DE3109843C1 - Heizungsanlage mit einem Heizkessel und einer Waermepumpe - Google Patents

Heizungsanlage mit einem Heizkessel und einer Waermepumpe

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DE3109843C1
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DE3109843A
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Henning 6430 Nordborg Hansen
Kristian 6400 Soenderborg Iversen
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Danfoss AS
Original Assignee
Danfoss AS
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Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizungsanlage mit einem Heizkessel und einer Wärmepumpe, wobei vom Heizkessel eine Vorlaufleitung zu wenigstens einem Heizkörper mit einem vorgeschalteten Temperaturregelventil und dem Heizkörper eine Rücklaufleitung zum Heizkessel und über ein Mischventil zur Vorlaufleitung führt, die Wärmepumpe einen mehrstufigen Verdichter, einen in der Rücklaufleitung liegenden Verflüssiger und einen durch Fremdwärme beaufschlagten Verdampfer in einem geschlossenen Kreis enthält, in der Rücklaufleitung hinler dem Verflüssiger ein Rücklauftemperaturfühler liegt, dessen Ausgangssignal einer den Verdichterund den Heizkessel beaufschlagenden Temperatur-Regeleinrichtung zugeführt ist, die ferner das Außentemperatursignal eines Außentempcraturfühlers erhält, einen Regler mit einem Vergleicher und zwischen Außentemperaturfühler und Regler einen Teinperatursollwertwandler aufweist und in Abhängigkeit vom Außentemperatur- und Rücklauftemperaturfühlersignal die Heizleistung des Heizkessels und der Wärmepumpe so regelt, daß die Vorlauftemperatur einen über der gewünschten Raumtemperatur liegenden Wert aufweist.
Bei einer Wärmepumpe ist man bestrebt, das Verhältnis von der durch die Wärmepumpe (von der Wärmequelle zum Verbraucher) übertragenen Energie zu der dem Verdichter zugeführten (elektrischen) Antriebsenergie möglichst hoch zu halten. Dieses Verhältnis ist am günstigsten, wenn die Temperaturdifferenz zwischen der Wärmequelle und der Wärmeverbrauchsstelle möglichst klein ist. Bei einer. Wärmepumpe ist man daher bestrebt, den Verdampfer so warm wie möglich und den Verflüssiger (Kondensator) so kalt wie möglich zu halten.
Bei einer Heizungsanlage der gattungsgemäßen Art ist die Wärmepumpe nur zeitweilig in Betrieb, während der Wasserdurchfluß im Heizkreislauf kontinuierlich bleibt, allenfalls stufenlos durch die Temperaturregelventile der Heizkörper in Abhängigkeit vom Wärmebedarf verändert wird. Wenn hierbei der Wasserdurchfluß, der zugleich zur Kühlung des Wärmetauschers im Verflüssiger dient, zu klein ist, ergibt sich bei jedem Einschalten der Wärmepumpe ein erheblicher Temperaturanstieg im Verflüssiger. Hierauf spricht ein üblicherweise in der Vorlaufleitung angeordneter Vorlauftemperaturfühlcr verspätet an, so daß der üblicherweise vorhandene Sichcrheitsabschaltcr der Wärmepumpe aufgrund eines zu hohen Wertes des Drucks und der Temperatur im Verflüssiger (und dadurch auf der I lochdruckseite der Wärmepumpe) anspricht und diese abschaltet. Die Folge ist. daß die Wärmepumpe häufig manuell wieder eingeschaltet werden muß, weil der Sicherheitsabschalter angesprochen hat. Um dies zu vermeiden und zu erreichen, daß die Regeleinrichtung selbsttätig entsprechend rasch eingreift und eine zu hohe Erwärmung verhindert, bevor der Sicherheitsabschalter anspricht, ist in der Regel noch ein Rücklauftemperaturfühler unmittelbar hinter dem Verflüssiger angeordnet.
Im Interesse einer möglichst langen Lebensdauer des Verdichters und geringer Verluste, sollte der Verdichter möglichst kontinuierlich in Betrieb sein und möglichst selten erneut anlaufen. Die Anzahl der Anläufe sollte in der Regel möglichst sechs Anläufe pro Stunde nicht überschreiten. Um dies zu erreichen, ist es bekannt, durch einen Zeitgeber in der Regeleinrichtung dafür zu sorgen, daß der Verdichter der Wärmepumpe pro Zeiteinheit nicht öfter als zulässig anläuft. Wenn beispielsweise eine Verdichterstufe längere Zeit hindurch in Betrieb war und schließlich den Sollwert der gewünschten Raumtemperatur erreicht hat, so daß sie abgeschaltet wird, wird ihr weiterer Anlauf so lange verhindert, bis eine vorbeslimmte Stillstandszeit (z. B. 10 min.) abgelaufen ist, obwohl der tatsächliche Wärmebedarf eine geringere Stillstandszeit, von beispielsweise 1—2 min., erforderte. Wenn das Wiederein-
schalten einer Verdichterstufe bei steigendem Wärmebedarf verhindert wird, kann währenddessen die Temperatur so stark absinken, daß die Regeleinrichtung schließlich nach Ablauf der vorbestimmten Stillstandszeit zwei Verdichterstufen einschaltet, obwohl an sich nur eine Verdichterstufe genügt hätte. Aufgrund der nunmehr zu hohen Leistung der Wärmepumpe können Dauerschwingungen (Pendelungen) mit wiederholter Km- und Ausschaltung zweier Verdichterstufen so lange auftreten, bis sich der Wärmebedarf ändert. Selbst wenn keine Dauerschwingungen auftreten sollten, wäre ein kontinuierlicher Betrieb mit möglichst hoher Leistung der Wärmepumpe nicht möglich, d. h. lange Betriebszeilen und kurze (weniger als 10 min) Stillstandszeiten.
Statt mittels einer Zeitsteuerung ist es auch bekannt, die Wärmepumpe dadurch träger oder unempfindlicher auszubilden, daß der Wasserdurchfluß durch den Verflüssiger möglichst groß gewählt wird. Bei Heizanlagen mit Wasser als Wärmeträger wird dies durch ein EJypass-Überdruckventil parallel zu den Heizkörpern erreicht. Dieses Ventil öffnet, wenn ein voreingestellter Druck in der Vorlaufleitung überschritten wird. Wenn der Wärmebedarf sinkt, schließen die Heizkörper-Temperaturregelventile, und diese Durchflußdrosselung wird teilweise mittels des Bypass-Ventils kompensiert. Diese Ausbildurig ermöglicht zwar eine weitgehend stabile Leistungsregelung. Sie verhindert jedoch einen Betrieb des Verflüssigers mit möglichst kaltem Kühlwasser. Denn praktisch wird dem Verflüssiger warmes Vorlaufwasser zugeführt. Obwohl die Vorlauftemperatur in Abhängigkeit von der Außentemperatur und der Innentemperatur geregelt wird, ist sie häufig dennoch zu hoch, weil eine genaue Einstellung des Reglers in der Praxis auf Schwierigkeilen stößt. Die Folge ist, daß die Wärmepumpe abgeschaltet werden muß, da sie aufgrund ihrer maximalen Betriebstemperatur (etwa 55"C) auf der Hochdruckseite nicht imstande ist, die Temperatur im Verflüssiger (in der Rücklaufleitung) zu erhöhen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizungsanlage der gattungsgemäßen Art anzugeben, die bei geringerem Aufwand eine bessere Ausnutzung und höhere Lebensdauer der Wärmepumpe sicherstellt. Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der nur durch den Außen- und den Rücklauftemperaturfühler beaufschlagte Regler einen dem Vergleicher nachgeschalteten Integrator aufweist, daß zwischen dem Temperatursollwertwandler und dem Vergleicher ein Begrenzer liegt, der das Temperatursollwertsignal auf den oberen Betriebsgrenzwert des Verdichters begrenzt, daß das Ausgangssignal des Reglers den Verdichterstufen und dem Heizkessel zugeordneten Schwellwert-Betriebsschaltern mit unterschiedlichen Ansprechschwellwerten zugeführt ist, wobei der Heizkessel-Betriebsschalter den höchsten Ansprechschwellwert aufweist, und daß das Vorlaufwasser der Rücklaufleitung nur über den oder die Heizkörper zuführbar ist.
Hierbei entfällt nicht nur ein Vorlauftemperaturfühler, sondern auch ein Ventil parallel zu den Heizkörpern. Dennoch ist aufgrund der Verwendung des Integrators ein hohes Verhältnis von Einschalt- zu Ausschalldauer der Wärmepumpe und damit eine geringe Anzahl von Anläufen pro Zeiteinheit mit entsprechend höherer Lebensdauer und geringeren Anlaufenergieverluslen sichergestellt. Der Heizkessel wird nur zugeschaltet, wenn der Verdichter bzw. die Wärmepumpe den oberen Betriebsgrenzwert bzw. die maximale abgebbare Leistung überschreiten müßte. Der Begrenzer sorgt dafür, daß die Wärmepumpe gegebenenfalls ständig weiter mit dem oberen Betriebsgrenzwert betrieben wird. Je nach Außentemperatur werden nur soviele Verdichterstufen eingeschaltet, wie es zur Aufrechterhaltung der gewünschten Raumtemperatur erforderlich ist. Gegebenenfalls wird der Heizkessel abgeschaltet und die Wärmepumpe allein betrieben.
Die Wärmepumpe übernimmt daher einen hohen ίο Anteil des insgesamt auf der Verbraucherseite zu deckenden Wärmebedarfs, ohne allzu häufig an- und ausgeschaltet zu werden.
Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß zwischen der vom Temperatursollwertwandler zum Begrenzer führenden Verbindung und dem Schwellwert-Betriebsschalter des Heizkessels eine Schwellwertstufe und ein Einschalttor in Reihe liegen, wobei die Schwellwertstufe nur dann ein den Heizkessel einschaltendes Ausgangssignal erzeugt, wenn das Ausgangssignal des Temperatursollwertwandlers mindestens dem Verdichterbetriebsgrenzwert entspricht. Wenn hierbei das Einschalttor geöffnet ist und das von der Außentemperatur abhängige Temperatursollwertsignal den Schwellwert der Schwellwertstufe überschreitet, bleibt der Heizkessei ständig eingeschaltet, und die Wärmepumpe deckt den restlichen Wärmebedarf.
Die Schwellwertstufe kann eine Hysterese aufweisen, um zu verhindern, daß bereits geringe Schwankungen der Außentemperatur um den Verdichterbetriebsgrenzwert herum zu einem häufigen Ein- und Ausschalten des Heizkessels führen, wenn das Einschalttor geöffnet ist. Sodann ist es günstig, wenn die Heizkesseltemperatur unterhalb einer vorgegebenen Außentemperatur auf einen so hohen festen Wert eingestellt ist, daß die Vorlauftemperatur höher liegt, als es zur Aufrechterhaltung der maximal gewünschten Temperatur des durch die Anlage zu beheizenden Raumes erforderlich ist. Dies führt beim Einschalten des Heizkessels unterhalb dieser vorbestimmten Außentemperatur zu einer stärkeren Drosselung der Temperaturregelventile der Heizkörper und damit zu einem geringeren Durchfluß durch die Heizkörper, so daß sich das Heizwasser stärker in den Heizkörpern abkühlt und dementsprechend der Verflüssiger mit kälterem Wasser beaufschlagt wird. Dies führt zu einer weiteren Steigerung des Anteils der Wärmepumpe an dem zu deckenden Wärmebedarf.
Aus der DE-OS 30 37 249 mit älterem Zeitrang ist eine der Gattung der vorliegenden Erfindung ähnliche Heizungsanlage bekannt, der jedoch wenigstens ein mehrstufiger Verdichter, die spezielle Lage des Verflüssigers der Wärmepumpe sowie die des Rücklauftemperaturfühlers in bezug ayf den Verflüssiger und das spezielle Zusammenwirken von Außen- und Rücklauftemperaturfühler mit der Temperatur-Regeleinrichtung nicht zu entnehmen sind. Soweit ein Vergleicher vorgesehen ist, ist dieser älteren Anmeldung nicht zu entnehmen, daß diesem Vergleicher ein Integrator nachgeschaltet ist.
Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachstehend anhand schematischer Zeichnungen eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 ein Blockschaltbild der Heizungsanlage, F i g. 2 ein ausführliches Blockschaltbild der Regeleinf>5 richtung der Heizungsanlage,
Fig.3 ein Kurvendiagramm der Abhängigkeit der Verdichter-Einschalthäufigkeit pro Stunde vom Wärmebedarf des zu beheizenden Raumes und
Fig.4 ein Kurvendiagramm der Abhängigkeit der Vor- und Rücklauftemperatur der Heizungsanlage von der Außentemperatur.
Die Heizungsanlage nach F i g. 1 besitzt einen Heizkessel 11, der mit Öl beheizt wird, aber auch mit "-, einem anderen Brennstoff, z. B. Gas, oder elektrisch beheizt werden kann. Vom Heizkessel 11 führt eine Vorlauf leitung 12 zu mehreren, parallel liegenden Heizkörpern 13 mit vorgeschaltetem Temperaturregelventil 14. Von den Heizkörpern 13 führt eine Rücklaufleitung 15 zum Heizkessel 11 und über ein Mischventil 16 zur Vorlaufleitung 12 zurück. In der Vorlaufleitung 12 liegt eine Wasserumwälzpumpe 17 und in der Rücklaufleitung 15 der Verflüssiger (Kondensator) 18 einer Wärmepumpe, die ferner einen Verdampfer 19 und einen dreistufigen Verdichter (Kompressor) 20 in einem Kreislauf aufweist. Ein Rücklauftemperaturfühler 21 mißt die Rücklauftemperatur unmittelbar hinter dem Verflüssiger 18. Der Rücklauflemperaturfühler 21 und ein Außenlemperaturfühler 22 beaufschlagen beide eine elektrische Regeleinrichtung 23, die in Abhängigkeit von der Rücklauftemperatur hinter dem Verflüssiger und der Außentemperatur eine oder mehrere Stufen des Verdichters 20 und den Heizkessel 11 einschaltet. Dabei werden mit zunehmender Differenz zwischen dieser Rücklauftemperatur und der Außentemperatur über eine Leitung 24 die erste Stufe, über eine Leitung 25 die zweite Stufe, über eine Leitung 26 die dritte Stufe und über eine Leitung 27 der Heizkessel 11 eingeschaltet, jo Der Verflüssiger 18 enthält einen im Rücklaufwasserstrom liegenden Wärmetauscher, z. B. eine Rohrschlange, dem vom Verdampfer 19 verdampftes und vom Verdichter 20 verdichtetes und dadurch erhitztes Kältemittel zugeführt wird. Das dem Verflüssiger 18 aus den Heizkörpern 13 zugeführte kalte Rücklaufwasser entzieht dem verdichteten Kältemittel über den Wärmetauscher im Verflüssiger 18 Wärme, so daß sich das Rücklaufwasser erwärmt und sich das Kältemittel abkühlt und gleichzeitig verflüssigt. Der Verdampfer 19 liegt im Erdreich oder an der Außenluft und entzieht seiner Umgebung Wärme, die das kalte und verflüssigte Kältemittel verdampft, so daß es erneut vom Verdichter 20 verdichtet und dem Verflüssiger 18 zugeführt werden kann. Die aus den Elementen 18, 19 und 20 bestehende Wärmepumpe wird durch die Regeleinrichtung 23 so lange in Betrieb gehalten, bis das Rücklaufwasser in der Rücklaufleitung 15 hinter dem Verflüssiger 18 die gewünschte Temperatur relativ zur Außentemperatur erreicht hat. Sollte die Leistung des Verdichters 20 (bei sehr niedrigen Außentemperaturen) nicht ausreichen, um die erforderliche Rücklauftemperatur zu erreichen, schaltet die Regeleinrichtung 23 zusätzlich den Heizkessel 11 ein.
Nach F i g. 2 enthält die Regeleinrichtung 23 einen r>r> Regler 28 mit einem Vergleicher 29 und einem nachgeschalteten Integrator 30. Dem einen Eingang (+) des Vergleichers 29 wird das Ausgangssignal χ des Rücklauftemperaturfühlers 21 als Istwert der zu regelnden Temperatur und dem anderen Eingang (—) wi des Vergleichers 29 ein aus dem die Außentemperatur T.\ darstellenden Ausgangssignal des Außentemperaturfühlers 22 abgeleitetes Signal w als Sollwert der Rücklauftemperatur Trh hinter dem Verflüssiger zugeführt. Um das Sollwertsignal wzu bilden, liegt zwischen "■'« dem Außentemperaturfühler 22 und dem anderen Eingang (—) des Vergleichers 29 ein Temperatursollwertwandler 31 mit nachgeschaltetem Begrenzer 32.
Der Temperatursollwertwandler 31 ordnet jeder Außentemperatur ΤΛ eine solche Rücklauftemperatur Trii zu, daß die Rücklauftemperatur Tun mit fallender Außentemperatur TA zunimmt, und umgekehrt. Dabei kann die Steilheit der Übertragungskennlinie des Wandlers 31 auf verschiedene Werte eingestellt werden, um den Wandler 31 an die Auslegung der Heizungsanlage anzupassen. Der Begrenzer 32 verhindert, daß der Rücklauftemperatursollwert weinen oberen Grenzwert überschreitet. Dieser Grenzwert entspricht der oberen Betriebsgrenze des Verdichters 20, d. h. der mit Hilfe des Verdichters 20 bzw. der Wärmepumpe maximal erreichbaren Temperatur, üblicherweise 55°C, ohne die Wärmepumpe bzw, den Verdichter 20 zu überlasten. Das die Stellgröße y darstellende, durch Integration der Regelabweichung .*„ gebildete Ausgangssignal des Reglers 28 bzw. des Integrators 30 wird gleichzeitig direkt drei Schwellwertbetriebsschaltern 33, .34 und 35 sowie einem vierten Schwellwert-Betriebsschalter 36 über ein analoges ODER-Verknüpfungsglied 37 zugeführt. Die Schwellwert-Betriebsschalter 33 bis 35 sind jeweils den Verdichterstufen I, II und III und der Schwellwert-Betriebsschalter 36 dem Heizkessel 11, der als Zusatz-Heizstufc IV wirkt, zugeordnet.
Zwischen der den Temperatursollwertwandler 31 mit dem Begrenzer 32 verbindenden Leitung und dem zweiten Eingang des ODER-Verknüpfungsgliedes 37 liegen sodann eine Schwellwertstufe 38 und ein Einschalttor 39 in Reihe. Die Schwellwertstufe 38 erzeugt nur dann ein Ausgangssignal, wenn das ihr vom Temperatursollwertwandler 31 zugeführte Rücklauftemperatur-Sollwertsignal einen 55° C, d. h. die Verdichter-Betriebsgrenze überschreitenden Wert aufweist. Es hat vorzugsweise eine geringfügige Hysterese, um kleine Schwankungen der Außentemperatur sich nicht auf derr Regelvorgang auswirken zu lassen. Das Einschalttor 39 wirkt als Betriebsart-Wählschalter, der von Hand oder selbsttätig betätigt werden kann und während einer kälteren Jahreszeit, zumindest im Winter, geschlossen wird.
Der Regler 28 ist derart ausgelegt, daß er in Verbindung mit einer typischen Wärmepumpe eine Einschalthäufigkeit der Wärmepumpe ergibt, die nie sechs Einschaltungen pro Stunde übersteigt. Außerdem ist er so ausgelegt, daß auch keine Pendelungen bei einem Wärmebedarf nahe der Grenze zwischen der Leistung von π Verdichterstufen und η + 1 Verdichterstufen auftreten. Bei der dargestellten Ausführung hat die Abhängigkeit der Anzahl der Verdichtereinschaltungen pro Stunde von der Belastung bzw. dem Wärmebedarf den in F i g. 3 dargestellten Verlauf.
Nachstehend wird die Wirkungsweise der Heizungsanlage unter Bezugnahme auf F i g. 4 näher beschrieben. Bei einer Außentemperatur T,\ (F i g. 4), die höher als etwa —7°C ist, sei das Einschalttor 39 gesperrt (der Schalter 39, wie dargestellt, geöffnet), so daß das Tor 39 kein Signal von der Schwellwertstufe 38 über das ODER-Verknüpfungsglied 37 zum Schwellwert-Betriebsschalter 36 durchläßt. In dieser Betriebsart werden der Verdichter 20 und der Heizkessel 11 mithin nur durch den Regler 28 beaufschlagt. In diesem Betriebsbereich von Ta > —7°C (in Fig.4 rechts von der gestrichelt dargestellten vertikalen Geraden) sei die zur Aufrechterhaltung der gewünschten Raumtemperatur erforderliche Vorlauftemperatur Tvi. durch die Gerade 1 (eingestellt im Wandler 31) wiedergegeben. Diese Vorlauftemperatur ist niedriger als die durch die strich-punktierte Gerade 2 dargestellte Verdichterbe-
Iriebsgrcnzc von 55°C, so daß diese Vorlauftemperatur bei hinreichender Leistung der Wärmepumpe allein durch diese erreicht werden kann, ohne daß der I leizkcssel 11 zusätzlich eingeschaltet wird. Die hinter dem Verflüssiger 18 gemessene Rücklauftemperatur Tim kann mithin gleich der Vorlauftemperatur TV*, (in der Vorlaufleitiing 12 hinter dem Mischventil 16) sein, und die Regeleinrichtung 23 sorgt dafür, daß im Normalfalle allein die Wärmepumpe in Betrieb ist und die gesamte erforderliche Heizleistung aufbringt. Lediglich für den Fall, daß die Außentemperatur so stark abnimmt, daß eine entsprechend große Regelabweichung χ», auftritt, für deren Ausregelung bei einer zu niedrig bemessenen Heizleistung der Wärmepumpe diese allein nicht ausreichen würde, um selbst nur eine Vorlauftemperatur von 55°C aufrechtzuerhalten, erzeugt der Integrator 30 ein so hohes Stellsignal y, daß auch der I lei/.kessel 11 zugeschaltet wird. Die vor dem Verflüssiger 18 gemessene Rücklauftemperatur Trv. die bei zugeschaltetem Heizkessel 11 durch die Kurve 3 in F-'ig.4 dargestellt wird, liegt sehr weit unterhalb der Vorlauflemperatur bzw. der hinter dem Verflüssiger 18 gemessenen Rücklauftemperatur Tru (Gerade 1 in Fig.4), im Gegensatz zu der Rücklauftemperatur Trv ohne Heizkessel 11 (Kurve 4 in Fig.4), so daß der Verflüssiger 18 durch vergleichsweise kühles Rücklaufwasser beaufschlagt wird, das eine hohe Wärmemenge aufnehmen kann, die dem vertikalen Abstand der Kurven 1 und 3 in F i g. 4 entspricht. Bei einer bekannten 1 leizungsanlage, bei der, im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Heizungsanlage, parallel zu den Heizkörpern 13 und deren Temperaturregelentile 14 ein in Fig. 1 gestrichelt dargestelltes Bypass-Überdruckventil 40 liegt, über das warmes Vorlaufwasser in die Rücklaufleitung 15 an den Heizkörpern 13 vorbeifließen kann, wenn die Temperaturregelventile 14 bei Annäherung der Raumtemperatur an den eingestellten Sollwert schließen, liegt die Rücklauftemperatur dagegen stets höher als bei der erfindungsgemäßen Heizungsanlage, weil bei der erfindungsgemäßen Heizungsanlage mit steigender Raumtemperatur der Durchfluß durch die Heizkörper 13 verringert und mithin das Wasser in den Heizkörpern 13 zur Aufrechterhaltung der Raumtemperatur bei geringerem Durchfluß stärker abgekühlt wird, als bei höherem Durchfluß, und kein warmes Vorlaufwasser direkt in die Rücklaufleitung 15 gelangt. Mithin ist die Wärmepumpe zur Aufrechlerhaltung einer bestimmten Vorlauftemperatur (und damit Raumtemperatur) durchschnittlich im Verhältnis zum Heizkessel 11 langer in Betrieb als bei der bekannten Heizungsanlage mit Bypass-Ventil 40. Wenn bei gesperrtem Tor 39 (wie dargestellt) die Außentemperatur Ta soweit abnimmt, daß die Rücklauftemperatur Tru über 55° C liegen müßte, um allein mittels der Wärmepumpe die gewünschte Raumtemperatur zu erreichen, wird das Sollwertsignal w durch den Begrenzer 32 auf 55°C begrenzt. Die Rücklauftemperatur Tru wird dann auf diesen Wert geregelt, und zwar allein durch die Wärmepumpe, ohne daß deren obere Leistungsgrenze überschritten wird, während ein höherer Wert der Vorlauftemperatur erforderlichenfalls durch den Heizkessel aufgebracht wird. Von den Verdichterstufen I, II und Hl werden stets nur soviele gleichzeitig eingeschaltet, wie es der gerade erforderlichen Leistung des Verdichters 20 entspricht, um den vorgegebenen Sollwert der Rücklauftemperatur Tru aufrechtzuerhalten.
Wenn das Einschalttor 39 (in einer kälteren Jahreszeit) dagegen geöffnet (der Schalter 39 geschlossen) ist, werden der Verdichter 20 und der Heizkessel 11 weiterhin allein durch das Ausgangssignal y des Reglers 28 beaufschlagt, solange die Außentemperatur T,\ nicht soweit abgesunken ist, daß der Rücklauftemperatursollwerl w höher als 55°C liegt, da die Schwellwcrtstufe 38 in diesem Falle kein Ausgangssignal erzeugt. Erst wenn das RücklauftcmperatursoIIwerlsignal am Eingang des Begrenzers 32 den Wert von 55"C überschreitet, erzeugt die Schwellwertstufe 38 ein Ausgangssignal, das über das (geöffnete) Tor 39 und das ODER-Verknüpfungsglied 37 den Schwellwert-Betriebsschalter 36 betätigt und damit den Heizkessel 11 einschaltet. Hierbei wird der Heizkessel auf eine konstante Heizleistung eingestellt, die eine wesentlich höhere Vorlauftemperatur Tvi. gemäß der Geraden 5 in F i g. 4 ergibt, als sie zur Ayfrechterhaltung der gewünschten Raumtemperatur gemäß der gestrichelten Verlängerung der Geraden 1 erforderlich wäre. Der Begrenzer 32 sorgt auch in diesem Falle dafür, daß die Betriebsgrenze von 55° C des Verdichters bzw. der Wärmepumpe nicht überschritten wird, d. h. die Rücklauftemperatur T«//den durch die strich-punktierte Gerade 2 dargestellten Wert beibehält. Dagegen steigt die Vorlauftemperatur Tvi. wesentlich weiter an, als erforderlich. Dementsprechend bewirken jetzt die Temperalurregelvenlile 14 eine stärkere Drosselung des Warmwasserdurchflusses, so daß das Wasser in den Heizkörpern 13 entsprechend stärker abkühlt (Kurve 3). als wenn die Vorlauftemperatur niedriger und der Durchfluß durch die Heizkörper 13 höher wäre, da bei geringerem Durchfluß mehr Zeit zur Abkühlung zur Verfügung steht. Das dem Verflüssiger 18 zugeführte Rücklaufwasser ist daher auch in diesem Falle verhältnismäßig kühl, so daß die Wärmepumpe einen relativ hohen Beitrag zur Deckung des gesamten Wärmebedarfs liefert. Dieser Beitrag entspricht bei einer niedrigcen Außentemperatur als —7°C dem Abstand der Kurve 3 von der Geraden 2, während der Beitrag des Heizkessels 11 bei einer niedrigeren Außentemperatur als —7°C dem Abstand der Kurven 2 und 5 entspricht.
Der Wirkungsgrad der Wärmepumpe ist bei der beschriebenen Lösung mithin besser als im bekannten Falle, da die Temperatur des Rückflußwassers und dadurch die Verflüssigerlemperatur so weit wie möglich herabgesetzt wird. Die festeingestellte Temperatur für den Heizkessel kann bei einer Heizanlage durch einen Kesselthermostalen geregelt werden, der zumindest als Überkochsicherung ohnehin vorhanden ist.
Erfindungsgemäß ist es möglich, die Anzahl der Verdichteranläufe trotz eines ungünstigen Verhältnisses der Rücklaufwassermenge zur Verdichterleistung niedrig zu halten. Bezogen beispielsweise auf ein Jahr ergibt sich eine weit größere Anzahl von Betriebsstunden dieser Wärmepumpe als bei bekannten Anlagen, da die Wärmepumpe nunmehr auch in dem in Fig.4 schraffiert dargestellten Bereich arbeiten kann.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
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Claims (3)

Patentansprüche:
1. Heizungsanlage mit einem Heizkessel und einer Wärmepumpe, wobei vom Heizkessel eine Vorlaufleitung zu wenigstens einem Heizkörper mit einem vorgeschalteten Temperaturregelventil und vom Heizkörper eine Rücklaufleitung zum Heizkessel und über ein Mischventil zur Vorlaufleitung führt, die Wärmepumpe einen mehrstufigen Verdichter, einen in der Rücklaufleitung liegenden Verflüssiger und einen durch Fremdwärme beaufschlagten Verdampfer in einem geschlossenen Kreis enthält, in der Rücklaufleitung hinter dem Verflüssiger ein Rücklauftemperaturfühler liegt, dessen Ausgangssignal einer den Verdichter und den Heizkessel 1-5 beaufschlagenden Temperatur-Regeleinrichtung zugeführt ist, die ferner das Außentemperatursignal eines Außentemperaturfühlcrs erhält, einen Regler mit einem Vergleicher und zwischen Außentemperaturfühler und Regler einen Temperatursollwertwandler aufweist und in Abhängigkeit vom Außentemperatur-und Rücklauftemperaturfühlersignal die Heizleistung des Heizkessels und der Wärmepumpe so regelt, daß die Vorlauftemperatur einen über der gewünschten Raumtemperatur liegenden Wert aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der nur durch den Außen- und den Rücklauftemperaturfühier (22, 21) beaufschlagte Regler (28) einen dem Vergleicher (29) nachgeschalteten Integrator (30) aufweist, daß zwischen dem Temperatursoll- jo wertwandler (31) und dem Vergleicher (29) ein Begrenzer (32) liegt, der das Temperalursollwertsignal auf den oberen Betriebsgrenzwert (55°C) des Verdichters (20) begrenzt, daß das Ausgangssignal (W des Reglers (28) den Verdichterstufen (I, II, IU) 3-, und dem Heizkessel (11) zugeordneten Schwellwcrt-Betriebsschaltern (33—36) mit unterschiedlichen Ansprechschwellwerten zugeführt ist, wobei der Heizkessel-Betriebsschalter (36) den höchsten Ansprechschwellwert aufweist, und daß das Vorlauf- -to wasser der Rücklaufleitung (15) nur über den oder die Heizkörper(13)zuführbarist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der vom Temperatursollwertwandler (31) zum Begrenzer (32) führenden Verbindung und dem Schwellwert-Betriebsschalter(36)des Heizkessels (11) eine Schwellwertstufe (38) und ein Einschalttor (39) in Reihe liegen, wobei die Schwellwertstufe (38) nur dann ein den Heizkessel (11) einschaltendes Ausgangssignal erzeugt, wenn das Ausgangssignal des Temperatursollwertwandlers (31) mindestens dem Verdichterbetriebsgrenzwert (55° C) entspricht.
3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertstufe (38) eine Hysterese aufweist.
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