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Stand der Technik
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Es ist bereits ein Verfahren zum Betrieb einer Kompressionswärmepumpenvorrichtung, welche zumindest eine Kompressoreinheit zu einem Umwälzen eines Wärmeträgers und welche zumindest eine Fördereinheit zu einem Ansaugen eines fluiden Wärmereservoirs, insbesondere Umgebungsluft, umfasst, vorgeschlagen worden.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betrieb einer Kompressionswärmepumpenvorrichtung, welche zumindest eine Kompressoreinheit zu einem Umwälzen eines Wärmeträgers und welche zumindest eine Fördereinheit zu einem Ansaugen eines fluiden Wärmereservoirs, insbesondere Umgebungsluft, umfasst.
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Es wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens ein Förderleistungsparameter der Fördereinheit in Abhängigkeit von einem Kompressorleistungsparameter der Kompressoreinheit eingestellt wird. Die Kompressionswärmepumpenvorrichtung kann insbesondere zu einem Heizen eines weiteren Wärmereservoirs, insbesondere eines Brauchfluids, wie Trinkwasser und/oder Betriebswasser, und/oder zu einem Kühlen des fluiden Wärmereservoirs vorgesehen sein. Insbesondere umfasst die Kompressionswärmepumpenvorrichtung einen Wärmeträgerkreislauf für den Wärmeträger mit fluidtechnisch eingebundenen Kreislaufkomponenten. Vorzugsweise umfassen die Kreislaufkomponenten zumindest die Kompressoreinheit zu einer Druckbeaufschlagung, insbesondere einem Verdichten, des Wärmeträgers, einen Kondensator zu einem Kondensieren des Wärmeträgers, eine Drossel zu einem Entspannen des Wärmeträgers und einen Verdampfer zu einem Verdampfen des Wärmeträgers. Die Fördereinheit umfasst zu einem Fördern des fluiden Wärmereservoirs beispielsweise einen Ventilator, einen Kompressor und/oder eine Pumpe, bevorzugt einen Axialventilator, einen Axialverdichter und/oder eine Axialpumpe. Besonders bevorzugt ist die Fördereinheit fluidtechnisch an dem Verdampfer angeschlossen, zu einem, insbesondere stofflosen, Wärmeaustausch zwischen dem Wärmereservoir und dem Wärmeträger. Alternativ ist die Fördereinheit oder zusätzlich ist eine weitere Fördereinheit der Kompressionswärmepumpenvorrichtung an dem Kondensator angeschlossen, zu einem, insbesondere stofflosen, Wärmeaustausch zwischen dem weiteren Wärmereservoir und dem Wärmeträger. Vorzugsweise umfasst die Kompressionswärmepumpeneinheit zumindest eine Steuereinheit, welche in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens zumindest die Fördereinheit und/oder die Kompressoreinheit steuert oder regelt. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell eingerichtet, speziell programmiert, speziell ausgelegt und/oder speziell ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
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Der Förderleistungsparameter beschreibt oder charakterisiert insbesondere eine Leistung oder Effektivität der Fördereinheit. Beispielsweise ist der Förderleistungsparameter als erbrachte mechanische Leistung, als aufgenommene elektrische Leistung oder als Größe, welche positiv mit der mechanischen und/oder elektrischen Leistung korreliert, wie beispielsweise eine Drehzahl, der Fördereinheit ausgebildet. Der Kompressorleistungsparameter beschreibt oder charakterisiert insbesondere eine Leistung oder Effektivität der Kompressoreinheit. Beispielsweise ist der Kompressorleistungsparameter als erbrachte mechanische Leistung, als aufgenommene elektrische Leistung oder als Größe, welche positiv mit der mechanischen und/oder elektrischen Leistung korreliert, wie beispielsweise eine Drehzahl, der Kompressoreinheit ausgebildet.
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Insbesondere liegen alle während eines Betriebs der Kompressionswärmepumpenvorrichtung von der Steuereinheit einstellbaren Werte des Förderleistungsparameters und des Kompressorleistungsparameters innerhalb je einer bei einer Auslegung der Kompressionswärmepumpenvorrichtung festgelegten maximalen Auslegungswertespanne. Vorzugsweise weist die Fördereinheit eine dynamische Förderwertespanne auf, welche eine, insbesondere echte, Teilmenge der Auslegungswertespanne der Fördereinheit ist. Insbesondere ermittelt und/oder aktualisiert die Steuereinheit während eines Betriebs der Kompressionswärmepumpenvorrichtung ein Ausmaß der Förderwertespanne. Vorzugsweise stellt die Steuereinheit während eines Betriebs der Kompressionswärmevorrichtung den Förderleistungsparameter ausschließlich auf Werte innerhalb der Förderwertespanne. Vorzugsweise weist die Kompressoreinheit eine dynamische Kompressorwertespanne auf, welche eine, insbesondere echte, Teilmenge der Auslegungswertespanne der Kompressoreinheit ist. Insbesondere ermittelt die Steuereinheit während eines Betriebs der Kompressionswärmepumpenvorrichtung ein Ausmaß der Kompressorwertespanne. Vorzugsweise stellt die Steuereinheit während eines Betriebs der Kompressionswärmevorrichtung den Kompressorleistungsparameter ausschließlich auf Werte innerhalb der Kompressorwertespanne.
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Vorzugsweise ermittelt die Steuereinheit in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens die Kompressorwertespanne der Kompressoreinheit. Insbesondere legt die Steuereinheit in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens einen, insbesondere oberen, Kompressorgrenzwert fest, welcher insbesondere die Kompressorwertespanne begrenzt und welcher insbesondere leistungsintensivere Werte der Auslegungswertespanne der Kompressoreinheit aus der Kompressorwertespanne ausschließt. Vorzugsweise ermittelt die Steuereinheit in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens die Förderwertespanne der Fördereinheit. Insbesondere legt die Steuereinheit in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens einen, insbesondere oberen, Fördergrenzwert fest, welcher insbesondere die Förderwertespanne begrenzt und welcher insbesondere leistungsintensivere Werte der Auslegungswertespanne der Fördereinheit aus der Förderwertespanne ausschließt. Die Steuereinheit ermittelt die Förderwertespanne, insbesondere den Fördergrenzwert, bevorzugt in Abhängigkeit von der Kompressorwertespanne, insbesondere dem Kompressorgrenzwert und/oder in Abhängigkeit von einem aktuellen Wert des Kompressorleistungsparameters.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verfahrens kann ein Betriebszustand der Fördereinheit vorteilhaft auf einen Betriebszustand des Wärmeträgerkreislaufs abgestimmt werden. Insbesondere kann eine Geräuschentwicklung auf Grund einer unnötig hohen Förderrate der Fördereinheit vorteilhaft niedrig gehalten werden.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens der Förderleistungsparameter und der Kompressorleistungsparameter abhängig von einem maximal zulässigen Lautstärkepegel eingestellt werden. Der maximal zulässige Lautstärkepegel kann insbesondere von einem Bediener der Kompressionswärmepumpenvorrichtung vorgegeben werden, in einer Speichereinheit der Steuereinheit hinterlegt sein und/oder durch die Steuereinheit von einer externen Quelle, wie etwa einem Server, automatisiert abgerufen werden. Insbesondere ist das Verfahren dazu vorgesehen, einen Gesamtlautstärkepegel der Kompressionspumpenwärmevorrichtung unterhalb oder gleich dem maximal zulässigen Lautstärkepegel zu halten. Insbesondere tragen zumindest ein Kompressorlautstärkepegel der Kompressoreinheit und ein Förderlautstärkepegel der Fördereinheit zu dem Gesamtlautstärkepegel, insbesondere wesentlich, bei. Unter „wesentlich beitragen“ soll insbesondere verstanden werden, dass ein Summenpegel aus Kompressorlautstärkepegel und Förderlautstärkepegel zumindest 33 %, bevorzugt zumindest 65 %, besonders bevorzugt zumindest 90 % des Gesamtlautstärkepegels ergibt. Bei einer baulich getrennten Anordnung der Kreislaufkomponenten, beispielsweise auf voneinander abgewandten Seiten einer Hauswand oder dergleichen, soll unter dem „Gesamtlautstärkepegel“ vorzugsweise ein fördereinheitseitiger und/oder kompressoreinheitseitiger Lautstärkepegel der Kompressionswärmepumpenvorrichtung verstanden werden. Vorzugsweise stellt die Steuereinheit den Kompressorleistungsparameter, insbesondere den Kompressorgrenzwert, in direkter Abhängigkeit von dem maximal zulässigen Lautstärkepegel ein. Vorzugsweise stellt die Steuereinheit den Förderleistungsparameter, insbesondere den Fördergrenzwert, in über den Kompressorleistungsparameter mittelbarer Abhängigkeit von dem maximal zulässigen Lautstärkepegel ein. Insbesondere ist in der Speichereinheit der Steuereinheit eine Zuordnung eines Werts des Kompressorleistungsparameters zu einem vorgegebenen Wert des Kompressorlautstärkepegels hinterlegt, beispielsweise als Kalibrierungskurve, als Tabellenwerk und/oder als Rechenvorschrift. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine Geräuschentwicklung der Wärmepumpenvorrichtung vorteilhaft niedrig gehalten werden. Insbesondere kann die maximale Geräuschentwicklung der Wärmepumpenvorrichtung vorteilhaft eingestellt werden. Insbesondere kann dieselbe Wärmepumpe an verschiedene Vorgaben und Standorte angepasst werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens ein dem Kompressorleistungsparameter zugeordneter maximal zulässiger Kompressorlautstärkepegel abhängig von einem Kompressorbetriebsparameter der Kompressoreinheit eingestellt wird. Vorzugsweise steuert oder regelt die Steuereinheit die Kompressoreinheit in Abhängigkeit von einem durch die Kompressionswärmepumpenvorrichtung abzudeckenden Heiz- und/oder Kühlbedarf. Vorzugsweise ermittelt die Steuereinheit in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens den Kompressorbetriebsparameter, vorzugsweise mittels einer Sensoreinheit der Kompressionswärmepumpenvorrichtung, insbesondere zu einer Überwachung einer Heiz- und/oder Kühlleistung der Kompressionswärmevorrichtung. Bevorzugt ermittelt die Steuereinheit als Kompressorbetriebsparameter eine Rücklauftemperatur des Wärmeträgers zu der Kompressoreinheit. Vorzugsweise ermittelt die Steuereinheit als maximal zulässigen Kompressorlautstärkepegel die maximal zulässigen Lautstärkepegel abzüglich einer Pegelanpassung, welche eine Funktion des Kompressorbetriebsparameters ist. Insbesondere ermittelt die Steuereinheit den Kompressorgrenzwert in Abhängigkeit von dem maximal zulässigen Kompressorlautstärkepegel. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann die Zuweisung eines Lautstärkepegelkontingents an den Kompressor vorteilhaft an hohe und niedrige Auslastzeiten des Kompressors angepasst werden. Insbesondere kann eine Beschränkung eines Betriebs des Kompressors vorteilhaft niedrig gehalten werden.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens ein dem Kompressorleistungsparameter zugeordneter maximal zulässiger Kompressorlautstärkepegel abhängig von einem Förderbetriebsparameter der Fördereinheit eingestellt wird. Vorzugsweise steuert oder regelt die Steuereinheit die Fördereinheit in Abhängigkeit von einem durch die Kompressionswärmepumpenvorrichtung abzudeckenden Heiz- und/oder Kühlbedarf, insbesondere in Abhängigkeit von dem Kompressorleistungsparameter. Vorzugsweise ermittelt die Steuereinheit in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens den Förderbetriebsparameter, vorzugsweise mittels der Sensoreinheit der Kompressionswärmepumpenvorrichtung, insbesondere zu einer Überwachung einer Heiz- und/oder Kühlleistung der Kompressionswärmevorrichtung. Bevorzugt ermittelt die Steuereinheit als Förderbetriebsparameter eine Temperatur des Wärmereservoirs, einen durch die Fördereinheit verursachten Volumenstrom und/oder eine durch die Fördereinheit verursachte Druckdifferenz des Wärmereservoirs. Insbesondere ist die Pegelanpassung eine Funktion des Förderbetriebsparameters. Insbesondere ist ein förderbetriebsparameterabhängiger Teil der Pegelanpassung, insbesondere bei konstantem Kompressorbetriebsparameter, für niedrigere Temperaturen des Wärmereservoirs, insbesondere bei einem Risiko einer Frostbildung, betragsmäßig größer als für höhere Temperaturen des Wärmereservoirs, insbesondere ohne Risiko einer Frostbildung. Der förderbetriebsparameterabhängige Teil der Pegelanpassung, insbesondere bei konstantem Kompressorbetriebsparameter, ist vorzugsweise stetig und optional differenzierbar ausgebildet. Alternativ ist der förderbetriebsparameterabhängige Teil der Pegelanpassung, insbesondere bei konstantem Kompressorbetriebsparameter, stufenförmig ausgebildet. Alternativ weist die Pegelanpassung einen konstanten Achsversatz auf, welcher einem in einem Kalibrierungsschritt des Verfahrens ermittelten Maximum des Förderlautstärkepegels der Fördereinheit entspricht. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann vorteilhaft eine zusätzliche Geräuschentwicklung, insbesondere aufgrund von Frostbildung und Eisschichten, bei einer Zuteilung von Lautstärkepegelkontingenten berücksichtigt werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass das Verfahren einen Kaltbetriebsmodus und einen Warmbetriebsmodus umfasst, wobei der Förderleistungsparameter in dem Kaltbetriebsmodus auf einen leistungsintensiveren Wert einstellbar ist als in dem Warmbetriebsmodus. Insbesondere unterscheidet die Steuereinheit zwischen dem Kaltbetriebsmodus und dem Warmbetriebsmodus anhand des Kompressionsbetriebsparameters oder alternativ anhand des Förderbetriebsparameters. Beispielsweise operiert die Steuereinheit die Kompressionswärmepumpenvorrichtung unterhalb eines Werts der Rücklauftemperatur von 50°C, bevorzugt unterhalb von 40°C, besonders bevorzugt unterhalb von 30°C in dem Kaltbetriebsmodus. Beispielsweise operiert die Steuereinheit die Kompressionswärmepumpenvorrichtung oberhalb eines Werts der Rücklauftemperatur von 30°C, bevorzugt oberhalb von 40°C, besonders bevorzugt oberhalb von 50°C, in dem Warmbetriebsmodus. Vorzugsweise verwendet die Steuereinheit unterschiedliche Werte der Pegelanpassung in dem Kaltbetriebsmodus und in dem Warmbetriebsmodus. Insbesondere ist die Pegelanpassung in dem Kaltbetriebsmodus betragsmäßig größer als in dem Warmbetriebsmodus. Vorzugsweise ist die Pegelanpassung in dem Warmbetriebsmodus und/oder in dem Kaltbetriebsmodus konstant. Alternativ korreliert die Pegelanpassung in dem Warmbetriebsmodus und/oder in dem Kaltbetriebsmodus, insbesondere negativ, mit dem Kompressorbetriebsparameter. Vorzugsweise ist die Pegelanpassung zumindest stetig, optional differenzierbar, in dem Kompressorbetriebsparameter. Insbesondere weist die Pegelanpassung bei einem Übergang zwischen dem Kaltbetriebsmodus und dem Warmbetriebsmodus einen stetigen Verlauf auf. Bevorzugt ist der Verlauf der Pegelanpassung in einem Zwischenbereich zwischen dem Kaltbetriebsmodus und dem Warmbetriebsmodus linear in dem Kompressorbetriebsparameter, insbesondere bei einer einfach-logarithmischen Skalierung der Pegelanpassung. Vorzugsweise stellt die Steuereinheit den Förderleistungsparameter, insbesondere den Fördergrenzwert, in Abhängigkeit von dem maximal zulässigen Lautstärkepegel abzüglich des ermittelten maximal zulässigen Kompressorlautstärkepegels, alternativ abzüglich eines aktuellen Werts des Kompressorlautstärkepegels, ein. Insbesondere ist in der Speichereinheit der Steuereinheit eine Zuordnung eines Werts des Förderleistungsparameters zu einem vorgegebenen Wert des Förderlautstärkepegels hinterlegt, beispielsweise als Kalibrierungskurve, als Tabellenwerk und/oder als Rechenvorschrift. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ein überschüssiges Lautstärkekontingent der Kompressoreinheit vorteilhaft an die Fördereinheit übertragen werden. Insbesondere steht der Fördereinheit situationsabhängig eine vorteilhaft große Förderwertespanne zur Verfügung. Insbesondere kann die Fördereinheit auf vorteilhaft viele Weisen gesteuert oder geregelt werden, beispielsweise effizienz-optimiert, leistungs-optimiert, geräusch-optimiert oder dergleichen.
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Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens eine Dicke einer wärmereservoirseitigen Eisschicht an der Kompressionswärmepumpenvorrichtung ermittelt wird, um den Kompressorleistungsparameter und/oder den Förderleistungsparameter einzustellen. Die wärmereservoirseitige Eisschicht, beispielsweise an dem Verdampfer und/oder an der Fördereinheit, insbesondere an Schutzgittern der Fördereinheit, erhöht für gewöhnlich einen Strömungswiderstand der Kompressionswärmevorrichtung für das Wärmereservoir. Insbesondere verschiebt sich bei zunehmender Vereisung ein Arbeitspunkt der Kompressionswärmevorrichtung, insbesondere bei konstanter Drehzahl, in Richtung höherer Werte für die von der Fördereinheit erzeugte Druckdifferenz. Vorzugsweise erfasst ein Drucksensor der Sensoreinheit der Kompressionswärmevorrichtung die von der Fördereinheit verursachte Druckdifferenz, um die Dicke der Eisschicht zu ermitteln. Alternativ erfasst ein elektrischer Leistungsmesser der Sensoreinheit eine von der Fördereinheit aufgenommene elektrische Leistung, um die Dicke der Eisschicht zu ermitteln. Insbesondere erhöht sich bei zunehmender Vereisung für gewöhnlich eine Wahrscheinlichkeit einer Wirbelbildung innerhalb des Wärmereservoirs, sodass eine Effizienz der Fördereinheit sinkt. Alternativ wird ein optisches Verfahren zur Ermittlung der Dicke der Eisschicht verwendet, beispielsweise maschinelles Sehen, ein Laserentfernungsmessverfahren, ein Lichtschnittverfahren oder dergleichen. insbesondere wird in dem Kalibrierungsschritt des Verfahrens eine Korrelation zwischen der Dicke der Eisschicht und dem Förderlautstärkepegel ermittelt und in der Speichereinheit der Steuereinheit hinterlegt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann die Pegelanpassung vorteilhaft präzise eingestellt werden. Insbesondere kann ein Risiko einer Überschreitung des maximal zulässigen Lautstärkepegels aufgrund von zusätzlicher Geräuschentwicklung durch die Eisschicht vorteilhaft niedrig gehalten werden.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass ein zulässiger Wert des Förderleistungsparameters und ein zulässiger Wert des Kompressorleistungsparameters ihr jeweiliges Maximum in unterschiedlichen, insbesondere den bereits genannten, Betriebsmodi der Kompressionswärmepumpenvorrichtung annehmen. Vorzugsweise korreliert der Kompressorleistungsparameter positiv mit dem Kompressorbetriebsparameter und insbesondere negativ mit dem Förderbetriebsparameter. Insbesondere weist der Kompressorleistungsparameter sein Maximum in dem Warmbetriebsmodus auf. Vorzugsweise weist der Förderleistungsparameter sein Maximum in dem Kaltbetriebsmodus oder in einem Zwischenbereich zwischen dem Kaltbetriebsmodus und dem Warmbetriebsmodus auf. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung können Lautstärkepegelkontingente vorteilhaft effektiv und/oder effizient genutzt werden.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens der Förderleistungsparameter innerhalb eines Phasenübergangsbereichs von Wasser auf ein Maximum eingestellt wird. Insbesondere weist der Förderbetriebsparameter den Phasenübergangsbereich auf. Insbesondere ist der Förderbetriebsparameter in dem Phasenübergangsbereich, wenn eine Temperatur des Wärmereservoirs zwischen -5°C und +5°C, bevorzugt zwischen -1°C und 3°C liegt, besonders bevorzugt zwischen 0°C und 2°C. Der Phasenübergangsbereich des Förderbetriebsparameters überlappt zeitlich vorzugsweise mit dem Kaltbetriebsmodus. Vorzugsweise stellt die Fördereinheit den Förderleistungsparameter innerhalb des Phasenübergangsbereichs auf das Maximum. Das Maximum in dem Phasenübergangsbereich ist insbesondere kleiner oder gleich dem Fördergrenzwert. Vorzugsweise stellt die Steuereinheit außerhalb des Phasenübergangsbereichs kleinere Werte für den Förderleistungsparameter ein als in dem Phasenübergangsbereich, insbesondere sofern ein aktueller Wert des Fördergrenzwerts dies zulässt. Beispielsweise kann der Fördergrenzwert während des Phasenübergangsbereichs einer zusätzlichen Geräuschrestriktion, beispielweise einer Nachtruhe, unterworfen sein, insbesondere sodass situationsabhängig das Maximum nicht in dem Phasenübergangsbereich liegen kann. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann vorteilhaft einer Frostbildung entgegengewirkt werden. Insbesondere kann eine Frostbildung zu vorteilhaft niedrigen Temperaturen des Wärmereservoirs verschoben werden.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens der Förderleistungsparameter und der Kompressorleistungsparameter abhängig von einem Lautstärkeprofil eingestellt werden. Das Lautstärkeprofil gibt insbesondere unterschiedliche Werte für den maximal zulässigen Lautstärkepegel in Abhängigkeit von einem Profilparameter ab. Der Profilparameter ist vorzugsweise zeitlich, örtlich und/oder bedienerbezogen ausgebildet. Beispielsweise ist der maximal zulässige Lautstärkepegel tageszeitabhängig, insbesondere zur Einhaltung von Mittagsruhe, Nachtruhe oder dergleichen, und/oder tagesabhängig. Beispielsweise ist der maximal zulässige Laustärkepegel abhängig von einem Aufstellungsort der Kompressionswärmepumpenvorrichtung, wie einem Industriegebiet, einem Wohngebiet, einem Kurort oder dergleichen. Beispielsweise fragt die Steuereinheit in zumindest einem Verfahrensschritt persönliche Präferenzen eines Bedieners ab, beispielsweise persönliche An- und/oder Abwesenheitszeiten, persönliche Ruhezeiten, Arbeitszeiten oder dergleichen, um den maximal zulässigen Lautstärkepegel abhängig bedienerbezogen festzulegen. Vorzugsweise ist das Lautstärkeprofil in der Speichereinheit der Steuereinheit hinterlegt. Optional umfasst die Steuereinheit ein Eingabeelement zu einer Bearbeitung des Lautstärkeprofils durch einen Bediener. Optional umfasst die Steuereinheit zumindest eine Datenschnittstelle zu einem automatischen Abruf eines Lautstärkeprofils, aktueller Richtlinien und/oder Verordnungen für den maximal zulässigen Lautstärkepegel oder dergleichen, von einer externen Quelle, insbesondere einem Server. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist die Kompressionswärmepumpenvorrichtung vorteilhaft flexibel betreibbar.
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Darüber hinaus wird eine Kompressionswärmepumpenvorrichtung mit einer Steuereinheit zu einer Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen. Unter einer „Steuereinheit“ soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einer Steuerelektronik verstanden werden. Unter einer „Steuerelektronik“ soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer, insbesondere der bereits genannten, Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden. Insbesondere umfasst die Kompressionswärmepumpenvorrichtung den Wärmeträgerkreislauf. Die Kompressionswärmepumpenvorrichtung umfasst die Kompressoreinheit zu einem Umwälzen und insbesondere einer Druckbeaufschlagung, insbesondere Verdichten, des Wärmeträgers. Die Kompressionswärmepumpenvorrichtung umfasst vorzugsweise zumindest einen Kondensator zu einem Kondensieren des Wärmeträgers und insbesondere zu einer Übertragung von Kondensationswärme auf das weitere Wärmereservoir. Das weitere Wärmereservoir kann beispielsweise als Heizkörperkreislauf oder als Brauchfluid, insbesondere Betriebswasser und/oder Trinkwasser, ausgebildet sein. Die Kompressionswärmepumpenvorrichtung umfasst insbesondere zumindest eine Drossel zu einem Entspannen des Wärmeträgers. Die Kompressionswärmepumpenvorrichtung umfasst vorzugsweise einen Verdampfer, insbesondere zu einem Verdampfen des Wärmeträgers. Insbesondere ist der Verdampfer dazu vorgesehen, eine notwendige Verdampfungswärme dem von der Fördereinheit geförderten fluiden Wärmereservoir, insbesondere ohne Stoffaustausch, zu entnehmen. Insbesondere ist die Fördereinheit an dem Verdampfer angeschlossen. Die Fördereinheit ist vorzugsweise dazu vorgesehen, das fluide Wärmereservoir, insbesondere Umgebungsluft und/oder Wasser, dem Verdampfer zuzuführen. Insbesondere ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, zumindest die Fördereinheit und/oder die Kompressoreinheit zu steuern oder zu regeln. Vorzugsweise umfasst die Kompressionswärmepumpenvorrichtung zumindest eine Sensoreinheit zu einem Erfassen des Kompressionsbetriebsparameters, des Fluidbetriebsparameters und/oder der Dicke der Eisschicht. Vorzugsweise umfasst die Sensoreinheit zumindest einen Temperatursensor in einem Rücklauf zu der Kompressoreinheit, insbesondere zu einem Erfassen des Kompressionsbetriebsparameters. Vorzugsweise umfasst die Sensoreinheit zumindest einen fördereinheitseitigen Temperatursensor, Drucksensor und/oder Volumenstromsensor, insbesondere zu einem Erfassen des Förderbetriebsparameters. Vorzugsweise umfasst die Sensoreinheit zumindest einen Temperatursensor an der Verdampfereinheit und/oder einen elektrischen Leistungsmesser, Spannungsmesser und/oder Strommesser an der Fördereinheit, insbesondere zu einem Ermitteln der Dicke einer Eisschicht. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine vorteilhaft geräuscharme Kompressionswärmepumpenvorrichtung bereitgestellt werden. Insbesondere kann eine Kompressionswärmepumpenvorrichtung bereitgestellt werden, deren Betrieb vorteilhaft flexibel an unterschiedliche Lärmimmissionsvorgaben anpassbar ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und/oder die erfindungsgemäße Kompressionswärmepumpenvorrichtung sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können/kann das erfindungsgemäße Verfahren und/oder die erfindungsgemäße Kompressionswärmepumpenvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.
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Zeichnungen
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Wärmepumpenvorrichtung,
- 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens und
- 3 eine schematische, einfach-logarithmische Darstellung einer Pegelanpassung im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt eine Kompressionswärmepumpenvorrichtung 12. Die Kompressionswärmepumpenvorrichtung 12 umfasst zumindest eine Kompressoreinheit 14. Die Kompressoreinheit 14 ist zu einem Umwälzen eines Wärmeträgers 16 vorgesehen. Die Kompressionswärmepumpenvorrichtung 12 umfasst zumindest einen Wärmeträgerkreislauf zu einer Führung des Wärmeträgers 16. Die Kompressionswärmepumpenvorrichtung 12 umfasst, insbesondere in dem Wärmeträgerkreislauf, zumindest einen Verdampfer 38. Der Verdampfer 38 ist vorzugsweise an einem fluiden Wärmereservoir 20 angeschlossen, insbesondere zu einem stofflosen Wärmeaustausch zwischen dem Wärmeträger 16 und dem fluiden Wärmereservoir 20. Bevorzugt umfasst die Kompressionswärmepumpenvorrichtung 12, insbesondere in dem Wärmeträgerkreislauf, zumindest eine Drossel 36. Vorzugsweise umfasst die Kompressionswärmepumpenvorrichtung 12, insbesondere in dem Wärmeträgerkreislauf, zumindest einen Kondensator 34. insbesondere ist der Kondensator 34 an einem weiteren Wärmereservoir 40 angeschlossen, insbesondere zu einem Wärmeaustausch zwischen dem Wärmeträger 16 und dem weiteren Wärmereservoir 40. Die Kompressionswärmepumpenvorrichtung 12 umfasst zumindest eine Fördereinheit 18. Die Fördereinheit 18 ist zu einem Ansaugen des fluiden Wärmereservoirs 20, insbesondere Umgebungsluft, vorgesehen. Die Kompressionswärmepumpenvorrichtung 12 umfasst eine Steuereinheit 32, insbesondere zu einer Steuerung oder Regelung der Fördereinheit 18 und/oder der Kompressoreinheit 14. Die Steuereinheit 32 ist zu einer Durchführung eines Verfahrens 10 vorgesehen, welches insbesondere in den 2 und 3 näher erläutert wird. Vorzugsweise umfasst die Kompressionswärmepumpenvorrichtung 12 zumindest eine Sensoreinheit. Die Sensoreinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, eine Drehzahl der Fördereinheit 18 und/oder eine Förderleistung, insbesondere eine aufgenommene elektrische Leistung oder eine Förderhöhe und eine Fördermenge, der Fördereinheit 18 zu erfassen. Vorzugsweise ist die Sensoreinheit dazu vorgesehen, einen Betriebszustand des Wärmeträgerkreislaufs, insbesondere zumindest eine Betriebstemperatur des Wärmeträgers 16, eine Drehzahl der Kompressoreinheit 14 und/oder eine Kompressorleistung, insbesondere eine aufgenommene elektrischen Leistung oder eine Förderhöhe sowie eine Fördermenge, der Kompressoreinheit 14 zu erfassen.
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2 zeigt das Verfahren 10 zum Betrieb der Kompressionswärmepumpenvorrichtung 12. In zumindest einem Verfahrensschritt wird ein Förderleistungsparameter 22 der Fördereinheit 18 in Abhängigkeit von einem Kompressorleistungsparameter 24 der Kompressoreinheit 14 eingestellt. Insbesondere ermittelt die Steuereinheit 32 einen Fördergrenzwert für den Förderleistungsparameter 22 in Abhängigkeit von einem Kompressorgrenzwert für den Kompressorleistungsparameter 24 oder von einem aktuellen Wert des Kompressorleistungsparameters 24. Vorzugsweise umfasst das Verfahren 10 einen Kompressoreinstellschritt 42. Vorzugsweise umfasst das Verfahren 10 einen Lautstärkeermittlungsschritt 44. Vorzugsweise umfasst das Verfahren 10 einen Fördergrenzwertermittlungsschritt 46. Vorzugsweise umfasst das Verfahren 10 einen Fördereinstellschritt 52.
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In dem Kompressoreinstellschritt 42 steuert oder regelt die Steuereinheit 32 die Kompressoreinheit 14 in Abhängigkeit von einem von der Kompressionswärmepumpenvorrichtung 12 abzudeckenden Heiz- und/oder Kühlbedarf. In dem Kompressoreinstellschritt 42 wird der Kompressorleistungsparameter 24 abhängig von einem maximal zulässigen Lautstärkepegel 26 eingestellt. In dem Kompressoreinstellschritt 42 wird der Kompressorleistungsparameter 24 abhängig von einem Lautstärkeprofil eingestellt. Insbesondere umfasst das Lautstärkeprofil, beispielsweise für Tagbetrieb und Nachtbetrieb, unterschiedliche Werte für den maximal zulässigen Lautstärkepegel 26. Vorzugsweise ermittelt die Steuereinheit 32 in dem Kompressoreinstellschritt 42 den Kompressorgrenzwert. Insbesondere verursacht die Kompressoreinheit 14 bei dem Kompressorgrenzwert einen maximal zulässigen Kompressorlautstärkepegel. Vorzugsweise ermittelt die Steuereinheit 32 den maximal zulässigen Kompressorlautstärkepegel aus dem maximal zulässigen Lautstärkepegel 26, welcher um eine Pegelanpassung 58 (siehe 3) gesenkt wird. Beispielsweise beträgt die Pegelanpassung 58 mehr als 0,1 dB, bevorzugt mehr als 0,5 dB, besonders bevorzugt mehr als 0,67 dB. Vorzugsweise beträgt die Pegelanpassung 58 weniger als 6 dB, bevorzugt weniger oder gleich 3 dB.
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In dem Kompressoreinstellschritt 42 wird der dem Kompressorleistungsparameter 24 zugeordnete maximal zulässige Kompressorlautstärkepegel abhängig von einem Kompressorbetriebsparameter der Kompressoreinheit 14 eingestellt. Insbesondere ist die Pegelanpassung 58 abhängig von dem Kompressorbetriebsparameter. Vorzugsweise ist der Kompressorbetriebsparameter als Rücklauftemperatur 56 des Wärmeträgers 16 zu der Kompressoreinheit 14 ausgebildet. In dem Kompressoreinstellschritt 42 wird der dem Kompressorleistungsparameter 24 zugeordnete maximal zulässige Kompressorlautstärkepegel abhängig von einem Förderbetriebsparameter der Fördereinheit 18 eingestellt. Vorzugsweise ist der Förderbetriebsparameter als Temperatur, Druckdifferenz und/oder Volumenstrom des Wärmereservoirs 20 ausgebildet. In dem Kompressoreinstellschritt 42 wird eine Dicke einer wärmereservoirseitigen Eisschicht an der Kompressionswärmepumpenvorrichtung 12 ermittelt, um den Kompressorleistungsparameter 24 einzustellen. Insbesondere schließt die Steuereinheit 32 aus dem Förderbetriebsparameter auf die Dicke der Eisschicht. Vorzugsweise ist ein Minimalwert der Pegelanpassung 58 abhängig von der Dicke der Eisschicht und/oder dem Förderbetriebsparameter.
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In dem Lautstärkeermittlungsschritt 44 ermittelt die Steuereinheit 32 den aktuellen Kompressorlautstärkepegel aus dem Kompressorleistungsparameter 24, insbesondere einer Drehzahl der Kompressoreinheit 14. Alternativ verwendet die Steuereinheit 32 den maximal zulässigen Kompressorlautstärkepegel.
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In dem Fördergrenzwertermittlungsschritt 46 ermittelt die Steuereinheit 32 in dem Fördergrenzwertermittlungsschritt 46 aus dem maximal zulässigen Lautstärkepegel 26 und dem Kompressorlautstärkepegel einen maximal zulässigen Förderlautstärkepegel der Fördereinheit 18. Insbesondere setzt die Steuereinheit 32 den maximal zulässigen Lautstärkepegel 26 einem, insbesondere inkohärenten, Summenpegel gleich, der aus dem aktuellen oder maximal zulässigen Kompressorlautstärkepegel und aus dem zu ermittelnden maximal zulässigen Förderlautstärkepegel der Fördereinheit 18 gebildet wird. Insbesondere ordnet die Steuereinheit 32 dem maximal zulässigen Förderlautstärkepegel einen Wert des Förderleistungsparameters 22 zu, welcher insbesondere als Fördergrenzwert verwendet wird.
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In dem Fördereinstellschritt 52 wird der Förderleistungsparameter 22 abhängig von einem maximal zulässigen Lautstärkepegel 26 eingestellt. Insbesondere steuert oder regelt die Steuereinheit 32 die Fördereinheit 18 innerhalb einer durch den Fördergrenzwert begrenzten Wertespanne für den Förderleistungsparameter 22. Ein zulässiger Wert des Förderleistungsparameters 22 und ein zulässiger Wert des Kompressorleistungsparameters 24 nehmen ihr jeweiliges Maximum in unterschiedlichen Betriebsmodi 28, 30 (siehe 3) der Kompressionswärmepumpenvorrichtung 12 an. Insbesondere sofern durch den Fördergrenzwert zugelassen, stellt die Steuereinheit 32 den Förderleistungsparameter 22 innerhalb eines Phasenübergangsbereichs von Wasser auf ein Maximum ein. Insbesondere stellt die Steuereinheit 32 ein Maximum des Kompressorleistungsparameters 24 bei den höchsten zugelassenen Rücklauftemperaturen 56 des Wärmeträgers 16 ein, welche insbesondere mit den tiefsten zugelassenen Temperaturen des Wärmereservoirs 20, insbesondere unterhalb des Phasenübergangsbereichs von Wasser, korrespondieren.
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3 zeigt beispielhaft die Pegelanpassung 58 in einer einfach-logarithmischen Darstellung eines Pegelwerts 54 der Pegelanpassung 58 gegen die Rücklauftemperatur 56. Das Verfahren 10 umfasst zumindest einen Kaltbetriebsmodus 28 und einen Warmbetriebsmodus 30. In dem Kaltbetriebsmodus 28 weist die Rücklauftemperatur 56 einen Wert unterhalb einer unteren Grenztemperatur 62 auf. Beispielsweise beträgt die untere Grenztemperatur 62 gleich 30°C. In dem Warmbetriebsmodus 30 weist die Rücklauftemperatur 56 einen Wert oberhalb einer oberen Grenztemperatur 64 auf. Beispielsweise beträgt die obere Grenztemperatur 64 gleich 50°C. Vorzugsweise ist der Pegelwert 54 der Pegelanpassung 58 in dem Kaltbetriebsmodus 28 größer als in dem Warmbetriebsmodus 30. Vorzugsweise ist ein Verlauf der Pegelanpassung 58 von dem Kaltbetriebsmodus 28, über einen Zwischenbereich 60, hin zum Warmbetriebsmodus 30 stetig. Insbesondere ist der Verlauf der Pegelanpassung 58 in dem Zwischenbereich 60 linear abfallend. Der Förderleistungsparameter 22 ist in dem Kaltbetriebsmodus 28 auf einen leistungsintensiveren Wert einstellbar als in dem Warmbetriebsmodus 30. Insbesondere erhöht die Steuereinheit 32 in dem Warmbetriebsmodus 30 ein Lautstärkepegelkontingent der Kompressoreinheit 14 auf Kosten der Fördereinheit 18, sodass die Kompressoreinheit 14 den Wärme- und/oder Kühlbedarf abdecken kann. Insbesondere erhöht die Steuereinheit 32 außerhalb des Warmbetriebsmodus 30 ein Lautstärkekontingent der Fördereinheit 18 auf Kosten der Kompressoreinheit 14, wenn die Kompressoreinheit 14 mit einem niedrigeren Kompressorleistungsparameter 24 als im Warmbetriebsmodus 30 betrieben wird.
