DE102022127744A1 - Central heating system and method for operating and/or controlling and/or regulating a central heating system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Zentralheizungssystem (1) mit zumindest einer mit Hilfe von Brennstoffen betreibbaren Primärwärmequelle (2), insbesondere einem Heizkessel und/oder einer Gastherme, mit zumindest einer elektrisch betreibbaren Wärmepumpe (3), mit zumindest einem Wärmetauscher (4), vorzugsweise einem Heizkörper oder einem Radiator zur Beheizung eines Gebäudes, und mit zumindest einem Brauchwasserspeicher (5), und ein Verfahren zum Betrieb und/oder zur Steuerung und/oder zur Regelung eines Zentralheizungssystem (1).Insbesondere wird der Bedarf an Brennstoffen für die Primärenergiequelle über das Jahr verteilt minimiert, indem ein Temperaturfühler (13.1) in einem - vertikal betrachtet - unteren Bereich des Brauchwasserspeichers (5) oder angrenzend zu diesem - vertikal betrachtet - unteren Bereich des Brauchwasserspeichers (5) zur Ermittlung der Ist-Brauchwassertemperatur (TB1) angeordnet ist, wobei der Temperaturfühler (13.1) mit einer Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung (14) steuerungs- / signal- / und/oder datentechnisch verbunden ist, wobei die Wärmepumpe (3) mit der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung (14) steuerungstechnisch verbunden ist, und wobei die Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung (14) so ausgebildet und/oder ausgeführt ist, dass die Wärmepumpe (3) in Abhängigkeit der ermittelten Ist-Brauchwassertemperatur (TB1) steuerbar und/oder regelbar ist.The invention relates to a central heating system (1) with at least one primary heat source (2) that can be operated with the aid of fuels, in particular a heating boiler and/or a gas boiler, with at least one electrically operated heat pump (3), with at least one heat exchanger (4), preferably a heating element or a radiator for heating a building, and with at least one domestic water storage tank (5), and a method for operating and/or controlling and/or regulating a central heating system (1). In particular, the need for fuels for the primary energy source is minimized over the year by arranging a temperature sensor (13.1) in a - viewed vertically - lower area of the domestic water storage tank (5) or adjacent to this - viewed vertically - lower area of the domestic water storage tank (5) for determining the actual domestic water temperature (TB1), wherein the temperature sensor (13.1) is connected to a heat pump control and/or regulating device (14) for control/signal/and/or data purposes, wherein the heat pump (3) is connected to the Heat pump control and/or regulating device (14) is connected for control purposes, and wherein the heat pump control and/or regulating device (14) is designed and/or constructed such that the heat pump (3) can be controlled and/or regulated as a function of the determined actual domestic water temperature (TB1).
Description
Die Erfindung betrifft ein Zentralheizungssystem mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 und ein Verfahren zum Betrieb und/oder zur Steuerung und/oder zur Regelung eines Zentralheizungssystems mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 15.The invention relates to a central heating system with the features of the preamble of
Die im Stand der Technik bekannten Zentralheizungssysteme weisen im Allgemeinen zumindest eine mit Hilfe von Brennstoffen betreibbare Primärwärmequelle, insbesondere einen Heizkessel und/oder eine Gastherme, auf. Manche Zentralheizungssysteme weisen weiterhin zusätzlich eine elektrisch betreibbare Wärmepumpe, zumindest aber einen Wärmetauscher, vorzugsweise einen Heizkörper oder einen Radiator zur Beheizung eines Gebäudes, und/oder auch einen Brauchwasserspeicher auf. Ein Wärmeträgerfluid, insbesondere Wasser, ist mittels der Primärwärmequelle und/oder mit Hilfe der Wärmepumpe erwärmbar, wobei mittels eines Leitungssystems und mittels einer Heizpumpe das, insbesondere zuvor erwärmte, Wärmeträgerfluid durch den Wärmetauscher förderbar ist. Mittels des Leitungssystems, insbesondere mit Hilfe einer Umwälzpumpe, ist das Wärmeträgerfluid zu dessen Erwärmung durch die Wärmepumpe förderbar. Mittels des Leitungssystems und einer Speicherpumpe ist das Wärmeträgerfluid zur Erwärmung von in dem Brauchwasserspeicher zwischengespeicherten Brauchwasser, insbesondere für eine Wärmeübertragung vom Wärmeträgerfluid an das Brauchwasser durch oder angrenzend an dem Brauchwasserspeicher, zum Brauchwasserspeicher förderbar. Das Wärmeträgerfluid ist mittels der Heizpumpe, insbesondere der Umwälzpumpe, und/oder der Speicherpumpe durch oder zur Primärwärmequelle förderbar, wobei eine Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung mit der Primärwärmequelle zu deren Steuerung und/oder Regelung steuerungstechnisch verbunden ist.The central heating systems known in the prior art generally have at least one primary heat source that can be operated with the aid of fuels, in particular a boiler and/or a gas boiler. Some central heating systems also have an electrically operated heat pump, but at least one heat exchanger, preferably a heater or a radiator for heating a building, and/or a domestic water storage tank. A heat transfer fluid, in particular water, can be heated by means of the primary heat source and/or with the aid of the heat pump, wherein the heat transfer fluid, in particular previously heated, can be conveyed through the heat exchanger by means of a pipe system and by means of a heating pump. The heat transfer fluid can be conveyed by means of the pipe system, in particular with the aid of a circulating pump, for heating by the heat pump. By means of the pipe system and a storage pump, the heat transfer fluid can be conveyed to the domestic water storage tank for heating domestic water temporarily stored in the domestic water storage tank, in particular for heat transfer from the heat transfer fluid to the domestic water through or adjacent to the domestic water storage tank. The heat transfer fluid can be conveyed through or to the primary heat source by means of the heating pump, in particular the circulation pump, and/or the storage pump, wherein a central heating control and/or regulating device is connected to the primary heat source for control and/or regulation thereof.
Die
In Heizkesseln angeordnete Boiler zur Brauchwasser-Erwärmung weisen üblicherweise nur ein geringes Speichervolumen auf, so dass die Erwärmung des Brauchwassers im Betrieb des Zentralheizungssystems schnell, das heißt mit hoher Leistung erfolgen muss. Eine solch hohe Leistung erfordert aber, insbesondere zusätzlich zum Betrieb der Wärmepumpe, den Betrieb des Heizkessels, so dass insgesamt über das Jahr verteilt ein sehr hoher Bedarf an Brennstoffen besteht. Dadurch, dass die Wärmepumpe nur oberhalb von 3°C bzw. 5°C Außentemperatur betrieben wird, ist der Bedarf an Brennstoffen weiter erhöht. Um den Bereich der Außentemperatur von 3°C bzw. 5°C (oder darunter) wird vorzugsweise der Heizkessel betrieben und die Wärmepumpe nur bei Bedarf und nur selten zugeschaltet, so dass in dem zuvor genannten Temperaturbereich vorzugsweise Wärme mittels der Brennstoffe bereitgestellt wird.Boilers arranged in heating boilers for heating domestic water usually have only a small storage volume, so that the domestic water must be heated quickly, i.e. with high output, when the central heating system is operating. However, such high output requires the operation of the heating boiler, particularly in addition to the operation of the heat pump, so that there is a very high demand for fuels throughout the year. The fact that the heat pump is only operated above an outside temperature of 3°C or 5°C further increases the demand for fuels. Around the outside temperature range of 3°C or 5°C (or below), the heating boiler is preferably operated and the heat pump is only switched on when required and only rarely, so that in the aforementioned temperature range, heat is preferably provided by the fuels.
Die
Die hier beschriebene Steuerung und/oder Regelung der Wärmepumpe und des Heizkessels ist aber auch noch nicht optimal. Durch die vorgegebene Zeitspanne von drei bis fünf Minuten zum Betrieb der Wärmepumpe nach einem Unterschreiten der Soll-Rücklauftemperatur durch die Ist-Rücklauftemperatur kann einerseits nicht sichergestellt werden, dass die Ist-Rücklauftemperatur wieder über die Soll-Rücklauftemperatur angehoben wird, anderseits ist aber auch eine zu große Anhebung der Ist-Rücklauftemperatur denkbar, was mit einem erhöhten Energiebedarf einhergeht. Eine analoge Problematik tritt bei dem nachfolgenden Betrieb des Heizkessels auf, welcher für eine bestimmte Zeitspanne betrieben wird, wenn die Ist-Rücklauftemperatur in der vorgegebenen Zeit von der Wärmepumpe nicht wieder über die Soll-Rücklauftemperatur angehoben wird. Die hier beschriebene Steuerung und/oder Regelung ist weiterhin aufgrund der notwendigen Zeitrelais mit relativ hohem apparativem Aufwand sowie einem hohen Steueraufwand verbunden.However, the control and/or regulation of the heat pump and the boiler described here is not yet optimal. Due to the specified time period of three to five minutes for operating the heat pump after the actual return temperature falls below the target return temperature, on the one hand it cannot be guaranteed that the actual return temperature will be raised above the target return temperature again, but on the other hand it is also conceivable that the actual return temperature will be raised too much, which is accompanied by an increased energy requirement. A similar problem arises during the subsequent operation of the boiler, which is operated for a certain period of time if the actual return temperature is not raised above the target return temperature by the heat pump within the specified time. The control and/or regulation described here also involves a relatively high level of equipment and control effort due to the necessary time relays.
Die
Hierbei ist nun insbesondere die Erwärmung des Brauchwassers in dem Brauchwasserspeicher noch nicht optimal ausgestaltet. Eine gleichzeitige Erwärmung des Brauchwassers durch das Wärmeträgerfluid mittels der Wärmepumpe und dem Heizkessel ist mittels der beschriebenen Ventile und Heizkreise nicht möglich. Damit wird frühzeitig, insbesondere da die Wärmepumpe nur für 30-50% des Wärmebedarfs ausgelegt ist, das Brauchwasser unter Nutzung von Brennstoffen allein durch den Heizkessel erwärmt, so dass der Brennstoffbedarf über das Jahr verteilt ansteigt bzw. entsprechend hoch ist.In particular, the heating of the domestic water in the domestic water storage tank is not yet optimally designed. Simultaneous heating of the domestic water by the heat transfer fluid using the heat pump and the boiler is not possible using the valves and heating circuits described. This means that the domestic water is heated early on using fuels solely by the boiler, especially since the heat pump is only designed for 30-50% of the heat requirement, so that the fuel requirement increases or is correspondingly high throughout the year.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Zentralheizungssystem bzw. das Verfahren zum Betrieb und/oder zur Steuerung und/oder zur Regelung des Zentralheizungssystems nun derart auszugestalten und/oder weiterzubilden, dass insbesondere der notwendige Brennstoffbedarf für die Primärenergiequelle über das Jahr verteilt verringert ist, insbesondere der konstruktive und/oder steuertechnische Aufwand verringert, sowie insbesondere auch die damit verbundenen Kosten verringert sind.The invention is therefore based on the object of designing and/or further developing the central heating system or the method for operating and/or controlling and/or regulating the central heating system in such a way that in particular the necessary fuel requirement for the primary energy source is reduced over the year, in particular the design and/or control technology effort is reduced, and in particular the associated costs are also reduced.
Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nun zunächst - für das Zentralheizungssystem - mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.This problem underlying the invention is now initially solved - for the central heating system - with the features of
Ein Aspekt der Erfindung liegt zunächst im Wesentlichen darin, dass ein Temperaturfühler in einem - vertikal betrachtet - unteren Bereich des Brauchwasserspeichers oder angrenzend zu diesem - vertikal betrachtet - unteren Bereich des Brauchwasserspeichers zur Ermittlung der Ist-Brauchwassertemperatur angeordnet ist. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist, dass der Temperaturfühler mit einer Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung steuerungs- / signal- / und/oder datentechnisch verbunden ist. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist, dass die Wärmepumpe mit der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung steuerungstechnisch verbunden ist. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist, dass die Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung so ausgebildet und/oder ausgeführt ist, dass die Wärmepumpe in Abhängigkeit der ermittelten Ist-Brauchwassertemperatur steuerbar und/oder regelbar ist.One aspect of the invention essentially lies in the fact that a temperature sensor is arranged in a - viewed vertically - lower area of the domestic water tank or adjacent to this - viewed vertically - lower area of the domestic water tank for determining the actual domestic water temperature. A further aspect of the invention is that the temperature sensor is connected to a heat pump control and/or regulating device in terms of control/signal/and/or data technology. A further aspect of the invention is that the heat pump is connected to the heat pump control and/or regulating device in terms of control technology. A further aspect of the invention is that the heat pump control and/or regulating device is designed and/or constructed in such a way that the heat pump can be controlled and/or regulated depending on the determined actual domestic water temperature.
Auf diese Weise ist die Temperatur des Brauchwassers besonders gut mittels der Wärmepumpe und der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung steuer- und/oder regelbar. Durch die Anordnung des Temperaturfühlers in dem - vertikal betrachtet - unteren Bereich des Brauchwasserspeichers ist die Wärmepumpe zunächst besonders schnell, insbesondere ohne eine große zeitliche Verzögerung ansteuer- und/oder regelbar, insbesondere auch schon dann, wenn frisches und somit kaltes bzw. kälteres Brauchwasser dem Brauchwasserspeicher aufgrund einer Entnahme von Brauchwasser aus dem Brauchwasserspeicher (bspw. für einen häuslichen Duschvorgang) im Wege der Befüllung des Brauchwasserspeichers mit frischem Brauchwasser wieder zugeführt wird. Das zugeführte - frische - Brauchwasser umströmt den Temperaturfühler, bevor es sich mit dem Rest des in dem Brauchwasserspeicher noch vorhanden, teilweise bereits erwärmten Brauchwassers vermischt. Der- vertikal betrachtet - untere Bereich des Brauchwasserspeichers ist ausgebildet bzw. bildet sich vorzugsweise in einem unteren Drittel, insbesondere in einem unteren Viertel, der gesamten Höhe des Brauchwasserspeichers aus.In this way, the temperature of the domestic water can be controlled and/or regulated particularly well by means of the heat pump and the heat pump control and/or regulation device. By arranging the temperature sensor in the - viewed vertically - lower area of the domestic water tank, the heat pump can initially be controlled and/or regulated particularly quickly, in particular without a large time delay, especially when fresh and therefore cold or colder domestic water is fed back into the domestic water tank due to the removal of domestic water from the domestic water tank (e.g. for a domestic shower) by filling the domestic water tank with fresh domestic water. The - fresh - domestic water fed in flows around the temperature sensor before it mixes with the rest of the domestic water still present in the domestic water tank, some of which has already been heated. The - viewed vertically - lower area of the domestic water tank is formed or preferably forms in a lower third, in particular in a lower quarter, of the entire height of the domestic water tank.
Zu dem Begriff „Brauchwasserspeicher“ darf diesseits kurz darauf hingewiesen werden, dass hiermit insbesondere ein Wasserspeicher gemeint ist, in dem das Wasser erwärmt wird. Der „Brauchwasserspeicher“ kann daher auch als „Warmwasserspeicher“ bezeichnet werden. Das erwärmte Wasser wird/kann dann dem Brauchwasserspeicher bspw. für einen häuslichen Duschvorgang oder für einen häuslichen Koch- oder Spülvorgang entnommen werden, wobei dann dem Brauchwasserspeicher zu dessen Auffüllung dann wieder neues Frischwasser zugeführt wird. Die Bezeichnung dieses Speichers als „Brauchwasserspeicher“ bedeutet also nicht, dass in diesem Speicher bereits gebrauchtes/benutztes und/oder verschmutztes Wasser gelagert wird, sondern dass das hierin gelagerte und/oder gespeicherte Wasser für einen anschließenden „Gebrauch“ bspw. zum Duschen verwendet wird. Insbesondere wird daher in dem Brauchwasserspeicher Trinkwasser gelagert, gespeichert und erwärmt. Hierauf darf hingewiesen werden.With regard to the term “domestic water storage tank”, it should be noted that this refers in particular to a water storage tank in which the water is heated. The “domestic water storage tank” can therefore also be referred to as a “hot water storage tank”. The heated water is/can then be taken from the domestic water storage tank, for example for a domestic shower or for domestic cooking or washing up, with new fresh water then being fed into the domestic water storage tank to refill it. The designation of this storage tank as a “domestic water storage tank” does not mean that already used/used and/or dirty water is stored in this tank, but rather that the water stored and/or saved here is used for subsequent “use”, for example for showering. In particular, drinking water is therefore stored, saved and heated in the domestic water storage tank. This should be noted.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Zentralheizungssystems ist der Temperaturfühler in oder an einem zwischen einem Zuflussventil und einem Zuflussanschluss des Brauchwasserspeichers ausgebildeten Teil einer Brauchwasser-Zuflussleitung, insbesondere mittels eines T-Stücks, angeordnet.In a preferred embodiment of the central heating system, the temperature sensor is arranged in or on a part of a domestic water inflow line formed between an inflow valve and an inflow connection of the domestic water storage tank, in particular by means of a T-piece.
Durch das Öffnen des Zuflussventils ist dem Brauchwasserspeicher frisches Brauchwasser, insbesondere Trinkwasser, über die Brauchwasser-Zuflussleitung und den Zuflussanschluss zuführbar. Bis zum Zuflussventil (ausgehend vom Brauchwasserspeicher aus betrachtet) ist die Brauchwasser-Zuflussleitung funktional dem Bauchwasserspeicher zuzuordnen, da sich hier vergleichbar hohe Temperaturen des Brauchwassers einstellen wie auf gleicher Höhe innerhalb des Brauchwasserspeichers. Die Montage des Temperaturfühlers an der Brauchwasser-Zuflussleitung ist auch konstruktiv ohne großen Aufwand möglich, da der Brauchwasserspeicher selbst konstruktiv nicht verändert werden muss und der Temperaturfühler trotzdem dann, insbesondere mit einem direkten Kontakt zum frisch zugeführten Brauchwasser montierbar ist. Insbesondere kann ein Stück der Brauchwasser-Zuflussleitung auch herausgetrennt und insbesondere durch ein T-Stück ersetzt werden, wobei dann der Temperaturfühler in einem Abzweig des T-Stückes angeordnet und vorzugsweise mit einer Verschlusskappe mit dem T-Stück verbunden wird. Andererseits könnte das T-Stück auch in derartiger Weise in die Brauchwasser-Zuflussleitung zwischengeschaltet werden, dass ein Teil der Brauchwasser-Zuflussleitung an den Abzweig des T-Stückes angeschlossen ist, so dass weiterhin der Temperaturfühler an einem der beiden parallel zueinander ausgerichteten Anschlüsse des T-Stückes angeordnet ist und diesen Anschluss verschließt und der Temperaturfühler dann das T-Stück vorzugsweise komplett durchdringt. Denkbar und möglich ist demgegenüber auch den Temperaturfühler außen an oder in einem Gehäuse-/Mantelbereich des Brauchwasserspeichers oder der Brauchwasser-Zuflussleitung anzuordnen.By opening the inflow valve, fresh domestic water, especially drinking water, can be fed to the domestic water tank via the domestic water inflow line and the inflow connection. Up to the inflow valve (viewed from the domestic water tank), the domestic water inflow line is functionally assigned to the condensate tank, since the domestic water temperatures here are comparable to those at the same level within the domestic water tank. The temperature sensor can also be installed on the domestic water inflow line without great effort, since the domestic water tank itself does not have to be structurally modified and the temperature sensor can still be installed, especially with direct contact to the freshly supplied domestic water. In particular, a section of the domestic water inflow line can also be cut out and replaced, in particular, by a T-piece, whereby the temperature sensor is then arranged in a branch of the T-piece and preferably connected to the T-piece with a closure cap. On the other hand, the T-piece could also be installed in the domestic water inflow line in this way. water inlet line can be interposed so that part of the domestic water inlet line is connected to the branch of the T-piece, so that the temperature sensor is also arranged on one of the two parallel connections of the T-piece and closes this connection and the temperature sensor then preferably penetrates the T-piece completely. On the other hand, it is also conceivable and possible to arrange the temperature sensor outside on or in a housing/jacket area of the domestic water tank or the domestic water inlet line.
Der zuvor genannte Temperaturfühler ist bevorzugterweise als ein erster Temperaturfühler zur Ermittlung einer - ersten - Ist-Brauchwassertemperatur ausgeführt, wobei ein zweiter Temperaturfühler in einem - vertikal betrachtet - mittleren oder oberen Bereich des Brauchwasserspeichers zur Messung einer zweiten, vorzugsweise durchschnittlichen Ist-Brauchwassertemperatur angeordnet ist. Der zweite Temperaturfühler ist mit der Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung steuerungs- / signal- / und/oder datentechnisch verbunden. Die Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung ist so ausgebildet und/oder ausgeführt, dass die Primärwärmequelle in Abhängigkeit der zweiten Ist-Brauchwassertemperatur steuerbar und/oder regelbar ist. Ganz allgemein darf an dieser Stelle auch noch darauf hingewiesen werden, dass mit der hier im Folgenden, auch an anderer Stelle verwendeten Begrifflichkeit „steuerungstechnisch verbunden“, insbesondere auch immer dann eine signal- und/oder datentechnische Verbindung mit umfasst sein kann bzw. ist.The aforementioned temperature sensor is preferably designed as a first temperature sensor for determining a first actual domestic water temperature, with a second temperature sensor being arranged in a middle or upper area of the domestic water tank - viewed vertically - for measuring a second, preferably average actual domestic water temperature. The second temperature sensor is connected to the central heating control and/or regulating device in terms of control/signaling/and/or data technology. The central heating control and/or regulating device is designed and/or constructed in such a way that the primary heat source can be controlled and/or regulated depending on the second actual domestic water temperature. In general, it should also be pointed out at this point that the term "connected in terms of control technology", used here and elsewhere, can and does always include a signaling and/or data technology connection.
Der- vertikal betrachtet - mittlere oder obere Bereich des Brauchwasserspeichers bildet sich vorzugsweise in den oberen zwei Dritteln, insbesondere in der oberen Hälfte, der gesamten Höhe des Brauchwasserspeichers aus bzw. ist dort dann entsprechend ausgebildet. Die Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung und die Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung sind vorzugsweise getrennt voneinander ausgeführt, so dass diese sich gegenseitig nicht direkt beeinflussen und auch die mittels der Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung und die mittels der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung durchgeführten Steuerungen und/oder Regelungen unabhängig voneinander sind. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn die Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung inklusive der Wärmepumpe nachträglich in das Zentralheizungssystem integriert werden, da dann die Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung nicht verändert werden muss. Demgegenüber ist aber auch denkbar, dass die Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung und die Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung in einer gemeinsamen Steuer- und/oder Regelungseinrichtung kombiniert sind bzw. werden, was dann von Vorteil ist, wenn das gesamte Zentralheizungssystem gleichzeitig konzipiert wird.The middle or upper area of the domestic hot water tank - viewed vertically - is preferably formed in the upper two thirds, in particular in the upper half, of the entire height of the domestic hot water tank or is then formed accordingly there. The central heating control and/or regulating device and the heat pump control and/or regulating device are preferably designed separately from one another so that they do not directly influence one another and the controls and/or regulations carried out by means of the central heating control and/or regulating device and those carried out by means of the heat pump control and/or regulating device are independent of one another. This is particularly advantageous if the heat pump control and/or regulating device including the heat pump are subsequently integrated into the central heating system, since the central heating control and/or regulating device then does not have to be changed. On the other hand, it is also conceivable that the central heating control and/or regulating device and the heat pump control and/or regulating device are or will be combined in a common control and/or regulating device, which is advantageous if the entire central heating system is designed at the same time.
Eine optimale Steuerung- und/oder Regelung des gesamten Zentralheizungssystems insbesondere im Hinblick auf einen minimierten Bedarf an Brennstoffen für die Primärenergiequelle und/oder unter Vermeidung von kostenintensiven konstruktiven Ausgestaltungen ist daher insbesondere auch durch die spezifische Anordnung des ersten Temperaturfühlers relativ zum zweiten Temperaturfühler ermöglicht. Der erste Temperaturfühler ist - in wesentlicher in vertikaler Richtung betrachtet - unterhalb des zweiten Temperaturfühlers angeordnet, wobei aufgrund einer sich innerhalb des Brauchwasserspeichers ausbildenden Temperaturschichtung des Brauchwassers mittels des ersten Temperaturfühlers nicht nur eine geringere Ist-Brauchwassertemperatur ermittelbar ist als mittels des zweiten Temperaturfühlers, sondern eine Veränderung der Temperatur, insbesondere eine Abnahme der Temperatur zeitlich gesehen mit dem ersten Temperaturfühler früher ermittelbar ist als mit dem zweiten Temperaturfühler. Dies bildet insbesondere auch die Grundlage dazu, auch bei einer unabhängig voneinander ausgeführten Zentralheizungssteuer- und/oder Regeleinrichtung bzw. einer Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung, die Wärmepumpe optimal anzusteuern, insbesondere bevorzugt zu betreiben und die Primärwärmequelle erst dann zu aktivieren und/oder zu betreiben, wenn die von der Wärmepumpe bereitgestellte Leistung bzw. Wärmemenge, insbesondere zur Deckung des Bedarfs zur Erwärmung des Brauchwasserspeichers, nicht mehr ausreicht, so dass der Bedarf an Brennstoffen für die Primärwärmequelle damit minimierbar bzw. zumindest verringerbar ist.Optimal control and/or regulation of the entire central heating system, particularly with regard to a minimized need for fuel for the primary energy source and/or while avoiding costly structural designs, is therefore also made possible in particular by the specific arrangement of the first temperature sensor relative to the second temperature sensor. The first temperature sensor is arranged - essentially viewed in the vertical direction - below the second temperature sensor, whereby due to a temperature stratification of the domestic water that forms within the domestic water tank, not only can a lower actual domestic water temperature be determined using the first temperature sensor than using the second temperature sensor, but a change in the temperature, in particular a decrease in the temperature, can be determined earlier in time using the first temperature sensor than using the second temperature sensor. This also forms the basis, in particular, for optimally controlling the heat pump, in particular preferentially operating it, even in the case of an independently designed central heating control and/or regulating device or a heat pump control and/or regulating device, and for activating and/or operating the primary heat source only when the power or amount of heat provided by the heat pump is no longer sufficient, in particular to cover the need to heat the domestic hot water tank, so that the need for fuel for the primary heat source can thus be minimized or at least reduced.
In einer weiteren Ausführungsform des Zentralheizungssystems ist die Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung so ausgebildet und/oder ausgeführt, dass die Wärmepumpe mit Hilfe der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung zur Erwärmung des Wärmeträgerfluides betreibbar und/oder aktivierbar ist, wenn die mit Hilfe des ersten Temperaturfühlers gemessene, ermittelte und/oder, insbesondere von der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung, berechnete erste Ist-Brauchwassertemperatur eine erste Grenztemperatur unterschreitet.In a further embodiment of the central heating system, the heat pump control and/or regulating device is designed and/or constructed such that the heat pump can be operated and/or activated with the aid of the heat pump control and/or regulating device to heat the heat transfer fluid when the first actual domestic water temperature measured, determined and/or calculated, in particular by the heat pump control and/or regulating device, with the aid of the first temperature sensor falls below a first limit temperature.
Die Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung ist so ausgebildet und/oder ausgeführt, dass die Primärwärmequelle mit Hilfe der Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung zur Erwärmung des Wärmeträgerfluides betreibbar und/oder aktivierbar ist, wenn die mit Hilfe des zweiten Temperaturfühlers gemessene, ermittelte und/oder berechnete zweite Ist-Brauchwassertemperatur eine zweite Grenztemperatur unterschreitet.The central heating control and/or regulating device is designed and/or constructed in such a way that the primary heat source can be operated and/or activated with the aid of the central heating control and/or regulating device for heating the heat transfer fluid when the temperature measured, determined and/or the calculated second actual domestic water temperature falls below a second limit temperature.
Durch die Einführung der ersten und der zweiten Grenztemperatur ist auf besonders einfache Art und Weise die Wärmepumpe bevorzugt betreibbar. Dazu werden insbesondere die erste und die zweite Grenztemperatur entsprechend gewählt bzw. auf eine jeweilige bestimmte Grenztemperatur eingestellt. Zum Beispiel ist die erste Grenztemperatur kleiner als die zweite Grenztemperatur. Andererseits könnte auch die zweite Grenztemperatur kleiner als die erste Grenztemperatur sein, wobei dann die zweite Grenztemperatur insbesondere 43°C beträgt, insbesondere im Bereich von 41°C bis 45°C liegt, wobei dann die erste Grenztemperatur insbesondere 48°C beträgt und insbesondere im Bereich von 46°C bis 50°C liegt. Insbesondere durch die entsprechende Auswahl der jeweiligen Grenztemperaturen wird zwischen der vorzugsweise unabhängig voneinander ausgeführten bzw. arbeitenden Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung und der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung dann quasi eine indirekte Abhängigkeit dieser beiden Steuer- und/oder Regelungseinrichtungen zueinander erreicht bzw. realisiert bzw. kann dadurch insbesondere auch ausgewählt und/oder bestimmt werden, ab wann bspw. die Primärwärmequelle zu der Wärmepumpe hinzugeschaltet bzw. zusätzlich aktiviert wird.By introducing the first and second limit temperatures, the heat pump can be operated in a particularly simple manner. For this purpose, the first and second limit temperatures are selected accordingly or set to a specific limit temperature. For example, the first limit temperature is lower than the second limit temperature. On the other hand, the second limit temperature could also be lower than the first limit temperature, in which case the second limit temperature is in particular 43°C, in particular in the range from 41°C to 45°C, in which case the first limit temperature is in particular 48°C and in particular in the range from 46°C to 50°C. In particular, by selecting the respective limit temperatures accordingly, an indirect dependency of these two control and/or regulating devices on one another is achieved or realized between the central heating control and/or regulating device, which preferably operates or functions independently of one another, and the heat pump control and/or regulating device, or it can also be selected and/or determined when, for example, the primary heat source is added to the heat pump or additionally activated.
Eine Leistung der Wärmepumpe ist in einer bevorzugten Ausführungsform des Zentralheizungssystems mittels der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung, insbesondere eines Wechselrichters der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung, stufenlos, insbesondere zwischen 0 kW und 25 kW, insbesondere zwischen 1,5 kW und 7 kW, einstellbar.In a preferred embodiment of the central heating system, the output of the heat pump can be continuously adjusted, in particular between 0 kW and 25 kW, in particular between 1.5 kW and 7 kW, by means of the heat pump control and/or regulating device, in particular an inverter of the heat pump control and/or regulating device.
Auf diese Weise ist mittels der Wärmepumpe zumeist insbesondere immer genau die benötige Menge an Wärme für das gesamte Zentralheizungssystem bereitstellbar, was sich insgesamt sehr positiv auf die Steuer- und/oder Regelbarkeit des Zentralheizungssystems auswirkt. Somit ist auch eine Wärmepumpe mit hoher maximaler Leistung sinnvoll einsetzbar, d.h. auch wenn nur ein geringer Wärmebedarf besteht, kann mit der Wärmepumpe dieser Wärmebedarf bereitgestellt und Wärmeverluste können in Grenzen gehalten werden. Im bisher bekannten Stand der Technik standen dagegen oftmals nur Wärmepumpen zur Verfügung, welche entweder gar nicht oder nur mit maximaler Leistung zu betreiben waren, was dann dazu führte, dass die Wärmepumpe seltener genutzt wurde. Um dann trotzdem eine häufigere Nutzung der Wärmepumpe zu ermöglichen, wurden dann bspw. Wärmepumpen mit geringerer Leistung genutzt. Es ist neben den genannten Leistungsbereichen aber auch möglich, Wärmepumpen mit einer maximalen Leistung von bis zu 1000kW oder mehr zu verwenden, z.B. zur Wärmeversorgung entsprechend großer Gebäude wie Wohn- oder Bürokomplexe und deren Brauchwasserspeicher.In this way, the heat pump can usually always provide exactly the amount of heat required for the entire central heating system, which has a very positive overall effect on the control and/or regulation of the central heating system. This means that a heat pump with a high maximum output can also be used sensibly, i.e. even if there is only a small heat requirement, the heat pump can provide this heat requirement and heat losses can be kept to a minimum. In the state of the art known to date, however, often only heat pumps were available that could either not be operated at all or only at maximum output, which then led to the heat pump being used less often. In order to enable the heat pump to be used more frequently, heat pumps with a lower output were used, for example. In addition to the performance ranges mentioned, it is also possible to use heat pumps with a maximum output of up to 1000kW or more, e.g. to supply heat to correspondingly large buildings such as residential or office complexes and their domestic water storage tanks.
Der Wärmetauscher und die Wärmepumpe sind in einer bevorzugten Ausführungsform des Zentralheizungssystems mit Bezug zur Primärwärmequelle strömungstechnisch in Reihe geschaltet und/oder in Reihe schaltbar, was im Folgenden noch näher erläutert werden darf. In a preferred embodiment of the central heating system, the heat exchanger and the heat pump are fluidically connected in series with respect to the primary heat source and/or can be connected in series, which will be explained in more detail below.
Vorzugsweise ist ein Ausgangsanschluss der Wärmepumpe mit einem Eingangsanschluss der Primärwärmequelle strömungstechnisch verbunden. Durch die genannte strömungstechnische Reihenschaltung ist das gesamte mittels der Wärmepumpe erwärmte Wärmeträgerfluid der Primärwärmequelle zuführbar. So ist der Brennstoffbedarf der Primärwärmequelle weiter verringerbar, da die Primärwärmequelle aufgrund des mit relativ hoher Temperatur der Primärwärmequelle zugeführten Wärmeträgerfluides gar nicht oder nur selten zu aktivieren und/oder zu betreiben ist. Trotzdem ist eine gewünschte, für eine innerhalb oder im Bereich der Primärwärmequelle vorgegebene Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur, eben durch die Erwärmung des Wärmeträgerfluides mittels der Wärmepumpe, entsprechend erreichbar bzw. realisierbar, was auch im Folgenden noch näher erläutert werden darf.Preferably, an output connection of the heat pump is fluidically connected to an input connection of the primary heat source. The aforementioned fluidic series connection allows the entire heat transfer fluid heated by the heat pump to be fed to the primary heat source. This further reduces the fuel requirement of the primary heat source, since the primary heat source does not need to be activated and/or operated at all or only rarely due to the heat transfer fluid fed to the primary heat source at a relatively high temperature. Nevertheless, a desired target heat transfer fluid temperature specified within or in the area of the primary heat source can be achieved or implemented by heating the heat transfer fluid using the heat pump, which will be explained in more detail below.
Bevorzugt ist eine Wärmetauscher-Zuflussleitung des Leitungssystems einerseits mit der Primärwärmequelle und andererseits mit dem Wärmetauscher strömungstechnisch verbunden und/oder entsprechend angeschlossen, um das Wärmeträgerfluid mittels der Heizpumpe durch die Wärmetauscher-Zuflussleitung dem Wärmetauscher zuzuführen. Eine Wärmepumpen-Zuflussleitung des Leitungssystems ist einerseits mit dem Wärmetauscher und andererseits mit der Wärmepumpe strömungstechnisch verbunden und/oder entsprechend angeschlossen, um das Wärmeträgerfluid durch die Wärmepumpen-Zuflussleitung der Wärmepumpe zuzuführen. Eine Wärmepumpen-Abflussleitung des Leitungssystems ist einerseits mit der Wärmepumpe und andererseits mit der Primärwärmequelle strömungstechnisch verbunden und/oder entsprechend angeschlossen, um das Wärmeträgerfluid durch die Wärmepumpen-Abflussleitung der Primärwärmequelle zuzuführen.Preferably, a heat exchanger inflow line of the line system is fluidically connected on the one hand to the primary heat source and on the other hand to the heat exchanger and/or connected accordingly in order to supply the heat transfer fluid to the heat exchanger by means of the heating pump through the heat exchanger inflow line. A heat pump inflow line of the line system is fluidically connected on the one hand to the heat exchanger and on the other hand to the heat pump and/or connected accordingly in order to supply the heat transfer fluid to the heat pump through the heat pump inflow line. A heat pump outflow line of the line system is fluidly connected on the one hand to the heat pump and on the other hand to the primary heat source and/or connected accordingly in order to supply the heat transfer fluid to the primary heat source through the heat pump outflow line.
Mittels der genannten Leitungen ist die strömungstechnische Reihenschaltung von Wärmetauscher, Wärmepumpe und Primärwärmequelle besonders einfach realisierbar. Die hier beschriebenen Leitungen sind mit Hilfe von Rohren und/oder Schläuchen und/oder von in Gehäusen ausgebildeten Strömungskanälen einfach und kostengünstig ausbildbar.Using the lines mentioned, the fluidic series connection of heat exchanger, heat pump and primary heat source can be implemented particularly easily. The lines described here can be formed easily and inexpensively using pipes and/or hoses and/or flow channels formed in housings.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Zentralheizungssystems weist das Leitungssystem zumindest ein Ventil auf, mit Hilfe dessen das Wärmeträgerfluid wahlweise von der Primärwärmequelle kommend zum Wärmetauscher oder an dem Wärmetauscher vorbei zur Wärmepumpe leitbar und/oder führbar ist.In a further advantageous embodiment of the central heating system, the piping system has at least one valve, by means of which the heat transfer fluid can be directed and/or guided either from the primary heat source to the heat exchanger or past the heat exchanger to the heat pump.
Mittels des Ventils sind dann je nach Ventilstellung insbesondere zwei unterschiedliche Heizkreise realisierbar. In einem ersten Heizkreis ist eine Strömung des Wärmeträgerfluides von der Primärwärmequelle, über das Ventil, über die Heizpumpe, über den Wärmetauscher, über die Wärmepumpe, über die Umwälzpumpe und zurück zur Primärwärmequelle realisierbar. In einem zweiten Heizkreis ist eine Strömung des Wärmeträgerfluides von der Primärwärmequelle, über das Ventil, über die Wärmepumpe, über die Umwälzpumpe und zurück zur Primärwärmequelle realisierbar. In einem dritten Heizkreis ist dann weiterhin eine Strömung des Wärmeträgerfluides von der Primärwärmequelle, über den bzw. zum Brauchwasserspeicher, über die Speicherpumpe und zurück zur Primärwärmequelle erzeugbar bzw. realisierbar. In der Primärwärmequelle ist vorzugsweise ein Verteilersystem für das Wärmeträgerfluid, insbesondere sind entsprechend vom Wärmeträgerfluid durchströmbare Strömungskanäle vorgesehen, an welches bzw. an welche die Heizkreise jeweils angeschlossen sind. Die Wärmetauscher-Zuflussleitung und die Wärmepumpen-Abflussleitung, sowie eine zum Brauchwasserspeicher hinführende und eine vom Brauchwasserspeicher zurückkommende Leitung sind an die Primärwärmequelle, insbesondere an ein solches Verteilersystem, angeschlossen bzw. mit der Primärwärmequelle, insbesondere einem Heizkessel, strömungstechnisch verbunden.Depending on the valve position, two different heating circuits can then be implemented using the valve. In a first heating circuit, a flow of the heat transfer fluid from the primary heat source, via the valve, via the heating pump, via the heat exchanger, via the heat pump, via the circulation pump and back to the primary heat source can be implemented. In a second heating circuit, a flow of the heat transfer fluid from the primary heat source, via the valve, via the heat pump, via the circulation pump and back to the primary heat source can be implemented. In a third heating circuit, a flow of the heat transfer fluid from the primary heat source, via or to the domestic hot water storage tank, via the storage pump and back to the primary heat source can then be generated or implemented. In the primary heat source, a distribution system for the heat transfer fluid is preferably provided, in particular flow channels through which the heat transfer fluid can flow are provided, to which the heating circuits are respectively connected. The heat exchanger inflow line and the heat pump outflow line, as well as a line leading to the domestic hot water storage tank and a line returning from the domestic hot water storage tank are connected to the primary heat source, in particular to such a distribution system, or are fluidically connected to the primary heat source, in particular a heating boiler.
Weiter bevorzugt weist das Leitungssystem zwei 3/2-Wegeventile mit jeweils drei Anschlüssen und jeweils zwei Schaltstellungen, nämlich ein erstes, insbesondere in der Wärmetauscher-Zuflussleitung angeordnetes bzw. hier zwischengeschaltetes, 3/2-Wegeventil und ein zweites, insbesondere in der Wärmepumpen-Zuflussleitung angeordnetes bzw. hier zwischengeschaltetes, 3/2-Wegeventil auf. Das erste 3/2-Wegeventil ist mit der Primärwärmequelle, dem Wärmetauscher und dem zweiten 3/2-Wegeventil strömungstechnisch verbunden bzw. entsprechend angeschlossen. Das zweite 3/2-Wegeventil ist mit dem Wärmetauscher, mit dem ersten 3/2-Wegeventil und mit der Wärmepumpe strömungstechnisch verbunden bzw. entsprechend angeschlossen. Mittels des ersten 3/2-Wegeventils ist wahlweise eine Strömung des Wärmeträgerfluides von der Primärwärmequelle zum Wärmetauscher oder zum zweiten 3/2-Wegeventil ermöglicht. Mittels des zweiten 3/2-Wegeventils ist wahlweise eine Strömung des Wärmeträgerfluides vom Wärmetauscher oder vom ersten 3/2-Wegeventil zur Wärmepumpe ermöglicht.The line system further preferably has two 3/2-way valves, each with three connections and two switching positions, namely a first 3/2-way valve, in particular arranged in the heat exchanger inflow line or interposed here, and a second 3/2-way valve, in particular arranged in the heat pump inflow line or interposed here. The first 3/2-way valve is fluidically connected to the primary heat source, the heat exchanger and the second 3/2-way valve or connected accordingly. The second 3/2-way valve is fluidically connected to the heat exchanger, the first 3/2-way valve and the heat pump or connected accordingly. The first 3/2-way valve enables the heat transfer fluid to flow optionally from the primary heat source to the heat exchanger or to the second 3/2-way valve. The second 3/2-way valve enables the heat transfer fluid to flow either from the heat exchanger or from the first 3/2-way valve to the heat pump.
Mittels dieser zwei 3/2-Wegeventile sind ebenso die oben bereits beschrieben Heizkreise realisierbar. Die zwei 3/2-Wegeventile sind weiterhin günstig zu beschaffen und einfach zu steuern und/oder zu regeln. Die zwei 3/2-Wegeventile sind vorzugsweise mittels eines elektrischen Aktuators entgegen einer von einer mechanischen Feder aufgebrachten Federkraft von einer Grundstellung in eine Schaltstellung schaltbar, wenn der Aktuator bestromt wird. Die zwei 3/2-Wegeventile werden dann so eingebaut, dass während des Betriebs des Zentralheizungssystems die zwei 3/2-Wegeventile über einen längeren Zeitraum nicht bestromt werden müssen, so dass also auch hierdurch entsprechend Energie gespart wird.The heating circuits described above can also be implemented using these two 3/2-way valves. The two 3/2-way valves are also inexpensive to purchase and easy to control and/or regulate. The two 3/2-way valves can preferably be switched from a basic position to a switching position using an electric actuator against a spring force applied by a mechanical spring when the actuator is energized. The two 3/2-way valves are then installed in such a way that the two 3/2-way valves do not need to be energized for a longer period of time during operation of the central heating system, which also saves energy.
Vorteilhafterweise sind aus der Gruppe der Wärmetauscher-Zuflussleitung zumindest abschnittsweise, der Wärmepumpen-Zuflussleitung zumindest abschnittsweise, der Wärmepumpen-Abflussleitung zumindest abschnittsweise, der Umwälzpumpe und des Ventils, insbesondere des ersten 3/2-Wegeventils und des zweiten 3/2-Wegeventils, zumindest zwei Elemente und/oder Komponenten und jeweilige zugehörige Anschlüsse an einem eine gemeinsame Baueinheit bildendes Hydraulikmodul angeordnet und/oder ausgebildet.Advantageously, at least two elements and/or components and respective associated connections from the group of the heat exchanger inflow line at least in sections, the heat pump inflow line at least in sections, the heat pump outflow line at least in sections, the circulation pump and the valve, in particular the first 3/2-way valve and the second 3/2-way valve, are arranged and/or formed on a hydraulic module forming a common structural unit.
Mittels eines solchen Hydraulikmoduls lässt sich die Montage und/oder der Aufbau des Zentralheizungssystems sehr vereinfachen. Eine aufwendige Montage kann vermieden werden, da durch eine konstruktive Form des Hydraulikmoduls bestimmte Anordnungen von Elementen und/oder Komponenten zueinander vorgegeben sind bzw. für den Monteur dann einfach und leicht erkennbar sind. Das Hydraulikmodul ist dann vorteilhafterweise z.B. in einer Fabrik oder bei einem Heizungsbauer vormontierbar, so dass die Montagezeit bei einem Endkunden, welcher das Zentralheizungssystem betreibt, sehr verkürzt werden kann.Using such a hydraulic module, the assembly and/or construction of the central heating system can be made much easier. Complex assembly can be avoided because the design of the hydraulic module predetermines certain arrangements of elements and/or components in relation to one another or makes them simple and easy for the fitter to recognize. The hydraulic module can then advantageously be pre-assembled, for example, in a factory or at a heating engineer's, so that the assembly time for an end customer who operates the central heating system can be greatly reduced.
Der Wärmetauscher und die Wärmepumpe sind in einer bevorzugten, alternativen Ausführungsform des Zentralheizungssystems mit Bezug zur Primärwärmequelle strömungstechnisch parallel geschaltet bzw. sind parallel schaltbar, was im Folgenden auch erläutert werden darf.In a preferred, alternative embodiment of the central heating system, the heat exchanger and the heat pump are connected in parallel in terms of flow with respect to the primary heat source or can be connected in parallel, which will also be explained below.
Eine solche Parallelschaltung weist insbesondere dann den Vorteil auf, dass keine Ventile notwendig sind, um wahlweise den Wärmetauscher und/oder die Wärmepumpe von der Primärwärmequelle ausgehend mit Wärmeträgerfluid zu beaufschlagen bzw. das Wärmeträgerfluid entsprechend zu leiten. Es müssen lediglich die Heizpumpe und die Umwälzpumpe entsprechend angesteuert werden. Bei der Parallelschaltung ergeben sich - im Vergleich zur Reihenschaltung- dann leicht abgewandelte erste und zweite Heizkreise, wobei der dritte Heizkreis im Wesentlichen unverändert bleibt. In dem ersten Heizkreis ist dann eine Strömung des Wärmeträgerfluides von der Primärwärmequelle, über die Heizpumpe, über den Wärmetauscher und zurück zur Primärwärmequelle realisierbar. In dem zweiten Heizkreis ist dann eine Strömung des Wärmeträgerfluides von der Primärwärmequelle, über die Wärmepumpe, über die Umwälzpumpe und zurück zur Primärwärmequelle realisierbar. Ein dritter Heizkreis ist korrespondierend zu der in
Bevorzugterweise ist dabei dann eine Wärmetauscher-Zuflussleitung des Leitungssystems einerseits mit der Primärwärmequelle und andererseits mit dem Wärmetauscher strömungstechnisch verbunden bzw. entsprechend angeschlossen, um das Wärmeträgerfluid mittels der Heizpumpe durch die Wärmetauscher-Zuflussleitung dem Wärmetauscher zuzuführen. Eine Wärmetauscher-Abflussleitung des Leitungssystems ist einerseits mit dem Wärmetauscher und andererseits mit der Primärwärmequelle strömungstechnisch verbunden bzw. entsprechend angeschlossen, um das Wärmeträgerfluid mittels der Heizpumpe durch die Wärmetauscher-Abflussleitung zur Primärwärmequelle zurückzuführen. Eine Wärmepumpen-Zuflussleitung des Leitungssystems ist einerseits mit der Wärmetauscher-Zuflussleitung und andererseits mit der Wärmepumpe strömungstechnisch verbunden bzw. entsprechend angeschlossen, um das Wärmeträgerfluid mittels der Umwälzpumpe durch die Wärmepumpen-Zuflussleitung der Wärmepumpe zuzuführen. Eine Wärmepumpen-Abflussleitung des Leitungssystems ist einerseits mit der Wärmepumpe und andererseits mit der Wärmetauscher-Abflussleitung strömungstechnisch verbunden bzw. entsprechend angeschlossen, um das Wärmeträgerfluid mittels der Umwälzpumpe durch die Wärmepumpen-Abflussleitung und insbesondere dann einen Teil der Wärmetauscher-Abflussleitung der Primärwärmequelle zuzuführen. Denkbar wäre aber auch, dass zur Realisierung der beschriebenen Parallelschaltung die Wärmepumpen-Zuflussleitung und die Wärmepumpen-Abflussleitung direkt mit der Primärwärmequelle strömungstechnisch verbunden ist, auch hierauf darf hingewiesen werden.Preferably, a heat exchanger inflow line of the piping system is then fluidically connected on the one hand to the primary heat source and on the other hand to the heat exchanger or connected accordingly in order to supply the heat transfer fluid to the heat exchanger by means of the heating pump through the heat exchanger inflow line. A heat exchanger outflow line of the piping system is fluidically connected on the one hand to the heat exchanger and on the other hand to the primary heat source or connected accordingly in order to return the heat transfer fluid to the primary heat source by means of the heating pump through the heat exchanger outflow line. A heat pump inflow line of the piping system is fluidly connected on the one hand to the heat exchanger inflow line and on the other hand to the heat pump or connected accordingly in order to supply the heat transfer fluid to the heat pump by means of the circulation pump through the heat pump inflow line. A heat pump drain line of the piping system is fluidically connected on the one hand to the heat pump and on the other hand to the heat exchanger drain line or is connected accordingly in order to supply the heat transfer fluid to the primary heat source by means of the circulation pump through the heat pump drain line and in particular a part of the heat exchanger drain line. However, it would also be conceivable that in order to implement the parallel connection described, the heat pump inlet line and the heat pump drain line are fluidically connected directly to the primary heat source; this should also be noted.
Mittels der genannten Leitungen ist die strömungstechnische Parallelschaltung von Wärmetauscher und Wärmepumpe zur Primärwärmequelle besonders einfach realisierbar.By means of the lines mentioned, the fluidic parallel connection of heat exchanger and heat pump to the primary heat source can be implemented particularly easily.
Ein Sperrventil ist bevorzugterweise zwischen dem Wärmetauscher und einem zwischen der Wärmetauscher-Abflussleitung und der Wärmepumpen-Abflussleitung angeordneten und/oder ausgebildeten Verbindungsstück in die Wärmetauscher-Abflussleitung integriert bzw. hier angeordnet und/oder zwischengeschaltet, um eine Rückströmung des Wärmeträgerfluides von der Wärmepumpe zu dem Wärmetauscher über die Wärmetauscher-Abflussleitung zu vermeiden. Eine Rückströmung könnte zu undefinierten Strömungszuständen führen, welche die Steuerung und/oder Regelung von Wärmepumpe und Primärwärmequelle sowie der Pumpen stören könnte. Eine Vermeidung der Rückströmung führt somit zu einer Verbesserung der Steuer- und/oder Regelbarkeit des Zentralheizungssystems. Ein weiteres Verbindungsstück ist vorzugsweise zwischen der Wärmetauscher-Zuflussleitung und der Wärmepumpen-Zuflussleitung angeordnet und/oder ausgebildet. Der erste und der zweite Heizkreis sind bei der Parallelschaltung dann entsprechend mit Hilfe der Verbindungsstücke ausgebildet.A check valve is preferably integrated into the heat exchanger drain line between the heat exchanger and a connecting piece arranged and/or formed between the heat exchanger drain line and the heat pump drain line, or arranged and/or interposed here, in order to prevent a backflow of the heat transfer fluid from the heat pump to the heat exchanger via the heat exchanger drain line. A backflow could lead to undefined flow conditions, which could disrupt the control and/or regulation of the heat pump and primary heat source as well as the pumps. Avoiding the backflow thus leads to an improvement in the control and/or regulation of the central heating system. A further connecting piece is preferably arranged and/or formed between the heat exchanger inflow line and the heat pump inflow line. The first and second heating circuits are then formed accordingly with the aid of the connecting pieces when connected in parallel.
Weiter bevorzugt ist die Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung zur Energieversorgung der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung mit der Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung verbunden und/oder die Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung ist zur Steuerung und/oder Regelung der Heizpumpe steuerungstechnisch mit der Heizpumpe verbunden und/oder die Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung ist zur Steuerung und/oder Regelung der Umwälzpumpe steuerungstechnisch mit der Umwälzpumpe verbunden und/oder die Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung ist zur Steuerung und/oder Regelung der Speicherpumpe steuerungstechnisch mit der Speicherpumpe verbunden und/oder die Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung ist mit einem Außentemperaturfühler zur Ermittlung einer Außentemperatur steuerungs- / signal- / und/oder datentechnisch verbunden. Das zuvor gesagte gilt insbesondere für eine Reihen- sowie für eine Parallelschaltung des Wärmetauschers und der Wärmepumpe. Insbesondere ist die Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung aber auch mit dem mindestens einen Ventil, insbesondere auch mit den beiden 3/2-Wegeventilen steuerungstechnisch verbunden, insbesondere um auch diese Ventile anzusteuern und/oder zu schalten.Further preferably, the heat pump control and/or regulating device is connected to the central heating control and/or regulating device for supplying energy to the heat pump control and/or regulating device and/or the heat pump control and/or regulating device is connected to the heating pump for control and/or regulating the heating pump and/or the heat pump control and/or regulating device is connected to the circulation pump for control and/or regulating the circulation pump and/or the heat pump control and/or regulating device is connected to the storage pump for control and/or regulating the storage pump and/or the heat pump control and/or regulating device is connected to an outside temperature sensor for determining an outside temperature for control/signal/and/or data purposes. The above applies in particular to a series and a parallel connection of the heat exchanger and the heat pump. In particular, the heat pump control and/or regulating device is also connected in terms of control technology to the at least one valve, in particular also to the two 3/2-way valves, in particular in order to control and/or switch these valves as well.
Somit sind wesentliche Elemente und/oder Komponenten des Zentralheizungssystems mittels der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung steuer- und/oder regelbar. Diese Elemente und/oder Komponenten sind somit auch in Abhängigkeit der jeweiligen Leistung der Wärmepumpe dann selbst steuer- und/oder regelbar. So wird insbesondere dann auch dem Umstand Rechnung getragen, dass die Wärmepumpe vorrangig zur Primärwärmequelle betreibbar ist und die Primärwärmequelle nur aktivierbar und/oder betreibbar ist, wenn die von der Wärmepumpe bereitgestellte Wärme dann in einem jeweiligen Anwendungsfall nicht mehr ausreicht, um den Wärmebedarf des Zentralheizungssystems, insbesondere den Wärmebedarf des Wärmetauschers und/oder des Brauchwasserspeichers zu decken. Die Energieversorgung der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung könnte bspw. dann auch direkt mittels eines Stromnetzes erfolgen, auch hierauf darf hingewiesen werden.Thus, essential elements and/or components of the central heating system can be controlled and/or regulated by means of the heat pump control and/or regulation device. These elements and/or components can then also be controlled and/or regulated themselves depending on the respective performance of the heat pump. In particular, this also takes into account the fact that the heat pump can be operated primarily as a primary heat source and the primary heat source can only be activated and/or operated if the heat provided by the heat pump is available. The heat provided is then no longer sufficient in a particular application to cover the heat requirement of the central heating system, in particular the heat requirement of the heat exchanger and/or the domestic hot water tank. The energy supply of the heat pump control and/or regulating device could then also be provided directly via a power grid, for example; this should also be noted.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ebenso durch ein Verfahren zum Betrieb und/oder zur Steuerung und/oder zur Regelung eines Zentralheizungssystems mit den Merkmalen des Patentanspruches 15 gelöst.The object underlying the invention is also achieved by a method for operating and/or controlling and/or regulating a central heating system with the features of
Ein Aspekt der Erfindung liegt dann zunächst im Wesentlichen darin, dass mit Hilfe eines Temperaturfühlers eine Ist-Brauchwassertemperatur in einem - vertikal betrachtet - unteren Bereich des Brauchwasserspeichers gemessen, ermittelt und/oder, insbesondere von einer Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung, berechnet wird. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist dann, dass die Wärmepumpe mittels einer Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung in Abhängigkeit der ermittelten Ist-Brauchwassertemperatur gesteuert und/oder geregelt wird.One aspect of the invention is then essentially that an actual domestic water temperature in a - viewed vertically - lower area of the domestic water storage tank is measured, determined and/or calculated, in particular by a heat pump control and/or regulating device, with the aid of a temperature sensor. A further aspect of the invention is then that the heat pump is controlled and/or regulated by means of a heat pump control and/or regulating device depending on the determined actual domestic water temperature.
Auf diese Weise wird die Temperatur des Brauchwassers besonders gut mittels der Wärmepumpe und der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung gesteuert- und/oder geregelt. Durch die Anordnung des Temperaturfühlers in dem - vertikal betrachtet - unteren Bereich des Brauchwasserspeichers wird die Wärmepumpe nämlich besonders schnell angesteuert- und/oder geregelt, insbesondere ohne eine große zeitliche Verzögerung, wenn frisches und somit insbesondere kaltes Brauchwasser dem Brauchwasserspeicher aufgrund einer Entnahme von Brauchwasser aus dem Brauchwasserspeicher bspw. für einen Duschvorgang, dann wieder zugeführt wird, insbesondere da das zugeführte Brauchwasser den Temperaturfühler umströmt, bevor es sich mit dem Rest des in dem Brauchwasserspeicher noch vorhanden Brauchwassers mischt bzw. vermischt.In this way, the temperature of the domestic water is controlled and/or regulated particularly well by means of the heat pump and the heat pump control and/or regulation device. By arranging the temperature sensor in the - vertically viewed - lower area of the domestic water tank, the heat pump is controlled and/or regulated particularly quickly, in particular without a long time delay when fresh and therefore particularly cold domestic water is then fed back into the domestic water tank due to domestic water being withdrawn from the domestic water tank, for example for a shower, in particular because the domestic water fed in flows around the temperature sensor before it mixes with the rest of the domestic water still present in the domestic water tank.
Vorzugsweise ist der Temperaturfühler als ein erster Temperaturfühler zur Messung und/oder Ermittlung einer ersten Ist-Brauchwassertemperatur ausgeführt. Die erste Ist-Brauchwassertemperatur wird an eine Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung übermittelt und/oder mittels der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung ermittelt und/oder berechnet. Eine zweite, vorzugsweise durchschnittliche, Ist-Brauchwassertemperatur wird mittels einem zweiten Temperaturfühler in einem - vertikal betrachtet - mittleren oder oberen Bereich des Brauchwasserspeichers gemessen, ermittelt und/oder berechnet. Die zweite Ist-Brauchwassertemperatur wird an die Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung übermittelt und/oder mittels der Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung ermittelt und/oder berechnet. Die Primärwärmequelle wird mittels der Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung in Abhängigkeit der zweiten Ist-Brauchwassertemperatur gesteuert und/oder geregelt.The temperature sensor is preferably designed as a first temperature sensor for measuring and/or determining a first actual domestic water temperature. The first actual domestic water temperature is transmitted to a heat pump control and/or regulating device and/or determined and/or calculated by means of the heat pump control and/or regulating device. A second, preferably average, actual domestic water temperature is measured, determined and/or calculated by means of a second temperature sensor in a - viewed vertically - middle or upper area of the domestic water storage tank. The second actual domestic water temperature is transmitted to the central heating control and/or regulating device and/or determined and/or calculated by means of the central heating control and/or regulating device. The primary heat source is controlled and/or regulated by means of the central heating control and/or regulating device depending on the second actual domestic water temperature.
Es wird eine optimale Steuerung- und/oder Regelung des gesamten Zentralheizungssystems im Hinblick auf einen minimierten Bedarf an Brennstoffen für die Primärwärmequelle durch die spezifische Anordnung der beiden Temperaturfühler durchgeführt bzw. realisiert. Dadurch, dass mittels des ersten Temperaturfühlers aufgrund der Temperaturschichtung des Brauchwassers im Brauchwasserspeicher eine geringere Ist-Brauchwassertemperatur ermittelt wird als mittels des zweiten Temperaturfühlers, kann, auch bei unabhängig voneinander ausgeführten Zentralheizungsteuer- und/oder Regelungseinrichtung bzw. Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung, das gesamte Zentralheizungssystem optimal gesteuert werden, wobei die Wärmepumpe insbesondere bevorzugt vor der Primärwärmequelle betrieben wird. So ist der Bedarf an Brennstoffen für die Primärwärmequelle minimierbar bzw. verringerbar.The specific arrangement of the two temperature sensors enables the entire central heating system to be optimally controlled and/or regulated in order to minimize the need for fuel for the primary heat source. Because the first temperature sensor determines a lower actual domestic water temperature than the second temperature sensor due to the temperature stratification of the domestic water in the domestic water tank, the entire central heating system can be optimally controlled, even with central heating control and/or regulating devices or heat pump control and/or regulating devices that are designed independently of one another, with the heat pump being preferably operated in front of the primary heat source. This means that the need for fuel for the primary heat source can be minimized or reduced.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist die Wärmepumpe mit Hilfe der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung zur Erwärmung des Wärmeträgerfluides betreibbar und/oder aktivierbar, insbesondere wenn die mit Hilfe des ersten Temperaturfühlers gemessene, ermittelte und/oder berechnete erste Ist-Brauchwassertemperatur eine erste Grenztemperatur unterschreitet. Die Primärwärmequelle ist mit Hilfe der Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung zur Erwärmung des Wärmeträgerfluides betreibbar und/oder aktivierbar, insbesondere wenn die mit Hilfe des zweiten Temperaturfühlers gemessene, ermittelte und/oder berechnete zweite Ist-Brauchwassertemperatur eine zweite Grenztemperatur unterschreitet.According to a particularly preferred embodiment of the method, the heat pump can be operated and/or activated with the aid of the heat pump control and/or regulating device to heat the heat transfer fluid, in particular when the first actual domestic water temperature measured, determined and/or calculated with the aid of the first temperature sensor falls below a first limit temperature. The primary heat source can be operated and/or activated with the aid of the central heating control and/or regulating device to heat the heat transfer fluid, in particular when the second actual domestic water temperature measured, determined and/or calculated with the aid of the second temperature sensor falls below a second limit temperature.
Durch die Einführung der ersten und der zweiten Grenztemperatur wird die Wärmepumpe auf besonders einfache Art und Weise bevorzugt betrieben, wobei insbesondere die erste und die zweite Grenztemperatur entsprechend gewählt werden.By introducing the first and second limit temperatures, the heat pump is preferentially operated in a particularly simple manner, whereby in particular the first and second limit temperatures are selected accordingly.
Die erste und die zweite Grenztemperatur sind weiter bevorzugt derart gewählt, dass die Primärwärmequelle mit Hilfe der Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung zur Erwärmung des Wärmeträgerfluides erst dann betrieben und/oder aktiviert wird, wenn ein Wärmebedarf des Brauchwasserspeichers, eine, bei maximaler Leistung der Wärmepumpe mittels der Wärmepumpe bereitstellbare Wärmemenge überschreitet bzw. - nochmal anders ausgedrückt - die Leistung der Wärmepumpe nicht mehr alleine ausreicht, um das Brauchwasser auf die gewünschte Temperatur zu erwärmen.The first and the second limit temperature are further preferably selected such that the primary heat source is only operated and/or activated with the aid of the central heating control and/or regulating device for heating the heat transfer fluid when there is a heat requirement of the domestic hot water storage tank, exceeds the amount of heat that can be provided by the heat pump at maximum output of the heat pump or - to put it another way - the output of the heat pump alone is no longer sufficient to heat the domestic hot water to the desired temperature.
So wird die Leistung der Wärmepumpe optimal ausgenutzt und der Primärenergiebedarf für die Primärwärmequelle, nämlich der Bedarf an Brennstoffen, des Zentralheizungssystem wird weiter verringert. Der Wärmebedarf des Brauchwasserspeichers wird dabei bevorzugt indirekt eben über die Wahl der Grenztemperaturen mit Bezug zu Weiteren relevanten Parametern wie z.B. der Größe des Brauchwasserspeichers bestimmt.In this way, the performance of the heat pump is optimally utilized and the primary energy requirement for the primary heat source, namely the fuel requirement, of the central heating system is further reduced. The heat requirement of the domestic hot water storage tank is preferably determined indirectly by selecting the limit temperatures in relation to other relevant parameters such as the size of the domestic hot water storage tank.
Bevorzugt stellt sich beim Betrieb des Brauchwasserspeichers eine vertikale Temperaturschichtung des Brauchwassers in dem Brauchwasserspeicher ein. Die erste Ist-Brauchwassertemperatur wird in einer unteren, ersten Temperaturschicht gemessen. Die zweite Ist-Brauchwassertemperatur wird in einer mittleren oder oberen, zweiten Temperaturschicht gemessen. Die erste Temperaturschicht bildet sich vertikal unterhalb der zweiten Temperaturschicht aus.Preferably, when the domestic water storage tank is in operation, a vertical temperature stratification of the domestic water in the domestic water storage tank occurs. The first actual domestic water temperature is measured in a lower, first temperature layer. The second actual domestic water temperature is measured in a middle or upper, second temperature layer. The first temperature layer forms vertically below the second temperature layer.
Es werden bei Zentralheizungssystemen Brauchwasserspeicher verwendet, bei welchen sich eine insbesondere ausgeprägte Temperaturschichtung einstellt. Z.B. stellt sich -vertikal betrachtet - in einer untersten Temperaturschicht, welche insbesondere die erste Temperaturschicht ist, eine Temperatur von ca. 30°C ein. In einer obersten Temperaturschicht stellt sich dann z.B. eine Temperatur von ca. 45°C ein. In der mittleren oder oberen, zweiten Temperaturschicht stellt sich dann eine Temperatur von z.B. ca. 40°C ein. Denkbar wäre auch den Brauchwasserspeicher mit höheren Temperaturen zu betreiben, wobei sich in einer untersten Temperaturschicht, welche insbesondere die erste Temperaturschicht ist, eine Temperatur von ca. 50°C einstellt, wobei sich dann in einer obersten Temperaturschicht z.B. eine Temperatur von ca. 60°C einstellt, und wobei sich dann in der mittleren oder oberen, zweiten Temperaturschicht eine Temperatur von z.B. ca. 56°C einstellt.Central heating systems use domestic water storage tanks which have a particularly pronounced temperature stratification. For example, viewed vertically, the lowest temperature layer, which is in particular the first temperature layer, has a temperature of around 30°C. The top temperature layer then has a temperature of around 45°C, for example. The middle or upper, second temperature layer then has a temperature of around 40°C, for example. It would also be conceivable to operate the domestic water storage tank at higher temperatures, with the lowest temperature layer, which is in particular the first temperature layer, having a temperature of around 50°C, with the top temperature layer then having a temperature of around 60°C, for example, and the middle or upper, second temperature layer then having a temperature of around 56°C, for example.
Vorteilhafter Weise wird die Heizpumpe, insbesondere in Abhängigkeit einer mittels eines Außentemperaturfühlers gemessenen Außentemperatur, mittels der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung gesteuert und/oder geregelt. Somit kann in Abhängigkeit der Außentemperatur das Gebäude mittels des Wärmetauschers, insbesondere des Heizkörpers oder Radiators, insbesondere mit Hilfe mehrerer Heizkörper, entsprechend erwärmt werden. Im Winter, bei niedrigen Außentemperaturen wird das Gebäude mit Hilfe des Zentralheizungssystems stärker erwärmt als im Sommer, was mit entsprechend hohen Fördermengen der Heizpumpe einhergeht, welche im Sommer insbesondere auf Null abfallen können.The heating pump is advantageously controlled and/or regulated by the heat pump control and/or regulation device, in particular depending on an outside temperature measured by an outside temperature sensor. The building can thus be heated accordingly by means of the heat exchanger, in particular the heater or radiator, in particular with the help of several heaters, depending on the outside temperature. In winter, when outside temperatures are low, the building is heated more by the central heating system than in summer, which is accompanied by correspondingly high flow rates from the heating pump, which can drop to zero in summer in particular.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Heizpumpe mittels der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung abgeschaltet, wenn die Speicherpumpe mittels der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung betrieben und/oder aktiviert wird. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn aufgrund einer Entnahme von Brauchwasser aus dem Brauchwasserspeicher bspw. für einen Duschvorgang und bei einer Wiederauffüllung des Brauchwasserspeichers mit neuem Brauchwasser (bspw. Trinkwasser), das im Brauchwasserspeicher vorhandene Brauchwasser erwärmt werden muss. Man könnte auch sagen, dass mittels des Zentralheizungssystems insbesondere entweder das Gebäude oder das Brauchwasser erwärmt wird. Das ist vorteilhaft, da auf diese Weise die maximale Leistung des Zentralheizungssystems etwas geringer angesetzt werden kann, als wenn gleichzeitig das Gebäude und zugleich das Brauchwasser erwärmt werden sollen. In den Zeiten, in welchen das Brauchwasser erwärmt wird, fällt bei einem üblichen Nutzungsverhalten seitens der Bewohner des Gebäudes die Temperatur des Gebäudes nur sehr wenig ab, so dass nur mit geringen bis nicht wahrnehmbaren Komforteinbußen durch das „kurzzeitige“ Abschalten der Heizpumpe zu rechnen ist. Es ist aber auch die gleichzeitige Erwärmung des Gebäudes und des Brauchwassers denkbar, was auch als „Parallel“-Betrieb des Zentralheizungssystem bezeichnet wird. In diesem „Parallel“-Betrieb werden dann insbesondere die Heizpumpe und die Speicherpumpe gleichzeitig betrieben.According to a further preferred embodiment of the method, the heating pump is switched off by means of the heat pump control and/or regulating device when the storage pump is operated and/or activated by means of the heat pump control and/or regulating device. This is particularly the case when the domestic water in the domestic water storage tank has to be heated due to the withdrawal of domestic water from the domestic water storage tank, for example for a shower, and when the domestic water storage tank is refilled with new domestic water (e.g. drinking water). One could also say that either the building or the domestic water is heated by means of the central heating system. This is advantageous because in this way the maximum output of the central heating system can be set somewhat lower than if the building and the domestic water are to be heated at the same time. During the times when the domestic water is heated, the temperature of the building drops very little if the residents of the building use it normally, so that only minor to imperceptible losses in comfort are to be expected due to the "brief" switching off of the heating pump. It is also possible to heat the building and the domestic water at the same time, which is also referred to as "parallel" operation of the central heating system. In this "parallel" operation, the heating pump and the storage pump in particular are operated simultaneously.
Vorzugsweise werden die Wärmepumpe und/oder die Umwälzpumpe mittels der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung in Abhängigkeit einer - sich am Auslass der Wärmepumpe ausbildenden, ersten - Ist-Wärmeträgerfluidtemperatur und/oder in Abhängigkeit einer - für den Auslass der Wärmepumpe - vorgegebenen, ersten Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur gesteuert und/oder geregelt.Preferably, the heat pump and/or the circulation pump are controlled and/or regulated by means of the heat pump control and/or regulating device as a function of a first actual heat transfer fluid temperature formed at the outlet of the heat pump and/or as a function of a first target heat transfer fluid temperature predetermined for the outlet of the heat pump.
Die Wärmepumpe weist einen inneren Fluidkreis auf, durch welchen ein Kältemittel strömt, welches bei niedrigem Druck unter Wärmezufuhr verdampft und nach einer Verdichtung auf einen höheren Druck unter Wärmeabgabe an das Wärmeträgerfluid wieder kondensiert. Für diesen Prozess sind in der Wärmepumpe insbesondere ein Verdampfer, ein Verdichter, ein Kondensator und eine Drossel notwendig. Das gasförmige Kältemittel wird im Verdichter zusammengepresst und insbesondere erhitzt sich dabei. Das heiße, komprimierte Kältemittel gibt dann im Kondensator seine Wärme an das Wärmeträgerfluid ab. Dabei kühlt sich das komprimierte Kältemittel ab und kondensiert insbesondere zumindest teilweise zu flüssigem Kältemittel. Bei anschließender Durchströmung der Drossel wird das Kältemittel entspannt und insbesondere so teilweise weiter abgekühlt. Das dann kalte Kältemittel strömt dann durch den - meist außerhalb des Gebäudes angeordneten - Verdampfer. Im Verdampfer wird das kalte Kältemittel zum Beispiel durch Grundwasser oder die Außenluft erwärmt und verdampft dabei. Das Kältemittel wird dann wieder dem Verdichter zugeführt und der Prozess beginnt insbesondere von Neuem. Vorzugsweise ist die Wärmepumpe als Luft-Wasser-Wärmepumpe ausgeführt, bei welcher das Kältemittel im Verdampfer mittel der Außenluft erwärmt wird. Weiter bevorzugt sind der Verdampfer, der Verdichter, der Kondensator und die Drossel als eine gemeinsame Baueinheit ausgeführt, wobei die Wärmepumpen-Zuflussleitung und die Wärmepumpen-Abflussleitung insbesondere an den Kondensator der Wärmepumpe angeschlossen sind.The heat pump has an internal fluid circuit through which a coolant flows, which evaporates at low pressure while adding heat and, after being compressed to a higher pressure, condenses again while releasing heat to the heat transfer fluid. For this process, an evaporator, a compressor, a condenser and a throttle are particularly necessary in the heat pump. The gaseous coolant is compressed in the compressor and, in particular, heats up in the process. The hot, compressed refrigerant then gives off its heat to the heat transfer fluid in the condenser. The compressed refrigerant cools down and in particular condenses at least partially to liquid refrigerant. When it then flows through the throttle, the refrigerant is expanded and in particular partially cooled further. The then cold refrigerant then flows through the evaporator - usually located outside the building. In the evaporator, the cold refrigerant is heated by groundwater or the outside air, for example, and evaporates in the process. The refrigerant is then fed back to the compressor and the process starts again. The heat pump is preferably designed as an air-water heat pump, in which the refrigerant in the evaporator is heated by the outside air. More preferably, the evaporator, the compressor, the condenser and the throttle are designed as a common structural unit, with the heat pump inlet line and the heat pump outlet line being connected in particular to the condenser of the heat pump.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Primärwärmequelle mittels der Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung in Abhängigkeit einer zweiten - sich innerhalb oder im Bereich der Primärwärmequelle ausbildenden - Ist-Wärmeträgerfluidtemperatur und/oder einer zweiten - für die Primärwärmequelle - vorgegebenen Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur gesteuert und/oder geregelt.According to a particularly preferred embodiment of the method, the primary heat source is controlled and/or regulated by means of the central heating control and/or regulating device as a function of a second actual heat transfer fluid temperature - which forms within or in the region of the primary heat source - and/or a second target heat transfer fluid temperature - predetermined for the primary heat source.
Dies stellt eine einfache Art und Weise der Steuerung- und/oder Regelung der Primärwärmequelle mittels der Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung dar. Es ist denkbar, dass ein weiterer Temperaturfühler innerhalb oder im Bereich der Primärwärmequelle zur Ermittlung der zweiten Ist-Wärmeträgerfluidtemperatur angeordnet ist. Alternativ ist sogar auch denkbar, dass die zweite Ist-Wärmeträgerfluidtemperatur mittels in der Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung hinterlegten physikalischen Modellen ermittelt, insbesondere berechnet wird.This represents a simple way of controlling and/or regulating the primary heat source using the central heating control and/or regulating device. It is conceivable that a further temperature sensor is arranged inside or in the area of the primary heat source to determine the second actual heat transfer fluid temperature. Alternatively, it is even conceivable that the second actual heat transfer fluid temperature is determined, in particular calculated, using physical models stored in the central heating control and/or regulating device.
Es kann sehr vorteilhaft sein, wenn die zweite Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur derart unterhalb der ersten Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur liegt bzw. entsprechend eingestellt ist, so dass die Primärwärmequelle mit Hilfe der Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung zur Erwärmung des Wärmeträgerfluides erst dann betrieben und/oder aktiviert wird, wenn ein Wärmebedarf des Zentralheizungssystems, insbesondere ein Wärmebedarf des Wärmetauschers und/oder des Brauchwasserspeichers, eine, bei maximaler Leistung der Wärmepumpe mittels der Wärmepumpe bereitstellbare Wärmemenge überschreitet.It can be very advantageous if the second target heat transfer fluid temperature is below the first target heat transfer fluid temperature or is set accordingly, so that the primary heat source is only operated and/or activated with the aid of the central heating control and/or regulating device for heating the heat transfer fluid when a heat requirement of the central heating system, in particular a heat requirement of the heat exchanger and/or the domestic hot water storage tank, exceeds an amount of heat that can be provided by the heat pump at maximum output of the heat pump.
So kann die Wärmepumpe auch dann bevorzugt zur Primärwärmequelle betrieben werden, wenn das Brauchwasser im Brauchwasserspeicher gerade nicht mittels des Wärmeträgerfluides erwärmt wird und das Wärmeträgerfluid nicht mittels des Speicherpumpe durch den dritten Heizkreis gefördert wird. Insgesamt, insbesondere über das Jahr verteilt, lässt sich somit der Brennstoffbedarf des Zentralheizungssystems weiter verringern. Der Wärmebedarf des Zentralheizungssystems, insbesondere des Wärmetauschers und/oder des Brauchwasserspeichers wird dabei bevorzugt indirekt daher insbesondere über die Wahl/Einstellung der beiden Soll-Wärmeträgerfluidtemperaturen bestimmt. Ein solcher Wärmebedarf des Wärmetauschers ist insbesondere auch von einer gewünschten Raumtemperatur eines mit dem Wärmetauscher zu erwärmenden Raumes abhängig. Es ist denkbar, dass eine solche gewünschte Raumtemperatur von einem Nutzer des zu erwärmenden Raumes gewählt wird und nachfolgend in der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der Wärmepumpe dann vorliegt. Man könnte auch sagen, dass die erste Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur dann abhängig von der gewünschten Raumtemperatur ist. Wenn die Wärmepumpe anhand der gewünschten Raumtemperatur gesteuert und/oder geregelt wird, spricht man auch von einem modulierenden Betrieb der Wärmepumpe.The heat pump can therefore be operated as the primary heat source even when the domestic water in the domestic water storage tank is not being heated by the heat transfer fluid and the heat transfer fluid is not being pumped through the third heating circuit by the storage pump. Overall, in particular spread over the year, the fuel requirement of the central heating system can thus be further reduced. The heat requirement of the central heating system, in particular of the heat exchanger and/or the domestic water storage tank, is preferably determined indirectly, in particular by selecting/setting the two target heat transfer fluid temperatures. Such a heat requirement of the heat exchanger is also dependent in particular on a desired room temperature of a room to be heated with the heat exchanger. It is conceivable that such a desired room temperature is selected by a user of the room to be heated and is then available in the heat pump control and/or regulating device for controlling and/or regulating the heat pump. One could also say that the first target heat transfer fluid temperature is then dependent on the desired room temperature. If the heat pump is controlled and/or regulated based on the desired room temperature, this is also referred to as modulating operation of the heat pump.
Vorzugsweise wird die erste Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur und/oder die erste Grenztemperatur mittels jeweils einer in der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung hinterlegten Tabelle und/oder Formel insbesondere die erste Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur auch in Abhängigkeit einer mittels des Außentemperaturfühlers gemessenen und/oder ermittelten Außentemperatur ermittelt und/oder in Abhängigkeit einer gewünschten Raumtemperatur berechnet. Insbesondere beträgt die erste Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur 55°C bis 65°C, insbesondere 59°C bis 61°C.Preferably, the first target heat transfer fluid temperature and/or the first limit temperature are determined by means of a table and/or formula stored in the heat pump control and/or regulating device, in particular the first target heat transfer fluid temperature is also determined as a function of an outside temperature measured and/or determined by means of the outside temperature sensor and/or calculated as a function of a desired room temperature. In particular, the first target heat transfer fluid temperature is 55°C to 65°C, in particular 59°C to 61°C.
Somit wird das Zentralheizungssystem bezüglich eines geringeren Wärmebedarfs bei höheren Außentemperaturen optimiert, nämlich indem die erste Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur bei höheren Außentemperaturen geringere Werte aufweist. Durch geringere Werte der ersten Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur und/oder der ersten Grenztemperatur kann ein Betrieb der Primärwärmequelle verringert werden bzw. die Effizienz des gesamten Systems gesteigert werden. Die Abhängigkeit der ersten Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur von der Außentemperatur wird auch als Heizkurve bezeichnet. Dabei kann die erste Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur auch als Soll-Vorlauftemperatur bezeichnet werden. Insbesondere ist die erste Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur sowohl von der Außentemperatur wie auch der gewünschten Raumtemperatur abhängig.The central heating system is thus optimized with regard to a lower heat requirement at higher outside temperatures, namely by the first target heat transfer fluid temperature having lower values at higher outside temperatures. By lower values of the first target heat transfer fluid temperature and/or the first limit temperature, operation of the primary heat source can be reduced or the efficiency of the entire system can be increased. The dependence of the first target heat transfer fluid temperature on the outside temperature is also referred to as the heating curve. The first target heat transfer fluid temperature can temperature can also be referred to as the target flow temperature. In particular, the first target heat transfer fluid temperature depends on both the outside temperature and the desired room temperature.
Nach einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die zweite Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur und/oder die zweite Grenztemperatur mittels jeweils einer in der Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung hinterlegten Tabelle und/oder Formel insbesondere die zweite Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur auch in Abhängigkeit einer mittels eines, vorzugsweise weiteren, Außentemperaturfühlers gemessenen und/oder ermittelten Außentemperatur ermittelt und/oder in Abhängigkeit einer gewünschten Raumtemperatur berechnet. Insbesondere beträgt die zweite Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur 51°C bis 53°C bei einer Außentemperatur zwischen -1°C und +1 °C.According to a further embodiment of the method, the second target heat transfer fluid temperature and/or the second limit temperature is determined by means of a table and/or formula stored in the central heating control and/or regulating device, in particular the second target heat transfer fluid temperature is also determined as a function of an outside temperature measured and/or determined by means of a preferably further outside temperature sensor and/or is calculated as a function of a desired room temperature. In particular, the second target heat transfer fluid temperature is 51°C to 53°C at an outside temperature between -1°C and +1°C.
Somit wird das Zentralheizungssystem bezüglich seines Energiebedarfs, insbesondere bzgl. seines Brennstoffbedarfes optimiert.Thus, the central heating system is optimized in terms of its energy requirements, especially its fuel requirements.
Zur Vereinfachung des Verfahrens sind insbesondere die erste und/oder die zweite Grenztemperatur als konstante Werte in der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung und/oder in der Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung hinterlegt, so dass die erste und die zweite Grenztemperatur unabhängig von der Außentemperatur sind. Die erste Grenztemperatur wird insbesondere in der Wärmepumpsteuer- und/oder Regelungseinrichtung eingestellt bzw. ist hier hinterlegt, wobei insbesondere die zweite Grenztemperatur in der Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung hinterlegt ist und/oder eingestellt wird.To simplify the method, in particular the first and/or the second limit temperature are stored as constant values in the heat pump control and/or regulating device and/or in the central heating control and/or regulating device, so that the first and the second limit temperature are independent of the outside temperature. The first limit temperature is in particular set in the heat pump control and/or regulating device or is stored here, wherein in particular the second limit temperature is stored and/or set in the central heating control and/or regulating device.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Zentralheizungssystem und das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb und/oder zur Steuerung und/oder zur Regelung eines Zentralheizungssystems in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Es darf hierzu zunächst auf die dem Patentanspruch 1 und auf die dem Patentanspruch 15 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden wird nun eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Zentralheizungssystems und des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb und/oder zur Steuerung und/oder zur Regelung des Zentralheizungssystems anhand der nachfolgenden Zeichnung und der dazugehörigen nachfolgenden Beschreibung näher erläutert bzw. beschrieben. In der Zeichnung zeigt:
-
1 in schematischer Darstellung einen hydraulischen Schaltplan eines ersten Ausführungsbeispiels des Zentralheizungssystems, -
2a in schematischer Darstellung einen Brauchwasserspeicher für den Einsatz im Zentralheizungssystem in einer vergrößerten Seitenansicht, -
2b in schematischer Darstellung den Brauchwasserspeicher für den Einsatz im Zentralheizungssystem in einer vergrößerten Seitenansicht mit einer im Gegensatz zur2a veränderten Temperaturschichtung, -
3 in schematischer Darstellung einen hydraulischen Schaltplan eines zweiten Ausführungsbeispiels des Zentralheizungssystems, -
4 in schematischer Darstellung ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Betrieb und/oder zur Steuerung und/oder zur Regelung einer Wärmepumpe des Zentralheizungssystems nach1 oder 3 , -
5 in schematischer Darstellung ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Betrieb und/oder zur Steuerung und/oder zur Regelung einer Primärwärmequelle des Zentralheizungssystems nach1 oder 3 , -
6a in schematischer Darstellung eine Abhängigkeit einer ersten Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur, einer ersten Grenztemperatur, einer zweiten Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur oder einer zweiten Grenztemperatur zur Außentemperatur, wobei die erste Grenztemperatur kleiner als die zweite Grenztemperatur ist, und -
6b in schematischer Darstellung eine Abhängigkeit einer ersten Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur, einer ersten Grenztemperatur, einer zweiten Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur oder einer zweiten Grenztemperatur zur Außentemperatur, wobei die erste Grenztemperatur größer als die zweite Grenztemperatur ist.
-
1 in schematic representation a hydraulic circuit diagram of a first embodiment of the central heating system, -
2a in schematic representation a domestic water storage tank for use in the central heating system in an enlarged side view, -
2 B in schematic representation the domestic water storage tank for use in the central heating system in an enlarged side view with a2a changed temperature stratification, -
3 in schematic representation a hydraulic circuit diagram of a second embodiment of the central heating system, -
4 in schematic representation a flow chart for a method for operating and/or controlling and/or regulating a heat pump of the central heating system according to1 or3 , -
5 in schematic representation a flow chart for a method for operating and/or controlling and/or regulating a primary heat source of the central heating system according to1 or3 , -
6a in a schematic representation a dependency of a first target heat transfer fluid temperature, a first limit temperature, a second target heat transfer fluid temperature or a second limit temperature on the outside temperature, wherein the first limit temperature is lower than the second limit temperature, and -
6b in a schematic representation of a dependency of a first target heat transfer fluid temperature, a first limit temperature, a second target heat transfer fluid temperature or a second limit temperature on the outside temperature, wherein the first limit temperature is greater than the second limit temperature.
Das in den
Ein Wärmeträgerfluid 6, insbesondere Wasser, ist mittels der Primärwärmequelle 2 und/oder mit Hilfe der Wärmepumpe 3 erwärmbar. Mittels eines Leitungssystems 7 und mittels einer Heizpumpe 8 ist das, insbesondere zuvor erwärmte, Wärmeträgerfluid 6 durch den Wärmetauscher 4 förderbar.A
Mittels des Leitungssystems 7, insbesondere mit Hilfe einer Umwälzpumpe 9, ist das Wärmeträgerfluid 6 zu dessen Erwärmung durch die Wärmepumpe 3 förderbar.By means of the
Mittels des Leitungssystems 7 und einer Speicherpumpe 10 ist das Wärmeträgerfluid 6 zur Erwärmung von in dem Brauchwasserspeicher 5 zwischengespeicherten Brauchwasser 11, insbesondere für eine Wärmeübertragung vom Wärmeträgerfluid 6 an das Brauchwasser 11 durch oder angrenzend an den Brauchwasserspeicher 5, zum Brauchwasserspeicher 5 förderbar.By means of the
Ein solcher Brauchwasserspeicher 5, welcher sowohl in dem ersten Ausführungsbeispiel des Zentralheizungssystem gemäß
Das Wärmeträgerfluid 6 ist daher zum Brauchwasserspeicher 5 förderbar, um insbesondere durch die genannten, innerhalb des Brauchwasserspeichers 5, innerhalb der Wandung des Brauchwasserspeichers 5 und/oder außen an der Wandung des Brauchwasserspeichers 5 angeordneten Leitung zu strömen, so dass das Wärmeträgerfluid 6 dann durch den oder angrenzend zum Brauchwasserspeicher 5 strömt und dabei das Brauchwasser 11 erwärmt.The
Das Wärmeträgerfluid 6 ist mittels der Heizpumpe 8, insbesondere der Umwälzpumpe 9, und/oder der Speicherpumpe 10 durch die Primärwärmequelle 2 förderbar. Eine Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung 12 ist mit der Primärwärmequelle 2 zu deren Steuerung und/oder Regelung steuerungstechnisch verbunden.The
Es ist dabei eine derartige Verschaltung von dem Wärmetauscher 4 und der Wärmepumpe 3, insbesondere nämlich strömungstechnisch in Reihe, denkbar, dass das Wärmeträgerfluid 6 mittels der Heizpumpe 8 sowohl durch den Wärmetauscher 4 wie auch die Wärmepumpe 3 förderbar ist, so dass dann die Verwendung der Umwälzpumpe 9 nicht zwingend notwendig ist.It is conceivable that the
Die eingangs genannten Nachteile werden nun insbesondere zunächst wie folgt vermieden: Ein Temperaturfühler 13.1 ist in einem - vertikal betrachtet - unteren Bereich des Brauchwasserspeichers 5 oder angrenzend zu diesem - vertikal betrachtet - unteren Bereich des Brauchwasserspeichers 5 zur Ermittlung der Ist-Brauchwassertemperatur TB1 angeordnet. Der Temperaturfühler 13.1 ist mit einer Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 steuerungs- / signal- / und/oder datentechnisch verbunden. Die Wärmepumpe 3 ist mit der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 steuerungstechnisch verbunden. Die Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 ist so ausgebildet und/oder ausgeführt, dass die Wärmepumpe 3 in Abhängigkeit der ermittelten Ist-Brauchwassertemperatur TB1 steuerbar und/oder regelbar ist. Hierdurch werden die eingangs genannten Nachteile vermieden und entsprechende Vorteile erzielt, die im Folgenden auch nochmals erläutert werden dürfen.The disadvantages mentioned at the beginning are now avoided in particular as follows: A temperature sensor 13.1 is arranged in a - viewed vertically - lower area of the domestic
Der Temperaturfühler 13.1 könnte eine Wandung des Brauchwasserspeichers 5 durchdringen, so dass ein Messbereich des Temperaturfühlers 13.1 innerhalb des Brauchwasserspeichers 5 mit direktem Kontakt zum Brauchwasser 11 angeordnet ist.The temperature sensor 13.1 could penetrate a wall of the
Bei der bevorzugten Ausführungsform jedoch ist der Temperaturfühler 13.1 - wie gemäß
Demgegenüber wäre auch durchaus denkbar, dass der Temperaturfühler 13.1 außen an der Wandung des Brauchwasserspeichers 5 oder außen an der Brauchwasser-Zuflussleitung 17 angeordnet ist, wobei dann bei der Bestimmung der Ist-Brauchwassertemperatur TB1 mittels der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 vorzugsweise ein über die Wandung des Brauchwasserspeichers 5 oder über eine Wandung der Brauchwasser-Zuflussleitung 17 auftretender Temperaturgradient mitberücksichtigt wird.In contrast, it would also be entirely conceivable for the temperature sensor 13.1 to be arranged on the outside of the wall of the domestic
Die in den
Fluidisch angrenzend zum Zuflussventil 15 ist ein Rückschlagventil 15.r in die Brauchwasser-Zuflussleitung 17 integriert und/oder angeordnet bzw. hier zwischengeschaltet, um eine Rückströmung des Brauchwassers 11 von dem Brauchwasserspeicher 5 in die Brauchwasser-Zuflussleitung 17 auch bei geöffnetem Zuflussventil 15 zu vermeiden.Fluidically adjacent to the
Der Temperaturfühler 13.1 ist als ein erster Temperaturfühler 13.1 zur Ermittlung einer ersten Ist-Brauchwassertemperatur TB1 ausgeführt, wobei ein zweiter Temperaturfühler 13.2 in einem - vertikal betrachtet - mittleren oder oberen Bereich des Brauchwasserspeichers 5 zur Messung einer zweiten, vorzugsweise durchschnittlichen Ist-Brauchwassertemperatur TB2 angeordnet ist. Der zweite Temperaturfühler 13.2 ist mit der Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung 12 steuerungs- / signal- / und/oder datentechnisch verbunden. Die Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung 12 ist so ausgebildet und/oder ausgeführt, dass die Primärwärmequelle 2 in Abhängigkeit der zweiten Ist-Brauchwassertemperatur TB2 steuerbar und/oder regelbar ist.The temperature sensor 13.1 is designed as a first temperature sensor 13.1 for determining a first actual domestic water temperature T B1 , with a second temperature sensor 13.2 being arranged in a - viewed vertically - middle or upper area of the
Die beiden Temperaturfühler 13.1 und 13.2 sind lediglich der eindeutigen Zuordnung wegen als erster und zweiter Temperaturfühler bezeichnet. Die Bezeichnung erster und zweiter Temperaturfühler stellt somit keine Abhängigkeit untereinander dar und ist als nicht einschränkend anzusehen. Auch eine andere eindeutige Bezeichnung der beiden jeweiligen Temperaturfühler wäre denkbar.The two temperature sensors 13.1 and 13.2 are referred to as the first and second temperature sensors only for the sake of clear assignment. The designation first and second temperature sensors therefore does not represent a dependency on one another and is not to be viewed as restrictive. Another clear designation for the two respective temperature sensors would also be conceivable.
Auch der zweite Temperaturfühler 13.2 könnte eine Wandung des Brauchwasserspeichers 5 durchdringen, so dass ein Messbereich des zweiten Temperaturfühlers 13.2 innerhalb des Brauchwasserspeichers 5 mit direktem Kontakt zum Brauchwasser 11 angeordnet wäre. Demgegenüber könnte der zweite Temperaturfühler 13.2 auch außen an der Wandung des Brauchwasserspeichers 5 entsprechend angeordnet sein.The second temperature sensor 13.2 could also penetrate a wall of the
Die Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 ist so ausgebildet und/oder ausgeführt, dass die Wärmepumpe 3 mit Hilfe der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 zur Erwärmung des Wärmeträgerfluides 6 betreibbar und/oder aktivierbar ist, wenn die mit Hilfe des ersten Temperaturfühlers 13.1 gemessene, ermittelte und/oder, insbesondere von der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14, berechnete erste Ist-Brauchwassertemperatur TB1 eine erste Grenztemperatur TB1G unterschreitet. Die Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung 12 ist so ausgebildet und/oder ausgeführt, dass die Primärwärmequelle 2 mit Hilfe der Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung 12 zur Erwärmung des Wärmeträgerfluides 6 betreibbar und/oder aktivierbar ist, wenn die mit Hilfe des zweiten Temperaturfühlers 13.2 gemessene, ermittelte und/oder berechnete zweite Ist-Brauchwassertemperatur TB2 eine zweite Grenztemperatur TB2G unterschreitet.The heat pump control and/or regulating
Grundsätzlich erfolgt die Steuerung und/oder Regelung der Wärmepumpe 3 und der Primärwärmequelle 2 unabhängig voneinander, dies bedeutet insbesondere, dass keine Parameter und/oder Messwerte für die Steuerung der Primärwärmequelle 2, wie zum Beispiel eine Höhe der Brennstoffzufuhr, in der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 dann vorliegen. Andererseits liegen insbesondere auch keine Betriebsdaten und/oder Parameter der Wärmepumpe 3 in der Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung 12 vor. Die Steuerung der Primärwärmequelle 2 erfolgt, insbesondere ausschließlich mit Hilfe der Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung 12, wobei die Steuerung der Wärmepumpe, insbesondere ausschließlich mit Hilfe der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 erfolgt. Eine insbesondere indirekte Abhängigkeit zwischen der Steuerung und/oder Regelung der Wärmepumpe 3 und der Primärwärmequelle 2 entsteht insbesondere lediglich durch die Wahl der beiden Grenztemperaturen TB1G, TB2G zueinander sowie durch die spezifische Anordnung der zugehörigen beiden Temperaturfühler 13.1, 13.2 zueinander.Basically, the control and/or regulation of the
Zum Beispiel ist die erste Grenztemperatur TB1G kleiner als die zweite Grenztemperatur TB2G.For example, the first limit temperature T B1G is smaller than the second limit temperature T B2G .
Andererseits könnte auch die zweite Grenztemperatur TB2G kleiner als die erste Grenztemperatur TB1G sein, wobei dann die zweite Grenztemperatur TB2G insbesondere 43°C beträgt, insbesondere im Bereich von 41°C bis 45°C liegt, wobei dann die erste Grenztemperatur TB1G insbesondere 48°C beträgt und insbesondere im Bereich von 46°C bis 50°C liegt. Hierbei kann die zweite Grenztemperatur TB2G dann insbesondere 3°C bis 7°C, insbesondere 5°C geringer eingestellt werden als die erste Grenztemperatur TB1G.On the other hand, the second limit temperature T B2G could also be lower than the first limit temperature T B1G , in which case the second limit temperature T B2G is in particular 43°C, in particular in the range from 41°C to 45°C, in which case the first limit temperature T B1G is in particular 48°C and in particular in the range from 46°C to 50°C. In this case, the second limit temperature T B2G can then be set in particular 3°C to 7°C, in particular 5°C lower than the first limit temperature T B1G .
Eine Leistung der Wärmepumpe 3 ist mittels der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14, insbesondere eines Wechselrichters 19 der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14, stufenlos, insbesondere zwischen 0 kW und 25 kW, insbesondere zwischen 1,5 kW und 7 kW, einstellbar.An output of the
Eine maximale Leistung der Primärwärmequelle 2 beträgt z.B. 17kW, wobei auch die Leistung der Primärwärmequelle 2 vorzugsweise stufenlos einstellbar ist. Z.B. wird eine Primärwärmequelle 2 mit einer maximalen Leistung von 15kW in Kombination mit einer Wärmepumpe 3 mit einer maximalen Leistung von 7kW verwendet, so dass mittels des Zentralheizungssystems 1 bei gleichzeitigem Betrieb von der Primärwärmequelle 2 und der Wärmepumpe 3 maximal 22kW zur Verfügung stehen, was auch ausreichend ist, um übliche Wohnhäuser mit Wärme zu versorgen.The maximum output of the
In dem ersten Ausführungsbeispiel des Zentralheizungssystems 1 gemäß der
Eine Wärmetauscher-Zuflussleitung LWT, zu des Leitungssystems 7 ist dazu einerseits mit der Primärwärmequelle 2 und andererseits mit dem Wärmetauscher 4 strömungstechnisch verbunden bzw. entsprechend angeschlossen, um das Wärmeträgerfluid 6 mittels der Heizpumpe 8 durch die Wärmetauscher-Zuflussleitung LWT, zu dem Wärmetauscher 4 zuzuführen. Eine Wärmepumpen-Zuflussleitung LWP, zu des Leitungssystems 7 ist weiterhin einerseits mit dem Wärmetauscher 4 und andererseits mit der Wärmepumpe 3 strömungstechnisch verbunden bzw. entsprechend angeschlossen, um das Wärmeträgerfluid 6 durch die Wärmepumpen-Zuflussleitung LWP, zu der Wärmepumpe 3 zuzuführen. Und eine Wärmepumpen-Abflussleitung LWP, ab des Leitungssystems 7 ist einerseits mit der Wärmepumpe 3 und andererseits mit der Primärwärmequelle 2 strömungstechnisch verbunden bzw. entsprechend angeschlossen, um das Wärmeträgerfluid 6 durch die Wärmepumpen-Abflussleitung LWP, ab der Primärwärmequelle 2 zuzuführen.For this purpose, a heat exchanger inflow line L WT, to the
Somit ist der Primärwärmequelle 2 das mittels der Wärmepumpe 3 vorgewärmte Wärmeträgerfluid 6 vollständig zuführbar.Thus, the
Das Leitungssystem 7 weist gemäß
Das Leitungssystem 7 weist daher insbesondere (alternativ zu einem einzigen, insbesondere komplex ausgestalteten Ventil 20) zwei 3/2-Wegeventile 21.1, 21.2 mit jeweils drei Anschlüssen und jeweils zwei Schaltstellungen, nämlich ein erstes, insbesondere in der Wärmetauscher-Zuflussleitung LWT, zu angeordnetes bzw. zwischengeschaltetes, 3/2-Wegeventil 21.1 und ein zweites, insbesondere in der Wärmepumpen-Zuflussleitung LWP, zu angeordnetes bzw. zwischengeschaltetes, 3/2-Wegeventil 21.2 auf. Das erste 3/2-Wegeventil 21.1 ist mit der Primärwärmequelle 2, dem Wärmetauscher 4 und mit dem zweiten 3/2-Wegeventil 21.2 strömungstechnisch verbunden bzw. entsprechend angeschlossen. Das zweite 3/2-Wegeventil 21.2 ist mit dem Wärmetauscher 4, mit dem ersten 3/2-Wegeventil 21.1 und mit der Wärmepumpe 3 strömungstechnisch verbunden bzw. entsprechend angeschlossen. Mittels des ersten 3/2-Wegeventils 21.1 ist wahlweise eine Strömung des Wärmeträgerfluides 6 von der Primärwärmequelle 2 zum Wärmetauscher 4 oder zum zweiten 3/2-Wegeventil 21.2 ermöglicht. Mittels des zweiten 3/2-Wegeventils 21.2 ist wahlweise eine Strömung des Wärmeträgerfluides 6 vom Wärmetauscher 4 oder vom ersten 3/2-Wegeventil 21.1 zur Wärmepumpe 3 ermöglicht. Das Ventil 20 bzw. die 3/2-Wegeventile 21.1 und 21.2 sind steuerungstechnisch insbesondere mit der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 verbunden bzw. können die entsprechenden Schaltstellungen des Ventils 20, insbesondere die Schaltstellungen der 3/2-Wegeventile 21.1 und 21.2 mit Hilfe der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 entsprechend eingestellt bzw. geschaltet werden.The
Diese beschriebenen, mittels der zwei 3/2-Wegeventile 21.1, 21.2 umsetzbaren Strömungswege könnten auch mittels eines einzigen Ventils 20 umgesetzt werden (als gestrichelte Darstellung in
Aus der Gruppe der folgenden Elemente bzw. Komponenten, nämlich der Wärmetauscher-Zuflussleitung LWT, zu zumindest abschnittsweise, der Wärmepumpen-Zuflussleitung LWP, zu zumindest abschnittsweise, der Wärmepumpen-Abflussleitung LWP, ab zumindest abschnittsweise, der Umwälzpumpe 9 und des Ventils 20, insbesondere des ersten 3/2-Wegeventils 21.1 und des zweiten 3/2-Wegeventils 21.2, sind zumindest zwei Elemente und/oder Komponenten und jeweilig zugehörige Anschlüsse an einem eine gemeinsame Baueinheit bildendes Hydraulikmodul 22 angeordnet und/oder ausgebildet. Hierbei können die jeweiligen zuvor genannten Leitungen jeweils abschnittsweise auch in diesem Hydraulikmodul ausgebildet sein bzw. werden.From the group of the following elements or components, namely the heat exchanger inflow line L WT, to at least some sections, the heat pump inflow line L WP, to at least some sections, the heat pump outflow line L WP, from at least some sections, the
Das Hydraulikmodul 22 ist gemäß
In dem zweiten Ausführungsbeispiel des Zentralheizungssystems 1 gemäß der
Dazu ist eine Wärmetauscher-Zuflussleitung LWT, zu des Leitungssystems 7 einerseits mit der Primärwärmequelle 2 und andererseits mit dem Wärmetauscher 4 strömungstechnisch verbunden bzw. entsprechend angeschlossen, um das Wärmeträgerfluid 6 mittels der Heizpumpe 8 durch die Wärmetauscher-Zuflussleitung LWT, zu dem Wärmetauscher 4 zuzuführen. Eine Wärmetauscher-Abflussleitung LWT, ab des Leitungssystems 7 ist weiterhin einerseits mit dem Wärmetauscher 4 und andererseits mit der Primärwärmequelle 2 strömungstechnisch verbunden bzw. entsprechend angeschlossen, um das Wärmeträgerfluid 6 mittels der Heizpumpe 8 durch die Wärmetauscher-Abflussleitung LWT, ab zur Primärwärmequelle 2 zurückzuführen. Eine Wärmepumpen-Zuflussleitung LWP, zu des Leitungssystems 7 ist einerseits mit der Wärmetauscher-Zuflussleitung LWT, zu und andererseits mit der Wärmepumpe 3 strömungstechnisch verbunden bzw. entsprechend angeschlossen, um das Wärmeträgerfluid 6 mittels der Umwälzpumpe 9 durch die Wärmepumpen-Zuflussleitung LWP, zu der Wärmepumpe 3 zuzuführen. Weiterhin ist eine Wärmepumpen-Abflussleitung LWP, ab des Leitungssystems 7 einerseits mit der Wärmepumpe 3 und anderseits mit der Wärmetauscher-Abflussleitung LWT, ab strömungstechnisch verbunden bzw. entsprechend angeschlossen, um das Wärmeträgerfluid 6 mittels der Umwälzpumpe 9 durch die Wärmepumpen-Abflussleitung LWP, ab und einen Teil der Wärmetauscher-Abflussleitung LWT, ab der Primärwärmequelle 2 zuzuführen.For this purpose, a heat exchanger inflow line L WT, to the
Somit wird während eines Betriebs des Zentralheizungssystems 1 das mittels der Wärmepumpe 3 vorgewärmte Wärmeträgerfluid 6 zunächst mit von dem Wärmetauscher 4 kommenden Wärmeträgerfluid 6 gemischt, bevor es zur Primärwärmequelle 2 (zurück-) geführt wird, wenn neben der Umwälzpumpe 9 auch die Heizpumpe 8 in Betrieb ist. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel sind im zweiten Ausführungsbeispiel nicht zwingend Ventile notwendig. Die Strömung von Wärmeträgerfluid 6 zum Wärmetauscher 4 ist mittels der Heizpumpe 8 und die Strömung von Wärmeträgerfluid 6 zur Wärmepumpe 3 ist mittels der Umwälzpumpe 9 erzeugbar bzw. realisierbar. Wenn der Wärmetauscher 4 oder die Wärmepumpe 3 nicht mit Wärmeträgerfluid 6 beaufschlagt werden sollen bzw. die jeweilige Strömung im jeweiligen Kreislauf nicht realisiert werden soll, muss im Wesentlichen nur die zugehörige jeweilige Pumpe 8 oder 9 abgeschaltet werden bzw. dann abgeschaltet sein. Aber es ist mit einer Verringerung der Effizienz des Zentralheizungssystems 1 des zweiten Ausführungsbeispiels im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel aufgrund der beschriebenen Mischung des Wärmeträgerfluides 6 und der somit geringeren Temperatur des der Primärwärmequelle 2 zugeführten Wärmeträgerfluides 6 zu rechnen. Denkbar wäre daher auch zur Realisierung der zuvor beschriebenen strömungstechnischen Parallelschaltung von Wärmetauscher 4 und Wärmepumpe 3 ein direkter Anschluss der Wärmepumpen-Zuflussleitung und der Wärmepumpen-Abflussleitung an die Primärwärmequelle.Thus, during operation of the
In dem zweiten Ausführungsbeispiel des Zentralheizungssystems 1 gemäß der
In der Primärwärmequelle 2 ist vorzugsweise ein Verteilersystem (in
Die Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 ist zur Energieversorgung der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 insbesondere mit der Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung 12 verbunden. Denkbar ist auch eine Verbindung mit einem Stromnetz. Die Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 ist zur Steuerung und/oder Regelung der Heizpumpe 8 steuerungstechnisch mit der Heizpumpe 8 verbunden und/oder die Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 ist zur Steuerung und/oder Regelung der Umwälzpumpe 9 steuerungstechnisch mit der Umwälzpumpe 9 verbunden und/oder die Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 ist zur Steuerung und/oder Regelung der Speicherpumpe 10 steuerungstechnisch mit der Speicherpumpe 10 verbunden und/oder die Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 ist mit einem Außentemperaturfühler 13.a zur Ermittlung einer Außentemperatur Ta steuerungs- / signal- / und/oder datentechnisch verbunden. Weiterhin ist die die Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 steuerungs-/ signal- und/oder datentechnisch mit dem ersten Temperaturfühler 13.1 wirksam verbunden. Dies gilt sowohl für das erste wie auch das zweite Ausführungsbeispiel des Zentralheizungssystems 1 gemäß
Vorzugsweise sind in dem ersten Ausführungsbeispiel des Zentralheizungssystems 1 gemäß der
Wenn in dem zweiten Ausführungsbeispiel des Zentralheizungssystems 1 gemäß der
Im Folgenden wird nun der Betrieb und/oder die Steuerung und/oder die Regelung des Zentralheizungssystems 1, insbesondere des Zentralheizungssystems 1 nach den
Während des Betriebes und/oder während der Steuerung und/oder während der Regelung des Zentralheizungssystems 1, insbesondere des Zentralheizungssystems 1 nach
Das, insbesondere dann zuvor erwärmte, Wärmeträgerfluid 6 wird wahlweise mittels einer Heizpumpe 8 durch einen Teil eines Leitungssystems 7 und durch den Wärmetauscher 4 gefördert, um mittels des Wärmetauschers 4 die an den Wärmetauscher 4 angrenzende Umgebung, insbesondere bspw. die Innenräume eines Gebäudes mit Hilfe von als Heizkörpern ausgebildeten Wärmetauschern zu erwärmen.The
Das Wärmeträgerfluid 6 wird wahlweise, insbesondere mittels einer Umwälzpumpe 9, durch einen weiteren Teil des Leitungssystems 7 und durch die Wärmepumpe 3 gefördert, um das Wärmeträgerfluid 6 mittels der Wärmepumpe 3 zu erwärmen.The
Das Wärmeträgerfluid 6 wird wahlweise mittels einer Speicherpumpe 10 durch einen weiteren Teil des Leitungssystems 7, insbesondere für eine Wärmeübertragung vom Wärmeträgerfluid 6 an das Brauchwasser 11 durch oder angrenzend an dem Brauchwasserspeicher 5, zum Brauchwasserspeicher 5 gefördert, um das in dem Brauchwasserspeicher 5 zwischengespeicherte Brauchwasser 11 zu erwärmen, insbesondere bspw. damit erwärmtes Brauchwasser für einen Duschvorgang für die Bewohner eines Gebäudes zur Verfügung steht. The
Das Wärmeträgerfluid 6 wird mittels der Heizpumpe 8, insbesondere der Umwälzpumpe 9, und/oder der Speicherpumpe 10 durch die und/oder zur Primärwärmequelle 2 gefördert. Die Primärwärmequelle 2 wird hierbei mittels einer Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung 12 gesteuert und/oder geregelt.The
Die eingangs genannten Nachteile werden nun dadurch vermieden bzw. die entsprechenden Vorteile werden nun dadurch realisiert, dass mit Hilfe eines Temperaturfühlers 13.1 eine Ist-Brauchwassertemperatur TB1 in einem - vertikal betrachtet - unteren Bereich des Brauchwasserspeichers 5 gemessen, ermittelt und/oder, insbesondere von der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14, berechnet wird. Die Wärmepumpe 3 wird mittels einer Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 in Abhängigkeit der ermittelten Ist-Brauchwassertemperatur TB1 gesteuert und/oder geregelt.The disadvantages mentioned at the beginning are now avoided or the corresponding advantages are now realized by using a temperature sensor 13.1 to measure, determine and/or calculate an actual domestic water temperature T B1 in a - viewed vertically - lower area of the domestic
Dies führt zu mehreren Vorteilen, zunächst kann hierdurch eine einfache und kostengünstige Steuerung des Systems realisiert werden. Die Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung 12 und die Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 können im Wesentlichen unabhängig voneinander arbeiten bzw. das gesamte Zentralheizungssystem 1 im Wesentlichen unabhängig voneinander steuern. Ein System was bspw. zunächst auch nur eine Primärwärmequelle aufweist kann einfach und kostengünstig mit einer Wärmepumpe 3 und der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 nachgerüstet werden.This leads to several advantages, firstly, it enables simple and cost-effective control of the system. The central heating control and/or regulating
Dadurch dass der erste Temperaturfühler 13.1 die erste Ist-Brauchwassertemperatur TB1 im - vertikal betrachtet - unteren Bereich des Brauchwasserspeichers 11 ermittelt, kann die Wärmepumpe 3 ohne eine große zeitliche Verzögerung und ohne einen großen und komplexen Steueraufwand mit Hilfe der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 schnell angesteuert werden. Dies hilft eine Ansteuerung der Primärwärmequelle 2 zunächst zu vermeiden, wodurch wiederum Brennstoffe eingespart werden können.Because the first temperature sensor 13.1 determines the first actual domestic water temperature T B1 in the - vertically viewed - lower area of the
Die erste Ist-Brauchwassertemperatur TB1 wird daher an die Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 übermittelt und/oder mittels der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 ermittelt und/oder berechnet. Die zweite, vorzugsweise durchschnittliche, Ist-Brauchwassertemperatur TB2 wird mittels einem zweiten Temperaturfühler 13.2 in einem - vertikal betrachtet - mittleren oder oberen Bereich des Brauchwasserspeichers 5 gemessen, ermittelt und/oder berechnet. Die zweite Ist-Brauchwassertemperatur TB2 wird an die Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung 12 übermittelt und/oder mittels der Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung 12 ermittelt und/oder berechnet. Die Primärwärmequelle 2 wird mittels der Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung 12 in Abhängigkeit der zweiten Ist-Brauchwassertemperatur TB2 gesteuert und/oder geregelt.The first actual domestic water temperature T B1 is therefore transmitted to the heat pump control and/or regulating
Die Wärmepumpe 3 ist mit Hilfe der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 zur Erwärmung des Wärmeträgerfluides 6 betreibbar und/oder aktivierbar, wenn die mit Hilfe des ersten Temperaturfühlers 13.1 gemessene, ermittelte und/oder berechnete erste Ist-Brauchwassertemperatur TB1 eine erste Grenztemperatur TB1G unterschreitet. Die Wärmepumpe 3 und/oder die Umwälzpumpe 9 werden weiterhin mittels der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 insbesondere zusätzlich in Abhängigkeit einer - sich am Auslass der Wärmepumpe 3 ausbildenden, ersten Ist-Wärmeträgerfluidtemperatur TW1 gesteuert und/oder geregelt. Insbesondere wird für die Wärmepumpe 3 eine erste Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur TW1, soll eingestellt, die am Auslass der Wärmepumpe 3 bei Betrieb der Wärmepumpe 3 vorliegen soll. Insbesondere wird daher die Wärmepumpe 3 in Abhängigkeit der sich am Auslass der Wärmepumpe 3 ausbildenden ersten-Ist-Wärmeträgerfluidtemperatur TW1 und/oder in Abhängigkeit der für die Wärmepumpe 3 eingestellten ersten Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur TW1, soll gesteuert und/oder geregelt. Fällt oder steigt die erste Ist-Wärmeträgerfluidtemperatur TW1 am Auslass der Wärmepumpe 3 unter oder über die erste Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur TW1, soll so wird die Wärmepumpe 3 derart gesteuert und/oder betrieben, dass dann die entsprechende erste Ist-Wärmeträgerfluidtemperatur TW1 sich der ersten Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur TW1, soll wieder annähert, insbesondere dann die entsprechend gewünschte erste Ist-Wärmeträgerfluidtemperatur TW1, soll auch als Ist-Wärmeträgerfluidtemperatur TW1 dann tatsächlich am Auslass der Wärmepumpe 3 erreicht bzw. realisiert wird.The
Die Primärwärmequelle 2 ist mit Hilfe der Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung 12 zur Erwärmung des Wärmeträgerfluides 6 betreibbar und/oder aktivierbar, wenn die mit Hilfe des zweiten Temperaturfühlers 13.2 gemessene, ermittelte und/oder berechnete zweite Ist-Brauchwassertemperatur TB2 eine zweite Grenztemperatur TB2G unterschreitet. Die Primärwärmequelle 2 wird weiterhin mittels der Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung 12 in Abhängigkeit einer zweiten, sich innerhalb oder im Bereich der Primärwärmequelle 2 ausbildenden - Ist-Wärmeträgerfluidtemperatur TW2 gesteuert und/oder geregelt. Insbesondere wird die Primärwärmequelle 2 zusätzlich in einer Abhängigkeit für die Primärwärmequelle 2 eingestellten zweiten Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur TW2, soll gesteuert und/oder geregelt. Fällt die innerhalb der Primärwärmequelle 2 gemessene Temperatur des Wärmeträgerfluides 6, also die Ist-Wärmeträgerfluidtemperatur TW2 unter die für die Primärwärmequelle 2 eingestellte Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur TW2, soll so wird die Primärwärmequelle 2 entsprechend betrieben, um das Wärmeträgerfluid 6 entsprechend zu erwärmen. Auch dies wird mithilfe der Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung 12 entsprechend realisiert.The
Diese Abläufe zum Betrieb und/oder zur Steuerung und/oder zur Regelung der Wärmepumpe 3 des Zentralheizungssystems 1 nach
Die Abläufe zum Betrieb und/oder zur Steuerung und/oder zur Regelung der Primärwärmequelle 2 des Zentralheizungssystems 1 nach
Aber auch in einem „normalen Heizbetrieb“ des Zentralheizungssystems, also wenn das Brauchwasser 11 nicht erwärmt werden muss und bspw. nur das Wärmeträgerfluid 6 zum Betrieb des Wärmetauschers 4 erwärmt werden muss, kann bzw. wird insbesondere die Wärmepumpe 3 immer bevorzugt vor der Primärwärmequelle 2 zur Erwärmung des Wärmeträgerfluids 6 eingesetzt bzw. entsprechend aktiviert und/oder angesteuert, auch hierauf darf nochmals hingewiesen werden.But even in a "normal heating operation" of the central heating system, i.e. when the
Die erste und/oder die zweite Grenztemperatur TB1G, TB2G sind insbesondere auch derart gewählt, dass die Primärwärmequelle 2 mit Hilfe der Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung 12 zur Erwärmung des Wärmeträgerfluides 6 erst dann betrieben und/oder aktiviert wird, wenn ein Wärmebedarf des Brauchwasserspeichers 5, eine, bei maximaler Leistung der Wärmepumpe 3 mittels der Wärmepumpe 3 bereitstellbare Wärmemenge überschreitet. Dies ist eben insbesondere dann der Fall, wenn die zweite Ist-Brauchwassertemperatur TB2 unter die zweite Grenztemperatur TB2G absinkt, insbesondere obwohl die Wärmepumpe 3 mit voller Auslastung arbeitet.The first and/or the second limit temperature T B1G , T B2G are in particular also selected such that the
Beim Betrieb des Brauchwasserspeichers 5 stellt sich eine vertikale Temperaturschichtung des Brauchwassers 11 in dem Brauchwasserspeicher 5 ein. Die erste Ist-Brauchwassertemperatur TB1 wird - vertikal betrachtet - in einer unteren, ersten Temperaturschicht 25.1 gemessen. Die zweite Ist-Brauchwassertemperatur TB2 wird - vertikal betrachtet - in einer mittleren oder oberen, zweiten Temperaturschicht 25.2 gemessen. Die erste Temperaturschicht 25.1 bildet sich vertikal unterhalb der zweiten Temperaturschicht 25.2 aus.When the domestic
Diese Temperaturschichtung ist in den
Wenn die zweite Grenztemperatur TB2G kleiner als die erste Grenztemperatur TB1G ist, insbesondere die zweite Grenztemperatur TB2G insbesondere 43°C beträgt, insbesondere im Bereich von 41 °C bis 45°C liegt, und die erste Grenztemperatur TB1G insbesondere 48°C beträgt und insbesondere im Bereich von 46°C bis 50°C liegt, dann stellt sich insbesondere eine in
Bei den aus den
Die erste Ist-Brauchwassertemperatur TB1 weist somit insbesondere geringere Werte auf als die zweite Ist-Brauchwassertemperatur TB2, wenn sich das Brauchwasser 11 über eine bestimmte Zeit in Ruhe im Brauchwasserspeicher 5 befindet. Die Temperaturschichtung kann sich verändern, wenn Brauchwasser 11 aus dem Brauchwasserspeicher 5 insbesondere in dessen oberem Bereich entnommen und/oder „neues“ Brauchwasser 11 dann wieder dem Brauchwasserspeicher 5 insbesondere in dessen unteren Bereich zugeführt wird, wobei mittels eines entsprechenden Abfuhr- und Zufuhrkonzeptes innerhalb des Brauchwasserspeichers 5 grundsätzlich eine entsprechende jeweilige Temperaturschichtung aufrechterhalten werden kann.The first actual domestic water temperature T B1 therefore has lower values than the second actual domestic water temperature T B2 when the
Dass die Primärwärmequelle 2 mit Hilfe der Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung 12 zur Erwärmung des Wärmeträgerfluides 6 erst dann betrieben und/oder aktiviert wird, wenn insbesondere ein Wärmebedarf des Brauchwasserspeichers 5, eine, bei maximaler Leistung der Wärmepumpe 3 mittels der Wärmepumpe 3 bereitstellbare Wärmemenge überschreitet, wird weiterhin dadurch sichergestellt, dass die erste Ist-Brauchwassertemperatur TB1 unterhalb der zweiten Temperaturschicht 25.2 gemessen wird, wobei das Brauchwasser 11 insbesondere wie auch in
Die erste Grenztemperatur TB1G liegt entweder unterhalb der zweiten Grenztemperatur TB2G wie in
Zur Einstellung / Initiierung einer insbesondere optimalen Temperatursteuerung und/oder Temperaturregelung für die Erwärmung des Brauchwassers 11 des Brauchwasserspeichers 5 werden insbesondere folgende Schritte anfänglich durchgeführt: Insbesondere nach der Installation der Anlage und/oder vor einem Betrieb der Anlage wird der dann anfänglich vollständig mit „kaltem“ Brauchwasser 11 gefüllte Brauchwasserspeicher 5 zunächst „nur“ mittels der Primärwärmequelle 2 erwärmt bzw. das Brauchwasser 11 hier nur mit Hilfe des durch die Primärwärmequelle 2 erwärmten Wärmeträgerfluids 6 erwärmt. Die Wärmepumpe 3 bleibt in dieser Phase ausgeschaltet. Nach dem Erreichen der gewünschten zweiten Ist-Brauchwassertemperatur TB2, also erst wenn die gewünschte zweite Ist-Brauchwassertemperatur TB2 durch den zweiten Temperaturfühler 13.2 ermittelt wird, erst dann wird die Wärmepumpe 3 eingeschaltet bzw. zugeschaltet. Hierbei wird zu dem Zeitpunkt, wo dann die gewünschte Temperatur des Brauchwassers 11 bzw. die gewünschte zweite Ist-Brauchwassertemperatur TB2 am zweiten Temperaturfühler 13.2 erreicht bzw. festgestellt worden ist, dann die aktuelle am ersten Temperaturfühler 13.1 anliegende erste Ist-Brauchwassertemperatur TB1 gemessen. Für die Steuerung der Wärmepumpe 3 für den weiteren Betrieb der Anlage wird dann die erste Soll-Wärmefluidtemperatur TW1, soll zur Steuerung und Regelung der Wärmepumpe 3 auf einen Wert eingestellt, der im Wesentlichen 5° C höher liegt als der oben erwähnte und ermittelte erste Ist-Brauchwassertemperaurwert TB1. Die zweite Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur TW2, soll wird insbesondere dann um einen um 7°C bis 9°C, vorzugsweise 8°C niedrigeren Wert eingestellt als TW1, soll. Eine derartige Einstellung der Anlage verhindert einen unnötigen Betrieb der Primärwärmequelle 2, wobei insbesondere dann die Wärmepumpe 3, wie bereits zuvor beschrieben, ausreicht, das im Brauchwasserspeicher 5 vorhandene Brauchwasser 11 entsprechend zu erwärmen, ohne dass hierfür ein Betrieb der Primärwärmequelle 2 notwendig ist. Die erste und/oder zweite Grenztemperatur TB1G und TB2G wird dann insbesondere um jeweils 2°C bis 5°C niedriger zu der jeweiligen korrespondierenden ermittelten bzw. gewünschten ersten und zweiten Ist-Brauchwassertemperatur TB1 bzw. TB2 eingestellt bzw. von der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 dann entsprechend automatisch berechnet.In order to set/initiate a particularly optimal temperature control and/or temperature regulation for heating the
Insbesondere mit Bezugnahme auf die
Die Heizpumpe 8 wird, insbesondere in Abhängigkeit einer mittels eines Außentemperaturfühlers 13.a gemessenen Außentemperatur Ta, mittels der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 gesteuert und/oder geregelt.The
Die Heizpumpe 8 wird insbesondere zunächst synchron mit der Wärmepumpe 3 betrieben und/oder aktiviert, wenn die Speicherpumpe 10 abgeschaltet, insbesondere deaktiviert ist. Das synchrone Ansteuern ist insbesondere dadurch ermöglicht, dass sowohl die Heizpumpe 8 wie auch die Wärmepumpe 3 mittels der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 gesteuert und/oder geregelt werden.The
Die Heizpumpe 8 wird mittels der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 abgeschaltet, insbesondere deaktiviert, wenn die Speicherpumpe 10, insbesondere aufgrund einer Entnahme von Brauchwasser 11 aus dem Brauchwasserspeicher 5, mittels der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 betrieben und/oder aktiviert wird. Somit kann das Brauchwasser 11 nach einer Entnahme von Brauchwasser 11 aus dem Brauchwasserspeicher 5 sowie nach und/oder während der Zuführung von frischem, kalten Brauchwasser mit Hilfe des Wärmeträgerfluids 6 schneller wieder erwärmt werden. Alternativ könnten die Heizpumpe 8 und die Speicherpumpe 10 auch gleichzeitig betrieben werden, wobei dann aber, um das Brauchwasser 11 im Brauchwasserspeicher 5 in derselben Zeit zu erwärmen, eine entsprechend hohe Leistung mittels der Wärmepumpe 3 und/oder der Primärwärmequelle 2 bereitgestellt werden müsste.The
Die Wärmepumpe 3 und/oder die Umwälzpumpe 9 werden mittels der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 insbesondere zusätzlich in Abhängigkeit einer - sich am Auslass der Wärmepumpe 3 ausbildenden, ersten - Ist-Wärmeträgerfluidtemperatur TW1 und/oder in Abhängigkeit einer - am Auslass der Wärmepumpe 3 oder im Bereich des Auslasses der Wärmepumpe 3 - vorgegebenen, ersten - Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur TW1, soll gesteuert und/oder geregelt. Der bereits zuvor genannte Verfahrensschritt VWP1 (vgl. hierzu auch die
Die Primärwärmequelle 2 wird mittels der Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung 12 in Abhängigkeit einer zweiten - sich innerhalb oder im Bereich der Primärwärmequelle 2 ausbildenden - Ist-Wärmeträgerfluidtemperatur TW2 und/oder in Abhängigkeit einer zweiten - für den Bereich der Primärwärmequelle 2 - vorgegebenen Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur TW2, soll gesteuert und/oder geregelt. Der zuvor bereits genannte Verfahrensschritt VPR1 (vgl.
Auch für die Heizpumpe 8 und/oder die Speicherpumpe 10 können verschiedene Arten von Steuerungen und/oder Regelung zum Einsatz kommen, welche z.B. mithilfe von digitalen Programmen oder mithilfe von analogen Schaltungen umgesetzt sind bzw. werden.Different types of controls and/or regulation can also be used for the
Die zweite Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur TW2, soll liegt insbesondere derart unterhalb der ersten Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur TW1, soll, dass die Primärwärmequelle 2 mit Hilfe der Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung 12 zur Erwärmung des Wärmeträgerfluides 6 erst dann betrieben und/oder aktiviert wird, wenn ein Wärmebedarf des Zentralheizungssystems 1, insbesondere ein Wärmebedarf des Wärmetauschers 4 und/oder des Brauchwasserspeichers 5, eine, bei maximaler Leistung der Wärmepumpe 3 mittels der Wärmepumpe 3 bereitstellbare Wärmemenge überschreitet.The second target heat transfer fluid temperature T W2, soll is in particular so below the first target heat transfer fluid temperature T W1, soll that the
Das mittels der Wärmepumpe 3 erwärmte Wärmeträgerfluid 6 wird gemäß
Wenn aber die Leistung der Wärmepumpe 3 ausreicht, den Wärmebedarf des Zentralheizungssystems 1, insbesondere den Wärmebedarf des Wärmetauschers 4 und/oder des Brauchwasserspeichers 5 zu decken, dann wird das Wärmeträgerfluid 6 die Primärwärmequelle 2 mit einer Ist-Wärmeträgerfluidtemperatur oberhalb der zweiten Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur TW2, soll erreichen, so dass dann eben auch die dann in der Primärwärmequelle 2 vorliegende zweite Ist-Wärmeträgerfluidtemperatur TW2 oberhalb der zweiten Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur TW2, soll liegt und die Primärwärmequelle 2 daher nicht aktiviert und unter Verbrennung von Brennstoffen betrieben werden muss.However, if the performance of
Die Werte der Soll-Wärmeträgerfluidtemperaturen TW1, soll, TW2, soll sind insbesondere auch so gewählt, dass die Vorgänge wie zuvor beschrieben ablaufen und die Primärwärmequelle 2 im Sinne der Einsparung von Brennstoffen und einer komfortablen mittels der Wärmetauscher 4 erzeugten Raumtemperatur und/oder des aus dem Brauchwasserspeicher 5 entnommenen Brauchwassers 11, weder zu früh noch zu spät aktiviert wird.The values of the target heat transfer fluid temperatures T W1, soll , T W2, soll are in particular also selected so that the processes take place as described above and the
Die erste Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur TW1, soll und/oder die erste Grenztemperatur TB1G wird mittels jeweils einer in der Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 hinterlegten Tabelle und/oder Formel und/oder, insbesondere die erste Soll-Wärmeträgerfluidtemperaturen TW1, soll in Abhängigkeit einer mittels des Außentemperaturfühlers 13.a gemessenen und/oder ermittelten Außentemperatur Ta ermittelt und/oder in Abhängigkeit einer gewünschten Raumtemperatur berechnet. Insbesondere beträgt die erste Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur TW1, soll 55°C bis 65°C, insbesondere 59°C bis 61 °C.The first target heat transfer fluid temperature T W1, soll and/or the first limit temperature T B1G is determined using a table and/or formula stored in the heat pump control and/or regulating
Insbesondere werden bei niedrigeren Außentemperaturen Ta höhere erste Soll-Wärmeträgerfluidtemperaturen TW1, soll gewählt, insbesondere auch um die bei niedrigeren Außentemperaturen Ta auftretenden höheren Wärmeverluste zur Umgebung mit auszugleichen.In particular, at lower outside temperatures T a , higher first target heat transfer fluid temperatures T W1, soll are selected, in particular in order to compensate for the higher heat losses to the environment that occur at lower outside temperatures T a .
Die zweite Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur TW2, soll und/oder die zweite Grenztemperatur TB2G wird mittels jeweils einer in der Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung 12 hinterlegten Tabelle und/oder Formel, und/oder insbesondere die zweite Soll-Wärmeträgerfluidtemperaturen TW2, soll in Abhängigkeit einer mittels eines vorzugsweise weiteren Außentemperaturfühlers 13.b gemessenen und/oder ermittelten Außentemperatur Ta ermittelt und/oder in Abhängigkeit einer gewünschten Raumtemperatur berechnet. Insbesondere beträgt die zweite Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur TW2, soll 51°C bis 53°C bei einer Außentemperatur zwischen -1°C und +1 °C.The second target heat transfer fluid temperature T W2, soll and/or the second limit temperature T B2G is determined by means of a table and/or formula stored in the central heating control and/or regulating
Insbesondere werden bei niedrigeren Außentemperaturen Ta höhere zweite Soll-Wärmeträgerfluidtemperaturen TW2, soll gewählt, insbesondere auch um die bei niedrigeren Außentemperaturen Ta auftretenden höheren Wärmeverluste zur Umgebung auszugleichen.In particular, at lower outside temperatures T a , higher second target heat transfer fluid temperatures T W2, soll are selected, in particular in order to compensate for the higher heat losses to the environment that occur at lower outside temperatures T a .
Eine Temperaturdifferenz zwischen der ersten Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur TW1, soll und der zweiten Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur TW2, soll beträgt vorzugsweise 7°C bis 9°C, insbesondere 8°C mit TW2, soll < TW1, soll. Die zweite Grenztemperatur TB2G ist kleiner als die zweite Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur TW2, soll. So kann insbesondere eine effektive Erwärmung des Brauchwassers 11 mittels der Primärwärmequelle 2 erreicht werden.A temperature difference between the first target heat transfer fluid temperature T W1, soll and the second target heat transfer fluid temperature T W2, soll is preferably 7°C to 9°C, in particular 8°C with T W2, soll < T W1, soll . The second limit temperature T B2G is smaller than the second target heat transfer fluid temperature T W2, soll . In this way, in particular, effective heating of the
Abschließend darf auch noch darauf hingewiesen werden, dass die Zentralheizungssteuer- und/oder Regelungseinrichtung 12 und/oder die Wärmepumpensteuer- und/oder Regelungseinrichtung 14 als Computer ausgeführt sein können und/oder entsprechende Mikroprozessoren zur Realisierung der gewünschten Berechnungen und/oder Steuerungsabläufe aufweisen.Finally, it should also be pointed out that the central heating control and/or regulating
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- ZentralheizungssystemCentral heating system
- 22
- PrimärwärmequellePrimary heat source
- 33
- WärmepumpeHeat pump
- 44
- WärmetauscherHeat exchanger
- 55
- BrauchwasserspeicherDomestic water storage
- 66
- WärmeträgerfluidHeat transfer fluid
- 77
- LeitungssystemPipeline system
- 88th
- HeizpumpeHeating pump
- 99
- UmwälzpumpeCirculation pump
- 1010
- SpeicherpumpeStorage pump
- 1111
- BrauchwasserDomestic water
- 1212
- Zentralheizungssteuer- und/oder RegelungseinrichtungCentral heating control and/or regulation device
- 13.113.1
- erster Temperaturfühlerfirst temperature sensor
- 13.213.2
- zweiter Temperaturfühlersecond temperature sensor
- 13.a13.a
- AußentemperaturfühlerOutdoor temperature sensor
- 13.b13.b
- AußentemperaturfühlerOutdoor temperature sensor
- 1414
- Wärmepumpensteuer- und/oder RegelungseinrichtungHeat pump control and/or regulation device
- 1515
- ZuflussventilInflow valve
- 15. r15. r
- Rückschlagventilcheck valve
- 1616
- ZuflussanschlussInflow connection
- 1717
- Brauchwasser-Zuflussleitung,Domestic water supply line,
- 1818
- T-StückT-piece
- 1919
- WechselrichterInverter
- 2020
- VentilValve
- 21.121.1
- erstes 3/2-Wegeventilfirst 3/2-way valve
- 21.221.2
- zweites 3/2-Wegeventilsecond 3/2-way valve
- 2222
- HydraulikmodulHydraulic module
- 2323
- SperrventilShut-off valve
- 2424
- VerbindungsstückConnector
- 25.125.1
- erste Temperaturschichtfirst temperature layer
- 25.225.2
- zweite Temperaturschicht second temperature layer
- TB1TB1
- erste Ist-Brauchwassertemperaturfirst actual domestic water temperature
- TB2TB2
- zweite Ist-Brauchwassertemperatursecond actual domestic water temperature
- TB1GTB1G
- erste Grenztemperaturfirst limit temperature
- TB1G'TB1G'
- erste Ausschalt-Grenztemperaturfirst switch-off limit temperature
- TB2GTB2G
- zweite Grenztemperatursecond limit temperature
- TB2G'TB2G'
- zweite Ausschalt-Grenztemperatursecond switch-off limit temperature
- TaTa
- Außentemperatur Outside temperature
- TW1TW1
- erste Ist-Wärmeträgerfluidtemperaturfirst actual heat transfer fluid temperature
- TW2TW2
- zweite Ist-Wärmeträgerfluidtemperatursecond actual heat transfer fluid temperature
- TW1, sollTW1, should
- erste Soll-Wärmeträgerfluidtemperaturfirst target heat transfer fluid temperature
- TW2, sollTW2, should
- zweite Soll-Wärmeträgerfluidtemperatur second target heat transfer fluid temperature
- LWT, zuLWT, to
- Wärmetauscher-ZuflussleitungHeat exchanger inflow line
- LWT, abLWT, from
- Wärmetauscher-AbflussleitungHeat exchanger drain line
- LWP, zuLWP, to
- Wärmepumpen-ZuflussleitungHeat pump inflow line
- LWP, abLWP, from
- Wärmepumpen-Abflussleitung Heat pump drain line
- VWP1VWP1
-
Betreiben und/oder Aktivieren der Wärmepumpe 3Operating and/or activating the
heat pump 3 - VWP2VWP2
-
Deaktivieren der Wärmepumpe 3Deactivating the
heat pump 3 - VPR1VPR1
-
Betreiben und/oder Aktivieren der Primärwärmequelle 2Operating and/or activating the
primary heat source 2 - VPR2VPR2
-
Deaktivieren der Primärwärmequelle 2Deactivating
primary heat source 2
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 3024714 A1 [0005]DE 3024714 A1 [0005]
- DE 3230940 A1 [0007]DE 3230940 A1 [0007]
Claims (26)
Priority Applications (3)
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PCT/EP2023/079170 WO2024083998A1 (en) | 2022-10-20 | 2023-10-19 | Central heating system and method for operating and/or controlling and/or regulating a central heating system |
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- 2022-10-20 DE DE102022127744.5A patent/DE102022127744A1/en active Pending
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