EP3569937A1 - Verfahren zum betrieb einer luft-wasser-wärmepumpe - Google Patents

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EP3569937A1
EP3569937A1 EP19168373.9A EP19168373A EP3569937A1 EP 3569937 A1 EP3569937 A1 EP 3569937A1 EP 19168373 A EP19168373 A EP 19168373A EP 3569937 A1 EP3569937 A1 EP 3569937A1
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water heat
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    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F24F2130/00—Control inputs relating to environmental factors not covered by group F24F2110/00
    • F24F2130/40—Noise

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an air-water heat pump for heating a building and to provide hot service water.
  • Generic air-water heat pumps have a set up in the outer area of the building unit with an air heat exchanger for transferring the heat from the ambient air evaporator of a refrigeration circuit
  • the refrigerant circuit comprises a condenser, a throttle, the evaporator and a compressor and the temperature level from the evaporator to the condenser in lifts.
  • the outside air is guided by a blower through the evaporator heat exchanger. It is known that in the erected in the exterior of the building unit only the heat exchanger is provided and the compressor is placed inside the building, the refrigerant circuit connects the units outside and inside, or that the compressor set up in the outdoor area of the building Integrated unit.
  • the method according to the invention makes use of the fact that noise is a subjective sensation.
  • the sound emissions of an air-water heat pump are then perceived as particularly disturbing when no or only very quiet ambient noise is present. Therefore, in the method according to the invention, the ambient sound level is measured over several days and the sound level values are determined and stored together with the time value. At the same time, a threshold value is set which must be exceeded by the ambient noise, so that the sound emissions of the air-water heat pump are not perceived as disturbing.
  • time windows are determined, at which the air-water heat pump can be operated. The time windows can also be differentiated between weekdays and weekends.
  • the spectral sensitivity of human hearing is taken into account.
  • sound levels of ambient noise that occur in similar frequencies as those of the air-water heat pump, evaluated differently than ambient noise, whose frequency is far above or far below. This has its basis in psychoacoustics, according to which sounds with similar frequencies mask each other more easily. Therefore, ambient noise of a similar frequency to that of the sound emissions of the air-to-water heat pump may exceed the threshold even at lower sound levels.
  • the consideration of the frequency response described above is taken into account in the conversion of the measured sound level into the sound level value.
  • measured values of at least two sound sensors are used in order to be able to separate the ambient noise from the own sound emissions of the air-water heat pump.
  • a sound pickup is more exposed to the sound of the air-water heat pump, in which it is provided for example in the vicinity of the sound source in the air-water heat pump.
  • Another Schallauftechnik is remote at a remote location or from the sound source. This may be the outdoor unit of the air-water heat pump away from the ventilation openings or separate from the outdoor unit of the air-water heat pump on the housing of the set up in the outer area of the building building.
  • the sound pickup readings are then filtered and combined to eliminate their own sound emissions from the air-to-water heat pump.
  • At least one of the sound sensors can be provided in a room requiring protection, so that the sound level in the room requiring protection is measured with the method according to the invention.
  • a room in need of protection we understand a room with a high level of peace and quiet, for example a bedroom.
  • the threshold value is dynamically adjusted so that a daily minimum operating time of the air-water heat pump is achieved.
  • the resulting sound level value low-pass filter low-pass filter.
  • the Corner frequency of the low-pass filter is at least five minutes.
  • the sound level values in the time axis are shifted forward (into the future). This ensures that the time window for the operation of the air-water heat pump actually begins in spite of the time constants of the low-pass filter when the ambient noise sets in.
  • the low-pass filtering may be replaced by a moving averaging. This corresponds to an integration of the noise.
  • the centered average is preferably used for the averaging, that is, the stored sound level values are shifted forward half the width of the time window for averaging.
  • time windows are formed only within a permissible time range. For example, it can be prevented that the air-water heat pump starts at night.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Luft-Wasser-Wärmepumpe. Erfindungsgemäß wird die Luft-Wasser-Wärmepumpe bevorzugt genau dann betrieben, wenn in der Umgebung ohnehin ein erhöhter Lärmpegel vorliegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Luft-Wasser-Wärmepumpe zum Beheizen eines Gebäudes sowie zur Bereitstellung von warmem Brauchwasser.
  • Gattungsgemäße Luft-Wasser-Wärmepumpen verfügen über eine im Außenbereich des Gebäudes aufgestellte Baueinheit mit einem Luft-Wärmtauscher zur Übertragung der Wärme aus der Umgebungsluft auf Verdampfer eines Kältekreises, wobei der Kältekreis einen Kondensator, eine Drossel, den Verdampfer und einen Kompressor umfasst und das Temperaturniveau vom Verdampfer zum Kondensator in anhebt. Dabei wird die Außenluft mittels eines Gebläses durch den Verdampfer-Wärmetauscher geführt. Es ist bekannt, dass in der im Außenbereich des Gebäudes aufgestellten Baueinheit nur der Wärmetauscher vorgesehen ist und der Kompressor im Inneren des Gebäudes aufgestellt ist, wobei der Kältekreis die Baueinheiten außen und innen miteinander verbindet, oder dass der Kompressor in der im Außenbereich des Gebäudes aufgestellten Baueinheit integriert ist.
  • Da die gattungsgemäßen Luft-Wasser-Wärmepumpen insbesondere in Wohngebieten verwendet werden, ist den Schallemissionen des Gebläses und gegebenenfalls des Kompressors besondere Aufmerksamkeit zu schenken. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Maßnahmen bekannt, die sich auf die passive Schalldämmung durch das Gehäuse der außen aufgestellten Baueinheit, die optimierte Luftführung oder die Optimierung des Gebläses richten. Da die Schallemissionen bereits ein niedriges Niveau erreichen, sind weitere Verbesserungen mit einem unverhältnismäßig hohen Aufwand verbunden.
  • Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, kostengünstige alternative Maßnahmen zur Verringerung der Lärmbelastung bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch gelöst. Dabei macht sich das erfindungsgemäße Verfahren die Tatsache zu Nutze, dass Lärm eine subjektive Empfindung ist. Dabei werden die Schallemissionen einer Luft-Wasser-Wärmepumpe dann als besonders störend empfunden, wenn keine oder nur sehr leise Umgebungsgeräusche vorhanden sind. Daher wird im erfindungsgemäßen Verfahren über mehrere Tage der Umgebungsschallpegel gemessen und die Schallpegelwerte ermittelt und zusammen mit dem Zeitwert gespeichert. Zugleich wird ein Schwellenwert festgelegt, der von den Umgebungsgeräuschen überschritten werden muss, damit die Schallemissionen der Luft-Wasser-Wärmepumpe nicht als störend empfunden wird. Anhand des üblichen wöchentlichen Verlaufs der Umgebungsgeräusche werden dann Zeitfenster ermittelt, an denen die Luft-Wasser-Wärmepumpe betrieben werden kann. Bei den Zeitfenstern kann auch zwischen Wochentagen und Wochenende unterschieden werden.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung wird dabei die spektrale Empfindlichkeit des menschlichen Gehörs berücksichtigt. In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden Schallpegel der Umgebungsgeräusche, die in ähnlichen Frequenzen auftreten wie die der Luft-Wasser-Wärmepumpe, anders bewertet als Umgebungsgeräusche, deren Frequenz weit oberhalb oder weit unterhalb liegen. Dies hat seine Grundlage in der Psychoakustik, gemäß der Schall mit ähnlichen Frequenzen sich gegenseitig leichter maskiert. Daher können Umgebungsgeräusche mit ähnlicher Frequenz wie die der Schallemissionen der Luft-Wasser-Wärmepumpe bereits mit geringeren Schallpegeln den Schwellenwert überschreiten. Die zuvor beschriebene Berücksichtigung des Frequenzgangs findet bei der Umrechnung des gemessenen Schallpegels in den Schallpegelwert Berücksichtigung.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung werden Messwerte von mindestens zwei Schallaufnehmern verwendet, um die Umgebungsgeräusche von den eigenen Schallemissionen der Luft-Wasser-Wärmepumpe separieren zu können. Dazu ist ein Schallaufnehmer mehr dem Schall der Luft-Wasser-Wärmepumpe ausgesetzt, in dem er zum Beispiel in der Nähe der Schallquelle in der Luft-Wasser-Wärmepumpe vorgesehen ist. Ein weiterer Schallaufnehmer ist an einem weiter entfernten Ort oder von der Schallquelle abgewandt. Dies kann am Gehäuse der im Außenbereich des Gebäudes aufgestellten Baueinheit die Außeneinheit der Luft-Wasser-Wärmepumpe abseits der Lüftungsöffnungen oder getrennt von der Außeneinheit der Luft-Wasser-Wärmepumpe sein. Die Messwerte der Schallaufnehmer werden dann gefiltert und miteinander kombiniert, um die eigenen Schallemissionen der Luft-Wasser-Wärmepumpe zu eliminieren. Aus dem Bereich der Mobiltelefone sind Vorrichtungen und Verfahren bekannt und hier einsetzbar, um Umgebungsgeräusche von dem Sprachsignal zu trennen und zu unterdrücken. Im vorliegenden Fall sind jedoch die Eigengeräusche zu unterdrücken und die Umgebungsgeräusche sind das Nutzsignal. Das daraus resultierende Ergebnis ergibt den Schallpegelwert.
  • Dabei kann zumindest einer der Schallaufnehmer in einem schutzbedürftigen Raum vorgesehen sein, so dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren der Schallpegel im schutzbedürftigen Raum gemessen wird. Unter einem schutzbedürftigen Raum wir hier ein Raum mit hohem Ruhe-Anspruch verstanden, zum Beispiel ein Schlafzimmer.
  • Bevorzugt wird der Schwellenwert dynamisch so angepasst, dass eine tägliche Mindestbetriebszeit der Luft-Wasser-Wärmepumpe erreicht wird.
  • Damit kurzzeitige Schallereignisse nicht zu einem Anlaufen der Luft-Wasser-Wärmepumpe führen, wird der sich ergebende Schallpegelwert Tiefpass gefiltert. Die Eckfrequenz des Tiefpassfilters ist dabei mindestens fünf Minuten. Um die Zeitverzögerung durch die Tiefpassfilterung zu kompensieren, werden die Schallpegelwerte in der Zeitachse nach vorne (in die Zukunft) geschoben. Dadurch ist gewährleistet, dass das Zeitfenster für den Betrieb der Luft-Wasser-Wärmepumpe trotz der Zeitkonstande des Tiefpassfilters tatsächlich dann beginnt, wenn das Umgebungsgeräusch einsetzt. Alternativ kann die Tiefpassfilterung durch eine gleitende Mittelwertbildung ersetzt werden. Dies entspricht einer Aufintegration des Lärms. Auch hier wird bevorzugt der zentrierte Mittelwert für die Mittelwertbildung verwendet, das heißt, dass die gespeicherten Schallpegelwerte um die halbe Breite des Zeitfensters für die Mittelwertbildung nach vorne verschoben werden.
  • In einer Weiterbildung werden Zeitfenster nur innerhalb eines zulässigen Zeitbereichs gebildet. So kann beispielsweise verhindert werden, dass die Luft-Wasser-Wärmepumpe nachts anläuft.
  • In einer anderen Weiterbildung werden für die Ermittlung der Zeitfenster hier mehrere Messungen stärker berücksichtigt. Dadurch finden Änderungen bei den täglichen Umgebungsgeräuschen schnellere Berücksichtigung bei der Bildung der Zeitfenster.
  • Eine Variation der Zeitfenster von Tag zu Tag ermöglicht eine bessere Trennung der Umgebungsgeräusche von den Eigengeräuschen der Lut-Wasser.Wärmepumpe.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Luft-Wasser-Wärmepumpe zum Beheizen eines Gebäudes sowie zur Bereitstellung von warmem Brauchwasser mit den Schritten
    - Messen des Schallpegels der Umgebung mittels eines Schallaufnehmers über einen mehrtätigen Zeitraum und Ermitteln und Speichern von Schallpegelwerten mit den jeweiligen Zeitwerten
    - Vergleichen der Schallpegelwerte mit einem Schwellenwert,
    - Identifizieren und Speichern von Zeitfenstern, zu denen der Schwellenwert überschritten wird,
    - Bedarfsgesteuertes Betreiben der Luft-Wasser-Wärmepumpe innerhalb der Zeitfenster.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ermitteln der Schallpegelwerte Bewertungsfilter verwendet werden, die die spektrale Empfindlichkeit des menschlichen Gehörs wiederspiegeln.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ermitteln der Schallpegelwerte Bewertungsfilter verwendet werden, die den Schallpegelwert bei Frequenzen im Bereich des eigenen Schallemissionsspektrums der Luft-Wasser-Wärmepumpe verringern.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Schallaufnehmer verwendet werden, wobei einer der Schallaufnehmer so positioniert ist, dass er im Betrieb einen höheren Schallpegelwert von der Luft-Wasser-Wärmepumpe als der andere oder die anderen Schallaufnehmer, und dass beim Ermitteln der Schallpegelwerte die Signale der Schallaufnehmer so gefiltert und miteinander kombiniert werden, dass im Betrieb der Luft-Wasser-Wärmepumpe der von der Luft-Wasser-Wärmepumpe emittierte Schallpegel unterdrückt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt "Messen des Schallpegels der Umgebung mittels eines Schallaufnehmers" mittels eines Schallaufnehmer in einem schutzbedürftigen Raum erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert dynamisch so angepasst wird, dass die Zeitfenster ausreichend groß sind, um eine tägliche Mindestbetriebszeit der Luft-Wasser-Wärmepumpe zu erreichen.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gemessene Schallpegel bei der Ermittlung der Schallpegelwerte Tiefpass gefiltert wird mit einer Eckfrequenz von mindestens 5 Minuten.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitwerte um die halbe bis die doppelte Eckfrequenz nach vorne verschoben werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefpassfilterung auf der Basis einer gleitenden Mittelwertbildung erfolgt.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass für die gleitende Mittelwertbildung der zentrierte Mittelwert verwendet wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitfenster nur innerhalb vorgebbarer Betriebsstunden festgelegt werden.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ermittlung der Zeitfenster jüngere Messungen stärker berücksichtigt werden.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitfenster variiert werden.
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