DE3423262A1 - Verfahren zur regelung einer waermepumpe in verbindung mit einer weiteren waermequelle - Google Patents
Verfahren zur regelung einer waermepumpe in verbindung mit einer weiteren waermequelleInfo
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Description
Jo h. Vaillant GmbH u. Co
DE 1036
23. JuTii .1984
.VJrLf i'1L*ir? zur Regelung einer Wärmepumpe i η Verbi ndung
mi L einer weiteren Wärmequelle
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung der Leistung einer Wärmepumpe in Verbindung
mit einer weiteren Wärmequelle.
Solche Wärmepumpen finden in neuerer Zeit, insbesondere bei d.er Beheizung von Zentralheizungen oder zur Aufheizunq
eines Brauchwasserspeichers, Verwendung. Es kommt auch die gemeinsame Beheizung beider Verbraucher von einer
einzigen Wärmepumpe in Frage. Bei der Wärmequelle kann es sich sowohl um eine Kompressions- als auch eine
Absorptions- oder eine Resorptionswarmepuinpe handeln.
Gemeinsam ist solchen Wärmepumpen, daß gerade dann, wenn die ihr nachgeschalteten Verbraucher einen besonders
hohen Wärmebedarf haben, also im Winter bei fallender Außentemperatur, sie nur eine Leistung abzugeben imstande
sind, die gegenläufig zur fallenden Außentemperatur verläuft.
Es hat sich somit als notwendig erwiesen, die Lei-
- 2
-Z-
stung der Wärmepumpe mittels einer anderen Wärmequelle anzuheben. Als solche Wärmequellen kommen insbesondere
brennstoff behei zte Wärmequellen wie gasbehei zte jJrnl auf wasser-
oder Durchlaufwasserheizer oder Kessel in Frage.
Es wäre zum Beispiel beim Einsatz einer Fußbodenheizung aber genauso denkbar, als nachgeschaltete Wärmequelle einen
elektrisch beheizten Durchlauferhitzer zu verwenden.
Somit werden ein oder mehrere Verbraucher von zwei Wärmequellen,
von denen die eine als Wärmepumpe ausgebildet ist, beheizt, so daß sich die Aufgabe stellt, die Regelung
dieser beiden Wärmequellen exakt aufeinander abzustimmen. Hierbei ist es wesentlich, daß die Wärmepumpe in
einem so großen Außentemperaturbereich wie möglich die
Speisung des oder der Verbraucher übernehmen soll. Hierzu ist es bereits bekanntgeworden, die Wärmepumpe bei fixen
Außentemperaturgrenzen abzuschalten und die brennstoffbeheizte
Wärmequelle den Heizbetrieb übernehmen zu lassen beziehungsweise beim Unterschreiten eines Außentemperaturgrenzwertes
die brennstoffbeheizte Wärmequelle zur in
Betrieb bleibenden Wärmepumpe zuzuschalten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von der Speisung eines oder mehrerer Verbraucher,
durch eine Wärmepumpe und eine weitere Wärmequelle den Mittelwert der Vor lauftemperatur für den Verbraucher
- 3
dem außenteinperaturabhängigen Sollwert des Heizungsvorlaufs
entsprechen zu lassen und hierbei die Wärmepumpe den größtmöglichen Anteil vom Jahreswärmebedarf Recken zu
1assen .
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich durch die kennzeichnenden
Merkmale des Hauptanspruchs.
Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche beziehungsweise gehen aus der nachfolgenden
Beschreibung hervor, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
anhand des Diagramms der Zeichnung näher er 1 au tert.
In dew Diagramm ist in der Abszisse die Außentemperatur
in 0C dargestellt, und zwar in dem hier interessierenden
Bereich von +20°, einen Außentemperaturwert, bei dessen Erreichen oder überschreiten nicht mehr geheizt zu werden
braucht, bis -10 0C , ein Wert, der im praktischen Bereich in gemäßigten Breiten nicht oder nur unwesentlich
unterschritten wird. In der Ordinate ist der Sollwert in 0C aufgetragen, wobei es sich in einem Sollwertbereich
bei ausschließlicher Beheizung des oder
der Verbraucher durch die Wärmepumpe um einen Rücklauf
temperatur-Sol 1 wert und bei tieferen Außentemperaturen, also bei Beheizung des oder der Verbraucher ge-
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meinsam liber die Wärmepumpe und die brennstoff behei zte
Wärmequelle um einen Vorl auf temperatur-Sol lwert .handelt.
Für die Beschreibung der Erfindung soll angenommen werden, daß sich die Außentemperatur in einem Bereich von
etwa 10 0C befindet. In diesem Bereich wird die Leistung
der Wärmepumpe, beispielsweise einer Kompressionswärmepumpe,
gemäß einer Kurve 1 geregelt, wobei die Kurve 1 den Sollwert der Rück 1 auftemperatur darstellt. Die Rücklauftemperatur
wird gemessen in einer Verbindungsleitung
zwischen dem Verbraucher und der Kompressionswärmepumpe. Je höher der Außentemperatur-Istwert liegt, um
so niedriger liegt der Ordinatenwert des Sollwerts der
Rück lauftemperatur, das heißt, um so niedriger ist die
Leistung, die der Wärmepumpe abverlangt wird. Die Leistungsregelung der Wärmepumpe kann hierbei über ein Pulspausenverhältnis
der Ein- und Ausschaltdauern des Kompressors erfolgen, es wäre auch eine kontinuierliche
Regelung der Kompressorleistung beziehungsweise der
Leistung bei einer AWP möglich. Je weiter sich der Wert der Kurve 1 bei fallender Außentemperatur zu
höheren Sollwertbeträgen hin bewegt, um so größer ist
die von der Wärmepumpe abzugebende Leistung. Im Bereich der Wärmepumpe ist ein Regler vorhanden, der den Istwert
der Rück 1 auftemperatur mit dem Sollwert für die Rücklauftemperatur
vergleicht. Erreicht diese Differenz bei
kleiner werdenden Außentemperaturen einen Grenzwert beziehungsweise
wird dieser an sich freiwählbare Grenzwert überschritten, so findet die Umschaltung statt, pie Umschaltung
ist für das Ausführungsbeispiel entlang einer
Geraden 2 angenommen und liegt im Schnittpunkt 3 der
Geraden 2 und der Kurve 1. Für diesen Punkt 3 gilt, daß eine Differenztemperatur Λ t vorliegt, die diesen Grenzwert
überschreitet. Nach Umschalten geht der Kessel in Betrieb, und die Wärmepumpe läuft mit ihrer maximalen
Leistung weiter. Wird eine weiter fallende Außentemperatur
im Laufe der weiteren Beschreibung des Ausführungsbeispiels unterstellt, so gilt nunmehr die Kurve 4 als
Sollwertkurve für die Regelung, das heißt, die Vorlauftemperatur
der brennstoffbeheizten Wärmequelle wird
in Abhängigkeit von einer Vor 1 aufsol I temperatur geregelt,
während die Wärmepumpe mit Maximalleistung weiterbetrieben
wird. Die Kesselregelung kann hierbei eine 2-Punkt-Regelung
sein, es ist auch möglich, den Kessel mit einer kontinuierlichen Proportional- oder PI-Regelung zu betreiben.
Wird andersherum davon ausgegangen, daß sich das Heizungssystem, bestehend aus Wärmepumpe, Wärmequelle
und Verbraucher, im Bereich rechts von der Geraden 2 befindet und die Außentemperatur steigt, so wird die
Kurve 4 in Richtung auf den Nullpunkt des Diagramms zurückgefahren. Hierbei wird sich eine Regelabweichung
- 6
einstellen, das heißt, der Istwert der Vor 1 auf temperatur wird den Sollwert überschreiten. Hierbei kann die Regelabweichung
einen festlegbaren Grenzwert erreiche/) und überschreiten, wobei auch dieser Grenzwert dem Betrag
At entspricht. Damit hat die Kurve 4 in ihrem Schnittpunkt
5 die Gerade 2 erreicht. Der Regler schaltet das Heizungssystem um, der Kessel wird ausgeschaltet, und die
Wärmepumpe übernimmt allein die Speisung des oder der Verbraucher.
Die Kurven für die Sollwerte der Rücklauftemperatur, das
hei ß t also, die Kurve 1 links der Geraden E wird dadurch
erzeugt, daß die Vor 1 auftemperatur-Sol!kurve, also die
Kurve 4, in ihrer virtuellen Weiterführung von Punkt 5
zum Nullpunkt 6, der auch dem Schnittpunkt der beiden Kurven 4 und 1 entspricht, in diesem Punkt 6 so weit gedreht
wird, daß im Umschaltpunkt, das heifit in den Punkten 3 oder 5, die Differenz der Sollwerte des
Heizungsvorlaufs und des Heizungsrücklaufs der Temperaturdifferenz
entspricht, die die Wärmepumpe im Urnschaltpunkt des Heizungssystems erzeugt.
Dieses erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß
die Umschaltung von Wärmepumpenbetrieb auf Parallelbetrieb
zwischen Wärmepumpe und Wärmequelle lastenabhängig, also nicht nach einer festen Außentemperatur erfo'lgen
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kann. Hierbei wird die Wärmepumpe aus energiewirtschaftlichen
Gesichtspunkten optimal eingesetzt, und e.s sind
die Voraussetzungen für eine geri ngs tinögl i ehe ScJi a Ithäufigkeit
der Wärmepumpe gegeben.
Es soll noch angemerkt werden, daß es für die Durchführung der Erfindung belanglos ist, ob die Wärmequelle
unmittelbar über ihren Brenner beziehungsweise Heizwiderstand
in ihrer Leistung gesteuert beziehungsweise verstellt
wird, oder ob der Wärmequelle ein Mischer nachgeschaltet
ist und dieser verstellt wird.
Claims (2)
- Joh. V aiii ant GmbH u. CoDE 103623. Jufti .1984AnsprücheVerfahren zur Regelung der Leistung einer Wärmepumpe in Verbindung mit einer weiteren Wärmequelle, wobei entweder die Wärmepumpe allein geregelt wird oder im Parallelbetrieb die Wärmepumpe auf Dauerbetrieb geschaltet ist und die Leistung der Wärmequelle geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmepumpe in Abhängigkeit der Temperatur der Verbraucherrücklaufleitung und die Wärmequelle in Abhängigkeit der Verbrauchervorlauftemperatur geregelt wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch eins, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung von geregeltem Wärmepumpenbetrieb auf Parallelbetrieb zwischen Wärmepumpe und Wärmequelle und umgekehrt in Abhängigkeit von der abgenommenen Heizleistung erfolgt.- 23423252Verfahren nach Anspruch eins oder zwei, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwertkurve (.1) des Verbraucherrücklaufs aus der Sollwertku/ve (4) des Verbrauchervorlaufs derart errechnet wird, daß die Sollwertkurve (4) für den Verbrauchervorlauf um den Schnittpunkt (6) beider Sollwertkurven (1, 4) so weit gedreht wird, daß im Umschaltpunkt (3, 5) die Differenz der Sollwerte des Verbrauchervor1 aufs und Verbraucherrück 1 aufs der Temperaturdifferenz (At) entspricht, die die Wärmepumpe am Umschaltpunkt des Heizungssystems erzeugt.Verfahren nach einem der Ansprüche eins bis drei, dadurch gekennzeichnet, daß im Umschaltpunkt (3, 5) die Differenz der Sollwerte (4t) des Verbrauchervor- und -rücklaufs größer oder kleiner ist als die Temperaturdifferenz, die die Wärmepumpe am Umschaltpunkt des Heizungssystems erzeugt.Verfahren nach einem der Ansprüche eins bis vier, dadurch gekennzeichnet, daß im Umschaltpunkt (3, 5) der Differenz der Sollwerte des Verbrauchervor1 aufs und Verbraucherrück 1 aufs ( dt) eine Konstante zugefügt ist und daß die- 3Differenz ( Δ t) plus der Konstanten der Temperaturdifferenz entspricht, die die Wärmepumpe im Umschaltpunkt des Heizungssystems erzeugt.
Priority Applications (1)
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DE19843423262 Withdrawn DE3423262A1 (de) | 1983-07-30 | 1984-06-23 | Verfahren zur regelung einer waermepumpe in verbindung mit einer weiteren waermequelle |
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DE (1) | DE3423262A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0984226A1 (de) * | 1998-09-03 | 2000-03-08 | Peter Egli | Verfahren zur Erzeugung von warmem Trink- und Heizwasser sowie Heizungsanordnung bzw. Kompaktheizungsanordnung hierfür |
EP2508806A3 (de) * | 2011-04-07 | 2016-09-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Steuerungsverfahren für Wärmepumpensystem und Wärmepumpeneinheit |
EP3159613A4 (de) * | 2014-06-20 | 2018-02-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Wärmepumpenheizsystem |
IT202200009659A1 (it) * | 2022-05-10 | 2023-11-10 | Emmeti Spa | Procedimento e unita’ di controllo per gestire una pompa di calore e relativa pompa di calore |
-
1984
- 1984-06-23 DE DE19843423262 patent/DE3423262A1/de not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2023218494A1 (en) * | 2022-05-10 | 2023-11-16 | Emmeti S.P.A. | Method and control unit for managing a heat pump and relative heat pump |
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