CZ201043A3 - Method of controlling heat pump operation - Google Patents
Method of controlling heat pump operation Download PDFInfo
- Publication number
- CZ201043A3 CZ201043A3 CZ20100043A CZ201043A CZ201043A3 CZ 201043 A3 CZ201043 A3 CZ 201043A3 CZ 20100043 A CZ20100043 A CZ 20100043A CZ 201043 A CZ201043 A CZ 201043A CZ 201043 A3 CZ201043 A3 CZ 201043A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- heating
- heat pump
- temperature
- heated space
- heating medium
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 123
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000011796 hollow space material Substances 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 5
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 230000002528 anti-freeze Effects 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000036561 sun exposure Effects 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D19/00—Details
- F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
- F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
- F24D19/1009—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating
- F24D19/1039—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating the system uses a heat pump
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D3/00—Hot-water central heating systems
- F24D3/18—Hot-water central heating systems using heat pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H15/00—Control of fluid heaters
- F24H15/30—Control of fluid heaters characterised by control outputs; characterised by the components to be controlled
- F24H15/335—Control of pumps, e.g. on-off control
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H15/00—Control of fluid heaters
- F24H15/30—Control of fluid heaters characterised by control outputs; characterised by the components to be controlled
- F24H15/375—Control of heat pumps
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D23/00—Control of temperature
- G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
- G05D23/1927—Control of temperature characterised by the use of electric means using a plurality of sensors
- G05D23/193—Control of temperature characterised by the use of electric means using a plurality of sensors sensing the temperaure in different places in thermal relationship with one or more spaces
- G05D23/1931—Control of temperature characterised by the use of electric means using a plurality of sensors sensing the temperaure in different places in thermal relationship with one or more spaces to control the temperature of one space
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/12—Hot water central heating systems using heat pumps
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)
- Central Heating Systems (AREA)
Abstract
Zpusob regulace provozu tepelného cerpadla zapojeného v topném okruhu zahrnujícím tepelné cerpadlo (1) s jednotkou regulace (2), alespon jedno cidlo (3) teploty topného média, osazené ve vedení (5) topného média z tepelného cerpadla (1) do topného systému (7) nebo ve vedení (6) z topného systému (7) do tepelného cerpadla (1), topný systém (7) usporádaný ve vytápeném prostoru (8), alespon jedno cidlo (4) teploty vzduchu ve vytápeném prostoru (8), a obehové cerpadlo (9), jehož podstata spocívá v tom, že se cyklicky stanovuje limitní casový úsek (t) pro hodnocení spotreby tepla ve vytápeném prostoru (8), a v limitním casovém úseku (t) se sleduje doba chodu (s) obehového cerpadla (9) a soucasne se sleduje, zda v limitním casovém úseku (t) bylo dosaženo hodnoty okamžité teploty (T.sub.0.n.) dosahující požadované teploty T.sub.p.n.vzduchu ve vytápeném prostoru. Podle výsledku porovnání s .>=. t, s < t, T.sub.0.n.< T.sub.p.n., T.sub.0.n..>=. T.sub.p.n.jednotka regulace (2) rídí výkon topného okruhu.A method of regulating the operation of a heat pump connected in a heating circuit comprising a heat pump (1) with a control unit (2), at least one heating medium temperature sensor (3) installed in the heating medium line (5) from the heat pump (1) to the heating system ( 7) or in the conduit (6) from the heating system (7) to the heat pump (1), the heating system (7) arranged in the heated space (8), at least one air temperature sensor (4) in the heated space (8), and a circulation pump (9), the essence of which is that the limit time period (t) is determined cyclically to evaluate the heat consumption in the hollow space (8), and the running time (s) of the circulation pump is monitored in the time limit (t) (9) and whether the instantaneous temperature value (T.sub.2) reaching the desired T.sub. air temperature in the exhausted space is reached at the time limit (t). According to the result of comparison with.> =. t, with < t, t.sub.0.n < T.sub.p.n., T.sub.0.n ..> =. The control unit (2) controls the heating circuit output.
Description
Způsob regulace provozu tepelného čerpadlaHeat pump operation control method
Oblast technikyField of technology
Vynález se týká způsobu regulace provozu tepelného čerpadla, za účelem dosažení požadované teploty ve vytápěném objektu při minimální spotřebě energie.The invention relates to a method of controlling the operation of a heat pump in order to achieve the desired temperature in a heated building with minimal energy consumption.
Dosavadní stav technikyState of the art
Tepelná čerpadla vzduch - voda, země - voda a voda - voda slouží k odebíráni tepelné energie z nízkopotenciálního ochlazovaného média, zpravidla ze vzduchu, vody nebo nemrznoucí směsi a k jeho předávání vysokopotenciálnímu ohřívanému médiu, zpravidla vodě ve vytápěcím systému budov.Air-to-water, ground-to-water and water-to-water heat pumps are used to take heat energy from a low-potential cooled medium, usually air, water or antifreeze, and to transfer it to a high-potential heated medium, usually water in a building heating system.
Rozhodujícím kriteriem pro posouzení účinnosti tepelného čerpadla je topný faktor, což je poměr tepelného výkonu předávaného na výstupu z tepelného čerpadla do ohřívaného média, k příkonu tepelného čerpadla. Tento topný faktor je rozhodující pro uživatele, protože čím vyšší topný faktor, tím nižší příkon tepelného čerpadla a tedy tím nižší provozní náklady.The decisive criterion for assessing the efficiency of the heat pump is the heating factor, which is the ratio of the heat output transmitted at the output of the heat pump to the heated medium, to the power input of the heat pump. This heating factor is crucial for the user, because the higher the heating factor, the lower the heat pump input and thus the lower the operating costs.
Topný faktor je závislý na rozdílu teplot nízkopotenciálního zdroje, tedy vzduchu, vody nebo nemrznoucí směsi a vysokopotenciálniho topného média, zpravidla topné vody. Teplotu nízkopotenciálního zdroje zpravidla nemůžeme regulací vhodně ovlivňovat, protože je dána prostředím, ze kterého tepelné čerpadlo čerpá energii (teplota vzduchu, vody nebo nemrznoucí směsi). Teplotu vysokopotenciálniho topného média však ovlivňovat můžeme.The heating factor depends on the temperature difference between the low-potential source, i.e. air, water or antifreeze, and the high-potential heating medium, usually heating water. As a rule, the temperature of a low-potential source cannot be properly influenced by regulation, because it is determined by the environment from which the heat pump draws energy (air, water or antifreeze temperature). However, we can influence the temperature of the high-potential heating medium.
Pro dosažení vysokého topného faktoru se musíme snažit ohřívat topné médium na nejnižší možnou teplotu, která však ještě zajišťuje požadovanou tepelnou pohodu ve vytápěných prostorech. Z toho vyplývá, že regulace teploty topné vody na konstantní teplotu je velmi nevýhodná a používá se velmi málo.To achieve a high heating factor, we must try to heat the heating medium to the lowest possible temperature, which, however, still ensures the required thermal comfort in the heated spaces. As a result, controlling the heating water temperature to a constant temperature is very disadvantageous and very little is used.
Většinou je používaná ekvitermní regulace, kde každé venkovní teplotě je přiřazena jiná teplota topného média. Výsledkem ekvitermní regulace je snižováni (nebo . 2 zvyšování) teploty topného média se zvyšováním (nebo snižováním) venkovní teploty bez ohledu na okamžitou skutečnou potřebu tepla vytápěného objektu. Při tomto způsobu regulace je nutné nastavit takovou teplotu topného média, která odpovídá nejhorším možným podmínkám při dané venkovní teplotě (např. nesvítí slunce, fouká silný vítr, všechny vnitrní zdroje tepla jsou vypnuty apod.).Equithermal control is usually used, where each outdoor temperature is assigned a different heating medium temperature. Equithermal control results in a decrease (or 2 increase) in the temperature of the heating medium with an increase (or decrease) in the outdoor temperature, regardless of the immediate actual heat demand of the heated object. With this method of regulation, it is necessary to set the temperature of the heating medium that corresponds to the worst possible conditions at a given outdoor temperature (eg the sun does not shine, strong winds blow, all internal heat sources are switched off, etc.).
Výsledkem dosavadních způsobů regulace je, že zásada regulace teploty topného média na nejnižší možnou teplotu topného média pro dosažení vysokého topného faktoru tepelného čerpadla není dodržena téměř po celou dobu chodu tepelného čerpadla. Další nevýhodou je, že pro dosažení vyššího topného faktoru tepelného čerpadla musí nastavení vhodné ekvitermní křivky provádět odborně zdatná osoba a samotné vhodné nastavení znamená vždy několik pokusů a je tedy časově náročné. V případě, že nastavení provádí technik instalační firmy, je i drahé. Z toho důvodu je velmi často nastavena zbytečně vysoká požadovaná teplota. Protože teplota topné vody je vždy vyšší než nejmenší možná, je vlastní regulace teploty ve vytápěném prostoru prováděna zapínáním a vypínáním vodního oběhového čerpadla topného okruhu.As a result of the existing control methods, the principle of controlling the temperature of the heating medium to the lowest possible temperature of the heating medium in order to achieve a high heating factor of the heat pump is not observed for almost the entire operation of the heat pump. Another disadvantage is that in order to achieve a higher heating factor of the heat pump, the setting of a suitable equithermal curve must be carried out by a skilled person and the right setting itself always means several attempts and is therefore time consuming. If the setup is done by an installer, it is also expensive. For this reason, the required temperature is very often set unnecessarily. Because the heating water temperature is always higher than the lowest possible, the actual temperature control in the heated space is performed by switching the heating circuit water pump on and off.
Podle zveřejněné patentové přihlášky JP 2009 287 895 je známa regulace výkonu topného okruhu pomocí regulace otáček oběhového čerpadla, přičemž se porovnává pouze teplota topného média ve vedení do topného systému a ve zpětném vedení k tepelnému čerpadlu.According to the published patent application JP 2009 287 895, it is known to regulate the output of the heating circuit by regulating the speed of the circulation pump, whereby only the temperature of the heating medium in the heating system line and in the return line to the heat pump is compared.
Podle zveřejněné patentové přihlášky DE 10 2007 025 121 se regulace provádí obdobně, na základě porovnání rozdílu teplot topného média, přičemž předmětem vynálezu je především zlepšení ekonomiky provozu kombinovaného ohřevu teplé vody pomocí tepelného čerpadla a nezávislého podlahového vytápěni.According to the published patent application DE 10 2007 025 121, the control is carried out similarly, by comparing the temperature difference of the heating medium, the object of the invention being in particular to improve the operating economy of combined hot water heating by means of a heat pump and independent underfloor heating.
Podle evropské patentové přihlášky EP 089 3657 se regulace výkonu topné soustavy řídí především údajem o dosažené a požadované vlhkosti vzduchu z vlhkoměru instalovaného ve vytápěném prostoru.According to the European patent application EP 089 3657, the output control of the heating system is governed primarily by the data on the achieved and required air humidity from the hygrometer installed in the heated space.
Topný okruh stávajících tepelných čerpadel sestává z vlastního tepelného čerpadla s regulační jednotkou, z vedení topného média do topné soustavy (radiátory,The heating circuit of the existing heat pumps consists of its own heat pump with a control unit, of the heating medium line to the heating system (radiators,
- 3 podlahové topení apod.) ve vytápěném prostoru a zpět do tepelného čerpadla, z oběhového čerpadla, z čidla teploty topného média uspořádaného zpravidla za výstupem topného média z tepelného čerpadla, a z čidla teploty vzduchu ve vytápěném prostoru.- 3 underfloor heating, etc.) in the heated space and back to the heat pump, from the circulation pump, from the heating medium temperature sensor arranged usually behind the heating medium outlet from the heat pump, and from the air temperature sensor in the heated space.
Vynález si klade za cíl využít známého zapojení topného okruhu tepelného čerpadla a vytvořit nový způsob regulace jeho provozu, s cílem dosáhnout snížení spotřeby energie a optimalizovat topný faktor tepelného čerpadla ve srovnáni s dosud používanými způsoby regulace.The object of the invention is to make use of the known heating circuit circuit of a heat pump and to provide a new method of controlling its operation, in order to reduce energy consumption and optimize the heat pump's heating factor in comparison with previously used control methods.
Podstata vynálezuThe essence of the invention
Cílem vynálezu je navržení způsobu regulace provozu tepelného čerpadla, který by umožnil průběžně nastavování nejnižší možné teploty topného média podle okamžité situace a tím by umožnit zvýšení topného faktoru tepelného čerpadla a v konečném důsledku snížení měrné spotřeby energie na vytápění.The object of the invention is to propose a method for regulating the operation of a heat pump which allows the lowest possible temperature of the heating medium to be set continuously according to the current situation and thus allows an increase in the heat pump heating factor and ultimately a reduction in specific heating energy consumption.
Způsob regulace podle předloženého vynálezu řeší regulaci známého topného okruhu, který zahrnuje tepelné čerpadlo s jednotkou regulace, alespoň jedno čidlo teploty topného média osazené ve vedení topného média z tepelného čerpadla do topného systému nebo ve vedení topného média z topného systému do tepelného čerpadla. Okruh dále zahrnuje topný systém uspořádaný ve vytápěném prostoru, oběhové čerpadlo pro dopravu topného média a alespoň jedno čidlo teploty vzduchu ve vytápěném prostoru. Způsob regulace podle předloženého vynálezu se shoduje s dosavadními způsoby regulace vtom, že jednotka regulace porovnává požadovanou teplotu ve vytápěném prostoru s okamžitou teplotou vzduchu ve vytápěném prostoru a na základě tohoto porovnání reguluje výkon topného okruhu nastavením tepelného čerpadla.The control method according to the present invention solves the control of a known heating circuit which comprises a heat pump with a control unit, at least one heating medium temperature sensor arranged in the heating medium line from the heat pump to the heating system or in the heating medium line from the heating system to the heat pump. The circuit further comprises a heating system arranged in the heated space, a circulation pump for transporting the heating medium and at least one air temperature sensor in the heated space. The control method according to the present invention is identical to the previous control methods in that the control unit compares the desired temperature in the heated space with the instantaneous air temperature in the heated space and regulates the heating circuit output by setting the heat pump.
Podstata navrženého způsobu regulace podle předloženého vynálezu spočívá v tom, že se cyklicky stanovuje limitní časový úsek pro hodnocení spotřeby tepla ve vytápěném prostoru, a v tomto limitním časovém úseku se sleduje doba chodu oběhového čerpadla.The essence of the proposed control method according to the present invention lies in the fact that a time limit is determined cyclically for evaluating the heat consumption in the heated space, and the running time of the circulation pump is monitored in this time limit.
-4.-4.
Pokud je doba chodu oběhového čerpadla kratší než stanovený limitní časový úsek, pak to znamená že oběhové čerpadlo bylo po celý limitní časový úsek nebo po jeho podstatnou část vypnuté. Jednotka regulace vyhodnotí, že stávající topný výkon topného systému je zbytečně vysoký, a teplota topného média je vyšší, než by v daný okamžik postačovala. Následně jednotka regulace sníží teplotu topného média na výstupu tepelného čerpadla a tím dojde i ke snížení topného výkonu soustavy.If the running time of the circulation pump is shorter than the specified time limit, then this means that the circulation pump has been switched off for the entire time limit or for a substantial part of it. The control unit evaluates that the current heating output of the heating system is unnecessarily high and the temperature of the heating medium is higher than would be sufficient at the moment. Subsequently, the control unit reduces the temperature of the heating medium at the output of the heat pump and thus the heating output of the system is reduced.
Pokud je doba chodu oběhového čerpadla stejná jako nastavený limitní časový úsek, znamená to že oběhové čerpadlo bylo po celý úsek zapnuté, a další způsob regulace se liší podle paralelní podmínky, kterou je dosažení či nedosažení požadované teploty vzduchu ve vytápěném prostoru. V případě že během limitního časového úseku nebylo ve vytápěném prostoru dosaženo požadované teploty vzduchu, tak jednotka regulace zvýší teplotu topného média na výstupu tepelného čerpadla, aby v dalším limitním časovém úseku byl zvýšen topný výkon soustavy. V případě že během limitního časového úseku bylo ve vytápěném prostoru dosaženo požadované teploty vzduchu, tak jednotka regulace ponechá teplotu topného média na výstupu tepelného čerpadla na konstantní hodnotě.If the running time of the circulating pump is the same as the set time limit, it means that the circulating pump has been switched on for the whole section, and other control methods differ according to the parallel condition, which is reaching or not reaching the required air temperature in the heated space. If the required air temperature has not been reached in the heated space during the time limit, the control unit will increase the temperature of the heating medium at the heat pump outlet in order to increase the heating output of the system in the next time limit. If the required air temperature has been reached in the heated space during the time limit, the control unit will keep the temperature of the heating medium at the heat pump outlet at a constant value.
V dalším výhodném provedení způsobu podle vynálezu lze proces regulace teploty topného média doplnit o korekci pro kompenzaci rychlých změn spotřeby tepla ve vytápěném prostoru. Jde typicky např. o případy, kdy dojde k oslunění oken a tím část tepelných ztrát objektu je hrazena z tepelných zisků oken při oslunění, nebo dojde k zapnutí nebo vypnutí elektrických spotřebičů, např. elektrického sporáku, trouby, domácí pekárny apod., nebo dojde k intenzivnějšímu vyvětráni vytápěného prostoru. Tím se téměř okamžitě změní potřeba tepla pro vytápění a je nutno velmi rychle zvýšit nebo snížit topný výkon topného systému.In another preferred embodiment of the method according to the invention, the process of regulating the temperature of the heating medium can be supplemented by a correction to compensate for rapid changes in heat consumption in the heated space. These are typically, for example, cases where the windows become sunlit and thus part of the heat loss of the building is covered by the heat gains of the windows during sun exposure, or electrical appliances, such as electric stoves, ovens, home bakeries, etc., are switched on or off, or for more intensive ventilation of the heated space. This changes the heat demand for heating almost immediately and it is necessary to increase or decrease the heating output of the heating system very quickly.
Je výhodné, když se tato korekce pro kompenzaci rychlých změn spotřeby tepla ve vytápěném prostoru provádí na základě hodnocení rozdílu teplot Tp - To, kde Tp je požadovaná teplota ve vytápěném prostoru, a To je okamžitá teplota ve vytápěném prostoru. Vlastní korekce se provede tak, že o n-násobek tohoto rozdílu [n . (Tp - To)] se upraví požadovaná teplota topného média na výstupu tepelného čerpadla.It is advantageous if this correction to compensate for rapid changes in heat consumption in the heated space is performed based on the evaluation of the temperature difference T p - T o , where T p is the desired temperature in the heated space, and T o is the instantaneous temperature in the heated space. The actual correction is performed by n times the difference [n. (T p - T o )], the required heating medium temperature at the heat pump outlet is adjusted.
Hodnota n-násobku leží s výhodou v rozmezí od 2 do 3 u topných systémů tvořených podlahovým topením a v rozmezí od 3 do 5 u topných systémů tvořených radiátory.The n-fold value is preferably in the range from 2 to 3 for underfloor heating systems and in the range from 3 to 5 for radiator heating systems.
Výhoda navrženého způsobu regulace provozu tepelného čerpadla spočívá zejména v tom, že kontinuálně udržuje teplotu topného média na nejnižší možné teplotě, která odpovídá okamžité spotřebě tepla ve vytápěném prostoru, a tak se optimalizuje topný výkon topného systému a topný faktor tepelného čerpadla. Způsob regulace přináší energetické úspory v rozmezí 15 až 20 % oproti běžným způsobům regulace, a lze jej využít prakticky u všech běžných topných okruhů s tepelnými čerpadly, neboť využívá prvků, které jsou již součástí stávajících topných okruhů. Zavedení způsobu regulace podle vynálezu je možné pouze úpravou řídícího softwaru jednotky regulace tepelného čerpadla. Další výhoda spočívá v tom, že ovládání regulace je uživatelsky jednoduché.The advantage of the proposed method of regulating the operation of the heat pump lies in particular in that it continuously maintains the temperature of the heating medium at the lowest possible temperature corresponding to the instantaneous heat consumption in the heated space, thus optimizing the heating output and the heating factor. The control method brings energy savings in the range of 15 to 20% compared to conventional control methods, and can be used in virtually all common heating circuits with heat pumps, as it uses elements that are already part of existing heating circuits. The implementation of the control method according to the invention is only possible by modifying the control software of the heat pump control unit. Another advantage is that the control is easy to use.
Přehled obrázků na výkresechOverview of figures in the drawings
Vynález bude blíže objasněn pomoci výkresu, na němž znázorňuje obr.1 blokové schéma topného okruhu tepelného čerpadla.The invention will be further elucidated with the aid of the drawing, in which FIG. 1 shows a block diagram of a heat pump heating circuit.
Příklady provedení vynálezuExamples of embodiments of the invention
Známý topný okruh znázorněný na obr.1 zahrnuje tepelné čerpadlo 1 s jednotkou regulace 2. Na výstupu tepelného čerpadla 1 je vedení 5 topného média z tepelného čerpadla 1 do topného systému 7, který může být tvořen podlahovým topením, radiátory, nebo jejích kombinací. Na výstupu topného systému 7 je vedení 6 topného media z topného systému 7 zpět do tepelného čerpadla 1 přes oběhové čerpadlo 9. Topným médiem je zpravidla voda, topný systém 7 je umístěn ve vytápěném prostoru 8, zpravidla ve vytápěném objektu, domu, bytu apod. Ve vytápěném prostoru 8 je čidlo 4 teploty vzduchu, které je propojeno s jednotkou regulace 2 tepelného čerpadla 1. Ve vedení 5 topného média z tepelného čerpadla 1 do topného systému 7 je osazeno čidlo 3 teploty topného média, které je rovněž propojeno s jednotkou regulace 2 tepelného čerpadla 1. Čidlo teploty 3 může být osazeno i na vedení 6 z topného systému 7 do tepelného čerpadla 1 nebo naThe known heating circuit shown in FIG. At the outlet of the heating system 7 there is a heating medium line 6 from the heating system 7 back to the heat pump 1 via a circulation pump 9. The heating medium is usually water, the heating system 7 is located in the heated space 8, usually in a heated building, house, flat, etc. In the heated space 8 there is an air temperature sensor 4, which is connected to the control unit 2 of the heat pump 1. In the heating medium line 5 from the heat pump 1 to the heating system 7, a heating medium temperature sensor 3 is fitted, which is also connected to the control unit 2. The heat pump 1 can also be mounted on line 6 from the heating system 7 to the heat pump 1 or on the
-6akumulační nádrži tepelného čerpadla 1 a rovněž propojeno s jednotkou regulace 2 tepelného čerpadla 1.. S jednotkou regulace 2 je propojeno i oběhové čerpadlo 9.-6accumulation tank of heat pump 1 and also connected to control unit 2 of heat pump 1. Circulation pump 9 is also connected to control unit 2.
V prvním příkladu provedení se regulace provozu tepelného čerpadla 1 provádí tak, že se průběžně reguluje teplota topného média na výstupu tepelného čerpadla 1 nebo teplota na vedení 6 do tepelného čerpadla 1, přičemž jednotka regulace 2 vyhodnocuje skutečnou okamžitou spotřebu tepla pro vytápění vytápěného prostoru 8, a to nepřímo na základě vyhodnocení doby chodu s oběhového čerpadla 9, což je parametr přímo úměrný spotřebě tepla ve vytápěném prostoru 8 (čím větší je spotřeba tepla, tím delší je doba chodu s oběhového čerpadla 9). Při regulaci se nejprve stanoví limitní časový úsek t pro hodnocení spotřeby tepla, a v tomto časovém úseku t je sledována doba chodu s oběhového čerpadla 9. V případě, že oběhové čerpadlo 9 běží celý časový úsek t, tzn. s = t, a teplota To vzduchu ve vytápěném prostoru 8 je nižší než požadovaná teplota Tp, je okamžitý topný výkon topného systému 7 nízký, a jednotka regulace 2 zvýši teplotu topného media na výstupu tepelného čerpadla L V případě, že oběhové čerpadlo 9 běží po celý limitní časový úsek t, tedy s = t, a přitom Tp > To, pak je okamžitý topný výkon topného systému 7 správný a jednotka regulace 2 teplotu topného media na výstupu tepelného čerpadla 1 nemění. V případě, že oběhové čerpadlo 9 je vypnuté po celý časový úsek t, nebo po jeho podstatnou část, tzn. že s < t je topný výkon topného systému 7 zbytečně vysoký. Jednotka regulace 2 sníží teplotu topného media na výstupu tepelného čerpadla 1. Tento regulační proces se automaticky kontinuálně a cyklicky opakuje.In the first exemplary embodiment, the operation of the heat pump 1 is controlled by continuously controlling the temperature of the heating medium at the outlet of the heat pump 1 or the temperature at the line 6 to the heat pump 1, the control unit 2 evaluating the actual instantaneous heat consumption for heating the heated space 8. indirectly based on the evaluation of the running time from the circulating pump 9, which is a parameter directly proportional to the heat consumption in the heated space 8 (the higher the heat consumption, the longer the running time from the circulating pump 9). During the control, the limit time period t for the evaluation of the heat consumption is first determined, and in this time period t the running time s of the circulation pump 9 is monitored. s = t, and the temperature T o of the air in the heated space 8 is lower than the required temperature T p , the instantaneous heating output of the heating system 7 is low, and the control unit 2 increases the heating medium temperature at the heat pump outlet LV if the circulation pump 9 runs for the entire time limit t, i.e. s = t, and at the same time T p > T o , then the instantaneous heating output of the heating system 7 is correct and the control unit 2 does not change the temperature of the heating medium at the outlet of the heat pump 1. In the case that the circulation pump 9 is switched off for the entire time period t, or for a substantial part thereof, i.e. that the heating output of the heating system 7 is unnecessarily high. The control unit 2 reduces the temperature of the heating medium at the outlet of the heat pump 1. This control process is automatically repeated continuously and cyclically.
Pro kompenzaci rychlých změn spotřeby tepla se automatická regulace teploty topného média doplní o korekci pro kompenzaci rychlých změn. Tato korekce se může provádět různými způsoby, např. změnou požadované teploty topné vody na výstupu nebo na vstupu do tepelného čerpadla 1, zapnutím nebo vypnutím dalšího topného zdroje pro rychlou změnu teploty ve vytápěném prostoru.To compensate for rapid changes in heat consumption, the automatic heating medium temperature control is supplemented by a correction to compensate for rapid changes. This correction can be performed in various ways, e.g. by changing the desired temperature of the heating water at the outlet or inlet of the heat pump 1, by switching on or off another heating source to quickly change the temperature in the heated space.
Ve zde popsaném příkladu provedení se korekce provádí na základě hodnocení rozdílu teplot (Tp — To) mezi požadovanou teplotou Tg ve vytápěném prostoru 8 a okamžitou teplotou Ts ve vytápěném prostoru 8, přičemž okamžitá teplota To se měří pomocí čidla 4_teploty vzduchu ve vytápěném prostoru 8. K požadované teplotěIn the exemplary embodiment described here, the correction is performed on the basis of evaluating the temperature difference (T p - T o ) between the desired temperature Tg in the heated space 8 and the instantaneous temperature T s in the heated space 8, the instantaneous temperature T o being measured by the air temperature sensor 4 in heated space 8. To the required temperature
-Ί topného média, kterou vypočítala jednotka regulace 2 podle postupu popsaného dříve, se přičítá záporný n-násobek tohoto rozdílu, tj, hodnota n ,(TP - To). Hodnota n leží v rozmezí 2-3 u topných systémů 7 tvořených podlahovým topením, a v rozmezí 3 - 5 u topných systémů 7 tvořených radiátory. Tyto rozdíly vycházejí z rozdílných tepelných vlastnosti topných systémů 7.-Ί the heating medium, calculated by the control unit 2 according to the procedure described previously, is added a negative n-fold of this difference, ie, the value of n, (T P - T o ). The value of n is in the range of 2-3 for heating systems 7 consisting of underfloor heating, and in the range of 3-5 for heating systems 7 consisting of radiators. These differences are due to the different thermal properties of heating systems 7.
Např. je-li požadovaná teplota ve vytápěném prostoru 8 na hodnotě Tp = 23,0 °C, a okamžitá teplota je To = 23,5 °C, je korekce u topného sytému 7 s podlahovým topením n .(Tp - To) = 3 . (23 - 23,5) = - 1,5 °C. Pokud jednotka regulace 2 vdaný okamžik vypočítala, že teplota topného média vypočítaná na základě doby chodu oběhového čerpadla 9 je 40 °C, provede se korekce o - 1,5 °C, a nastaví se teplota topného média na 38,5 °C.E.g. if the required temperature in the heated space 8 is T p = 23.0 ° C, and the instantaneous temperature is T o = 23.5 ° C, the correction for heating system 7 with underfloor heating is n. (T p - T o ) = 3. (23-23.5) = -1.5 ° C. If the control unit 2 has calculated at that time that the heating medium temperature calculated on the basis of the running time of the circulation pump 9 is 40 ° C, a correction of -1.5 ° C is made, and the heating medium temperature is set to 38.5 ° C.
Je-li požadovaná teplota ve vytápěném prostoru 8 na hodnotě Tp = 23,5 °C, a okamžitá teplota je To = 23 °C, je korekce u topného systému 7 s podlahovým topením n (Tp - To) = 3 . (23,5 - 23) = 1,5 °C. Pokud jednotka regulace 2 vdaný okamžik vypočítala, že požadovaná teplota topného média vypočítaná na základě doby chodu oběhového čerpadla 9 je 40 °C, provede se korekce o + 1,5 °C, a nastaví se teplota topného média na 41,5 °C.If the required temperature in the heated space 8 is T p = 23.5 ° C, and the instantaneous temperature is T o = 23 ° C, the correction for heating system 7 with underfloor heating is n (Tp - T o ) = 3. (23.5 - 23) = 1.5 ° C. If the control unit 2 has calculated at that time that the desired heating medium temperature calculated on the basis of the running time of the circulation pump 9 is 40 ° C, a correction of + 1.5 ° C is made, and the heating medium temperature is set to 41.5 ° C.
Zda se při výpočtu a regulaci použije nebo nepoužije korekce (a její velikosti), závisí na hlavně na vytápěném objektu. Jedná se o velikost vnitřních zdrojů tepla, rovnoměrnost nebo nerovnoměrnost jejich chodu, velikosti oken a jejich situování vůči světovým stranám, zastínění oken (např. žaluziemi). Dále je rozhodující akumulace tepla vytápěného objektu. U objektů s velkou akumulací tepla tato korekce buď není potřebná, nebo je malá, u lehkých objektů s malou akumulací tepla je potřebná korekce větší.Whether or not a correction (and its size) is used in the calculation and control depends mainly on the heated object. These are the size of the internal heat sources, the uniformity or unevenness of their operation, the size of the windows and their position in relation to the sides of the world, the shading of the windows (eg by blinds). Furthermore, the heat accumulation of the heated object is crucial. For objects with high heat accumulation this correction is either not necessary or is small, for light objects with low heat accumulation a larger correction is needed.
-8Průmyslová využitelnost-8Industrial applicability
Zpúsob regulace provozu tepelného čerpadla lze využít jak u stávajících, tak u nové budovaných topných okruhů zahrnujících tepelné čerpadlo vzduch - voda, země voda a voda - voda.The heat pump operation control method can be used for both existing and newly built heating circuits including air-to-water, ground-to-water and water-to-water heat pumps.
Claims (3)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20100043A CZ302431B6 (en) | 2010-01-20 | 2010-01-20 | Method of controlling heat pump operation |
| PCT/CZ2011/000005 WO2011088807A2 (en) | 2010-01-20 | 2011-01-18 | Method of regulation of operation of a heat pump |
| EP11714918A EP2526345A2 (en) | 2010-01-20 | 2011-01-18 | Method of regulation of operation of a heat pump |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20100043A CZ302431B6 (en) | 2010-01-20 | 2010-01-20 | Method of controlling heat pump operation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ201043A3 true CZ201043A3 (en) | 2011-05-11 |
| CZ302431B6 CZ302431B6 (en) | 2011-05-11 |
Family
ID=43969292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20100043A CZ302431B6 (en) | 2010-01-20 | 2010-01-20 | Method of controlling heat pump operation |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2526345A2 (en) |
| CZ (1) | CZ302431B6 (en) |
| WO (1) | WO2011088807A2 (en) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2554938B1 (en) * | 1983-11-10 | 1986-09-19 | Applic Thermiques Cie Indl | PROCESS FOR THE REGULATION OF CENTRAL HEATING INSTALLATIONS AND INSTALLATIONS INCLUDING APPLICATION |
| DE3407795C1 (en) * | 1984-03-02 | 1988-06-16 | Danfoss A/S, Nordborg | Heating system with a heat pump |
| JPS61250445A (en) * | 1985-04-30 | 1986-11-07 | Yazaki Corp | Hot-water supplier utilizing absorption heat pump |
| US6070110A (en) * | 1997-06-23 | 2000-05-30 | Carrier Corporation | Humidity control thermostat and method for an air conditioning system |
| JP5073970B2 (en) * | 2006-06-01 | 2012-11-14 | 日立アプライアンス株式会社 | Heat pump hot water floor heater |
| JP5063486B2 (en) * | 2008-05-30 | 2012-10-31 | 三菱電機株式会社 | Heat pump hot water heating system |
-
2010
- 2010-01-20 CZ CZ20100043A patent/CZ302431B6/en not_active IP Right Cessation
-
2011
- 2011-01-18 EP EP11714918A patent/EP2526345A2/en not_active Withdrawn
- 2011-01-18 WO PCT/CZ2011/000005 patent/WO2011088807A2/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2011088807A2 (en) | 2011-07-28 |
| CZ302431B6 (en) | 2011-05-11 |
| EP2526345A2 (en) | 2012-11-28 |
| WO2011088807A3 (en) | 2013-07-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101421561B (en) | Method and system for controlling the climate in a house | |
| RU2655154C2 (en) | Method for adjusting the setpoint temperature of a heat transfer medium | |
| CN110520679A (en) | Heating,Ventilating and Air Conditioning generator set controller | |
| US11976833B2 (en) | Air conditioning system controller | |
| EP2508806B1 (en) | Heat pump system and heat pump unit controlling method | |
| US11754296B2 (en) | System and method for controlling a fluid vector temperature in order to heat a building | |
| CN105674487A (en) | Dynamic hydraulic balance adjusting method for central air conditioning system | |
| CN107429930B (en) | Air conditioning system control device | |
| US10122170B2 (en) | Load adjustment sharing system and method | |
| CZ201043A3 (en) | Method of controlling heat pump operation | |
| EP4163557A1 (en) | System for heating and cooling rooms | |
| JP3810301B2 (en) | Cogeneration device load adjustment method | |
| CN114216149B (en) | Heating device | |
| US10060657B2 (en) | Heating, ventilation and/or air-conditioning device with targeted power-supply management | |
| KR100936388B1 (en) | A heating system of a bathroom using heat source of individual heating and cotrolling method the same | |
| JP2009052812A (en) | Control method of hot water heating device | |
| JP2004085141A (en) | Optimal starting control device for air-conditioning system | |
| US10976067B2 (en) | Exploitation of a photovoltaic system coupled to a joint water boiler-air/air heat pump air conditioning system | |
| CN114165828A (en) | Air conditioning system | |
| JP2008241231A (en) | Energy-saving air-conditioning control system | |
| Kelly et al. | The effect of hot water use patterns on heating load and demand shifting opportunities | |
| KR100692269B1 (en) | Water source cooling and heating system using serial connection method | |
| CA3039300A1 (en) | Control device for hvac fan coil units | |
| WO2024018200A1 (en) | A heating control system for a building | |
| Kull et al. | Setback efficiency of limited-power heating systems in cold climate |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20150120 |