DE3429380C2

DE3429380C2 -

Info

Publication number: DE3429380C2
Application number: DE3429380A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr. 8510 Fuerth De Baumgaertner; Franz-Georg Dr. 8500 Nuernberg De Gaertner; Klaus Dipl.-Ing. Bott; Rudolf Dipl.-Ing. 8560 Kulmbach De Meserth
Original assignee: Kkw Kulmbacher Klimageraete-Werk 8650 Kulmbach De GmbH
Current assignee: KKW KULMBACHER KLIMAGERAETE-WERK GMBH, 8650 KULMBA
Priority date: 1984-08-09
Filing date: 1984-08-09
Publication date: 1992-11-12
Also published as: DE3429380A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für eine Wärmepumpe, die alternativ Warmwasserbereitung und Raum heizung übernimmt, wobei die Wärmepumpe im Raumheiz betrieb in Abhängigkeit vom Vergleich eines Temperatur- Istwertes im Heizkreislauf der Wärmepumpe mit einem wärmebedarfsabhängigen Temperatursollwert gesteuert wird, wie es z. B. aus der Zeitschrift: "TAR" 9/81, Seite 745-747 entnehmbar ist.

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 Raum heizung 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 Warmwasser bereitung 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 Aus schalten der Wärmepumpe nach dem Übergang von Warm wasserbereitung auf Raumheizung zu verhindern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:

a) Beim Umschalten von Raumheizung auf Warmwasserbe reitung wird das Ergebnis des Temperatursollwert- Temperaturistwert-Vergleichs vor dem Umschalt zeitpunkt abgespeichert,
b) wenn nach dem Umschalten von Warmwasserbereitung auf Raumheizung der Temperaturistwert unter dem Tempe ratursollwert liegt, bleibt bzw. wird die Wärmepumpe eingeschaltet,
c) wenn nach dem Umschalten von Warmwasserbereitung auf Raumheizung der Temperaturistwert über dem Tempe ratursollwert liegt, so wird die Wärmepumpe für eine Zeitspanne Δt in Abhängigkeit vom abgespeicherten Ergebnis des Temperatursollwert-Temperaturistwert- Vergleichs gesteuert und erst nach Ablauf dieser Zeitspanne Δt 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 tat sächlich kein Wärmebedarf mehr vorliegt. Unnötige Schaltspiele werden dadurch vermieden.

Die Zeitspanne Δt wird zweckmäßigerweise so gewählt, daß in dieser Zeitspanne der Fühler für den Temperatur istwert 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 Warmwasserbe reitung 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 Wärmepumpenan lage. Dabei übernimmt eine Wärmepumpe 1 in einem Kreis lauf 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 Warm wasserbereitung 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 Raum heizkreislauf und Warmwasserkreislauf, erfaßt. Ein Außentemperaturfühler 8 erfaßt den Istwert der Außen temperatur, aus dem der Regler 6 einen Temperatursoll wert für die Temperatur im Heizkreislauf bildet. Solange der Temperaturistwert im Heizkreislauf unter dem so gebildeten Temperatursollwert liegt, wird im Raumheiz betrieb die Wärmepumpe 1 eingeschaltet.

Fig. 2 zeigt eine Kennlinienschar A für den Zusammenhang zwischen der Außentemperatur T_A und dem Temperatursoll wert T_S der Wärmepumpe beim Raumheizbetrieb. Parameter der Kennlinienschar ist dabei die gewünschte Raumtempe ratur. In Fig. 2 ist ferner eine Kennlinie B für die Warmwasserbereitung dargestellt, wobei im Ausführungs beispiel die Solltemperatur T_S für den Heizkreislauf der Wärmepumpe bei der Warmwasserbereitung unabhängig von der Außentemperatur T_A stets 50°C beträgt. Aus den Kennlinien nach Fig. 2 ist ersichtlich, daß bei höheren Außentemperaturen der Temperatursollwert T_S für die Raumheizung unter dem Temperatursollwert T_S für die Warmwasserbereitung liegt. Daraus ergibt sich folgendes Problem: Nach einer Umschaltung von Warmwasserbereitung auf Raum heizung mißt der Temperaturfühler 7 zunächst noch die Temperatur im Wasserkreislauf, d. h. im Ausführungsbei spiel 50°C. Diese liegt bei höheren Außentemperaturen über dem Temperatursollwert T_S, so daß die Wärmepumpe 5 ausgeschaltet wird, wenn man nicht die später beschrie benen Maßnahmen ergreift. Sobald das kältere Wasser aus dem Raumheizkreislauf den Fühler 7 erreicht, wird die Wärmepumpe 1 jedoch wieder eingeschaltet. Dieses unnö tige Schaltspiel verringert die Lebensdauer der Wärme pumpe 1. Mit einer Anordnung eines gesonderten Tempera turfühlers im Raumheizkreislauf könnte man zwar errei chen, 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 erfindungsge mäßen Betriebsverfahren. Dieses könnte beispielsweise mit einer Schaltung nach Fig. 3 realisiert werden. Dabei ist ein Außentemperaturfühler 8 über einen Kennlinien geber 9, der die in Fig. 2 dargestellte Kennlinienschar bildet, mit einem Eingang eines Komparators 10 verbun den. Der zweite Eingang des Komparators 10 ist mit dem Fühler 7 für den Temperaturistwert im Heizkreislauf verbunden. Wenn der Temperaturistwert den mit dem Kenn liniengeber 9 vorgegebenen Temperatursollwert unter schreitet, so wird über ein dem Komparator 10 nachge schaltetes 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-Ver zögerungsglied 17, einem taktflankengesteuerten Flip- Flop 15 und einem UND-Gatter 18. Dabei ist der Ein gang des Ausschaltverzögerungsgliedes 17 und der Takt eingang 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 verbun den. 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 Warmwasserbe reitung 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 Tempe ratursollwert, so bleibt die Wärmepumpe nur dann einge schaltet, wenn das Flip-Flop 15 gesetzt ist und die mit dem Ausschaltglied 17 vorgegebene Zeitspanne Δt noch nicht abgelaufen ist. In diesem Fall ist die Be dingung des UND-Gatters 18 erfüllt und die Wärmepumpe 1 bleibt über das ODER-Gatter 11 eingeschaltet. Nach Um schalten von Warmwasserheizung auf Raumheizung wird die Wärmepumpe 1 also für eine Zeitspanne Δt in Abhängig keit vom abgespeicherten Ergebnis des Temperatursoll wert-Temperaturistwert-Vergleichs gesteuert, wenn der Temperaturistwert über dem Temperatursollwert liegt. Nach Ablauf der Zeitspanne Δt 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-Tempera turistwert-Vergleichs.

Durch entsprechende Wahl der Zeitspanne Δt kann man dafür sorgen, daß der Fühler 7 für den Temperaturistwert gerade eine für den Raumheizkreislauf repräsentative Temperatur erreicht. Durch diese Bemessung wird verhin dert, daß die Wärmepumpe ungerechtfertigterweise aus geschaltet wird oder aber andererseits bei fehlen dem 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.

Claims

1. Betriebsverfahren für eine Wärmepumpe, die alter nativ Warmwasserbereitung und Raumheizung über nimmt, wobei die Wärmepumpe (1) im Raumheizbetrieb in Abhängigkeit vom Vergleich eines Temperaturistwer tes (T_i) im Heizkreislauf der Wärmepumpe (1) mit einem wärmebedarfsabhängigen Temperatursollwert (T_s) ge steuert wird, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) beim Umschalten von Raumheizung auf Warmwasserberei tung wird das Ergebnis des Temperatursollwert- Tempe raturistwert-Vergleichs vor dem Umschaltzeitpunkt ab gespeichert,
b) wenn nach dem Umschalten von Warmwasserbereitung auf Raumheizung der Temperaturistwert (T_i) unter dem Temperatursollwert (T_S) liegt, bleibt bzw. wird die Wärmepumpe (1) eingeschaltet,
c) wenn nach dem Umschalten von Warmwasserbereitung auf Raumheizung der Temperaturistwert (T_i) über dem Temperatursollwert (T_S) liegt, so wird die Wärme pumpe (1) für eine Zeitspanne Δt in Abhängigkeit vom abgespeicherten Ergebnis des Temperatursollwert- Temperaturistwert-Vergleichs gesteuert und erst nach Ablauf dieser Zeitspanne Δt wieder in Abhängigkeit vom aktuellen Ergebnis des Temperatursollwert- Temperaturistwert-Vergleichs gesteuert.

2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitspanne Δt so gewählt ist, daß in dieser Zeitspanne der Fühler für die Isttemperatur im Heiz kreislauf der Wärmepumpe eine für den gesamten Raumheiz- Kreislauf repräsentative Temperatur angenommen hat.