DE102007056461A1 - Heat pump type-hot water supply device, has heat pump controller with current sensor for recording current value of electrical power, where frequency is increased, when current value is smaller than specific regenerative current value - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Heißwasserliefervorrichtungen und insbesondere eine Wärmepumpenart-Heißwasserliefervorrichtung unter Verwendung eines Kältemittels.The The present invention relates to hot water supply devices and in particular, a heat pump type hot water supply device using a refrigerant.
In
letzter Zeit weisen Heißwasserliefervorrichtungen,
die eine Wärmepumpe
verwenden, angesichts der Energiesparmöglichkeit einen breiten Gebrauch
auf. Allgemein weisen, wie in
Speziell
ist, wie in
Auch
ist ein Drucksammler
Der
Wärmepumpenregler
In der für diese Art der Wärmepumpenreglervorrichtung typischen Wärmepumpenregelung wird, wenn der Verdichter überlastet ist, die Wärmepumpe auf der Basis des durch den Stromsensor ermittelten Stromwerts geregelt. Speziell wird, falls der an den Verdichter gelieferte Strom einen vorgegebenen oberen Grenzstromwert überschreitet, die am Verdichter angelegte Antriebsleistungsfrequenz abgesenkt, d.h. der Betriebsmodus wird auf einen regulierten Betriebsmodus umgeschaltet. Wenn danach ein Abfall des Stromwerts unter einen vorgegebenen Regulierungswert, der kleiner als der obere Grenzstromwert ist, ermittelt wird, hebt der Wärmepumpenregler die Antriebsleistungsfrequentz an, um den Betriebsmodus auf einen normalen Betriebsmodus umzuschalten.In the for this type of heat pump controller device typical heat pump control will be overloaded when the compressor is on, the heat pump on the basis of the current value determined by the current sensor. Specifically, if the power supplied to the compressor is a exceeds the predetermined upper limit current value applied to the compressor Drive power frequency lowered, i. the operating mode becomes switched to a regulated operating mode. If after that Decrease of the current value below a predetermined regulation value, which is less than the upper limit current value is detected, raises the heat pump controller the Antriebsleistungsfrequentz to the operating mode to a to switch to normal operating mode.
Mit dieser Wärmepumpenregeltechnik tritt jedoch manchmal der Fall auf, daß der Betriebsmodus bald nach dem Umschalten vom regulierten Betriebsmodus auf den normalen Betriebsmodus erneut auf den regulierten Betriebsmodus umschaltet, was den Regelvorgang instabil macht. Besonders in Fällen, bei denen der Verdichter allein geregelt wird, wie oben erwähnt, ist die Wärmepumpenregelung nicht in der Lage, mit dem Anstieg des an die Wärmepumpe gelieferten Stroms zurechtzukommen, was die Erzielung eines stabilen Betriebs erschwert.With this heat pump control technology However, sometimes the case arises that the operating mode soon after switching from the regulated operating mode to the normal operating mode switch back to the regulated operating mode, which is the control process makes it unstable. Especially in cases, at where the compressor is controlled alone, as mentioned above the heat pump control unable to with the increase of the current supplied to the heat pump to cope, which makes it difficult to achieve stable operation.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Heißwasserliefervorrichtung vorzusehen, bei der ein Aussetzen oder ein instabiler Betrieb aufgrund eines Überstroms sogar unter Überlastbedingungen vermieden wird, und daher der Vorrichtung ermöglicht wird, einen sicheren Betrieb zu erhalten.The The object of the present invention is therefore to provide a hot water supply device, in the case of a suspension or an unstable operation due to an overcurrent even under overload conditions is avoided, and therefore the device is allowed to secure To get operation.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.These The object is solved by the features of claim 1. advantageous Embodiments of the invention are characterized in the subclaims.
Die vorliegende Erfindung sieht eine Heißwasserliefervorrichtung vor, aufweisend: eine Wärmepumpe; und einen Speichertank zum Speichern des von der Wärmepumpe erwärmten heißen Wassers.The present invention provides a hot water supply device, comprising: a heat pump; and a storage tank for storing the heat pump heated be called Water.
Die Wärmepumpe beinhaltet einen Verdichter zum Verdichten eines Kältemittels mit einer Verdichtungskraft, der durch eine Frequenz eine daran angelegte elektrische Antriebsleistung geregelt wird, und einen Kältemittel-Wasser-Wärmetauscher, der an einem Auslaß des Verdichters durch ein erstes Leitungsrohr zum Übertragen der im Kältemittel gespeicherten thermischen Energie an das im Speichertank gespeicherte Wasser verbunden ist. Ferner beinhaltet die Wärmepumpe ein Expansionsventil mit einer variablen Öffnung und ist mit einem Auslaß des Kältemittel-Wasser-Wärmetauschers durch eine zweite Verbindungsleitung zum Expandieren des Kältemittels, bei dem der Wärmeaustausch im Kältemittel-Wasser-Wärmetauscher erfolgt ist, verbunden. Ferner beinhaltet die Wärmepumpe einen Luft-Kältemittel-Wärmetauscher, der mit einem Auslaß des Expansionsventils durch ein drittes Leitungsrohr zum Übertragen der in der Luft gespeicherten thermischen Energie an das Kältemittel verbunden ist, und ein viertes Leitungsrohr, um das Kältemittel, bei dem der Wärmeaustausch im Luft-Kältemittel-Wärmetauscher erfolgt ist, zum Verdichter zu leiten. Auch beinhaltet die Wärmepumpe einen Ausstoßtemperatursensor zum Ermitteln der vom Verdichter ausgestoßenen Kältemitteltemperatur, und einen Wärmepumpenregler zum Vergleichen der durch den Ausstoßtemperatursensor ermittelten Kältemitteltemperatur mit einer vorgegebenen Sollausstoßtemperatur, und zum Regeln der Verdichtungskraft des Verdichters durch ein derartiges Einstellen der Frequenz der elektrischen Antriebsleistung, so daß eine Abweichung zwischen der ermittelten Kältemitteltemperatur und der vorgegebenen Sollausstoßtemperatur Null wird. Der Wärmepumpenregler beinhaltet einen Stromsensor zum Ermitteln eines an die Wärmepumpe gelieferten Stromwerts der elektrischen Antriebsleistung und hat einen regulierten Betriebsmodus, bei dem, wenn der durch den Stromsensor ermittelte Stromwert einen vorgegebenen oberen Grenzstromwert überschreitet, die Frequenz der an den Verdichter gelieferten elektrischen Antriebsleistung abgesenkt wird, und wenn danach der durch den Stromsensor ermittelte Stromwert kleiner wird als ein vorgegebener Wiederherstellungsstromwert, der kleiner ist als der obere Grenzstromwert, wird die Frequenz der elektrischen Antriebsleistung angehoben, wobei die Öffnung des Expansionsventils vergrößert wird, und die Sollausstoßtemperatur für das vom Verdichter ausgestoßene Kältemittel abgesenkt wird.The heat pump includes a compressor for compressing a refrigerant with a compaction force that has a frequency applied to it electrical drive power is controlled, and a refrigerant-water heat exchanger, at an outlet of the Compressor through a first conduit for transferring the refrigerant stored thermal energy stored in the storage tank Water is connected. Furthermore, the heat pump includes an expansion valve with a variable opening and is with an outlet of the refrigerant-water heat exchanger through a second connecting line for expanding the refrigerant, in which the heat exchange in the refrigerant-water heat exchanger is done, connected. Furthermore, the heat pump includes an air-refrigerant heat exchanger, which with a Outlet of the Expansion valve through a third conduit for transfer the thermal energy stored in the air to the refrigerant connected, and a fourth conduit to the refrigerant, in which the heat exchange in the air-refrigerant heat exchanger is done, to conduct to the compressor. Also includes the heat pump an ejection temperature sensor for determining the refrigerant temperature discharged from the compressor, and a Heat Pump controller for comparing the determined by the ejection temperature sensor Refrigerant temperature with a predetermined target ejection temperature, and for controlling the compression force of the compressor by such a Adjust the frequency of the electric drive power so that a deviation between the determined refrigerant temperature and the predetermined target discharge temperature zero becomes. The heat pump controller includes a current sensor for detecting a to the heat pump supplied current value of the electric drive power and has a regulated mode of operation in which, if by the current sensor determined current value exceeds a predetermined upper limit current value, the frequency of the electrical power supplied to the compressor is lowered, and if then determined by the current sensor Current value becomes smaller than a predetermined recovery current value, is smaller than the upper limit current value, the frequency of the raised electrical drive power, the opening of the Expansion valve is enlarged, and the target discharge temperature for the ejected from the compressor refrigerant is lowered.
Daher wird im regulierten Betriebsmodus die an den sich in der Wärmepumpe befindlichen Verdichter gelieferte Antriebsleistungsfrequenz abgesenkt, wenn der durch den Stromsensor, der zum Ermitteln des an die Wärmepumpe gelieferten Stroms der Antriebsleistung dient, ermittelte Stromwert den vorgegebenen oberen Grenzstromwert überschreitet, und wenn der danach durch den Stromsensor ermittelte Stromwert kleiner wird als der vor gegebene Wiederherstellungsstromwert (recovery current), wird die Frequenz der Antriebsleistung angehoben, wobei sich die Öffnung des Expansionsventils vergrößert, und die Sollausstoßtemperatur des von dem Verdichter ausgestoßenen Kältemittels abgesenkt wird. Folglich kann sogar in Fällen, bei denen die Wärmepumpe überlastet ist, ein stabiler Betrieb der Wärmepumpe fortgeführt werden.Therefore In the regulated operating mode, it is the one in the heat pump lowered compressor supplied drive power frequency, when passing through the current sensor, which is used to detect the heat pump supplied current of the drive power, determined current value exceeds the predetermined upper limit current value, and if the thereafter, the current value determined by the current sensor becomes smaller than the preset recovery current value is raised the frequency of the drive power, with the opening of the Expansion valve enlarged, and the target discharge temperature of the ejected from the compressor refrigerant is lowered. Consequently, even in cases where the heat pump is overloaded is a stable operation of the heat pump continued become.
Vorzugsweise schaltet der Wärmepumpenregler die Stromversorgung an den Verdichter ab, wenn die Frequenz der elektrischen Antriebsleistung zum Antreiben des Verdichters gleich einer vorgegebenen Minimumfrequenz ist, und auch der durch den Stromsensor ermittelte Stromwert größer ist als ein vorgegebener Stromwert.Preferably the heat pump controller switches the power supply to the compressor when the frequency of the electrical drive power to drive the compressor equal a predetermined minimum frequency, and also by the current sensor determined current value is greater as a predetermined current value.
Daher wird, wenn die Frequenz der Speisespannung zum Antreiben des Verdichters gleich der Minimumfrequenz ist, und gleichzeitig der durch den Stromsensor ermittelte Stromwert größer ist als der vorgegebene Stromwert, die Stromversorgung an den Verdichter abgeschaltet, wodurch eine hohe Sicherheit sichergestellt ist.Therefore when the frequency of the supply voltage for driving the compressor is equal to the minimum frequency, and at the same time by the current sensor determined current value is greater as the preset current value, the power supply to the compressor switched off, whereby a high level of security is ensured.
An den Verdichter wird eine von den vorgegebenen unterschiedlichen Frequenzen der elektrischen Antriebsleistung angelegt, und der Wärmepumpenregler senkt die gegenwärtig angelegte Frequenz der elektrischen Antriebsleistung ab, falls für eine vorgegebene Zeitdauer fortlaufend ein Stromwert ermittelt wird, der den vorgegebenen oberen Grenzstromwert, der der gegenwärtig angelegten Frequenz zugeordnet ist, überschreitet.At the compressor will be one of the predetermined different Applied frequencies of the electric drive power, and the heat pump controller lowers the present applied frequency of the electric drive power, if for a given Duration continuously a current value is determined, the predetermined upper limit current value associated with the currently applied frequency is, exceeds.
Vorzugsweise hebt der Wärmepumpenregler die gegenwärtig angelegte Frequenz der elektrischen Antriebsleistung an, falls fortlaufend ein Stromwert, der kleiner ist als ein der gegen wärtig angelegten Frequenz zugeordneter vorgegebener Wiederherstellungsstromwert, ermittelt wird.Preferably the heat pump controller raises the currently applied frequency of the electrical drive power, if continuous a current value less than one of the currently applied frequency assigned predetermined recovery current value determined becomes.
Auch bricht der Wärmepumpenregler den regulierten Betriebsmodus ab, wenn die Frequenz der elektrischen Antriebsleistung auf eine vor dem Umschalten auf den regulierten Betriebsmodus angelegte Frequenz zurückkehrt.Also breaks the heat pump controller the regulated operating mode when the frequency of the electric Drive power to one before switching to the regulated Operating mode applied frequency returns.
Vorzugsweise bricht der Wärmepumpenregler den regulierten Betriebsmodus ab, wenn die Frequenz der elektrischen Antriebsleistung nach einem Umschalten auf den regulierten Betriebsmodus bei einem Anfahren des Verdichters auf eine vorgegebene Sollantriebsfrequenz zurückkehrt.Preferably breaks the heat pump controller the regulated operating mode when the frequency of the electric Drive power after switching to the regulated operating mode when starting the compressor to a predetermined target drive frequency returns.
Vorzugsweise bricht darüber hinaus der Wärmepumpenregler den regulierten Betriebsmodus ab, wenn nach einem Umschalten auf den regulierten Betriebsmodus während des Abtausteuervorgangs ein Abtausteuervorgang endet.Preferably breaks over it addition, the heat pump controller the regulated operating mode, if after switching to the regulated operating mode during defrost control operation ends defrost control operation.
Auch wenn der regulierte Betriebsmodus abgebrochen wird, führt die Wärmepumpe für eine vorgegebene Zeitdauer das Anlegen der Dann-Anliege-Frequenz der elektrischen Antriebsleistung an den Verdichter fort.Also if the regulated operating mode is aborted, the heat pump for one predetermined period of time the application of the then-adjacent frequency of electrical drive power to the compressor continues.
In dieser Weise wird, wenn der regulierte Betriebsmodus abgebrochen wird, der Verdichter mit der Frequenz der elektrischen Antriebsleistung, die auf der Dann-Anliege-Frequenz für eine vorgegebene Zeitdauer gehalten wird, betrieben, wobei der Betriebsmodus an einem erneuten Umschalten in den regulierten Betriebsmodus, kurz nach der Wiederkehr aus dem regulierten Betriebsmodus, gehindert wird, und daher praktische Vorteile, wie z.B. Regelstabilität, resultieren.In this way will be when the regulated operating mode is canceled is the compressor with the frequency of the electric drive power, on the then-adjacent frequency for a given period of time is maintained, the operating mode on a renewed Switch to the regulated operating mode shortly after the return from the regulated mode of operation, is hindered, and therefore practical Advantages, such as Control stability, result.
Mit der obigen Heißwasserliefervorrichtung kann ein Aussetzen oder ein instabiler Betrieb der Wärmepumpe aufgrund des Fließens eines Überstroms während eines Überlastbetriebs verhindert werden, und der Betrieb kann sicher fortgeführt werden.With the above hot water supply device can exposure or unstable operation of the heat pump due to the flow of an overcurrent while an overload operation be prevented, and the operation can be safely continued.
Ein weiteres Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung wird aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung ersichtlich. Jedoch sollte klar sein, daß die detaillierte Beschreibung und das spezifische Beispiel, das die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung anzeigt, nur zu Erläuterungszwecken angegeben ist, da verschiedene Veränderungen und Modifikationen innerhalb des Erfindungsgedankens und des Erfindungsrahmens für den Fachmann aus der detaillierten Beschreibung ersichtlich werden.One Another field of application of the present invention will be apparent from the the following detailed description. However, should be clear that the detailed description and the specific example that the preferred embodiments of the invention, for illustrative purposes only, because different changes and modifications within the spirit and scope of the invention for the expert will be apparent from the detailed description.
Die Art der Erfindung, wie auch andere Ziele und Vorteile davon, werden im folgenden mit Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen erläutert, wobei in den Figuren durchgehend gleiche Bezugszeichen die gleichen oder ähnliche Teile benennen, und wobei:The Type of invention as well as other objects and advantages thereof in the following with reference to the accompanying drawings, wherein in the figures, the same reference numerals designate the same or similar Name parts, and where:
Eine
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezugnahme auf die
anhängenden
Zeichnungen beschrieben.
Der
in
Der
Wärmepumpenregler
Wenn
die Stromversorgung eingeschaltet wird, beginnt der Wärmepumpenregler
Nach
der Ermittlung der Betriebsbedingungen übt der Wärmepumpenregler
Im
Anschluss an den Normalsteuervorgang vergleicht der Wärmepumpenregler
Auch falls während des Normalsteuervorgangs (Schritt S7) beurteilt wird, daß ein Abtauen ausgeübt werden muss, schreitet der Ablauf zu einem Abtausteuervorgang (Schritt S10) voran, und dann werden Schritt S5 und die nachfolgenden Schritte erneut ausgeführt.Also if during of the normal control operation (step S7), it is judged that defrosting is being performed If necessary, the process proceeds to a defrost control operation (step S10), and then step S5 and subsequent steps run again.
Das
obige ist ein Überblick über den
Betrieb der Heißwasserliefervorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung, und im Folgenden werden die, die vorliegenden Erfindung
kennzeichnenden Steuermerkmale detaillierter erläutert. Die durch den Wärmepumpenregler
In
dem durch den vorher genannten Schritt S5 ausgeübten Anlaufsteuervorgang führt der
Wärmepumpenregler
Falls
in Schritt S20 beurteilt wird, daß der erfasste Stromwert größer oder
gleich ist als der der gegenwärtig
angelegten Antriebsleistungsfrequenz zugeordnete obere Grenzstromwert,
ermittelt der Wärmepumpenregler
Falls in Schritt S21 beurteilt wird, daß die Zeitdauer, während der der ermittelte Stromwert größer oder gleich ist als der obere Grenzstromwert, kürzer ist als die vorgegebene Zeitdauer ta, kehrt der Wärmepumpenregler zu Schritt S20 zurück und führt die Überwachung des erfassten Stroms fort.If in step S21, it is judged that the time period during which the determined current value is greater than or equal to is equal to the upper limit current value, shorter than the predetermined one Time ta, the heat pump controller returns back to step S20 and leads the surveillance of the detected current.
Andererseits,
falls im Schritt S21 beurteilt wird, daß der ermittelte Stromwert über eine
vorgegebene Zeitdauer ta größer oder
gleich ist als der obere Grenzstromwert, ermittelt der Wärmepumpenregler
Anschließend schlägt der Wärmepumpenregler
Falls
in Schritt S27 beurteilt wird, daß die Zeitdauer, bei der der
erfasste Stromwert kleiner oder gleich ist als der Wiederherstellungsstromwert,
kürzer
ist als die vorgegebenen Zeitdauer tb, kehrt der Wärmepumpenregler
Ferner
stoppt der Wärmepumpenregler
Falls
im Schritt S31 beurteilt wird, daß der erfasste Stromwert kleiner
ist als der der abgesenkten Antriebsfrequenz zugeordnete obere Grenzstromwert,
führt der
Wärmepumpenregler
Daher
senkt der Wärmepumpenregler
Der
durch den Wärmepumpenregler
Andererseits,
falls im Schritt S41 beurteilt wird, daß der erfasste Stromwert über der
vorgegebenen Zeitdauer ta größer oder
gleich ist als der obere Grenzstromwert, ermittelt der Wärmepumpenregler
Anschließend schaltet
der Wärmepumpenregler
Falls
in Schritt S42 beurteilt wird, daß die Antriebsleistungsfrequenz
der Miniumumfrequenz entspricht, stoppt der Wärmepumpenergler
Falls
im Schritt S49 beurteilt wird, daß der erfaßte Stromwert nicht größer oder
gleich ist als der der abgesenkten Antriebs frequenz zugeordnete
obere Grenzstromwert, führt
der Wärmepumpenregler
Der
durch den Wärmepumpenregler
Falls
in Schritt S61 beurteilt wird, daß die Zeitdauer, bei der der
erfaßte
Stromwert größer oder gleich
ist als der obere Grenzstromwert, kürzer ist als die vorgegebene
Zeitdauer ta, kehrt der Wärmepumpenregler
zu Schritt S60 zurück
und führt
die Überwachung
des erfaßten
Stroms fort. Andererseits, falls im Schritt S61 beurteilt wird,
daß der
erfaßte
Stromwert über die
vorgegebenen Zeitdauer ta größer oder gleich
ist als der obere Grenzstromwert, ermittelt der Wärmepumpenergler
Falls
in Schritt S62 beurteilt wird, daß die am Verdichter
Anschließend schaltet
der Wärmepumpenregler
Ferner,
falls in Schritt S62 beurteilt wird, daß die vorliegende Antriebsleistungsfrequenz
der Minimumfrequenz entspricht, stoppt der Wärmepumpenregler
Falls
in Schritt S70 beurteilt wird, daß der erfaßte Stromwert kleiner ist als
der der abgesenkten Antriebsfrequenz zugeordnete obere Grenzstromwert,
führt der
Wärmepumpenregler
Wie
oben erläutert,
wird in der Heißwasserliefervorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung die an den Verdichter
Auch
wird mit der Heißwasserliefervorrichtung
der vorliegenden Erfindung die Stromversorgung zum Verdichter
In Fällen, bei denen der Betriebsmodus während des Anfahrsteuervorgangs oder des Normalsteuervorgangs oder des Abtausteuervorgangs auf den regulierten Betriebsmodus umgeschaltet wird und die Antriebsleistungsfrequenz danach auf die vor dem Umschalten in den regulierten Betriebsmodus angelegte Frequenz zurückkehrt, kann der regulierte Betriebsmodus abgebrochen werden, und der Verdichter kann auch mit der Dann-Anliege-Frequenz betrieben werden, die für eine vorgegebene Zeitdauer überwacht wird. Dies vermeidet die Situation, bei der der regulierte Betriebsmodus sofort nach dem Abbruch des regulierten Betriebsmodus erneut aufgenommen wird, oder das sogenannte Nachpendeln, was zu praktischen Vorteile führt, wie zum Beispiel eine Regelstabilität.In cases where the operating mode during the starting control process or the normal control process or the Defrost operation is switched to the regulated operation mode and the drive power frequency thereafter to the before switching returns to the regulated operating mode, the regulated operating mode can be aborted, and the compressor can also operate with the then-adjacent frequency be that for monitored for a predetermined period of time becomes. This avoids the situation where the regulated operating mode resumed immediately after canceling the regulated operating mode is, or the so-called Nachpendeln, resulting in practical advantages leads, such as a rule stability.
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