DE102023101968A1 - A system comprising a heat pump and at least one other electrical consumer - Google Patents

A system comprising a heat pump and at least one other electrical consumer Download PDF

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Abstract

Die beschriebene Anlage zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens eine elektrische Anlagenkomponente, die sowohl für die Wärmepumpe als auch für den mindestens einen weiteren elektrischen Verbraucher vorgesehen werden muss, durch eine von der Wärmepumpe und dem mindestens einen weiteren elektrischen Verbraucher gemeinsam genutzte elektrische Anlagenkomponente gebildet wird.The system described is characterized in that at least one electrical system component, which must be provided both for the heat pump and for the at least one other electrical consumer, is formed by an electrical system component used jointly by the heat pump and the at least one other electrical consumer.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht auf eine Anlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, also auf eine eine Wärmepumpe und mindestens einen weiteren elektrischen Verbraucher umfassende Anlage.The present invention relates to a system according to the preamble of patent claim 1, i.e. to a system comprising a heat pump and at least one further electrical consumer.

Der genannte mindestens eine weitere Verbraucher ist vorliegend insbesondere, aber nicht ausschließlich ein eine hohe elektrische Leistung benötigender elektrischer Verbraucher wie beispielsweise eine Ladestation für ein Elektrofahrzeug.In the present case, the at least one further consumer is in particular, but not exclusively, an electrical consumer requiring high electrical power, such as a charging station for an electric vehicle.

Durch die immer weitere Verbreitung von Wärmepumpen und insbesondere eine hohe elektrische Leistung benötigenden weiteren elektrischen Verbrauchern wie beispielsweise, aber nicht ausschließlich Ladestationen für Elektrofahrzeuge entstehen sowohl für die Benutzer derselben als auch für die Betreiber der öffentlichen Stromnetze zunehmend neue Probleme in Bezug auf die Effizienz und die Wirtschaftlichkeit.The increasing use of heat pumps and, in particular, other electrical consumers requiring high electrical power, such as, but not limited to, charging stations for electric vehicles, is increasingly creating new problems in terms of efficiency and economic viability for both the users of these stations and the operators of the public electricity grids.

Den Netzbetreibern bereitet es beispielsweise Probleme, dass die einem elektrischen Hausanschluss entnommene maximale Leistung immer weiter zunimmt und zudem die entnommene Leistung stärker als bisher schwankt. Bei privaten Haushalten rechneten die Netzbetreiber früher mit 30 kVA Spitzenlast. Mittlerweile kommen aber noch 11 oder 22 kVA für die Ladestation, und des Weiteren die für den Betrieb der Wärmepumpe benötigte Leistung hinzu. Andererseits beträgt aber die von einem Privathaushalt entnommene elektrische Leistung die meiste Zeit weniger 1 kVA. Deshalb werden in vielen skandinavischen Ländern die Zählergebühren nach benötigter Spitzenleistung gestaffelt. Nichtsdestotrotz stellt es für die Netzbetreiber ein großes Problem dar, bei die vereinbarte Spitzenlast jederzeit liefern zu können.For example, network operators are having problems with the fact that the maximum power drawn from a household electrical connection is constantly increasing and the power drawn fluctuates more than before. For private households, network operators used to calculate a peak load of 30 kVA. But now 11 or 22 kVA are added for the charging station, and the power required to operate the heat pump. On the other hand, the electrical power drawn by a private household is less than 1 kVA most of the time. That is why meter fees in many Scandinavian countries are staggered according to the peak power required. Nevertheless, it is a major problem for network operators to be able to deliver the agreed peak load at all times.

Auf Seiten der Anlagenbenutzer ist es unter anderem ein Problem. Neu hinzu kommende elektrische Verbraucher, insbesondere elektrische Verbraucher mit einem hohen Bedarf an elektrischer Energie in das existierende Stromnetz des Privathaushalts zu integrieren. Bekanntlich ist der Einbau von Ladestationen für Elektrofahrzeugen, also der Einbau der sogenannten Wallboxes mit einem sehr hohen technischen und finanziellen Aufwand verbunden.One of the problems for system users is integrating new electrical consumers, particularly those with a high demand for electrical energy, into the existing power grid of private households. It is well known that installing charging stations for electric vehicles, i.e. installing so-called wall boxes, involves a very high level of technical and financial effort.

Außerdem können dann höhere Zählergebühren für höhere Spitzlasten den Betrieb verteuern.In addition, higher meter fees for higher peak loads can make operations more expensive.

Zugleich wollen immer mehr Betreiber von Photovoltaik-Dachanlagen die durch ihre Photovoltaik-Anlagen erzeugte elektrische Energie effizienter nutzen. Das heißt sie wollen einen möglichst großen Anteil hiervon selbst benutzen, anstatt Strom für wenig Geld ins öffentliche Stromnetz einzuspeisen und ihn kurze Zeit später für einen erheblich höheren Preis wieder dem Stromnetz zu entnehmen. Batteriespeicher schaffen hier etwas Abhilfe, sind aber dafür ziemlich teuer.At the same time, more and more operators of photovoltaic roof systems want to use the electrical energy generated by their photovoltaic systems more efficiently. This means that they want to use as much of it as possible themselves, instead of feeding electricity into the public power grid for little money and then taking it back out of the grid a short time later for a much higher price. Battery storage systems provide some relief here, but are quite expensive.

Aus den genannten Gründen erweist sich der Einsatz von Regelungen als vorteilhaft, durch die trotz eines sehr hohen Strombedarfs die Spitzenlast in Grenzen gehalten wird. Solche Regelungen arbeiten im einfachsten Fall nach einer einfachen Prioritätenliste, also beispielsweise wie folgt: Steht mehr Energie zur Verfügung als der Haushalt gerade benötigt, kann die Wärmepumpe einen Pufferspeicher auf die geforderte Mindesttemperatur bringen. Ist noch mehr Energie verfügbar oder der Pufferspeicher bereits auf die Mindesttemperatur gebracht, wird das Auto geladen. Ist das Auto geladen, heizt die Wärmepumpe den Pufferspeicher weiter auf, um Wärme für später zu puffern. Wenn dann immer noch Energie verfügbar ist, wird der Pool geheizt usw.For the reasons mentioned above, it is advantageous to use controls that keep peak loads within limits despite very high electricity requirements. In the simplest case, such controls work according to a simple list of priorities, for example as follows: If more energy is available than the household currently needs, the heat pump can bring a buffer storage tank to the required minimum temperature. If more energy is available or the buffer storage tank has already been brought to the minimum temperature, the car is charged. Once the car is charged, the heat pump continues to heat the buffer storage tank in order to buffer heat for later. If there is still energy available, the pool is heated, etc.

Eine solche Regelung kann jedoch offensichtlich nicht alle Probleme lösen.However, such a regulation obviously cannot solve all problems.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Anlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, dass sie einfacher aufbaubar ist, einfacher in Hausinstallationen integrierbar, und effizienter und wirtschaftlicher herstellbar, installierbar und betreibbar ist.The present invention is therefore based on the object of developing the system according to the preamble of patent claim 1 in such a way that it is easier to set up, easier to integrate into domestic installations, and can be manufactured, installed and operated more efficiently and economically.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Anlage gemäß Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by the system according to patent claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind der folgenden Beschreibung, den Figuren und den Unteransprüchen entnehmbar.Advantageous further developments can be taken from the following description, the figures and the dependent claims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand vom Ausführungsbespielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen

  • 1 eine eine Wärmepumpe und eine Ladestation für ein Elektrofahrzeug umfassende herkömmliche Anlage,
  • 2 eine gegenüber der in der 1 gezeigten Anlage modifizierte Anlage, bei welcher mindestens eine elektrische Komponente, die sowohl für die Wärmepumpe als auch für Ladestation vorgesehen werden muss, durch eine von der Wärmepumpe und der Ladestation gemeinsam genutzte elektrische Komponente gebildet wird,
  • 3 ein hier vorgestelltes Ausführungsbeispiel des Aufbaus der Wärmepumpen-/Ladestations-Einheit gemäß 2, und
  • 4 eine eine Wärmepumpe und mindestens eine Ladestation für ein Elektrofahrzeug umfassende Anlage, mit weiteren Anlagenkomponenten, und weiteren gemeinsam genutzten Anlagenkomponenten.
The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments with reference to the figures.
  • 1 a conventional system comprising a heat pump and a charging station for an electric vehicle,
  • 2 one compared to the one in the 1 system modified from the system shown, in which at least one electrical component that must be provided for both the heat pump and the charging station is formed by an electrical component shared by the heat pump and the charging station,
  • 3 an example of the design of the heat pump/charging station unit according to 2 , and
  • 4 a system comprising a heat pump and at least one charging station for an electric vehicle, with other system components, and other shared system components.

Im Folgenden wird eine besonders effizient und wirtschaftlich herstellbare, installierbare und betreibbare Anlage beschrieben, die eine Wärmepumpe und mindestens einen weiteren elektrischen Verbraucher umfasst. Die Effizienz und die Wirtschaftlichkeit gegenüber herkömmlichen Anlagen dieser Art lassen sich besonders stark steigern, wenn der mindestens eine weitere elektrischer Verbraucher ein Verbraucher ist, der wie die Wärmepumpe einen hohen Bedarf an elektrischer Energie hat. Dies ist jedoch keine zwingende Voraussetzung. Das Vorsehen der hier vorgestellten Erfindung erweist sich auch als vorteilhaft, wenn der mindestens eine weitere elektrische Verbraucher ein Verbraucher mit geringem Energiebedarf ist.The following describes a system that can be manufactured, installed and operated particularly efficiently and economically, which comprises a heat pump and at least one other electrical consumer. The efficiency and cost-effectiveness compared to conventional systems of this type can be increased particularly significantly if the at least one other electrical consumer is a consumer that, like the heat pump, has a high demand for electrical energy. However, this is not a mandatory requirement. The provision of the invention presented here also proves to be advantageous if the at least one other electrical consumer is a consumer with a low energy demand.

Die Wärmepumpe ist im betrachteten Beispiel die Wärmepumpe einer Wärmepumpenheizung, kann aber grundsätzlich eine beliebige Wärmepumpe für einen beliebigen Einsatzzweck sein.In the example considered, the heat pump is the heat pump of a heat pump heating system, but in principle it can be any heat pump for any purpose.

Vorliegend wird der mindestens eine weitere elektrische Verbraucher durch eine oder mehrere Ladestationen, genauer gesagt Ladestationen für Elektrofahrzeuge gebildet.In this case, the at least one additional electrical consumer is formed by one or more charging stations, more precisely charging stations for electric vehicles.

Der mindestens eine weitere elektrische Verbraucher kann aber auch durch einen oder mehrere andere elektrische Verbraucher gebildet werden. Unabhängig hiervon kann die Anzahl der weiteren elektrischen Verbraucher beliebig sein. Und wenn mehrere weitere elektrische Verbraucher vorgesehen sind, müssen dies nicht elektrische Verbraucher der gleichen Art sein, sondern können unabhängig voneinander beliebige elektrische Verbraucher sein.The at least one additional electrical consumer can also be formed by one or more other electrical consumers. Irrespective of this, the number of additional electrical consumers can be any. And if several additional electrical consumers are provided, these do not have to be electrical consumers of the same type, but can be any electrical consumer independently of one another.

Die 1 zeigt wie eine herkömmliche Anlage aufgebaut ist, die eine Wärmepumpe 13 und eine Ladestation 23 enthält. Die Ladestation ist im betrachteten Beispiel eine Mode-3-Ladestation, könnte aber auch eine Ladestation mit einem beliebigen anderen Lademodus sein.The 1 shows how a conventional system is constructed, which contains a heat pump 13 and a charging station 23. In the example considered, the charging station is a Mode 3 charging station, but could also be a charging station with any other charging mode.

Die Stromversorgung der genannten Geräte erfolgt über einen Hausanschluss H, der an das öffentliche Stromnetz angeschlossen ist. Die Wärmepumpe 13 und die Ladestation 23 sind über vollständig voneinander getrennte separate Leitungswege LW1 und LW2 mit dem Hausanschluss H verbunden.The power supply for the devices mentioned is via a house connection H, which is connected to the public power grid. The heat pump 13 and the charging station 23 are connected to the house connection H via completely separate cable routes LW1 and LW2.

Der erste Leitungsweg LW1 beginnt am Hausanschluss H, durchläuft dann zunächst einen in den Figuren als RCD (Residual Current Device) bezeichneten ersten Fehlerstromschutzschalter 11, beispielsweise, aber nicht zwingend vom Typ B oder B+, anschließend einen ersten Sicherungsautomaten 12, und endet in der Wärmepumpe 13. Die dazwischen verlaufenden elektrischen Leitungen umfassen einen oder mehrere Phasenleiter (L1, L2, L3), einen Neutralleiter (Nullleiter, N), und einen Schutzleiter (Erde, PE).The first line path LW1 begins at the house connection H, then passes through a first residual current device 11, referred to in the figures as an RCD (Residual Current Device), for example, but not necessarily of type B or B+, then a first circuit breaker 12, and ends in the heat pump 13. The electrical lines running between them comprise one or more phase conductors (L1, L2, L3), a neutral conductor (neutral conductor, N), and a protective conductor (earth, PE).

Der zweite Leitungsweg LW2 beginnt ebenfalls am Hausanschluss H, durchläuft dann zunächst einen in den Figuren als RCD (Residual Current Device) bezeichneten zweiten Fehlerstromschutzschalter 21, beispielsweise, aber nicht zwingend vom Typ B oder B+, anschließend einen zweiten Sicherungsautomaten 22, und endet in der Ladestation 23. Die dazwischen verlaufenden elektrischen Leitungen umfassen einen oder mehrere Phasenleiter (L1, L2, L3), einen Neutralleiter (Nullleiter, N), und einen Schutzleiter (Erde, PE).The second line path LW2 also begins at the house connection H, then first passes through a second residual current device 21, referred to in the figures as an RCD (Residual Current Device), for example, but not necessarily of type B or B+, then a second circuit breaker 22, and ends in the charging station 23. The electrical lines running between them comprise one or more phase conductors (L1, L2, L3), a neutral conductor (neutral conductor, N), and a protective conductor (earth, PE).

Die 2 zeigt eine gegenüber der in der 1 gezeigten Anlage modifizierte Anlage, bei welcher mindestens eine elektrische Komponente, die sowohl für die Wärmepumpe als auch für die Ladestation vorgesehen werden muss, durch eine von der Wärmepumpe und Ladestation gemeinsam genutzte elektrische Komponente gebildet wird. Genauer gesagt ist es bei der in der 2 gezeigten Anlage so, dass die Wärmepumpe 13 und die Ladestation 23 zu einer Wärmepumpen- / Ladestations-Einheit 33 zusammengefasst sind, die über einen einzigen gemeinsamen Leitungsweg LW3 mit dem Hausanschluss verbunden sind.The 2 shows a difference from the 1 system shown, in which at least one electrical component that must be provided for both the heat pump and the charging station is formed by an electrical component shared by the heat pump and the charging station. More specifically, in the system shown in the 2 shown system such that the heat pump 13 and the charging station 23 are combined to form a heat pump / charging station unit 33, which are connected to the house connection via a single common line route LW3.

Der gemeinsame Leitungsweg LW3 beginnt am Hausanschluss H, durchläuft dann zunächst einen in den Figuren als RCD (Residual Current Device) bezeichneten gemeinsamen Fehlerstromschutzschalter 31, beispielsweise, aber nicht zwingend vom Typ B oder B+, anschließend einen gemeinsamen Sicherungsautomaten 32, und endet in der bereits erwähnten Wärmepumpen- / Ladestations-Einheit 33. Die dazwischen verlaufenden elektrischen Leitungen umfassen einen oder mehrere Phasenleiter (L1, L2, L3), einen Neutralleiter (Nullleiter, N), und einen Schutzleiter (Erde, PE).The common line path LW3 begins at the house connection H, then first passes through a common residual current device 31, referred to in the figures as an RCD (Residual Current Device), for example, but not necessarily of type B or B+, then a common circuit breaker 32, and ends in the heat pump / charging station unit 33 already mentioned. The electrical lines running between them comprise one or more phase conductors (L1, L2, L3), a neutral conductor (neutral conductor, N), and a protective conductor (earth, PE).

Der Vollständigkeit halber sei angemerkt, dass die in der Anlage gemäß 2 zum Einsatz kommende Ladestation eine Ladestation mit Lademodus 3 oder 4 nach IEC 61851-1 ist. Prinzipiell kann es sich um eine beliebige Ladestation handeln. Die Wärmepumpen-/Ladestations-Einheit 33 kann auch mehrere Ladestationen enthalten, wobei die mehreren Ladestationen unterschiedliche Typen von Ladestationen umfassen können.For the sake of completeness, it should be noted that the data provided in the Annex 2 The charging station used is a charging station with charging mode 3 or 4 according to IEC 61851-1. In principle, it can be any charging station. The heat pump/charging station unit 33 can also contain several charging stations, whereby the several charging stations can include different types of charging stations.

Die in der 2 gezeigte Anlage ermöglicht es, dass eine Wärmepumpe bei einem geeigneten Aufstellort, beispielsweise bei Aufstellung im Hof oder in Garagennähe auch als Ladestation nutzbar ist.The 2 The system shown allows a heat pump to be used with a suitable Installation location, for example when installed in the yard or near the garage, it can also be used as a charging station.

Die Ladestation kann dabei im Gehäuse der Wärmepumpe integriert sein, sodass die Wärmepumpen- / Ladestations-Einheit 33 dann im Ergebnis eine Wärmepumpe mit integrierter Wallbox ist.The charging station can be integrated into the housing of the heat pump, so that the heat pump/charging station unit 33 is then ultimately a heat pump with an integrated wall box.

Die Ladestation oder ein Teil derselben kann aber auch über ein vorzugsweise kurzes Kabel von der Wärmepumpe abgesetzt sein. Vorzugsweise befindet sich auch in diesem Fall diejenigen Komponenten der Wärmepumpe und der Ladestation, die während des Betriebes Abwärme erzeugen, innerhalb des Gehäuses der Wärmepumpe. Insbesondere verbleibt die Elektronik der Ladestation vorzugsweise in jedem Fall in der Wärmepumpe. Das heißt, der von der Wärmepumpe abgesetzte Teil der Ladestation ist vorzugsweise rein passiv und enthält insbesondere keine Elektronik.The charging station or part of it can also be separated from the heat pump via a preferably short cable. In this case, too, the components of the heat pump and the charging station that generate waste heat during operation are preferably located within the housing of the heat pump. In particular, the electronics of the charging station preferably remain in the heat pump in any case. This means that the part of the charging station separated from the heat pump is preferably purely passive and in particular does not contain any electronics.

Durch Absetzen der Ladestation von der Wärmepumpe über ein vorzugsweise kurzes Kabel ist es bei der in der 2 gezeigten Anlage beispielsweise möglich, die Wärmepumpe im Freien neben einer Garagenwand aufzustellen, und auf der gegenüberliegenden Innenseite der Garagenwand eine oder mehrere Ladestationen anzubringen. Auch von einer im Gebäudeinneren aufgestellten Wärmepumpe kann eine Ladestation über ein vorzugsweise kurzes Kabel abgesetzt werden. Wenn sich beispielsweise ein Technikraum und eine Garage eine gemeinsame Wand teilen, kann die Wärmepumpe im Technikraum neben dieser Wand aufgestellt werden, und die Ladestation auf der gegenüberliegenden Seite dieser Wand in der Garage angebracht werden.By separating the charging station from the heat pump via a preferably short cable, it is possible to 2 For example, in the system shown, it is possible to set up the heat pump outdoors next to a garage wall and to install one or more charging stations on the opposite inside of the garage wall. A charging station can also be connected to a heat pump installed inside the building using a preferably short cable. If, for example, a utility room and a garage share a wall, the heat pump can be set up in the utility room next to this wall and the charging station can be installed on the opposite side of this wall in the garage.

Unabhängig von alledem ist der Aufbau der in der 2 gezeigten Anlage erkennbar einfacher als der Aufbau der die selbe Funktion aufweisenden Anlage gemäß 1. Die Stromversorgung für die Wärmepumpe und für die Ladestation erfolgt über die selben, gemeinsam genutzten Kabel, sodass also eine geringere Anzahl von Kabeln erforderlich ist. Außerdem müssen nur ein einziger, gemeinsam genutzter Fehlerstromschutzschalter und ein einziger, gemeinsam genutzter Sicherungsautomat vorgesehen werden. Die gemeinsame Nutzung der genannten Anlagenkomponenten für die Wärmepumpe und die Ladestation ermöglicht insbesondere, aber selbstverständlich bei bereits bestehenden Gebäuden einen sehr viel einfacheren und kostengünstigeren Einbau der Anlage.Regardless of all this, the structure of the 2 shown system is noticeably simpler than the structure of the system with the same function according to 1 . The power supply for the heat pump and the charging station is provided via the same, shared cables, so fewer cables are required. In addition, only a single, shared residual current device and a single, shared circuit breaker need to be provided. The shared use of the above-mentioned system components for the heat pump and the charging station makes the installation of the system much simpler and more cost-effective, particularly but of course in existing buildings.

Die 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines vorteilhaften Aufbaus der in der 2 gezeigten Wärmepumpen-/Ladestations-Einheit 33. Die in der 3 gezeigte Einheit 33 enthält neben einer Wärmepumpe 331 und n Ladestationen 332-1 bis 332-n eine Eingangsleistungsmessvorrichtung 333 und eine Steuervorrichtung 334.The 3 shows an embodiment of an advantageous structure of the 2 shown heat pump/charging station unit 33. The 3 The unit 33 shown contains, in addition to a heat pump 331 and n charging stations 332-1 to 332-n, an input power measuring device 333 and a control device 334.

Die Eingangsleistungsmessvorrichtung 333 ist über den gemeinsamen Leitungsweg LW3 mit dem Hausanschluss H verbunden. Die Eingangsleistungsmessvorrichtung 333 ermittelt die aktuell von der Wärmepumpen-/Ladestations-Einheit 33 über den Leitungsweg LW3 aufgenommene elektrische Gesamtleistung, und die Steuervorrichtung 334 steuert abhängig vom Ermittlungsergebnis die Wärmepumpe 331 und die Ladestationen 332-1 bis 332-n an.The input power measuring device 333 is connected to the house connection H via the common line path LW3. The input power measuring device 333 determines the total electrical power currently consumed by the heat pump/charging station unit 33 via the line path LW3, and the control device 334 controls the heat pump 331 and the charging stations 332-1 to 332-n depending on the result of the determination.

Die Steuervorrichtung 334 ist der mit Eingangsleistungsmessvorrichtung 333 verbunden und erhält über diese Verbindung Informationen über die ermittelte elektrische Gesamtleistung und/oder das Verhältnis der ermittelten Gesamtleistung zu bestimmten Gesamtleistungs-Grenzwerten. Es können mehrere Gesamtleistungs-Grenzwerte existieren, wobei es von der aktuellen Zeit, der maximalen Belastbarkeit des Leitungsweges LW3, der Unaufschiebbarkeit oder der Priorität des Betriebes bestimmter elektrischer Verbraucher, dem aktuellen Strompreis, der aktuellen Auslastung des öffentlichen Stromnetzes, oder beliebigen sonstigen Parametern abhängen kann, welcher Gesamtleistungs-Grenzwert zum jeweiligen Zeitpunkt zu berücksichtigen ist. Liegt die ermittelte Gesamtleistung über dem aktuell zu berücksichtigenden Gesamt-Leistungsgrenzwert, dann schaltet die Steuervorrichtung einen oder mehrere elektrische Verbraucher ab oder steuert sie so an, dass die Aufnahme elektrischer Leistung durch diese beschränkt ist. Dabei kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn die Ansteuerung der elektrischen Verbraucher durch die Steuervorrichtung 334 selbst bei gleichbleibenden Bedingungen nicht dauerhaft beibehalten wird, sondern in mehr oder weniger großen zeitlichen Abständen Änderungen in der Ansteuerung vorgenommen werden, durch welche dann andere elektrische Verbraucher als bisher deaktiviert oder leistungsmäßig gedrosselt, und andere Verbraucher als bisher mit Energie versorgt werden. Was genau die Steuervorrichtung hierbei in welcher Reihenfolge tut, kann in der Steuervorrichtung 334 fest eingestellt oder programmiert sein, oder der Steuervorrichtung aktuell von außen vorgebbar sein.The control device 334 is connected to the input power measuring device 333 and receives information via this connection about the determined total electrical power and/or the ratio of the determined total power to certain total power limit values. There can be several total power limit values, whereby the total power limit value to be taken into account at any given time can depend on the current time, the maximum load capacity of the line route LW3, the urgency or priority of the operation of certain electrical consumers, the current electricity price, the current utilization of the public power grid, or any other parameters. If the determined total power is above the total power limit value to be taken into account at the time, the control device switches off one or more electrical consumers or controls them in such a way that the consumption of electrical power by them is limited. It can prove advantageous if the control of the electrical consumers by the control device 334 is not maintained permanently even under constant conditions, but rather changes are made to the control at more or less long intervals, as a result of which other electrical consumers than before are deactivated or throttled in terms of performance, and other consumers than before are supplied with energy. What exactly the control device does in which order can be set or programmed in the control device 334, or the control device can be currently specified from outside.

Um die in der Wärmepumpen-/Ladestations-Einheit 33 enthaltenen elektrischen Verbraucher, im betrachteten Beispiel also die Wärmepumpe 331 und die Ladestationen 332-1 bis 332-n entsprechend ansteuern zu können, ist die Steuervorrichtung 334 über entsprechende Steuerleitungen mit diesen verbunden. Da die vorhandenen Ladestationen im betrachteten Beispiel Mode-3-Ladestationen sind, werden zu diesen die bekannten CP- und PP-Signale übertragen. Es versteht sich jedoch von selbst, dass andere Arten von Ladestationen andere Steuersignale erfordern können, und die Steuervorrichtung 334 dann eben diese anderen Steuersignale überträgt.In order to be able to control the electrical consumers contained in the heat pump/charging station unit 33, i.e. the heat pump 331 and the charging stations 332-1 to 332-n in the example considered, the control device 334 is connected to them via corresponding control lines. Since the charging stations in the example considered are Mode 3 charging stations, the known CP and PP signals are sent to them. However, it goes without saying that other types of charging stations may require other control signals, and the control device 334 then transmits these other control signals.

Ein sehr wichtiger Aspekt der beschriebenen Steuerung besteht darin, dass der gemeinsam genutzte Leitungsweg LW3 nicht durch zu hohe elektrische Leistungen überlastet wird. Da nämlich mehrere elektrische Verbraucher mit hohem Leistungsbedarf über den einzigen Leitungsweg LW3 mit Energie versorgt werden, ist die kontinuierliche Überwachung der Auslastung des Leitungsweges LW3 von besonderer Bedeutung. Das heißt, die Steuervorrichtung 334 muss unabhängig von allen sonstigen Vorgaben und Freiheiten stets sicherstellen, dass der gemeinsam genutzte Leitungsweg LW3 nicht durch zu hohe elektrische Leistungen überlastet wird. Wenn dies sichergestellt ist, muss bei der Dimensionierung des gemeinsamen Leitungsweges LW3 und der von diesem durchlaufenen Anlagenkomponenten nicht die maximal denkbare elektrische Leistung zugrunde gelegt werden, sondern eine unter normalen Umständen zu erwartende geringere Leistung.A very important aspect of the control system described is that the shared line LW3 is not overloaded by excessive electrical power. Since several electrical consumers with high power requirements are supplied with energy via the single line LW3, continuous monitoring of the utilization of the line LW3 is particularly important. This means that the control device 334 must always ensure, regardless of all other specifications and freedoms, that the shared line LW3 is not overloaded by excessive electrical power. If this is ensured, the dimensioning of the shared line LW3 and the system components it passes through does not have to be based on the maximum conceivable electrical power, but rather on a lower power that would be expected under normal circumstances.

Wie sich aus den vorstehenden Erläuterungen ergibt, sind die Eingangsleistungsmessvorrichtung 333 und die Steuervorrichtung 334 ebenfalls von der Wärmepumpe 331 und den Ladestationen 332-1 bis 332-n gemeinsam genutzte Anlagenkomponenten.As is clear from the above explanations, the input power measuring device 333 and the control device 334 are also system components shared by the heat pump 331 and the charging stations 332-1 to 332-n.

Die Eingangsleistungsmessvorrichtung 333 und/oder die Steuervorrichtung 334 müssen nicht zwangsweise Bestandteil der Wärmepumpen-/Ladestations-Einheit 33 sein. Insbesondere die Eingangsleistungsmessvorrichtung 333 könnte beispielsweise auch Bestandteil des gemeinsam genutzten Leitungsweges LW3 sein.The input power measuring device 333 and/or the control device 334 do not necessarily have to be part of the heat pump/charging station unit 33. In particular, the input power measuring device 333 could, for example, also be part of the shared line path LW3.

Die 4 zeigt eine eine Wärmepumpe und mindestens eine Ladestation für ein Elektrofahrzeug umfassende Anlage, mit weiteren Anlagenkomponenten und weiteren gemeinsam genutzten Anlagenkomponenten.The 4 shows a system comprising a heat pump and at least one charging station for an electric vehicle, with further system components and other shared system components.

Von der Wärmepumpe sind in der 4 nur die vorliegend besonders interessierenden Komponenten derselben gezeigt, nämlich ein Wechselrichter 41 für einen Lüfter der Wärmepumpe, ein Wechselrichter 42 für einen Verdichter der Wärmepumpe, und ein DC-Heizstab, also mit Gleichspannung betriebener Heizstab 43 der Wärmepumpe. Die Funktionen und die die konstruktiven Details des Lüfters, des Verdichters, und des DC-Heizstabes in einer Wärmepumpe sind allgemein bekannt und bedürfen keiner Erläuterung. Die dem Lüfter und dem Verdichter vorgeschalteten Wechselrichter 41 und 42 erzeugen aus einer diesen zugeführten Gleichspannung die für den Betrieb des Lüfters und des Verdichters benötigten Wechselspannungen.The heat pump is in the 4 only the components of particular interest here are shown, namely an inverter 41 for a heat pump fan, an inverter 42 for a heat pump compressor, and a DC heating rod, i.e. a heat pump heating rod 43 operated with direct current. The functions and the design details of the fan, the compressor, and the DC heating rod in a heat pump are generally known and do not require any explanation. The inverters 41 and 42 connected upstream of the fan and the compressor generate the alternating voltages required for the operation of the fan and the compressor from a direct current supplied to them.

Bei der mindestens einen Ladestation handelt es sich im betrachteten Beispiel um eine oder mehrere Mode-4 Ladestationen. Wie schon bei den vorangehenden Beispielen könnte es sich zumindest bei entsprechender Anpassung an die gegebenen Verhältnisse auch um beliebige andere Ladestationen handeln. Von der mindestens einen Ladestation sind in der 4 ebenfalls nur die vorliegend besonders interessierenden Komponenten derselben gezeigt, nämlich ein Zweirichtungs-DC/DC-Wandler 44. Der Zweirichtungs-DC/DC-Wandler 44 erzeugt unter anderem aus einer ihm zugeführten Gleichspannung die für den Betrieb der mindestens einen Ladestation benötigte andere Gleichspannung.In the example considered, the at least one charging station is one or more Mode-4 charging stations. As in the previous examples, it could also be any other charging station, at least if adapted to the given conditions. Of the at least one charging station, 4 also only the components of particular interest here are shown, namely a bidirectional DC/DC converter 44. The bidirectional DC/DC converter 44 generates, among other things, the other direct voltage required for the operation of the at least one charging station from a direct voltage supplied to it.

Alle vorstehend genannten Komponenten 41 - 44 der Wärmepumpe und der mindestens einen Ladestation werden über einen DC-Zwischenkreis 45 mit Gleichstrom versorgt.All of the above-mentioned components 41 - 44 of the heat pump and the at least one charging station are supplied with direct current via a DC intermediate circuit 45.

Der DC-Zwischenkreis 45 wird von mehreren verschiedenen Energiequellen gespeist und gibt an die vorstehend genannten Komponenten 41 - 44 der Wärmepumpe und der mindestens einen Ladestation, sowie an weitere elektrische Verbraucher und/oder Energiespeicher ein Gleichstrom aus.The DC intermediate circuit 45 is fed by several different energy sources and outputs a direct current to the above-mentioned components 41 - 44 of the heat pump and the at least one charging station, as well as to other electrical consumers and/or energy storage devices.

Der DC-Zwischenkreis 45 kann beispielsweise durch einen oder mehrere Kondensatoren gebildet werden. Diese sorgen dafür, dass der DC-Zwischenkreis eine Spannungsquelle darstellt, deren Spannung weitgehend unabhängig von vorhandenen Unterschieden zwischen den Spannungen der dem DC-Zwischenkreis 45 mit elektrischer Energie versorgenden Energiequellen eine geglättete konstante Gleichspannung ist.The DC intermediate circuit 45 can be formed, for example, by one or more capacitors. These ensure that the DC intermediate circuit represents a voltage source whose voltage is a smoothed, constant direct voltage that is largely independent of existing differences between the voltages of the energy sources supplying the DC intermediate circuit 45 with electrical energy.

Die den DC-Zwischenkreis 45 mit elektrischer Energie speisenden Energiequellen sind:

  • - Das öffentliche Stromnetz. Dieses ist über den Hausanschluss, den gemeinsamen Leitungsweg LW3, und einen Ein- oder Zweirichtungs-AC/DC-Umrichter 46 mit PFC-Funktion mit dem DC-Zwischenkreis 45 verbunden. Der AC/DC-Umrichter 46 erzeugt aus der Wechselspannung des öffentlichen Stromnetzes eine pulsierende Gleichspannung einer bestimmten Größe und speist diese in den DC-Zwischenkreis 45 ein. Wenn dem öffentlichen Stromnetz immer nur Strom entnommen wird, ist es ausreichend, wenn der AC/DC-Umrichter durch einen Einrichtungs-AC/DC-Umrichter gebildet wird, der „nur“ die genannte AC/DC-Umrichtung durchführt. Wenn in das öffentliche Stromnetz auch Strom einspeisbar sein soll, wird vorzugsweise ein Zweirichtungs-AC/DC-Umrichter vorgesehen, der zusätzlich dem DC-Zwischenkreis entnommenen Strom einer geeigneten DC/AC-Umrichtung unterziehen und über den gemeinsamen Leitungsweg LW3 und den Hausanschluss ins öffentliche Stromnetz einspeisen kann.
The energy sources that supply the DC intermediate circuit 45 with electrical energy are:
  • - The public power grid. This is connected to the DC intermediate circuit 45 via the house connection, the common line path LW3, and a one- or two-way AC/DC converter 46 with PFC function. The AC/DC converter 46 generates a pulsating direct voltage of a certain size from the alternating voltage of the public power grid and feeds this into the DC intermediate circuit 45. If only electricity is ever taken from the public power grid, it is sufficient if the AC/DC converter is formed by a one-way AC/DC converter that "only" carries out the aforementioned AC/DC conversion. If electricity is also to be fed into the public power grid, a two-way AC/DC converter is preferably used. which can also subject the current taken from the DC intermediate circuit to a suitable DC/AC conversion and feed it into the public power grid via the common line path LW3 and the house connection.

Die integrierte PFC-Funktion bewirkt eine Power Factor Correction bzw. Leistungsfaktorkorrektur. Hierdurch werden bekanntlich unerwünschte Oberschwingungen herausgefiltert, damit der Leistungsfaktor innerhalb des gesetzlich vorgeschriebenen Bereiches (siehe die europäische Norm DIN EN 61000-3-2) bleibt. Der Vollständigkeit halber sei an dieser Stelle erwähnt, dass zumindest für ins öffentliche Stromnetz eingespeiste elektrische Energie, die wie im betrachteten Beispiel durch eine Photovoltaik (PV)-Anlage erzeugt und über einen MPPT (Maximum Power Point Tracker / Maximal-Leistungspunkt-Sucher) und den DC-Zwischenkreis 45 ins öffentliche Stromnetz eingespeist wird, keine Leistungsfaktorkorrektur erfolgen muss.

  • - Die Photovoltaik (PV)-Anlage. Diese ist über einen MPPT (Maximum Power Point Tracker / Maximal-Leistungspunkt-Sucher) 47 mit dem DC-Zwischenkreis 45 verbunden. Der MPPT ist eine bei PV-Anlagen standardmäßig vorgesehene Komponente zur Optimierung der entnehmbaren Leistung. Bemerkenswert ist im betrachteten Beispiel jedoch der direkte Anschluss der PV-Anlage an den DC-Zwischenkreis 45. Bei herkömmlichen Anlagen würde die von der PV-Anlage gelieferte Gleichspannung zunächst in die Spannung des öffentlichen Stromnetzes, also beispielsweise eine 230V/400V-Wechselspannung umgewandelt werden. Will man hiermit beispielsweise eine Batterie laden oder einen anderen mit Gleichstrom zu betreibenden elektrischen Verbraucher mit Energie versorgen, muss die Wechselspannung wieder zurück in eine Gleichspannung gewandelt werden. Durch die bei der Anlage gemäß 4 praktizierte direkte Einspeisung der elektrischen Leistung in den DC-Zwischenkreis 45 und die Versorgung von ausgewählten elektrischen Verbrauchern aus dem DC-Zwischenkreis 45 erspart man sich den aufwendigen und verlustbehafteten Umweg über die Spannung des öffentlichen Stromnetzes, also beispielsweise über die 230V/400V-Wechselspannung. Zumindest lässt sich damit die Anzahl der erforderlichen Umwandlungen reduzieren. Vor allem die Anzahl der einen besonders geringen Wirkungsgrad aufweisenden AC/DC- und DC/AC-Wandlungen kann reduziert werden. Letzteres ist auch deshalb der Fall, weil manche elektrischen Verbraucher, insbesondere elektrische Verbraucher mit großer Induktivität anstatt mit Wechselstrom (AC) auch mit einer rechteckförmigen Spannung versorgt werden können. Dies lässt sich dahingehend ausnutzen, dass die Versorgungsspannungen für solche elektrischen Verbraucher vorzugsweise nicht durch DC/AC-Wandler, sondern durch einen höheren Wirkungsgrad aufweisende DC/DC-Wandler erzeugt werden.
  • - der Batteriespeicher der PV-Anlage. Dieser ist über den DC/DC-Wandler 48 mit dem DC-Zwischenkreis 45 verbunden. Auf das Laden des Batteriespeichers wird später noch genauer eingegangen.
  • - die Batterie eines an eine Ladestation angeschlossenen Elektrofahrzeuges. Diese ist über die mindestens eine Ladestation und den DC/DC-Wandler 44 mit dem DC-Zwischenkreis 45 verbunden. Da der DC/DC-Wandler 44 ein Zweirichtungswandler ist, kann die Elektrofahrzeug-Batterie hierüber sowohl geladen als auch entladen werden, wobei die Entladung durch eine Einspeisung von elektrischer Energie in den DC-Zwischenkreis bewirkt wird.
The integrated PFC function causes a power factor correction. This is known to filter out unwanted harmonics so that the power factor remains within the legally prescribed range (see the European standard DIN EN 61000-3-2). For the sake of completeness, it should be mentioned at this point that at least for electrical energy fed into the public power grid, which is generated by a photovoltaic (PV) system as in the example considered and fed into the public power grid via an MPPT (maximum power point tracker) and the DC intermediate circuit 45, no power factor correction is required.
  • - The photovoltaic (PV) system. This is connected to the DC intermediate circuit 45 via an MPPT (Maximum Power Point Tracker) 47. The MPPT is a standard component in PV systems to optimize the power that can be drawn. What is remarkable in the example considered, however, is the direct connection of the PV system to the DC intermediate circuit 45. In conventional systems, the DC voltage supplied by the PV system would first be converted into the voltage of the public power grid, for example a 230V/400V AC voltage. If you want to use this to charge a battery, for example, or to supply another electrical consumer that is to be operated with direct current, the AC voltage must be converted back into a DC voltage. The system is designed according to 4 The direct feeding of electrical power into the DC intermediate circuit 45 and the supply of selected electrical consumers from the DC intermediate circuit 45 saves the complex and loss-making detour via the voltage of the public power grid, for example via the 230V/400V alternating voltage. At least this reduces the number of conversions required. In particular, the number of AC/DC and DC/AC conversions, which have a particularly low efficiency, can be reduced. The latter is also the case because some electrical consumers, particularly electrical consumers with high inductance, can also be supplied with a rectangular voltage instead of alternating current (AC). This can be exploited in such a way that the supply voltages for such electrical consumers are preferably generated not by DC/AC converters, but by DC/DC converters with a higher efficiency.
  • - the battery storage of the PV system. This is connected to the DC intermediate circuit 45 via the DC/DC converter 48. Charging the battery storage will be discussed in more detail later.
  • - the battery of an electric vehicle connected to a charging station. This is connected to the DC intermediate circuit 45 via the at least one charging station and the DC/DC converter 44. Since the DC/DC converter 44 is a bidirectional converter, the electric vehicle battery can be both charged and discharged via this, with the discharge being brought about by feeding electrical energy into the DC intermediate circuit.

Es dürfte einleuchten und bedarf keiner näheren Erläuterung, dass der DC-Zwischenkreis 45 weder mit allen genannten Energiequellen verbunden sein muss noch von allen genannten Energiequellen elektrische Energie zugeführt bekommen muss. Der DC-Zwischenkreis 45 kann prinzipiell mit beliebigen und beliebig vielen der genannten Energiequellen verbunden sein und von beliebigen und beliebig vielen der genannten Energiequellen elektrische Energie zugeführt bekommen.It should be obvious and does not require any further explanation that the DC intermediate circuit 45 does not have to be connected to all of the energy sources mentioned, nor does it have to be supplied with electrical energy from all of the energy sources mentioned. In principle, the DC intermediate circuit 45 can be connected to any and any number of the energy sources mentioned, and can be supplied with electrical energy from any and any number of the energy sources mentioned.

Die über den DC-Zwischenkreis 45 mit elektrischer Energie versorgbaren elektrischen Verbraucher sind:

  • - Der Lüfter der Wärmepumpe. Dieser ist, wie vorstehend bereits erwähnt wurde, über den Wechselrichter 41 mit dem DC-Zwischenkreis 45 verbunden.
  • - Der Verdichter der Wärmepumpe. Dieser ist, wie vorstehend bereits erwähnt wurde, über den Wechselrichter 42 mit dem DC-Zwischenkreis 45 verbunden.
  • - Der DC-Heizstab der Wärmepumpe. Dieser ist, wie vorstehend bereits erwähnt wurde, direkt mit dem DC-Zwischenkreis 45 verbunden.
  • - Die Batterien der Elektrofahrzeuge, die an der mindestens einen Ladestation angeschlossen sind. Diese sind, wie vorstehend bereits erwähnt wurde, über die mindestens eine Ladestationen und den DC/DC-Wandler 44 mit dem DC-Zwischenspeicher verbunden und können hierüber geladen werden.
  • - Der Batteriespeicher der PV-Anlage. Dieser ist, wie vorstehend bereits erwähnt wurde, über den DC/DC-Wandler 48 mit dem DC-Zwischenkreis 45 verbunden und kann hierüber geladen werden.
  • - das öffentliche Stromnetz. Dieses kann, wie vorstehend bereits erwähnt wurde, über einen Zweirichtungs AC/DC-Umrichter mit dem DC-Zwischenkreis 45 verbunden sein und hierüber Energie eingespeist bekommen. Hierdurch ist es im betrachteten Beispiel möglich, Energie aus der PV-Anlage und/oder im Batteriespeicher gespeicherte Energie über den DC-Zwischenkreis 45 ins öffentliche Stromnetz einzuspeisen.
The electrical consumers that can be supplied with electrical energy via the DC intermediate circuit 45 are:
  • - The heat pump fan. As already mentioned above, this is connected to the DC intermediate circuit 45 via the inverter 41.
  • - The compressor of the heat pump. As already mentioned above, this is connected to the DC intermediate circuit 45 via the inverter 42.
  • - The DC heating element of the heat pump. As already mentioned above, this is directly connected to the DC intermediate circuit 45.
  • - The batteries of the electric vehicles that are connected to the at least one charging station. As already mentioned above, these are connected to the DC buffer via the at least one charging station and the DC/DC converter 44 and can be charged via this.
  • - The battery storage of the PV system. As already mentioned above, this is connected to the DC intermediate circuit via the DC/DC converter 48 45 and can be charged via this.
  • - the public power grid. As already mentioned above, this can be connected to the DC intermediate circuit 45 via a bidirectional AC/DC converter and can receive energy from it. In the example considered, this makes it possible to feed energy from the PV system and/or energy stored in the battery storage into the public power grid via the DC intermediate circuit 45.

Es dürfte einleuchten und bedarf keiner näheren Erläuterung, dass der DC-Zwischenkreis 45 weder mit allen genannten elektrischen Verbrauchern verbunden sein muss noch alle genannten elektrischen Verbraucher mit elektrischer Energie versorgen muss. Der DC-Zwischenkreis 45 kann prinzipiell mit beliebigen und beliebig vielen der genannten elektrischen Verbraucher verbunden sein und beliebige und beliebig viele der genannten elektrischen Verbraucher mit elektrischer Energie versorgen.It should be obvious and does not require any further explanation that the DC intermediate circuit 45 does not have to be connected to all of the electrical consumers mentioned, nor does it have to supply all of the electrical consumers mentioned with electrical energy. In principle, the DC intermediate circuit 45 can be connected to any and any number of the electrical consumers mentioned, and can supply any and any number of the electrical consumers mentioned with electrical energy.

Zur Vermeidung von Missverständnissen sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass jeder der genannten elektrischen Verbraucher über jede der genannten Energiequellen mit elektrischer Energie versorgt werden kann.To avoid misunderstandings, it should be expressly pointed out that each of the electrical consumers mentioned can be supplied with electrical energy via each of the energy sources mentioned.

Die in der 4 gezeigte Anlage enthält eine ganze Reihe von gemeinsam genutzten Anlagenkomponenten, die jeweils von mehreren anderen Anlagenkomponenten genutzt werden. Die gemeinsam genutzten Anlagenkomponenten der in der 4 gezeigten Anlage sind:

  • - Der Zweirichtungs-DC/DC-Wandler 44. Dies kann ein von mehreren oder allen vorhandenen Mode-4-Ladestationen verwendbarer einziger Zweirichtungs-DC/DC-Wandler sein. Je nach der zu erwartenden Nutzung der mehreren Ladestationen kann natürlich auch vorgesehen werden, dass zumindest bestimmte Ladestationen einen eigenen DC/DC-Wandler haben.
  • - Der PFC 46. Dies ist ein von den Wechselrichtern 41, 42 und dem DC/DC-Wandler 44 benötigter einziger PFC. Bei herkömmlichen Anlagen würde jede der genannten Anlagenkomponenten 41, 42, 44 ihren eigenen PFC enthalten. Dies ist zumindest dann der Fall, wenn die mindestens eine Ladestation mit Mode 4 (IEC 61851-1) lädt.
  • - Der DC-Zwischenkreis. Dieser wird von einer Vielzahl von Energiequellen mit elektrischer Energie versorgt, und versorgt seinerseits eine Vielzahl von elektrischen Verbrauchern mit elektrischer Energie.
The 4 The system shown contains a whole series of shared system components, each of which is used by several other system components. The shared system components of the system shown in the 4 shown system are:
  • - The bidirectional DC/DC converter 44. This can be a single bidirectional DC/DC converter that can be used by several or all existing Mode 4 charging stations. Depending on the expected use of the multiple charging stations, it can of course also be provided that at least certain charging stations have their own DC/DC converter.
  • - The PFC 46. This is a single PFC required by the inverters 41, 42 and the DC/DC converter 44. In conventional systems, each of the system components 41, 42, 44 would contain its own PFC. This is at least the case if at least one charging station charges with Mode 4 (IEC 61851-1).
  • - The DC intermediate circuit. This is supplied with electrical energy from a variety of energy sources and in turn supplies a variety of electrical consumers with electrical energy.

Von den genannten Anlagenkomponenten 41 - 48 sind vorzugsweise alle Anlagenkomponenten in der Wärmepumpe untergebracht. Die Wärmepumpe wird dadurch zu einer in mehrfacher Hinsicht vorteilhaften Energiezentrale.Of the system components 41 - 48 mentioned, all system components are preferably housed in the heat pump. The heat pump thus becomes an energy center that is advantageous in many respects.

Eine solche Wärmepumpe enthält mehr Anlagenkomponenten als eine herkömmliche Wärmepumpe.Such a heat pump contains more system components than a conventional heat pump.

Deshalb können maximal viele Anlagenkomponenten gemeinsam genutzte Anlagenkomponenten sein, die jeweils von mehreren anderen Anlagenkomponenten genutzt werden und somit nur ein einziges Mal vorgesehen werden müssen.Therefore, a maximum number of system components can be shared system components, each of which is used by several other system components and therefore only needs to be provided once.

Ferner entsteht durch die besonders große Anzahl von Anlagenkomponenten, die in der Wärmepumpe untergebracht sind, mehr Abwärme in der Wärmepumpe als bei herkömmlichen Wärmepumpen, und diese Abwärme kann vergleichsweise einfach als zusätzliche Energiequelle für die von der Wärmepumpe durchzuführende Wassererwärmung genutzt werden. Jedenfalls ist die Nutzung der Abwärme sehr viel einfacher und effizienter als in Anlagen, in welchen die Abwärme erzeugenden Komponenten dezentral, also großräumig über Anlage verteilt angeordnet sind.Furthermore, the particularly large number of system components housed in the heat pump means that more waste heat is generated in the heat pump than in conventional heat pumps, and this waste heat can be used relatively easily as an additional energy source for the water heating carried out by the heat pump. In any case, the use of waste heat is much simpler and more efficient than in systems in which the components generating waste heat are decentralized, i.e. distributed over a large area of the system.

Vorzugsweise sind neben den erwähnten (Elektronik-) Komponenten 41 - 48 der Anlage gemäß 4 auch alle sonstigen Abwärme erzeugenden Komponenten der Wärmepumpe und der mindestens einen Ladestation im Gehäuse der Wärmepumpe untergebracht. Dies ermöglicht eine besonders effiziente Nutzung der Abwärme. Die Abwärme wird dem die Wärmepumpe enthaltenden Heizungssystem zugeführt, beispielsweise dem Heizungsrücklauf oder dem Kältemittelkreislauf.Preferably, in addition to the mentioned (electronic) components 41 - 48 of the system according to 4 All other components of the heat pump that generate waste heat and the at least one charging station are also housed in the heat pump housing. This enables particularly efficient use of the waste heat. The waste heat is fed to the heating system containing the heat pump, for example the heating return or the coolant circuit.

Die hier vorgestellten Anlagen erweisen sich nach alledem in mehrfacher Hinsicht als vorteilhaft. Sie sind einfacher aufbaubar, einfacher in Hausinstallationen integrierbar, und effizienter und wirtschaftlicher herstellbar, installierbar und betreibbar.The systems presented here have proven to be advantageous in several respects. They are easier to set up, easier to integrate into domestic installations, and more efficient and economical to manufacture, install and operate.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1111
erster Fehlerstromschutzschalterfirst residual current circuit breaker
1212
erster Sicherungsautomatfirst circuit breaker
1313
WärmepumpeHeat pump
2121
zweiter Fehlerstromschutzschaltersecond residual current circuit breaker
2222
zweiter Sicherungsautomatsecond circuit breaker
2323
LadestationCharging station
3131
gemeinsamer Fehlerstromschutzschaltercommon residual current circuit breaker
3232
gemeinsamer Sicherungsautomatcommon circuit breaker
3333
Wärmepumpen-/Ladestations-Einheit Heat pump/charging station unit
4141
Wechselrichter für einen Lüfter einer WärmepumpeInverter for a heat pump fan
4242
Wechselrichter für einen Verdichter einer Wärmepumpe,Inverter for a heat pump compressor,
4343
DC-Heizstab einer WärmepumpeDC heating element of a heat pump
4444
Zweirichtungs-DC/DC-Wandler für eine oder mehrere LadestationenBidirectional DC/DC converter for one or more charging stations
4545
DC-ZwischenkreisDC intermediate circuit
4646
Ein- oder Zweirichtungs-AC/DC-Umrichter mit PFC-FunktionSingle or bidirectional AC/DC converters with PFC function
4747
MPPT für PVMPPT for PV
4848
Zweirichtungs-DC/DC-Wandler für Batterie Bidirectional DC/DC converter for battery
331331
Wärmepumpe von 33Heat pump from 33
332-x332-x
Ladestation von 33Charging station of 33
333333
Eingangsleistungsmessvorrichtung von 33Input power measuring device of 33
334334
Steuervorrichtung von 33 Control device of 33
HH
HausanschlussHouse connection
LW1LW1
erster Leitungswegfirst line
LW2LW2
zweiter Leitungswegsecond line
LW3LW3
gemeinsamer Leitungswegcommon line route

Claims (12)

Eine Wärmepumpe und mindestens einen weiteren elektrischen Verbraucher umfassende Anlage, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine elektrische Anlagenkomponente, die sowohl für die Wärmepumpe als auch für den mindestens einen weiteren elektrischen Verbraucher vorgesehen werden muss, durch eine von der Wärmepumpe und dem mindestens einen weiteren elektrischen Verbraucher gemeinsam genutzte elektrische Anlagenkomponente gebildet wird.A system comprising a heat pump and at least one further electrical consumer, characterized in that at least one electrical system component, which must be provided both for the heat pump and for the at least one further electrical consumer, is formed by an electrical system component used jointly by the heat pump and the at least one further electrical consumer. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine weitere elektrische Verbraucher mindestens eine Ladestation zum Laden eines Elektrofahrzeuges umfasst.Plant according to Claim 1 , characterized in that the at least one further electrical consumer comprises at least one charging station for charging an electric vehicle. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmepumpe und die mindestens eine Ladestation zu einer Wärmepumpen-/Ladestations-Einheit zusammengefasst sind, wobei die mindestens eine Ladestation im Gehäuse der Wärmepumpe integriert ist, oder die mindestens eine Ladestation oder ein Teil derselben über ein Kabel von der Wärmepumpe abgesetzt ist.Plant according to Claim 2 , characterized in that the heat pump and the at least one charging station are combined to form a heat pump/charging station unit, wherein the at least one charging station is integrated in the housing of the heat pump, or the at least one charging station or a part thereof is separated from the heat pump via a cable. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Elektronik der Wärmepumpe und der mindestens einen Ladestation im Gehäuse der Wärmepumpe integriert sind.Plant according to Claim 3 , characterized in that at least the electronics of the heat pump and the at least one charging station are integrated in the housing of the heat pump. Anlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abwärme von in der Wärmepumpe befindlichen Anlagenkomponenten dem Heizungsrücklauf oder dem Kältemittelkreislauf des die Wärmepumpe enthaltenden Heizungssystem zugeführt wird.Plant according to Claim 3 or 4 , characterized in that the waste heat from system components located in the heat pump is fed to the heating return or the refrigerant circuit of the heating system containing the heat pump. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmepumpen-/Ladestations-Einheit über einen einzigen, gemeinsam genutzten Leitungsweg mit elektrischer Energie versorgt werden.Plant according to one of the Claims 3 until 5 , characterized in that the heat pump/charging station unit is supplied with electrical energy via a single, shared line route. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsam genutzte Leitungsweg einen einzigen, gemeinsam genutzten Fehlerstromschutzschalter und/oder einen einzigen, gemeinsam genutzten Sicherungsautomaten umfasst.Plant according to Claim 6 , characterized in that the shared wiring path comprises a single, shared residual current device and/or a single, shared circuit breaker. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmepumpen-/Ladestations-Einheit eine Steuervorrichtung zur Steuerung der Wärmepumpe und der mindestens einen Ladestation der Wärmepumpen-/Ladestations-Einheit enthält, wobei die Steuerungsvorrichtung die von ihr gesteuerten Anlagenkomponenten der Wärmepumpen-/Ladestations-Einheit so ansteuert, dass ausgewählte Anlagenkomponenten deaktiviert oder leistungsmäßig gedrosselt werden, wenn die der Wärmepumpen-/Ladestations-Einheit über den gemeinsam genutzten Leitungsweg zugeführte elektrische Gesamtleistung einen bestimmten Grenzwert überschreitet.Plant according to one of the Claims 3 until 7 , characterized in that the heat pump/charging station unit contains a control device for controlling the heat pump and the at least one charging station of the heat pump/charging station unit, wherein the control device controls the system components of the heat pump/charging station unit controlled by it in such a way that selected system components are deactivated or throttled in terms of performance if the total electrical power supplied to the heat pump/charging station unit via the shared line path exceeds a certain limit value. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmepumpe und die mindestens eine Ladestation über einen einzigen, gemeinsam genutzten DC-Zwischenkreis mit elektrischer Energie versorgt werden.Plant according to one of the Claims 2 until 8th , characterized in that the heat pump and the at least one charging station are supplied with electrical energy via a single, shared DC intermediate circuit. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem DC-Zwischenkreis - aus dem öffentliche Stromnetz, und/oder - aus einer Photovoltaik (PV)-Anlage, und/oder - aus einem Batteriespeicher der Photovoltaik (PV)-Anlage, und/oder - aus einer Batterie eines an einer Ladestation angeschlossenen Elektrofahrzeuges elektrische Energie zugeführt wird.Plant according to Claim 9 , characterized in that electrical energy is supplied to the DC intermediate circuit - from the public power grid, and/or - from a photovoltaic (PV) system, and/or - from a battery storage unit of the photovoltaic (PV) system, and/or - from a battery of an electric vehicle connected to a charging station. Anlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der DC-Zwischenkreis - einen Lüfter der Wärmepumpe, und/oder - einen Verdichter der Wärmepumpe, und/oder - einen DC-Heizstab der Wärmepumpe, und/oder - Batterien der Elektrofahrzeuge, die an der mindestens einen Ladestation angeschlossen sind, und/oder - einen Batteriespeicher der Photovoltaik (PV)-Anlage, und/oder - das öffentliche Stromnetz mit elektrischer Energie versorgt.Plant according to Claim 9 or 10 , characterized in that the DC intermediate circuit - a fan of the heat pump, and/or - a compressor of the heat pump, and/or - a DC heating element of the heat pump, and/or - batteries of the electric vehicles that are connected to at least one charging station, and/or - a battery storage unit of the photovoltaic (PV) system, and/or - the public power grid supplies electrical energy. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage für die Wärmepumpe und für die mindestens eine Ladestation einen einzigen, gemeinsam genutzten Ein- oder Zweirichtungs-AC/DC-Umrichter mit PFC-Funktion enthält.Plant according to one of the Claims 2 until 11 , characterized in that the system for the heat pump and for the at least one charging station contains a single, shared unidirectional or bidirectional AC/DC converter with PFC function.
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