DE102022204949A1 - Ansteuerschaltung für ein Heizungssystem - Google Patents

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Alexander Grone
Dick Karmskog
Peter Urban
Tobias Hoeffken
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ansteuerschaltung (1) für Komponenten (60, 70) eines Heizungssystems (2), insbesondere eines Wärmepumpensystems, aufweisend• zumindest ein erstes Schutzrelais(10a), welches einen ersten elektrischen Stromkreis von einer Stromversorgung (19) zu einer Komponente (60,70) steuert, und• zumindest ein zweites Schutzrelais (10b), welches einen zweiten elektrischen Stromkreis von einer Stromversorgung (19) zu einer Komponente (60,70) steuert, und• einen Sensoreingang (15a), der ausgebildet und eingerichtet ist, ein Temperatursignal zu empfangen, und• wobei das erste und das zweite Schutzrelais (10a, 10b) gleichzeitig in Abhängigkeit von dem empfangenen Temperatursignal den ersten und zweiten Stromkreis unterbrechen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Ansteuerschaltung für ein Heizungssystem, insbesondere ein Wärmepumpensystem sowie ein Wärmepumpensystem mit einer Wärmepumpe und einer Ansteuerschaltung.
  • Stand der Technik
  • Heizungssysteme weisen meist eine Vielzahl an Komponenten auf. Die Komponenten müssen angesteuert und deren Sicherheit überwacht werden. Meist weisen Heizungssysteme mit Wärmepumpe elektrische Zusatzheizer auf. Die elektrischen Zusatzheizer benötigen ein Schutzsystem. Das Schutzsystem ist bei bekannten Heizungssysteme mittels elektromechanischer Schütze umgesetzt. Die elektromechanische Schütze weisen den Nachteil auf, dass sie Funken bilden können. Diese Funkenbildung kann in Verbindung mit einem im Fehlerfall austretenden entflammbaren Kältemittel zu Problemen führen. Auch bilden die Schütze abgeschlossene Bauteile, weshalb die Verkabelung von diesen Fehleranfällig ist. Ferner ist die Verkabelung aufwendig und muss meist am Aufstellungsort erfolgen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Aufgabe besteht insbesondere in der Bereitstellung eines sicheren Schutzsystems, welches insbesondere auch einfach montiert und/oder gewartet werden kann.
  • Gelöst wird die Aufgabe mit einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung.
  • Die Erfindung betrifft eine erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung für eine Komponente eines Heizungssystems, insbesondere ein Wärmepumpensystems. Die Ansteuerschaltung umfasst zumindest ein erstes Schutzrelais, welches einen ersten elektrischen Stromkreis von einer Stromversorgung zu einer Komponente des Heizungssystems steuert. Das erste Schutzrelais ist ausgebildet und eingerichtet, die Stromzufuhr zu einer ersten oder einer zweiten Komponente über eine erstes Stromphase, zu steuern. Ferner umfasst die Ansteuerschaltung zumindest ein zweites Schutzrelais, welches einen zweiten elektrischen Stromkreis von einer Stromversorgung zu einer Komponente steuert. Das zweite Schutzrelais ist ausgebildet und eingerichtet, die Stromzufuhr zu einer ersten oder einer zweiten Komponente über eine zweite Stromphase, zu steuern. Unter Steuern wird insbesondere verstanden, dass der Stromkreis unterbrochen wird oder freigegeben wird.
  • Ferner umfasst die Ansteuerschaltung einen Sensoreingang, der ausgebildet und eingerichtet ist, ein Temperatursignal zu empfangen.
  • Vorteilhaft ist weiter, dass das erste und das zweite Schutzrelais gleichzeitig in Abhängigkeit von dem empfangenen Temperatursignal den ersten und zweiten Stromkreis unterbrechen. Gemäß einer Weiterbildung ist das Temperatursignal als Auslösesignal ausgebildet. Beim Empfang des Auslösesignals unterbrechen die Schutzrelais jeweils den Stromkreis, welchen sie schalten.
  • Die Ansteuerschaltung mit den Relais ermöglicht eine einfache und kostengünstige Umsetzung einer Sicherheitsschaltung. Auch ist insbesondere die Fehleranfälligkeit insbesondere aufgrund von Montagefehlern reduziert. Ferner ist insbesondere vorteilhaft, dass die Komplexität und Wartbarkeit aufgrund der Integration Bündelung auf der Ansteuerschaltung verbessert wird. Auch können einfache Standardkomponenten anstelle der teureren Schütze verwendet werden.
  • Ferner ist insbesondere vorteilhaft, dass die Verwendung von Relais zu geringeren Leistungsverlusten führt. Auch ist beispielsweise die Wärmentwicklung geringer. Es ist insbesondere vorteilhaft, dass die Wartung vereinfacht ist, da insbesondere die Ansteuerschaltung leicht getauscht werden kann.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind mehr als zwei Schutzrelais ausgebildet. Insbesondere sind bei einer dreiphasigen Komponente für jede Phase, bzw. jeden Stromkreis zumindest ein Schutzrelais ausgebildet. Die Ansteuerschaltung umfasst zumindest ein drittes Schutzrelais, welches einen dritten elektrischen Stromkreis von einer Stromversorgung zu einer Komponente steuert. Das dritte Schutzrelais ist ausgebildet und eingerichtet, die Stromzufuhr zu der Komponente über eine dritte Stromphase, zu steuern. Alternativ oder zusätzlich kann ein weiteres Schutzrelais ausgebildet sein, welches einen Stromkreis regelt, der eine weitere Komponente versorgt.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Komponente eines Heizungssystems ein, insbesondere mehrphasiger vorzugsweise dreiphasiger, Zusatzheizer ist.
  • Als vorteilhafte Weiterbildung ist anzusehen, dass ein über den Temperatureingang verbundener Temperatursensor, insbesondere Temperaturschalter, vorzugsweise Bi-Metallschalter, der das Temperatursignal, insbesondere das Auslösesignal in Abhängigkeit von einer erfassten Temperatur ausgibt. Es kann somit auf einfach Weise die Temperatur an einer kritischen Stelle erfasst werden.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass die Schutzrelais das Temperatursignal über einen Steuerstromkreis empfangen, und dass der Temperaturschalter und der Sensoreingang ebenfalls Teil des Steuerstromkreises sind. Vorteilhaft wird ein Teil des Steuerstromkreises von der Ansteuerschaltung, insbesondere der Leiterplatte oder Platine der Ansteuerschaltung geführt, insbesondere mittels Leiterbahnen. Vorteilhaft muss der Temperatursensor lediglich mit dem Sensoreingang verbunden werden, um alle Schutzrelais gleichzeitig steuern zu können.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass der Temperatursensor, insbesondere der Temperaturschalter beim Überschreiten eines Temperaturgrenzwertes durch Unterbrechung des Steuerstromkreise das Temperatursignal verändert. Vorzugsweise erzeugt er ein Auslösesignal, welches bewirkt, dass die Schutzrelais die Stromkreise unterbrechen. Insbesondere ist der Temperatursensor Teil eines Steuerstromkreises. Öffnet nun der Temperatursensor, der insbesondere als Temperatuschalter ausgebildet ist, den Stromkreis, so wird das Relais nicht mehr mit Strom versorgt und öffnet ebenfalls den elektrischen Stromkreis. Die elektrischen Stromkreise werden unterbrochen.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass das Heizungssystem als Primärwärmeerzeuger eine Wärmepumpe aufweist, und dass insbesondere die Wärmepumpe mit einem entflammbaren Kältemittel arbeitet. Gerade im Fehlerfall kann hier entflammbares Kältemittel entweichen. Es muss verhindert werden, dass das entflammbare Kältemittel sich entzündet.
  • Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist, dass zumindest drei Schutzrelais ausgebildet sind, wobei jedes Schutzrelais eine Stromphase der Komponente schaltet.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass für jedes Schutzrelais ein weiteres Schaltrelais ausgebildet ist, und dass eine Steuereinheit ausgebildet ist, und dass die Steuereinheit mittels Steuersignalen die Schaltrelais steuert, und dass jeweils ein Schutzrelais und ein Schaltrelais in Reihe geschaltet sind. Vorteilhaft ist, dass der Schutzkreis getrennt vom Schaltkreis ist. Es ergibt sich insbesondere eine doppelte Absicherung.
  • Die Erfindung betrifft weiter ein Wärmepumpensystem mit einer Wärmepumpe und mit einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung für Komponenten des Wärmepumpensystems oder der Wärmepumpe.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei den Komponenten um Pumpen, Zusatzheizer, Ventile, Kompressoren usw.
  • In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
    • 1 den Schaltplan einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung 1 sowie Teil des Heizungssystems und
    • 2 das Heizungssystem.
  • In 1 ist der Schaltplan einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung 1 für einen Heizungssystem 2 dargestellt. Die Heizungssystem ist in 2 dargestellt. Das Heizungssystem 2 weist vorzugsweise als Primärwärmeerzeuger eine Wärmepumpe 3 auf. Das Heizungssystem 2 kann insbesondere auch als Wärmepumpensystem, bzw. umgangssprachlich als Wärmepumpe bezeichnet werden.
  • Die Ansteuerschaltung 1 umfasst eine Leiterplatte oder Platine. Die Leiterplatte oder Platine trägt die elektrischen Bauteile und weist elektrische Leitelemente, insbesondere Leiterbahnen, auf, welche die einzelnen Ströme zwischen den Bauteilen und den Eingängen führen.
  • Die Wärmepumpe 3 kann insbesondere als eine Luft-Luft-Wärmepumpe oder eine Luft-Wasser-Wärmepumpe oder eine Sole-Luft-Wärmepumpe oder eine Sole-Wasser-Wärmepumpe ausgebildet sein.
  • Beispielhaft sind in 1 eine dreiphasige Stromversorgung 19 vorgesehen. Die Stromversorgung weist drei Phasen L1, L2, L3 auf.
  • In 1 ist weiterhin beispielhaft ein erster 60 Komponente des Heizungssystems dargestellt. Die erste Komponente 60 ist beispielhaft als Zusatzheizer ausgebildet.
  • Zusatzheizer sind bei Wärmepumpen notwendig, wenn die Wärmepumpe aufgrund von Umgebungseinflüssen, wie beispielsweise zu niedriger Außentemperatur bei einer Luft-Wärmepumpe, nicht genügend Wärme erzeugen können, um beispielsweise Trinkwasser auf eine definierte Temperatur zu erhitzen.
  • Beispielhaft ist die erste Komponente 60 dreiphasig ausgebildet. Die Komponente 60 weist insbesondere einen Anschluss für den Schutzleiter (PE) auf. Weiterhin sind drei Phasenanschlüsse 62a, 62b, 62c vorgesehen. Jeder Phasenanschluss kann mit einer Stromphase, bzw. einem Außenleiter L1, L2, L3 der Stromversorgung 19 verbunden werden.
  • Beispielhaft ist in 1 der erste Phasenanschluss 62a über die Ansteuerschaltung 1 mit dem ersten Außenleiter L1 elektrisch verbunden. Der zweite Phasenanschluss 62b ist über die Ansteuerschaltung 1 mit dem zweite Außenleiter L2 elektrisch verbunden. Der dritte Phasenanschluss 62c ist über die Ansteuerschaltung 1 mit dem dritte Außenleiter L3 elektrisch verbunden.
  • Weiterhin weist die Komponente 60 eine Nullleiteranschluss 63a auf. Den Nullleiteranschluss 63 ist über die Ansteuerschaltung 1 mit dem Nullleiter N der Stromversorgung 19 elektrisch verbunden. Optional kann der Nullleiteranschluss 63a auch direkt mit dem Nullleiter N verbunden sein. Die erste Komponente 60 weist insbesondere drei elektrische Widerstände 64a, 64b, 64c auf, die jeweils ein Heizelement bilden. Die elektrischen Widerstände 64a, 64b, 64c wandeln elektrische Energie in Wärmeenergie um. Sie erzeugen aus Strom Wärme.
  • Insbesondere handelt es sich bei der ersten Komponente 60 um einen Zusatzheizer.
  • Vorzugsweise ist der Zusatzheizer als Heizstab ausgebildet. Der als Heizstab ausgebildete Zusatzheizer 60 ist insbesondere in einem Trinkwasser- oder Pufferspeicher 4 angeordnet.
  • Alternativ oder zusätzlich ist der Komponente 60 eines Heizungssystems als Durchfluss-Zusatzheizer ausgebildet. Der Durchfluss-Zusatzheizer ist in Serie zu dem Primärwärmeerzeuger, insbesondere der Wärmepumpe, geschaltet. Insbesondere ist der Zusatzheizer in der Wärmepumpe 3 im Primärkreislauf ausgebildet.
  • Insbesondere weist eine Wärmepumpe eine Inneneinheit 3 und eine Außeneinheit auf. Alternativ gibt es auch innenstehende Wärmepumpen. Bei diesen Wärmepumpen sind die Komponenten, welche sonst in der Außeneinheit angeordnet sind in ebenfalls in der Inneneinheit angeordnet. In der Inneneinheit ist insbesondere ein Primärkreislauf ausgebildet. Der Zusatzheizer kann innerhalb von diesem Primärheizkreislauf ausgebildet sein.
  • Weiterhin ist beispielhaft in der 1 ein zweite Komponente 70 dargestellt. Die zweite Komponente 70 ist einphasig ausgebildet. Die zweite Komponente 70 weist einen Phasenanschluss 62d auf, sowie einen Nullleiteranschluss 63b. Bei der Komponente 70 kann es sich insbesondere um eine Zusatzheizer oder eine Pumpe oder eine andere Komponente eines Heizungssystems 2 handeln.
  • Die Ansteuerschaltung 1 umfasst beispielhaft ein erstes Schutzrelais 10a, ein zweites Schutzrelais 10b, ein drittes Schutzrelais 10c und ein viertes Schutzrelais 10d. Die Schutzrelais 10a, 10b, 10c, 10d sind Relais. Die Anzahl ist abhängig von den Komponenten und deren Phasenanschlüssen.
  • Weiterhin weist die Ansteuerschaltung 1 beispielhaft vier optionale Schaltrelais 50a, 50b, 50c und 50d auf. Bei den optionale Schaltrelais 50a, 50b, 50c und 50d handelt es sich ebenfalls um Relais. Die Anzahl ist abhängig von den Komponenten und deren Phasenanschlüssen.
  • Ein Relais ist ein durch elektrischen Strom betriebener fernbetätigbarer Schalter. Vorzugsweise weist ein Relais zwei Schaltstellungen auf. In einer erste Schaltstellung wird ein Stromfluss ermöglicht. In einer zweite Schaltstellung wird ein Stromfluss verhindert, bzw. unterbrochen. Ein Relais ist insbesondere ausgebildet die Stromzufuhr zu steuern. Das Relais wird mittels einem Steuerstromkreis gesteuert. Das Relais kann in Abhängigkeit von dem Steuerstromkreis, bzw. dem Signal des Steuerstromkreises zumindest einen Laststromkreis steuern bzw. eine Stromzufuhr erlauben oder unterbrechen.
  • Der Unterschied zwischen den Relais und den bisher verwendeten Schützen besteht darin, dass insbesondere die Schaltkontakte einfach unterbrechend und nicht doppelt unterbrechend, wie bei Schützen sind. Weiterhin weisen Relais Klappanker auf. Schütze dagegen Zuganker. Auch können Relais einen Wechselkontakt aufweisen.
  • Ein weiterer Vorteil besteht jedoch darin, dass die Schütze zur Montage auf Hutschienen ausgebildet sind und die elektrische Kontaktierung mittels Kabel von einer Elektrofachkraft vor Ort erfolgen sollte. Im Gegensatz hierzu kann die Ansteuerplatine insbesondere vorgefertigt werden. Es müssen dann nur noch die Anschlusspins mit einer Stromversorgung 19 und den Komponenten verbunden werden. Ferner ist als vorteilhaft anzusehen, dass Relais eine kompaktere Bauweise zulassen. Auch ist insbesondere die Verlustleistung und der Wärmeeintrag geringer.
  • Die Schutzrelais 10a, 10b, 10c, 10d sind jeweils mit einem Außenleiter L1, L2, L3 verbunden. Weiterhin sind die Schutzrelais 10a, 10b, 10c, 10d jeweils mit einem optionale Schaltrelais 50a, 50b, 50c, 50d elektrisch verbunden. Die Schutzrelais 10a, 10b, 10c, 10d und die Schaltrelais 50a, 50b, 50c, 50d können jeweils den Stromfluss vom Außenleiter L1, L2, L3 zu der Komponente 60, 70 unterbrechen oder freigeben. Hierdurch ist es möglich mittels der Schutzrelais 10a, 10b, 10c, 10d und die Schaltrelais 50a, 50b, 50c, 50d die Stromzufuhr zu der Komponente 60, 70 zu steuern.
  • Das erste Schutzrelais 10a ist in Serie zu dem ersten optionalen Schaltrelais 50a geschaltet. Das zweite Schutzrelais 10b ist in Serie zu dem zweiten optionalen Schaltrelais 50b geschaltet. Das dritte optionale Schutzrelais 10c ist in Serie zu dem dritten optionalen Schaltrelais 50c geschaltet. Das vierte optionale Schutzrelais 10d ist in Serie zu dem vierten optionalen Schaltrelais 50d geschaltet. Die Anzahl der Schutzrelais ist von der Anzahl der Komponente eines Heizungssystems und der Anzahl an Stromphasen der Komponente eines Heizungssystems abhängig. Insbesondere ist das dritte und das vierte Schutzrelais optional.
  • Es bildet sich ein erster Stromkreis ausgehend von einem der Außenleiter L1, L2, L3, insbesondere dem ersten Außenleiter L1, über das erste Schutzrelais 10a, das erste Schaltrelais 50a, den Widerstand 64a und den Nullleiter N.
  • Es bildet sich ein zweiter Stromkreis ausgehend von einem der Außenleiter L1, L2, L3, insbesondere dem zweiten Außenleiter L2 über das zweite Schutzrelais 10b, das zweite Schaltrelais 50b, den Widerstand 64b und den Nullleiter N.
  • Es bildet sich ein dritter optionaler Stromkreis ausgehend von einem der Außenleiter L1, L2, L3, insbesondere dem ersten Außenleiter L3 über das dritte Schutzrelais 10c, das dritte Schaltrelais 50c, den Widerstand 64c und den Nullleiter N.
  • Es bildet sich ein vierter optionaler Stromkreis ausgehend von einem der Außenleiter L1, L2, L3, insbesondere über das vierte Schutzrelais 10d, das vierte Schaltrelais 50d, den Widerstand 64d und den Nullleiter N.
  • Insbesondere kann jeder Widerstand ein Heizelement bilden. Alternativ oder zusätzlich können weitere Widerstände oder Heizelement in Serie angeordnet sein.
  • Die Stromkreise können jeweils durch eines der beiden Relais, welcher in dem Stromkreis angeordnet sind, freigegeben oder unterbrochen werden.
  • Vorzugsweise erfolgt das Freigeben und/oder das Unterbrechen unabhängig zwischen den Schaltrelais 50a, 50b, 50c, 50d und den Schutzrelais 10a, 10b, 10c, 10d. Aufgrund der Serienverschaltung genügt die Unterbrechung eines der in Serie geschalteten Relais, um den Stromkreis zu unterbrechen und den Stromfluss zu unterbinden.
  • Das Heizungssystem 2 weist weiterhin ein Steuergerät 40 auf. Das Steuergerät 40 ist ausgebildet die Schaltrelais 50a, 50b, 50c, 50d anzusteuern. Die Ansteuerung erfolgt insbesondere in Abhängigkeit von der benötigten Wärmemenge oder einer anderen für den Betrieb des Heizungssystems 2 notwendigen Funktion. Eine solche Funktion kann beispielsweise ein Diagnosefunktion sein, welche defekte Komponenten, insbesondere eines Heizungssystems, erkennt. Es kann so beispielsweise auf Fehler wie, defekte Pumpe, zu hohe Temperatur, zu niedriger Systemdruck usw. reagiert werden. Beim Erkennen einer defekten Komponente oder einer defekten Komponente eines Heizungssystems kann die Steuereinheit diese abschalten. Die Schaltrelais können unabhängig von den Schutzrelais angesteuert werden. Es ist möglich, dass die Schaltrelais zur Ansteuerung der Betriebsstrategie verwendet werden. Auch kann die Steuereinheit mittels einer Softwarebausteins geregelt werden.
  • Es ist eine Spannungsversorgung 42 ausgebildet. Die Spannungsversorgung 42 ist in 1 beispielhaft als zusätzliche Komponente dargestellt. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die Spannungsversorgung 42 auch Teil der Ansteuerschaltung 1 sein. Alternativ kann die Spannungsversorgung 42 auch Teil des Steuergeräts 40 sein. Die Spannungsversorgung kann auch weitere Komponenten versorgen.
  • Die Ansteuerschaltung 1 weist einen Sensoreingang 15a auf. Über den Sensoreingang 15a kann ein Temperatursignal empfangen werden. Die Ansteuerschaltung ist ausgebildet und eingerichtet über den Sensoreingang 15a ein Temperatursignal zu empfangen.
  • Das Temperatursignal wird von einem Temperatursensor 30 erzeugt. Der Temperatursensor 30 ist insbesondere als Temperaturschalter vorzugsweise Bi-Metallschalter ausgebildet. Vorzugsweise ist der Temperatursensor direkt an der Komponente eines Heizungssystems 60, 70 angebracht.
  • Die Temperaturauswertung selbst erfolgt insbesondere durch einen Bi-Metallschalter.
  • Der Bi-Metallschalter ermöglicht beim Überschreiten einer definierten Temperatur die Unterbrechung eines Stromkreises. Bei dem Stromkreis handelt es sich insbesondere um den Steuerkreis der Schutzrelais 10a, 10b, 10c, 10d. In 1 ist der Steuerkreis 12a beispielhaft für das erste Schutzrelais 10a dick dargestellt. Der Steuerkreis 12a setzt sich zusammen aus einer Spannungsversorgung 42 den Temperaturschalter 30 dem Temperatursignaleingang 15a sowie das Schutzrelais 10a. Es setzen sich auch die Steuerkreise 12b, 12c, 12d der weiteren Schutzrelais zusammen. Ist der Temperaturschalter 30 geöffnet, so ist der Steuerkreis unterbrochen. Ferner öffnet der Steuerkreis auch bei Ausfall der Stromversorgung, oder bei einem Defekt des Steuerkreis oder des Temperatursensors. Es ergibt sich im Fall von Defekten ein sicherer Zustand (insbesondere einen abgeschalteten Zusatzheizer). Entsprechend sind die Steuereingänge der Schutzrelais 10a, 10b, 10c nicht mit Spannung versorgt und öffnen den Laststromkreis und damit die Strom- und Spannungsversorgung der Komponente 60, 70. Das Temperatursignal wird insbesondere durch den geöffneten Steuerkreis 12a, 12b, 12c, 12d gebildet. Das Temperatursignal ist insbesondere binär ausgebildet. Vorzugsweise ist der Temperatursensor als Temperaturschalter, insbesondere Bi-Metallschalter ausgebildet. Der Bi-Metallschalter wird direkt mit dem zu überwachenden Element oder Bauteil oder Komponente eines Heizungssystems verbunden. Übersteigt die Temperatur einen definierten Wert, so verändert der Bi-Metallschalter seine Form. Durch das Ändern der Form wird der Kontakt unterbrochen. Durch das Unterbrechen des Kontakts wird der Steuerstromkreis unterbrochen. Es wird das Temperatursignal geändert. Insbesondere umfasst der als Bi-Metallschalter ausgebildete Temperatursensor lediglich zwei Schaltzustände. In dem ersten Schaltzustand ist der Steuerkreis 12a, 12b, 12c, 12d geschlossen und in dem zweiten Schaltzustand ist der Steuerkreis 12a, 12b, 12c, 12d geöffnet. Bei geschlossenem Steuerkreis 12a, 12b, 12c, 12d werden die Schutzrelais mit Strom versorgt, wodurch diese den die Stromkreise geschlossen halten und ein Stromfluss zur Komponente möglich ist. Das Temperatursignal nimmt insbesondere nur zwei Schaltzustände ein. Insbesondere kann das Temperatursignal auch als Auslösesignal verstanden werden.
  • Vorteilhaft ist, dass die Steuerkreise 12a bis 12d miteinander verbunden sind. Ein Öffnen des Temperaturschalters 30 bewirkt somit das alle Schutzrelais 10a, 10b, 10c und 10d die Stromzufuhr gleichzeitig unterbrechen. Gleichzeitig kann hierbei auch eine minimale technologiebedingte Abweichung umfassen. Eine solche Abwägung kann insbesondere durch mechanische Widerstände oder elektrische Speicher ausgelöst werden. Es erfolgt aus Komponentensicht ein allpoliges Trennen von der Stromversorgung.
  • Die Erfindung ist nicht auf die Steuerung von vier Relais bzw. vier Stromkreis beschränkt. Die Anzahl der Relais kann beliebig erhöht oder reduziert werden. Die Anzahl Relais sind insbesondere abhängig von den Komponenten und der Anzahl der Phasen, die die Komponenten aufweisen. Im aufgezeigten Beispiel gemäß 1 weist die Komponente 60 drei Phasen auf und die Komponente 70 lediglich eine Phase. Es ergeben sich somit vier Laststromkreise. Es ergeben sich somit vier Schutzrelais und vier Schaltrelais. Denkbar ist auch das lediglich drei Schaltrelais oder lediglich ein Schaltrelais ausgebildet ist.
  • In 2 ist das Heizungssystem 2 dargestellt. Das Heizungssystem 2 umfasst einen Primärwärmeerzeuger. Der Primärwärmeerzeuger ist insbesondere als Brennwertgerät, Brennstoffzelle, Pelletheizung, Wärmepumpe oder Klimaanlage ausgebildet.
  • Beispielhaft ist das Heizungssystem 2 als Wärmepumpensystem 2 ausgebildet und entsprechend dargestellt. Das Wärmepumpensystem 2 umfasst eine Wärmepumpe 3.
  • Heizungssysteme 2 weisen meist Warmwasserspeicher oder Pufferspeicher 4 auf. Die Warmwasserspeicher bzw. Pufferspeicher 4 weisen insbesondere Zusatzheizer 60 zur Erwärmung der in Ihnen gespeicherten Flüssigkeit auf. Beispielhaft ist die Komponente 60 als Zusatzheizer ausgebildet. Der Zusatzheizer umfasst insbesondere drei Heizelemente 64a, 64b, 64c, die in den Trinkwasserspeicher/Pufferspeicher 4 ragen. Alternativ oder zusätzlich kann in dem Warmwasserspeicher oder Pufferspeicher 4 ein Wärmetauscher 5 angeordnet sein, welcher von Heizungswasser durchströmt wird. Das Heizungswasser gibt mittels dem Wärmetauscher 5 seine Wärme an das Trinkwasser in dem Warmwasser- oder Pufferspeicher 4 ab.
  • Gemäße einer Weiterbildung ist der Zusatzheizer direkt im Primärheizkreis in dem Primärwärmeerzeuger, insbesondere der Wärmepumpe 3, ausgebildet.
  • Ferner ist die zweite Komponente 70 als Pumpe ausgebildet. Die Pumpe 70 ist beispielhaft zwischen Heizungsvorlauf 6a und Warmwasserspeicher bzw. Pufferspeicher 4 ausgebildet. Gemäß einer Weiterbildung kann die Pumpe 70 auch zwischen dem Warmwasserspeicher bzw. Pufferspeicher 4 und dem Heizungsrücklauf 6b ausgebildet sein.
  • Handelt es sich bei dem Speicher 4 um einen Trinkwasserspeicher, so wird dieser über einen Kaltwassereintritt 7a mit Frischwasser bzw. kaltem Trinkwasser befüllt, bzw. versorgt. Das erwärmte Trinkwasser kann über den Warmwasseraustritt 7b entnommen werden.
  • Alternativ kann der Speicher 4 als Pufferspeicher 4 ausgebildet sein. Der Pufferspeicher 4 dient als Heizungswärmespeicher. Mittels dem Wasseraustritt 7b wird die erwärmte Flüssigkeit zu einem Wärmetauscher, insbesondere einem Radiator oder eine Fußbodenheizung transportiert. Der Wärmetauscher entnimmt der Flüssigkeit Wärme. Die abgekühlte Flüssigkeit wird über den Wassereintritt 7a dem Pufferspeicher 4 zugeführt. Die Flüssigkeit zirkuliert. Vorzugsweise ist der der Wärmetauscher hier nur optional. Insbesondere ist bei einem Heizungswärmespeicher ein Wärmetauscher 5 nicht zwangsläufig vorgesehen.
  • Die Wärmepumpe 3 weist zumindest eine Steuereinheit 40 auf. Weiterhin ist die Ansteuerschaltung 1 vorgesehen. Die Ansteuerschaltung 1 ist beispielhaft in 2 innerhalb der Wärmepumpe 3 angeordnet. Ansteuerschaltung ist entsprechend 1 mit der ersten Komponente 60 und der zweiten Komponente 70 verbunden.

Claims (9)

  1. Ansteuerschaltung (1) für Komponenten (60, 70) eines Heizungssystems (2), insbesondere eines Wärmepumpensystems, aufweisend • zumindest ein erstes Schutzrelais(10a), welches einen ersten elektrischen Stromkreis von einer Stromversorgung (19) zu einer Komponente (60,70) steuert, und • zumindest ein zweites Schutzrelais (10b), welches einen zweiten elektrischen Stromkreis von einer Stromversorgung (19) zu einer Komponente (60,70) steuert, und • einen Sensoreingang (15a), der ausgebildet und eingerichtet ist, ein Temperatursignal zu empfangen, und • wobei das erste und das zweite Schutzrelais (10a, 10b) gleichzeitig in Abhängigkeit von dem empfangenen Temperatursignal den ersten und zweiten Stromkreis unterbrechen.
  2. Ansteuerschaltung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente (60, 70) ein, insbesondere mehrphasiger vorzugsweise dreiphasiger, Zusatzheizer ist.
  3. Ansteuerschaltung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein über den Sensoreingang (15a) verbundener Temperatursensor (30), insbesondere Temperaturschalter, vorzugsweise Bi-Metallschalter, das Temperatursignal in Abhängigkeit von einer erfassten Temperatur ausgibt.
  4. Ansteuerschaltung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzrelais (10a, 10b, 10c, 10d) das Temperatursignal über einen Steuerstromkreis (12a, 12b, 12c, 12d) empfangen, und dass der Temperatursensor (30) und der Sensoreingang (15a) ebenfalls Teil des Steuerstromkreises (12a, 12b, 12c, 12d) sind.
  5. Ansteuerschaltung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (30), insbesondere der Temperaturschalter, beim Überschreiten eines Temperaturgrenzwertes durch Unterbrechung des Steuerstromkreise (12a, 12b, 12c, 12d) das Temperatursignal verändert.
  6. Ansteuerschaltung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizungssystem (2) als Primärwärmeerzeuger eine Wärmepumpe (3) aufweist, und dass insbesondere die Wärmepumpe (3) mit einem entflammbaren Kältemittel arbeitet.
  7. Ansteuerschaltung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest drei Schutzrelais (10a, 10b, 10c) ausgebildet sind, wobei jedes Schutzrelais eine Stromphase, insbesondere für eine Komponente, schaltet.
  8. Ansteuerschaltung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Schutzrelais (10a, 10b, 10c, 10d) ein weiteres Schaltrelais (50a, 50b, 50c, 50d) ausgebildet ist, und dass eine Steuereinheit (40) ausgebildet ist, und dass die Steuereinheit (40) mittels Steuersignalen die Schaltrelais (50a, 50b, 50c, 50d) steuert, und dass jeweils ein Schutzrelais (10a, 10b, 10c, 10d) und ein Schaltrelais (50a, 50b, 50c, 50d) in Reihe geschaltet sind.
  9. Wärmepumpensystem (2) mit einer Wärmepumpe (3) und mit einer Ansteuerschaltung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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US4874926A (en) 1988-08-17 1989-10-17 Sanders Steven B Electric heating load management control
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