DE2503947A1

DE2503947A1 - Verfahren zum beheizen eines einem waermespeicher zuzufuehrenden waermetraegermittels durch eine waermepumpe und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2503947A1
Application number: DE19752503947
Authority: DE
Inventors: Hans Ing Grad Wentzel
Original assignee: WITTE HAUSTECHNIK GmbH
Current assignee: WITTE HAUSTECHNIK GmbH
Priority date: 1975-01-31
Filing date: 1975-01-31
Publication date: 1976-08-05

Description

Witte Haustechnik GmbH Iserlohn

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Verfahren zum Beheizen eines einem Wärmespeicher zuzuführenden WärmeträgermitteIs durch eine Wärmepumpe und Vorrichtung zur Durchführung

des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beheizen eines einem Wärmespeicher zuzuführenden WärmeträgermitteIs auf unterschiedliche Temperaturen durch eine Wärmepumpe, die abhängig von der Temperatur des Wärmeträgermittels ein- und ausgeschaltet wird.

Mach einem bekannten Verfahren (Zeitschrift "Heizung, Lüftung, Haustechnik" 1974-, Seiten 124-130, insbesondere Seite 129) wird die Vorlauftemperatur des Wärmeträgermitteis bei einer Fußbodenheizung oder einer Deckenstrahlungsheizung mit zu-

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nehmender Außentemperatur herabgesetzt. Dadurch kann außer einer den Transmissionsverlusten entsprechenden erhöhten Wärmeabgabe bei tiefen Temperaturen auch die Leistungsziffer der Heizanlage bei höheren Außentemperaturen verbessert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, daß unter Ausnutzung von zeitlich begrenzten erniedrigten Strompreistarifen zumindest eine Verkürzung der Laufzeit der Wärmepumpe bei Normalst3/omtarifen ermöglicht wird.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß während vorbestimmbarer Zeitabschnitte das Ein- und Ausschalten der Wärmepumpe bei erhöhten Temperaturen des Wärmeträgermittels erfolgt.

Hierdurch kann der Wärmespeicher, ζ. B. ein Fußbodenwärmespeicher während der Niedertarifzeiten zu einem günstigen Preis auf eine gegenüber einem gleichmäßigen G-anztagsbetrieb erhöhte Temperatur aufgeheizt werden, so daß zumindest während der ersten Zeit nach Beginn des Hochtarifs der erforderliche Wärmebedarf aus der Überladung des WärmeSpeichers gedeckt werden kann, ohne die Wärmepumpe einschalten zu müssen. Es braucht dann lediglich während der Hochtarifzeit der restliche Wärmebedarf mit der Wärmepumpe erzeugt zu werden.

Zur Durchführung des Verfahrens kann die Wärmepumpe mittels eines Thermostats steuerbar sein, der über einen Meßfühler

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von der !Temperatur des Wärmeträgermittels und andererseits ständig von einem weiteren Steuersignal beeinflußt ist und daß das Steuersignal während vörbestimmbarer.Zeitabschnitte derart veränderbar ist, daß der Thermostat erst bei erhöhten Temperaturen des Wärmeträgermittels die Wärmepumpe abschältet.

Es ist somit lediglich ein zusätzlich fremdbeheizbarer Thermostat erforderlich, dem über eine Schaltuhr ein Steuersignal aufgeschaltet wird. Das Steuersignal kann in seiner Grundhöhe außentemperaturabhängig und auch zeitabhängig überlagert geregelt sein, so daß eine der Witterung entsprechende Aufladung in der Niedertarifzeit erst dann endet, wenn die erhöhte Temperatur des Wärmeträgermittels erreicht wird.

Das Wärmeträgermittel wird vorzugsweise in einer 'Rohrleitung durch den Wärmespeicher geführt und die Temperatur am Rücklauf gemessen. Dadurch ergibt sich ein von den Schwankungen der Vorlauftemperatur weitgehend befreiter Temperaturanstieg des Wärmeträgermittels und auch ein zuverlässiges Maß für den Grad der Aufladung des WärmeSpeichers.

Die Erfindung ist nachfolgend an Hand der Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben«

In einem aus einer Speichermasse aufgebauten, als Wärmespeicher ausgebildeten !Fußboden 1 ist eine in sich geschlossene Rohrleitung 2 verlegt, durch die Wasser als Wärmeträgermit;-tel mittels einer Umwälzpumpe 3 gefördert wird. Ein Wärmetauscher 4 (Verflüssiger) ist mit seiner Sekundärseite 5 / in die Rohrleitung 2 eingeschaltet. Die Primärseite des Wärmetauschers 4- ist ein Teil der Kältemittelleitung 6_f welche von einem Kompressor 7 kommt und über ein Expansions-

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ventil 8 sowie einen weiteren Wärmetauscher 9 (Verdampfer) zurück zum Kompressor 7 führt. Die Wärmetauscher 4 und 9 sowie das Expansionsventil 8 und der Kompressor 7 mit einem Antriebsmotor 10 bilden eine Wärmepumpe, die beispielsweise dem aus einem Brunnen 11 geförderten Wasser Wärme entzieht und mit erhöhtem Temperaturniveau auf das Wasser in der Rohrleitung 2 überträgt.

In der Rücklaufleitung 12 der Rohrleitung 2 ist ein die Wassertemperatur erfassender Meßfühler 13 eines hydraulisch arbeitenden Thermostats 14 angeordnet, durch den über einen Dehnungsbalg 15 ein in den Stromkreis des Antriebsmotors 10 gelegter Schalter 16 betätigbar ist. Auf den Meßfühler 13 wirkt noch ein von der Rücklaufleitung 12 unabhängiger Zusatzheizwiderstand 17, an den ein elektrisches Steuersignal in Form einer elektrischen Spannung angelegt werden kann. Der Zusatzheizwiderstand kann auch,an einem getrennten, auf den Dehnungsbalg 15 wirkenden Temperaturfühler angebracht werden.

Die Steuerspannung weist im normalen Heizbetrieb während der Hochtarifzeiten eine der Außentemperatur entsprechende Höhe auf. Dadurch wird am Meßfühler 13 außer vom Wasser auch eine zusätzliche, außentemperaturabhängige Temperatur über den Zusatzheizwiderstand 17 erzeugt, so daß am Meßfühler 13 mit zunehmender Außentemperatur und steigender Steuerspannung eine nun niedrigere Temperatur vom Wasser her nötig ist, um den vorher geschlossenen Schalter 16 zu öffnen und den Antriebsmotor 10 bzw. die Wärmepumpe auszuschalten. Unterschreitet die Temperatur des Wassers in der Rücklaufleitung 12 einen bestimmten Wert, dann erfolgt bei

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gleichgebliebener Höhe der Steuerspannung die erneute Einschaltung des Antriebsmotors 10. Das Heizwasser wird dadurch auf einem der Außentemperatur angepaßten Wert gehalten.

Um jedoch zumindest nicht die ganze während der Hochtarifzeit für die Raumbeheizung notwendige Wärmemenge in der Hochtarifzeit erzeugen zu müssen, wird die Steuerspannung während der Niedertarifzeit vermindert. Dadurch muß die . Temperatur des Heizwassers bis zum Öffnen des Schalters 16 ansteigen. Folglich wird die Speichermasse des Fußbodens 1 auf eine erhöhte Temperatur aufgeheizt. Wird nach Bendigung der Niedertarifzeit die Steuerspannung wieder auf den der Witterung angepaßten Wert erhöht, dann kann im nachfolgenden HochtarifZeitabschnitt die Übertemperatur der Speichermasse abgebaut werden, bevor der Antriebsmotor 10 bzw. die Wärmepumpe wieder in Gang gesetzt werden muß. Es kann daher bei billigem Stromtarif wenigstens ein Teil der Wärmemenge vorgehalten werden, die im anschließenden Hochtarifζeiträum benötigt wird. Wenn in die Rohrleitung 2 noch ein Speicherkessel eingeschaltet wird, dann läßt sich ohne eine physiologisch unangenehme Überheizung des Fußbodens 1 auch die gesamte in der Hochtarifzeit benötigte Wärmemenge während der Niedertarifzeit erzeugen. Dem steht allerdings der Aufwand für diesen Speicherkessel gegenüber.

Zur Erzeugung der Steuerspannung kann ein Steuergerät 18 dienen, bei dem ein Außentemperaturfühler 19 mit zunehmender Außentemperatur eine steigende Steuerspannung an den Zusatzheizwiderstand 17 abgibt, während über einen Kontakt 20 einer Schaltuhr oder einer Fernschalteinrichtung ein einstellbarer Überhöhungswiderstand 21 zur Absenkung der Steuerspannung anschaltbar ist.

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In der prinzipiellen Darstellung einer elektronischen Schaltung des als Umsetzer dienenden Steuergerätes 18 ist der Außentemperaturfühler 19 als temperatur abhängiger Widerstand ausgebildet, der zusammen mit einem Grundeinstellwiderstand 22 einen Basisspannungsteiler für einen Transistor 23 bildet. Dem Grundeinstellwiderstand 22 kann dabei der Überhöhungswiderstand 21 über den Kontakt 20 parallel geschaltet werden. Durch den Transistor 23 wird über einen Impulsübertrager 2Pr ein Triac 25 angesteuert, der im Stromkreis des Zusatzheizwiderstandes liegt. Dem Ermitter des Transistors 23 ist ein während der Niedertarifzeit stetig veränderbarer Zeitwiderstand vorgeschaltet, der so verstellt wird, daß die Steuerspannung zum Ende der Niedertarifzeiten hin fällt und zwar soweit, daß ein der Außentemperatur und der Überhöhung entsprechender Wert erhalten bleibt. Zu Beginn der Hochtarifzeit wird dann der Kontakt 20 wieder geöffnet, so daß die Steuerspannung allein von der Außentemperatur bestimmt wird.

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Claims

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Patentansprüche

= 1. /Verfahren zum Beheizen eines einem Wärmespeicher; zuzuführenden Wärmeträgermitteis auf unterschiedliche Temperaturen durch eine Wärmepumpe, die abhängig von der Temperatur des Wärmeträgermittels ein- und ausgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß während vorbestimmbarer Zeitabschnitte (Niedertarifzeit) das Ein- und Ausschalten der Wärmepumpe bei erhöhten Temperaturen des Wärmemittels erfolgt. """■;.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahres nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmepumpe mittels eines Thermostats (14·) steuerbar ist, der über einen Meßfühler (13) von der Temperatur des Wärmeträgermitteis und andererseite ständig von einem weiteren Steuersignal beeinflußbar ist und daß das Steuersignal während der vorbestimmbaren Zeitabschnitte derart veränderbar ist, daß der Thermostat (14) bei erhöhten Temperaturen des Wärmeträgermittels den Antriebsmotor (10) der Wärmepumpe abschaltet*
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeträgermittel einen Fußbodenwärmespeicher (1) durchströmt und daß der Meßfühler (13) der Bücklauftemperatur des Wärmeträgermittels ausgesetzt ist.

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4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das warmeträgermittel in einer Rohrleitung

(2) durch den Fußboden (1) geführt ist und zumindest während der Laufdauer der Wärmepumpe in Strömungsbewegung gehalten ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Meßfühler (13) des Thermostats (14) ein Zusatzheizwiderstand (17) zugeordnet ist und daß das Steuersignal eine elektrische Spannung ist, an die der Zusatzheizwiderstand (17) angeschlossen ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermostat einen weiteren Temperaturfühler aufweist, mit dem der Zusatzheizwiderstand in Wärmekopplung steht.
7· Einrichtung nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal bei positiver Änderung und Addition der von dem Meßfühler oder dem Meßfühler und dem Temperaturfühler gelieferten Steuergrößen während der vorbestimmten Zeitabschnitte (Niedertarifzeit) gesenkt wird.
8. Einrichtung nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß im Stromkreis des Steuersignals ein veränderbarer Grundeinstellwiderstand (22) vorgesehen ist, zu dem die Serienschaltung aus einem Schaltuhrkontakt (20) und einem veränderbaren Überhöhungswiderstand (21) parallel geschaltet ist.

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9. Einrichtung nach. Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal zusätzlich abhängig von der Außentemperatur änderbar ist, derart, daß der Thermostat (14-) die Wärmepumpe mit fallender Außentemperatur bei steigenden Temperaturen des Wärmeträgermittels ein- und ausschaltet.
10. Einrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß im Stromkreis des Steuersignals ein temperaturabhängiger, der Außentemperatur ausgesetzte Widerstand (19) vorgesehen ist, der über einen Umsetzer das Steuersignal ändert.
11. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal wenigstens während eines vorbestimmbaren Zeitabschnittes zusätzlich abhängig von der Zeit änderbar ist, derart, daß der Thermostat (14) bei der niedrigsten Außentemperatur und abgekühltem Wärmeträgermittel bereits am Anfang dieses Zeitabschnittes einschaltet.
12. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der außentemperaturabhängige Widerstand (19) in Serie zur Parallelschaltung aus dem Grundeinstellwiderstand (22) und dem Überhöhungswiderstand (21) sowie dem Schaltuhrkontakt (20) liegt und mit diesen zusammen einen Basisspannungsteiler für einen Transistor (23) bildet, in dessen Ermitterzuleitung ein zeitabhängig veränderbarer Widerstand (26) eingeschaltet ist, daß in den Kollektorstromkreis des Transistors (23) ein Impulsübertrager (24) eingeschaltet ist, dessen Sekundärseite an eine Steuerelektrode eines steuerbaren Gleichrichters (25) angeschaltet ist und daß der steuerbare Gleichrichter (25) im Stromkreis des Zusatzheizwiderstandes (1?) liegt.

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