DE3423262A1 - Method for regulating a heat pump in association with a further heat source - Google Patents

Method for regulating a heat pump in association with a further heat source

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DE3423262A1 DE19843423262 DE3423262A DE3423262A1 DE 3423262 A1 DE3423262 A1 DE 3423262A1 DE 19843423262 DE19843423262 DE 19843423262 DE 3423262 A DE3423262 A DE 3423262A DE 3423262 A1 DE3423262 A1 DE 3423262A1
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Abstract

Method for regulating the capacity of a compression heat pump which, in association with a boiler, acts on a central heating installation. In this method, the heat pump is regulated depending upon the temperature of the heating return line and the boiler depending upon the temperature of the heating flow line.

Description

Jo h. Vaillant GmbH u. CoYo h. Vaillant GmbH and Co.

DE 1036DE 1036

23. JuTii .198423. JuTii. 1984

.VJrLf i'1L*ir? zur Regelung einer Wärmepumpe i η Verbi ndung.VJrLf i ' 1 L * i r ? for controlling a W ärmepum pe i η Ver b i ng ndu

mi L einer weiteren Wärmequellemi L another heat source

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung der Leistung einer Wärmepumpe in Verbindung mit einer weiteren Wärmequelle.The present invention relates to a method for regulating the output of a heat pump in connection with another heat source.

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-Such heat pumps have recently been used, especially when heating central heating systems or for heating up a domestic water tank. It is also possible to heat both consumers together from a single heat pump. The heat source can be either a compression or an absorption or absorption heat pump. What such heat pumps have in common is that precisely when the downstream consumers have a particularly high heat requirement, i.e. in winter when the outside temperature is falling, they are only able to deliver a power that runs counter to the falling outside temperature. It has therefore proven necessary to

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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.to increase the performance of the heat pump by means of another heat source. Such heat sources come in particular fuel-heated heat sources such as gas-heated jJrnl on water or water heater or boiler in question. When using underfloor heating, for example, it would be just as conceivable as a downstream heat source to use electrically heated water heater.

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.Thus, one or more consumers from two heat sources, one of which is designed as a heat pump, heated, so that the task arises, the control to match these two heat sources exactly to one another. It is essential that the heat pump in as wide an outside temperature range as possible Feeding the consumer or consumers should take over. For this purpose it has already become known to fix the heat pump at Switch off outside temperature limits and the fuel-heated Let the heat source take over the heating operation or if the outside temperature falls below an outside temperature limit the fuel-heated heat source to the in Switch on the heat pump that is still in operation.

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 VerbraucherThe present invention is based on the task of feeding one or more consumers, the mean value of the flow temperature for the consumer by means of a heat pump and another heat source

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dem außenteinperaturabhängigen Sollwert des Heizungsvorlaufs entsprechen zu lassen und hierbei die Wärmepumpe den größtmöglichen Anteil vom Jahreswärmebedarf Recken zu 1assen .the outdoor temperature-dependent setpoint of the heating flow to allow the heat pump to have the largest possible share of the annual heat demand Recken 1assen.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs.The solution to this problem results from the characteristic Features of the main claim.

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.Further refinements and particularly advantageous developments of the invention are the subject matter of the subclaims or are based on the following Description shows an embodiment of the invention based on the diagram of the drawing he closer 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-In the diagram, the outside temperature is shown in the abscissa in 0 C, namely in the range of + 20 ° that is of interest here, an outside temperature value that no longer needs to be heated when it is reached or exceeded, down to -10 0 C, a value which is not or only slightly undercut in the practical area in moderate latitudes. The setpoint is plotted in 0 C on the ordinate, with a return temperature Sol 1 value in a setpoint range when the consumer (s) is / are heated exclusively by the heat pump and at lower outside temperatures, i.e. when the consumer (s) is heated.

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meinsam liber die Wärmepumpe und die brennstoff behei zte Wärmequelle um einen Vorl auf temperatur-Sol lwert .handelt.together via the heat pump and the fuel heated The heat source is a supply to the target temperature.

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 beiFor the description of the invention it should be assumed that the outside temperature is in a range of about 10 ° C. In this area, the output of the heat pump, for example a compression heat pump, is regulated according to curve 1, curve 1 representing the setpoint of the return temperature. The return temperature is measured in a connection line between the consumer and the compression heat pump. The higher the actual outside temperature value, the lower the ordinate value of the setpoint of the return temperature, that is, the lower the output that is required of the heat pump. The power control of the heat pump can take place here via a pulse pause ratio of the switch-on and switch-off times of the compressor; continuous control of the compressor power or the power in an AWP would also be possible. The further the value of curve 1 moves towards higher setpoint values when the outside temperature falls, the greater the power to be delivered by the heat pump. In the area of the heat pump there is a controller that compares the actual value of the return temperature with the setpoint for the return temperature. Reached this difference at

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 RegelabweichungAs the outside temperature decreases, a limit value is exceeded or this freely selectable limit value is exceeded, the switchover takes place. that there is a temperature difference Λ t which exceeds this limit value. After switching over, the boiler starts up and the heat pump continues to run at its maximum output. If a further falling outside temperature is assumed in the course of the further description of the exemplary embodiment, curve 4 now applies as the setpoint curve for the control, that is, the flow temperature of the fuel-heated heat source is regulated as a function of a Vor 1 aufsol I temperature, while the heat pump is with Maximum output is continued. The boiler control can be a 2-point control, it is also possible to operate the boiler with a continuous proportional or PI control. If, on the other hand, it is assumed that the heating system, consisting of heat pump, heat source and consumer, is in the area to the right of straight line 2 and the outside temperature rises, curve 4 is moved back towards the zero point of the diagram. This will result in a system deviation

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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 Betragset, that is, the actual value of Vor 1 on temperature will exceed the setpoint. Here the control deviation reach /) and exceed a definable limit value, this limit value also being the amount

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.At corresponds to. This means that curve 4 is at its intersection 5 reaches straight line 2. The controller switches the heating system over, the boiler is switched off, and the The heat pump only takes over the feeding of the consumer (s).

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.The curves for the setpoints of the return temperature, the So it means that the curve 1 to the left of the straight line E is thereby generated that the pre 1 auf Temperatur-Sol! curve, so the Curve 4, in its virtual continuation of point 5 to the zero point 6, which also corresponds to the intersection of the two curves 4 and 1, rotated so far at this point 6 is that in the switchover point, i.e. in points 3 or 5, the difference between the setpoints of the Heating flow and heating return of the temperature difference that the heat pump generates at the switching point of the heating system.

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'lgenThis inventive method has the advantage that the switchover from heat pump operation to parallel operation between the heat pump and the heat source depending on the load, i.e. not based on a fixed outside temperature

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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.can. Here, the heat pump is made from energy management Optimally used, and e.s. are the prerequisites for a low degree of scJi a frequency given by the heat pump.

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.It should also be noted that it is irrelevant for the implementation of the invention whether the heat source directly above their burner or heating resistor controlled or adjusted in their performance or whether the heat source is followed by a mixer and this is adjusted.

Claims (2)

Joh. V aiii ant GmbH u. CoJoh. V aiii ant GmbH u. Co DE 1036DE 1036 23. Jufti .198423rd Jufti. 1984 AnsprücheExpectations Verfahren 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.Process for regulating the output of a heat pump in connection with another heat source, either the heat pump is regulated alone or in parallel operation The heat pump is switched to continuous operation and the output of the heat source is regulated as a result characterized in that the heat pump as a function of the temperature of the consumer return line and the heat source is regulated depending on the consumer flow temperature. 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.2. The method according to claim one, characterized in that the switching from regulated Heat pump operation on parallel operation between Heat pump and heat source and vice versa, depending on the consumed heating power he follows. - 2- 2 34232523423252 Verfahren 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. Method according to Claim one or two, characterized in that the setpoint curve (.1) des Consumer return from the setpoint value (4) the consumer lead is calculated in such a way, that the setpoint curve (4) for the consumer flow around the intersection (6) of both setpoint curves (1, 4) is rotated so far that in Switchover point (3, 5) the difference between the setpoints of consumer pre 1 and consumer return 1 corresponds to the temperature difference (At) that the heat pump is generated at the switching point of the heating system. 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.Method according to one of Claims one to three, characterized in that at the switchover point (3, 5) the difference between the setpoints (4t) of the consumer flow and return is larger or is smaller than the temperature difference that the heat pump has at the switching point of the heating system generated. 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 dieA method according to any one of claims 1 to 3 four, characterized in that in the switchover point (3, 5) the difference between the setpoints of the Consumer forward 1 up and consumer back 1 up (dt) a constant is added and that the - 3- 3 Differenz ( Δ t) plus der Konstanten der Temperaturdifferenz entspricht, die die Wärmepumpe im Umschaltpunkt des Heizungssystems erzeugt.Difference (Δ t) plus the constant of the temperature difference that the heat pump generates at the switching point of the heating system.
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