Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpe, insbesondere eine 5 Luft-Wasser-Wärmepumpe, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Wärmepumpe der eingangs genannten Art ist auf der Internetseite http://www.laermorama.ch/m5_krachmacher/energiean- 10 lagen_w.html offenbart und in Figur 1 nochmals dargestellt.

Diese Wärmepumpe besteht aus einem von Umgebungsluft durchströmten Gehäuse, einer im Gehäuse angeordnete Strömungsführung für die Umgebungsluft und einer der Strömungsführung zugeordneten, mit der Umgebungsluft wechselwirkenden und schall- 15 emittierenden Wärmepumpenkomponente. Diese Wärmepumpe dient, wie auch die Bezeichnung Luft-Wasser-Wärmepumpe zum Ausdruck bringt, dazu, die in der Umgebungsluft vorhandene Wärme auf ein flüssiges Wärmeträgermedium, insbesondere Heizkreiswasser eines Gebäudes, zu übertragen. Umgekehrt eingesetzt, kann die 20 Wärmepumpe auch zum Kühlen des Gebäudes verwendet werden.

Unter dem Begriff "Umgebungsluft" ist dabei und auch bei der noch zu erläuternden erfindungsgemäßen Lösung die Luft zu verstehen, die die Wärmepumpe umgibt, also zum Beispiel tempera- 25 turmäßig wetterabhängige Frischluft außerhalb eines Gebäudes.

Unter dem Begriff "Wärmepumpenkomponente" ist beim zitierten

Stand der Technik und auch bei der noch zu erläuternden erfindungsgemäßen Lösung insbesondere ein einem Wärmeübertrager zu- 30 geordneter Ventilator zu verstehen. Dieser emittiert einerseits aufgrund seines elektromotorischen Antriebs, anderer- seits aber auch beim Zusammentreffen der Umgebungsluft mit den

Ventilatorschaufelblättern Schall. Als Wärmepumpenkomponente kommt beim zitierten Stand der Technik und auch bei der noch zu erläuternden erfindungsgemäßen Lösung aber auch der Kompressor bzw. der Verdichter, der Verdampfer oder auch Ventile 5 der Wärmepumpe in Betracht, d. h. der Begriff "Wärmepumpenkomponente" bezieht sich letztlich auf alle möglichen, letztlich aber mindestens eine schallemittierende Komponente einer Wärmepumpe .

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Bei der eingangs genannten Wärmepumpe strömt die Umgebungsluft über eine Einlassöffnung auf der rechten Seite des Gehäuses in die Wärmepumpe. Sie strömt dann über eine Strömungsführung nach oben, dort zu einer schallemittierenden Komponente (einem einem Wärmeübertrager zugeordneten Ventilator) und von dort 15 wieder über eine bzw. die Strömungsführung nach unten zu einer

Auslassöffnung am Gehäuse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmepumpe der eingangs genannten Art zu verbessern. Insbesondere soll eine 20 noch leisere Wärmepumpe geschaffen werden.

Diese Aufgabe ist mit einer Wärmepumpe der eingangs genannten

Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst. 25

Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass die Strömungsführung zur Ausbildung eines Mantelstroms der Umgebungsluft im

Gehäuse die Wärmepumpenkomponente an ihren Vertikalseiten mantelartig umschließend ausgebildet ist. 30 Wie der Fachmann beim zitierten Stand der Technik erkennen kann, ist das Gehäuse bei dieser Lösung offenbar quaderförmig ausgebildet, d. h. die Strömungsführung für die Umgebungsluft ist bzw. die Ein- und Auslassöffnungen für die Umgebungsluft sind nur auf zwei Seiten des Gehäuses vorgesehen, in Figur 1 5 links und rechts. An den parallel zur Zeichnungsebene liegenden Vorder- und Rückseiten ist keine Strömungsführung vorhanden, d. h. an diesen Seiten wird emittierter Schall leichter auf die Außenwände des Gehäuses übertragen als im Bereich der

Strömungsführung . 10

Nach der Erfindung ist nun - mit anderen Worten ausgedrückt - vorgesehen, dass die Strömungsführung die Wärmepumpenkomponente mantelartig umhüllt, d. h. mindestens von allen vertikalen

Seiten des Gehäuses. Noch etwas genauer betrachtet, ist bezüg- 15 lieh der Strömungsführung vorgesehen, dass diese derart ausgebildet ist, dass sie die Umgebungsluft in Form eines Mantelstroms um die Wärmepumpenkomponente leitet. Der Begriff Mantelstrom ist dabei der Triebswerkstechnik entlehnt, bei der in

Bezug auf ein Strahltriebwerk zwischen einem Kernstrom und ei- 20 nem Mantelstrom unterschieden wird (siehe hierzu http://de.wi- kipedia.org/w/index.php?title=Mantelstrom&oldid=10022038 4 ) .

Ein solcher Kernstrom ist bei der erfindungsgemäßen Wärmepumpe dabei nicht zwingend vorhanden, wesentlich ist aber, dass der

Mantelstrom bei der erfindungsgemäßen Lösung den Kernstrom 25 oder eben eine entsprechende Komponente mantelartig umhüllt.

Der Mantelstrom kann dabei bezogen auf eine Vertikalachse des

Gehäuses mehr oder weniger genau rotationssymmetrisch sein:

Ist zum Beispiel, was bevorzugt ist, das Gehäuse zylinderförmig ausgebildet, so ergibt sich im Prinzip eine sehr gut aus- 30 geprägte Rotationssymmetrie. Ist das Gehäuse dagegen im Querschnitt zum Beispiel drei- oder mehreckig ausgebildet, so er- geben sich angenähert drei oder mehr Strömungssegmente, die zueinander etwa symmetrisch (in den genannten Beispielen C ₃ - bzw. Cn-symmetrisch ) sind, wobei natürlich letztlich mögliche

Einbauten bzw. Umfangssingularitäten in der Strömungsführung zwar vorhanden sein können, die grundsätzliche Dreh- bzw. Ro- 5 tationssymmetrie der Strömung bzw. der Strömungssegmente aber nicht beeinflussen.

Bezüglich der Strömungsführung ist weiterhin vorzugsweise vorgesehen, dass diese wahlweise von einer Einlassöffnung am Ge- 10 häuse bis zur Wärmepumpenkomponente oder von der Wärmepumpenkomponente bis zu einer Auslassöffnung am Gehäuse oder sogar von der genannten Einlassöffnung bis zur genannten Auslassöffnung reicht. Sollte dabei zum Beispiel die Einlassöffnung nur an einer Umfangsstelle des Gehäuses vorgesehen sein, so be- 15 ginnt die Strömungsführung letztlich an der Stelle, an der die

Strömung der Umgebungsluft zum ersten Mal tatsächlich als Mantelstrom bzw. mindestens grob rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Für das Ende der Strömungsführung gilt analog das Gleiche. 20

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Wärmepumpe ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.

Der Vollständigkeit halber wird noch auf folgende Patentdoku- 25 mente hingewiesen: EP 0 079 834 AI, DE 40 16 563 AI, DD 0152

847 AI und DE 22 09 885 A, die aber im Unterschied zur erfindungsgemäßen Lösung durchweg gerade keine mantelartige Strömungsführung im Sinne des Patentanspruchs 1 aufweisen.

Die erfindungsgemäße Wärmepumpe einschließlich ihrer vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Patentansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigt

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Figur 1 im Schnitt eine Wärmepumpe nach dem Stand der Technik;

Figur 2 im Schnitt eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wärmepumpe;

Figur 3 in Seitenansicht die Wärmepumpe gemäß Figur 2; 10

Figur 4 eine Schnittdarstellung der Wärmepumpe gemäß Figur

3 entlang der Schnittebene A-A;

Figur 5 eine Schnittdarstellung der Wärmepumpe gemäß Figur

3 entlang der Schnittebene B-B;

Figur 6 eine Schnittdarstellung der Wärmepumpe gemäß Figur 15

3 entlang der Schnittebene C-C;

Figur 7 eine Schnittdarstellung der Wärmepumpe gemäß Figur

3 entlang der Schnittebene D-D; und

Figur 8 perspektivisch und geschnitten die Wärmepumpe gemäß

Figur 2. 20

Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Wärmepumpe, die zur Aufstellung im Freien (also außerhalb eines Gebäudes) vorgesehen und ausgebildet ist, zunächst anhand ihrer gegenständlichen

Merkmale genauer erläutert. Abschließend folgt eine funktiona- 25 le Beschreibung.

Der Vergleich der Figuren 1 und 2 zeigt, dass beide Wärmepumpen zunächst in an sich bekannter Weise aus einem von Umgebungsluft durchströmten Gehäuse 1, einer im Gehäuse 1 angeord- 30 neten Strömungsführung 2 für die Umgebungsluft und einer der

Strömungsführung 2 zugeordneten, mit der Umgebungsluft wech- selwirkenden, ebenfalls im Gehäuse 1 angeordneten und schallemittierenden Wärmepumpenkomponente 3 bestehen.

Weiterhin ist bei beiden Wärmepumpen am Gehäuse 1 zur Zu- und

Abführung der Umgebungsluft wahlweise eine mit der Strömungs- 5 führung 2 verbundene Einlass- und/oder Auslassöffnung 2.1, 2.2 vorgesehen. Bei der erfindungsgemäßen Wärmepumpe ist darüber hinaus zur Vermeidung einer inneren Verschmutzung vorteilhaft vorgesehen, dass wahlweise die Einlass- und/oder die Auslassöffnung 2.1, 2.2 mit einem luftdurchlässigen Siebelement 12 10 verschlossen ausgebildet ist bzw. sind.

Wesentlich für alle Ausführungsformen der erfindungsgemäßen

Wärmepumpe ist nun, dass die Strömungsführung 2 zur Ausbildung eines Mantelstroms der Umgebungsluft im Gehäuse 1 die Wärme- 15 pumpenkomponente 3 an ihren Vertikalseiten mantelartig umschließend ausgebildet ist.

Wie eingangs erläutert, kann auf diese Weise der emittierte

Schallpegel der Wärmepumpe erheblich reduziert werden. Während 20 bekannte Wärmepumpen (also zum Beispiel die gemäß Figur 1) typischer Weise einen Schallleistungspegel von über 60 dB(A) aufweisen, hat die erfindungsgemäße Wärmepumpe - wie Versuche ergeben haben - nur noch einen Schallleistungspegel von 54 dB(A) . Mit Blick auf eine Faustformel (siehe http: //de.wikipe- 25 dia.org/w/index.php?title=Schalldruckpegel&oldid=1265200 72 ) ,

gemäß der 10 dB(A) Reduktion des Schallleistungspegels etwa als halbe Lautstärke wahrgenommen werden, stellt die genannte

Senkung um mehr als 6 dB(A) dabei ersichtlich eine erhebliche

Reduktion dar. 30 Zu den gegenständlichen Merkmale der erfindungsgemäßen Wärmepumpe, deren Wärmepumpenkomponente 3 in bekannter Weise einen

Wärmeübertrager 4 umfasst, zurückkommend, ist vorgesehen, dass dieser Wärmeübertrager 4 vom Mantelstrom der Umgebungsluft umschlossen und vorzugsweise als einerseits von der Umgebungs- 5 luft und andererseits von einem Kältemittel durchströmter Lamellenwärmeübertrager ausgebildet ist.

Weiterhin umfasst die Wärmepumpenkomponente 3 in an sich bekannte Weise einen vorzugsweise elektromotorisch betriebenen 10 Ventilator 5, wobei dieser im Unterschied zur Lösung gemäß Figur 1 bei der erfindungsgemäßen Lösung eine vertikal ausgerichtete Drehachse aufweist und von oben nach unten durchströmt wird.

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Ferner ist im Unterschied zur viereckigen Variante gemäß Figur

1 erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Gehäuse 1 im Horizontalquerschnitt gesehen wahlweise dreieckig, viereckig, fünf- oder mehr als fünfeckig oder rundlich, besonders bevorzugt - siehe hierzu die Ausführungsform gemäß Figur 2 bis 7 - kreis- 20 rund, ausgebildet ist.

Außerdem ist, wie oben bereits erwähnt, vorgesehen, dass die

Strömungsführung 2 wahlweise von der Einlassöffnung 2.1 am Gehäuse 1 bis zur Wärmepumpenkomponente 3, von der Wärmepumpen- 25 komponente 3 bis zur Auslassöffnung 2.2 am Gehäuse 1 oder (jedenfalls abschnittsweise) von der Einlassöffnung 2.1 bis zur

Auslassöffnung 2.2 erstreckt ausgebildet ist.

Ferner ist vorgesehen, dass wahlweise die Einlass- und/oder 30 Auslassöffnung 2.1, 2.2 über einen bzw. den Umfang des Gehäuses 1 verteilt angeordnet ist/sind. Bei einem wie in den Figu- ren 2 bis 7 dargestellten, im Querschnitt kreisrunden Gehäuse

1 liegen die Öffnungen somit im Prinzip in der Fläche eines

Zylinderringes. Bei einem im Querschnitt mehreckigen Gehäuse 1 ergeben sich entsprechende Kanten in den Flächen für die Öffnungen, wobei grundsätzlich auch Stege oder dergleichen zwi- 5 sehen den Öffnungen vorgesehen sein können.

Weiterhin ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass das Gehäuse

1 einen oberen und einen unteren Gehäuseabschnitt 1.1, 1.2 aufweist. Dabei ist im oberen Gehäuseabschnitt 1.1 ein oberer 10 Mantelkanal 2.3 (mit einer vertikal orientierten Hauptachse) zur Zuführung der Umgebungsluft und im unteren Gehäuseabschnitt 1.2 ein unterer Mantelkanal 2.4 (ebenfalls mit einer vertikal orientierten Hauptachse ) zur Abführung der Umgebungsluft vorgesehen. Außerdem ist entsprechend die Einlassöffnung 15 2.1 am oberen Gehäuseabschnitt 1.1 und die Auslassöffnung 2.2 um unteren Gehäuseabschnitt 1.2 angeordnet.

Weiterhin ist im oberen Gehäuseabschnitt 1.1 der Wärmeübertrager 4 angeordnet, der besonders bevorzugt als Ringzylinder mit 20 vertikal orientierter Hauptachse bzw. im Horizontalquerschnitt gesehen ringförmig ausgebildet ist.

Dabei ist der Wärmeübertrager 4 weiterhin einen ersten Innenraum 9 begrenzend und vorzugsweise zur insbesondere horizonta- 25 len Führung der Umgebungsluft vom Mantelstrom in diesen ersten

Innenraum 9 ausgebildet.

Der bereits genannte Ventilator 5 ist dem ersten Innenraum 9 des Wärmeübertragers 4 zugeordnet, und zwar besonders bevor- 30 zugt, wie dargestellt, am gehäusebodenseitigen Ende des Ringzylinders . Weiterhin ist vorgesehen, dass dem Ventilator 5 abströmseitig wahlweise eine vorzugsweise am unteren Mantelkanal 2.4 ausmündende, vorzugsweise aus einem schalldämmenden Material, insbesondere Polystyrol, gebildete kegel- oder pyramidenförmige 5 Strömungsumlenkung 6 zugeordnet ist. Deren Spitze ist dabei besonderes bevorzugt mit einer Drehachse des Ventilators 5 fluchtend ausgebildet. Außerdem ist der genannte untere Mantelkanal 2.4 einen zweiten Innenraum 10 begrenzend ausgebildet, wobei in diesem bzw. im unteren Gehäuseabschnitt 1.2 min- 10 destens der Verdichter der Wärmepumpe, vorzugsweise auch ein weiterer Wärmeübertrager, insbesondere ein Plattenwärmeübertrager, ein Drosselelement und Teile eines Kältekreislaufes der Wärmepumpe angeordnet sind (nicht extra dargestellt).

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Ferner ist im Gehäuse 1 ein Traggestell 7 für die Wärmepumpenkomponenten wie Verdichter, Wärmeübertrager etc. angeordnet, an dem insbesondere Gehäuseaussenschalen 8 befestigt sind und das vorzugsweise im Horizontalquerschnitt gesehen (siehe insbesondere Figur 4 bis 7) rechteckig, insbesondere quadratisch, 20 ausgebildet ist.

Zur Verbesserung der Strömungsführung ist weiterhin und wie aus den Figuren ersichtlich im Gehäuse 1 im Bereich der Einlassöffnung 2.1 eine erste Strömungsumlenkung 2.5 und im Be- 25 reich der Auslassöffnung 2.2 eine zweite Strömungsumlenkung

2.6 vorgesehen. Dabei ist die Strömungsumlenkung 2.5, 2.6 wahlweise (also je nach Strömungsrichtung, was noch genauer erläutert wird) zur Umlenkung der Umgebungsluft von horizontal nach vertikal oder umgekehrt ausgebildet. Als Material für die 30 Strömungsumlenkung 2.5, 2.6 wird besonders bevorzugt ein schalldämmendes Material, insbesondere Polystyrol, verwendet. Schließlich ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zwischen dem

Mantelkanal 2.3, 2.4 und einer Außenwandung des Gehäuses 1, insbesondere der bereits genannten Gehäuseaussenschale 8, eine

Schallisolation 11 angeordnet ist. 5

Die erfindungsgemäße Wärmepumpe funktioniert wie folgt:

Umgebungsluft strömt über die über den gesamten Umfang des oberen Gehäuseabschnitts 1.1 des Gehäuses 1 verteilte Einlass- 10 Öffnung 2.1 in den oberen Mantelkanal 2.3, wobei sie gleich zu

Beginn von der ebenfalls vollumfänglichen Strömungsumlenkung

2.5 von horizontal nach vertikal (nach oben) umgelenkt wird.

Weiter durch den vom Ventilator 5 erzeugten Unterdruck angezogen, strömt die im Mantelkanal 2.3 befindliche und sowohl den 15 Wärmeübertrager 4 als auch den Ventilator 5 umschließende Umgebungsluft als nächstes nach einer weiteren Umlenkung horizontal durch den Wärmeübertrager 4 in den (ersten) Innenraum

9. Dort wird die Umgebungsluft ein weiteres Mal umgelenkt, diesmal nach unten in Richtung Ventilator 5. 20

Beim Durchtritt durch den Wärmeübertrager 4 findet die beabsichtigte Übertragung von Wärme statt, und zwar entweder von der Umgebungsluft auf ein den Wärmeübertrager 4 durchströmendes Kältemittel (so genannter Heizbetrieb) oder von diesem auf 25 die durchströmende Luft (so genannter Kühlbetrieb).

Der Wärmeübertrager 4 ist dabei kältemittelseitig über einen nicht extra dargestellten Kältekreis mit den weiteren typischen Komponenten einer Wärmepumpe verbunden, also zum Bei- 30 spiel mit einem Verdichter, einem Drosselelement und einem weiteren Wärmeübertrager zu Übertragung von Wärme zum Beispiel an einen Heizkreis eines Gebäudes. Die genannten Komponenten sind dabei vorzugsweise im zweiten Innenraum 10 angeordnet und ebenfalls, wie bereits erläutert, von einem bzw. dem Mantelkanal 2.4 für die abzuführende Umgebungsluft umschlossen.

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Zurück zur Strömungsführung kommend, gelangt die Luft nach dem

Ventilator 5 zu der genannten kegel- bzw. pyramidenförmigen

Strömungsumlenkung 6 und nach dieser in den Mantelkanal 2.4 im unteren Gehäuseabschnitt 1.2. Dort strömt die Luft vertikal von oben nach unten bis sie zu einer weiteren Strömungsumlen- 10 kung 2.6 und vor dort zur ebenfalls über den Umfang verteilt angeordneten Austrittsöffnung 2.2 gelangt.

Wie ersichtlich, wird, was ebenfalls zur Reduzierung des emittierten Schalldruckpegels beiträgt, die über die Einlassöff- 15 nung 2.1 angesaugte und über die Auslassöffnung 2.2 abgeblasene Luft innerhalb der Wärmepumpe mehrfach umgelenkt. Außerdem sind erfindungsgemäß, wie erläutert, alle schallemittierenden

Komponenten entweder vom oberen oder unteren Mantelkanal 2.3, 2.4 rundherum vollständig umschlossen, d. h. im Innern des Ge- 20 häuses 1 entstehender Schall kann das Gehäuse 1 praktisch nur auf Umwegen verlassen.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse

1. 1 oberer Gehäuseabschnitt

1. 2 unterer Gehäuseabschnitt

2 Strömungsführung

2. 1 Einlassöffnung

2. 2 Auslassöffnung

2. 3 oberer Mantelkanal

2. 4 unterer Mantelkanal

2. 5 Strömungsumlenkung

2. 6 Strömungsumlenkung

3 Wärmepumpenkomponente

4 Wärmeübertrager

5 Ventilator

6 Strömungsumlenkung

7 Traggestell

8 Gehäuseschale

9 erster Innenraum

10 zweiter Innenraum

11 Schallisolation

12 Siebelement