[0001] 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.
[0002] 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.
[0003] 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.
[0004] 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.
[0005] 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.
[0006] 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.
[0007] 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,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die obere Abdeckung sowie die Seitenteile oben kraftschlüssig am Rahmen befestigt
sind,
- die Seitenteile formschlüssig an den Seiten mit dem Rahmen verbunden sind,
- und die Seitenteile bodenseitig im Rahmen eingefasst sind.
[0008] 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.
[0009] Weitere Ausgestaltungen der Erfindung betreffen die Verbindungen. Hierbei werden
vorzugsweise für die kraftschlüssigen Verbindungen abschließbare Schraubverbindungen
und für die formschlüssigen Verbindungen Einhakverbindungen 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.
[0010] Weitere Ausgestaltungen betreffen die Seitenteile selbst. Diese können aus Stahlblech
mit Energie-absorbierenden Strukturen gewählt werden, wie sie auch im Automobilbau
üblich sind.
[0011] 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.
[0012] 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.
[0013] 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.
[0014] 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.
[0015] 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.
[0016] 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.
[0017] Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung der unterseitigen Befestigungen 9. Beispielhaft
wird hier ein Absatz bzw. ein 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,
[0018] 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.
[0019] 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
[0020]
- 1
- Außenbox
- 2
- Rahmen
- 3
- Seitenteile
- 4
- Oberteil
- 5
- Front
- 6
- Rückseite
- 7
- oberseitige Befestigung
- 8
- seitliche Befestigung
- 9
- unterseitige Befestigung
- 10
- Sensor
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,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die obere Abdeckung (4) sowie die Seitenteile (3) oben kraftschlüssig am Rahmen
(2) befestigt sind,
- die Seitenteile (3) formschlüssig an den Seiten mit dem Rahmen (2) verbunden sind,
- und die Seitenteile (3) bodenseitig im Rahmen (2) eingefasst sind.
2. Außengehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kraftschlüssigen Verbindungen (7) Schraubverbindungen sind.
3. Außengehäuse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die kraftschlüssigen Verbindungen (7) mit Schließvorrichtungen absperrbar sind.
4. Außengehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssigen Verbindungen (8) Einhakverbindungen sind.
5. Außengehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bodenseitige Einfassung (9) so ausgeführt ist, dass sie durch Druck von innen
das Seitenteil (3) öffnet.
6. Außengehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenteile (3) Crashzonen aufweisen, die im Falle von Verformungen Energie absorbieren.
7. Außengehäuse. nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bodenseitig Sensoren (10) vorgesehen werden, die ein Öffnen der formschlüssigen Verbindungen
erkennen und ein Signal abgeben.