EP4575336A1 - Luft-wasser-wärmepumpe und zugehöriges verfahren - Google Patents

Luft-wasser-wärmepumpe und zugehöriges verfahren Download PDF

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EP4575336A1
EP4575336A1 EP24215472.2A EP24215472A EP4575336A1 EP 4575336 A1 EP4575336 A1 EP 4575336A1 EP 24215472 A EP24215472 A EP 24215472A EP 4575336 A1 EP4575336 A1 EP 4575336A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
air
heat pump
water heat
fan
evaporator
Prior art date
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Pending
Application number
EP24215472.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Schaumlöffel
Simon HAUPT
Roman DELL
Christian Oxe
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stiebel Eltron GmbH and Co KG filed Critical Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Publication of EP4575336A1 publication Critical patent/EP4575336A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F24F11/32—Responding to malfunctions or emergencies
    • F24F11/36—Responding to malfunctions or emergencies to leakage of heat-exchange fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/10—Control of fluid heaters characterised by the purpose of the control
    • F24H15/12—Preventing or detecting fluid leakage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H4/00—Fluid heaters characterised by the use of heat pumps
    • F24H4/02—Water heaters
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    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/005—Arrangement or mounting of control or safety devices of safety devices

Definitions

  • the present invention relates to an air-water heat pump and a method for operating an air-water heat pump.
  • This installation room could be a boiler room, a utility room, or a basement.
  • a fault i.e., refrigerant leaks from the refrigerant circuit of the air-to-water heat pump, it must be transported to a non-critical area, for example, outside the building where the installation room is located.
  • the installation room must exceed a certain minimum volume, which is usually not possible in practice due to the significantly smaller installation rooms.
  • an air-water heat pump which has an evaporator chamber, a cold chamber, a refrigerant circuit and a controller for controlling the air-water heat pump, wherein the air-water heat pump has in the evaporator chamber: an evaporator and a fan which is configured to guide air over the evaporator.
  • the air-water heat pump has a compressor and a condenser in the cold room, with a connection between the cold room and the evaporator room.
  • a safety fan is arranged in the connection in such a way that a negative pressure is maintained in the cold room by the operation of the safety fan.
  • the safety fan is therefore used to ensure the permanent removal of any leaking refrigerant.
  • the air-to-water heat pump according to the invention enables a safety concept that prevents flammable, combustible, and/or harmful refrigerant from escaping into the room where the air-to-water heat pump is installed.
  • the negative pressure in the cold room ensures that any leaking refrigerant is vented to the installation room through the fan and not through other openings in the cold room.
  • the cold room must be sealed accordingly to allow this negative pressure to occur.
  • the connection between the cold room and the evaporator chamber, where the safety fan is located is the cold room's only opening to the outside.
  • control system of the air-to-water heat pump is configured to operate the fan continuously.
  • the fan which is typically present in an air-to-water heat pump to direct air over the evaporator, is thus used to simultaneously ensure the continuous removal of any escaping refrigerant.
  • control system which previously switched off the fan when the air-to-water heat pump was not in operation, is modified so that the fan operates continuously.
  • control is designed to operate the fan even when the air-water heat pump is not absorbing any ambient energy, in particular even when the compressor of the air-water heat pump is not operating and/or the air-water heat pump is in a switched-off operating state.
  • the air-water heat pump further comprises a safety unit, wherein the safety unit is designed to monitor a negative pressure in the cold room.
  • the safety unit can therefore control the operation of the safety fan depending on the monitored negative pressure. Without a safety unit, it is preferable for the safety fan to operate continuously.
  • Conventional methods include monitoring refrigerant leaks using pressure cells and detecting leaks when overpressure occurs. As long as the fan or safety ventilator is running—that is, as long as the safety unit detects a negative pressure in the cold room—the safety of the air-to-water heat pump is guaranteed, since the running fan or safety ventilator ensures the removal of any leaking refrigerant.
  • the safety unit can send a signal to another unit so that maintenance can be carried out on the air-to-water heat pump.
  • the signal can be sent wired or wirelessly to a control element on the air-to-water heat pump itself, or directly and/or via a server to a mobile device such as a smartphone.
  • the safety unit comprises a differential pressure switch for monitoring the negative pressure in the cold room.
  • the differential pressure switch is preferably designed to detect a differential pressure between the environment outside the cold room and the interior of the cold room, for example via measuring hoses.
  • control is designed to increase a speed of the fan of the air-water heat pump, in particular to 60%, 70%, 80%, 90% and/or to increase a maximum speed of the fan, depending on the monitored negative pressure.
  • control system is configured to operate the safety fan continuously. This ensures maximum safety for the air-to-water heat pump, while the impact of the low-power safety fan on efficiency is minimal.
  • the controller is configured to selectively operate the safety fan depending on a monitored negative pressure in the cold room. This can increase the service life of the safety fan. Furthermore, the efficiency of the heat pump can be further improved, since no unnecessary energy is consumed to operate the fan. For example, the controller can operate the safety fan when the negative pressure in the cold room created by the operation of the fan is insufficient.
  • the refrigerant circuit contains a flammable, combustible, and/or harmful refrigerant.
  • the safety concept developed according to the invention is particularly advantageous. Safe discharge of the refrigerant is ensured even if it leaks from the refrigerant circuit.
  • the refrigerant comprises R290, although the use of other refrigerants is also possible.
  • the air-to-water heat pump is preferably designed as an indoor air-to-water heat pump. With indoor heat pumps, the flammability of escaping refrigerant is particularly serious.
  • the air-water heat pump has an air duct adjacent to the fan for discharging air from the installation room, wherein in particular refrigerant escaping from the refrigerant circuit is discharging from the installation room by, for example, the permanent operation of the safety fan.
  • the controller is designed to reduce a speed of the fan when the air-water heat pump is in a switched-off operating state It is particularly preferable to operate the safety fan to maintain the negative pressure. It is also possible to reduce the fan speed to zero to further reduce power consumption.
  • the standby power consumption of the air-to-water heat pump is reduced to a low value.
  • power consumption in standby mode i.e., when the heat pump is off, can be kept below 4 watts, including fan operation and, preferably, the power consumption of power electronics such as inverters.
  • a method for operating an air-to-water heat pump has an evaporator chamber, a cold chamber, a refrigerant circuit, and a controller for controlling the air-to-water heat pump.
  • the air-to-water heat pump has, in the evaporator chamber, an evaporator and a fan configured to guide air over the evaporator.
  • the air-to-water heat pump has, in the cold chamber, a compressor and a condenser.
  • a connection exists between the cold chamber and the evaporator chamber, and a safety fan is arranged in the connection.
  • the method comprises operating the safety fan to maintain a negative pressure in the cold chamber.
  • Fig. 1 shows schematically and exemplarily a perspective view of an air-water heat pump 1 according to the invention.
  • the air-water heat pump 1 is not shown in its entirety, but in part, wherein a fan 10, which is designed to guide air over an evaporator 12, is arranged in an evaporator chamber 2.
  • a cooling chamber 3 which is described below with reference to Fig. 2 is described in detail.
  • the fan 10 is preferably designed to direct air out of the installation room, which may be, for example, a boiler room, a utility room or a basement room, via a duct (not shown).
  • the evaporator 12 is part of the refrigerant circuit, with the essential remaining components of the refrigerant circuit being arranged in the cold room 3 (cf. Fig. 2 ).
  • the air-to-water heat pump 1 is divided into two compartments, the evaporator compartment 2 and the cold compartment 3.
  • An air duct 16, shown schematically in the area of the fan 10, establishes a connection between the cold compartment 3 and the evaporator compartment 2. Once the cold compartment 3 is sealed, with the exception of the air duct 16, operation of the fan 10 creates a negative pressure in the cold compartment 3.
  • refrigerant for example, flammable, combustible, and/or harmful refrigerant such as R290, which escapes in the event of a fault, to be reliably transported from the device to a non-critical area, for example, outside the building.
  • Fig. 2 shows schematically and exemplarily a side view of the already in Fig. 1 shown air-water heat pump 1.
  • the cold room 3 is shown without a side cover so that the internal components are visible.
  • the air duct 16 is preferably the only connection between the evaporator chamber 2 and the cold room 3.
  • the cold room 3 is sealed with the exception of the air duct 16.
  • a safety fan 17 is arranged in the air duct 16. The operation of the safety fan 17 allows a negative pressure to be built up in the cold room 3. The negative pressure in the cold room 3 makes it possible to transport any escaping refrigerant from the cold room 3 into the evaporator chamber 2 and then out of the installation room, thus eliminating the risk of ignition of the flammable refrigerant.
  • the refrigerant circuit is schematically identified by reference numeral 20 and comprises, for example, a compressor and a condenser 22.
  • connections 32 are provided on the outside or in the cold room 3 of the air-water heat pump, which connections enable the air-water heat pump 1 to be connected to a power supply and/or heating circuits or domestic water circuits.
  • the condensate or defrost tray 14 is also clearly visible.
  • a flow path through the air duct 16 is schematically indicated by an arrow 18. From the cold room 3, this flow enters the fan 10 through the air duct 16 and the safety fan 17 and is thereby expelled from the installation room.
  • a Fig. 1 and Fig. 2 A safety fan 17 operated by the air-water heat pump control (not shown) is proposed for discharging refrigerant to the outside air.
  • the extraction concept covers every part of the refrigerant circuit 20, so that any escaping refrigerant can be reliably led to the outside from any position.
  • a safety unit 23 is also provided, which includes a differential pressure switch 24.
  • the differential pressure switch 24 monitors a negative pressure in the cold room 3 by comparing a pressure applied to a measuring hose 26 inside the cold room 3 with a pressure applied to a measuring hose 28 in the installation room.
  • a negative pressure in the cold room 3 is maintained by the safety fan 17.
  • the operation of the fan 10 supports the generation of the negative pressure.
  • the safety fan 17 can be operated continuously or, alternatively, can be activated whenever, for example, the speed of the fan 17 is insufficient to maintain a sufficient negative pressure in the cold room 3.
  • the safety fan 17 can be solely responsible for the negative pressure in the cold room 3.
  • the fan 10 can provide support.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luft-Wasser-Wärmepumpe (1), die einen Verdampferraum (2), einen Kälteraum (3), einen Kältemittelkreis (20) und eine Steuerung zum Steuern der Luft-Wasser-Wärmepumpe (1) aufweist, wobei die Luft-Wasser-Wärmepumpe (1) in dem Verdampferraum (2) aufweist einen Verdampfer (12) und einen Lüfter (10), der dazu eingerichtet ist, Luft über den Verdampfer (12) zu führen; und wobei die Luft-Wasser-Wärmepumpe (1) in dem Kälteraum (3) aufweist: einen Kompressor und einen Verflüssiger (22); wobei eine Verbindung (16) zwischen Kälteraum (3) und Verdampferraum (2) besteht und in der Verbindung (16) ein Sicherheitsventilator (17) angeordnet ist, derart, dass durch den Betrieb des Sicherheitsventilators ein Unterdruck in dem Kälteraum (3) aufrechterhalten wird. Die Erfindung betrifft auch ein zugehöriges Verfahren.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luft-Wasser-Wärmepumpe sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Luft-Wasser-Wärmepumpe.
  • Bei Luft-Wasser-Wärmepumpen, insbesondere bei innen aufgestellten Luft-Wasser-Wärmepumpen, ergeben sich durch die vermehrte Verwendung von leicht entzündlichen, brennbaren und/oder gesundheitsbeeinträchtigenden Kältemitteln neue Anforderungen an die Sicherheit der Anlagen. Insbesondere muss vermieden werden, dass derartige Kältemittel in den Aufstellraum der Luft-Wasser-Wärmepumpe austreten. Der Aufstellraum kann beispielsweise ein Heizungsraum, aber auch ein Hauswirtschaftsraum oder ein Kellerraum sein.
  • Kommt es zu einem Fehlerfall, das heißt, dass Kältemittel aus dem Kältemittelkreis der Luft-Wasser-Wärmepumpe austritt, muss dieses in einen unkritischen Bereich, beispielsweise außerhalb des Gebäudes des Aufstellraums, transportiert werden. Alternativ muss der Aufstellraum ein bestimmtes Mindestvolumen überschreiten, was üblicherweise in der Praxis an den wesentlich zu kleinen Aufstellräumen scheitert.
  • Lösungen hierfür sind beispielsweise aus der DE 10 2019 001 637 A1 bekannt. Die bekannten Lösungen haben jedoch keine hinreichende Sicherheit zum Abführen des Kältemittels in einen unkritischen Bereich.
  • Vor diesem Hintergrund war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Luft-Wasser-Wärmepumpe anzugeben, die bei leicht entzündlichen, brennbaren und/oder gesundheitsbeeinträchtigenden Kältemitteln einen sicheren Betrieb ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die nebengeordneten Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen werden in den Unteransprüchen angegeben.
  • In einer Ausführung wird eine Luft-Wasser-Wärmepumpe vorgeschlagen, die einen Verdampferraum, einen Kälteraum, einen Kältemittelkreis und eine Steuerung zum Steuern der Luft-Wasser-Wärmepumpe aufweist, wobei die Luft-Wasser-Wärmepumpe in dem Verdampferraum aufweist: einen Verdampfer und einen Lüfter, der dazu eingerichtet ist, Luft über den Verdampfer zu führen.
  • Die Luft-Wasser-Wärmepumpe weist in dem Kälteraum auf: einen Kompressor und einen Verflüssiger, wobei eine Verbindung zwischen Kälteraum und Verdampferraum besteht.
  • Erfindungsgemäß ist in der Verbindung ein Sicherheitsventilator angeordnet, derart, dass durch den Betrieb des Sicherheitsventilators ein Unterdruck in dem Kälteraum aufrechterhalten wird.
  • Der Sicherheitsventilator, wird demnach eingesetzt, um eine permanente Ausleitung eventuell austretenden Kältemittels zu gewährleisten. Die erfindungsgemäße Luft-Wasser-Wärmepumpe ermöglicht ein Sicherheitskonzept, das vermeidet, dass entzündliches, brennbares und/oder gesundheitsbeeinträchtigendes Kältemittel in einen Aufstellraum der Luft-Wasser-Wärmepumpe austritt.
  • Durch den Unterdruck in dem Kälteraum ist sichergestellt, dass die Ausleitung eventuell austretenden Kältemittels durch den Lüfter und nicht durch andere Öffnungen des Kälteraumes zu dem Aufstellraum gewährleistet ist. Der Kälteraum muss entsprechend abgedichtet sein, damit es zu dem Unterdruck kommen kann. Vorzugsweise ist die Verbindung zwischen Kälteraum und Verdampferraum, in dem der Sicherheitsventilator angeordnet ist, die einzige Öffnung des Kälteraumes nach außen.
  • Vorzugsweise ist die Steuerung der Luft-Wasser-Wärmepumpe dazu ausgebildet, den Lüfter permanent zu betreiben. Der Lüfter, der in einer Luft-Wasser-Wärmepumpe bekanntermaßen vorhanden ist, um Luft über den Verdampfer zu führen, wird demnach eingesetzt, um gleichzeitig eine permanente Ausleitung eventuell austretenden Kältemittels zu gewährleisten. Hierzu wird die Steuerung, die bislang beispielsweise in einem Fall, in dem die Luft-Wasser-Wärmepumpe nicht betrieben wird, den Lüfter ausgeschaltet hat, derart modifiziert, dass der Lüfter permanent betrieben wird.
  • Vorzugsweise ist die Steuerung dazu ausgebildet, den Lüfter auch dann zu betreiben, wenn die Luft-Wasser-Wärmepumpe keine Umgebungsenergie aufnimmt, insbesondere auch dann, wenn der Kompressor der Luft-Wasser-Wärmepumpe nicht betrieben wird und/oder sich die Luft-Wasser-Wärmepumpe in einem ausgeschalteten Betriebszustand befindet.
  • Vorzugsweise weist die Luft-Wasser-Wärmepumpe ferner eine Sicherheitseinheit auf, wobei die Sicherheitseinheit dazu ausgebildet ist, einen Unterdruck in dem Kälteraum zu überwachen.
  • Die Sicherheitseinheit kann demnach den Betrieb des Sicherheitsventilators in Abhängigkeit des überwachten Unterdrucks betreiben. Ohne Sicherheitseinheit ist bevorzugt, dass der Sicherheitsventilator permanent betrieben wird.
  • Herkömmlich ist bekannt, das Ausströmen von Kältemittel mittels Druckdosen zu überwachen und ein Ausströmen bei Vorliegen eines Überdrucks zu detektieren. Solange der Lüfter bzw. der Sicherheitsventilator läuft, das heißt, solange die Sicherheitseinheit einen Unterdruck im Kälteraum registriert, ist die Sicherheit der Luft-Wasser-Wärmepumpe gewährleistet, da mit dem laufenden Lüfter bzw. Sicherheitsventilator ein Abtransport von eventuell austretendem Kältemittel sichergestellt ist.
  • Die Sicherheitseinheit kann beispielsweise im Fehlerfall, das heißt, wenn kein ausreichender Unterdruck registriert wird und beispielsweise die Drehzahl des Lüfters über den für die Aufrechterhaltung der Funktion der Wärmepumpe erforderlichen Wert hinaus erhöht wird, ein Signal an eine weitere Einheit ausgeben, sodass die Wartung der Luft-Wasser-Wärmepumpe vorgenommen werden kann. Für die Übertragung dieses Signals sind keine Grenzen gesetzt. Das Signal kann beispielsweise drahtgebunden oder drahtlos an ein Bedienelement der Luft-Wasser-Wärmepumpe selbst oder auch direkt und/oder über einen Server an ein mobiles Endgerät wie ein Smartphone übersandt werden.
  • Vorzugsweise umfasst Sicherheitseinheit einen Differenzdruckschalter zur Überwachung des Unterdrucks in dem Kälteraum.
  • Der Differenzdruckschalter ist vorzugsweise ausgestaltet, einen Differenzdruck zwischen der Umgebung außerhalb des Kälteraums und dem Inneren des Kälteraums beispielsweise über Messschläuche zu detektieren.
  • Vorzugsweise ist die Steuerung in Abhängigkeit des überwachten Unterdrucks ausgebildet, eine Drehzahl des Lüfters der Luft-Wasser-Wärmepumpte zu erhöhen, insbesondere auf 60%, 70%, 80%, 90% und/oder eine maximale Drehzahl des Lüfters zu erhöhen.
  • Vorzugsweise ist die Steuerung dazu ausgebildet, den Sicherheitsventilator permanent zu betreiben. Damit ist eine höchste Sicherheit der Luft-Wasser-Wärmepumpe gewährleistet, die Auswirkung des mit geringer Leistung betreibbaren Sicherheitsventilators auf die Effizienz ist gering.
  • Vorzugsweise ist die Steuerung dazu ausgebildet, den Sicherheitsventilator selektiv in Abhängigkeit eines überwachten Unterdrucks in dem Kälteraum zu betreiben. Damit kann die Lebensdauer des Sicherheitsventilators erhöht werden. Zudem kann die Effizienz der Wärmepumpe weiter verbessert werden, da keine unnötige Energie zum Betrieb des Lüfters aufzuwenden ist. Beispielsweise kann die Steuerung den Sicherheitsventilator dann betreiben, wenn der Unterdruck in dem Kälteraum, der durch den Betrieb des Lüfters erzeugt wird, nicht ausreicht.
  • In einer Ausführung umfasst der Kältemittelkreis ein entzündliches, brennbares und/oder gesundheitsbeeinträchtigendes Kältemittel. Bei der Verwendung derartiger Kältemittel ist das erfindungsgemäß erarbeitete Sicherheitskonzept besonders vorteilhaft. Es wird eine sichere Ausleitung des Kältemittels auch dann gewährleistet, wenn dieses aus dem Kältemittelkreis austritt. Vorzugsweise umfasst das Kältemittel R290, wobei auch die Verwendung anderer Kältemittel möglich ist.
  • Vorzugsweise ist die Luft-Wasser-Wärmepumpe als innenaufgestellte Luft-Wasser-Wärmepumpe ausgebildet. Bei innenaufgestellten Wärmepumpen ist die Problematik der Entflammbarkeit austretenden Kältemittels besonders gravierend.
  • Vorzugsweise weist die Luft-Wasser-Wärmepumpe einen an den Lüfter angrenzenden Luftkanal zum Ausleiten von Luft aus dem Aufstellraum auf, wobei insbesondere aus dem Kältemittelkreis austretendes Kältemittel durch den beispielsweise permanenten Betrieb des Sicherheitsventilators aus dem Aufstellraum ausgeleitet wird.
  • In einer Ausführung ist die Steuerung dazu ausgebildet, eine Drehzahl des Lüfters abzusenken, wenn sich die Luft-Wasser-Wärmepumpe in einem ausgeschalteten Betriebszustand befindet. Besonders bevorzugt ist ausreichend, den Sicherheitsventilator zu betreiben und den Unterdruck dadurch aufrechtzuerhalten. Dann ist es ebenso möglich, die Drehzahl des Lüfters zur weiteren Reduktion der Leistungsaufnahme auf Null abzusenken.
  • Indem die Drehzahl des Lüfters in dem ausgeschalteten Betriebszustand der Luft-Wasser-Wärmepumpe abgesenkt wird, reduziert sich die Bereitschaftsleistungsaufnahme der Luft-Wasser-Wärmepumpe auf einen niedrigen Wert. Beispielsweise kann eine Leistungsaufnahme im Bereitschaftsfall, das heißt, in einem Fall, in dem die Wärmepumpe ausgeschaltet ist, auf unter 4 Watt gehalten werden, wobei dies den Betrieb des Lüfters und vorzugsweise auch die Leistungsaufnahme von Leistungselektronik, wie Invertern, einschließt.
  • In einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben einer Luft-Wasser-Wärmepumpe vorgeschlagen. Die Luft-Wasser-Wärmepumpe weist einen Verdampferraum, einen Kälteraum, einen Kältemittelkreis und eine Steuerung zum Steuern der Luft-Wasser-Wärmepumpe aufweist, wobei die Luft-Wasser-Wärmepumpe in dem Verdampferraum aufweist: einen Verdampfer und einen Lüfter, der dazu eingerichtet ist, Luft über den Verdampfer zu führen; und wobei die Luft-Wasser-Wärmepumpe in dem Kälteraum aufweist: einen Kompressor und einen Verflüssiger, wobei eine Verbindung zwischen Kälteraum und Verdampferraum besteht, wobei in der Verbindung ein Sicherheitsventilator angeordnet ist. Das Verfahren umfasst ein Betreiben des Sicherheitsventilators zum Aufrechterhalten eines Unterdrucks in dem Kälteraum.
  • Weitere Vorteile und bevorzugte Ausgestaltungen werden nachfolgend mit Verweis auf die beigefügten Figuren beschrieben. Hierbei zeigen:
    • Fig. 1 schematisch und exemplarisch eine perspektivische Ansicht einer Luft-Wasser-Wärmepumpe und
    • Fig. 2 schematisch und exemplarisch eine Seitenansicht der Luft-Wasser-Wärmepumpe aus Fig. 1.
  • Fig. 1 zeigt schematisch und exemplarisch eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Luft-Wasser-Wärmepumpe 1. Die Luft-Wasser-Wärmepumpe 1 ist nicht vollständig, sondern auszugsweise gezeigt, wobei ein Lüfter 10, der dazu eingerichtet ist, Luft über einen Verdampfer 12 zu führen, in einem Verdampferraum 2 angeordnet ist. Unterhalb des Verdampferraumes 2 befindet sich ein Kälteraum 3, der nachfolgend mit Verweis auf Fig. 2 detailliert beschrieben wird.
  • Der Lüfter 10 ist vorzugsweise dazu ausgebildet, Luft über einen nicht gezeigten Kanal aus dem Aufstellraum, der beispielsweise ein Heizungsraum, ein Hauswirtschaftsraum oder ein Kellerraum sein kann, nach außen zu leiten.
  • Der Verdampfer 12 ist Teil des Kältemittelkreises, wobei die wesentlichen verbleibenden Komponenten des Kältemittelkreises in dem Kälteraum 3 angeordnet sind (vgl. Fig. 2).
  • Die Luft-Wasser-Wärmepumpe 1 ist in die zwei Räume, den Verdampferraum 2 und den Kälteraum 3, aufgeteilt, wobei im Wesentlichen eine Abtauwanne 14, die zur Aufnahme von Kondensat beim Abtauen des Verdampfers 12 ausgebildet ist, die Trennung der beiden Räume definiert. Mit einem schematisch vorteilhaft im Bereich des Lüfters 10 gezeigten Luftkanal 16 ist eine Verbindung zwischen dem Kälteraum 3 und dem Verdampferraum 2 eingerichtet. Nachdem der Kälteraum 3 mit Ausnahme des Luftkanals 16 abgedichtet ist, erzeugt ein Betrieb des Lüfters 10 einen Unterdruck in dem Kälteraum 3. Dadurch kann Kältemittel, beispielsweise entzündliches, brennbares und/oder gesundheitsbeeinträchtigendes Kältemittel wie R290, das im Fehlerfall austritt, zuverlässig aus dem Gerät in einen unkritischen Bereich beispielsweise außerhalb des Gebäudes transportiert werden.
  • Fig. 2 zeigt schematisch und exemplarisch eine Seitenansicht der bereits in Fig. 1 gezeigten Luft-Wasser-Wärmepumpe 1. Der Kälteraum 3 ist ohne eine seitliche Abdeckung gezeigt, sodass die inneren Komponenten sichtbar sind.
  • Der Luftkanal 16 ist vorzugsweise die einzige Verbindung zwischen Verdampferraum 2 und Kälteraum 3. Der Kälteraum 3 ist mit Ausnahme des Luftkanals 16 abgedichtet. In dem Luftkanal 16 ist ein Sicherheitsventilator 17 angeordnet. Der Betrieb des Sicherheitsventilators 17 ermöglicht, dass in dem Kälteraum 3 ein Unterdruck aufgebaut werden kann. Durch den Unterdruck im Kälteraum 3 ist es möglich, gegebenenfalls austretendes Kältemittel aus dem Kälteraum 3 in den Verdampferraum 2 und dann aus dem Aufstellraum hinauszubefördern, so dass keine Gefahr der Entzündung des brennbaren Kältemittels besteht.
  • Der Kältemittelkreis ist schematisch mit dem Bezugszeichen 20 gekennzeichnet und umfasst beispielsweise einen Kompressor und einen Verflüssiger 22. Vorteilhaft im Bereich des Kälteraumes 3 sind an der Außenseite oder im Kälteraum 3 der Luft-Wasser-Wärmepumpe Anschlüsse 32 vorgesehen, die einen Anschluss der Luft-Wasser-Wärmepumpe 1 an eine Stromversorgung und/oder Heizkreise bzw. Brauchwasserkreise ermöglichen. In der Seitenansicht der Fig. 2 ist auch die Kondensat- bzw. Abtauwanne 14 gut erkennbar.
  • Ein Strömungspfad durch den Luftkanal 16 ist schematisch mit einem Pfeil 18 eingezeichnet. Aus dem Kälteraum 3 tritt diese Strömung durch den Luftkanal 16 und den Sicherheitsventilator 17 in den Lüfter 10 und wird dadurch aus dem Aufstellraum herausgefördert.
  • Somit wird ein durch eine in den Fig. 1 und Fig. 2 nicht gezeigte Steuerung der Luft-Wasser-Wärmepumpe 1 betriebener Sicherheitsventilator 17 zur Abfuhr von Kältemittel an die Außenluft vorgeschlagen.
  • Das Absaugkonzept deckt jeden Teil des Kältemittelkreises 20 ab, sodass gegebenenfalls austretendes Kältemittel von jeder Position zuverlässig nach außen geführt werden kann.
  • Vorgesehen ist zudem eine Sicherheitseinheit 23, die einen Differenzdruckschalter 24 umfasst. Der Differenzdruckschalter 24 überwacht einen Unterdruck in dem Kälteraum 3 durch Vergleich eines an einem Messschlauch 26 im Inneren des Kälteraums 3 anliegenden Druckes mit einem an einem Messschlauch 28 im Aufstellraum anliegenden Druck.
  • Ein Unterdruck im Kälteraum 3 wird durch den Sicherheitsventilator 17 aufrechterhalten. Unterstützend wirkt der Betrieb des Lüfters 10 zum Erzeugen des Unterdrucks. Der Sicherheitsventilator 17 kann permanent betrieben werden oder alternativ immer dann aktiviert werden, wenn beispielsweise die Drehzahl des Lüfters 17 nicht ausreicht, um einen hinreichenden Unterdruck in dem Kälteraum 3 aufrecht zu erhalten.
  • Anders ausgedrückt, der Sicherheitsventilator 17 kann alleinig für den Unterdruck in dem Kälteraum 3 verantwortlich sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Lüfter 10 unterstützend tätig sein.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Luft-Wasser-Wärmepumpe
    2
    Verdampferraum
    3
    Kälteraum
    10
    Lüfter
    12
    Verdampfer
    14
    Abtauwanne
    16
    Luftkanal
    17
    Sicherheitsventilator
    20
    Kältemittelkreis
    22
    Verflüssiger
    23
    Sicherheitseinheit
    24
    Differenzdruckschalter
    26
    Messschlauch im Kälteraum
    28
    Messschlauch im Aufstellraum
    32
    Anschlüsse

Claims (11)

  1. Luft-Wasser-Wärmepumpe (1), die einen Verdampferraum (2), einen Kälteraum (3), einen Kältemittelkreis (20) und eine Steuerung zum Steuern der Luft-Wasser-Wärmepumpe (1) aufweist, wobei die Luft-Wasser-Wärmepumpe (1) in dem Verdampferraum (2) aufweist:
    - einen Verdampfer (12) und
    - einen Lüfter (10), der dazu eingerichtet ist, Luft über den Verdampfer (12) zu führen, und die Luft-Wasser-Wärmepumpe (1) in dem Kälteraum (3) aufweist:
    - einen Kompressor und
    - einen Verflüssiger (22),
    wobei eine Verbindung (16) zwischen Kälteraum (3) und Verdampferraum (2) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindung (16) ein Sicherheitsventilator (17) angeordnet ist, derart, dass durch den Betrieb des Sicherheitsventilators ein Unterdruck in dem Kälteraum (3) aufrechterhalten wird.
  2. Luft-Wasser-Wärmepumpe (1) nach Anspruch 1, wobei die Steuerung der Luft-Wasser-Wärmepumpe (1) dazu ausgebildet ist, den Lüfter (10) permanent zu betreiben.
  3. Luft-Wasser-Wärmepumpe (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuerung dazu ausgebildet ist, den Lüfter (10) auch dann zu betreiben, wenn die Luft-Wasser-Wärmepumpe (1) keine Umgebungsenergie aufnimmt, insbesondere auch dann, wenn der Kompressor der Luft-Wasser-Wärmepumpe (1) nicht betrieben wird und/oder sich die Luft-Wasser-Wärmepumpe (1) in einem ausgeschalteten Betriebszustand befindet.
  4. Luft-Wasser-Wärmepumpe (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, die ferner eine Sicherheitseinheit (23) aufweist, wobei die Sicherheitseinheit (23) dazu ausgebildet ist, einen Unterdruck in dem Kälteraum (3) zu überwachen.
  5. Luft-Wasser-Wärmepumpe (1) nach Anspruch 4, wobei die Sicherheitseinheit (23) einen Differenzdruckschalter (24) zur Überwachung des Unterdrucks in dem Kälteraum (3) aufweist.
  6. Luft-Wasser-Wärmepumpe (1) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Steuerung in Abhängigkeit des überwachten Unterdrucks ausgebildet ist, eine Drehzahl des Lüfters (10) der Luft-Wasser-Wärmepumpte (1) zu erhöhen, insbesondere auf 60%, 70%, 80%, 90% und/oder eine maximale Drehzahl des Lüfters (10) zu erhöhen.
  7. Luft-Wasser-Wärmepumpe (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuerung dazu ausgebildet ist, den Sicherheitsventilator (17) permanent zu betreiben.
  8. Luft-Wasser-Wärmepumpe (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuerung dazu ausgebildet ist, den Sicherheitsventilator (17) selektiv in Abhängigkeit eines überwachten Unterdrucks in dem Kälteraum (3) zu betreiben.
  9. Luft-Wasser-Wärmepumpe (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Kältemittelkreis (20) ein entzündliches, brennbares und/oder gesundheitsbeeinträchtigendes Kältemittel, insbesondere R290, umfasst.
  10. Luft-Wasser-Wärmepumpe (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Luft-Wasser-Wärmepumpe (1) als innenaufgestellte Luft-Wasser-Wärmepumpe (1) ausgebildet ist, wobei die Luft-Wasser-Wärmepumpe (1) insbesondere einen an den Lüfter (10) angrenzenden Luftkanal zum Ausleiten von Luft aus dem Aufstellraum aufweist, wobei insbesondere aus dem Kältemittelkreis (20) austretendes Kältemittel durch den permanenten Betrieb des Sicherheitsventilators (17) und optional den Betrieb des Lüfters (10) aus dem Aufstellraum ausgeleitet wird.
  11. Verfahren zum Betreiben einer Luft-Wasser-Wärmepumpe (1), die einen Verdampferraum (2), einen Kälteraum (3), einen Kältemittelkreis (20) und eine Steuerung zum Steuern der Luft-Wasser-Wärmepumpe (1) aufweist, wobei die Luft-Wasser-Wärmepumpe (1) in dem Verdampferraum (2) aufweist:
    - einen Verdampfer (12) und
    - einen Lüfter (10), der dazu eingerichtet ist, Luft über den Verdampfer (12) zu führen, und die Luft-Wasser-Wärmepumpe (1) in dem Kälteraum (3) aufweist:
    - einen Kompressor und
    - einen Verflüssiger (22),
    wobei eine Verbindung (16) zwischen Kälteraum (3) und Verdampferraum (2) besteht, wobei in der Verbindung (16) ein Sicherheitsventilator angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ein Betreiben des Sicherheitsventilators (17) zum Aufrechterhalten eines Unterdrucks in dem Kälteraum (3) aufweist.
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