EP4400782A1 - Verfahren zum überwachen von arbeitsmittelverlust aus einer wärmepumpe - Google Patents

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EP4400782A1
EP4400782A1 EP23213504.6A EP23213504A EP4400782A1 EP 4400782 A1 EP4400782 A1 EP 4400782A1 EP 23213504 A EP23213504 A EP 23213504A EP 4400782 A1 EP4400782 A1 EP 4400782A1
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EP
European Patent Office
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heat pump
working fluid
performance data
working medium
conveying device
Prior art date
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Pending
Application number
EP23213504.6A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Herbert
Florian Deschler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Diehl AKO Stiftung and Co KG
Original Assignee
Diehl AKO Stiftung and Co KG
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the present invention relates to a method for monitoring working fluid loss from a heat pump and also to a heat pump capable of carrying out such a method.
  • a heat pump as a refrigeration or heating machine usually has a closed working fluid circuit with a conveying device for conveying a working fluid through the working fluid circuit, a drive device for driving the conveying device and at least one heat exchanger in which the working fluid is in heat exchange with a useful fluid of a useful fluid circuit for a thermal object.
  • wear or damage can lead to leaks in the working fluid circuit, through which the working fluid then escapes from the working fluid circuit. This can lead to both a short-term total loss of the working fluid and a long-term escape of the working fluid. If the amount of working fluid in the refrigeration circuit falls below a certain value, the machine loses efficiency; with increasing loss of working fluid, the efficiency drops until the machine fails completely due to a lack of working fluid.
  • an automatic method for monitoring working fluid loss from a heat pump can be used as a refrigeration machine or heating machine depending on the application) with a working fluid circuit with a conveying device for conveying a working fluid (depending on the application, for example, coolant or heating fluid) through the working fluid circuit, a drive device for driving the conveying device and at least one heat exchanger in which the working fluid is in heat exchange with a utility medium of a utility fluid circuit for a thermal object (cooling object or heating object)
  • a continuous recording of performance data of the conveying device a detection of the oscillation of the recorded performance data, which is affected by oscillation of the working fluid mass flow; a performance analysis of the recorded performance data to determine whether the oscillation of the performance data changes; and an assessment that a working fluid loss from the heat pump is present when it has been determined that the oscillation of the performance data changes due to the changed refrigerant mass flow are carried out.
  • the performance data of the conveying device can be recorded by sensor systems that are standard in the conveying device, so that no additional sensors need to be installed in the heat pump to implement the proposed monitoring method.
  • the conveying device drives a working medium mass flow, which affects the drive of the conveying device within the closed working medium circuit, and this leads to a vibration.
  • the vibrations of the working medium mass flow affect the stator of the conveying device, for example, via the rotor, and thus also generate a vibration of the performance data of the conveying device, since a lower mass flow generates less resistance and therefore a faster rotation (for example of the rolling piston of the compression device) is possible in the conveying device due to the drive of the conveying device. and/or the compressor motor for driving the compression device in the conveyor).
  • a loss of the working fluid changes the vibration of the working fluid mass flow (a lower working fluid mass generates a higher frequency of vibration), which then also causes a change in the vibration of the performance data of the conveyor.
  • the monitoring method further comprises issuing (e.g. optically, acoustically and/or digitally) a notification to a user indicating a loss of working fluid from the heat pump.
  • a notification e.g. optically, acoustically and/or digitally
  • the user can activate a repair of the heat pump and protect himself and the environment from critical working fluids being discharged.
  • the notification issued to the user can indicate a minor loss of working fluid or a total loss of the working fluid from the heat pump depending on the extent of the determined vibration change in the performance data.
  • the detection of the vibration of the recorded performance data, the frequency analysis of the recorded performance data and the assessment of the loss of working fluid from the heat pump are carried out by a computer-aided method which is set by a user and/or by artificial intelligence itself.
  • the performance data of the conveying device to be recorded contain, for example, at least one parameter that is selected from a rotational speed of a compressor motor in the conveying device and a rotational speed of a compression device in the conveying device.
  • the performance data of the conveying device to be recorded can contain an electrical resistance and/or a magnetic resistance of the conveying device.
  • the method may further include detecting a vibration of the working medium mass flow (for example by means of an acceleration sensor on the working medium line) in order to thereby verify the detected vibration of the detected performance data of the conveying device, wherein this is preferably carried out in a region of the working medium circuit in which the working medium is liquid (i.e., for example, downstream of the high-pressure side heat exchanger present after the conveying device, in which the working medium flow conveyed by the conveying device is liquefied).
  • a heat pump contains a working fluid circuit which has a conveying device for conveying a working fluid through the working fluid circuit, a drive device for driving the conveying device and at least one heat exchanger in which the working fluid is in heat exchange with a utility medium of a utility fluid circuit for a thermal object (cooling object or heating object), wherein the conveying device has a performance sensor system for recording performance data of the conveying device, and wherein the heat pump further has an evaluation unit which is connected to the performance sensor system of the conveying device and is configured to carry out the automatic method discussed above for monitoring working fluid loss from the heat pump according to the invention.
  • the heat pump preferably further comprises an output element which is connected to the evaluation unit and is configured to output to a user an indication of loss of working fluid from the heat pump (e.g. optically, acoustically and/or digitally).
  • an output element which is connected to the evaluation unit and is configured to output to a user an indication of loss of working fluid from the heat pump (e.g. optically, acoustically and/or digitally).
  • the evaluation unit contains a computer-aided method that is configured to determine, based on the performance data of the conveying device recorded by the performance sensor system, a change in the oscillation of the performance data that is affected by oscillation of the working medium flow. and to determine the working fluid loss from the heat pump when it has been determined that the oscillation of the performance data changes due to the changed working fluid mass flow.
  • This computer-aided procedure can be set up by a user and/or by artificial intelligence itself.
  • the evaluation unit for monitoring the loss of working fluid from the heat pump can optionally be integrated with a control unit for controlling the drive device for the conveying device (optionally in a common control system).
  • the heat pump can also have an acceleration sensor for detecting a vibration of the working medium mass flow in the working medium line of the working medium circuit.
  • the acceleration sensor is also connected to the evaluation unit, so that the evaluation unit can use the vibration of the working medium mass flow detected in this way to verify the detected vibration of the recorded performance data of the conveying device.
  • the acceleration sensor is preferably provided in an area of the working medium circuit in which the working medium is liquid (i.e., for example, downstream of the high-pressure side heat exchanger located after the conveying device, in which the working medium flow conveyed by the conveying device is liquefied).
  • the invention also relates to an electronic device (for example as a household appliance, commercial device or vehicle device) which has a heat pump according to the invention as described above and at least one thermal object (cooling object or heating object) whose working medium circuit is in heat exchange with the working medium circuit in the at least one heat exchanger of the heat pump.
  • the electronic device can be, for example, a laundry treatment device, a refrigerator and/or freezer, an air conditioning system or the like.
  • a heat pump according to the invention is explained by way of example in the form of a refrigeration system for a cooling object.
  • this heat pump can also be used as a heating system for a heating object.
  • the thermal object can be, for example, a unit of a household appliance, for example a laundry treatment device, a refrigerator and/or freezer, an air conditioning system, etc.
  • the heat pump 10 has a working medium circuit 12 for a working medium (e.g. refrigerant R134a), which has a working medium conveying device 15 in the form of a compressor or compressor, a high-pressure side heat exchanger 16 in the form of a condenser or condenser, an expansion element 17 in the form of an expansion valve or a throttle and a low-pressure side heat exchanger 18 in the form of an evaporator along the working medium line 13.
  • the gaseous working medium is first compressed in the compressor 15 and then liquefied in the condenser 16 while releasing heat, for example to the environment.
  • the liquefied working medium is then expanded by the expansion valve 17.
  • the working medium evaporates while absorbing heat at a low temperature, and is then compressed again in the compressor 15.
  • the working medium circuit 12 is in heat exchange with a utility medium circuit 32 of a cooling object 30 in the form of, for example, a cold room.
  • the useful medium circuit 32 in the region of the evaporator 18 contains at least one useful medium conveyor 34a, 34b upstream or downstream of the evaporator 18 for conveying the useful medium (eg cold air flow) through the evaporator, and preferably also at least one temperature sensor 36a, 36b upstream or downstream of the evaporator.
  • the heat pump 10 further contains a control unit 20a for regulating the operation of the components 14, 16, 17, 18 of the working medium circuit 12 and preferably also of the at least one useful medium conveyor 34a, 34b of the useful medium circuit 32.
  • the control unit 20a is connected, for example, to several circuit sensors 24a, 24b, 24c, 24d for detecting the temperature and/or pressure of the working medium at different points of the working medium circuit 12 and also to the at least one temperature sensor 36a, 36b of the useful medium circuit 32 for detecting the temperature of the useful medium (in each case wirelessly or wired).
  • the control unit 20a controls in particular a drive device 22 for operating the compressor 15 in order to regulate the cooling capacity of the working medium circuit 12 in order to meet the cooling requirement of the cooling object 30.
  • the heat pump 10 therefore also contains an evaluation unit 20b for monitoring the loss of working fluid from the heat pump 10.
  • this evaluation unit 20b is integrated with the control unit 20a in a common control 20.
  • the control unit 20a and the evaluation unit 20b can also be contained in separate controls, wherein the separate controls are then preferably connected to one another.
  • the evaluation unit 20b is connected to a performance sensor 26 in the compressor 15 in order to permanently record performance data of the compressor 15.
  • a performance sensor 26 is included in a compressor 15 as standard.
  • the compressor 15 contains, for example, a compression device for compressing the working medium mass flow introduced from the working medium line 13 before it is discharged into the working medium line 13 and a compressor motor for driving the compression device.
  • the performance data recorded by the performance sensor 26 contains the rotational speed of the compressor motor (in particular its rotor or its drive shaft connected to the compression device) and/or the rotational speed of the compression device (for example its rolling piston).
  • the performance data of the compressor to be recorded by the performance sensor 26 can also contain an electrical resistance and/or a magnetic resistance of the compressor 15, because the working medium also has a cooling effect on the compressor 15 depending on the working medium mass flow and its temperature.
  • an acceleration sensor 27 can also be present in the working medium line 13 (preferably downstream of the condenser 16, through which the working medium mass flow is liquefied in the working medium circuit), which is also connected to the evaluation unit 20b.
  • the evaluation unit 20b is preferably also connected to an output element 29, with which an indication of an assessed loss of working fluid from the heat pump 10 can be output.
  • the indication can be output to the user of the heat pump 10, for example, optically and/or acoustically.
  • the indication can also be output digitally, ie, for example, wirelessly or via a network to a user device (eg mobile phone).
  • the evaluation unit 20b preferably contains a computer-aided method 28 for determining a change in the oscillation of the performance data and the corresponding loss of working fluid from the heat pump 10 based on the performance data of the compressor 15 recorded by the performance sensor 26, wherein this computer-aided method 28 can be set by a user and/or even by artificial intelligence. Algorithms attributed to artificial intelligence can optionally be used.
  • a cooling object 30 for cooling the useful medium by the working medium is coupled to the evaporator 18 of the working medium circuit 12.
  • a heating object 31 for heating the working medium by the working medium can be coupled to the condenser 16 of the working medium circuit 12.
  • step S110 the performance data of the compressor 15 are continuously recorded.
  • step S112 the evaluation unit 20b detects the oscillation of the recorded performance data, which is caused by oscillation of the working medium mass flow through the working medium circuit 12.
  • the evaluation unit 20b then carries out a frequency analysis of the recorded performance data, whereby it can be determined whether the oscillation of the performance data changes.
  • the oscillation of the performance data changes according to the change in the oscillation of the working medium mass flow, which is caused by a loss of coolant. If the working medium mass in the working medium mass flow is lower, the oscillation takes on a higher frequency. If the evaluation unit 20b determines a change in the oscillation of the performance data due to the changed working medium flow in this way, it judges in step S116 that a corresponding loss of working medium from the heat pump 10 is present.
  • the change in the performance data determined in this way can, as already mentioned above, optionally be verified by a recorded change in the oscillation of the working medium mass flow. If the oscillation of the performance data changes slightly, a slight loss of working medium is assessed, and if the oscillation of the performance data changes significantly, a total loss of working medium from the heat pump 10 is assessed.
  • a corresponding indication indicating the loss of working fluid is output via the output element 29 (e.g. optically, acoustically and/or digitally) in a next step S118.
  • This indication which is issued by the automatic monitoring process of the heat pump 10, enables the user to carry out or arrange for appropriate repairs to the heat pump 10 even in the event of a minor loss of working fluid in order to maintain or restore efficient operation of the heat pump 10.
  • the recording of the performance data of the compressor 15 and the corresponding evaluations by the evaluation unit 20b are continued if there is still no loss of working fluid, and preferably also nor after an assessed loss of work equipment (particularly in the case of a minor loss of work equipment).

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Abstract

Um die Effizienz einer Wärmepumpe (10) zu gewährleisten, wird ein automatisches Verfahren zum Überwachen von Arbeitsmittelverlust aus der Wärmepumpe (10) vorgeschlagen, welches ein dauerhaftes Erfassen von Leistungsdaten der Fördervorrichtung (15), ein Erkennen der Schwingung der erfassten Leistungsdaten, die durch Schwingung des Arbeitsmittelmassenstroms ausgewirkt wird, und ein Beurteilen eines Arbeitsmittelverlustes aus der Wärmepumpe (10) basierend auf einer ermittelten Schwingungsänderung der Leistungsdaten aufgrund des veränderten Arbeitsmittelmassenstroms durch Frequenzanalyse der erfassten Leistungsdaten aufweist. Falls auf diese Weise ein Arbeitsmittelverlust aus der Wärmepumpe (10) beurteilt wird, wird vorzugsweise ein entsprechender Hinweis an einen Benutzer ausgegeben, um den Benutzer anzuregen, Reparaturmaßnahmen an der Wärmepumpe durchzuführen, und Benutzer und Umwelt vor Schaden durch ausgetretene Arbeitsmittel zu bewahren.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen von Arbeitsmittelverlust aus einer Wärmepumpe und auch eine Wärmepumpe, die ein solches Verfahren ausführen kann.
  • Eine Wärmepumpe als Kältemaschine oder Heizmaschine hat üblicherweise einen geschlossenen Arbeitsmittelkreislauf mit einer Fördervorrichtung zum Fördern eines Arbeitsmittels durch den Arbeitsmittelkreislauf, eine Antriebsvorrichtung zum Antreiben der Fördervorrichtung und wenigstens einen Wärmeübertrager, in dem das Arbeitsmittel mit einem Nutzmittel eines Nutzmittelkreislaufs für ein thermisches Objekt in Wärmeaustausch steht. Im Laufe der Zeit kann es im Arbeitsmittelkreislauf durch Verschleiß oder Beschädigung zu Leckagen kommen, durch welche das Arbeitsmittel dann aus dem Arbeitsmittelkreislauf austritt. Dies kann sowohl zu einem kurzfristigen Totalverlust des Arbeitsmittels als auch zu einem langfristigen Entweichen des Arbeitsmittels führen. Unterschreitet die Arbeitsmittelmenge im Kältemittelkreislauf einen gewissen Wert, verliert die Maschine an Effizienz; bei einem zunehmenden Arbeitsmittelverlust sinkt der Wirkungsgrad, bis die Maschine aufgrund von Arbeitsmittelmangel komplett ausfällt. Außerdem sind vereinzelte Arbeitsmittel für den Benutzer sowie die Umwelt toxisch und/oder brennbar, sodass eine frühzeitige Leckageerkennung zur Sicherung von Benutzer und Umwelt beitragen soll. Es wurden deshalb für die Detektion von Leckagen der Wärmepumpe bereits Gassensoren und Drucksensoren innerhalb des Wärmepumpengehäuses vorgeschlagen, welche einerseits einen zusätzlichen Herstellungsaufwand durch diese zusätzlichen Sensorsysteme erzeugen und durch welche andererseits nur sehr große Arbeitsmittelverluste erfasst werden können.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Überwachen von Arbeitsmittelverlust aus einer Wärmepumpe zu entwickeln, durch welches bereits geringe Arbeitsmittelverluste erkennbar sind, damit Reparaturen früher ausgeführt werden können, und welches keinen zu großen Herstellungs- und Kostenaufwand generiert.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch das automatische Verfahren zum Überwachen von Arbeitsmittelverlust aus einer Wärmepumpe, das im unabhängigen Anspruch 1 definiert ist. Einige vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieses Erfindungsgegenstandes sowie Realisierungen und Anwendungen dieser Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Gemäß der Erfindung wird ein automatisches Verfahren zum Überwachen von Arbeitsmittelverlust aus einer Wärmepumpe (je nach Anwendung als Kältemaschine oder Heizmaschine einsetzbar) mit einem Arbeitsmittelkreislauf mit einer Fördervorrichtung zum Fördern eines Arbeitsmittels (je nach Anwendung zum Beispiel Kältemittel oder Heizmittel) durch den Arbeitsmittelkreislauf, einer Antriebsvorrichtung zum Antreiben der Fördervorrichtung und wenigstens einem Wärmeübertrager, in dem das Arbeitsmittel mit einem Nutzmittel eines Nutzmittelkreislaufs für ein thermisches Objekt (Kühlobjekt oder Heizobjekt) in Wärmeaustausch steht, vorgeschlagen, bei dem ein dauerhaftes Erfassen von Leistungsdaten der Fördervorrichtung; ein Erkennen der Schwingung der erfassten Leistungsdaten, die durch Schwingung des Arbeitsmittelmassenstroms ausgewirkt wird; ein Durchführen einer Frequenzanalyse der erfassten Leistungsdaten zum Ermitteln, ob sich die Schwingung der Leistungsdaten ändert; und ein Beurteilen, dass ein Arbeitsmittelverlust aus der Wärmepumpe vorhanden ist, wenn ermittelt worden ist, dass sich die Schwingung der Leistungsdaten aufgrund des veränderten Kältemittelmassenstroms ändert, ausgeführt werden.
  • Die Leistungsdaten der Fördervorrichtung (insbesondere Verdichter / Kompressor) können durch standardmäßig in der Fördervorrichtung vorhandene Sensorsysteme erfasst werden, sodass in die Wärmepumpe für die Realisierung des vorgeschlagenen Überwachungsverfahrens keine zusätzlichen Sensoren eingesetzt werden müssen. Die Fördervorrichtung treibt einen Arbeitsmittelmassenstrom, wobei sich dieser innerhalb des geschlossenen Arbeitsmittelkreislaufs auf den Antrieb der Fördervorrichtung auswirkt, und wobei dieser zu einer Schwingung führt. Die Schwingungen des Arbeitsmittelmassenstroms wirken sich zum Beispiel über den Rotor auf den Stator der Fördervorrichtung aus und erzeugen somit auch eine Schwingung der Leistungsdaten der Fördervorrichtung, da ein geringerer Massenstrom einen geringeren Widerstand erzeugt und deshalb in der Fördervorrichtung durch den Antrieb der Fördervorrichtung eine schnellere Rotation (zum Beispiel des Rollkolbens der Kompressionsvorrichtung und/oder des Verdichtermotors zum Antreiben der Kompressionsvorrichtung in der Fördervorrichtung) entsteht. Außerdem wird durch einen Verlust des Arbeitsmittels die Schwingung des Arbeitsmittelmassenstroms verändert (eine geringere Arbeitsmittelmasse generiert eine höhere Frequenz der Vibration), wodurch dann auch eine Veränderung der Schwingung der Leistungsdaten der Fördervorrichtung bewirkt wird. Durch das Erfassen und Auswerten der Leistungsdaten der Fördervorrichtung können somit auch schon geringe Arbeitsmittelverluste erkannt werden, die nur eine geringe Veränderung der Vibrationen des Arbeitsmittelmassenstroms und der Leistungsdaten der Fördervorrichtung bewirken.
  • Vorzugsweise weist das Überwachungsverfahren ferner ein Ausgeben (z.B. optisch, akustisch und/oder digital) eines Hinweises an einen Benutzer auf, der einen Arbeitsmittelverlust aus der Wärmepumpe anzeigt. Basierend auf einen solchen Hinweis kann der Benutzer eine Reparatur der Wärmepumpe aktivieren und sich und die Umwelt vor ausgeleiteten kritischen Arbeitsmitteln schützen. Vorteilhafterweise kann der an den Benutzer ausgegebene Hinweis abhängig vom Maß der ermittelten Schwingungsänderung der Leistungsdaten einen geringfügigen Arbeitsmittelverlust oder einen Totalverlust des Arbeitsmittels aus der Wärmepumpe anzeigen.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung werden das Erkennen der Schwingung der erfassten Leistungsdaten, die Frequenzanalyse der erfassten Leistungsdaten und das Beurteilen des Arbeitsmittelverlustes aus der Wärmepumpe durch ein computergestütztes Verfahren durchgeführt, welches von einem Benutzer und/oder selbst durch künstliche Intelligenz eingestellt wird.
  • Die zu erfassenden Leistungsdaten der Fördervorrichtung enthalten beispielsweise wenigstens einen Parameter, der ausgewählt ist aus einer Rotationsgeschwindigkeit eines Verdichtermotors in der Fördervorrichtung und einer Rotationsgeschwindigkeit einer Kompressionsvorrichtung in der Fördervorrichtung. Insbesondere zusätzlich (aber grundsätzlich auch alternativ möglich) können die zu erfassenden Leistungsdaten der Fördervorrichtung einen elektrischen Widerstand und/oder einen magnetischen Widerstand der Fördervorrichtung enthalten.
  • Optional kann das Verfahren ferner ein Erfassen einer Schwingung des Arbeitsmittelmassenstroms (zum Beispiel durch einen Beschleunigungssensor an der Arbeitsmittelleitung) enthalten, um dadurch die erkannte Schwingung der erfassten Leistungsdaten der Fördervorrichtung zu verifizieren, wobei dies vorzugsweise in einem Bereich des Arbeitsmittelkreislaufs ausgeführt wird, in dem das Arbeitsmittel flüssig ist (d.h. zum Beispiel stromab des nach der Fördervorrichtung vorhandenen hochdruckseitigen Wärmeübertragers, in dem der von der Fördervorrichtung geförderte Arbeitsmittelstrom verflüssigt wird).
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält eine Wärmepumpe einen Arbeitsmittelkreislauf, der eine Fördervorrichtung zum Fördern eines Arbeitsmittels durch den Arbeitsmittelkreislauf, eine Antriebsvorrichtung zum Antreiben der Fördervorrichtung und wenigstens einen Wärmeübertrager, in dem das Arbeitsmittel mit einem Nutzmittel eines Nutzmittelkreislaufs für ein thermisches Objekt (Kühlobjekt oder Heizobjekt) in Wärmeaustausch steht, wobei die Fördervorrichtung eine Leistungssensorik zum Erfassen von Leistungsdaten der Fördervorrichtung aufweist, und wobei die Wärmepumpe ferner eine Auswerteeinheit aufweist, die mit der Leistungssensorik der Fördervorrichtung verbunden ist und konfiguriert ist, um das oben diskutierte automatische Verfahren zum Überwachen von Arbeitsmittelverlust aus der Wärmepumpe gemäß der Erfindung durchzuführen.
  • Mit dieser erfindungsgemäßen Wärmepumpe werden dieselben Vorteile wie mit dem erfindungsgemäßen automatischen Überwachungsverfahren erzielt. Bezüglich der Vorteile und Erklärungen wird deshalb auch auf die oben in Bezug auf das Verfahren erläuterten Vorteile und Erklärungen verwiesen.
  • Die Wärmepumpe weist vorzugsweise ferner ein Ausgabeelement auf, das mit der Auswerteeinheit verbunden ist und konfiguriert ist, um an einen Benutzer einen Hinweis auf Arbeitsmittelverlust aus der Wärmepumpe auszugeben (z.B. optisch, akustisch und/oder digital).
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung enthält die Auswerteeinheit ein computergestütztes Verfahren, das konfiguriert ist, um basierend auf den durch die Leistungssensorik erfassten Leistungsdaten der Fördervorrichtung eine Änderung der Schwingung der Leistungsdaten zu ermitteln, die durch Schwingung des Arbeitsmittelstroms ausgewirkt wird, und den Arbeitsmittelverlust aus der Wärmepumpe zu ermitteln, wenn ermittelt worden ist, dass sich die Schwingung der Leistungsdaten aufgrund des veränderten Arbeitsmittelmassenstroms ändert. Dieses computergestützte Verfahren kann von einem Benutzer und/oder selbst durch künstliche Intelligenz eingestellt werden.
  • Die Auswerteeinheit zum Durchführen der Überwachung von Arbeitsmittelverlust aus der Wärmepumpe kann optional mit einer Steuereinheit zum Ansteuern der Antriebsvorrichtung für die Fördervorrichtung integriert sein (wahlweise in einer gemeinsamen Steuerung).
  • Optional kann die Wärmepumpe ferner einen Beschleunigungssensor zum Erfassen einer Schwingung des Arbeitsmittelmassenstroms in der Arbeitsmittelleitung des Arbeitsmittelkreislaufs aufweisen. Der Beschleunigungssensor ist ebenfalls mit der Auswerteeinheit verbunden, sodass die Auswerteeinheit durch die so erfasste Schwingung des Arbeitsmittelmassenstroms die erkannte Schwingung der erfassten Leistungsdaten der Fördervorrichtung verifizieren kann. Der Beschleunigungssensor ist vorzugsweise in einem Bereich des Arbeitsmittelkreislaufs vorgesehen, in dem das Arbeitsmittel flüssig ist (d.h. zum Beispiel stromab des nach der Fördervorrichtung vorhandenen hochdruckseitigen Wärmeübertragers, in dem der von der Fördervorrichtung geförderte Arbeitsmittelstrom verflüssigt wird).
  • Gegenstand der Erfindung ist auch ein elektronisches Gerät (zum Beispiel als Haushaltsgerät, gewerbliches Gerät oder Fahrzeuggerät), das eine oben beschriebene Wärmepumpe gemäß der Erfindung und wenigstens ein thermisches Objekt (Kühlobjekt oder Heizobjekt), dessen Nutzmittelkreislauf in dem wenigstens einen Wärmeübertrager der Wärmepumpe mit dem Arbeitsmittelkreislauf in Wärmeaustausch steht, aufweist. Das elektronische Gerät kann zum Beispiel ein Wäschebehandlungsgerät, ein Kühl- und/oder Gefriergerät, eine Klimaanlage oder dergleichen sein.
  • Die Erfindung ist durch die anhängenden Ansprüche definiert. Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden beispielhaften Beschreibung bevorzugter, nicht-einschränkender Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnung besser verständlich. Darin zeigen, zum Teil schematisch:
    • Fig. 1
    den Grundaufbau eines Ausführungsbeispiels einer Wärmepumpe gemäß der Erfindung; und
    Fig. 2
    ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiel eines automatischen Überwachungsverfahren gemäß der Erfindung.
  • Bezugnehmend auf Fig. 1 wird ein Ausführungsbeispiel einer Wärmepumpe gemäß der Erfindung beispielhaft in Form einer Kälteanlage für ein Kühlobjekt erläutert. Alternativ kann diese Wärmepumpe auch als Heizanlage für ein Heizobjekt eingesetzt werden. Das thermische Objekt kann zum Beispiel ein Aggregat eines Haushaltsgeräts sein, beispielsweise eines Wäschebehandlungsgeräts, eines Kühl- und/oder Gefriergeräts, einer Klimaanlage, etc.
  • Die Wärmepumpe 10 hat einen Arbeitsmittelkreislauf 12 für ein Arbeitsmittel (z.B. Kältemittel R134a), der entlang der Arbeitsmittelleitung 13 eine Arbeitsmittel-Fördervorrichtung 15 in Form eines Verdichters oder Kompressors, einen hochdruckseitigen Wärmeübertrager 16 in Form eines Verflüssigers oder Kondensators, ein Expansionsorgan 17 in Form eines Expansionsventils oder einer Drossel und einen niederdruckseitigen Wärmeübertrager 18 in Form eines Verdampfers aufweist. Das gasförmige Arbeitsmittel wird zunächst im Verdichter 15 komprimiert und dann im Verflüssiger 16 unter Wärmeabgabe zum Beispiel an die Umgebung verflüssigt. Anschließend wird das verflüssigte Arbeitsmittel durch das Expansionsventil 17 entspannt. Im anschließenden Verdampfer 18 verdampft das Arbeitsmittel unter Wärmeaufnahme bei niedriger Temperatur, um dann wieder im Verdichter 15 komprimiert zu werden.
  • Am Verdampfer 18 steht der Arbeitsmittelkreislauf 12 mit einem Nutzmittelkreislauf 32 eines Kühlobjekts 30 in Form zum Beispiel eines Kühlraums in Wärmeaustausch. Wie in Fig. 1 angedeutet, enthält der Nutzmittelkreislauf 32 im Bereich des Verdampfers 18 wenigstens einen Nutzmittelförderer 34a, 34b stromauf oder stromab des Verdampfers 18 zum Fördern des Nutzmittels (z.B. Kaltluftstrom) durch den Verdampfer, und vorzugsweise auch wenigstens einen Temperatursensor 36a, 36b stromauf oder stromab des Verdampfers.
  • Wie in Fig. 1 dargestellt, enthält die Wärmepumpe 10 ferner eine Steuereinheit 20a zum Regeln des Betriebs der Komponenten 14, 16, 17, 18 des Arbeitsmittelkreislaufs 12 und vorzugsweise auch des wenigstens einen Nutzmittelförderers 34a, 34b des Nutzmittelkreislaufs 32. Die Steuereinheit 20a ist beispielsweise mit mehreren Kreislaufsensoren 24a,24b,24c,24d zum Erfassen von Temperatur und/oder Druck des Arbeitsmittels an verschiedenen Stellen des Arbeitsmittelkreislaufs 12 und auch dem wenigstens einen Temperatursensor 36a, 36b des Nutzmittelkreislaufs 32 zum Erfassen der Temperatur des Nutzmittels (jeweils drahtlos oder leitungsgebunden) verbunden. Die Steuereinheit 20a steuert basierend auf den erhaltenen Parametern insbesondere eine Antriebsvorrichtung 22 zum Betreiben des Verdichters 15 an, um die Kälteleistung des Arbeitsmittelkreislaufs 12 zu regeln, um den Kältebedarf des Kühlobjekts 30 zu erfüllen.
  • Im Laufe der Zeit kann es durch Verschleiß oder Beschädigung des Arbeitsmittelkreislaufs 12 zur Leckage kommen, wodurch das Arbeitsmittel aus dem Arbeitsmittelkreislauf 12 entweichen kann. Wie in Fig. 1 dargestellt, enthält die Wärmepumpe 10 deshalb außerdem eine Auswerteeinheit 20b zum Durchführen einer Überwachung von Arbeitsmittelverlust aus der Wärmepumpe 10. Diese Auswerteeinheit 20b ist in diesem Ausführungsbeispiel mit der Steuereinheit 20a in einer gemeinsamen Steuerung 20 integriert. Alternativ können die Steuereinheit 20a und die Auswerteeinheit 20b aber auch in separaten Steuerungen enthalten sein, wobei die separaten Steuerungen dann bevorzugt miteinander verbunden sind.
  • Die Auswerteeinheit 20b ist mit einer Leistungssensorik 26 im Verdichter 15 verbunden, um dauerhaft Leistungsdaten des Verdichters 15 zu erfassen. Eine solche Leistungssensorik 26 ist standardgemäß in einem Verdichter 15 enthalten. Der Verdichter 15 enthält zum Beispiel eine Kompressionsvorrichtung zum Komprimieren des aus der Arbeitsmittelleitung 13 eingeleiteten Arbeitsmittelmassenstroms vor der Ausgabe in die Arbeitsmittelleitung 13 und einen Verdichtermotor zum Antreiben der Kompressionsvorrichtung. Dementsprechend enthalten die von der Leistungssensorik 26 erfassten Leistungsdaten die Rotationsgeschwindigkeit des Verdichtermotors (insbesondere seines Rotors oder seiner mit der Kompressionsvorrichtung verbundenen Antriebswelle) und/oder die Rotationsgeschwindigkeit der Kompressionsvorrichtung (zum Beispiel ihres Rollkolbens).
  • Zusätzlich können die von der Leistungssensorik 26 zu erfassenden Leistungsdaten des Verdichters auch einen elektrischen Widerstand und/oder einen magnetischen Widerstand des Verdichters 15 enthalten, denn das Arbeitsmittel hat auch einen kühlenden Effekt auf den Verdichter 15 in Abhängigkeit vom Arbeitsmittelmassenstrom und dessen Temperatur. Optional kann in der Arbeitsmittelleitung 13 auch noch ein Beschleunigungssensor 27 vorhanden sein (vorzugsweise stromab des Kondensators 16, durch den der Arbeitsmittelmassenstrom im Arbeitsmittelkreislauf verflüssigt wird), der ebenfalls mit der Auswerteeinheit 20b verbunden ist.
  • Wie in Fig. 1 veranschaulicht, ist die Auswerteeinheit 20b vorzugsweise auch mit einem Ausgabeelement 29 verbunden, mit dem ein Hinweis auf einen beurteilten Arbeitsmittelverlust aus der Wärmepumpe 10 ausgegeben werden kann. Je nach Struktur des Ausgabeelements 29 kann der Hinweis dem Benutzer der Wärmepumpe 10 zum Beispiel optisch und/oder akustisch ausgegeben werden. Wahlweise kann der Hinweis auch digital ausgegeben werden, d.h. zum Beispiel drahtlos oder über ein Netzwerk zu einem Benutzergerät (z.B. Mobiltelefon).
  • Außerdem enthält die Auswerteeinheit 20b vorzugsweise ein computergestütztes Verfahren 28 zum Ermitteln einer Änderung der Schwingung der Leistungsdaten und den entsprechenden Arbeitsmittelverlust aus der Wärmepumpe 10 basierend auf den durch die Leistungssensorik 26 erfassten Leistungsdaten des Verdichters 15, wobei dieses computergestützte Verfahren 28 von einem Benutzer und/oder selbst durch künstliche Intelligenz einstellbar sein kann. Optional können Algorithmen, welche der künstlichen Intelligenz zugeschrieben werden, verwendet werden.
  • Wie oben erläutert, ist im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 an den Verdampfer 18 des Arbeitsmittelkreislaufs 12 ein Kühlobjekt 30 zum Abkühlen des Nutzmittels durch das Arbeitsmittel gekoppelt. Wie in Fig. 1 angedeutet, kann alternativ oder zusätzlich an den Kondensator 16 des Arbeitsmittelkreislaufs 12 ein Heizobjekt 31 zum Aufwärmen des Nutzmittels durch das Arbeitsmittel gekoppelt sein.
  • Bezugnehmend auf Fig. 2 wird nun das erfindungsgemäße automatische Verfahren 100 zum Überwachen von Arbeitsmittelverlust aus der oben erläuterten und in Fig. 1 veranschaulichten Wärmepumpe 10 erläutert.
  • In einem ersten Schritt S110 werden dauerhaft die Leistungsdaten des Verdichters 15 erfasst. Im Schritt S112 erkennt die Auswerteeinheit 20b die Schwingung der erfassten Leistungsdaten, die durch Schwingung des Arbeitsmittelmassenstroms durch den Arbeitsmittelkreislauf 12 ausgewirkt wird.
  • Dann führt die Auswerteeinheit 20b eine Frequenzanalyse der erfassten Leistungsdaten durch, wodurch ermittelt werden kann, ob sich die Schwingung der Leistungsdaten ändert. Die Schwingung der Leistungsdaten ändert sich entsprechend der Änderung der Schwingung des Arbeitsmittelmassenstroms, welche durch einen Verlust der Kältemittel verursacht wird. Bei einer geringeren Arbeitsmittelmasse im Arbeitsmittelmassenstrom bekommt die Schwingung eine höhere Frequenz. Wenn die Auswerteeinheit 20b auf diese Weise eine Veränderung der Schwingung der Leistungsdaten aufgrund des veränderten Arbeitsmittelstroms ermittelt, beurteilt sie in Schritt S116, dass ein entsprechender Arbeitsmittelverlust aus der Wärmepumpe 10 vorhanden ist. Die auf diese Weise ermittelte Veränderung der Leistungsdaten kann, wie oben bereits erwähnt, optional durch eine erfasste Veränderung der Schwingung des Arbeitsmittelmassenstroms verifiziert werden. Bei einer geringen Veränderung der Schwingung der Leistungsdaten wird ein geringfügiger Arbeitsmittelverlust beurteilt, und bei einer starken Änderung der Schwingung der Leistungsdaten wird ein Totalverlust des Arbeitsmittels aus der Wärmepumpe 10 beurteilt.
  • Falls in Schritt S116 ein geringfügiger oder totaler Arbeitsmittelverlust aus der Wärmepumpe 10 beurteilt worden ist, wird in einem nächsten Schritt S118 ein entsprechender Hinweis, der den Arbeitsmittelverlust anzeigt, über das Ausgabeelement 29 ausgegeben (z.B. optisch, akustisch und/oder digital).
  • Durch diesen Hinweis, der durch das automatische Überwachungsverfahren der Wärmepumpe 10 ausgegeben wird, kann der Benutzer auch schon bei einem geringfügigen Arbeitsmittelverlust eine entsprechende Reparatur der Wärmepumpe 10 durchführen oder veranlassen, um einen effizienten Betrieb der Wärmepumpe 10 aufrechtzuerhalten bzw. wieder einzurichten.
  • Wie in Fig. 2 angedeutet, werden das Erfassen der Leistungsdaten des Verdichters 15 und die entsprechenden Auswertungen durch die Auswerteeinheit 20b weiter durchgeführt, wenn noch kein Arbeitsmittelverlust vorhanden ist, und vorzugsweise auch noch nach einem beurteilten Arbeitsmittelverlust (insbesondere im Fall eines geringfügigen Arbeitsmittelverlusts).
  • Die Erfindung ist durch die anhängenden Ansprüche definiert. Die oben erläuterten Ausführungsbeispiele dienen nur dem besseren Verständnis der Erfindung, sollen aber nicht den durch die Ansprüche definierten Schutzbereich einschränken. Wie für den Fachmann ersichtlich, sind auch noch andere Ausführungsformen im Rahmen der Erfindung möglich, insbesondere durch Weglassen einzelner Merkmale aus den oder Hinzufügen zusätzlicher Merkmale in die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele.
    • BEZUGSZIFFERNLISTE
    • 10
    Wärmepumpe (als Kälteanlage oder Heizanlage)
    12
    Arbeitsmittelkreislauf
    13
    Arbeitsmittelleitung
    15
    Fördervorrichtung, insbes. Verdichter / Kompressor
    16
    hochdruckseitiger Wärmeübertrager, insbes. Verflüssiger / Kondensator
    17
    Expansionsorgan, insbes. Expansionsventil / Drossel
    18
    niederdruckseitiger Wärmeübertrager, insbes. Verdampfer
    20
    Steuerung
    20a
    Steuereinheit für Betrieb der Fördervorrichtung
    20b
    Auswerteeinheit für Überwachungsverfahren
    22
    Antriebsvorrichtung für 15
    24a-d
    Kreislaufsensoren für Temperatur / Druck des Arbeitsmittels in 13
    26
    Leistungssensorik in 15
    27
    Beschleunigungssensor in 13
    28
    computergestütztes Verfahren in 20b
    29
    Ausgabeelement
    30
    thermisches Objekt (Kühlobjekt bei 18)
    31
    thermisches Objekt (Heizobjekt bei 16)
    32
    Nutzmittelkreislauf
    34a
    Nutzmittelförderer stromauf 16 18
    34b
    Nutzmittelförderer stromab 16 18
    36a
    Nutzmittel-Temperatursensor stromauf 16 / 18
    36b
    Nutzmittel-Temperatursensor stromab 16 / 18
    100
    Verfahren

Claims (12)

  1. Automatisches Verfahren (100) zum Überwachen von Arbeitsmittelverlust aus einer Wärmepumpe (10), wobei die Wärmepumpe (10) einen Arbeitsmittelkreislauf (12) mit einer Fördervorrichtung (15) zum Fördern eines Arbeitsmittels durch den Arbeitsmittelkreislauf (12), eine Antriebsvorrichtung (22) zum Antreiben der Fördervorrichtung (15) und wenigstens einen Wärmeübertrager (16, 18), in dem das Arbeitsmittel mit einem Nutzmittel eines Nutzmittelkreislaufs (32) für ein thermisches Objekt (30, 31) in Wärmeaustausch steht, aufweist, wobei das Verfahren (100) aufweist:
    dauerhaftes Erfassen (S110) von Leistungsdaten der Fördervorrichtung (15); Erkennen (S112) der Schwingung der erfassten Leistungsdaten, die durch Schwingung des Arbeitsmittelmassenstroms ausgewirkt wird;
    Durchführen einer Frequenzanalyse (S114) der erfassten Leistungsdaten zum Ermitteln, ob sich die Schwingung der Leistungsdaten ändert; und
    Beurteilen (S116), dass ein Arbeitsmittelverlust aus der Wärmepumpe (10) vorhanden ist, wenn ermittelt worden ist, dass sich die Schwingung der Leistungsdaten aufgrund des veränderten Arbeitsmittelmassenstroms ändert.
  2. Verfahren (100) nach Anspruch 1, ferner aufweisend ein Ausgeben (S118) eines Hinweises an einen Benutzer, der einen Arbeitsmittelverlust aus der Wärmepumpe (10) anzeigt.
  3. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Erkennen der Schwingung (S112) der erfassten Leistungsdaten, die Frequenzanalyse (S114) der erfassten Leistungsdaten und das Beurteilen (S116) des Arbeitsmittelverlustes aus der Wärmepumpe durch ein computergestütztes Verfahren (28) durchgeführt werden, wobei das computergestützte Verfahren (18) von einem Benutzer und/oder selbst durch künstliche Intelligenz eingestellt wird.
  4. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die zu erfassenden Leistungsdaten der Fördervorrichtung (15) wenigstens einen Parameter enthalten, der ausgewählt ist aus einer Rotationsgeschwindigkeit eines Verdichtermotors in der Fördervorrichtung (15) und einer Rotationsgeschwindigkeit einer Kompressionsvorrichtung in der Fördervorrichtung (15).
  5. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die zu erfassenden Leistungsdaten der Fördervorrichtung (15) einen elektrischen Widerstand und/oder einen magnetischen Widerstand der Fördervorrichtung (15) enthalten.
  6. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend ein Erfassen einer Schwingung des Arbeitsmittelmassenstroms zum Verifizieren der erkannten Schwingung der erfassten Leistungsdaten der Fördervorrichtung, vorzugsweise in einem Bereich des Arbeitsmittelkreislaufs (12), in dem das Arbeitsmittel flüssig ist.
  7. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei welchem der an den Benutzer ausgegebene Hinweis abhängig vom Maß der ermittelten Schwingungsänderung der Leistungsdaten einen geringfügigen Arbeitsmittelverlust oder einen Totalverlust des Arbeitsmittels aus der Wärmepumpe (10) anzeigt.
  8. Wärmepumpe (10), aufweisend einen Arbeitsmittelkreislauf (12), der aufweist:
    eine Fördervorrichtung (15) zum Fördern eines Arbeitsmittels durch den Arbeitsmittelkreislauf (12),
    eine Antriebsvorrichtung (22) zum Antreiben der Fördervorrichtung (15), und wenigstens einen Wärmeübertrager (16, 18), in dem das Arbeitsmittel mit einem Nutzmittel eines Nutzmittelkreislaufs (32) für ein thermisches Objekt (30, 31) in Wärmeaustausch steht;
    wobei die Fördervorrichtung (15) eine Leistungssensorik (26) zum Erfassen von Leistungsdaten der Fördervorrichtung (15) aufweist; und
    wobei die Wärmepumpe (10) ferner eine Auswerteeinheit (20b) aufweist, die mit der Leistungssensorik (26) der Fördervorrichtung (15) verbunden ist und konfiguriert ist, um das automatische Verfahren (100) zum Überwachen von Arbeitsmittelverlust aus der Wärmepumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.
  9. Wärmepumpe (10) nach Anspruch 8, ferner aufweisend ein Ausgabeelement (29), das mit der Auswerteeinheit (20b) verbunden ist und konfiguriert ist, um an einen Benutzer einen Hinweis auf Arbeitsmittelverlust aus der Wärmepumpe (10) auszugeben.
  10. Wärmepumpe (10) nach Anspruch 8 oder 9, bei welcher die Auswerteeinheit (20b) ein computergestütztes Verfahren (28) enthält, das konfiguriert ist, um basierend auf den durch die Leistungssensorik (26) erfassten Leistungsdaten der Fördervorrichtung (15) eine Änderung der Schwingung der Leistungsdaten, die durch Schwingung des Arbeitsmittelmassenstroms ausgewirkt wird, und, wenn ermittelt worden ist, dass sich die Schwingung der Leistungsdaten aufgrund des veränderten Arbeitsmittelmassenstroms ändert, den Arbeitsmittelverlust aus der Wärmepumpe (10) zu ermitteln, wobei das computergestützte Verfahren (28) von einem Benutzer und/oder selbst durch künstliche Intelligenz einstellbar ist.
  11. Wärmepumpe (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, ferner aufweisend einen Beschleunigungssensor (27) zum Erfassen einer Schwingung des Arbeitsmittelmassenstroms in der Arbeitsmittelleitung (13) des Arbeitsmittelkreislaufs (12), wobei der Beschleunigungssensor (27) ebenfalls mit der Auswerteeinheit (20b) verbunden ist, und wobei der Beschleunigungssensor (27) vorzugsweise in einem Bereich des Arbeitsmittelkreislaufs (12) vorgesehen ist, in dem das Arbeitsmittel flüssig ist.
  12. Elektronisches Gerät, aufweisend:
    eine Wärmepumpe (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 11; und
    wenigstens ein thermisches Objekt (30, 31), dessen Nutzmittelkreislauf (32) in dem wenigstens einen Wärmeübertrager (16, 18) der Wärmepumpe (10) mit dem Arbeitsmittelkreislauf (12) in Wärmeaustausch steht.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004019929A1 (de) * 2004-04-21 2005-12-01 Siemens Ag Vorrichtung zum Erfassen einer Gasleckage bei einer Klimaanlage und Klimaanlage mit einer Vorrichtung zum Erfassen einer Gasleckage
DE102017122126A1 (de) * 2017-09-25 2019-03-28 Vaillant Gmbh Leckage-Erkennung
WO2020084299A1 (en) * 2018-10-24 2020-04-30 Centrica Plc Method of detecting an operating state of an appliance
EP3786516A2 (de) * 2019-08-28 2021-03-03 Vaillant GmbH Verfahren zur zeitlichen druckanstiegsmessung in einem wärmepumpengehäuse einer innen aufgestellten wärmepumpenanlage und eine druckmessvorrichtung
EP3859249A1 (de) * 2018-09-28 2021-08-04 Daikin Industries, Ltd. Kältemittelleckbestimmungsvorrichtung, gefriervorrichtung mit dieser kältemittelleckbestimmungsvorrichtung und kältemittelleckbestimmungsverfahren
DE102020214846A1 (de) * 2020-11-26 2022-06-02 Amin Zayani Überwachungseinrichtung für eine temperaturgeregelte aufbewahrungseinrichtung, überwachungseinrichtung mit einem schutzbehälter sowie verfahren zum betrieb

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004019929A1 (de) * 2004-04-21 2005-12-01 Siemens Ag Vorrichtung zum Erfassen einer Gasleckage bei einer Klimaanlage und Klimaanlage mit einer Vorrichtung zum Erfassen einer Gasleckage
DE102017122126A1 (de) * 2017-09-25 2019-03-28 Vaillant Gmbh Leckage-Erkennung
EP3859249A1 (de) * 2018-09-28 2021-08-04 Daikin Industries, Ltd. Kältemittelleckbestimmungsvorrichtung, gefriervorrichtung mit dieser kältemittelleckbestimmungsvorrichtung und kältemittelleckbestimmungsverfahren
WO2020084299A1 (en) * 2018-10-24 2020-04-30 Centrica Plc Method of detecting an operating state of an appliance
EP3786516A2 (de) * 2019-08-28 2021-03-03 Vaillant GmbH Verfahren zur zeitlichen druckanstiegsmessung in einem wärmepumpengehäuse einer innen aufgestellten wärmepumpenanlage und eine druckmessvorrichtung
DE102020214846A1 (de) * 2020-11-26 2022-06-02 Amin Zayani Überwachungseinrichtung für eine temperaturgeregelte aufbewahrungseinrichtung, überwachungseinrichtung mit einem schutzbehälter sowie verfahren zum betrieb

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