zahlreiche Abwandlungen der oben beschriebenen Erfindung möglich sind, ohne deshalb von dem Neuheitsumfang abzuweichen, der dem Geist der Erfindung innewohnt, ebenso wie es klar ist, dass in der praktischen Ausführung der Erfindung die verschiedenen vorstehend beschriebenen Bestandteile durch technisch gleichwertige Elemente ersetzt werden können. Beispielsweise ist bei der Auflistung der Bestandteile der Wärmepumpe HP auf das Wärmeträgerfluid für den Verteilungskreis zum Heizen der Umgebung Bezug genommen, aber dieses kann auch aus Wasser bestehen, das in einem Speicher enthalten und für hygienisch-sanitären Gebrauch bestimmt ist.It is clear that numerous modifications to the invention described above are possible for those skilled in the art, without thereby departing from the scope of novelty inherent in the spirit of the invention, just as it is clear that in the practical embodiment of the invention the various components described above by technically equivalent elements can be substituted. For example, when listing the components of the HP heat pump, reference is made to the heat-carrying fluid for the distribution circuit for heating the environment, but this can also consist of water contained in a tank and intended for sanitary-sanitary use.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- US 151018 [0004]US 151018 [0004]
- DE 19820818 [0005]DE 19820818 [0005]
- DE 10058708 [0005]DE 10058708 [0005]
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R207 | Utility model specification |