DE3423261A1

DE3423261A1 - Verfahren zum steuern einer einen wasserspeicher aufladenden waermepumpe

Info

Publication number: DE3423261A1
Application number: DE19843423261
Authority: DE
Inventors: Albrecht 5630 Remscheid Nunn
Original assignee: Joh Vaillant GmbH and Co
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 1983-07-30
Filing date: 1984-06-23
Publication date: 1985-02-07

Description

Verfahren zum Steuern einer einen Wasserspeicher aufladenden
Wärmepumpe Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern einer einen Wasserspeicher aufladenden Wärmepumpe gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Es ist bereits vielfach bekannt, Kompressionswärmepumpen zum Aufladen von Brauchwasserspeichern zu verwenden. Diese Brauchwasserspeicher dienen zur Bereithalten warmen Wassers für sanitäre Zwecke. Andererseits wäre es auch ohne weiteres möglich, Absorptions- oder Resorptionswärmepumpen zum Aufheizen von Speichern zu verwenden, diese Speicher können aber auch zum Speisen einer l-leizungsanlage, insbesondere einer Fußbodenheizungsanlage, Verwendung finden. Bei solchen von einer Wärmepumpe auf -heizbaren Speiciern tritt nun das Problem auf, daß bei wachsenden Außentemperaturen zwar die von der Wärmepumpe erzeugte Leistung steigt, andererseits bei Brauchwasserspeiciern diese Leistung konstant bleibt. Hierbei kann es vorkommen, daß von dein Verbraucher nicht mehr die volle Leistung der Wärmepumpe abyenommen werden kann, so daß die Kondensatordrücke des Kältemittels in der Wärmepumpe steiqen. Absorptions- wie auch Kompressionswärmepumpen weisen meistens einen im Kältemittelkreis vorhandenen Druckfühler auf, der insbesondere im l'älternittelkreis zwischen Austreiber oder Kompressor und Kondensator angeordnet ist. Der dort gemessene Druckistwert wird mit einem Sollwert verglichen, und nach Erreichen einer bestimmten Grenzschwelle des höchstzulässigen Kondensatordrucks wird die Wärmepumpe au Betrieb gesetzt. Diese Drucksteuerung beziehungsweise Regelung ist reversibel, so daß bei Unterschreiten einer anderen einstellbaren Druckschwelle die Wärmepumpe wieder in Betrieb geht. Hierbei kann es zu einem Pendeln Kommen, das heißt zu einer Vielzahl von Ein- und Ausschaltspielen der Wärmepumpe, ohne daß aber der Spei -cher auf seinen Sollwert geladen wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern des Betriebs einer Wärmepumpe anzugeben, bei der ein solches dauerndes nutzloses Schalten der Wärmepumpe verhindert wird.
Die Lösung der Erfindung liegt in den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs.
Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche beziehungsweise gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren eins und zwei der Zeichnung näher erläutert.
Die Figur eins zeigt eine schematische Darstellung eines Heizkreises, bestehend aus einer Wärmepumpe und einem Brauchwasserspeicher, die Figur zwei ein Diagramm.
In Figur eins besteht eine Wärmepumpe 1 aus einem Kompress or 2, einer zu einem Kondensator 3 führenden Kältemittelleitung 4, in der ein Druckfuhler 5 angeordnet ist, und einer Kältemi-ttelriicklaufleitung 6, die über ein Expansionsventil 7 zu einem Verdampfer 8 führt, der über einen zweiten Teil der Leitung 6 wieder mit dem Verdichter 2 verbunden ist. Der Kondensator 3 dient als Wärmetauscher, er ist über eine Heizmittelvorlaufleitung 9 an einem Brauchwasserspeicher 10 angeschlossen, von dem eine Rücklaufleitung 11, in die eine Umwälzpuinpe 12 eingefugt ist, wieder mit dem Kondensator 3 verbunden ist. Die Umwälzpumpe 12 wird von einem Motor 13 angetriebeg, der über eine Leitung 14, die von einem Steuerglied 15 beherrscht ist, mit einer Betriebsspannungsquelle verbunden.
Der Druckfühler 5 ist über eine Meßleitung 15 in dem Steuerglied 15 verbunden; der Brauchwasserspeicher 10 weist einen Speicherraum 17 auf, der über eine Brauchwasserzulaufleitung 18 mit einem speisenden Kaltwassernetz verbunden ist und über eine mit einem Zapfventil 19 versehene Zapfleitung 20 entleerbar ist. In den Brauchwasserspeicherraum 17 reicht ein Temperaturfühler 21, der über eine Meßleitung 22 mit dem Steuerglied 15 verbunden ist. Das Steuerglied 15 weist einen einstellbaren Sollwertgeber 23 für einen Drucksollwert und einen weiteren einstellbaren Sollwertgeber 24 für einen Temperatursollwert auf.
Die Funktion des in der Figur eins dargestellten Hei zungssysteins wird anhand der Figur zwei näher erlåutert. Die Figur zwei stellt die Abhängigkeit der Warinwassertemperatur im Speicherbehälter 17 in OC in der Ordinate in Abhängigkeit von der Außentemperatur in "C dar. er Außentemperatur ist im übrigen der Verdampfer 8 ausgesetzt. In dem Diagramm der Figur zwei stellt die Kurve 25 die Einschalttemperatur dar, das heií3t die rernperaturdifferenz, bei deren Unterschreiten durch den Mei3-wert des Fühlers 21 im Vergleich mit dem am Sollwertgeber 24 eingestellten Sollwert das Steuerglied 1@ die Wärmepumpe in Betrieb setzt, während nach Maßgabe der Kurve 26 ein Abschalten der Wärmepumpe erfolgt, wenn nämlich der Temperaturfühler 21 den Abschaltteiiiperatur-Sollwert erreicht. Eine weitere Kurve 27 stellt den Sollwert dar, bei dem ein Abschalten der Wärmepumpe aufgrund des annähernd vom Druckfühler 5 gemessenen Druckwerts an den Solldruckwert erfolgt.
Aus dem Diagramm wird etwa ersichtlich, daß sich die Kurven 26 und ?7. im Punkt 28 schneiden, wobei dieser Punkt etwa einem Außentemperaturwert +14 °C entspricht. Hieraus wird deutlich, daß bei einem Außentemperaturwert von kleiner als +14 °C ein Abschalten der Wärmepumpe ausschließlich durch die Erreichung des Ternperatursollwertes erfolgt, während oberhalb eines Wertes von +14° für die Außentemperatur der Speicher nicht aufgrund des Erreichens des Temperatursol lwertes abgeschaltet wird, sondern durch überschreiten eines Solldruckwertes. Nur dieser Fall soll für die weitere Erläuterung der Erfindung betrachtet werden: Hieraus ergibt sich nämlich, daß im Falle der Ladung des Speichers die Speichertemperatur ansteigt, somit steigt auch die vom Temperatur-Istwertgeber 21 gemessene Temperatur an. Bevor diese Temperatur allerdings den am Sollwertgeber 24 eingestellten, Sollwert erreicht, erreicht bereits der Is td ruck wert, gemessen vorn Druckfühler 5, den an Sollwertgeber 23 eingestellten von der Außentemperatur geführten Maximaldruck-Sollwert.
Wird dieser Solldruck erreicht, setzt das Steuerglied 15 iiber eine Stelleitung 29 die Wärmepumpe still und löscht gleichzeitig den Einschaltbefehl für das weitere Laden des Brauchwasserspeichers 10, indem zum Beispiel durch Aufschalten eines Konstantwertes auf den Meßwert des Fühlers 21 dem Steuerglied eine vollständige Ladung des Braucllwasserspeichers vorgetäuscht wird.
hieraus ergibt sich, daß eine weitere Ladung des Brauchwassey.spelcliers erst dann vorgenommen werden kann, wenn der Temperaturfühler 21 die Einschalttemperatur nach Kurve 25 unterschritten hat oder eine bestimmte frei wählbare Zeitspanne verstrichen ist.
Es ist möglich, die Steuerschaltung so arbeiten zu lassen, daß die Löschung der weiteren Anforderung von Wärme nur dann erfolgt, wenn die vom Istwertgeber 21 gemessene feniperatur im Inneren des Wasserspeicherbehälters 17 zwar oberhalb der Einschalttemperatur, aber unterhalb der Ausschalttemperatur liegt. Die Löschung wird daher nicht vorgenommen, wenn der Brauchwasserspeicher 10 so weit entladen wird, daß die vom Istwertgeber 21 gemessene Temperatur noch unterhalb der Einschalttemperatur liegt.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine höhere Thermostateinstellung für die Warinwasserspeicherung im Brauchwasserspeicher 10 ermoglicht, da eine sicherheitstechnische Abschaltung nicht mehr durch ein herabsetzen des Abschalttemperatur-Sol lwertes verhindert werden muß.
Weiterhin wird durch die Erfindung der Einsatz der Wärmepumpe nur in dem tatsächlich unzulässigen Bereich hoher Außentemperaturen begrenzt, so daß auch ein Takten der Wärmepumpe unter unzulässigen Betriebsbedingungen, das heißt zu hohen Drücken im Kondensatorbereich, vermieden werden kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, ein Zeitglied vorzusehen, das ein Inbetriebgehen der Wärmequelle nach erfolgter Unterdrückung des Temperatursollwertes erst nach einer einstellbaren Verzögerung zuläßt. Hierzu ist es notwendig, daß die Pumpe 12 trotz Abschaltens der Wärmequelle weiterhin in Betrieb bleibt.
Statt Drücken im Kondensator könnten auch Temperaturwerte im Kaltinittelkreis zwischen Kompressor und Kondensator abgefühlt und zum Abschalten der Wärmepumpe verwendet werden.

Claims

Ansprüche Verfahren zum Steuern einer einen Wasserspeicher aufladenden Wärmepumpe mit einem Druck- oder Temperaturfühler in der Wärmepumpe und einem Temperaturfühler im Speicher sowie einen Sollwertgeber für die Speichertenperatur und einem Steuerglied, welches die Wärmepumpe beim über schreiten eines Solldruck- oder Solltemperaturwertes abschaltet beziehungsweise beim Unterschreiten von Sollwerten für Druck und temperatur wieder einschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltung der Wärmepumpe aufgrund eines Unterschreitens des Temperatursollwertes durch den Temperaturistwert dann unterdriickt wird, wenn die vorhergehende Ausschaltung aufgrund eines Ansprechens des Drucksteuergliedes oder des Temperatursteuergliedes in der Wärmepumpe erfolgt war.
2 Verfahren nach Anspruch eines, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdrückung des Einschaltens für ine veränderbare Zeit erfolgt.