Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung der Schallemission einer insbesondere mit Inverter ausgestatteten Wärmepumpe oder Klimaanlage, bei welchem in einem zur Aufstellung im Außenbereich eines Gebäu- des bestimmten Außengerät der Wärmepumpe oder Klimaanlage eine als Ventilator oder Kompressor ausgebildete Gerätekomponente betrieben und dabei Schall emittiert wird. Die Erfindung betrifft weiter ein System zur Durchführung eines solchen Verfahrens. Luft/Wasser-Wärmepumpen beziehen Ihre Wärme üblicherweise aus der Umgebungsluft. Dazu wird eine Außeneinheit im Freien in der Nähe des zu beheizenden Gebäudes aufgestellt. Dort wird Wärme aus der Umgebungsluft über einen Wärmetauscher an ein Kältemittel übertragen. Um die Wärmeübertragung effizient zu gestalten, muss ein großer Luftstrom durch den Wärmetauscher geführt werden. Dieser Luftstrom wird üblicherweise durch einen Ventilator erzeugt. Sowohl der Luftstrom als auch der Ventilator selbst erzeugen dabei einen gewissen Luftschall, dessen Intensität von der Drehzahl des Ventilators abhängig ist. Bei so genannten Inverter-Geräten sind der Kompressor und der Ventilator über weite Betriebsbereiche in Drehzahl und Leistung modulierbar. Für beide Aggregate gilt, dass Ihre Schall-Emission mit zunehmender Leistungsaufnahme deutlich zunimmt. Bei oftmals dichter Bebauung kommt es immer wieder zu Kritik bezüglich der Geräuschemission von kältetechnischen Außengeräten (Wärmepumpen und Klimageräte) bezüglich ihrer Geräuschentwicklung.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die im Stand der Technik bekannten Verfahren und Systeme weiter zu verbessern und mit einfachen Mitteln eine betriebsbedingte Lärmbelästigung weitgehend ohne Leistungseinbußen zu vermindern.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 bzw. 10 angegebe- ne Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, dass eine Schallquelle dann als subjektiv störend empfunden wird, wenn sie deutlich lauter ist als der Umgebungslärm bzw. die Umgebungsgeräusche. Die Erfindung hat daher das Ziel, die Geräusch-Emission eines Außengerätes einer Wärmepumpe oder eines Klimagerätes in Abhängigkeit des gemessenen aktuellen Umgebungsgeräuschpegels zu steuern Dementsprechend wird erfindungsgemäß vorge- schlagen, dass ein Lärmpegel des Umgebungslärms im Bereich des Außengeräts mittels einer Messeinheit erfasst wird, dass eine obere Grenzdrehzahl der Gerätekomponente in Abhängigkeit von dem Lärmpegel bestimmt wird, und dass die Drehzahl für den Betrieb der Gerätekomponente durch die Grenzdrehzahl nach oben begrenzt wird. Durch das Messen des Umge- bungsgeräuschpegels und der davon abhängigen Festlegung einer Grenzdrehzahl wird sichergestellt, dass die Erhöhung des Umgebungsgeräuschpegels in der Umgebung des Aufstellungsortes des Außengerätes einen bestimmten, frei definierbaren Wert nicht überschreitet und somit nicht störend wahrgenommen wird.

In diesem Zusammenhang ist es allgemein von Vorteil, wenn bis zum Erreichen einer vorgegebenen Maximaldrehzahl der Gerätekomponente mit zunehmendem Lärmpegel eine zunehmende Grenzdrehzahl bestimmt wird. Für eine definierte Regelungsstrategie ist es vorteilhaft, wenn die Grenzdrehzahl durch einen ggf. empirisch vordefinierten funktionalen Verlauf oder eine Umsetzungstabelle in Abhängigkeit von dem erfassten Lärmpegel ermittelt wird.

Weitere Gebrauchsvorteile lassen sich dadurch erreichen, dass der funktio- nale Verlauf oder die Umsetzungstabelle nach Maßgabe von Betriebsbedingungen am Aufstellort des Außengeräts angepasst wird.

Eine weitere Betriebsoptimierung sieht vor, dass die Gerätekomponente in einem Drehzahlbereich unterhalb der Grenzdrehzahl bedarfsabhängig mit variabler Drehzahl betrieben wird.

Vorteilhafterweise wird die Gerätekomponente während der Erfassung des Lärmpegels abgeschaltet, so dass der Umgebungsgeräuschpegel immer ohne die Eigenemission bestimmt werden kann.

Um sich ändernde Umgebungsbedingungen zu berücksichtigen, ist es günstig, wenn der Lärmpegel in Zeitintervallen intermittierend erfasst wird, und wenn der jeweils erfasste Lärmpegel für einen nachfolgenden Zeitraum als Referenzgröße zur Bestimmung der Grenzdrehzahl herangezogen wird.

Vorteilhafterweise wird der Lärmpegel über eine Messdauer als mittlerer Signalpegel erfasst.

Eine weitere Verbesserung sieht vor, dass der Lärmpegel mittels eines Mik- rofons als Messeinheit erfasst wird, wobei das Mikrofon in das Außengerät integriert oder separat vom Außengerät installiert sein kann.

Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird auch ein System zur Beeinflussung der Schallemission einer Wärmepumpe oder Klimaanlage mit folgenden Merkmalen vorgeschlagen: (1 ) einem im Außenbereich eines Gebäudes aufstellbaren, einen Ventilator oder Kompressor als Schall emittierende Gerätekomponente umfassenden Außengerät der Wärmepumpe oder Klimaanlage; (2) eine zur Erfassung eines Lärmpegels des Umgebungslärms im Bereich der Außeneinheit ausgebildete Messeinheit; (3) eine zur Bestimmung einer oberen Grenzdrehzahl der Gerätekomponente in Abhängigkeit von dem Lärmpegel eingerichtete Signalverarbeitungseinheit; und (4) eine Steuereinheit zur Drehzahlbegrenzung der Gerätekomponente auf die Grenzdrehzahl. Damit werden die eingangs in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erwähnten Vorteile gleichermaßen erreicht.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand des in der Zeichnung in schemati- scher Weise dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: eine schaubildliche Darstellung eines Außengeräts einer Wärmepumpe mit einer Steuereinheit zur geräuschadaptiven Drehzahlkontrolle; einen funktionellen Verlauf der zulässigen Grenzdrehzahl eines Schallemitters der Wärmepumpe in Abhängigkeit von dem Umgebungslärm. Die in Fig. 1 symbolisch dargestellte Wärmepumpe umfasst ein im Außenbereich eines Gebäudes 12 aufgestelltes Außengerät 14, welches einen Ventilator 16 zur Erzeugung eines Luftstroms durch einen nicht gezeigten Wärmetauscher und einen Kompressor 18 zur Verdichtung eines Kältemittels als motorisch angetriebene Gerätekomponente enthält. Dabei wird dem Luft- ström Wärme entzogen und über den Wärmetauscher an das Kältemittel abgegeben. Zur selbstadaptiven Geräuschregelung ist eine Messeinheit 20 in Verbindung mit einem Signalprozessor 22 und eine Steuer- bzw. Kontrolleinheit 24 als Stellglied zur Drehzahlbegrenzung des Ventilators 16 bzw. Kompressors 18 vorgesehen.

Die Wärmepumpe 10 ist als so genanntes Splitgerät über Kältemittelleitungen 26 mit dem Außengerät 14 verbunden. Bei Anlagen mit Inverter bzw. Inverter-Technologie wird die Leistung des Kompressors 18 und ggf. des Ventilators 16 variabel dem Wärmebedarf angepasst. Dies erfolgt durch eine drehzahlvariable Ansteuerung des jeweiligen Antriebsmotors durch einen Frequenzumrichter (Inverter). Hierbei wird Wechselstrom aus dem Stromnetz zunächst in Gleichstrom gewandelt, während ein nachgeordneter Wechselrichter den Strom wieder in Wechselstrom mit unterschiedlicher Frequenz umwandelt. Je nach Wechselstromfrequenz verändert sich dann die Drehzahl des Antriebsmotors und entsprechend die Leistung des Kompressors. Als Messeinheit 20 zur Erfassung des Umgebungslärms ist ein Mikrofon vorgesehen, das in dem Außengerät 14 integriert sein kann oder separat im Außenbereich des Gebäudes 12 installiert sein kann.

Im Betrieb der Anlage wird der Umgebungslärm bzw. die Schallimission mit- tels des Mikrofons 20 während einer vorgegebenen Messdauer als mittlerer Signalpegel P erfasst, wobei die Schall emittierende Gerätekomponente 16, 18 während der Messung abgeschaltet wird. Dieser Vorgang erfolgt intermittierend in vorgegebenen Zeitintervallen, wobei der jeweils erfasste Signalpegel P für den jeweils nachfolgenden Zeitraum als Referenzgröße zur nach- stehend erläuterten Bestimmung einer Grenzdrehzahl des Antriebsmotors der Gerätekomponente 16, 18 herangezogen wird. Qualitativ erfolgt dies derart, dass mit zunehmendem Umgebungslärm bzw. Signalpegel P die Grenzdrehzahl erhöht wird. Hierbei wird die Schallemission durch das Außengerät 14 an die Geräuschentwicklung in der Umgebung des Aufstellorts angepasst, so dass eine Störung von Personen, die sich in der Nähe aufhalten, weitgehend vermieden wird.

Fig. 2 zeigt beispielhaft einen vordefinierten funktionalen Verlauf der Grenzdrehzahl n (1 /min) in Abhängigkeit vom Signalpegel P (dB) des Umgebungs- lärms, wie er in dem Signalprozessor 22 verarbeitet wird. Bis zu einer bauartbedingten Maximaldrehzahl n _m des Motors wird eine Grenzdrehzahl entsprechend dem Kurvenverlauf ermittelt. Dabei kann der Antriebsmotor der Gerätekomponente 16, 18 im Inverterbetrieb auch bedarfsabhängig mit variabler Drehzahl bis zu dieser Grenzdrehzahl betrieben werden. Die Grenzdrehzahl stellt somit eine obere Drehzahlschranke für die Dauer eines Betriebsintervalls dar, bis ein aktueller Signalpegel P erneut erfasst wird. Bei einer parallelen Kontrolle von Ventilator 16 und Kompressor 18 können jeweils eigens angepasste Funktionsverläufe oder ggf. Umsetzungstabellen mit gespeicherten Wertepaaren P,n steuerungstechnisch verarbeitet werden. Denkbar ist auch eine Parameteranpassung an die Betriebsbedingungen vor Ort.

Die vorstehend am Beispiel einer Wärmepumpe 10 erläuterte Betriebsgeräuschanpassung kann gleichermaßen bei Klimakompressoren und Ventilatoren in Außengeräten von Klimaanlagen erfolgen. Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Beeinflussung der Schallemission einer Wärmepumpe 10 oder Klimaanlage, bei dem in einem Außengerät 14 eine als Ventilator 16 oder Kompressor 18 ausgebildete Gerätekomponente 16,18 betrieben und dabei Schall emittiert wird. Zur selbstadaptiven Geräuschregelung wird vorgeschlagen, dass ein Lärmpegel des Umgebungslärms im Bereich des Außengeräts 14 mittels einer Messeinheit 20 erfasst wird, dass eine obere Grenzdrehzahl der Gerätekomponente 16,18 in Abhängigkeit von dem Lärmpegel bestimmt wird, und dass die Drehzahl für den Betrieb der Gerätekomponente 16,18 durch die Grenzdrehzahl nach oben begrenzt wird.