DE3429380A1

DE3429380A1 - Betriebsverfahren fuer eine waermepumpe

Info

Publication number: DE3429380A1
Application number: DE19843429380
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr. 8510 Fürth Baumgärtner; Klaus Dipl.-Ing. Bott; Franz-Georg Dr. 8500 Nürnberg Gärtner; Rudolf Dipl.-Ing. 8560 Kulmbach Meserth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Kkw Kulmbacher Klimageraete-Werk 8650 Kulmba GmbH
Priority date: 1984-08-09
Filing date: 1984-08-09
Publication date: 1986-02-20
Also published as: DE3429380C2

Description

Betriebsverfahren für eine Wärmepumpe
Die Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für eine Wärmepumpe, die alternativ Warmwasserbereitung und Raumheizung übernimmt, wobei die Wärmepumpe im Raumheizbetrieb in Abhängigkeit vom Vergleich eines Temperatur-Istwertes im Heizkreislauf der Wärmepumpe mit einem wärmebedarfsabhängigen Temperatursollwert gesteuert wird.
Bei einer solchen bekannten Anordnung kann der Fühler für den Temperaturistwert während oder kurz nach einer Warmwasserbereitung keine für den Raumheiz-Kreislauf repräsentative Temperatur erfassen. Falls der Fühler im gemeinsamen Kreis von Warmwasserbereitung und Raumheizung liegt, steigt die Temperatur des Fühlers auf die Warmwassertemperatur an, die im allgemeinen über dem wärmebedarfsabhängigen Temperatursollwert liegt.
Damit wird die Wärmepumpe beim Übergang von Warmwasserbereitung auf Raumheizung ausgeschaltet. Erst wenn durch die Wasserzirkulation im Raumheiz-Kreislauf der Fühler wieder eine für den Raumheiz-Kreislauf repräsentative Temperatur erfaßt, wird die Wärmepumpe normalerweise wegen der während der Warmwasserbereitung abgefallenen Raumtemperatur wieder eingeschaltet. Dieses kurzzeitige Aus- und Einschalten führt zu einer kürzeren Lebensdauer der Wärmepumpe und zu einem schlechten Regelverhalten.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein unnötiges Ausschalten der Wärmepumpe nach dem Übergang von Warmwasserbereitung auf Raumheizung zu verhindern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst: a) Beim Umschalten von Raumheizung auf Warmwasserbereitung wird das Ergebnis des Temperatursollwert-Temperaturistwert-Vergleichs vor dem Umschaltzeitpunkt abgespeichert.
b) Wenn nach dem Umschalten von Warmwasserbereitung auf Raumheizung der Temperaturistwert unter dem Temperatursollwert liegt, bleibt bzw. wird die Wärmepumpe eingeschaltet.
c) Wenn nach dem Umschalten von Warmwasserbereitung auf Raumheizung der Temperaturistwert über dem Temperatursollwert liegt, so wird die Wärmepumpe für eine Zeitspanne At in Abhängigkeit vom abgespeicherten Ergebnis des Temperatursollwert-Temperaturistwert-Vergleichs gesteuert und erst nach Ablauf dieser Zeitspanne At wieder in Abhängigkeit vom aktuellen Ergebnis des Temperatursollwert-Temperaturistwert-Vergleichs gesteuert. Damit wird erreicht, daß beim Übergang von Warmwasserbereitung auf Raumheizung die Wärmepumpe nur dann ausgeschaltet wird, wenn tatsächlich kein Wärmebedarf mehr vorliegt. Unnötige Schaltspiele werden dadurch vermieden.
Die Zeitspanne At wird zweckmäßigerweise so gewählt, daß in dieser Zeitspanne der Fühler für den Temperaturistwert im Heizkreislauf der Wärmepumpe eine für den gesamten Raumheiz-Kreislauf repräsentative Temperatur angenommen hat. Damit wird diese Zeitspanne optimiert, so daß die Wärmepumpe beim Umschalten von Warmwasserbereitung auf Raumheizung weder zu lange in Betrieb bleibt noch unnötigerweise abschaltet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 3 näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Anlagenschema für eine Wärmepumpenanlage. Dabei übernimmt eine Wärmepumpe 1 in einem Kreislauf mit einer Umwälzpumpe 2 und einem Wärmetauscher 3 die Bereitung von Warmwasser und über einen Kreislauf mit einer Umwälzpumpe 4 und einem Heizkörperkreis 5 die Raumheizung. Dabei ist die Warmwasserbereitung vorrangig, d.h. die Raumheizung erfolgt erst, wenn von der Warmwasserbereitung keine Wärmebedarfsanforderung vorliegt.
Im Raumheizbetrieb wird die Wärmepumpe von einem Regler 6 gesteuert. Durch einen Temperaturfühler 7 wird der Temperaturistwert im Heizkreislauf der Wärmepumpe, im Ausführungsbeispiel im gemeinsamen Rücklauf von Raumheizkreislauf und Warmwasserkreislauf, erfaßt. Ein Außentemperaturfühler 8 erfaßt den Istwert der Außentemperatur, aus dem der Regler 6 einen Temperatursollwert für die Temperatur im Heizkreislauf bildet. Solange der Temperaturistwert im Heizkreislauf unter dem so gebildeten Temperatursollwert liegt, wird im Raumheizbetrieb die Wärmepumpe 1 eingeschaltet.
Fig. 2 zeigt eine Kennlinienschar A für den Zusammenhang zwischen der Außentemperatur TA und dem Temperatursollwert TS der Wärmepumpe beim Raumheizbetrieb. Parameter der Kennlinienschar ist dabei die gewünschte Raumtemperatur. In Fig. 2 ist ferner eine Kennlinie B für die Warmwasserbereitung dargestellt, wobei im Ausführungsbeispiel die Solltemperatur T5 für den Heizkreislauf der Wärmepumpe bei der Warmwasserbereitung unabhängig von der Außentemperatur TA stets 50§C beträgt. Aus den Kennlinien nach Fig. 2 ist ersichtlich, daß bei höheren Außentemperaturen der Temperatursollwert T5 für die Raumheizung unter dem Temperatursollwert T5 für die Warmwasserbereitung liegt. Daraus ergibt sich folgendes Problem: Nach einer Umschaltung von Warmwasserbereitung auf Raumheizung mißt der Temperaturfühler 7 zunächst noch die Temperatur im Wasserkreislauf, d.h. im Ausführungsbeispiel 50in. Diese liegt bei höheren Außentemperaturen über dem Temperatursollwert T5, so daß die Wärmepumpe 5 ausgeschaltet wird, wenn man nicht die später beschriebenen Maßnahmen ergreift. Sobald das kältere Wasser aus dem Raumheizkreislauf den Fühler 7 erreicht, wird die Wärmepumpe 1 jedoch wieder eingeschaltet. Dieses unnötige Schaltspiel verringert die Lebensdauer der Wärmepumpe 1. Mit einer Anordnung eines gesonderten Temperaturfühlers im Raumheizkreislauf könnte man zwar erreichen, daß dieser sich nicht auf die Temperatur von 50°C einstellt. Eine für den Raumheizkreislauf repräsentative Temperatur könnte jedoch auch in diesem Fall nicht gemessen werden, da sich der Temperaturfühler aufgrund der fehlenden Umwälzung auf die am Einbauort zufällig herrschende Temperatur einstellen würde.
Eine Lösung des Problems gelingt mit dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren. Dieses könnte beispielsweise mit einer Schaltung nach Fig. 3 realisiert werden. Dabei ist ein Außentemperaturfühler 8 über einen Kennliniengeber 9, der die in Fig. 2 dargestellte Kennlinienschar bildet, mit einem Eingang eines Komparators 10 verbunden. Der zweite Eingang des Komparators 10 ist mit dem Fühler 7 für den Temperaturistwert im Heizkreislauf verbunden. Wenn der Temperaturistwert den mit dem Kennliniengeber 9 vorgegebenen Temperatursollwert unterschreitet, so wird über ein dem Komparator 10 nachgeschaltetes ODER-Gatter 11 und einen Umschalter 12 die Wärmepumpe 1 eingeschaltet. Mit dem Umschalter 12 kann die Wärmepumpe 1 an eine Steuereinrichtung 13 für die Warmwasserbereitung gelegt werden.
Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren wird mit dem strichpunktiert eingerahmten Schaltungsteil erzielt.
Dieses besteht aus einem Schalter 16, der zusammen mit dem Umschalter 12 betätigt wird, einem Ausschalt-Verzögerungsglied 17, einem taktflankengesteuerten Flip-Flop 15 und einem UND-Gatter 18. Dabei ist der Eingang des Ausschaltverzögerungsgliedes 17 und der Takteingang des Flip-Flops 15 über den Schalter 16 mit einer Spannung U verbunden. Ein Steuereingang des Flip-Flops 15 ist mit dem Ausgang des Komparators 10 verbunden. Die Ausgänge des Ausschaltverzögerungsgliedes 17 und des Flip-Flops 15 sind über ein UND-Gatter 18 mit einem Eingang des ODER-Gatters 11 verbunden. Wenn bei dieser Schaltung die Wärmepumpe 1 auf Warmwasserbereitung geschaltet wird, so wird das Ausgangssignal des Komparators 10, d.h. das Ergebnis des Vergleichs zwischen Temperaturistwert und Temperatursollwert im Flip-Flop 15 abgespeichert. Wird nun die Wärmepumpe 1 wieder auf Raumheizbetrieb umgeschaltet, so bleibt sie über den Komparator 10, das UND-Gatter 11 und den Umschalter 12 auf jeden Fall eingeschaltet, wenn der Temperaturistwert unter dem Temperatursollwert liegt.
Liegt dagegen der Temperaturistwert über dem Temperatursollwert, so bleibt die Wärmepumpe nur dann eingeschaltet, wenn das Flip-Flop 15 gesetzt ist und die mit dem Ausschaltglied 17 vorgegebene Zeitspanne a t noch nicht abgelaufen ist. In diesem Fall ist die Bedingung des UND-Gatters 18 erfüllt und die Wärmepumpe 1 bleibt über das ODER-Gatter 11 eingeschaltet. Nach Umschalten von Warmwasserheizung auf Raumheizung wird die Wärmepumpe 1 also für eine Zeitspanne At in Abhängigkeit vom abgespeicherten Ergebnis des Temperatursollwert-Temperaturistwert-Vergleichs gesteuert, wenn der Temperaturistwert über dem Temperatursollwert liegt.
Nach Ablauf der Zeitspanne At wird das UND-Gatter 18 gesperrt und die Steuerung der Wärmepumpe 1 erfolgt nur noch über den Komparator 10, d.h. in Abhängigkeit vom aktuellen Ergebnis des Temperatursollwert-Temperaturistwert-Vergleichs.
Durch entsprechende Wahl der Zeitspanne A t kann man dafür sorgen, daß der Fühler 7 für den Temperaturistwert gerade eine für den Raumheizkreislauf repräsentative Temperatur erreicht. Durch diese Bemessung wird verhindert, daß die Wärmepumpe ungerechtfertigterweise ausgeschaltet wird oder aber andererseits bei fehlendem Wärmebedarf unnötig lange läuft.
Das beschriebene Betriebsverfahren kann in äquivalenter Weise auch in Software-Lösung ausgeführt werden. Das bietet sich insbesondere bei mikroprozessorbestückten Wärmepumpenreglern an.
2 Patentansprüche 3 Figuren

Claims

Patentansprüche g Betriebsverfahren für eine Wärmepumpe, die alternativ Warmwasserbereitung und Raumheizung über nimmt, wobei die Wärmepumpe (1) im Raumheizbetrieb in Abhängigkeit vom Vergleich eines Temperaturistwertes (Ti) im Heizkreislauf der Wärmepumpe (1) mit einem wärmebedarfsabhängigen Temperatursollwert (T5) gesteuert wird, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Merkmale: a) beim Umschalten von Raumheizung auf Warmwasserbereitung wird das Ergebnis des Temperatursollwert- Temperaturistwert-Vergleichs vor dem Umschaltzeitpunkt abgespeichert, b) wenn nach dem Umschalten von Warmwasserbereitung auf Raumheizung der Temperaturistwert (Ti) unter dem Temperatursollwert (TS) liegt, bleibt bzw. wird die Wärmepumpe (1) eingeschaltet, c) wenn nach dem Umschalten von Warmwasserbereitung auf Raumheizung der Temperaturistwert (Ti) über dem Temperatursollwert (Ts) liegt, so wird die Wärmepumpe (1) für eine Zeitspanne t t in Abhängigkeit vom abgespeicherten Ergebnis des Temperatursollwert-Temperaturistwert-Vergleichs gesteuert und erst nach Ablauf dieser Zeitspanne At wieder in Abhängigkeit vom aktuellen Ergebnis des Temperatursollwert-Temperaturistwert-Vergleichs gesteuert.
2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitspanne At so gewählt ist, daß in dieser Zeitspanne der Fühler für die Isttemperatur im Heizkreislauf der Wärmepumpe eine für den gesamten Raumheiz-Kreislauf repräsentative Temperatur angenommen hat.