EP4549826A1 - Wärmepumpensystem, luftführungsanordnung für ein wärmepumpensystem und verfahren zum betreiben eines wärmepumpensystems - Google Patents

Wärmepumpensystem, luftführungsanordnung für ein wärmepumpensystem und verfahren zum betreiben eines wärmepumpensystems Download PDF

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EP4549826A1
EP4549826A1 EP24208276.6A EP24208276A EP4549826A1 EP 4549826 A1 EP4549826 A1 EP 4549826A1 EP 24208276 A EP24208276 A EP 24208276A EP 4549826 A1 EP4549826 A1 EP 4549826A1
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EP
European Patent Office
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heat pump
pump system
fan
guide
refrigerant
Prior art date
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Pending
Application number
EP24208276.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Nikolaj Merkl
Judith Möller
Michael Schaumlöffel
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.)
Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Original Assignee
Stiebel Eltron GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Stiebel Eltron GmbH and Co KG filed Critical Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Publication of EP4549826A1 publication Critical patent/EP4549826A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F24F11/30Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
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    • F24F11/36Responding to malfunctions or emergencies to leakage of heat-exchange fluid
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    • F25B49/00Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/005Arrangement or mounting of control or safety devices of safety devices

Definitions

  • the present invention relates to the field of heat pump systems and in particular to heat pump systems for outdoor installation with a refrigerant circuit, an air duct arrangement for a heat pump system and a method for operating a heat pump system.
  • An object underlying the present invention is to increase the safety of a heat pump system using a flammable refrigerant or to reduce a hazard caused by the use of a flammable refrigerant.
  • a heat pump system for outdoor installation with a refrigerant circuit comprises an evaporator, a guide area, a Fan and an outer opening, wherein the guide region is arranged on the evaporator and is designed to guide air which passes from the evaporator into the guide region in the direction of the fan, wherein the fan is arranged on the guide region and is designed to transport air which is guided in the direction of the fan in the direction of the outer opening, wherein the heat pump system further comprises a refrigeration circuit space, wherein the refrigerant circuit is arranged in the refrigeration circuit space and wherein the refrigeration circuit space has a fluid connection with the guide region.
  • the heat pump system according to the invention allows a flammable refrigerant to be easily discharged through the external opening via the guide area upon escaping from the refrigerant circuit. This allows escaping refrigerant to be guided and discharged in a controlled manner.
  • the heat pump system corresponds to a heat pump and is preferably an air-water heat pump and more preferably intended and configured for outdoor installation.
  • the heat pump system or heat pump has a refrigerant circuit.
  • the heat pump system also has an evaporator.
  • Correct installation of the heat pump system or heat pump defines an upper side of the heat pump and a lower side of the heat pump.
  • an upper side of the guide area or the refrigerant circuit installation space points toward the upper side of the heat pump
  • a lower side of the guide area or the refrigerant circuit installation space points toward the lower side of the heat pump.
  • the heat pump system has a rear side and a front side, with a rear side of the guide area facing toward the rear of the heat pump and a front side of the guide area facing toward the front of the heat pump.
  • the heat pump system includes an evaporator, a guide section, a fan and an outside opening.
  • the evaporator of the heat pump system is arranged at a rear side of the heat pump system, wherein the guide region is arranged from the evaporator of the heat pump system towards a front side of the heat pump system and guides air from the evaporator towards the front side of the heat pump system.
  • the guide area forms an air duct that guides the air on four sides from the evaporator towards the front of the heat pump system.
  • the guide area is preferably prismatic.
  • the guide area is a region between the evaporator of the heat pump and a fan.
  • the guide area is preferably defined by a guide assembly, wherein the guide assembly delimits the guide area on at least four sides of the guide area.
  • the guide area is further delimited on a fifth side of the guide area by the evaporator, in particular a surface of the evaporator, and on a sixth side by the fan.
  • the fan (or several fans) is designed to transport air, which in particular comes from the evaporator and is guided toward the fan, toward the outside opening.
  • the fan can be any fan, in particular a known one, with the fan having, for example, three or four fan blades.
  • the evaporator fan is used, i.e. preferably the evaporator comprises an evaporator fan and the fan corresponds to the evaporator fan.
  • the fan which particularly preferably corresponds to the evaporator fan, conveys a volume flow with which escaping refrigerant is diluted below a lower explosion limit of 0.038 kg/m 3 .
  • the heat pump system further comprises a refrigeration circuit installation space.
  • the refrigeration circuit installation space is arranged, in particular, next to the guide installation space, i.e., viewed from a front or rear side of the heat pump system, it is arranged next to the guide installation space.
  • a large part of the refrigerant circuit of the heat pump system is arranged within the refrigeration circuit installation space.
  • a large part of the refrigerant circuit here refers, in particular, to the compressor, the connected refrigerant lines, and the expansion valve.
  • the refrigeration circuit installation space has a fluid connection to the guide area.
  • the heat pump system is designed to guide a refrigerant, which passes from the refrigerant circuit into the refrigeration circuit space, through the fluid connection into the guide area.
  • the refrigerant circuit is enclosed, in particular completely enclosed, by the refrigeration circuit installation space.
  • the refrigeration circuit installation space provides a housing for the refrigerant circuit that surrounds the refrigerant circuit on all sides.
  • the refrigeration circuit installation space is designed to be sealed, meaning that no openings lead out of the refrigeration circuit installation space (except for the fluid connection), and any refrigerant that enters the refrigeration circuit installation space remains there or is guided into the guide area through the fluid connection.
  • the refrigeration circuit installation space has a first wall and the guide region has a second wall, wherein the fluid connection extends from the first wall to the second wall and connects an interior space of the refrigeration circuit installation space with an interior space of the guide region.
  • the refrigeration circuit installation space and the guide installation space can thus be realized as two separate assemblies, which can then be connected to one another by the fluid connection.
  • the fluid connection is preferably arranged closer to the upper side of the heat pump system than to the lower side of the heat pump system.
  • the fluid connection is therefore also arranged closer to the upper side of the refrigeration circuit installation space and the guide region than to the lower side of the refrigeration circuit installation space and the guide region. This results in the refrigerant being better mixed with air in the guide region.
  • the refrigerant is preferably heavier than air, so that when flowing out from a higher position it will sink downwards and mix more intensively with air than when flowing out from a lower position, which can lead to the formation of a lake of concentrated refrigerant which only mixes with air slowly through diffusion processes.
  • the heat pump system further comprises a refrigerant detector, wherein the refrigerant detector is arranged in the refrigeration circuit installation space, wherein the heat pump system is configured to control the fan based on a detector signal from the refrigerant detector.
  • a (further) refrigerant detector can be arranged in the guide area. This allows the fan to be operated specifically to remove leaked refrigerant.
  • an air guiding arrangement for a heat pump system with an evaporator is proposed, as defined in claim 7, namely an air guiding arrangement with a guiding area and a fan, wherein the guide region is designed to guide air which passes from the evaporator into the guide region in the direction of the fan, wherein the fan is arranged on the guide region and is designed to transport air which is guided in the direction of the fan in the direction of an outer opening, wherein the guide region has an inner opening which is designed to provide a fluid connection between the guide region and a refrigeration circuit installation space.
  • a method for operating a heat pump system for outdoor installation with a refrigerant circuit comprising the steps of: (i) guiding air emerging from the evaporator in the direction of a fan through a guide region, (ii) transporting air guided in the direction of the fan in the direction of an external opening of the heat pump system through the fan, (iii) guiding a refrigerant from a refrigeration circuit space into the guide region through a fluid connection, and (iv) transporting the refrigerant guided from the refrigeration circuit space into the guide region in the direction of the external opening of the heat pump system through the fan.
  • the fan is driven in such a way that a concentration of the refrigerant in the guide region is reduced below a lower explosion limit.
  • the method preferably comprises a further step of detecting a refrigerant quantity in the refrigeration circuit space by a refrigerant detector and operating the fan based on a detector signal of the refrigerant detector.
  • Fig. 1 shows a schematic horizontal sectional view to illustrate a first embodiment of the heat pump system according to the invention.
  • the heat pump system 100 is intended and configured for outdoor installation.
  • the heat pump system comprises a refrigerant circuit.
  • the refrigerant circuit is arranged in a refrigerant circuit space 140.
  • the refrigerant circuit space is arranged on a first side of the heat pump system 100 (in Fig. 1 left) and particularly sealed, except for a fluid connection 150 for the targeted removal of escaping refrigerant.
  • the heat pump system 100 also has an evaporator 110, a guide area 120, a fan 130 and an outer opening 160, wherein the outer opening in Fig. 1 directed downwards.
  • the evaporator 110, the guide area 129 and the fan 130 are arranged on a second side of the heat pump system 100 (in Fig. 1 right).
  • the guide area 120 is arranged on the evaporator 110 and designed to guide air that passes from the evaporator 110 into the guide area 120 in the direction of the fan 130, ie in Fig. 1 downwards.
  • the fan 130 is arranged on the guide area 120 and is designed to guide air that comes out of the evaporator 110 and is guided towards the fan 120 towards the outside opening, ie in Fig. 1 downwards, to transport.
  • the heat pump system 100 has a fluid connection 150.
  • the fluid connection 150 enables a refrigerant that exits in the refrigeration circuit space 140 to be guided into the guide area 120.
  • the heat pump system 100 is designed to guide a refrigerant that enters the refrigeration circuit space 140 from the refrigerant circuit through the fluid connection 150 into the guide area 120 (see arrow in Fig. 1 ).
  • refrigerant that enters the refrigeration circuit space 140 from the refrigerant circuit can be conveyed through the fluid connection 150 into the guide area 120 and further via the Fan 130 is guided or transported through the external opening 160 out of the heat pump system 100.
  • Fig. 2 shows a schematic vertical sectional view to illustrate the first embodiment of the heat pump system according to the invention.
  • Fig. 2 the outer opening 160 can be seen, which in Fig. 2 towards the viewer.
  • the refrigeration circuit space 140 is on the left side in Fig. 2 and the evaporator 110 with the guide area 120 on the right side in Fig. 2 arranged.
  • Fig. 2 It can be seen that the fluid connection 150 is arranged closer to the upper side of the heat pump system 100 than to the lower side of the heat pump system 100.
  • Fig. 3 shows a schematic flow diagram of an exemplary embodiment of a method according to the invention.
  • the method 200 is provided for operating a heat pump system for outdoor installation, wherein the heat pump system has a refrigerant circuit.
  • the heat pump system can be the heat pump system 100.
  • a first step 210 air emerging from the evaporator is guided through a guide region toward a fan.
  • a second step 220 air guided toward the fan is transported by the fan toward an external opening of the heat pump system.
  • a step 230 refrigerant that enters the refrigeration circuit space, particularly due to a defect, is guided from the refrigeration circuit space into the guide region through a fluid connection.
  • the refrigerant that is guided from the refrigeration circuit space into the guide region is transported by the fan toward the external opening of the heat pump system.
  • the heat pump system comprises a refrigeration circuit space arrangement such that it is tightly enclosed (accumulated leakage ⁇ 5 cm2 ).
  • the refrigeration circuit space comprises a fluid connection, wherein an opening of the refrigeration circuit space for the fluid connection to the guide region is particularly preferably > 40 cm2 . Additionally or alternatively, the opening for the fluid connection to the guide region is arranged at the highest possible point on a suction side of the evaporator.
  • flammable refrigerant escapes, it is selectively removed via the ducting area, which can also be considered the evaporator air duct.
  • the preferred, targeted discharge at an elevated location has the advantage that the refrigerant is more effectively diluted as it flows out than with a discharge near the ground, thus reducing the likelihood of areas with high refrigerant concentrations occurring outside the heat pump, which could potentially enter the building through open windows, doors, or light shafts.
  • the distribution of the flammable refrigerant can be further improved.
  • the flammable refrigerant can be diluted to a non-critical, non-flammable concentration.
  • the fan for refrigerant dilution can be operated continuously, e.g. at very low speed and a power consumption of ⁇ 3 W, or initiated by a detector that can detect escaping flammable refrigerant.
  • the invention relates to a heat pump system for outdoor installation with a refrigerant circuit, wherein the heat pump system has an evaporator, a guide region, a fan and an external opening, wherein the guide region is arranged on the evaporator and is designed to guide air that passes from the evaporator into the guide region in the direction of the fan, wherein the fan is arranged on the guide region and is designed to transport air that is guided in the direction of the fan in the direction of the external opening, wherein the heat pump system further has a refrigerant circuit installation space, wherein the refrigerant circuit is arranged in the refrigerant circuit installation space, and wherein the refrigerant circuit installation space has a fluid connection with the guide region.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wärmepumpensystem 100 für eine Außenaufstellung mit einem Kältemittelkreislauf, wobei das Wärmepumpensystem einen Verdampfer 110, einen Führungsbereich 120, einen Lüfter 130 und eine Außenöffnung 160 aufweist, wobei der Führungsbereich an dem Verdampfer angeordnet ist und ausgestaltet ist, Luft, die aus dem Verdampfer in den Führungsbereich gelangt, in Richtung des Lüfters zu führen, wobei der Lüfter an dem Führungsbereich angeordnet ist und ausgestaltet ist, Luft, die in Richtung des Lüfters geführt wird, in Richtung der Außenöffnung zu transportieren, wobei das Wärmepumpensystem weiter einen Kältekreisbauraum 140 aufweist, wobei der Kältemittelkreislauf in dem Kältekreisbauraum (140) angeordnet ist, und wobei der Kältekreisbauraum eine Fluidverbindung 150 mit dem Führungsbereich aufweist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von Wärmepumpensystemen und insbesondere von Wärmepumpensystemen für eine Außenaufstellung mit einem Kältemittelkreislauf, eine Luftführungsanordnung für ein Wärmepumpensystem und ein Verfahren zum Betreiben eines Wärmepumpensystems.
  • Bei Verwendung von einem brennbaren Kältemittel schwerer als Luft in einem Kältemittelkreislauf eines Wärmepumpensystems ist die Problematik erkannt worden, dass bei (ungewünschtem) Austritt des Kältemittels aus dem Kältemittelkreislauf eine Gefahr besteht, dass das Kältemittel unkontrolliert und ungeführt aus dem Wärmepumpensystem austreten kann. Dann kann in der Umgebung um das Wärmepumpensystem eine Menge von Kältemittel erreicht werden, die leicht entzündlich ist. D.h. es entsteht ein mehr oder weniger großer Bereich mit einem entzündlichen Gasgemisch.
  • Somit stellt die Verwendung eines brennbaren Kältemittels bei einem Wärmepumpensystem eine Gefahr dar, die Gegenmaßnahmen zum Schutz erfordern.
  • Ein der vorliegenden Erfindung zugrundeliegendes Ziel ist es, die Sicherheit eines Wärmepumpensystems unter Verwendung eines brennbaren Kältemittels zu erhöhen bzw. eine Gefahr durch die Verwendung eines brennbaren Kältemittels zu verringern.
  • Erfindungsgemäß wird nach einem ersten Aspekt ein Wärmepumpensystem für eine Außenaufstellung mit einem Kältemittelkreislauf vorgeschlagen, wie es in Anspruch 1 definiert ist, wobei das Wärmepumpensystem einen Verdampfer, einen Führungsbereich, einen Lüfter und eine Außenöffnung aufweist, wobei der Führungsbereich an dem Verdampfer angeordnet ist und ausgestaltet ist, Luft, die aus dem Verdampfer in den Führungsbereich gelangt, in Richtung des Lüfters zu führen, wobei der Lüfter an dem Führungsbereich angeordnet ist und ausgestaltet ist, Luft, die in Richtung des Lüfters geführt wird, in Richtung der Außenöffnung zu transportieren, wobei das Wärmepumpensystem weiter einen Kältekreisbauraum aufweist, wobei der Kältemittelkreislauf in dem Kältekreisbauraum angeordnet ist und wobei der Kältekreisbauraum eine Fluidverbindung mit dem Führungsbereich aufweist.
  • Durch das erfindungsgemäße Wärmepumpensystem kann ein brennbares Kältemittel bei Austritt aus dem Kältemittelkreislauf leicht über den Führungsbereich durch die Außenöffnung abgeführt werden. Dadurch kann austretendes Kältemittel geführt und kontrolliert abgeführt werden.
  • Das Wärmepumpensystem entspricht einer Wärmepumpe und ist bevorzugt eine Luft-Wasser-Wärmepumpe und weiter bevorzugt zur Außenaufstellung vorgesehen und eingerichtet. Das Wärmepumpensystem bzw. die Wärmepumpe weist einen Kältemittelkreislauf auf. Zudem weist das Wärmepumpensystem einen Verdampfer auf.
  • Durch eine korrekte Aufstellung des Wärmepumpensystems bzw. der Wärmepumpe wird eine obere Seite der Wärmepumpe und eine untere Seite der Wärmepumpe definiert. Insbesondere weist eine obere Seite des Führungsbereichs oder des Kältekreisbauraums in Richtung der oberen Seite der Wärmepumpe und eine untere Seite des Führungsbereichs oder des Kältekreisbauraums in Richtung der unteren Seite der Wärmepumpe. Weiter weist das Wärmepumpensystem eine Rückseite und eine Vorderseite auf, wobei eine Rückseite des Führungsbereichs in Richtung der Rückseite der Wärmepumpe weist und eine Vorderseite des Führungsbereichs in Richtung der Vorderseite der Wärmepumpe.
  • Das Wärmepumpensystem umfasst einen Verdampfer, einen Führungsbereich, einen Lüfter und eine Außenöffnung.
  • Der Verdampfer des Wärmepumpensystems ist an einer Rückseite des Wärmepumpensystems angeordnet, wobei der Führungsbereich von dem Verdampfer des Wärmepumpensystems in Richtung einer Vorderseite des Wärmepumpensystems angeordnet ist und Luft aus dem Verdampfer in Richtung der Vorderseite des Wärmepumpensystems führt.
  • Der Führungsbereich bildet insbesondere einen Luftkanal, der die Luft an vier Seiten von dem Verdampfer in Richtung der Vorderseite des Wärmepumpensystems führt.
  • Der Führungsbereich ist bevorzugt prismenförmig ausgestaltet. Der Führungsbereich ist dabei ein Bereich zwischen dem Verdampfer der Wärmepumpe und einem Lüfter. Der Führungsbereich wird vorzugsweise durch eine Führungsbaugruppe definiert, wobei die Führungsbaugruppe den Führungsbereich an wenigstens vier Seiten des Führungsbereichs begrenzt. Der Führungsbereich wird weiter an einer fünften Seite des Führungsbereichs durch den Verdampfer, insbesondere eine Oberfläche des Verdampfers, begrenzt und auf einer sechsten Seite durch den Lüfter.
  • Der Lüfter (oder auch mehrere Lüfter) ist ausgestaltet, Luft, die insbesondere aus dem Verdampfer gelangt und in Richtung des Lüfters geführt wird, in Richtung der Außenöffnung zu transportieren. Der Lüfter kann dabei ein beliebiger, insbesondere bekannter, Lüfter sein, wobei der Lüfter beispielsweise drei oder vier Lüfterblätter aufweist.
  • Vorzugsweise wird der Verdampferlüfter benutzt, d.h. vorzugsweise umfasst der Verdampfer einen Verdampferlüfter und der Lüfter entspricht dem Verdampferlüfter.
  • Bevorzugt fördert der Lüfter, der besonders bevorzugt dem Verdampferlüfter entspricht, einen Volumenstrom, mit dem austretendes Kältemittel unter eine untere Explosionsgrenze von 0,038 kg/m3 verdünnt wird.
  • Das Wärmepumpensystem weist weiter einen Kältekreisbauraum auf. Der Kältekreisbauraum ist insbesondere neben dem Führungsbauraum angeordnet, d.h. von einer Vorderseite bzw. einer Rückseite des Wärmepumpensystems gesehen neben dem Führungsbauraum angeordnet ist. Innerhalb des Kältekreisbauraums ist ein Großteil des Kältemittelkreislaufs des Wärmepumpensystems angeordnet. Mit einem Großteil des Kältemittelkreislaufs wird hier insbesondere der Verdichter bzw. Kompressor, daran angeschlossene Kältemittelleitungen und das Expansionsventil verstanden. Weiter weist der Kältekreisbauraum eine Fluidverbindung mit dem Führungsbereich auf.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Wärmepumpensystem ausgestaltet, ein Kältemittel, das aus dem Kältemittelkreislauf in den Kältekreisbauraum gelangt, durch die Fluidverbindung in den Führungsbereich zu führen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Kältemittelkreislauf von dem Kältekreisbauraum umhaust, insbesondere vollständig umhaust. Das heißt, dass der Kältekreisbauraum ein Gehäuse für den Kältemittelkreislauf bereitstellt, das den Kältemittelkreislauf von allen Seiten umgibt. Besonders bevorzugt ist der Kältekreisbauraum dicht ausgestaltet, das heißt, dass keine Öffnungen aus dem Kältekreisbauraum (bis auf die Fluidverbindung) hinausführen und ein Kältemittel, das in den Kältekreisbauraum gelangt, in diesem verbleibt bzw. durch die Fluidverbindung in den Führungsbereich geführt wird.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Kältekreisbauraum eine erste Wand auf und der Führungsbereich eine zweite Wand auf, wobei die Fluidverbindung von der ersten Wand zu der zweiten Wand verläuft und einen Innenraum des Kältekreisbauraumes mit einem Innenraum des Führungsbereichs verbindet. Insbesondere können so der Kältekreisbauraum und der Führungsbauraum durch zwei separate Baugruppen realisiert werden, die dann durch die Fluidverbindung miteinander verbunden werden können.
  • Bevorzugt ist die Fluidverbindung näher an der oberen Seite des Wärmepumpensystems als an der unteren Seite des Wärmepumpensystems angeordnet. Damit ist die Fluidverbindung auch näher an der oberen Seite des Kältekreisbauraums und des Führungsbereichs angeordnet als an der unteren Seite des Kältekreisbauraums und des Führungsbereichs. Dadurch wird das Kältemittel in dem Führungsbereich besser mit Luft vermischt. Insbesondere ist das Kältemittel bevorzugt schwerer als Luft, so dass es bei Ausströmung aus einer höheren Position nach unten sinken und sich dabei stärker mit Luft vermischen als bei Ausströmung aus einer niedrigen Position bei der es zur Bildung eines Sees aus konzentriertem Kältemittel kommen kann, der sich nur langsam durch Diffusionsprozesse mit Luft vermischt.
  • In einerweiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Wärmepumpensystem weiter einen Kältemitteldetektor auf, wobei der Kältemitteldetektor im Kältekreisbauraum angeordnet ist, wobei das Wärmepumpensystem ausgestaltet ist, den Lüfter basierend auf einem Detektorsignal des Kältemitteldetektors anzusteuern. Zusätzlich oder alternativ kann ein (weiterer) Kältemitteldetektor im Führungsbereich angeordnet sein. Dadurch kann ein Betrieb des Lüfters gezielt dafür verwendet werden, ausgetretenes Kältemittel abzuführen.
  • Erfindungsgemäß wird in einem zweiten Aspekt eine Luftführungsanordnung für ein Wärmepumpensystem mit einem Verdampfer vorgeschlagen, wie sie in Anspruch 7 definiert ist, nämlich eine Luftführungsanordnung mit einem Führungsbereich und einem Lüfter, wobei der Führungsbereich ausgestaltet ist, Luft, die aus dem Verdampfer in den Führungsbereich gelangt, in Richtung des Lüfters zu führen, wobei der Lüfter an dem Führungsbereich angeordnet ist und ausgestaltet ist, Luft, die in Richtung des Lüfters geführt wird, in Richtung einer Außenöffnung zu transportieren, wobei der Führungsbereich eine Innenöffnung aufweist, die ausgestaltet ist, eine Fluidverbindung zwischen dem Führungsbereich und einem Kältekreisbauraum bereitzustellen.
  • Erfindungsgemäß wird nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Wärmepumpensystems für eine Außenaufstellung mit einem Kältemittelkreislauf vorgeschlagen, wie es in Anspruch 8 definiert ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: (i) Führen von Luft, die aus dem Verdampfer gelangt, in Richtung eines Lüfters, durch einen Führungsbereich, (ii) Transportieren von Luft, die in Richtung des Lüfters geführt wird, in Richtung einer Außenöffnung des Wärmepumpensystems, durch den Lüfter, (iii) Leiten eines Kältemittels aus einem Kältekreisbauraum in den Führungsbereich, durch eine Fluidverbindung, und (iv) Transportieren des Kältemittels, das aus dem Kältekreisbauraum in den Führungsbereich geleitet wird, in Richtung der Außenöffnung des Wärmepumpensystems, durch den Lüfter.
  • Bevorzugt wird der Lüfter derart angetrieben, dass eine Konzentration des Kältemittels in dem Führungsbereich unter eine untere Explosionsgrenze abgesenkt wird.
  • Das Verfahren umfasst bevorzugt einen weiteren Schritt eines Detektierens einer Kältemittelmenge in dem Kältekreisbauraum durch einen Kältemitteldetektor und ein Betreiben des Lüfters basierend auf einem Detektorsignal des Kältemitteldetektors.
  • Merkmale vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind insbesondere in den Unteransprüchen definiert, wobei weitere vorteilhafte Merkmale, Ausführungen und Ausgestaltungen für den Fachmann zudem aus der obigen Erläuterung und der folgenden Diskussion zu entnehmen sind.
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen weiter illustriert und erläutert. Hierbei zeigt
  • Fig. 1
    eine schematische horizontale Schnittansicht zur Illustration eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Wärmepumpensystems,
    Fig. 2
    eine schematische vertikale Schnittansicht zur Illustration des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Wärmepumpensystems von vorne, und
    Fig. 3
    ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In den beiliegenden Zeichnungen sowie den Erläuterungen zu diesen Zeichnungen sind einander entsprechende bzw. in Beziehung stehende Elemente - soweit zweckdienlich - mit jeweils entsprechenden oder ähnlichen Bezugszeichen gekennzeichnet, auch wenn sie in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen zu finden sind.
  • Fig. 1 zeigt eine schematische horizontale Schnittansicht zur Illustration eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Wärmepumpensystems. Insbesondere ist das Wärmepumpensystem 100 für eine Außenaufstellung vorgesehen und eingerichtet. Das Wärmepumpensystem umfasst einen Kältemittelkreislauf. Der Kältemittelkreislauf ist in einem Kältekreisbauraum 140 angeordnet. Der Kältekreisbauraum ist auf einer ersten Seite des Wärmepumpensystems 100 angeordnet (in Fig. 1 links) und insbesondere dicht ausgestaltet, ausgenommen eine Fluidverbindung 150 zur gezielten Abführung austretenden Kältemittels. Das Wärmepumpensystem 100 weist zudem einen Verdampfer 110, einen Führungsbereich 120, einen Lüfter 130 und eine Außenöffnung 160 auf, wobei die Außenöffnung in Fig. 1 nach unten gerichtet ist. Der Verdampfer 110, der Führungsbereich 129 und der Lüfter 130 sind auf einer zweiten Seite des Wärmepumpensystems 100 angeordnet (in Fig. 1 rechts).
  • Der Führungsbereich 120 ist an dem Verdampfer 110 angeordnet und ausgestaltet, Luft, die aus dem Verdampfer 110 in den Führungsbereich 120 gelangt, in Richtung des Lüfters 130, d.h. in Fig. 1 nach unten, zu führen. Der Lüfter 130 ist dabei an dem Führungsbereich 120 angeordnet und ausgestaltet, Luft, die aus dem Verdampfer 110 gelangt und in Richtung des Lüfters 120 geführt wird, in Richtung der Außenöffnung, d.h. in Fig. 1 nach unten, zu transportieren.
  • Zwischen dem Kältekreisbauraum 140 und dem Führungsbereich 120 weist das Wärmepumpensystem 100 eine Fluidverbindung 150 auf. Die Fluidverbindung 150 ermöglicht ein Leiten eines Kältemittels, das im Kältekreisbauraum 140 austritt, in den Führungsbereich 120. D.h. das Wärmepumpensystem 100 ist ausgestaltet, ein Kältemittel, das aus dem Kältemittelkreislauf in den Kältekreisbauraum 140 gelangt, durch die Fluidverbindung 150 in den Führungsbereich 120 zu leiten (s. Pfeil in Fig. 1).
  • Somit kann Kältemittel, das aus dem Kältemittelkreislauf in den Kältekreisbauraum 140 gelangt, durch die Fluidverbindung 150 in den Führungsbereich 120 und weiter über den Lüfter 130 durch die Außenöffnung 160 aus dem Wärmepumpensystem 100 geführt bzw. transportiert werden.
  • Fig. 2 zeigt eine schematische vertikale Schnittansicht zur Illustration des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Wärmepumpensystems.
  • Insbesondere ist in Fig. 2 die Außenöffnung 160 zu erkennen, die in Fig. 2 auf den Betrachter zu gerichtet ist. Der Kältekreisbauraum 140 ist auf der linken Seite in Fig. 2 und der Verdampfer 110 mit dem Führungsbereich 120 auf der rechten Seite in Fig. 2 angeordnet.
  • Weiter ist in Fig. 2 zu erkennen, dass die Fluidverbindung 150 näher an der oberen Seite des Wärmepumpensystems 100 als an der unteren Seite des Wärmepumpensystems 100 angeordnet ist.
  • Fig. 3 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Verfahren 200 ist zum Betreiben eines Wärmepumpensystems für eine Außenaufstellung vorgesehen, wobei das Wärmepumpensystem einen Kältemittelkreislauf aufweist. Insbesondere kann es sich bei dem Wärmepumpensystem um das Wärmepumpensystem 100 handeln.
  • In einem ersten Schritt 210 wird Luft, die aus dem Verdampfer gelangt, in Richtung eines Lüfters durch einen Führungsbereich geführt. In einem zweiten Schritt 220 wird Luft, die in Richtung des Lüfters geführt wird, in Richtung einer Außenöffnung des Wärmepumpensystems, durch den Lüfter transportiert. In einem Schritt 230 wird Kältemittel, das insbesondere durch einen Defekt in den Kältekreisbauraum gelangt, aus dem Kältekreisbauraum in den Führungsbereich durch eine Fluidverbindung geleitet. Weiter wird in einem Schritt 240 das Kältemittel, das aus dem Kältekreisbauraum in den Führungsbereich geleitet wird, in Richtung der Außenöffnung des Wärmepumpensystems durch den Lüfter transportiert.
  • Auch wenn in den Figuren verschiedene Aspekte oder Merkmale der Erfindung jeweils in Kombination gezeigt sind, ist für den Fachmann - soweit nicht anders angegeben - ersichtlich, dass die dargestellten und diskutierten Kombinationen nicht die einzig möglichen sind. Insbesondere können einander entsprechende Einheiten oder Merkmalskomplexe aus unterschiedlichen Ausführungsbeispielen miteinander ausgetauscht werden.
  • Es folgen weitere Überlegungen zu der Erfindung:
    In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Wärmepumpensystem eine Anordnung eines Kältekreisbauraums, so dass dieser dicht umhaust ist (Undichtheit < 5cm2 kumuliert). Der Kältekreisbauraum umfasst eine Fluidverbindung, wobei eine Öffnung des Kältekreisbauraums für die Fluidverbindung zum Führungsbereich besonders bevorzugt > 40cm2 ist. Zusätzlich oder alternativ ist die Öffnung für die Fluidverbindung zum Führungsbereich an möglichst hoher Stelle auf einer Saugseite des Verdampfers angeordnet.
  • Tritt brennbares Kältemittel aus, wird es gezielt über den Führungsbereich, der auch als Verdampferluftführung verstanden werden kann, abgeführt. Die bevorzugte gezielte Ausströmung an erhöhter Stelle hat den Vorteil, dass das Kältemittel beim Herausströmen besser verdünnt wird als bei einer bodennahen Ausströmung und damit die Wahrscheinlichkeit verringert wird, dass außerhalb von der Wärmepumpe Bereiche mit hoher Kältemittelkonzentration auftreten, die unter Umständen durch geöffnete Fenster, Türen oder Lichtschächte ins Gebäude gelangen können.
  • Durch bevorzugten Betrieb des Lüfters, der auch dem Verdampferlüfter entsprechen kann, kann die Verteilung des brennbaren Kältemittels weiter verbessert werden. Beispielsweise kann ab einem Volumenstrom von 150-400 m/h das brennbare Kältemittel auf eine unkritische nicht entzündbare Konzentration verdünnt werden.
  • Der Betrieb des Lüfters zur Kältemittelverdünnung kann dauerhaft erfolgen, z.B. mit sehr kleiner Drehzahl und einer Leistungsaufnahme < 3 W oder initiiert durch einen Detektor, der austretendes brennbares Kältemittel erkennen kann.
  • Die Erfindung betrifft ein Wärmepumpensystem für eine Außenaufstellung mit einem Kältemittelkreislauf, wobei das Wärmepumpensystem einen Verdampfer, einen Führungsbereich, einen Lüfter und eine Außenöffnung aufweist, wobei der Führungsbereich an dem Verdampfer angeordnet ist und ausgestaltet ist, Luft, die aus dem Verdampfer in den Führungsbereich gelangt, in Richtung des Lüfters zu führen, wobei der Lüfter an dem Führungsbereich angeordnet ist und ausgestaltet ist, Luft, die in Richtung des Lüfters geführt wird, in Richtung der Außenöffnung zu transportieren, wobei das Wärmepumpensystem weiter einen Kältekreisbauraum aufweist, wobei der Kältemittelkreislauf in dem Kältekreisbauraum angeordnet ist, und wobei der Kältekreisbauraum eine Fluidverbindung mit dem Führungsbereich aufweist.

Claims (10)

  1. Wärmepumpensystem (100) für eine Außenaufstellung mit einem Kältemittelkreislauf, wobei das Wärmepumpensystem (100) einen Verdampfer (110), einen Führungsbereich (120), einen Lüfter (130) und eine Außenöffnung (160) aufweist,
    wobei der Führungsbereich (120) an dem Verdampfer (110) angeordnet ist und ausgestaltet ist, Luft, die aus dem Verdampfer (110) in den Führungsbereich (120) gelangt, in Richtung des Lüfters (130) zu führen,
    wobei der Lüfter (130) an dem Führungsbereich (120) angeordnet ist und ausgestaltet ist, Luft, die in Richtung des Lüfters (130) geführt wird, in Richtung der Außenöffnung (160) zu transportieren,
    wobei das Wärmepumpensystem (100) weiter einen Kältekreisbauraum (140) aufweist,
    wobei der Kältemittelkreislauf in dem Kältekreisbauraum (140) angeordnet ist, und
    wobei der Kältekreisbauraum (140) eine Fluidverbindung (150) mit dem Führungsbereich (120) aufweist.
  2. Wärmepumpensystem (100) nach Anspruch 1, wobei das Wärmepumpensystem (100) ausgestaltet ist, ein Kältemittel, das aus dem Kältemittelkreislauf in den Kältekreisbauraum (140) gelangt, durch die Fluidverbindung (150) in den Führungsbereich (120) zu führen.
  3. Wärmepumpensystem (100) nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei der Kältekreisbauraum (140) derart ausgestaltet ist, dass der Kältemittelkreislauf von dem Kältekreisbauraum (140) umhaust, insbesondere vollständig umhaust, ist.
  4. Wärempumpensystem (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Verdampfer (110) einen Verdampferlüfter umfasst und wobei der Lüfter (110) dem Verdampferlüfter entspricht.
  5. Wärmepumpensystem (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Lüfter (110) ausgestaltet ist, einen Volumenstrom zu fördern, mit dem austretendes Kältemittel unter eine untere Explosionsgrenze von 0,038 kg/m3 verdünnt wird.
  6. Wärmepumpensystem (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Kältekreisbauraum (140) eine erste Wand aufweist und der Führungsbereich (120) eine zweite Wand aufweist, wobei die Fluidverbindung (150) von der ersten Wand zu der zweiten Wand verläuft und einen Innenraum des Kältekreisbauraumes (140) mit einem Innenraum des Führungsbereichs (120) verbindet.
  7. Wärmepumpensystem (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Wärmepumpensystem (100) eine obere Seite und eine untere Seite aufweist, wobei die Fluidverbindung (150) näher an der oberen Seite des Wärmepumpensystems (100) als an der unteren Seite des Wärmepumpensystems (100) angeordnet ist.
  8. Wärmepumpensystem (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Wärmepumpensystem (100) weiter einen Kältemitteldetektor aufweist, wobei der Kältemitteldetektor im Kältekreisbauraum (140) angeordnet ist, wobei das Wärmepumpensystem (100) ausgestaltet ist, den Lüfter (130) basierend auf einem Detektorsignal des Kältemitteldetektors anzusteuern.
  9. Luftführungsanordnung für ein Wärmepumpensystem (100) mit einem Verdampfer (110), wobei die Luftführungsanordnung einen Führungsbereich (120) und einen Lüfter (130) aufweist,
    wobei der Führungsbereich (120) ausgestaltet ist, Luft, die aus dem Verdampfer (110) in den Führungsbereich (120) gelangt, in Richtung des Lüfters (130) zu führen,
    wobei der Lüfter (130) an dem Führungsbereich (120) angeordnet ist und ausgestaltet ist, Luft, die in Richtung des Lüfters (130) geführt wird, in Richtung einer Außenöffnung (140) zu transportieren,
    wobei der Führungsbereich (120) eine Innenöffnung aufweist, die ausgestaltet ist, eine Fluidverbindung (150) zwischen dem Führungsbereich (120) und einem Kältekreisbauraum (140) bereitzustellen.
  10. Verfahren (200) zum Betreiben eines Wärmepumpensystems für eine Außenaufstellung mit einem Kältemittelkreislauf und einem Verdampfer, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
    Führen (210) von Luft, die aus dem Verdampfer gelangt, in Richtung eines Lüfters, durch einen Führungsbereich,
    Transportieren (220) von Luft, die in Richtung des Lüfters geführt wird, in Richtung einer Außenöffnung des Wärmepumpensystems, durch den Lüfter,
    Leiten (230) eines Kältemittels aus einem Kältekreisbauraum in den Führungsbereich, durch eine Fluidverbindung, und
    Transportieren (240) des Kältemittels, das aus dem Kältekreisbauraum in den Führungsbereich geleitet wird, in Richtung der Außenöffnung des Wärmepumpensystems, durch den Lüfter.
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