DE3408198A1 - Verfahren zum betreiben einer waermepumpe - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer waermepumpe

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DE3408198A1
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Davor 5600 Wuppertal Novosel
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Vaillant GmbH
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    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1009—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating
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    • G—PHYSICS
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    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
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    • G05D23/1927—Control of temperature characterised by the use of electric means using a plurality of sensors
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Description

Vaillant GmbH u. Co
Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpe
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer zu einer Heizungsanlage gehörigen Wärmepumpe.
Zur Ersparnis von Energiekosten werden Heizungsanlagen des öfteren mit zweierlei Wärmeerzeugern ausgerüstet, wobei üblicherweise der primäre Wärmeerzeuger eine Wärmepumpe und der sekundäre Wärmeerzeuger ein Heizkessel ist. In solchen Heizungsanlagen tritt oft das Problem auf, daß der Durchsatz des Wärmeträgers im Heizkreislauf beim Wärmepumpenbetrieb weitaus höher sein muß als beim Heizkesselbetrieb. Der erforderliche Durchsatz kann zwar durch Einbau entsprechend leistungsstarker Umwälzpumpen erzielt werden, während des Heizbetriebes können aber im Heizkreislauf Störungen, z.B. ein Leistungsabfall der Pumpen, auftreten, die dann zu einer Verringerung des Durch= satzes führen.
Eine solche Verringerung des Durchsatzes kann zur-Folge haben, daß der Wärmeträger beim Wärmepumpenbetrieb auf eine das nötige bzw.zulässige Ausmaß übersteigende Vorlauftemperatur erwärmt wird, die ihrerseits zwangsläufig zu einer Erhöhung der Differenz zwischen der Vorlauf- und Rücklauftemperatur des Wärmeträgers führt. Es steigt dann das Temperaturniveau im gesamten Heizkreislauf an, die Betriebsbedingungen der Wärmepumpe verschlechtern sich, die Kondensationstemperatur erhöht sich auf Grund der Erhöhung der Vorlauftemperatur und es können sehr hohe Verdichtungs-Endtemperaturen erreicht werden. Arbeitet der Verdichter der Wärmepumpe über längere Dauer' unter diesen für ihn ungünstigen Betriebsbedingungen, können thermisch verursachte Schaden auftreten, die letztlich τη oit-if - Zprstörung des Verdic:\iers führen.
Λ.
Der Einsatzbereich einer solchen Wärmepumpe wird üblicherweise durch druck- oder temperaturempfindliche Sicherheitsorgane -begrenzt. Normalerweise verwendet man Druck- oder Temperatur= wächter, die bei Überschreiten einer/oberen Grenze die Wärmepumpe abschalten und bei Unterschreiten der Wiedereinschaltsperre die Wärmepumpe Kurz darauf wieder einschalten. Die obere Grenzewird von der Konstruktion der Wärmepumpe, insbesondere vom zulässigen Höchstdruck, bestimmt.
Das Abschalten
der Wärmepumpe geschieht bekanntlich meist durch Überwachen der Vorlauftemperatur im Heizkreislauf. Überschreitet diese Temperatur einen vom wärmeträger und der Bauart der Wärmepumpe abhängigen Höchstwert, wird der Verdichter der Wärmepumpe ab= geschaltet.
Das der Erfindung zugrundeliegende Problem besteht ins= besondere darin, vor allem bei einem Parallelbetrieb der Wärme= pumpe mit einem Heizkessel, die· Wärmepumpe erst dann wieder einzuschalten, wenn sie wieder innerhalb ihres optimalen Arbeitsbereiches arbeiten kann, wobei anderseits dieser Arbeits= bereich aber nicht unnötig eingeschränkt werden soll.
Die Einstellung der unteren Grenze ist von den Betriebs= bedingungen der Wärmepumpe abhängig, z.B. Wasserdurchsatz, Außentemperatur. Es war bisher
jedoch üblich, diese Einflüsse unberücksichtigt zu lassen, um eine untere Grenze zu definieren, die auch bei ungünstigen Betriebsbedingungen praktikabel ist. Dies führt jedoch zu einer drastischen Beschränkung der Betriebsphasen der Wärme= pumpe, weil diese vor allem im Parallelbetrieb mit einem Heiz= kessel häufig an ihrer Leistungsgrenze betrieben wird.
BAD ORIGINAL
■S.
Eine zweite bisher praktizierte Überwachung der Grenzwerte für den Einsatzbereich—der Wärmepumpe ist folgendes Verfahren:
Die Wärmepumpe wird bei Überschreiten einer oberen Druckoder Temperaturgenze abgeschaltetr^und nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne wieder eingeschaltet. Dieses Verfahren führt jedoch zu ständigen Fehleinschaltungen der Wärmepumpe, wenn im Parallelbetrieb mit einem Heizkessel die zulässigen Betriebsbedingungen innerhalb der genannten Zeitspanne nicht erreicht werden konnten, weil der Wärmeträger vom Heizkessel zu stark erwärmt wird. Die Wärmepumpe würde unter ungünstigen Betriebsbedingungen anlaufen und wegen.Überschreitung der maximalen Vorlauftemperatur sofort über eine Temperatur- oder Hocndruckbegrenzung wieder abschalten.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine untere Grenze zum Wieder= einschalten der Wärmepumpe zu definieren, die von den Betriebs= bedingungen selbst, also von der Luftaußentemperatur, der Luftfeuchte, der Rücklauftemperatur des Wärmeträgers, dem Durchsatz der Wärmepumpe usw. abhängig ist.Dabei wird davon ausgegangen, daß sich all diese Betriebsbedingungen mittelbar über die Leistung auf die Temperaturdifferenzen innerhalb des Heizkreislaufes auswirken. Dies beruht auf der Erkenntnis, daß die Temperaturerhöhungen im Heizkreislauf von allen diesen Faktoren abhängig sind. Weil diese Bedingungen nicht konstant sind, mußte man die Einschalttemperatur nach Extrembedingungen auslegen und schränkte dadurch im Normalbetrieb den Einsatz= bereich der Wärmepumpe ein. Aufgabe der Erfindung ist es demnach weiter , unzulässige Betriebsbedingungen innerhalb des Heizkreislaufes derart vorbeugend festzustellen, daß ein Wiedereinschalten der Wärmepumpe von vorherein erst dannCOPY
V.
erfolgt, sobald diese Betriebsbedingungen optimal gegeben sind.
Erfindungsgemäß werden im Heizkreislauf des Wärmeträgers zu zumindest zwei verschiedenen Zeitpunkten bzw. an zumindest zwei verschiedenen Stellen physikalische Meßwerte, insbesondere Temperaturen, gemessen und die Einschaltung bzw. Abschaltung der Wärmepumpe wird in Abhängigkeit vom Auftreten bestimmter vorgewählter Grenzwerte der Meßwertdifferenzen durchgeführt.
Die Temperaturdifferenz T - T wird also erfindungsgemäß
ΪΠαΧ χ
verwendet, um die untere Einschaltgrenze der Wärmepumpe fest= zulegen. Diese untere Einschaltgrenze ist also
L2 max max I ' soll'
wob© i. T
soll eine fest vorgegebene Temperaturdifferenz ist, die
Einfluß auf die Einschalthäufigkeit der Wärmepumpe im Betriebs= bereich hat.
Ist die Temperaturdifferenz T - T zu groß, d.h. überschreitet
e max I
sie einen gewissen Wert, bedeutet dies, daß die Wärmepumpe unter unzulässigen Betriebsbedingungen, z.B. zu geringem Wärmeträger-Durchsatz, laufen würde. In diesem Fall bleibt die Wärmepumpe abgeschaltet und signalisiert eine Störung.
Demnach wird dank des erfindungsgemäßen Verfahrens die Wärme= pumpe stets erst dann eingeschaltet, wenn zulässige Betriebs= bedingungen vorliegen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in verschiedenerlei Varian= ten durchführbar, die nachfolgend an Hand der Zeichnungen erläutert werden.
Die Fig. 1 bis 3 dieser Zeichnungen zeigen je ein Diagramm, das ein solches Verfahren veranschaulicht.
BAD
Fig.l zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem nur die Vorlauf= temperatur beim Abschalten der Wärmepumpe gemessen wird.
Im Vorlauf der Wärmepumpe-(nach dem Verflüssiger) ist ein Temperaturfühler angeordnet, der die Vorlauftemperatur T im Augenblick der Abschaltung der—Wärmepumpe mißt und speichert.
Nach einer - Zeitspanne t wird diese Vorlauftemperatur ein zweitesmal gemessen; sie beträgt T^. Während dieser Zeit= spanne t ist die Vorlauftemperatur auf den Wert der Rücklauf= temperatur abgefallen, weil die Wärmepumpe keine Leistung liefert. Aus den gespeicherten Temperaturen T und T ~ wird eine Temperaturdifferenz ^ Tj.st 9ebilt3et und mit einer ■vorgewählten Temperatur-Solldifferenz ^T .. verglichen.
Ist die ermittelte Temperaturdifferenz At. größer oder gleich
ist
der vorgewählten Temperaturdifferenz /\ T , wird ein
S O JL X
Wiedereinschalten der Wärmepumpe vorerst nicht zugelassen..
Gemäß Fig.2 wird die Vorlauftemperatur in Zeitabschnitten QT gemessen, gegebenenfalls kontinuierlich, wobei im letztgenannten Fall ^t = Null ist. Hiebei wird gleichzeitig die Temperatur
T des Rücklaufes vor dem Verflüssiger erfaßt. Der Unterschied R '· ·
der beiden Werte Λ T. = T - τ wird mit einer vorgewählten
" ist Vl R
Soll-Temperaturdifferenz ^T verglichen. Ist die gemessene
SOxX
Temperaturdifferenz größer als oder gleich der Soll-Temperaturdif= ferenz, wird die Wärmepumpe nicht eingeschaltet.
Gemäß der Ausführungsvariante nach Fig.3 wird nach dem Abschalten der Wärmepumpe gewartet, bis die Temperatur im Heizkreislauf um eine bestimmte Temperaturdifferenz ^t = T - T abgesunken ist, die auf die jeweils gewünschte Laufzeit der Wärmepumpe abzustimmen ist. Je länger die Laufzeit der Wärmepumpe sein soll(idesto größer muß die Temperaturdifferenz gewählt werden.
BAD @fl
Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die Wärmepumpe in Parallelbetrieb mit einem Heizkessel ständig bis an ihre obere Einsatzgrenze ausgenutzt werden kann.
BAD ORIGINAL
A.
Leerseite -

Claims (4)

  1. •■•E 1071 3Λ08198
    .1. März 1984
    Patentansprüche :
    IJ Verfahren zur Steuerung einer zu einer Heizungs= anlage gehörigen Wärmepumpe, dadurch gekennzeichnet, daß im Heizkreislauf des Wärmeträgers zu zumindest zwei ver= schiedenen Zeitpunktenjbzw. an zumindest zwei verschiedenen Stellen physikalische Meßwerte,insbesondere Temperaturen, gemessen werden und daß die Einschaltung bzw. Abschaltung der Wärmepumpe in Abhängigkeit vom Auftreten bestimmter, vorgewählter Grenzwerte der Meßwertdifferenzen durchgeführt wird. '
  2. 2.-Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß nach einem Abschalten der Wärmepumpe die Temperatur '
    (T ) des Vorlaufes, vorzugsweise hinter dem Verflüssiger, ein erstesmal, nach Ablauf einer Zeitspanne (t) diese Temperatur (Tv2) e*n zweitesmal gemessen und die Wärmepumpeerst dann erst wieder eingeschaltet wird, wenn die Differenz ( Δ Tist-) zwische. diesen beidenMeßwerten (T , T v·?^ e^nen bestimmten vorge= wählten Grenzwert (^T ) unterschreitet (Fig.l).
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Betriebes der Wärmepumpe die Temperatur (T ) des Vorlaufes kontinuierlich oder in Zeitabständen ( [\ t) t ~owie nach Ablauf einer Zeitspanne (t) die Temperatur des Rücklaufes (TR) vor dem Verflüssiger gemessen wird und die Wärmepumpe nur dann in Betrieb bleibt , wenn die Differenz zwischen den beiden Meßwerten (Tvl, TR) einen bestimmten, vorgewählten Grenzwert ( /1 T ,,) unterschreitet (Fig.2).
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß- nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne U1) nach dem -Abschalten der Wärmepumpe die Temperatur (T1) des Vorlaufes, nach Ablauf einer weiteren Zeitspanne (t) die abgesunkene Temperatur (T ) des Vorlaufes gemessen und die Wärmepumpe erst wieder eingeschaltet wird, sobald die Temperatur= differenz zwischen den beiden Meßwerten (T., τ«) einen wählbaren Grenzwert unterschreitet (Fig.3).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3608868A1 (de) * 1986-03-17 1987-09-24 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg Aufladesteuerung eines waermepumpenbeheizten warmwasserspeichers
AT408915B (de) * 1999-01-19 2002-04-25 Vaillant Gmbh Heizungsanlage

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2919751A1 (de) * 1979-05-16 1980-11-20 Dietrich H Weisse Betriebsschaltung fuer mit heizkessel kombinierte waermepumpen
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DE3112220A1 (de) * 1981-03-27 1982-10-07 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zum betrieb eines multivalenzumschalters fuer eine multivalente heizungsanlage und multivalenzumschalter zur durchfuehrung des verfahrens

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