EP4212786A1 - Verfahren zum abtauen eines lufteintrittsgitters eines verdampfers einer luft-wärmepumpe, vorrichtung zur durchführung des verfahrens und computerprogrammprodukt - Google Patents

Verfahren zum abtauen eines lufteintrittsgitters eines verdampfers einer luft-wärmepumpe, vorrichtung zur durchführung des verfahrens und computerprogrammprodukt Download PDF

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EP4212786A1
EP4212786A1 EP23151866.3A EP23151866A EP4212786A1 EP 4212786 A1 EP4212786 A1 EP 4212786A1 EP 23151866 A EP23151866 A EP 23151866A EP 4212786 A1 EP4212786 A1 EP 4212786A1
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EP
European Patent Office
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evaporator
air
air inlet
inlet grille
heat exchanger
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP23151866.3A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Lebernegg
Frank Dziwak
Luis Decker
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.)
Vaillant GmbH
Original Assignee
Vaillant GmbH
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
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    • F24F2007/005—Cyclic ventilation, e.g. alternating air supply volume or reversing flow direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/02—Heat pumps of the compression type

Definitions

  • the invention relates to a method for defrosting an air inlet grille exposed to the ambient air of a heat exchanger or an evaporator of an air heat pump, which extracts heat from the ambient air during normal operation.
  • B for heating a building and / or for heating domestic water.
  • Ambient air is always understood here as the outside air, outside of buildings, even if the evaporator or heat exchanger itself is arranged in a building, for example a frost-free installation room. In such a case, the evaporator or heat exchanger is also traversed by outside air, which is conducted via suitable flow paths.
  • the invention further relates to a computer program product for executing a method for defrosting an evaporator or heat exchanger of an air heat pump.
  • an evaporator of an air heat pump has a very cold coolant flowing through it inside, the temperature of which is significantly below that of the ambient air, heat being extracted from the ambient air and evaporating the coolant.
  • parts of the outer surface of the evaporator can assume temperatures below the freezing point of water.
  • This also applies accordingly to other heat exchangers that use brine as a heat transfer medium, for example.
  • moisture from the air water vapor
  • this ice increases in thickness, it impedes heat exchange and can even lead to mechanical damage to the evaporator or heat exchanger. It is therefore customary to defrost icy evaporators or heat exchangers as required or periodically.
  • a heat pump can be operated in reverse (it then works like an air conditioner or refrigerator), whereby the inner surface of the evaporator (which then serves as a kind of condenser) is heated and ice on its outer surface is thawed as a result. The ice turns into liquid water, which drips off and can be drained away.
  • icing occurs on evaporators or heat exchangers exposed to the ambient air, especially at low ambient temperatures, in particular at temperatures of the ambient air below the freezing point of water. This makes defrosting more difficult, while unfavorable wind conditions (wind direction and speed are important parameters) can cause additional difficulties.
  • the object of the present invention is therefore to at least partially alleviate the problems described with reference to the prior art.
  • the invention should include the creation of a method and a device for carrying out this method for defrosting or de-icing an air inlet grille of an evaporator or heat exchanger of an air heat pump and an associated computer program product. Additional or extensive equipment of the air heat pump should be avoided as far as possible.
  • a method for defrosting an air inlet grille of an evaporator or heat exchanger of an air heat pump contributes to this, in which during and/or (chronologically) after defrosting of the evaporator or heat exchanger and before it cools down again, a reverse flow of air is directed through the evaporator to the air inlet grille and through it is produced.
  • the method for defrosting the air inlet grille can be automatically linked to a defrosting process of the evaporator or heat exchanger. It can be provided that the defrosting process of the evaporator or heat exchanger starts first and then, possibly after a sensory check of environmental parameters and/or a predetermined time interval, the method for defrosting the air inlet grille is initiated. It is possible that the defrosting process of the evaporator or heat exchanger ends first and then, possibly after a sensory check of ambient parameters and/or a predetermined time interval, the method for defrosting the air inlet grille is ended.
  • the procedure for defrosting the air intake grille and the defrosting process of the evaporator or heat exchanger partially overlap in time, In particular, it can be provided that there is at least one time period in which only the defrosting process of the evaporator or heat exchanger is carried out. It is possible that the defrosting process of the evaporator or heat exchanger is completed first and then (possibly immediately) the defrosting of the air inlet grille is initiated (and ended again later). In particular, it is provided that not every defrosting process of the evaporator or heat exchanger automatically involves a (simultaneous and/or overlapping) execution of the defrosting of the air inlet grille. Methods and devices are set up in particular in such a way that, for a defrosting process of the evaporator or heat exchanger, defrosting of the air inlet grille can be initiated or omitted as desired.
  • the defrosting of the air inlet grille includes a targeted or sufficiently intensive heat transport from the evaporator or heat exchanger (or their immediate vicinity) to the air inlet grille, which takes place by means of the reverse air flow.
  • the reversed air flow runs (unlike in normal operation of the air heat pump) from the evaporator or heat exchanger (or their immediate vicinity) to the air inlet grille.
  • the air inlet grille regularly represents a boundary to the outside environment of the heat pump, so that the reverse air flow when defrosting the air inlet grille is at least partially directed through the air inlet grille into the outside environment.
  • the defrosting of the air inlet grille is designed in such a way that ice build-up can actually be defrosted and not just a thin layer of frost.
  • the above-mentioned sensory testing of environmental parameters can include the following, for example: It is measured and checked whether a predefined humidity and/or temperature limit value has currently been reached. A measurement is carried out in particular using temperature and/or humidity sensors, and their measurement signals can be evaluated. A reverse flow of air can e.g. B. (only) then activated, if the formation of frost formations or ice build-up on the air inlet grille is likely due to the climatic environmental conditions, e.g. B at an air temperature below 7°C and/or relative humidity above 80% r. f.
  • the air heat pump is preferably switched over for or during defrosting, so that heat is supplied to the evaporator instead of being taken from the ambient air there. This switchover can be maintained until the air inlet grille has also (mainly or even completely) been defrosted.
  • the changeover that has traditionally been used to defrost the evaporator can also provide enough heat under most conditions to also defrost the air intake grille when needed.
  • an electric heater can also be used during defrosting, particularly in the case of heat exchangers or non-switchable systems. This means in particular that for the defrosting process of the evaporator or heat exchanger, an electric heater can be provided and activated, which generates an increase in the temperature (of the ambient air) at the evaporator or heat exchanger, which is then (partially) transported by the reversed air flow to the air inlet grille.
  • the direction of flow of an existing fan of the air-to-air heat pump is switched over to generate the reverse air flow. This does not require any additional components or devices if the fan already allows switching due to its design, otherwise this could possibly also be adjusted accordingly in a computer program product for controlling the fan and/or the air heat pump. Otherwise, a separate fan can be switched on, which can have a significantly lower output than the actual fan.
  • a reverse flow of air from the evaporator or heat exchanger to the air inlet grille is maintained during the entire defrosting process of the evaporator or heat exchanger and air inlet grille. This means a time saving compared to successive defrosting processes. If the air flow is weak and its strength is maintained by suitable control, even against and with wind, the heat losses to the environment caused by the reverse air flow are small.
  • the reverse air flow should have such a (flow) speed that the flowing air, after passing through the air inlet grille, is 1 to 10 K [Kelvin], preferably 3 to 6 K, above the freezing point of water there.
  • defrosting of the air inlet grille is thus ensured, but an unnecessarily large amount of energy is not released to the environment through the air inlet grille.
  • the air flow through the evaporator and/or the air inlet grille is observed and compared with reference data to detect the need to defrost the air inlet grille and/or a degree of icing that is still present during defrosting of the air inlet grille when the evaporator or heat exchanger has already been defrosted.
  • all sensors that are typically present in an (air heat pump) system anyway and serve to monitor the function of the air heat pump can be used. If the air flow through the evaporator is detected directly and/or indirectly by sensors, it is not easy to distinguish between icing of the evaporator or heat exchanger and one of the air inlet grille, since both impede the air flow.
  • a (partial) blockage of the flow cross section of the air inlet grille can be detected directly or indirectly by suitable sensors and the reverse air flow can then be activated if necessary.
  • a sensor signal evaluation and evaluation can be carried out or executed by a control unit. If the sensor signal limit values stored in the control unit are not reached or exceeded at the time of evaluation, the air inlet grille is automatically defrosted (possibly first the defrosting process of the evaporator or heat exchanger is activated and then). In particular, a sensor signal evaluation can also take place over time (trend evaluation) and defrosting of the air inlet grille can be activated when defined threshold values are reached.
  • the air inlet grille is adjustable (in terms of the free flow cross section and/or the direction of flow) and is brought into a position during defrosting that opposes the reverse air flow with a higher flow resistance than when the air inlet grille is completely open.
  • the air inlet grille is adjustable (in terms of the free flow cross section and/or the direction of flow) and is brought into a position during defrosting that opposes the reverse air flow with a higher flow resistance than when the air inlet grille is completely open.
  • a device for defrosting an air inlet grille of an evaporator or heat exchanger of an air heat pump also contributes to solving the problem, the evaporator or heat exchanger being at least one in its flow direction associated with a reversible fan and/or a separate fan, which is set up to generate and maintain a reverse flow of air through the evaporator or heat exchanger to the air inlet grille during and/or after a defrosting process of the evaporator or heat exchanger.
  • This can preferably be achieved by an axial fan whose direction of rotation can be switched and regulated.
  • the reverse air flow can be measured and regulated to a desired value, which means that different wind and weather conditions can also be compensated for or taken into account.
  • the air inlet grille is adjustable (mechanically or electrically), it can be set up in such a way that it assumes an at least partially closed position during a defrosting process. In other words, this means in particular that the flow cross section or the maximum throughput (given the same ambient conditions) through the air inlet grille is/is reduced. This enables more effective defrosting with less heat loss to the environment.
  • At least one sensor for measuring at least one parameter of an air flow through the evaporator or heat exchanger and air inlet grille, from whose measured value compared to reference data (calibration data) icing of the air inlet grille can be determined, at least when the evaporator or heat exchanger has just been defrosted.
  • reference data calibration data
  • the measured values of several sensors are used for control, which also provide information about icing of the evaporator or heat exchanger and air inlet grille.
  • An inlet sensor for pressure and/or flow rate (volume flow) is preferably arranged between the air inlet grille and the evaporator or heat exchanger. Such a direct measurement is the easiest way to diagnose the condition of the entrance grille.
  • the invention can be used particularly sensibly for evaporators and air inlet grilles of air heat pumps, because with these, fast and effective defrosting processes are important, especially in winter when outside temperatures are low, so that the actual function of heating for defrosting does not have to be interrupted for long and not too much additional (possibly electrical) energy has to be used for defrosting.
  • the method used for defrosting and the energy used to heat the evaporator are not important for the invention.
  • the invention can also be used for air inlet grilles arranged remotely from the evaporator or heat exchanger (and in exceptional cases, analogously, however, then without reversing the air flow also for air outlet grilles, which, however, are hardly at risk of icing).
  • a computer program product comprising instructions that cause the devices described to execute the methods described using suitable means.
  • the device can include a controller or a processor that can implement the commands of the computer program product and can thus, for example, control the motor.
  • This computer program product can be used in a central electronic control (or as an update thereof) in order to coordinate all processes with the devices according to the invention described.
  • FIG. 1 shows schematically a typical application of the invention. This occurs mainly with air heat pumps with an evaporator, which is used here as an example. But there are other use cases, e.g. B. in air-brine heat exchangers with a similar problem.
  • a refrigerant circuit 8 extracts heat from the ambient air 20 by means of an evaporator 3 .
  • Refrigerant flows through the evaporator 3, which is compressed in the circuit by a compressor 9, gives off heat in a heat exchanger 10 to a heating circuit (not shown) and is expanded in an expansion valve 11, thereby liquefying and being cooled very strongly.
  • Ambient air 20 is directed through the evaporator 3 in a forward airflow V by means of a blower 4 (or fan) with a motor 7 .
  • the heat contained in the ambient air and thus transferred evaporates the refrigerant in the evaporator 3 again.
  • the evaporator 3 is very cold during operation, namely z. B. 10 to 30 K below the freezing point of water, which is why moisture from the ambient air 20, at least in unfavorable weather conditions, freeze there and form a layer of ice. This hinders the transfer of heat and can lead to damage, which is why the evaporator 3 must be defrosted if necessary. Defrosted ice drips into a collecting pan 6 as water and is discharged from there.
  • the drip tray 6 must also be heatable in order to prevent it from icing up.
  • these well-known and mastered processes in which the evaporator 3 is temporarily heated using various methods, have not yet taken into account that the evaporator 3 is typically housed in an evaporator housing 1 (or in a suitable installation room), with the ambient air 20 passing through an air inlet grille 2 enters the evaporator housing 1 (or a shaft leading to the installation room), which in turn can also ice up.
  • This can be caused by the weather (snow, freezing rain, etc.), but also by physical proximity to the evaporator 3, which cools the air inlet grille 2 at least during a downtime after an operating phase and can thus contribute to the freezing of humidity.
  • this also applies to an air outlet 5, but this is typically flowed through by very dry air during operation because air humidity at the evaporator 3 has at least partially been frozen out, so that there is hardly any icing problem at the air outlet 5).
  • a reverse flow of air U is passed through the evaporator 3 to the air inlet grille 2 and through this during and/or after defrosting the evaporator 3 . This does not necessarily have to be done with every defrosting process, but only if an analysis of sensor data provides indications of an iced air inlet grille 2 .
  • At least one entry sensor 12 can be very useful for this purpose.
  • B. either the pressure or the volume flow between the air inlet grille 2 and evaporator 3 measures. In conjunction with at least one corresponding outlet sensor 13, statements about the icing of the evaporator 3 and the air inlet grille 2 can be obtained.
  • the entry sensor 12 is connected to a control and regulation unit 18 via a measuring line 14 connected, as well as the exit sensor 13 via a measuring line 15.
  • the motor 7 of the blower 4 is also connected via a combined measuring and control line 16 to the control and regulation unit 18, so that on the one hand information z.
  • B. receives the speed and power consumption of the fan 4, on the other hand can give control commands to the fan 4, in which direction and how much it should promote ambient air 20.
  • Further sensors 21 can be connected to the control and regulation unit 18 via further sensor connections 17 .
  • Much information can be used in diagnosing the condition of the evaporator 3 and air inlet grille 2, in particular data on the respective efficiency of the air source heat pump compared to an expected efficiency under given conditions.
  • reference values can be stored in the control and regulation unit 18, with which actually measured parameters can be compared in order to identify whether icing is present and, if so, whether it is occurring on the evaporator 3 and/or on the air inlet grille 2 .
  • the fan 4 is activated during and/or after the defrosting of the evaporator 3 to generate a reverse flow U, provided the design of the fan allows this (e.g. with an axial fan), or a separate blower 19 is switched on (with the blower 4 switched off) in order to generate the reverse air flow U.
  • the reverse air flow U is typically significantly weaker than the maximum possible forward air flow V, which is illustrated by the corresponding length of the associated arrows. It is usually less than 10%, possibly 1 to 5% of the maximum forward air flow V. Therefore, a separate fan 19 that may be required can be significantly smaller than the fan 4 for normal operation.
  • the air inlet grille 2 is adjustable, e.g. B. in the form of lamellae and can be opened more or less wide, sometimes even completely closed.
  • Such an adjustable air inlet grille 2, which also serves as a weather protection grille, should not be completely closed while it is being defrosted (otherwise you could not generate a reverse air flow U), but it should not be completely open either, since then more heat is released into the environment than is necessary. An almost closed position supports an efficient defrosting process.
  • the present invention allows an air inlet grille 2 in front of an evaporator 3, which is iced up due to weather conditions and/or operation, to be defrosted even at very low ambient temperatures below the freezing point of water and/or unfavorable wind conditions.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abtauen eines Lufteintrittsgitters (2) eines Verdampfers oder Wärmetauschers (3) einer Luft-Wärmepumpe, wobei bei und/oder nach einem Abtauen des Verdampfers oder Wärmetauschers (3) vor dessen Wiederabkühlung ein Umkehrluftstrom (U) durch den Verdampfer (3) zum Lufteintrittsgitter (2) hin und durch dieses hindurch erzeugt wird. Die Erfindung erlaubt es, ein Lufteintrittsgitter (2) vor einem Verdampfer oder Wärmetauscher (3), das durch Witterungsbedingungen und/oder Betrieb vereist ist, auch bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen unter dem Gefrierpunkt von Wasser und/oder ungünstigen Windverhältnissen abzutauen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtauen eines der Umgebungsluft ausgesetzten Lufteintrittsgitters eines Wärmetausches oder eines Verdampfers einer Luft-Wärmepumpe, welcher im Normalbetrieb der Umgebungsluft Wärme entzieht, die z. B. zur Heizung eines Gebäudes und/oder zum Erwärmen von Brauchwasser genutzt wird. Unter Umgebungsluft wird hier immer die Außenluft, außerhalb von Gebäuden verstanden, auch wenn der Verdampfer oder Wärmetauscher selbst in einem Gebäude, beispielsweise einem frostfreien Aufstellraum, angeordnet ist. Der Verdampfer oder Wärmetauscher wird auch in einem solchen Fall von Außenluft durchströmt, die über geeignete Strömungswege geleitet wird. Weiter betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zur Ausführung eines Verfahrens zum Abtauen eines Verdampfers oder Wärmetauschers einer Luft-Wärmepumpe.
  • Ein Verdampfer einer Luft-Wärmepumpe wird im Normalbetrieb in seinem Inneren von einem sehr kalten Kältemittel, dessen Temperatur deutlich unter der der Umgebungsluft liegt, durchströmt, wobei der Umgebungsluft Wärme entzogen wird, welche das Kältemittel verdampft. Insbesondere Teile der Außenoberfläche des Verdampfers können dabei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt von Wasser annehmen. Entsprechend gilt dies auch für andere Wärmetauscher, die beispielsweise Sole als Wärmeträgermedium nutzen. Dadurch wird Feuchtigkeit aus der Luft (Wasserdampf) kondensiert und gefriert an diesen Teilen zu Wassereis. Dieses Eis behindert mit zunehmender Dicke den Wärmeaustausch und kann sogar zu mechanischen Schäden an dem Verdampfer bzw. Wärmetauscher führen. Es ist daher üblich, vereiste Verdampfer oder Wärmetauscher bei Bedarf oder periodisch abzutauen. Dazu kann beispielsweise eine Wärmepumpe in umgekehrter Richtung betrieben werden (sie arbeitet dann wie eine Klimaanlage oder ein Kühlschrank), wobei die Innenoberfläche des Verdampfers (der dann quasi als Kondensator dient) aufgeheizt wird und dadurch Eis auf seiner Außenoberfläche abtaut. Das Eis wandelt sich in flüssiges Wasser um, welches abtropft und abgeführt werden kann. Allerdings tritt eine Vereisung an der Umgebungsluft ausgesetzten Verdampfern oder Wärmetauschern besonders auch bei niedrigen Umgebungstemperaturen auf, insbesondere bei Temperaturen der Umgebungsluft unterhalb des Gefrierpunktes von Wasser. Dies erschwert das Abtauen, wobei ungünstige Windbedingungen (Richtung und Geschwindigkeit des Windes sind dabei wichtige Parameter) noch zusätzliche Schwierigkeiten bewirken können.
  • Trotzdem gibt es verschiedene geeignete Verfahren zum Enteisen des Verdampfers selbst, die auch unter schwierigen Bedingungen funktionieren. In manchen Fällen wird dazu eine elektrische Zusatzheizung eingeschaltet, die (irgendwo) Wärme in das System einspeist. Nicht einbezogen in die bisherigen Betrachtungen wurde jedoch ein typischerweise dem Verdampfer oder Wärmetauscher vorgelagertes Lufteintrittsgitter. Da dieses sich oft nahe an dem Verdampfer oder Wärmetauscher befindet und sogar als erstes von möglicherweise feuchter Umgebungsluft durchströmt wird, kann auch ein solches Lufteintrittsgitter vereisen, was einerseits die Luftströmung zum Verdampfer oder Wärmetauscher behindert und andererseits zu Schäden führen kann. Auch gibt es lamellenartige verstellbare Eintrittsgitter, deren mechanische Funktion durch Vereisung beeinträchtigt werden kann. Gesonderte Einrichtungen zur Enteisung eines Lufteintrittsgitters sind bisher nicht üblich und auch schwer zu realisieren.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme wenigstens teilweise zu lindern. Insbesondere soll die Erfindung die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zum Abtauen bzw. zur Enteisung eines Lufteintrittsgitters eines Verdampfers oder Wärmetauschers einer Luft-Wärmepumpe sowie ein zugehöriges Computerprogrammprodukt umfassen. Dabei sollen zusätzliche bzw. umfangreiche Einrichtungen der Luft-Wärmepumpe nach Möglichkeit vermieden werden.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe dienen ein Verfahren und Vorrichtungen sowie ein Computerprogrammprodukt gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, veranschaulicht die Erfindung und gibt weitere Ausführungsbeispiele an.
  • Hierzu trägt ein Verfahren zum Abtauen eines Lufteintrittsgitters eines Verdampfers oder Wärmetauschers einer Luft-Wärmepumpe bei, bei dem während und/oder (zeitlich) nach einem Abtauen des Verdampfers oder Wärmetauschers und vor dessen Wiederabkühlung ein Umkehrluftstrom durch den Verdampfer zum Lufteintrittsgitter hin und durch dieses hindurch erzeugt wird.
  • Bisher wurde stets versucht, die Wärmeverluste an die Umgebungsluft beim Abtauen eines Verdampfers oder Wärmetauschers möglichst gering zu halten, um den Gesamtwirkungsgrad einer Anlage durch solche Vorgänge nicht zu sehr negativ zu beeinflussen. Dies bedeutet, dass beispielsweise ein Gebläse abgeschaltet und/oder der Zutritt von Umgebungsluft durch Klappen oder dergleichen möglichst weitgehend verringert wurde. So wurde die dem Verdampfer oder Wärmetauscher zugführte Wärme praktisch nur für dessen Enteisung eingesetzt. Dabei wurde nicht berücksichtigt, dass je nach Witterungsbedingungen auch ein Lufteintrittsgitter vereisen kann und dann den Luftstrom erheblich behindert, was auch den Gesamtwirkungsgrad der Anlage langfristig beeinträchtigt, wenn keine Enteisung erfolgt.
  • Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird jedoch nicht nur ein Luftstrom durch den Verdampfer oder Wärmetauscher verhindert, sondern während und/oder nach dem Abtauen des Verdampfers oder Wärmetauschers, also insbesondere dann, wenn dieser wärmer ist als die Umgebungsluft, ein Umkehrluftstrom vom Verdampfer bzw. Wärmetauscher durch das Lufteintrittsgitter erzeugt. Dieser Luftstrom sollte so limitiert sein, dass wenig(er) Wärme an die Umgebung abgegeben wird, aber dennoch das Eintrittsgitter erwärmt und abgetaut werden kann. Es wurde herausgefunden, dass ein Luftstrom von maximal 10%, vorzugsweise von unter 5%, des maximalen vorwärts gerichteten Luftstromes während des normalen Betriebes als Luft-Wärmepumpe hierfür ausreichen kann. Wind und andere Witterungsbedingungen können bei der Regelung dieses Luftstromes berücksichtigt werden.
  • Das Verfahren zum Abtauen des Lufteintrittsgitters kann automatisch an einen Abtauprozess des Verdampfers oder Wärmetauschers gekoppelt sein. Es kann vorgesehen sein, dass der Abtauprozess des Verdampfers oder Wärmetauschers zunächst startet und dann, ggf. nach einer sensorischen Prüfung von Umgebungsparametern und/oder einem vorbestimmten Zeitintervall, das Verfahren zum Abtauen des Lufteintrittsgitters eingeleitet wird. Es ist möglich, dass der Abtauprozess des Verdampfers oder Wärmetauschers zunächst endet und dann, ggf. nach einer sensorischen Prüfung von Umgebungsparametern und/oder einem vorbestimmten Zeitintervall, das Verfahren zum Abtauen des Lufteintrittsgitters beendet wird. Es ist möglich, dass sich das Verfahren zum Abtauen des Lufteintrittsgitters und des Abtauprozess des Verdampfers oder Wärmetauschers (nur) teilweise zeitlich überlagert, insbesondere kann vorgesehen sein, dass zumindest eine Zeitperiode vorliegt, in dem nur der Abtauprozess des Verdampfers oder Wärmetauschers ausgeführt wird. Es ist möglich, dass erst der Abtauprozess des Verdampfers oder Wärmetauschers abgeschlossen wird und (ggf. unmittelbar) danach das Abtauen des Lufteintrittsgitters initiiert (und noch später wieder beendet) wird. Insbesondere ist vorgesehen, dass nicht jeder Abtauprozess des Verdampfers oder Wärmetauschers automatisch eine (zeitgleiche und/oder überlagernde) Durchführung des Abtauens des Lufteintrittsgitters erfolgt. Verfahren und Vorrichtungen sind insbesondere so eingerichtet, dass zu einem Abtauprozess des Verdampfers oder Wärmetauschers wahlweise ein Abtauen des Lufteintrittsgitters initiiert oder unterlassen werden kann.
  • Das Abtauen des Lufteintrittsgitters umfasst einen gezielten bzw. ausreichend intensiven Wärmetransport vom Verdampfer oder Wärmetauscher (bzw. deren unmittelbarer Umgebung) hin zum Lufteintrittsgitter, der mittels des Umkehrluftstroms erfolgt. Der Umkehrluftstrom verläuft (anders als im Normalbetrieb der Luft-Wärmepumpe) von dem Verdampfer oder Wärmetauscher (bzw. deren unmittelbarer Umgebung) hin zum Lufteintrittsgitter. Das Lufteintrittsgitter stellt regelmäßig eine Abgrenzung zur Außenumgebung der Wärmepumpe dar, so dass der Umkehrluftstrom beim Abtauen des Lufteintrittsgitters zumindest teilweise durch das Lufteintrittsgitter in die Außenumgebung geleitet wird. Das Abtauen des Lufteintrittsgitter ist insbesondere so ausgeführt, dass tatsächlich Eisaufbau abgetaut werden kann und nicht nur eine dünne Reifschicht.
  • Die vorstehend angesprochene sensorische Prüfung von Umgebungsparametern kann beispielsweise folgendes umfassen: Es wird gemessen und geprüft, ob aktuell ein vordefinierter Feuchte- und/oder Temperaturgrenzwert erreicht ist. Eine Messung erfolgt insbesondere über Temperatur- und/oder Feuchtesensoren, wobei deren Messignale ausgewertet werden können. Ein Umkehrluftstrom kann z. B. (erst bzw. nur) dann aktiviert, wenn aufgrund der klimatischen Umgebungsbedingungen die Bildung von Frostformationen bzw. Eisaufbau am Lufteintrittsgitter wahrscheinlich sind, wie z. B bei einer Lufttemperatur kleiner 7°C und/oder relativen Luftfeuchte größer 80% r. F..
  • Bevorzugt erfolgt zum bzw. beim Abtauen eine Umschaltung der Luft-Wärmepumpe, so dass dem Verdampfer Wärme zugeführt statt dort aus der Umgebungsluft entnommen wird.- Diese Umschaltung kann so lange beibehalten werden, bis auch das Lufteintrittsgitter (überwiegend oder sogar vollständig) abgetaut ist. Die Umschaltung, die bisher zum Abtauen des Verdampfers eingesetzt wurde, kann unter den meisten Bedingungen auch genug Wärme bereitstellen, um das Lufteintrittsgitter bei Bedarf mit abzutauen.
  • Alternativ oder additiv kann auch eine elektrische Heizung beim Abtauen eingesetzt werden, insbesondere bei Wärmetauschern oder nicht umschaltbaren Systemen. Das bedeutet insbesondere, dass für den Abtauprozess des Verdampfers oder Wärmetauschers eine elektrische Heizung bereitgestellt und aktiviert werden kann, die am Verdampfer oder Wärmetauscher eine Erhöhung der Temperatur (der Umgebungsluft) erzeugt, die dann von dem Umkehrluftstrom (teilweise) hin zum Lufteintrittsgitter transportiert wird.
  • In einer bevorzugten Ausführung wird zur Erzeugung des Umkehrluftstromes ein vorhandenes Gebläse der Luft-Wärmepumpe in seiner Strömungsrichtung umgeschaltet. Das erfordert keine zusätzlichen Bauteile bzw. Einrichtungen, sofern das Gebläse eine Umschaltung bauartbedingt bereits erlaubt, sonst könnte dies ggf. auch in einem Computerprogrammprodukt zur Regelung des Gebläses und/ oder der Luft-Wärmepumpe entsprechend angepasst werden. Ansonsten kann ein separates Gebläse eingeschaltet werden, welches eine deutlich geringere Leistung als das eigentliche Gebläse haben kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird während des gesamten Abtauvorganges von Verdampfer oder Wärmetauscher und Lufteintrittsgitter ein Umkehrluftstrom vom Verdampfer oder Wärmetauscher zum Lufteintrittsgitter aufrechterhalten. Dies bedeutet eine Zeitersparnis gegenüber aufeinanderfolgenden Abtauvorgängen. Wenn der Luftstrom nur schwach ist und auch gegen und mit Wind in seiner Stärke durch eine geeignete Regelung aufrechterhalten wird, sind die durch den Umkehrluftstrom entstehenden Wärmeverluste an die Umgebung gering.
  • Insbesondere sollte der Umkehrluftstrom gerade eine solche (Strömungs-) Geschwindigkeit haben, dass die strömende Luft nach Durchlaufen des Lufteintrittsgitters 1 bis 10 K [Kelvin], vorzugsweise 3 bis 6 K, über dem Gefrierpunkt von Wasser dort liegt. So ist einerseits ein Abtauen des Lufteintrittsgitters sichergestellt, es wird aber nicht unnötig viel Energie durch das Lufteintrittsgitter hindurch an die Umgebung abgegeben.
  • Zur Erkennung der Notwendigkeit eines Abtauens des Lufteintrittsgitters und/oder eines während des Abtauens des Lufteintrittsgitters noch vorhandenen Vereisungsgrades bei schon abgetautem Verdampfer oder Wärmetauscher wird die Luftströmung durch den Verdampfer und/oder das Lufteintrittsgitter beobachtet und mit Referenzdaten verglichen. Hierzu können alle in einer (Luft-Wärmepumpen-) Anlage typischerweise ohnehin vorhandenen Sensoren herangezogen werden, die zur Beobachtung der Funktion der Luft-Wärmepumpe dienen. Wird der Luftstrom durch den Verdampfer direkt und/oder indirekt durch Sensoren erfasst, so kann nicht ohne Weiteres zwischen einer Vereisung des Verdampfers oder Wärmetauschers und einer des Lufteintrittsgitters unterschieden werden, da beide den Luftstrom behindern. Nach dem Abtauen des Verdampfers bzw. Wärmetauschers kann eine solche Behinderung aber nur noch vom Lufteintrittsgitter verursacht sein, so dass eine Vereisung dort dann erkannt werden kann. Das gleiche gilt für andere Messwerte, die erkennen lassen, ob die Luft- Wärmepumpe korrekt arbeitet. Bei charakteristischen Abweichungen von gespeicherten Referenzdaten (Kalibrierdaten) kann auf eine störende Vereisung des Lufteintrittsgitters geschlossen werden, insbesondere, wenn der Verdampfer oder Wärmetauscher gerade abgetaut wurde. Besonders hohe Sicherheit bei der Diagnose des Zustandes des Lufteintrittsgitters ist erreichbar durch einen Eintrittssensor zwischen Lufteintrittsgitter und Verdampfer bzw. Wärmetauscher, insbesondere einen Strömungssensor oder einen Drucksensor. Ein solcher kann auch besonders gut zur Regelung des Umkehrluftstromes genutzt werden.
  • Bei der bedarfsgerechten Erkennung der Notwendigkeit eines Abtauens des Lufteintrittsgitters kann eine (teilweise) Blockierung des Strömungsquerschnitts des Lufteintrittsgitter direkt oder indirekt durch geeignete Sensorik erkannt und dann bei Bedarf der Umkehrluftstrom aktiviert werden. Eine Sensorsignalauswertung und -bewertung kann von einem Steuergerät vorgenommen bzw. ausgeführt werden. Werden dabei zum Auswertezeitpunkt im Steuergerät hinterlegte Sensorsignalgrenzwerte unter- oder überschritten, erfolgt automatisch (ggf. zuerst eine Aktivierung der Abtauprozesses des Verdampfers oder Wärmetauschers und dann) ein Abtauen des Lufteintrittsgitters. Insbesondere kann eine Sensorsignalbewertung auch über die Zeit erfolgen (Trendbewertung) und eine Aktivierung Abtauen des Lufteintrittsgitters bei Erreichen definierter Schwellwerte erfolgen.
  • Eine direkte Erkennung einer (teilweisen) Blockade des Lufteintrittsgitters kann durch Abnahme des durch das Gebläse geförderten Luftvolumenstroms erfolgen:
    • Signalauswertung und Beurteilung des geförderten Luftvolumenstroms über einen Volumenstromsensor;
    • Signalauswertung und Beurteilung des geförderten Luftvolumenstroms über eine Druckdifferenz über den Verdampfer beziehungsweise Wärmetauscher;
    • Signalauswertung und Beurteilung des geförderten Luftvolumenstroms über die elektrische Leistungsaufnahme eines Motors des Gebläses.
  • Eine indirekte Erkennung einer (teilweisen) Blockade des Lufteintrittsgitters kann durch Abnahme der Wärmeentzugsleistung über den Verdampfer/Wärmetauscher im Heizbetrieb erfolgen:
    • Signalauswertung und Beurteilung der Wärmeentzugsleistung über eine Temperaturdifferenz;
    • Signalauswertung und Beurteilung der Wärmeentzugsleistung über die Verdampfungstemperatur, die üblicherweise in einem zugehörigen Steuergerat als Information zur Verfügung steht;
    • Signalauswertung und Beurteilung der Wärmeentzugsleistung über die Verflüssigungs- oder/und Verdampfungsleistung, die üblicherweise in einem zugehörigen Steuergerat als Information zur Verfügung steht.
  • Bei manchen Anwendungsvarianten ist das Lufteintrittsgitter (hinsichtlich des frei durchströmbaren Querschnitts und/oder der Durchströmungsrichtung) verstellbar und wird bei seinem Abtauen in eine Stellung gebracht, die dem Umkehrluftstrom einen höheren Strömungswiderstand entgegensetzt als bei vollständig geöffnetem Lufteintrittsgitter. Durch diese Maßnahme lässt sich dessen Abtauen beschleunigen, und Verluste an die Umgebung können ggf. auch geringgehalten werden.
  • Zur Lösung der Aufgabe trägt auch eine Vorrichtung zum Abtauen eines Lufteintrittsgitters eines Verdampfers oder Wärmetauschers einer Luft-Wärmepumpe bei, wobei dem Verdampfer oder Wärmetauscher mindestens ein in seiner Strömungsrichtung umkehrbares Gebläse und/oder ein separates Gebläse zugeordnet ist, welches eingerichtet ist, bei und/oder nach einem Enteisungsvorgang des Verdampfers oder Wärmetauschers einen Umkehrluftstrom durch den Verdampfer bzw. Wärmetauscher zum Lufteintrittsgitter zu erzeugen und aufrechtzuerhalten.
  • Bevorzugt kann dies durch ein in seiner Drehrichtung umschaltbares und regelbares Axialgebläse erreicht werden. Der Umkehrluftstrom kann gemessen und auf einen gewünschten Wert geregelt werden, wodurch auch unterschiedliche Windverhältnisse und Witterungsbedingungen ausgeglichen oder berücksichtigt werden können.
  • Ist das Lufteintrittsgitter (mechanisch oder elektrisch) verstellbar, so kann es derart eingerichtet sein, dass es bei einem Abtauvorgang eine zumindest teilweise geschlossene Stellung einnimmt. Das bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass der Strömungsquerschnitt bzw. der (bei gleichen Umgebungsbedingungen) maximale Durchsatz durch das Lufteintrittsgitter reduziert wird/ist. Dadurch wird ein effektiveres Abtauen unter geringem Wärmeverlust an die Umgebung ermöglicht.
  • Vorzugsweise ist mindestens ein Sensor zur Messung mindestens eines Parameters einer Luftströmung durch Verdampfer oder Wärmetauscher und Lufteintrittsgitter vorhanden, aus dessen Messwert im Vergleich zu Referenzdaten (Kalibrierdaten) sich eine Vereisung des Lufteintrittsgitters feststellen lässt, zumindest bei gerade abgetautem Verdampfer bzw. Wärmetauscher. In einer typischen Luft-Wärmepumpe werden zur Regelung die Messwerte mehrerer Sensoren herangezogen, die auch Informationen über eine Vereisung von Verdampfer bzw. Wärmetauscher und Lufteintrittsgitter liefern. Es sind meist Sensoren für Lufttemperatur, Luftfeuchte, Luftdruck und/oder Volumenstrom vor und/oder hinter dem Verdampfer oder Wärmetauscher vorhanden, aus deren Messwerten bzw. deren Vergleich mit Referenzdaten sich die Vereisung von Verdampfer bzw. Wärmetauscher oder (jedenfalls bei abgetautem Verdampfer) Lufteintrittsgitter ermitteln lässt. Auch Motorkenndaten eines Gebläses wie Leistungsaufnahme, Drehzahl etc. können zur Erkennung herangezogen werden. Eine unerwartet hohe Leistungsaufnahme und/oder ein unerwarteter Abfall des Wirkungsgrades der Luft-Wärmepumpe lassen z. B. auf eine Vereisung schließen.
  • Für die automatische oder bedarfsgerechte Aktivierung des Umkehrluftstroms bzw. Umkehrbetriebs kann je nach Ausprägung folgende Sensorik und/oder Aktorik vorgeschlagen werden:
    • eine Lufttemperaturmessung vor/ hinter dem Verdampfer bzw. Wärmetauscher;
    • eine Luftfeuchtemessung vor/ hinter dem Verdampfer bzw. Wärmetauscher;
    • eine Luftdruckmessung vor/ hinter dem Verdampfer bzw. Wärmetauscher;
    • eine Luftvolumenstrommessung vor/ hinter dem Verdampfer bzw. Wärmetauscher;
    • eine Verwendung von Motorkenndaten des Gebläses wie z. b. dessen Leistungsaufnahme;
    • ein zentrales Steuergerät, welches Sensordaten über eine geeignete Schnittstellenverbindung auslesen kann und über nachgelagerte Softwarefunktionen das Gebläse bzw. dessen Motor ansteuern kann;
    • eine bidirektionale Verbindung zumindest einer Schnittstelle zwischen dem Gebläse bzw. dessen Motor und dem Steuergerät, um gleichzeitig den Empfang von relevanten Motordaten und als auch die Ansteuerung des Motors durch das Steuergerät zu realisieren.
  • Bevorzugt ist ein Eintrittssensor für Druck und/oder Strömungsgeschwindigkeit (Volumenstrom) zwischen Lufteintrittsgitter und Verdampfer bzw. Wärmetauscher angeordnet. Eine solche direkte Messung lässt am leichtesten eine Diagnose des Zustandes des Eintrittsgitters zu.
  • Für Verdampfer und Lufteintrittsgitter von Luft-Wärmepumpen lässt sich die Erfindung besonders sinnvoll einsetzen, weil es bei diesen auf schnelle und effektive Abtau-Vorgänge gerade im Winter bei niedrigen Außentemperaturen ankommt, damit die eigentliche Funktion des Heizens zum Abtauen nicht lange unterbrochen werden muss und nicht zu viel zusätzliche (möglicherweise elektrische) Energie zum Abtauen eingesetzt werden muss. Auf die zum Abtauen eingesetzte Methode und Energie zum Erwärmen des Verdampfers kommt es jedoch für die Erfindung nicht an. Es sei erwähnt, dass die Erfindung auch für entfernt vom Verdampfer oder Wärmetauscher angeordnete Lufteintrittsgitter (und in Ausnahmefällen sinngemäß dann jedoch ohne Umkehrung des Luftstromes auch für Luftaustrittsgitter, denen aber kaum Vereisung droht) eingesetzt werden kann.
  • Weiter wird auch ein Computerprogramprodukt vorgeschlagen, umfassend Befehle, die bewirken, dass die beschriebenen Vorrichtungen mit geeigneten Mitteln die beschriebenen Verfahren ausführen. Insbesondere kann die Vorrichtung eine Steuerung oder einen Prozessor umfassen, der die Befehle des Computerprogrammproduktes umsetzen kann und so beispielsweise den Motor ansteuern kann. Dieses Computerprogrammprodukt kann in einer zentralen elektronischen Steuerung (oder als Update davon) eingesetzt werden, um alle Abläufe auf die beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtungen abzustimmen.
  • Die mit Bezug auf das Verfahren geschilderten Merkmale können gleichermaßen zur Beschreibung und weiteren Charakterisierung der Vorrichtung herangezogen werden, und umgekehrt.
  • Ein schematisches Ausführungsbeispiel der Erfindung, auf das diese jedoch nicht beschränkt ist, und die Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Verfahrens und zugehöriger Vorrichtung werden im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es stellt dar:
    • Fig. 1:
    eine Anordnung eines abzutauenden Lufteintrittsgitters eines Verdampfers in einem Gehäuse.
  • Fig. 1 zeigt schematisch eine typische Anwendungsform der Erfindung. Diese tritt hauptsächlich bei Luft-Wärmepumpen mit Verdampfer auf, die hier als Beispiel verwendet wird. Es gibt aber andere Anwendungsfälle z. B. bei Luft-Sole-Wärmetauschern mit einer ähnlichen Problemstellung.
  • Ein Kältemittelkreislauf 8 entzieht der Umgebungsluft 20 mittels eines Verdampfers 3 Wärme. Der Verdampfer 3 wird von Kältemittel durchströmt, welches in dem Kreislauf mittels eines Kompressors 9 komprimiert wird, in einem Wärmetauscher 10 Wärme an einen (nicht dargestellten) Heizkreislauf abgibt und in einem Entspannungsventil 11 entspannt und dabei verflüssigt und sehr stark abgekühlt wird.
  • Umgebungsluft 20 wird mittels eines Gebläses 4 (oder Lüfters) mit einem Motor 7 in einem vorwärts gerichteten Luftstrom V durch den Verdampfer 3 geführt. Die in der Umgebungsluft enthaltene und so übertragene Wärme verdampft das Kältemittel im Verdampfer 3 wieder. Der Verdampfer 3 ist im Betrieb sehr kalt, nämlich z. B. 10 bis 30 K unter dem Gefrierpunkt von Wasser, weshalb Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft 20, zumindest bei ungünstigen Witterungsbedingungen, dort gefrieren und eine Eisschicht bilden kann. Diese behindert den Wärmeübergang und kann zu Schäden führen, weshalb der Verdampfer 3 bei Bedarf abgetaut werden muss. Abgetautes Eis tropft als Wasser in eine Auffangwanne 6 und wird von dort abgeleitet.
  • In vielen Fällen muss auch die Auffangwanne 6 beheizbar sein, um wiederum deren Vereisung zu verhindern. Diese gut bekannten und beherrschten Vorgänge, bei denen der Verdampfer 3 nach unterschiedlichen Methoden vorübergehend aufgewärmt wird, berücksichtigen bisher aber nicht, dass der Verdampfer 3 typischerweise in einem Verdampfergehäuse 1 (oder in einem geeigneten Aufstellraum) untergebracht ist, wobei die Umgebungsluft 20 durch ein Lufteintrittsgitter 2 in das Verdampfergehäuse 1 (oder einen zum Aufstellraum führenden Schacht) eintritt, welches wiederum auch vereisen kann. Dies kann durch die Witterung (Schnee, Eisregen etc.) geschehen, aber auch durch eine räumliche Nähe zum Verdampfer 3, der zumindest in einer Stillstandszeit nach einer Betriebsphase das Lufteintrittsgitter 2 abkühlt und damit zum Ausfrieren von Luftfeuchtigkeit beitragen kann. (Grundsätzlich gilt das auch für einen Luftauslass 5, jedoch wird dieses beim Betrieb typischerweise von sehr trockener Luft durchströmt, weil Luftfeuchtigkeit am Verdampfer 3 zumindest teilweise bereits ausgefroren wurde, so dass sich ein Vereisungsproblem am Luftauslass 5 kaum stellt).
  • Um das Lufteintrittsgitter 2 bei Bedarf abtauen zu können, wird während und/oder nach einem Abtauen des Verdampfers 3 ein Umkehrluftstrom U durch den Verdampfer 3 zum Lufteintrittsgitter 2 und durch dieses hindurchgeführt. Dies muss nicht unbedingt bei jedem Abtauvorgang erfolgen, sondern nur, wenn eine Analyse von Sensordaten Hinweise auf ein vereistes Lufteintrittsgitter 2 liefert.
  • Hierfür kann mindestens ein Eintrittssensor 12 sehr nützlich sein, der z. B. entweder den Druck oder den Volumenstrom zwischen Lufteintrittsgitter 2 und Verdampfer 3 misst. In Verbindung mit mindestens einem entsprechenden Austrittssensor 13 können Aussagen über die Vereisung von Verdampfer 3 und Lufteintrittsgitter 2 gewonnen werden. Der Eintrittssensor 12 ist über eine Messleitung 14 mit einer Steuer- und Regeleinheit 18 verbunden, ebenso der Austrittssensor 13 über eine Messleitung 15. Auch der Motor 7 des Gebläses 4 ist über eine kombinierte Mess- und Steuerleitung 16 mit der Steuer- und Regeleinheit 18 verbunden, so dass diese einerseits Informationen z. B. über die Drehzahl und Leistungsaufnahme des Gebläses 4 erhält, andererseits Steuerbefehle an das Gebläse 4 geben kann, in welcher Richtung und wie stark es Umgebungsluft 20 fördern soll. Weitere Sensoren 21 können über weitere Sensorverbindungen 17 mit der Steuer- und Regeleinheit 18 verbunden sein.
  • Es können viele Informationen bei der Diagnose des Zustandes von Verdampfer 3 und Lufteinlassgitter 2 verwertet werden, insbesondere Daten über den jeweiligen Wirkungsgrad der Luft-Wärmepumpe im Vergleich zu einem erwarteten Wirkungsgrad unter gegebenen Bedingungen. Generell können in der Steuer- und Regeleinheit 18 Referenzwerte (Kalibrierdaten) gespeichert sein, mit denen tatsächlich gemessene Parameter verglichen werden können, um zu erkennen, ob eine Vereisung vorliegt, und wenn ja, ob sie am Verdampfer 3 und/oder am Lufteitrittsgitter 2 auftritt.
  • Muss das Lufteintrittsgitter 2 abgetaut werden, so wird entweder das Gebläse 4 während und/oder nach dem Abtauen des Verdampfers 3 zur Erzeugung eines Umkehrstromes U angesteuert, sofern die Bauart des Gebläses dies zulässt (z. B. bei einem Axial-Lüfter), oder es wird ein separates Gebläse 19 eingeschaltet (bei ausgeschaltetem Gebläse 4), um den Umkehrluftstrom U zu erzeugen. Der Umkehrluftstrom U ist typischerweise deutlich schwächer als der maximal mögliche vorwärts gerichtete Luftstrom V, was durch entsprechende Länge der zugehörigen Pfeile veranschaulicht ist. Er beträgt meist weniger als 10%, ggf. 1 bis 5 % des maximalen vorwärts gerichteten Luftstromes V. Daher kann ein eventuell erforderliches separates Gebläse 19 deutlich kleiner sein als das Gebläse 4 für den Normalbetrieb.
  • In manchen Fällen ist das Lufteinlassgitter 2 verstellbar, z. B. in Form von Lamellen ausgebildet und kann mehr oder weniger weit geöffnet, manchmal sogar ganz verschlossen werden. Ein solches auch als Wetterschutzgitter dienendes verstellbares Lufteinlassgitter 2 sollte während seines Abtauens nicht vollständig geschlossen sein (sonst könnte man ja keinen Umkehrluftstrom U erzeugen), aber auch nicht ganz geöffnet sein, da dann mehr Wärme an die Umgebung abgegeben wird als nötig. Eine fast geschlossene Stellung unterstützt einen effizienten Abtauvorgang.
  • Sollte tatsächlich auch der Luftauslass 5 einmal abgetaut werden müssen, so ist dies analog mit einem Luftstrom möglich, nur kann dies nicht gleichzeitig mit dem Abtauen des Lufteinlassgitters 2 erfolgen, sondern müsste vorher oder nachher erfolgen.
  • Die vorliegende Erfindung erlaubt es, ein Lufteintrittsgitter 2 vor einem Verdampfer 3, das durch Witterungsbedingungen und/oder Betrieb vereist ist, auch bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen unter dem Gefrierpunkt von Wasser und/oder ungünstigen Windverhältnissen abzutauen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Verdampfergehäuse
    2
    Lufteintrittsgitter
    3
    Verdampfer (oder Wärmetauscher)
    4
    Gebläse / Axial-Lüfter
    5
    Luftauslass
    6
    Auffangwanne
    7
    Motor
    8
    Kältemittelkreislauf
    9
    Kompressor
    10
    Wärmetauscher zu einem Heizkreislauf
    11
    Entspannungsventil
    12
    Eintrittssensor
    13
    Austrittssensor
    14
    Messleitung vom Eintrittssensor
    15
    Messleitung vom Austrittssensor
    16
    Mess- und Steuerleitung
    17
    Sensorverbindungen (zu anderen Komponenten)
    18
    Steuer- und Regeleinheit
    19
    Separates Gebläse
    20
    Umgebungsluft
    21
    Weitere Sensoren
    V
    Vorwärts gerichteter Luftstrom
    U
    Umkehrluftstrom

Claims (12)

  1. Verfahren zum Abtauen eines Lufteintrittsgitters (2) eines Verdampfers oder Wärmetauschers (3) einer Luft-Wärmepumpe, wobei bei und/oder nach einem Abtauen des Verdampfers oder Wärmetauschers (3) vor dessen Wiederabkühlung ein Umkehrluftstrom (U) durch den Verdampfer (3) zum Lufteintrittsgitter (2) hin und durch dieses hindurch erzeugt wird.
  2. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Abtauen eine Umschaltung der Luft-Wärmepumpe erfolgt, so dass dem Verdampfer oder Wärmetauscher (3) Wärme zugeführt, statt dort aus der Umgebungsluft (20) entnommen wird und diese Umschaltung so lange beibehalten wird, bis auch das Lufteintrittsgitter (2) abgetaut ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei zur Erzeugung des Umkehrluftstromes (U) ein vorhandenes Gebläse (4) in seiner Strömungsrichtung (V, U) umgeschaltet oder ein separates Gebläse (19) eingeschaltet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei während des gesamten Abtauvorganges von Verdampfer oder Wärmetauscher (3) und Lufteintrittsgitter (2) ein Umkehrluftstrom (U) vom Verdampfer oder Wärmetauscher (3) zum Lufteintrittsgitter (2) aufrechterhalten wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Umkehrluftstrom (U) gerade eine solche Geschwindigkeit hat, dass die strömende Luft nach Durchlaufen des Lufteintrittsgitters (2) 1 bis 10 K über dem Gefrierpunkt von Wasser dort liegt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Erkennung der Notwendigkeit eines Abtauens des Lufteintrittsgitters (2) und/oder eines während des Abtauens des Lufteintrittsgitters (2) noch vorhandenen Vereisungsgrades bei schon abgetautem Verdampfer oder Wärmetauscher (3) die Luftströmung (V, U) durch den Verdampfer oder Wärmetauscher (3) und das Lufteintrittsgitter (2) beobachtet und mit Referenzdaten verglichen wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Lufteintrittsgitter (2) verstellbar ist und bei seinem Abtauen in eine Stellung gebracht wird, die dem Umkehrluftstrom (U) einen höheren Strömungswiderstand entgegensetzt als bei vollständig geöffnetem Lufteintrittsgitter (2).
  8. Vorrichtung zum Abtauen eines Lufteintrittsgitters (2) eines Verdampfers oder Wärmetauschers (3) einer Luft-Wärmepumpe, wobei dem Verdampfer oder Wärmetauscher (3) mindestens ein in seiner Strömungsrichtung umkehrbares Gebläse (4) und/oder ein separates Gebläse (19) zugeordnet ist, welches eingerichtet ist, bei und/oder nach einem Enteisungsvorgang des Verdampfers oder Wärmetauschers (3) einen Umkehrluftstrom (U) durch den Verdampfer oder Wärmetauscher (3) zum Lufteintrittsgitter (2) zu erzeugen.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Lufteintrittsgitter (2) verstellbar und dazu eingerichtet ist, bei einem Abtauvorgang eine zumindest teilweise geschlossene Stellung einzunehmen.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei mindestens ein Sensor (12, 13) zur Messung mindestens eines Parameters einer Luftströmung durch Verdampfer oder Wärmetauscher (3) und Lufteintrittsgitter (2) vorhanden ist, aus dessen Messwert im Vergleich zu Referenzdaten sich eine Vereisung des Lufteintrittsgitters (2) feststellen lässt, zumindest bei gerade abgetautem Verdampfer oder Wärmetauscher (3).
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei ein Eintrittssensor (12) für Druck oder Strömungsgeschwindigkeit zwischen Lufteintrittsgitter (2) und Verdampfer oder Wärmetauscher (3) angeordnet ist.
  12. Computerprogramprodukt umfassend Befehle, die bewirken, dass die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11 das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausführt.
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