EP3657082B1 - Verstärktes wärmepumpengehäuse - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft die Konstruktion eines Wärmepumpengehäuses einer außenstehenden Luft-Wasser-Wärmepumpe. Bei einer derartigen Wärmepumpe sind der Wärmepumpenkreislauf mit dem Arbeitsfluid wie auch der Lüfter im Außenbereich aufgestellt und nur die Anschlüsse für den Heizkreislauf für die Hausheizung und gegebenenfalls den Kältekreislauf für die Klimatisierung werden in das Gebäude hineingeführt.
• Solche außenstehenden Luft-Wasser-Wärmepumpen können dabei in einigem Abstand zum Haus, oder auf dem Hausdach aufgestellt oder an der Außenwand montiert sein. In der Regel weisen sie einen Lüfter auf, der die Wärmetauscherflächen anströmt. Nicht immer sind die Gehäuse, in denen sich die Wärmepumpen befinden, leicht zugänglich.
• In der Vergangenheit sind solche Geräte meist mit Sicherheitskältemitteln betrieben worden, die im Falle einer Leckage ihr Kältemittel verloren haben, welches aber ansonsten kein Gesundheits- oder Sicherheitsproblem darstellte, sondern nach Reparatur der Leckage lediglich nachgefüllt werden musste. In neuerer Zeit wurde aber festgestellt, dass diese Sicherheitskältemittel die Ozonschicht zerstören und ihre Verwendung wurde stark eingeschränkt oder sogar ganz verboten. Die verwendeten Ersatz-Arbeitsfluide weisen solche günstigen Sicherheitseigenschaften leider nicht mehr auf.
• Einige diese Ersatz-Arbeitsfluide sind brennbar, explosiv, gelegentlich auch leicht giftig. Aus diesem Grund sind Leckagedichtheit und Leckagedetektion weiterentwickelt worden. Außerdem ist der Wunsch entstanden, solche Wärmepumpen nicht mehr innerhalb der Wohngebäude, sondern außerhalb aufzustellen, um im Falle eines auftretenden Sicherheitsproblems innerhalb des Gebäudes in Sicherheit zu sein. Damit wurde das grundsätzliche Sicherheitsproblem in den Außenbereich verlagert, in dem die äußeren Bedingungen weniger kontrollierbar sind und die Anfälligkeit somit tendenziell steigt.
• In sehr seltenen Fällen können Umgebungsbedingungen auftreten, die Schäden im Inneren des Aufstellungsgehäuses hervorrufen. Falls sich hierbei eine größere Leckage im Arbeitsfluid-Kreislauf einstellt, bei der aufgrund des Arbeitsdrucks schnell ein explosives Luft-Arbeitsmittel-Gemisch entsteht, sind Explosionen und Verpuffungen mit geringer Stärke möglich, die spezielle Sicherheitsmaßnahmen erfordern.
• Entsprechende Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt geworden. So zeigen die US 2005/204767 A1 und die WO 2018/164434 A1 jeweils Vorrichtungen, bei denen
• das Außengehäuse durch einen quaderförmigen steifen Rahmen, ein Fundament, Seitenteile, eine obere Abdeckung, eine Vorderseite und eine Rückseite gebildet wird,
• der Rahmen auf dem Fundament befestigt ist und die Seitenteile und die obere Abdeckung am Rahmen befestigt ist,
• an der Vorderseite und Rückseite des Außengehäuses Öffnungen sind, und diese Öffnungen durch Schutzgitter oder Wärmetauscher luftdurchlässig, für Gegenstände oder Tiere aber undurchlässig sind,
• die übrige Vorderseite und Rückseite sowie die obere Abdeckung, die das Fundament und die Seitenteile undurchlässig ausgeführt sind,
• die obere Abdeckung sowie die Seitenteile oben kraftschlüssig am Rahmen befestigt sind,
• die kraftschlüssigen Verbindungen Schraubverbindungen sind,
• die Seitenteile formschlüssig an den Seiten mit dem Rahmen verbunden sind,
• die formschlüssigen Verbindungen (8) Einhakverbindungen sind,
• und die Seitenteile bodenseitig im Rahmen eingefasst sind,
• Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Gehäuse bereitzustellen, welches einerseits die Energie bei solchen Störungen in sicherer Weise absorbiert und ableitet, andererseits aber die Zugänglichkeit für Wartungsmaßnahmen erlaubt und welches am Aufstellungsort aus transportierbaren Einzelteilen montiert werden kann.
• Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Außengehäuse für eine Wärmepumpe, wobei das Außengehäuse eine Außeneinheit mit mindestens einem Wärmetauscher, der von Luft durchströmt wird, mindestens einem Lüfter, der Luft durch den Wärmetauscher zieht und aus einer Gehäuseöffnung ins Freie fördert, sowie eine Vielzahl von weiteren Gerätekomponenten enthalten kann, wobei
• das Außengehäuse durch einen quaderförmigen steifen Rahmen, ein Fundament, Seitenteile, eine obere Abdeckung, eine Vorderseite und eine Rückseite gebildet wird,
• der Rahmen auf dem Fundament befestigt ist und die Seitenteile und die obere Abdeckung am Rahmen befestigt ist,
• an der Vorderseite und Rückseite des Außengehäuses Öffnungen sind, und diese Öffnungen durch Schutzgitter oder Wärmetauscher luftdurchlässig, für Gegenstände oder Tiere aber undurchlässig sind,
• die übrige Vorderseite und Rückseite sowie die obere Abdeckung, die das Fundament und die Seitenteile undurchlässig ausgeführt sind,
• die obere Abdeckung sowie die Seitenteile oben kraftschlüssig am Rahmen befestigt sind,
• die kraftschlüssigen Verbindungen Schraubverbindungen sind,
• die Seitenteile formschlüssig an den Seiten mit dem Rahmen verbunden sind,
• die formschlüssigen Verbindungen (8) Einhakverbindungen sind,
• die Seitenteile bodenseitig im Rahmen eingefasst sind,
• und die bodenseitige Einfassung (9) so ausgeführt ist, dass sich durch Druck von innen das Seitentel (3) öffnet,
• Hierdurch ergibt sich im Falle eines plötzlich auftretenden Überdrucks im Inneren des Außengehäuses, dass die Seitenteile an der bodenseitigen Einfassung am Rahmen öffnen und ein Druckausgleich stattfindet. Die Seitenteile selbst werden durch die oben angebrachten kraftschlüssigen Verbindungen sicher festgehalten und können sich nicht lösen. Auf diese Weise wird verhindert, dass Teile weggeschleudert werden können. Ein weiterer Abbau von Energie findet durch die formschlüssigen Verbindungen an den Seiten des Rahmens statt, die sich plastisch verformen und dadurch Energie absorbieren.
• Weitere Ausgestaltungen der Erfindung betreffen die Verbindungen. Hierbei werden vorzugsweise für die kraftschlüssigen Verbindungen abschließbare Schraubverbindungen gewählt. Bodenseitig werden die Seitenteile nur eingefasst, so dass sie sich nach Art einer Sollbruchstelle bei auftretendem inneren Überdruck leicht lösen, von außen aber nicht einfach zu entfernen sind.
• Weitere Ausgestaltungen betreffen die Seitenteile selbst. Diese können aus Stahlblech mit Energie-absorbierenden Strukturen gewählt werden, wie sie auch im Automobilbau üblich sind.
• Die Erfindung wird anhand von Fig. 1 bis Fig. 4 näher erläutert. Es zeigen:
• Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Außenbox,
• Fig. 2 eine schematische Darstellung der oberseitigen Befestigungen,
• Fig. 3 eine schematische Darstellung der seitlichen Befestigungen,
• Fig. 4 eine schematische Darstellung der unterseitigen Befestigungen.
• Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Außenbox für eine Luft-Wasser-Wärmepumpe, wobei sich die Erfindung aber nicht auf solch einfache Wärmepumpensysteme beschränkt. Die Außenbox 1 weist einen Rahmen 2 auf, der aus 12 Streben besteht, 4 oben, 4 seitlich und 4 unten. Diese Streben können aus Winkelprofilen oder Hohlprofilen bestehen, die an ihren Ecken üblicherweise verschweißt sind, andere Befestigungsmöglichkeiten sind denkbar. Wichtig ist nur, dass diese Streben und ihre Verbindungen auch bei Überdruckfällen stabil sind und nicht nachgeben.
• An dem Rahmen 2 sind zwei Seitenteile 3, das Oberteil 4, die Front 5 und die Rückseite 6 befestigt. Der Rahmen selbst ist auf das Fundament (nicht gezeigt) montiert, wobei dieses Fundament auch aus einem Unterteil mit schwingungsgedämpften Füßen bestehen kann. Im Falle einer Überdrucksituation muss verhindert werden, dass sich Teile lösen und davonfliegen können. Während Front 5 und Rückseite 6 zwar luftdurchlässig sind, aber Einzelteile wie Wärmetauscher, Lüftungsgitter und Lüfter enthalten, müssen diese gut am Rahmen befestigt werden. Sie dürfen sich nicht lösen.
• Auch das Oberteil 4 muss gut befestigt werden, dies geschieht mit kraftschlüssigen Verbindungen am Rahmen, in der Regel mit Schraubverbindungen, die mit Schlössern gegen unbefugten Eingriff gesichert werden können. Somit muss der entstandene Überdruck an den Seiten abgebaut werden.
• Fig. 2 zeigt hierzu eine schematische Darstellung der oberseitigen Befestigungen 7. Die Seitenteile 3 werden oben ebenfalls mit kraftschlüssigen Verbindungen am Rahmen 2, in der Regel mit Schraubverbindungen, die mit Schlössern gegen unbefugten Eingriff gesichert werden können, fixiert. Diese Fixierungen werden ebenso wie beim Oberteil 4 dahingehend ausgelegt, dass sie sich auch unter erheblicher Krafteinwirkung nicht lösen, sondern höchstens verformen.
• Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der seitlichen Befestigungen 8. Beispielhaft werden hier Haken verwendet, die im Falle einer Krafteinwirkung aus der Richtung der Innenseite leicht verformbar sind oder abreißen können und das Seitenteil freigeben. Die Haken sind dabei am Rahmen befestigt. Die Anzahl dieser seitlichen Einhakungen hängt von der Größe der jeweiligen Außenbox ab, einer Vielzahl kleiner Einhakungen ist der Vorzug zu geben. Sofern die Haken als Sollbruchstelle zum Abreißen dimensioniert werden, sollten sie an den Seitenteilen 3 befestigt werden, während am Rahmen die Aufhängung für die Haken eingerichtet ist.
• Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung der unterseitigen Befestigungen 9. Beispielhaft wird hier ein Absatz bzw. eine Fase am Seitenteil 3 vorgesehen, wobei das Seitenteil 3 lediglich lose in den Rahmen 2 eingesteckt wird. Ferner weist die unterseitige Befestigung einen Sensor auf 10 auf, der solange ein Signal erzeugt, wie sich das Seitenteil an der vorgesehenen Stelle am Rahmen befindet und beim Ausbleiben dieses Signals einen Alarm auslöst. Ein solcher Sensor kann beispielsweise durch ein RFID-Elementpaar gebildet sein, welches am Rahmen und unter der Fase am Seitenteil angebracht ist,
• Falls nun ein Überdruckereignis stattfindet, beult sich zuerst das Seitenteil 3 etwas aus. Dabei reißen wenigstens einige der seitlichen Befestigungen, was beides Energie absorbiert. Durch die Verkürzung des Seitenteils 3 wird das Seitenteil 3 aus der unteren Befestigung 9 herausgezogen, und der Sensor erzeugt ein Signal, welches als Alarmsignal gewertet werden kann. Im weiteren Verlauf des Überdruckereignisses kann sich das Seitenteil 3 nach außen biegen, wobei im unteren Bereich eine Öffnung entsteht, die groß genug zum Abbau des Überdrucks ist. Durch die Biegung des Seitenteils nach außen wird weitere Energie als Verformungsenergie absorbiert.
• Es kann weiterhin vorgesehen werden, dass die Seitenteile durch Prägungen, Biegungen und Anbringung von Formteilen so verstärkt werden, dass sie während des Öffnungsvorgangs weitere Energie in Form von Verformungsenergie aufnehmen können. Der Widerstand, den die Seitenteile dem Aufbiegungsvorgang entgegensetzen, darf dabei aber nicht so groß werden, dass Oberseite, Frontseite oder Rückseite beschädigt werden. Im Falle einer Verstärkung der Seitenteile sind daher die übrigen Tele ebenfalls entsprechend zu verstärken.
Bezugszeichenliste

1

Außenbox

2

Rahmen

3

Seitenteile

4

Oberteil

5

Front

6

Rückseite

7

oberseitige Befestigung

8

seitliche Befestigung

9

unterseitige Befestigung

10

Sensor

Claims (4)

1. Außengehäuse für eine Wärmepumpe, wobei das Außengehäuse eine Außeneinheit mit mindestens einem Wärmetauscher, der von Luft durchströmt wird, mindestens einem Lüfter, der Luft durch den Wärmetauscher zieht und aus einer Gehäuseöffnung ins Freie fördert, sowie eine Vielzahl von weiteren Gerätekomponenten enthalten kann, wobei

   - das Außengehäuse durch einen quaderförmigen steifen Rahmen (2), ein Fundament, Seitenteile (3), eine obere Abdeckung (4), eine Vorderseite (5) und eine Rückseite (6) gebildet wird,

   - der Rahmen (2) auf dem Fundament befestigt ist und die Seitenteile (3) und die obere Abdeckung (4) am Rahmen (2) befestigt ist,

   - an der Vorderseite (5) und Rückseite (6) des Außengehäuses Öffnungen sind, und diese Öffnungen durch Schutzgitter oder Wärmetauscher luftdurchlässig, für Gegenstände oder Tiere aber undurchlässig sind,

   - die übrige Vorderseite (5) und Rückseite (6) sowie die obere Abdeckung (4), die das Fundament und die Seitenteile (3) undurchlässig ausgeführt sind,

   - die obere Abdeckung (4) sowie die Seitenteile (3) oben kraftschlüssig am Rahmen (2) befestigt sind,

   - die kraftschlüssigen Verbindungen (7) Schraubverbindungen sind,

   - die Seitenteile (3) formschlüssig an den Seiten mit dem Rahmen (2) verbunden sind,

   - die formschlüssigen Verbindungen (8) Einhakverbindungen sind,

   - und die Seitenteile (3) bodenseitig im Rahmen (2) eingefasst sind,

   dadurch gekennzeichnet, dass die bodenseitige Einfassung (9) so ausgeführt ist, dass sich durch Druck von innen das Seitenteil (3) öffnet.
2. Außengehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kraftschlüssigen Verbindungen (7) mit Schließvorrichtungen absperrbar sind.
3. Außengehäuse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenteile (3) Crashzonen aufweisen, die so ausgeführt sind dass sie im Falle von Verformungen Energie absorbieren.
4. Außengehäuse. nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bodenseitig Sensoren (10) vorgesehen werden, die ein Öffnen der formschlüssigen Verbindungen erkennen und ein Signal abgeben.

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