DE102015015875A1

DE102015015875A1 - Verfahren zum Steuern einer Wärmepumpe sowie eine Wärmepumpeneinheit

Info

Publication number: DE102015015875A1
Application number: DE102015015875.9A
Authority: DE
Inventors: Johannes Üpping
Original assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Current assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Priority date: 2015-12-09
Filing date: 2015-12-09
Publication date: 2017-06-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Wärmepumpe (100). Einem normalen Betrieb entspricht das Steuern einer Wärmepumpe (100) in einer ersten Betriebsart. Das Steuern der Wärmepumpe in einer zweiten Betriebsart entspricht einer geräuschreduzierten Betriebsart mit reduzierter Leistung. Ein weiterer Verfahrensschritt ist die Festlegung der Dauer der zweiten Betriebsart und das Berechnen eines Wärmebedarfs während der zweiten Betriebsart, basierend auf einer Außentemperatur und dem Zeitpunkt der zweiten Betriebsart. In einem weiteren Schritt wird die Leistung der Wärmepumpe (100) vor und/oder hinter der zweiten Betriebsart erhöht, wobei die Leistungserhöhung vor und/oder hinter der zweiten Betriebsart im Wesentlichen dem ermittelten Wärmebedarf während der zweiten Betriebsart entspricht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Wärmepumpe sowie eine Wärmepumpeneinheit.
Wärmepumpen werden beispielsweise zum Heizen von Räumen oder Gebäuden verwendet. Die Leistung einer Wärmepumpe kann beispielsweise entsprechend der Außentemperatur geregelt werden. Dazu kann beispielsweise die Drehzahl eines Verdichters gesteuert werden. Je niedriger die Außentemperatur, desto höher der Wärmebedarf und desto höher muss die Leistung einer Wärmepumpe sein, um sicherzustellen, dass eine Solltemperatur im Inneren des Gebäudes aufrechterhalten wird. Je größer die Leistung der Wärmepumpe, desto größer sind aber auch die durch die Wärmepumpe erzeugten Geräusche.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Akzeptanz einer Wärmepumpe zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Steuern einer Wärmepumpe nach Anspruch 1 sowie durch eine Wärmepumpeneinheit nach Anspruch 5 gelöst.
Eine erfindungsgemäße Wärmepumpe weist eine Steuereinheit zum Steuern des Betriebs der Wärmepumpe auf. Mit der Steuereinheit kann die Wärmepumpe in einer ersten Betriebsart (normaler Betrieb) und in einer zweiten Betriebsart (geräuschreduzierter Betrieb) betrieben werden. Die zweite Betriebsart (geräuschreduzierter Betrieb) kann optional von dem Anwender aktiviert werden bzw. ein Anwender kann über eine Bedieneinheit der Wärmepumpe festlegen, in welchen Zeiträumen die Wärmepumpe in der zweiten Betriebsart, nämlich der geräuschreduzierten Betriebsart, betrieben werden soll. Der geräuschreduzierte bzw. geräuscharme Betrieb der Wärmepumpe scheint insbesondere nachts sinnvoll zu sein.
Die Erfindung betrifft den Gedanken, einen Zeitraum festzulegen, in welchem die Wärmepumpe so betrieben wird, dass die von ihr erzeugten Geräusche reduziert werden (zweite Betriebsart, geräuscharme Betriebsart). Diese geräuscharme Betriebsart sollte insbesondere nachts aktiviert werden, um die durch die Wärmepumpe erzeugten Geräusche zu reduzieren. Auf der anderen Seiten fallen die Außentemperaturen regelmäßig nachts ab und insbesondere zu den Zeiten, wenn ein geräuschreduzierter Betrieb der Wärmepumpe gewünscht ist. Wenn die Wärmepumpe während der geräuscharmen Betriebsart mit einer reduzierten Leistung betrieben wird, um die von ihr erzeugten Geräusche zu reduzieren, dann kann dies aber zur Folge haben, dass die gewünschte Solltemperatur innerhalb des Gebäudes nicht aufrechterhalten werden kann.
Gemäß der Erfindung wird die Leistung der Wärmepumpe vor und/oder hinter dem Zeitraum erhöht, wenn ein geräuscharmer Betrieb der Wärmepumpe und damit ein Betrieb der Wärmepumpe mit reduzierter Leistung gewünscht ist. Die Erfindung betrifft somit eine Leistungsverschiebung vor und/oder hinter der Aktivierung der zweiten Betriebsart und zumindest außerhalb des Bereiches des Betriebs der Wärmepumpe mit reduzierten Geräuschen, d. h. ein geräuscharmer Betrieb.
Die Erfindung betrifft somit den an sich widersprüchlichen Gedanken, die Leistung der Wärmepumpe dann zu reduzieren, wenn sie benötigt wird, weil die Außentemperatur absinkt oder eine höhere Raumtemperatur gewünscht ist. Um trotzdem gewährleisten zu können, dass die Solltemperatur innerhalb des Gebäudes aufrechterhalten wird, wird die Leistung der Wärmepumpe vor und nach dem geräuscharmen Betrieb erhöht, um einen ausreichenden Wärmebedarf zur Verfügung zu stellen.
Gemäß der Erfindung entspricht die Erhöhung der Leistung vor und/oder nach dem geräuscharmen Betrieb vorzugsweise der Wärmeleistung, die im normalen Betrieb während des geräuscharmen Betriebs Zeitdauer erbracht worden wäre.
Um die geräuscharme Betriebsart zu ermöglichen, kann die Drehzahl eines Fortlüfters und/oder die Drehzahl des Kompressors der Wärmepumpe reduziert werden, um damit auch die durch die Wärmepumpe erzeugten Geräusche zu reduzieren.
Gemäß der Erfindung wird eine Wärmepumpe mit einer Steuereinheit vorgesehen, welche die Raum-Ist-Temperatur, die Außentemperatur als Eingangsgröße erhält. Basierend hierauf berechnet eine Berechnungseinheit in der Steuereinheit einen Wärmebedarf für den Zeitraum des geräuscharmen Betriebes.
1 zeigt ein Blockschaltbild einer Wärmepumpeneinheit gemäß der Erfindung,
2 zeigt einen Graphen zur Veranschaulichung des Betriebs der Wärmepumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und
3 zeigt einen Graphen zur Veranschaulichung des Betriebs der Wärmepumpe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
1 zeigt ein Blockschaltbild einer Wärmepumpeneinheit gemäß der Erfindung. Die Wärmepumpeneinheit 100 weist optional eine Bedieneinheit 120 und eine Steuereinheit 110 auf. Mittels der Bedieneinheit 120 kann ein Anwender eine Raum-Soll-Temperatur und einen Zeitraum für einen geräuscharmen Betrieb eingeben. Die Steuereinheit 110 weist eine Berechnungseinheit 111 auf, welche einen Wärmebedarf für die Zeit des geräuschreduzierten Betriebs basierend auf der Soll-Temperatur und der Außentemperatur berechnet. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird eine Außentemperatur mit einem Modul 200 gemessen, von der abhängig der Wärmebedarf ermittelt wird. Der Wärmebedarf wird mittels eines Moduls 200 ermittelt, welches mit der Steuereinheit 110 verbunden ist. Das Modul 200 ist im Ausführungsbeispiel vorzugsweise ein Außentemperaturfühler. Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung kann es auch eine Schnittstelle zu weiteren Modulen sein, wie ein Internetanschluss über den Wärmebedarfsanforderungen an die Wärmepumpe 100 übermittelt werden. Auch Raumtemperaturfühler, Feuchtefühler, Windgeschwindigkeitsfühler oder auch Wetterdaten können übermittelt werden. Die Steuereinheit 110 greift in die Steuerung in einer ersten Betriebsart, nämlich der normalen Betriebsart, ein und steuert die Wärmepumpe so, dass sie für einen Zeitraum vor und/oder hinter dem Zeitraum, in welchem sie in dem geräuschreduzierten Betrieb ist, Wärme erzeugt. Diese Leistungserhöhung entspricht dabei dem Wärmebedarf für den Zeitraum, in welchem sich die Wärmepumpe in der zweiten Betriebsart (geräuschreduzierten Betriebsart) befindet.
2 zeigt einen Graphen zur Veranschaulichung des Betriebs der Wärmepumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. In 2 ist die Tageszeit sowie die Leistung der Wärmepumpe sowie die Außentemperatur AT dargestellt.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel kann beispielsweise zwischen 24 Uhr und 4 Uhr ein geräuscharmer Betrieb der Wärmepumpe gewünscht sein. Die Steuereinheit 110 berechnet für diesen Zeitraum einen Wärmebedarf LW von beispielsweise 14 kWh. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Wärmepumpe durch die Steuereinheit 110 so gesteuert, dass vor und/oder nach der zweiten Betriebsart (d. h. Zeitraum des geräuscharmen Betriebes) die Wärmepumpe mit einer erhöhten Leistung L21, L22 betrieben wird. Gemäß der Erfindung wird die Wärmelast, welche in den Zeitraum des geräuscharmen Betriebs auffällt, in diejenigen Zeiträume verschoben, in denen ein geräuscharmer Betrieb nicht nötig ist. Damit kann ein ungünstiger Betrieb der Wärmepumpe in den Zeitraum des geräuscharmen Betriebs der Wärmepumpe vermieden werden, was Betriebskosten einspart.
3 zeigt einen Graphen zur Veranschaulichung des Betriebs der Wärmepumpe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Wärmepumpe während der geräuscharmen Betriebsart nicht komplett ausgeschaltet, sondern kann lediglich mit einer reduzierten Leistung betrieben werden. Die Differenz zwischen der benötigten Wärmelast und der von der Wärmepumpe in der zweiten Betriebsart erzeugten Last kann auf den Zeitraum vor und/oder hinter dem Zeitraum des geräuscharmen Betriebs verschoben werden. Der Wärmebedarf LW während der ersten Betriebsart entspricht einer Leistungserhöhung L_W1 vor und/oder einer Leistungserhöhung L_W2 nach der zweiten Betriebsart.
Während der geräuscharmen Betriebsart ist die Wärmepumpe somit nicht ausgeschaltet, sondern läuft lediglich mit einer reduzierten Leistung. Dies führt insbesondere zu einer erheblichen Effizienzverbesserung.

Claims

Verfahren zum Steuern einer Wärmepumpe (100), mit den Schritten Steuern der Wärmepumpe (100) in einer ersten Betriebsart, welche den normalen Betrieb entspricht, Steuern der Wärmepumpe in einer zweiten Betriebsart, welche einer geräuschreduzierten Betriebsart mit reduzierter Leistung entspricht, Festlegen der Dauer der zweiten Betriebsart, Berechnen eines Wärmebedarfs während der zweiten Betriebsart basierend auf einer Außentemperatur und dem Zeitpunkt der zweiten Betriebsart, Erhöhung der Leistung der Wärmepumpe (100) vor und/oder hinter der zweiten Betriebsart, wobei die Leistungserhöhung vor und/oder hinter der zweiten Betriebsart im Wesentlichen dem ermittelten Wärmebedarf während der zweiten Betriebsart entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Leistung der Wärmepumpe in der zweiten Betriebsart auf null reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Leistungserhöhung vor der zweiten Betriebsart dem Wärmebedarf während der zweiten Betriebsart entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Leistungserhöhung nach Beendigung der zweiten Betriebsart im Wesentlichen dem Wärmebedarf während der zweiten Betriebsart entspricht.
Wärmepumpeneinheit, mit einer Steuereinheit (110) zum Steuern der Wärmepumpe in einer ersten Betriebsart, welche dem normalen Betrieb entspricht und zum Steuern der Wärmepumpe in einer zweiten Betriebsart, welche einer geräuschreduzierten Betriebsart mit reduzierter Leistung entspricht, mit einer Bedieneinheit (120) zum Festlegen der Dauer und dem Zeitpunkt der zweiten Betriebsart, wobei die Steuereinheit dazu ausgestaltet ist, einen Wärmebedarf während der zweiten Betriebsart basierend auf einer Außentemperatur und dem Zeitpunkt der zweiten Betriebsart zu ermitteln und die Leistung der Wärmepumpe vor und/oder hinter der zweiten Betriebsart zu erhöhen, wobei die Leistungserhöhung vor und/oder hinter der zweiten Betriebsart im Wesentlichen dem ermittelten Wärmebedarf während der zweiten Betriebsart entspricht.