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Stand der Technik
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Es ist bereits ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftwärmemaschinensystems, mit zumindest einer Kraftwärmemaschine, mit zumindest einer Wärmeverteilungseinheit zur Versorgung zumindest eines Heiz- und/oder Kühlkreislaufs, mit zumindest einer Wärmeträgerleitung, welche die Kraftwärmemaschine mit der Wärmeverteilungseinheit verbindet und mit zumindest einem Vorlauftemperatursensor zur Messung einer Vorlauftemperatur, vorgeschlagen worden.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betrieb eines Kraftwärmemaschinensystems, mit zumindest einer Kraftwärmemaschine, mit zumindest einer Wärmeverteilungseinheit zur Versorgung zumindest eines Heiz- und/oder Kühlkreislaufs, mit zumindest einer Wärmeträgerleitung, welche die Kraftwärmemaschine mit der Wärmeverteilungseinheit verbindet und mit zumindest einem Vorlauftemperatursensor zur Messung einer Vorlauftemperatur.
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Es wird vorgeschlagen, dass eine Mehrzahl von Kenngrößen des Kraftwärmemaschinensystems erfasst werden und eine Schutzmaßnahme zum Schutz des Heiz- und/oder Kühlkreislaufs und/oder zum Schutz von an den Heiz- und/oder Kühlkreislauf angrenzenden Objekten nur eingeleitet wird, wenn für zumindest zwei der Kenngrößen jeweils zumindest ein Kriterium erfüllt ist.
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Das Kraftwärmemaschinensystem umfasst die zumindest eine Kraftwärmemaschine, welche zu einer Raumtemperierung entweder als Wärmequelle oder als Wärmesenke eingesetzt werden kann. Die Wärmeverteilungseinheit umfasst vorzugsweise einen Teil eines Wärmeträgerkreislaufs zu einem Transport von Wärme von der Kraftwärmemaschine zu einem als Wärmesenke fungierenden Verbraucher, beispielsweise einem Warmwasserspeicher und/oder einem Heizkörper des Heiz- und/oder Kühlkreislaufs, oder von einem als Wärmequelle fungierenden Verbraucher, beispielsweise einem Kühlkörper des Heiz- und/oder Kühlkreislaufs, zu der Kraftwärmemaschine. Die Begriffe „Wärmequelle“ und „Wärmesenke“ beziehen sich vorzugsweise jeweils auf eine Funktion eines Bauteils innerhalb des Wärmeträgerkreislaufs und insbesondere nicht auf eine Außenwirkung des Bauteils. Der Wärmeträgerkreislauf umfasst vorzugsweise zumindest einen Wasseraufbereitungszweig und zumindest einen Heiz- und/oder Kühlzweig. In zumindest einem Betriebszustand, insbesondere in einem Heiz- und/oder Kühlbetrieb, des Kraftwärmemaschinensystems ist der Heiz- und/oder Kühlkreislauf vorzugsweise über den Heiz- und/oder Kühlzweig mit der Wärmeverteilungseinheit verbunden. In zumindest einem weiteren Betriebszustand, insbesondere in einem Warmwasserbereitungsbetrieb, des Kraftwärmemaschinensystems ist eine Warmwasserversorgung vorzugsweise über den Wasseraufbereitungszweig mit der Wärmeverteilungseinheit thermisch gekoppelt. Das Kraftwärmemaschinensystem kann zu einer hydraulischen Separation vorgesehen sein, zur hydraulischen Entkopplung eines Primärkreises, insbesondere zwischen einer Außeneinheit und einer Inneneinheit, von einem oder mehrere Heizkreisen. Zu der hydraulischen Separation kann zumindest eine hydraulische Weiche in die Wärmeverteilungseinheit integriert und an dem Heiz- und/oder Kühlzweig in einem Anschlussbereich zum Anschluss des Heiz- und/oder Kühlkreislaufs angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann auch der Heiz- und/oder Kühlzweig zumindest eine hydraulische Weiche aufweisen, welche in einem Anschlussbereich zum Anschluss an den Heiz- und/oder Kühlzweig der Wärmeverteilungseinheit angeordnet ist. Zudem ist alternativ denkbar, dass das Kraftwärmemaschinensystem nicht zu einer hydraulischen Separation vorgesehen ist, und der Heiz- und/oder Kühlzweig in dem Betriebszustand direkt, insbesondere ohne hydraulische Weiche oder dergleichen, an den Heiz- und/oder Kühlkreislauf gekoppelt ist. Die Wärmeverteilungseinheit weist vorzugsweise zumindest ein Mehrwegeventil, insbesondere ein Dreiwegeventil, auf, welches zu einem Umschalten zwischen dem Warmwasserbereitungsbetrieb und dem Heiz- und/oder Kühlbetrieb vorgesehen ist, insbesondere zu einem Wechsel einer fluidtechnischen Kopplung der Kraftwärmemaschine mit dem Wasseraufbereitungszweig und einer fluidtechnischen Kopplung der Kraftwärmemaschine mit dem Heiz- und/oder Kühlzweig. Die Wärmeverteilungseinheit weist vorzugsweise zumindest eine Wärmeträgerfördereinheit, insbesondere eine Wärmeträgerkreispumpe, welche als eine Heiz- und/oder Kühlkreispumpe und/oder als eine Warmwasserkreispumpe ausgebildet sein kann, auf. Die Wärmeverteilungseinheit ist vorzugsweise dazu vorgesehen, ein Wärmeträgermedium, insbesondere Wasser, in dem Wärmeträgerkreislauf umzuwälzen.
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Das Kraftwärmemaschinensystem umfasst vorzugsweise zumindest eine Steuer- oder Regelvorrichtung zur, insbesondere automatischen, Durchführung des Verfahrens zum Betrieb des Kraftwärmemaschinensystems.
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Das Verfahren umfasst zumindest einen Verfahrensschritt und kann eine Mehrzahl von Verfahrensschritten umfassen. Vorzugsweise wird in einem ersten Verfahrensschritt des Verfahrens zumindest eine erste Kenngröße des Kraftwärmemaschinensystems erfasst und anschließend überprüft, ob für die erste Kenngröße zumindest ein erstes Kriterium erfüllt ist. Ist das erste Kriterium erfüllt, wird in einem darauffolgenden zweiten Verfahrensschritt des Verfahrens zumindest eine weitere Kenngröße des Kraftwärmemaschinensystems erfasst und anschließend überprüft, ob für die weitere Kenngröße zumindest ein weiteres Kriterium erfüllt ist. Ist das weitere Kriterium erfüllt, kann in einem dritten Verfahrensschritt des Verfahrens die zumindest eine Schutzmaßnahme eingeleitet werden. Denkbar ist auch, dass in dem dritten Verfahrensschritt, vor Einleitung der zumindest einen Schutzmaßnahme, zumindest eine zusätzliche weitere Kenngröße erfasst und überprüft wird, ob für diese zusätzliche weitere Kenngröße zumindest ein zusätzliches weiteres Kriterium erfüllt ist. Ist das erste Kriterium nicht erfüllt, kann das Verfahren abgebrochen und, insbesondere direkt oder nach Ablauf eines einstellbaren Zeitraums, neugestartet werden, wobei das Kraftwärmemaschinensystem in einem Normalbetrieb, insbesondere in einem aktuellen Betriebsmodus, beispielsweise in dem Warmwasserbetrieb oder in dem Heiz- und/oder Kühlbetrieb, weiterbetrieben wird. Unter einer „Kenngröße“ des Kraftwärmemaschinensystems soll eine Größe verstanden werden, welche zumindest einen aktuellen Zustand des Kraftwärmemaschinensystems charakterisiert. Die Kenngröße kann eine physikalische Größe sein, beispielsweise eine Temperatur, insbesondere die Vorlauftemperatur, und/oder ein Druck und/oder ein Volumenstrom und/oder eine Pumpleistung und/oder eine Heizleistung und/oder eine Kühlleistung und/oder dergleichen, welche an zumindest einer Einheit und/oder zumindest einem Element des Kraftwärmemaschinensystems, insbesondere mittels eines Sensors, direkt oder indirekt erfassbar ist. Kenngrößen des Kraftwärmemaschinensystems sind jedoch nicht auf physikalische Größen beschränkt, sondern können alternativ oder zusätzlich auch andere Größen sein, welche einen aktuellen Zustand des Kraftwärmemaschinensystems charakterisieren, beispielsweise ein aktuell eingestellter Betriebsmodus und/oder eine Ventilstellung und/oder dergleichen.
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Unter einem „Kriterium“ soll eine Bedingung verstanden werden, welche für eine Kenngröße bei ihrer Erfassung und Auswertung erfüllt sein muss, damit ein nächster Verfahrensschritt und/oder eine Schutzmaßnahme eingeleitet wird. Kriterien können, ohne darauf beschränkt zu sein, eine Unterschreitung oder Überschreitung von bestimmten Grenzwerten und/oder ein Ablauf von bestimmten Zeiträumen und/oder bestimmte Eigenschaften von Einheiten und/oder Elementen des Kraftwärmemaschinensystems in Bezug auf einen aktuellen Betriebsmodus, beispielsweise eine Aktivität von Wärmequellen in Bezug auf einen bestimmten Betriebsmodus, und dergleichen umfassen.
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Unter einer „Schutzmaßnahme“ soll in diesem Zusammenhang eine Maßnahme verstanden werden, welche dazu geeignet ist, die Gefahr einer potentiellen Beschädigung des Heiz- und/oder Kühlkreislaufs und/oder an den Heiz- und/oder Kühlkreislauf angrenzender Objekte, insbesondere aufgrund einer längerfristig überhöhten Vorlauftemperatur, zumindest zu verringern und vorzugsweise abzuwenden. Eine Schutzmaßnahme kann, ohne darauf beschränkt zu sein, beispielsweise eine temporäre Leistungsänderung, insbesondere eine Leistungsreduzierung, und/oder eine temporäre vollständige Abschaltung und/oder eine Blockierung einer Inbetriebnahme einzelner Einheiten und/oder Elemente des Kraftwärmemaschinensystems, beispielsweise von Wärmeträgerkreispumpen zur Förderung eines Wärmeträgermediums und insbesondere von Einheiten, welche eine Wärmequelle darstellen, beispielsweise einer Heizeinheit und/oder eines Wärmeübertragers und/oder dergleichen, umfassen. Eine Schutzmaßnahme kann automatisch, insbesondere durch die Steuer- und/oder Regelvorrichtung, eingeleitet werden, wenn zumindest zwei der Kriterien erfüllt sind. Zudem kann eine Schutzmaßnahme die Ausgabe zumindest eines, beispielsweise optischen und/oder akustischen, Alarms an einen Nutzer des Kraftwärmemaschinensystems beinhalten und/oder zunächst auf eine Ausgabe eines solchen Alarms beschränkt sein, insbesondere bevor, beispielsweise in Abhängigkeit einer Erfüllung eines oder mehrerer weiterer Kriterien und/oder in Abhängigkeit einer Eingabe des Nutzers, eine oder mehrere weitere Schutzmaßnahmen eingeleitet werden. Vorzugsweise können, je nach Art der zumindest zwei erfüllten Kriterien, welche die Einleitung zumindest einer Schutzmaßnahme bedingen, verschiedene Schutzmaßnahmen eingeleitet werden. Beispielsweise kann im Falle einer Erfüllung eines ersten bestimmten Kriteriums und eines zweiten bestimmten Kriteriums eine Schutzmaßnahme in Form einer Abschaltung einzelner Einheiten und/oder Elemente des Kraftwärmemaschinensystems und einer gleichzeitigen Ausgabe eines Alarms eingeleitet werden und im Falle einer Erfüllung von zumindest zwei Kriterien, von welchen sich zumindest eines von dem ersten Kriterium und dem zweiten Kriterium unterscheidet, eine andere Schutzmaßnahme, insbesondere eine stille Schutzmaßnahme, beispielsweise in Form einer Abschaltung einzelner Einheiten und/oder Elemente des Kraftwärmemaschinensystems ohne die Ausgabe eines Alarms, erfolgen. Unter an den „Heiz- und/oder Kühlkreislauf angrenzenden Objekten“ sollen in diesem Zusammenhang Objekte verstanden werden, welche in zumindest einem Betriebszustand des Kraftwärmemaschinensystems einem thermischen Einfluss, insbesondere einer Erwärmung und/oder Abkühlung, durch den Heiz- und/oder Kühlkreislauf ausgesetzt sind. Beispielsweise kann es sich bei an den Heiz- und/oder Kühlkreislauf angrenzenden Objekten um Teile eines Gebäudes, in welchem der Heiz- und/oder Kühlkreislauf zumindest teilweise verläuft, beispielsweise Teile eines Fußbodens, insbesondere Estrich und/oder Fußbodenbeläge, und/oder Teile von Wandungen, beispielsweise Isolationen und/oder Tapeten und/oder dergleichen, sowie um in dem Gebäude angeordnete Objekte, beispielsweise Möbel und dergleichen handeln.
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In dem vorliegenden Dokument dienen Zahlwörter, wie beispielsweise „erste/r/s“ und „zweite/r/s“, welche bestimmten Begriffen vorangestellt sind, lediglich zu einer Unterscheidung von Objekten und/oder einer Zuordnung zwischen Objekten untereinander und implizieren keine vorhandene Gesamtanzahl und/oder Rangfolge der Objekte. Insbesondere impliziert ein „zweites Objekt“ nicht zwangsläufig ein Vorhandensein eines „ersten Objekts“.
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Unter „vorgesehen“ soll speziell eingerichtet, speziell ausgelegt und/oder speziell ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verfahrens kann vorteilhaft ein besonders sicherer und zugleich benutzerfreundlicher Betrieb eines Kraftwärmemaschinensystems ermöglicht werden. Es kann einerseits ein Risiko einer, insbesondere längerfristigen, Überschreitung einer zulässigen Vorlauftemperatur für den Heiz- und/oder Kühlkreislauf, vorteilhaft klein gehalten werden. Es kann somit vorteilhaft ein wirksamer Schutz des Heiz- und/oder Kühlkreislaufs, beispielsweise ein Schutz von Kunststoffrohren des Heiz- und/oder Kühlkreislaufs, sowie ein Schutz von an den Heiz- und/oder Kühlkreislauf angrenzenden Objekten, beispielsweise ein Schutz von Estrich und/oder Fußbodenbelägen von Gebäuden, in welchen der Heiz- und/oder Kühlkreislauf installiert ist, vor Beschädigungen durch längerfristige Überschreitung der zulässigen Vorlauftemperatur erreicht werden. Zugleich kann vorteilhaft eine Gefahr eines Auslösens von Fehlalarmen in Situationen, in welchen die zulässige Vorlauftemperatur zwar, insbesondere kurzfristig überschritten wird, jedoch keine Beschädigungen zu erwarten sind, beispielsweise während Umschaltvorgängen zwischen dem Warmwasserbereitungsbetrieb und dem Heiz- und/oder Kühlbetrieb, reduziert, insbesondere minimiert werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Vorlauftemperatur als Kenngröße erfasst und eine Überschreitung eines voreingestellten Grenzwerts der Vorlauftemperatur über einen vordefinierten Maximalzeitraum hinaus als Kriterium herangezogen wird. Hierdurch kann vorteilhaft eine längerfristige Überschreitung des voreingestellten Grenzwerts der Vorlauftemperatur wirksam verhindert werden. Vorzugsweise wird der Grenzwert der Vorlauftemperatur durch einen Benutzer und/oder Installateur voreingestellt, beispielsweise um individuellen Gegebenheiten des Heiz- und/oder Kühlkreislaufs sowie daran angrenzenden Objekten in Bezug auf die Gefahr einer Beschädigung durch, insbesondere längerfristige, Überschreitung des voreingestellten Grenzwerts der Vorlauftemperatur berücksichtigen zu können. Vorzugsweise wird für den Grenzwert ein Minimalwert von 45°C festgelegt, insbesondere entsprechend der Norm DIN-EN 18560 Teil 2, insbesondere da bei Vorlauftemperaturen unterhalb des Minimalwerts von 45°C bei keinem bisher bekannten Heiz- und/oder Kühlkreislauf sowie daran angrenzenden Objekten eine Schädigung zu erwarten ist und dementsprechend auch keine Schutzmaßnahme eingeleitet werden muss. Vorzugsweise wird zumindest ein Toleranzbereich für die Überschreitung des voreingestellten Grenzwerts der Vorlauftemperatur über einen vordefinierten Maximalzeitraum hinaus festgelegt und als Kriterium herangezogen. Bevorzugt werden verschiedene Toleranzbereiche für die Überschreitung des voreingestellten Grenzwerts der Vorlauftemperatur über jeweils verschiedene vordefinierte Maximalzeiträume hinaus festgelegt und als Kriterien herangezogen. Beispielsweise kann ein erster Toleranzbereich für eine Überschreitung des voreingestellten Grenzwerts über einen ersten vordefinierten Maximalzeitraum festgelegt und als erstes Kriterium herangezogen werden. Der erste Toleranzbereich kann beispielsweise als ein Bereich einer Überschreitung des voreingestellten Grenzwerts von höchstens 1 K, vorteilhaft von höchstens 2 K, besonders vorteilhaft von höchstens 3 K, vorzugsweise vom höchstens 4 K und bevorzugt höchstens 5 K festgelegt werden. Ein erster vordefinierten Maximalzeitraum für eine Überschreitung des voreingestellten Grenzwerts über den ersten Toleranzbereich hinaus kann beispielsweise höchstens 20 Minuten, vorteilhaft höchstens 25 Minuten, besonders vorteilhaft höchstens 30 Minuten, vorzugsweise höchstens 35 Minuten und besonders bevorzugt höchstens 40 Minuten betragen. Zudem kann beispielsweise ein zweiter Toleranzbereich für eine Überschreitung des voreingestellten Grenzwerts über einen zweiten vordefinierten Maximalzeitraum festgelegt und als ein weiteres erstes Kriterium, insbesondere alternativ oder zusätzlich zum ersten Kriterium, herangezogen werden. Der zweite Toleranzbereich kann beispielsweise als ein Bereich einer Überschreitung des vordefinierten Grenzwerts von höchstens 10 K, vorteilhaft von höchstens 11 K, besonders vorteilhaft von höchstens 12 K, vorzugsweise vom höchstens 13 K, bevorzugt von höchstens 14 K und besonders bevorzugt von höchstens 15 K festgelegt werden. Ein zweiter vordefinierter Maximalzeitraum für eine Überschreitung des voreingestellten Grenzwerts über den zweiten Toleranzbereich hinaus kann beispielsweise höchstens 1 Minute, vorteilhaft höchstens 2 Minuten, besonders vorteilhaft höchstens 3 Minuten, vorzugsweise höchstens 4 Minuten und besonders bevorzugt höchstens 5 Minuten betragen. Vorzugsweise wird eine Dauer von vordefinierten Maximalzeiträumen durch einen Benutzer und/oder Installateur vordefiniert, beispielsweise um individuelle Gegebenheiten des Heiz- und/oder Kühlkreislaufs sowie daran angrenzende Objekte in Bezug auf die Gefahr einer Beschädigung durch, insbesondere längerfristige, Überschreitung des voreingestellten Grenzwerts der Vorlauftemperatur berücksichtigen zu können.
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Zudem wird vorgeschlagen, dass zumindest eine weitere Vorlauftemperatur an der Wärmeträgerleitung als weitere Kenngröße erfasst und eine Unterschreitung einer minimal zulässigen Temperaturdifferenz zwischen der Vorlauftemperatur und der weiteren Vorlauftemperatur als weiteres Kriterium herangezogen wird. Hierdurch kann vorteilhaft eine Sicherheit weiter verbessert werden. Es kann, insbesondere bei Systemen mit hydraulischer Separation, vorteilhaft auf einen Defekt und/oder auf eine Fehlstellung des Mehrwegeventils zum Umschalten zwischen dem Warmwasserbereitungsbetrieb und dem Heiz- und/oder Kühlbetrieb rückgeschlossen werden, wenn zumindest eine weitere Vorlauftemperatur an der Wärmeträgerleitung als weitere Kenngröße erfasst und eine Unterschreitung einer minimal zulässigen Temperaturdifferenz zwischen der Vorlauftemperatur und der weiteren Vorlauftemperatur als weiteres Kriterium herangezogen wird. Das Kraftwärmemaschinensystem weist zu der Erfassung der zumindest einen weiteren Vorlauftemperatur zumindest einen weiteren Vorlauftemperatursensor auf. Vorzugsweise kann die minimal zulässige Temperaturdifferenz voreingestellt werden, um individuellen Gegebenheiten des Kraftwärmemaschinensystems, beispielsweise einem räumlichen Abstand zwischen dem Vorlauftemperatursensor und dem weiteren Vorlauftemperatursensor, Rechnung zu tragen. Eine derartige Ausgestaltung ist daher vorteilhaft auch bei Kraftwärmemaschinensystemen mit einer Direkthydraulik, das heißt ohne hydraulische Separation, anwendbar, wenn diese zumindest einen weiteren Vorlauftemperatursensor zur Erfassung der weiteren Vorlauftemperatur aufweisen. Die minimalzulässige Temperaturdifferenz kann beispielsweise einen Betrag von 5 K aufweisen. Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass eine Temperatur an der Wärmeträgerleitung in einem Bereich einer Heizeinheit der Wärmeverteilungseinheit erfasst und als weitere Vorlauftemperatur herangezogen wird. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine besonders aussagekräftige weitere Vorlauftemperatur erfasst und als weiteres Kriterium herangezogen werden. Vorzugsweise ist die Heizeinheit an der Wärmeträgerleitung angeordnet und mit dieser, direkt oder indirekt verbunden. Die Heizeinheit kann beispielsweise als ein Durchlauferhitzer oder dergleichen ausgebildet sein. Die Temperatur, welche als weitere Vorlauftemperatur herangezogen wird, kann direkt an der Heizeinheit erfasst werden. Denkbar ist alternativ oder zusätzlich auch, dass die Temperatur, welche als weitere Vorlauftemperatur herangezogen wird, stromabwärts der Heizeinheit an der Wärmeträgerleitung erfasst wird. Alternativ oder zusätzlich wird vorgeschlagen, dass eine Temperatur an der Wärmeträgerleitung in einem Bereich eines Wärmüberträgers der Kraftwärmemaschine erfasst und als weitere Vorlauftemperatur herangezogen wird. Hierdurch kann vorteilhaft ebenfalls eine besonders aussagekräftige weitere Vorlauftemperatur erfasst und als weiteres Kriterium herangezogen werden, insbesondere alternativ oder zusätzlich zur Erfassung der weiteren Vorlauftemperatur im Bereich der Heizeinheit.
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Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass ein Volumenstrom eines Wärmeträgermediums zur Versorgung des Heiz- und/oder Kühlkreislaufs als weitere Kenngröße erfasst und ein Überschreiten einer Untergrenze des Volumenstroms als weiteres Kriterium herangezogen wird. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Gefahr von Fehlalarmen und/oder Fehlabschaltungen bei geringen Volumenströmen des Wärmeträgermediums, bei welchen eine transferierte Wärmemenge gering ist und somit nicht von einer Beschädigung des Heiz- und/oder Kühlkreislaufs und/oder daran angrenzender Objekte ausgegangen werden muss, wirksam reduziert, insbesondere minimiert, werden. Es kann eine statische Untergrenze des Volumenstroms, beispielsweise von 1 l/min, vorzugsweise von 2 l/min, festgelegt werden. Denkbar ist alternativ oder zusätzlich auch, dass eine dynamische Untergrenze, beispielsweise in Abhängigkeit einer Pumpendrehzahl einer Wärmeträgerkreislaufpumpe, insbesondere einer Heizkreislaufpumpe und/oder einer Warmwasserkreispumpe, festgelegt wird, welche beispielsweise bei maximaler Pumpendrehzahl einen Wert von 2 l/min und bei minimaler Pumpendrehzahl einen Wert von 3 l/min betragen kann.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass eine Ventilstellung eines Mehrwegeventils der Wärmeverteilungseinheit, welches zu einem Umschalten zwischen einem Warmwasserbereitungsbetrieb und einem Heiz- und/oder Kühlbetrieb vorgesehen ist, als weitere Kenngröße erfasst und als weiteres Kriterium herangezogen wird. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft die Gefahr eines Auftretens von Fehlalarmen beim Umschalten zwischen dem Warmwasserbereitungsbetrieb und dem Heiz- und/oder Kühlbetrieb reduziert, insbesondere minimiert, werden. Zudem wird vorgeschlagen, dass im Fall einer Überschreitung eines voreingestellten Grenzwerts der Vorlauftemperatur in dem Warmwasserbereitungsbetrieb überprüft wird, ob die Ventilstellung des Mehrwegeventils innerhalb eines vordefinierten Umstellungszeitfensters verändert wurde. Hierdurch kann vorteilhaft die Gefahr eines Auftretens von Fehlalarmen auch unmittelbar nach einem Umschalten zwischen dem Warmwasserbereitungsbetrieb und dem Heiz- und/oder Kühlbetrieb reduziert, insbesondere minimiert, werden. Der Begriff „Umstellungszeitfenster“ meint hier einen Zeitraum, in welchem aufgrund eines Umschaltens zwischen dem Warmwasserbereitungsbetrieb und einem Heiz- und/oder Kühlbetrieb stärkere Schwankungen der Vorlauftemperatur zu erwarten sind und welcher eine Dauer für das Umschalten zwischen dem Warmwasserbereitungsbetrieb und einem Heiz- und/oder Kühlbetrieb übersteigen kann. Vorzugsweise ist eine Dauer des Umstellungszeitfensters einstellbar, um individuellen Gegebenheiten, beispielsweise verschiedenen Volumina an zu förderndem Wärmeträgermedium oder dergleichen, Rechnung zu tragen. Die Dauer des Umstellungszeitfensters kann beispielsweise der Dauer des vordefinierten Maximalzeitraums für eine Überschreitung der Vorlauftemperatur entsprechen. Denkbar ist jedoch auch, dass die Dauer des Umstellungszeitfensters kürzer oder länger andauert als die Dauer des vordefinierten Maximalzeitraums für eine Überschreitung der Vorlauftemperatur.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in dem Heiz- und/oder Kühlbetrieb im Fall einer Veränderung der Ventilstellung innerhalb des Umstellungszeitfensters ein Timer zur Erfassung eines Ablaufs eines vordefinierten Maximalzeitraums des voreingestellten Grenzwerts der Vorlauftemperatur zurückgesetzt und keine Schutzmaßnahme eingeleitet wird. Hierdurch kann vorteilhaft die Gefahr von Fehlalarmen und/oder unnötig eingeleiteter Schutzmaßnahmen in dem Heiz- und/oder Kühlbetrieb nach kurz zuvor erfolgter Umschaltung von dem Warmwasserbereitungsbetrieb verringert werden. Weiterhin wird vorgeschlagen, dass in dem Heiz- und/oder Kühlbetrieb im Fall einer unveränderten Ventilstellung innerhalb des Umstellungszeitfensters überprüft wird, ob eine transiente Betriebsphase ohne aktive Wärmequelle vorliegt. Hierdurch kann vorteilhaft eine Sicherheit weiter erhöht werden. Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass im Fall einer Überschreitung des voreingestellten Grenzwerts der Vorlauftemperatur während der transienten Betriebsphase eine stille Schutzmaßnahme eingeleitet wird. Hierdurch kann vorteilhaft eine Sicherheit auch in transienten Betriebsphasen erreicht werden, insbesondere ohne einen Nutzer unnötig zu verunsichern. Transiente Betriebsphasen können in dem Heiz- und/oder Kühlbetrieb auftreten, wenn kein Wärme- oder Kältebedarf vorhanden ist oder wenn dieser aus einem Pufferspeicher gedeckt wird, sodass aktive Wärmequellen, insbesondere der Wärmeübertrager der Kraftwärmemaschine und die Heizeinheit der Wärmeverteilungseinheit sowie gegebenenfalls vorhandene weitere Wärmequellen des Kraftwärmemaschinensystems, während einer transienten Betriebsphase nicht in Betrieb sind. Dennoch kann während dieser transienten Betriebsphasen eine Überschreitung des voreingestellten Grenzwerts der Vorlauftemperatur auftreten, insbesondere wenn zeitnah zuvor eine Umstellung zwischen dem Warmwasserbereitungsbetrieb und einem Heiz- und/oder Kühlbetrieb stattgefunden hat. Allerdings kann in diesen Situationen nicht sicher bestimmt werden, ob ein echter Gefahrenfall vorliegt, sodass durch die stille Schutzmaßnahme einerseits potentiellen Gefahren für den Heiz- und/oder Kühlkreislauf und/oder daran angrenzender Objekte vorgebeugt und ein Nutzer andererseits nicht unnötig verunsichert wird. Die stille Schutzmaßnahme wird kann ohne die Ausgabe eines Alarms eingeleitet und durchgeführt werden, kann jedoch eine Abschaltung von Einheiten und/oder Elementen des Kraftwärmemaschinensystems, insbesondere aktiven Wärmequellen und/oder Wärmträgerkreispumpen, beinhalten. Die stille Schutzmaßnahme kann alternativ oder zusätzlich auch eine stille Warnung beinhalten, welche nicht auf Endkundenebene, sondern nur auf Installateursebene sichtbar ist. Denkbar ist auch, dass während einer stillen Schutzmaßnahme einzelne Einheiten und/oder Elemente des Kraftwärmemaschinensystems zyklisch betrieben werden. Beispielsweise kann eine Heizkreispumpe im Rahmen einer stillen Schutzmaßnahme zyklisch, zum Beispiel alle 30 Minuten für maximal 5 Minuten, betrieben werden.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Steuer- oder Regelvorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einer der vorhergehend beschriebenen Ausgestaltungen. Die Steuer- oder Regelvorrichtung zeichnet sich insbesondere durch die vorhergehend beschriebenen Vorteile aus, welche durch die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb des Kraftwärmemaschinensystems erreicht werden können.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftwärmemaschinensystem mit zumindest einer Kraftwärmemaschine, mit zumindest einer Wärmeverteilungseinheit, mit zumindest einer Wärmeträgerleitung, mit zumindest einem Vorlauftemperatursensor und mit zumindest einer wie vorhergehend beschriebenen Steuer- oder Regelvorrichtung. Ein derartiges Kraftwärmemaschinensystem zeichnet sich insbesondere durch seine vorteilhaften Eigenschaften im Hinblick auf eine Betriebssicherheit bei zugleich hohem Bedienkomfort aus, welche insbesondere mittels der Steuer- oder Regelvorrichtung bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erreicht werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren, die erfindungsgemäße Steuer- oder Regelvorrichtung und/oder das erfindungsgemäße Kraftwärmemaschinensystem sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können/kann das erfindungsgemäße Verfahren, die erfindungsgemäße Steuer- oder Regelvorrichtung und/oder das erfindungsgemäße Kraftwärmemaschinensystem zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.
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Zeichnung
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kraftwärmemaschinensystems,
- 2 ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb des Kraftwärmemaschinensystems,
- 3 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kraftwärmemaschinensystems und
- 4 eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kraftwärmemaschinensystems.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt ein Kraftwärmemaschinensystem 10a in einer schematischen Darstellung. Das Kraftwärmemaschinensystem 10a umfasst zumindest eine Kraftwärmemaschine 12a. Das Kraftwärmemaschinensystem 10a umfasst zumindest eine Wärmeverteilungseinheit 14a zur Versorgung zumindest eines Heiz- und/oder Kühlkreislaufs 16a. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Wärmeverteilungseinheit 14a beispielhaft zur Versorgung genau eines Heiz- und/oder Kühlkreislaufs 16a vorgesehen. Alternativ könnte die Wärmeverteilungseinheit 14a jedoch auch zu einer Versorgung von mehreren, beispielsweise zwei oder mehr, Heiz- und/oder Kühlkreisläufen vorgesehen sein und/oder der Heiz- und/oder Kühlkreislauf 16a könnte mehrere Teilkreisläufe aufweisen, wie dies in dem weiteren Ausführungsbeispiel der 3 gezeigt ist.
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Vorliegend ist die Kraftwärmemaschine 12a als eine Außeneinheit ausgebildet und die Wärmverteilungseinheit 14a ist als eine Inneneinheit ausgebildet. Das Kraftwärmemaschinensystem 10a umfasst zumindest eine Wärmeträgerleitung 18a, welche die Kraftwärmemaschine 12a mit der Wärmeverteilungseinheit 14a verbindet. Vorliegend umfasst das Kraftwärmemaschinensystem 10a die Wärmeträgerleitung 18a und eine weitere Wärmeträgerleitung 20a, welche die Kraftwärmemaschine 12a mit der Wärmeverteilungseinheit 14a verbindet. Vorliegend ist die Wärmeträgerleitung 18a als eine Vorlaufleitung 74a und die weitere Wärmeträgerleitung 20a als eine Rücklaufleitung 76a ausgebildet.
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Das Kraftwärmemaschinensystem 10a umfasst ferner zumindest einen Vorlauftemperatursensor 22a zur Messung einer Vorlauftemperatur 24a (vgl. 2). Vorliegend ist der Vorlauftemperatursensor 22a an der Wärmeträgerleitung 18a angeordnet, und zwar an einem Heiz- und/oder Kühlzweig 86a der Wärmeverteilungseinheit 14a, über welchen der Heiz- und/oder Kühlkreislauf 16a an die Wärmeverteilungseinheit 14a angeschlossen ist.
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Das Kraftwärmemaschinensystem 14a umfasst zumindest eine Steuer- oder Regelvorrichtung 70a. Die Steuer- oder Regelvorrichtung 70a kann beispielsweise über eine Benutzerschnittstelle 100a bedient werden. Die Steuer- oder Regelvorrichtung 70a ist zur Durchführung eines Verfahrens zum Betrieb des Kraftwärmemaschinensystems 10a vorgesehen, das später anhand der 2 näher erläutert wird.
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Die Wärmeverteilereinheit 14a umfasst eine Heizeinheit 54a. Die Heizeinheit 54a ist an der Vorlaufleitung 74a angeordnet. Vorliegend umfasst das Kraftwärmemaschinensystem 10a zumindest einen weiteren Vorlauftemperatursensor 110a, welcher in einem Bereich der Heizeinheit 54a der Wärmeverteilereinheit 14a angeordnet ist. Der weitere Vorlauftemperatursensor 110a ist zur Erfassung einer weiteren Vorlauftemperatur 50a (vgl. 2) vorgesehen.
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Die Kraftwärmemaschine 12a umfasst vorzugsweise einen Kältemittelkreislauf 78a. Die Kraftwärmemaschine 12a umfasst als Teil des Kältemittelkreislaufs 78a vorzugsweise zumindest einen Wärmeübertrager 56a. Der Wärmeübertrager 56a koppelt den Kältemittelkreislauf 78a thermisch mit einem Wärmeträgerkreislauf 80a des Kraftwärmemaschinensystems 10a. Die Wärmeträgerleitungen 18a, 20a sind Teil des Wärmeträgerkreislaufs 80a und verbinden die Kraftwärmemaschine 12a mit der Wärmeverteilungseinheit 14a. Vorzugsweise umfasst das Kraftwärmemaschinensystem 10a zumindest einen weiteren Vorlauftemperatursensor 88a, welcher in einem Bereich des Wärmeübertragers 56a der Kraftwärmemaschine 12a, vorzugsweise an einem Vorlaufausgang des Wärmeübertragers 56a, über welchen die Vorlaufleitung 78a mit dem Wärmeübertrager 56a verbunden ist, angeordnet ist. Der weitere Vorlauftemperatursensor 88a ist zur Erfassung einer weiteren Vorlauftemperatur 52a (vgl. 2) vorgesehen.
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Die Kraftwärmemaschine 12a umfasst vorzugsweise eine Steuer- oder Regeleinheit 82a zu einem Einstellen des Kältemittelkreislaufs 78a, insbesondere eines Kompressors des Kältemittelkreislaufs 78a. Die Kraftwärmemaschine 12a umfasst vorzugsweise ein Gehäuse, in welchem der Kältemittelkreislauf 78a und/oder die Steuer- oder Regeleinheit 82a angeordnet sind. Das Kraftwärmemaschine 12a weist vorzugsweise zumindest eine Datenschnittstelle zu einem Datenaustausch zwischen der Steuer- oder Regeleinheit 82a und der Steuer- oder Regelvorrichtung 70a auf. Die Datenschnittstelle ist vorzugsweise eine Schnittstelle eines Bus-Systems, beispielweise eine Controller Area Network (CAN-BUS) Schnittstelle.
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Die Wärmeverteilungseinheit 14a umfasst vorzugsweise einen Wasseraufbereitungszweig 84a des Wärmeträgerkreislaufs 80a. Die Wärmeverteilungseinheit 14a umfasst zudem den Heiz- und/oder Kühlzweig 86a, welcher Teil des Wärmeträgerkreislaufs 80a ist. Die Wärmeverteilungseinheit 14a umfasst vorzugsweise zumindest ein Mehrwegeventil 62a, welches vorliegend als ein Dreiwegeventil ausgebildet ist. Das Mehrwegeventil 62a ist zu einem Umschalten zwischen einem Warmwasserbereitungsbetrieb 104a und einem Heiz- und/oder Kühlbetrieb 106a (vgl. 2) vorgesehen. In dem Warmwasserbereitungsbetrieb 104a ist der Wasseraufbereitungszweig 72a über das Mehrwegeventil 62a fluidtechnisch mit dem Wärmeübertrager 56a gekoppelt. In dem Heiz- und/oder Kühlbetrieb 106a ist der Heiz- und/oder Kühlzweig 74a über das Mehrwegeventil 62a fluidtechnisch mit dem Wärmeübertrager 56a gekoppelt.
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Die Wärmeverteilungseinheit 14a umfasst vorliegend eine Heiz- und/oder Kühlkreispumpe 90a zu der Versorgung des Heiz- und/oder Kühlkreislaufs 16a mit einem Wärmeträgermedium, insbesondere Wasser. Die Wärmeverteilungseinheit 14a umfasst vorliegend zudem eine Warmwasserkreispumpe 92a zu der Versorgung des Wasseraufbereitungszweigs 84a mit dem Wärmeträgermedium. Über den Wasseraufbereitungszweig 84a kann beispielsweise ein Warmwasserspeicher 96a einer Warmwasserversorgung 98a durch die Wärmeverteilungseinheit 14a mit thermischer Energie versorgt werden.
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Vorliegend ist die Wärmeverteilungseinheit 14a zu einer hydraulischen Separation vorgesehen, um einen Primärkreis zwischen der Kraftwärmemaschine 12a und der Wärmeverteilungseinheit 14a hydraulisch von dem Heiz- und/oder Kühlkreislauf 16a und/oder von einem mit dem Wasseraufbereitungszweig 84a verbundenen sekundären Warmwasserkreislauf zu entkoppeln.. Zu der hydraulischen Separation ist der Heiz- und/oder Kühlzweig 86a in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel an eine hydraulische Weiche 94a des Kraftwärmemaschinensystems 10a angeschlossen. Die hydraulische Weiche 94a ist vorliegend Teil der Wärmeverteilungseinheit 14a und in diese integriert.
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2 zeigt ein schematisches Flussdiagramm des Verfahrens zum Betrieb des Kraftwärmemaschinensystems 10a. In dem Verfahren werden eine Mehrzahl von Kenngrößen 26a, 28a, 30a, 32a, 34a des Kraftwärmemaschinensystems 10a erfasst. Eine Schutzmaßnahme 36a, 38a zum Schutz des Heiz- und/oder Kühlkreislaufs 16a und/oder zum Schutz von an den Heiz- und/oder Kühlkreislauf 16a angrenzenden Objekten (nicht dargestellt) wird nur eingeleitet, wenn für zumindest zwei der Kenngrößen 26a, 28a, 30a, 32a, 34a jeweils zumindest ein Kriterium 40a, 42a, 44a, 46a, 48a erfüllt ist. Zunächst wird in dem Verfahren die Vorlauftemperatur 24a als Kenngröße 26a erfasst, und zwar mittels des Vorlauftemperatursensors 22a (vgl. 1). Eine Überschreitung eines voreingestellten Grenzwerts der Vorlauftemperatur 24a über einen vordefinierten Maximalzeitraum hinaus wird als ein erstes Kriterium 40a herangezogen. Der voreingestellte Grenzwert für die Vorlauftemperatur könnte beispielsweise zwischen 45°C und 50°C betragen. Zudem können verschiedene Toleranzbereiche und verschiedene vordefinierte Maximalzeiträume für die Überschreitung des voreingestellten Grenzwerts vorgesehen sein. Wird der vordefinierte Grenzwert beispielsweise über einen ersten vordefinierten Maximalzeitraum von beispielsweise 40 Minuten um beispielsweise mehr als 5 K überschritten, ist das erste Kriterium 40a erfüllt. Wird der vordefinierte Grenzwert beispielsweise über einen zweiten vordefinierten Maximalzeitraum von beispielsweise 5 Minuten um beispielsweise mehr als 15 K überschritten, ist das erste Kriterium 40a ebenfalls erfüllt. Ist das erste Kriterium 40a nicht erfüllt, wird keine Schutzmaßnahme 36a, 38a eingeleitet, sondern das Kraftwärmemaschinensystem 10a wird in einem Normalbetrieb 72a weiterbetrieben und das Verfahren kann, unmittelbar oder zu einem späteren Zeitpunkt, von Neuem durchgeführt werden.
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Wenn das erste Kriterium 40a erfüllt ist, wird eine Ventilstellung 60a des Mehrwegeventils 62a der Wärmeverteilungseinheit 14a, welches zum Umschalten zwischen dem Warmwasserbereitungsbetrieb 104a und dem Heiz- und/oder Kühlbetrieb 106a vorgesehen ist, als weitere Kenngröße 28a erfasst und als weiteres Kriterium 42a herangezogen. Deutet die erfasste Ventilstellung 60a auf eine Fehlfunktion und/oder Fehlstellung des Mehrwegeventils 62a und/oder auf eine Leckage in dem Wasseraufbereitungszweig hin, ist das weitere Kriterium 42a erfüllt und es wird die Schutzmaßnahme 36a eingeleitet. Die Schutzmaßnahme 36a kann beispielsweise die Aktivierung eines Alarms und eine Blockierung der Heiz- und/oder Kühlkreispumpe 90a, sowie eine Blockierung von Wärmequellen des Kraftwärmemaschinensystems 10a, beispielsweise der Heizeinheit 54a und/oder des Wärmeübertragers 56a, beinhalten. Deutet die Ventilstellung 60a auf eine ordnungsgemäße Funktion hin, ist das weitere Kriterium 42a nicht erfüllt.
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Im Fall einer Überschreitung des voreingestellten Grenzwerts der Vorlauftemperatur 24a, also wenn das erste Kriterium 40a erfüllt und das weitere Kriterium 42a nicht erfüllt ist, wird in Anhängigkeit eines Betriebsmodus 102a, also je nachdem ob das Kraftwärmemaschinensystem 10a in dem Warmwasserbereitungsbetrieb 104a oder in dem Heiz- oder Kühlbetrieb 106a betrieben wird, zumindest ein weiteres Kriterium 44a, 46a, 48a geprüft. In dem Warmwasserbereitungsbetrieb 104a wird überprüft, ob die Ventilstellung 60a innerhalb eines vordefinierten Umstellungszeitfensters 64a verändert wurde. Das vordefinierte Umstellungszeitfenster 64a kann beispielsweise 5 Minuten andauern. Für den Fall, dass die Ventilstellung 60a in dem Warmwasserbereitungsbetrieb 104a innerhalb des vordefinierten Umstellungszeitfensters 64a verändert wurde, wird keine Schutzmaßnahme 36a, 38a eingeleitet und das Kraftwärmemaschinensystem 10a wird in dem Normalbetrieb 72a, das heißt in diesem Fall in dem Warmwasserbereitungsbetrieb 104a, weiter betrieben.
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Für den Fall, dass die Ventilstellung 60a in dem Warmwasserbereitungsbetrieb 104a innerhalb des vordefinierten Umstellungszeitfensters 64a nicht verändert wurde, wird zumindest eine weitere Vorlauftemperatur 50a an der Wärmeträgerleitung 18a als weitere Kenngröße 30a erfasst und eine Unterschreitung einer minimalen Temperaturdifferenz zwischen der Vorlauftemperatur 24a und der weiteren Vorlauftemperatur 50a als weiteres Kriterium 44a herangezogen. Hierzu wird beispielsweise eine Temperatur an der Wärmeträgerleitung 18a in einem Bereich der Heizeinheit 54a der Wärmeverteilungseinheit 14a erfasst und als weitere Vorlauftemperatur 50a herangezogen. Alternativ oder zusätzlich wird eine weitere Vorlauftemperatur 52a an der Wärmeträgerleitung 18a als weitere Kenngröße 32a erfasst und eine Unterschreitung einer minimal zulässigen Temperaturdifferenz zwischen der Vorlauftemperatur 24a und der weiteren Vorlauftemperatur 52a als weiteres Kriterium 46a herangezogen. Hierzu wird beispielsweise eine Temperatur an der Wärmeträgerleitung 18a in einem Bereich des Wärmeübertragers 56a der Kraftwärmemaschine 12a gemessen (vgl. 1) und als weitere Vorlauftemperatur 52a herangezogen. Für den Fall einer Unterschreitung der minimal zulässigen Temperaturdifferenz zwischen der Vorlauftemperatur 24a und der weiteren Vorlauftemperatur 50a und/oder der weiteren Vorlauftemperatur 52a, welche beispielsweise einen Betrag von 5 K aufweisen kann, ist/sind das weitere Kriterium 44a und/oder das weitere Kriterium 46a erfüllt und die Schutzmaßnahme 36a wird eingeleitet.
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Alternativ oder zusätzlich zu einer Überprüfung des weiteren Kriteriums 44a und/oder des weiteren Kriteriums 46a wird in dem Verfahren ein Volumenstrom 58a eines Wärmeträgermediums zur Versorgung des Heiz- und/oder Kühlkreislaufs 16a als weitere Kenngröße 34a erfasst und ein Überschreiten einer Untergrenze des Volumenstroms 58a als weiteres Kriterium 48a herangezogen. Die Untergrenze des Volumenstroms 58a kann beispielsweise 2 l/min betragen. Liegt der erfasste Volumenstrom 58a unterhalb der Untergrenze, so ist das weitere Kriterium 48a nicht erfüllt und es wird keine Schutzmaßnahme eingeleitet, da bei geringen Volumenströmen 58a unterhalb der Untergrenze aufgrund der geringen transferierten Wärmemenge nicht von einer Gefahr für den Heiz- und/oder Kühlkreislauf 16a und/oder für an den Heiz- und/oder Kühlkreislauf 16a angrenzende Objekte ausgegangen werden kann, selbst wenn der voreingestellte Grenzwert der Vorlauftemperatur 24a, beispielsweise durch Konvektion aus dem Wasseraufbereitungszweig 84a, überschritten wird. Überschreitet der Volumenstrom 58a hingegen die Untergrenze, so ist das weitere Kriterium 48a erfüllt und die Schutzmaßnahme 36a wird eingeleitet.
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In dem Heiz- und/oder Kühlbetrieb 106a wird im Fall einer Veränderung der Ventilstellung 60a innerhalb des Umstellungszeitfensters 64a ein Timer 66a zur Erfassung eines Ablaufs des vordefinierten Maximalzeitraums des voreingestellten Grenzwerts der Vorlauftemperatur 24a zurückgesetzt und keine Schutzmaßnahme 36a, 38a eingeleitet.
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In dem Heiz- und/oder Kühlbetrieb wird im Fall einer unveränderten Ventilstellung 60a innerhalb des Umstellungszeitfensters 64a überprüft, ob eine transiente Betriebsphase 68a ohne aktive Wärmequelle, das heißt ohne einen Betrieb der Heizeinheit 54a und des Wärmeübertragers 56a, vorliegt. Liegt keine transiente Betriebsphase 68a vor, wird die Schutzmaßnahme 36a eingeleitet.
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Im Fall einer Überschreitung des voreingestellten Grenzwerts der Vorlauftemperatur 24a während der transienten Betriebsphase 68a wird eine stille Schutzmaßnahme 38a eingeleitet. Die stille Schutzmaßnahme 38a umfasst im Unterschied zu der Schutzmaßnahme 36a keinen Alarm. Während der stillen Schutzmaßnahme 38a wird eine Inbetriebnahme von Wärmequellen, insbesondere der Heizeinheit 54a und des Wärmeübertragers 56a, blockiert und ein Betrieb der Heizkreispumpe 90a erfolgt nur zyklisch, beispielsweise alle 30 min für maximal 5 Minuten.
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Nachdem eine der Schutzmaßnahmen 36a, 38a eingeleitet wurde, wird in regelmäßigen Abständen, beispielsweise alle 5 Minuten, ein Kontrollschritt 108a durchgeführt und die Vorlauftemperatur 24a erneut erfasst. Unterschreitet die Vorlauftemperatur 24a den voreingestellten Grenzwert wieder, nachdem eine der Schutzmaßnahmen 36a, 38a eingeleitet und das Unterschreiten in dem Kontrollschritt 108a festgestellt wurde, wird die Schutzmaßnahme 36a beziehungsweise die stille Schutzmaßnahme 38a beendet und das Kraftwärmemaschinensystem 10a wird wieder in dem Normalbetrieb 72a betrieben.
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In den 3 und 4 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 und 2, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 und 2 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der 3 und 4 ist der Buchstabe a durch die Buchstaben b und c ersetzt.
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3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kraftwärmemaschinensystems 10b. Das Kraftwärmemaschinensystem 10b umfasst ebenfalls zumindest eine Kraftwärmemaschine 12b, zumindest eine Wärmeverteilungseinheit 14b zur Versorgung zumindest eines Heiz- und/oder Kühlkreislaufs 16b. Das Kraftwärmemaschinensystem 10b umfasst eine Wärmeträgerleitung 18b und eine weitere Wärmeträgerleitung 20b, welche die Kraftwärmemaschine 12b mit der Wärmeverteilungseinheit 14b verbinden.
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Das Kraftwärmemaschinensystem 10b umfasst ferner zumindest einen Vorlauftemperatursensor 22b zur Messung einer Vorlauftemperatur (hier nicht mit einem Bezugszeichen versehen, vgl. Vorlauftemperatur 24a in 2).
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Analog zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist das Kraftwärmemaschinensystem 10b zu einer hydraulischen Separation vorgesehen, um einen Primärkreis zwischen der Kraftwärmemaschine 12b und der Wärmeverteilungseinheit 14b hydraulisch von dem Heiz- und/oder Kühlkreislauf 16b und/oder von einem mit einem Wasseraufbereitungszweig 84b verbundenen sekundären Warmwasserkreislauf zu entkoppeln. Im Unterschied zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist eine hydraulische Weiche 94b jedoch nicht Teil der Wärmeverteilungseinheit 14b, sondern Teil des Heiz- und/oder Kühlkreislaufs 16b und der Heiz- und/oder Kühlzweig 86b der Wärmeverteilungseinheit 14b ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel an die externe hydraulische Weiche 94b des Heiz- und/oder Kühlkreislaufs 16b angeschlossen. Ferner ist der Vorlauftemperatursensor 22b in einem Bereich angeordnet, in welchem der Heiz- und/oder Kühlzweig 86b an die hydraulischen Weiche 94b angeschlossen ist. Ein weiterer Unterschied des vorliegenden Ausführungsbeispiels gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel ist, dass der Heiz- und/oder Kühlkreislauf 16b zwei Teilkreisläufe aufweist, welche jeweils separat eine eigene Heiz- und/oder Kühlkreispumpe 90b aufweisen.
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Bezüglich weiterer Merkmale des Kraftwärmemaschinensystems 10b sei insbesondere auf die 1 und deren Beschreibung verwiesen.
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Das Kraftwärmemaschinensystem 10b umfasst zumindest einer Steuer- oder Regelvorrichtung 70b zur Durchführung eines Verfahrens zum Betrieb des Kraftwärmemaschinensystems 10b.Trotz der vorhergehend beschriebenen Unterschiede kann das anhand der 2 beschriebene Verfahren zum Betrieb des Kraftwärmemaschinensystems 10a ohne Einschränkungen auch zum Betrieb des Kraftwärmemaschinensystems 10b angewendet werden.
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4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kraftwärmemaschinensystems 10c. Das Kraftwärmemaschinensystem 10c umfasst ebenfalls zumindest eine Kraftwärmemaschine 12c, zumindest eine Wärmeverteilungseinheit 14c zur Versorgung zumindest eines Heiz- und/oder Kühlkreislaufs 16c. Das Kraftwärmemaschinensystem 10c umfasst eine Wärmeträgerleitung 18c und eine weitere Wärmeträgerleitung 20c, welche die Kraftwärmemaschine 12c mit der Wärmeverteilungseinheit 14c verbinden.
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Das Kraftwärmemaschinensystem 10c umfasst ebenfalls zumindest einen Vorlauftemperatursensor 22c zur Messung einer Vorlauftemperatur (hier nicht mit einem Bezugszeichen versehen, vgl. Vorlauftemperatur 24a in 2).
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Im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist ein Heiz- und/oder Kühlkreislauf 16c direkt, insbesondere ohne hydraulische Weiche oder dergleichen, an einen Wärmeträgerkreislauf 80c des Kraftwärmemaschinensystems 10c angeschlossen. Insbesondere sind der Wärmeträgerkreislauf 80c und der Heiz- und/oder Kühlkreislauf 16c in zumindest einer Einstellung eines Mehrwegeventils 62c der Wärmeverteilungseinheit 12b hydraulisch gekoppelt. Ferner weist das Kraftwärmemaschinensystem 10c im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen nur eine Wärmeträgerkreispumpe 112c auf, welche zugleich sowohl als Warmwasserkreispumpe als auch als Heiz- und/oder Kühlkreispumpe fungiert.
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Bezüglich weiterer Merkmale des Kraftwärmemaschinensystems 10c sei insbesondere auf die 1 und deren Beschreibung verwiesen.
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Das Kraftwärmemaschinensystem 10c umfasst zumindest einer Steuer- oder Regelvorrichtung 70c zur Durchführung eines Verfahrens zum Betrieb des Kraftwärmemaschinensystems 10c.Trotz der vorhergehend beschriebenen Unterschiede kann das anhand der 2 beschriebene Verfahren zum Betrieb des Kraftwärmemaschinensystems 10a, zumindest im Wesentlichen, auch zum Betrieb des Kraftwärmemaschinensystems 10c angewendet werden. Bei der Durchführung des Verfahrens zum Betrieb des Kraftwärmemaschinensystems 10c muss, wegen der fehlenden hydraulischen Separation, jedoch berücksichtigt werden, dass die mittels des Vorlauftemperatursensors 22c erfasste Vorlauftemperatur, insbesondere bei einer Umstellung zwischen einem Warmwasserbetrieb und einem Heiz- und/oder Kühlbetrieb, größeren Schwankungen unterworfen sein kann, sodass einzelne Kriterien, beispielsweise ein voreingestellter Grenzwert der Vorlauftemperatur, entsprechend angepasst werden.
