DE69817277T2

DE69817277T2 - Abtausteuerung für wärmepumpe

Info

Publication number: DE69817277T2
Application number: DE69817277T
Authority: DE
Inventors: Zhichao Guo; P. Robert DOLAN; A. Kevin KIMBERLY; F. Kevin DUDLEY; R. Thomas PHILLIPS
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 1997-02-14
Filing date: 1998-01-20
Publication date: 2004-06-09
Anticipated expiration: 2018-01-21
Also published as: ES2201436T3; PT894227E; US5727395A; JP4067131B2; MY123874A; KR100483873B1; DE69817277D1; EP0894227B1; CN1165725C; IL126536A0; CN1217781A; WO1998036228A1; AU724877B2; EP0894227A1; IL126536A; AU5927898A; BR9805984A; JP2000509808A; KR20000064919A

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft generell Abtauen der Außenwindung eines Wärmepumpensystems und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum rechtzeitigen Einleiten des Abtauvorgangs der Außenwindung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 14 bzw. 1. Eine derartige Vorrichtung und ein derartiges Verfahren sind aus dem Dokument Patent Abstracts of Japan, vol. 010, Nr. 267 (M-516) vom 11. September 1986 bekannt.
Eines der häufig angetroffenen Probleme, die mit einem Wärmepumpensystem an einer Luftquelle verbunden sind, ist, dass die Außenwindung während eines Heizbetriebs unter gewissen Außenumgebungszuständen dazu neigt, Eis anzusammeln. Das Ansammeln von Eis an der Außenwindung erzeugt einen isolierenden Effekt, der die Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittel, das durch die Windung strömt, und dem umgebenden Medium reduziert. Folglich verliert das Wärmepumpensystem nach einem Aufbau von Eis an der Außenwindung Heizleistung, und das ganze System arbeitet weniger effizient. Es ist deshalb wünschenswert, das Abtauen einzuleiten, bevor dieses Aufbauen von Eis auftritt und so den Wirkungsgrad der Wärmepumpe beeinflusst. Es ist auch wünschenswert, das Abtauen der Außenwindung nicht unnötig einzuleiten, bis ein derartiges Vereisen auftritt, da jedes Abtauen einer Außenwindung dem zu heizenden Raum auf Grund der Umkehr des Kühlsystems Wärme abführt.
Es wurden unterschiedliche Typen von Systemen zum Einleiten des Abtauens verwendet, um das Abtauen rechtzeitig einzuleiten. Diese Systeme umfassten das Überwachen von bestimmten Temperaturzuständen, die das Wärmepumpensystem erfährt. Diese Temperaturzustände werden üblicherweise mit bestimmten vorbestimmten Grenzwerten verglichen. Diese vorbestimmten Grenzwerte sind üblicherweise fest, und sie berücksichtigen nicht Änderungen in der Weise, in welcher die Wärmepumpe arbeiten kann.
Es ist ein Ziel der Erfindung, einen Abtauvorgang erst einzuleiten, nachdem bestimmte Temperaturmessungen durchgeführt und mit Echtzeitberechnungen bezüglich der geeigneten Schwellenwerte für die erfassten Temperaturzustände verglichen wurden.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, das Einleiten eines Abtauvorgangs zu kontrollieren, um dadurch die Anzahl von Abtauzyklen zu minimieren, die sonst auf Grund eines frühzeitigen Auslösens des Abtauens in Folge eines Vergleichens von Temperaturzuständen mit lediglich vorbestimmten Schwellenwerten auftreten würden, die nicht immer genau widerspiegeln, wann das Abtauen auftreten soll.
Von einem ersten Aspekt schafft die Erfindung ein Verfahren zum Kontrollieren des Einleitens eines Abtauvorgangs in einem Wärmepumpensystem, wie es in Anspruch 1 beansprucht wird.
Von einem zweiten Aspekt schafft die Erfindung ein System, wie es in Anspruch 14 beansprucht wird.
Folglich schafft die Erfindung eine programmierte Computersteuerung für ein Wärmepumpensystem, die den Abtauvorgang erst einleitet, wenn er als ein Ergebnis davon, dass der geeignete Schwellenwert, der gegenüber bestimmten erfassten Temperaturen zu verwenden ist, auf einer Echtzeitbasis berechnet wurde, notwendig wird. Die programmierte Computersteuerung berechnet zuerst die aktuelle Differenz zwischen der Innenwindungs-Temperatur des Wärmepumpensystems und der Raumlufttemperatur des Raums oder des Bereichs, der durch das Wärmepumpensystem beheizt wird. Diese berechnete aktuelle Temperaturdifferenz wird dahingehend untersucht, ob sie größer ist als irgendeine zuvor berechnete maximale Temperaturdifferenz dieser zwei gemessenen Temperaturen, die einem vorherigen Abtauen der Außenwindung folgend aufgetreten sein mag. Die aktuelle berechnete Temperaturdifferenz wird die maximale Temperaturdifferenz, falls sie jegliche, derartige zuvor berechnete maximale Temperaturdifferenz überschreitet.
Man sollte erkennen, dass die vorstehende Berechnung jeden Einfluss der Innenraumluft auf das Verhalten der Innenwindungs-Temperatur eliminiert. Diesbezüglich wird jeder Temperaturabfall, den die Windung beispielsweise auf Grund von Luftströmungen in dem Raum erfährt, aufgehoben, da sowohl die Raumlufttemperatur als auch die Windungs-Temperatur abfallen.
Man sollte auch erkennen, dass die vorstehenden Berechnungen bezüglich der Differenzen zwischen der Innenwindungs-Temperatur und Raumlufttemperatur vorzugsweise auch mit der Bedingung versehen sind, dass bestimmte andere Parameter des Wärmepumpensystems auch bestimmte Kriterien erfüllt haben. Insbesondere darf das der Innenwindung zugeordnete Innengebläse die Gebläsedrehzahl innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne, während welcher der Verdichter und das Außengebläse eingeschaltet waren, nicht verändert haben.
Die Differenz zwischen der aktuellen maximalen Temperaturdifferenz der Innenwindungs-Temperatur und der Raumlufttemperatur und die aktuelle tatsächliche Differenz dieser zwei Temperaturen wird als nächstes durch den programmierten Computer berechnet. Diese Differenz zwischen diesen zwei zuvor berechneten Temperaturdifferenzen wird schließlich mit einem Grenzwert für die zulässige Differenz verglichen, der zwischen diesen zwei zuvor berechneten Temperaturdifferenzen zugelassen werden kann.
Gemäß der Erfindung ist der Grenzwert für die zulässige Differenz, die zugelassen werden kann, selbst eine Funktion der maximalen Temperaturdifferenz. Da der aktuelle Wert der maximalen Temperaturdifferenz kontinuierlich berechnet wird, kann der sich ergebende Grenzwert für die zulässige Differenz auch kontinuierlich berechnet werden.
Gemäß der Erfindung wird ein Abtauen der Außenwindung vorzugsweise eingeleitet, falls die Differenz zwischen der aktuellen maximalen Differenz der Innenwindungs-Temperatur und der Raumlufttemperatur gegenüber der tatsächlichen Differenz der gegenwärtig gemessenen Werte dieser zwei Temperaturen den berechneten Grenzwert für diese zulässige Differenz überschreitet.
Dieses Einleiten eines Abtauens der Außenwindung wird jedoch vorzugsweise auch von bestimmten weiteren Parametern abhängig gemacht, beispielsweise der Gesamtbetriebsdauer des Verdichters des Wärmepumpensystems und der tatsächliche Außenwindungs-Temperatur.
Die mathematische Beziehung, die verwendet wird, um den zuvor erwähnten Grenzwert zu berechnen, wird vorzugsweise durch Beobachten des Betriebs eines Wärmepumpensystems mit den Charakteristika des speziellen zu steuernden Wärmepumpensystems hergeleitet. Diese Beobachtungen umfassen ein Einleiten eines Heizbetriebs eines derartigen Wärmepumpensystems unter einem gegebenen Satz von Zuständen (beispielsweise Außentemperatur, Innenraum-Temperatur und Gebläsedrehzahlen) und Erfassen der Innenwindungs-Temperatur und Innenluftemperatur über die Zeit. Die Innenwindungs-Temperatur steigt von der Raumtemperatur auf einen Maximalwert an, bevor sie auf Grund eines Aufbauens von Eis an der Außenwindung abnimmt. Die Innenraum-Temperatur wird tendenziell verglichen mit den zuvor angeführten Änderungen der Innenwindungs-Temperatur auf ein relativ konstantes Niveau ansteigen. Die maximale Temperaturdifferenz zwischen diesen Temperaturen wird auftreten, bevor die Innenwindungs-Temperatur abzufallen beginnt. Das Wärmepumpensystem wird kontinuierlich betrieben, wobei die Temperatur der Innenwindung und die Raumlufttemperatur erfasst werden. An einem gewissen Punkt fällt die Innenwindungs-Temperatur signifikant ab, was anzeigt, dass die Außenwindung bis zu dem Punkt Eis angesammelt hat, dass die Wärmeübertragung des zirkulierenden Kühlmittels zu der Innenwindung wesentlich beeinträchtigt ist. Die Differenz zwischen der maximalen aufgezeichneten Differenz der Innenwindungs-Temperatur und der Innenraum-Temperatur und die Differenz zwischen diesen selbigen Temperaturen, wenn ein wesentliches Vereisen der Außenwindungen auftritt, wird als eine zulässige Differenz erfasst, die nicht zu überschreiten ist.
Die erfasste zulässige Differenz, die nicht zu überschreiten ist, und die maximale Temperaturdifferenz werden ein Punkt auf einer Kurve von maximalen erfassten Temperaturdifferenzen und entsprechend erfassten zulässigen Differenzen zwischen der gemessenen Temperaturdifferenz und der maximalen Tempera turdifferenz. Man hat herausgefunden, dass die schließlich entwickelte mathematische Relation zwischen der zulässigen Differenz und der maximalen Temperaturdifferenz eine nicht-lineare Beziehung ist. Diese nicht-lineare Beziehung wird vorzugsweise zu einer Reihe von linearen Beziehungen für eine einfache Berechnung in der programmierten Steuerung, die das Wärmepumpensystem steuert, reduziert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden von der folgenden, detaillierten Beschreibung zusammen mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlich, wobei gilt:
1 ist eine schematische Darstellung eines Wärmepumpensystems, das darin eine programmierte Computersteuerung aufweist;
2 ist eine Darstellung des Temperaturmusters der Innenheizwindungs-Temperatur und der Innenraumlufttemperatur, die durch das Wärmepumpensystem von 1 in einer bestimmten Heizsituation erzeugt werden;
3 zeigt, wie die zulässige Differenz zwischen der maximalen Differenz dieser Temperaturen während eines Heizzyklus und der aktuellen Temperaturdifferenz als eine Funktion der maximalen Differenz variiert;
4 zeigt ein Verfahren, das durch die Computersteuerung des Wärmepumpensystems beim Einschalten des Gesamtsystems durchgeführt wird;
5 zeigt, wie 5A bis 5D zueinander ausgerichtet sind; und
5A bis 5D zeigen die Sequenz von Schritten, die durch die Computersteuerung für das Wärmepumpensystem bei der Durchführung des Einleitens eines Abtauvorgangs der Außenwindung durchzuführen sind.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Es wird auf 1 Bezug genommen. Man sieht, dass ein Wärmepumpensystem eine Innenwindung 10 und eine Außenwindung 12 mit einem Verdichter 14 und einem dazwischen angeordneten Umkehrventil 16 aufweist. Zwischen der Innenwindung und der Außenwindung ist auch ein Paar von Expansionsventilen 18 und 20 für zwei Strömungsrichtungen angeordnet, welche es einem Kühlmittel erlauben, in Folge des Einstellens des Umkehrventils 16 in beide Richtungen zu strömen. Man sollte erkennen, dass alle vorgenannten Komponenten in einer ziemlich konventionellen Weise arbeiten, um so dem Wärmepumpensystem zu erlauben, dem Innenraum Kühlung zu liefern, während sie in einem Kühlmodus arbeiten, oder dem Innenraum ein Heizen bereitzustellen, während sie in einem Heizmodus arbeiten.
Ein Innengebläse 22 liefert eine Luftströmung über die Innenwindung 10, während ein Außengebläse 24 eine Luftströmung über die Außenwindung 12 liefert. Das Innengebläse 22 wird von einem Gebläsemotor 26 angetrieben, während das Außengebläse 24 von einem Gebläsemotor 28 angetrieben wird. Man sollte erkennen, dass der Innengebläsemotor in der speziellen Ausführungsform mindestens zwei konstante Antriebdrehzahlen hat. Diese Antriebdrehzahlen werden vorzugsweise durch einen Steuerprozessor 30 vorgegeben, der den Gebläsemotor 26 über Relaissteuerungen steuert. Der Gebläsemotor 28 wird vorzugsweise durch eine Relaissteuerung R1 gesteuert. Das Umschaltventil 16 wird auch durch den Steuerprozessor 30 gesteuert, der die Relaisschaltung R3 ansteuert. Der Verdichter 14 wird ähnlich durch den Steuerprozessor 30 gesteuert, der über eine an dem Verdichtermotor 32 angeschlossene Relaisschaltung R2 eingreift. Der Steuerprozessor 30 steuert ferner ein elektrisches Heizelement 33, das der Innengebläsewindung 10 zugeordnet ist, über eine Relaisschaltung R5. Man sollte erkennen, dass das Heizelement 33 Teil einer Hilfsheizeinheit ist, die normalerweise durch den Steuerprozessor 30 aktiviert wird, wenn für den Innenbereich, der normalerweise durch das Wärmepumpensystem beheizt wird, zusätzliches Heizen benötigt wird.
Es wird auf den Steuerprozessor 30 Bezug genommen. Man stellt fest, dass der Steuerprozessor Außenwindungs-Temperaturwerte von einem Thermistor 34, der der Außenwindung 12 zugeordnet ist, erhält. Der Steuerprozessor 30 erhält auch einen Innenwindungs-Temperaturwert von einem Thermistor 36 und einen Innenraum-Lufttemperaturwert von einem Thermistor 38.
Man sollte erkennen, dass der Steuerprozessor 30 arbeitsfähig ist, einen Abtauvorgang einzuleiten, wenn gewisse Temperaturzustände, die durch die Thermistoren 34, 36 und 38 angezeigt werden, auftreten. Damit der Steuerprozessor 30 die speziellen Temperaturzustände erkennt, die eine Notwendigkeit zum Abtauen verursachen, ist es notwendig, dass er eine spezielle Berechnung durchführt, welche die Innenwindungs-Temperatur und die Raumlufttemperatur, wie sie normalerweise durch die Thermistoren 36 bzw. 38 bereitgestellt werden, einbezieht. Die spezielle Berechnung, die durch den Steuerprozessor durchgeführt wird, basiert darauf, dass mit dem Wärmepumpensystem von 1 vorzugsweise eine Reihe von Tests durchgeführt wurde, wie jetzt beschrieben wird.
Es wird auf 2 Bezug genommen. Es wird ein Graph gezeigt, der die Innenwindungs-Temperatur und die Raumlufttemperatur des Wärmepumpensystems von 1 für einen gegebenen Heizzyklus darstellt. Der Heizzyklus findet unter einen gegebenen Satz von Umgebungszuständen und einem gegebenen Satz von Systemzuständen für das Wärmepumpensystem statt. Die Umgebungszustände umfassen bestimmte Außentemperaturen und Anfangs-Innentemperaturen. Die Systemzustände umfassen bestimmte Gebläse-Drehzahleinstellungen und eine bestimmte Menge von Kühlmittel in dem System. Die Innenwindungs-Temperatur sowie die Innenraum-Temperatur, wie sie durch die Thermistoren 36 und 38 gemessen werden, werden in periodischen Zeitintervallen erfasst. An einem gewissen Punkt hat die Differenz zwischen der Innenwindungs-Temperatur T_ic und der Innenraum-Temperatur T, eine maximale Temperaturdifferenz erreicht, wie es durch ΔT_MAX angezeigt wird, die zum Zeitpunkt t, auftritt. Der Heizzyklus fährt über t, fort, wobei die Innenwindungs-Temperatur T_ic abfällt, während sich Eis an der Außenwindung auf Grund einer kalten Außentemperatur aufzubauen beginnt. An einem gewissen Zeitpunkt t, hat sich eine bedeutende Eismenge an der Außenwindung aufgebaut, was dadurch einen deutlichen Abfall der Innenwindungs-Temperatur verursacht. Dieser Abfall der Innenwindungs-Temperatur tritt auf Grund der Verringerung der Wärmeübertragungsfähigkeit des zirkulierenden Kühlmittels in Folge eines Rückgangs des Verdampfer-Wirkungsgrads der vereisten Außenwindung auf. Die Differenz zwischen der maximalen Innenwindungs-Temperatur, die bei t, auftritt und der Innenwindungs-Temperatur, die bei t_f auftritt, wird als eine Abtaudifferenz-Temperatur ΔT_d erfasst. Man sollte erkennen, dass die Temperaturdifferenz ΔT_d auch im Wesentlichen definiert, um wie viel die reale Differenz ΔT_R zwischen der Innenwindungs-Temperatur und der Raumlufttemperatur zum Zeitpunkt t_f relativ zu ΔT_MAX abfallen kann, da sich die Raumlufttemperatur zwischen dem Zeitpunkt t, und dem Zeitpunkt t_f nicht wesentlich ändert.
Gemäß der Erfindung werden sowohl die Abtautemperaturdifferenz ΔT_d zum Zeitpunkt t_f als auch der Wert von ΔT_MAX zum Zeitpunkt t, für den speziellen Heizvorgang erfasst. Man sollte verstehen, dass zusätzliche Heizvorgänge mit anderen Sätzen von bestimmten Umgebungszuständen und anderen Sätzen von bestimmten Systemzuständen durchgeführt werden. Die Abtautemperaturdifterenz ΔT_d und die maximale Temperaturdifferenz ΔT_MAX werden für jeden derartigen Durchlauf erfasst. Alle erfassten Werte von ΔT_d und ΔT_MAX werden danach als Datenpunkte in einem Graphen, beispielsweise 3, verwendet, um eine Beziehung zwischen ΔT_d und ΔT_MAX zu definieren.
Es wird auf 3 Bezug genommen. Man sieht, dass die Kurve, die durch die verschiedenen Datenpunkte gezeichnet ist, die durch die Heiztests des Wärmepumpensystems erzeugt wurden, nicht-linear ist. Diese Kurve wird vorzugsweise in zwei lineare Segmente aufgeteilt, wobei das erste lineare Segment eine Steigung S1 hat, die bei einem ΔT_MAX von ΔT_K endet, und das zweite lineare Segment eine Steigung von S₂ hat, die an dem gleichen Punkt beginnt. Die zwei linearen Segmente können wie folgt ausgedrückt werden: für ΔTMAX ≤ ΔTK, ΔTd = S1*ΔTMAX – C1 für ΔTMAX ≥ ΔTK, ΔTd = S2*ΔTMAX – C2 C₁ und C₂ sind die ΔT_d-Koordinatenwerte, wenn ΔT_MAX für die entsprechenden linearen Segmente gleich null ist. Man sollte verstehen, dass die bestimmten Werte von ΔT_K, S₁, S₂, C₁ und C₂ von dem bestimmten Wärmepumpensystem, das getestet wurde, abhängen. Diesbezüglich hat das Wärmepumpensystem unterschiedlich bemessene Komponenten, beispielsweise Gebläse, Gebläsemotoren, Windungskonfigurationen und Verdichter, die ihre eigenen entsprechenden 2 und 3 und folglich ihre eigenen entsprechenden Werte für ΔT_K, S₁, S₂, C₁ und C₂ erzeugen. Wie hier nachstehend detailliert erläutert wird, werden die linearen Beziehungen, die für ein bestimmtes Wärmepumpensystem hergeleitet wurden, durch den Steuerprozessor 30 bei einer Entscheidung verwendet, wann ein Abtauen der Außenwindung 12 eines derartigen Systems einzuleiten ist.
Es wird auf 4 Bezug genommen. Es werden eine Reihe von Initialisierungen durch den Steuerprozessor 30 durchgeführt, bevor jegliche Abtausteuerung des Wärmepumpensystems vorgenommen wird. Diese Initialisierungen umfassen ein Setzen der Relais R1 bis R5 auf einen Aus-Zustand, um dadurch die verschiedenen Wärmepumpen-Systemkomponenten, die diesen zugeordnet sind, in geeignete Anfangszustände zu versetzen. Das wird in einem Schritt 40 durchgeführt. Die Prozessoreinheit fährt mit einem Schritt 42 fort und initialisiert eine Anzahl von Softwarevariablen, die innerhalb der Abtaulogik verwendet werden. Eine Anzahl von Zeitgebern wird eingeschaltet, um den Variablen TM DFDEL und TM DFSET kontinuierlich Zeiten bereitzustellen. Schließlich wird die Prozessoreinheit eine Variable OLD FNSPD in einem Schritt 46 gleich der Variablen für die aktuelle Gebläsedrehzahl CUR FNSPD setzen. Man sollte verstehen, dass die vorherigen Schritte nur stattfinden, wenn die Prozessoreinheit eingeschaltet ist, um ein Steuern des Wärmepumpensystems zu beginnen.
Es wird jetzt auf 5A Bezug genommen. Das Verfahren, das durch den Steuerprozessor 30 durchgeführt wird, um ein Abtauen der Außenwindung 12 rechtzeitig einzuleiten, beginnt mit einem Schritt 50, bei welchem abgefragt wird, ob das Verdicherrelais R2 eingeschaltet ist. Da dieses Relais anfänglich auf aus gesetzt wird, fährt der Steuerprozessor 30 mit einem Schritt 52 fort und fragt ab, ob eine Variable "WAS_ON" gleich wahr ist. Da WAS_ON unwahr ist, wird der Prozessor entlang einem "Nein"-Pfad zu einem Schritt 54 fortfahren. Der Prozessor fährt als Nächstes fort, um in Schritt 54 abzufragen, ob das Verdichterrelais R2 eingeschaltet ist, bevor die Variable "WAS_ON" in einem Schritt 56 gleich unwahr gesetzt wird. Als Nächstes wird in einem Schritt 58 abgefragt, ob IN_DEFROST gleich wahr ist. Da IN_DEFROST anfänglich beim Einschalten gleich unwahr gesetzt wird, wird der Steuerprozessor zu einem Schritt 60 fortfahren und abfragen, ob der Heizmodus ausgewählt wurde. Diesbezüglich sollte man erkennen, dass ein Bedienfeld oder eine andere Kommunikationseinrichtung, die dem Steuerprozessor 30 zugeordnet ist, angezeigt haben wird, ob das Wärmepumpensystem von 1 in einem Heizbetriebsmodus zu sein hat. Falls der Heizmodus nicht ausgewählt wurde, fährt der Prozessor entlang einem "Nein"-Pfad zu einem Schritt 62 in 5C fort und setzt die Variable TM_ACC_CMP_ON gleich null. Der Prozessor setzt auch eine Variable MAX_DELTA in einem Schritt 64 gleich null und setzt eine Variable TM DFDEL in einem Schritt 66 gleich null. Der Steuerprozessor fährt von Schritt 66 zu einem Schritt 68 fort und fragt wieder ab, ob das Verdichterrelais R2 eingeschaltet ist. Falls das Verdichterrelais R2 nicht eingeschaltet ist, fährt der Prozessor von dem Schritt 68 zu einem Schritt 70 fort und setzt TM_DFSET gleich null. Als Nächstes wird in einem Schritt 72 abgefragt, ob IN_DEFROST gleich wahr ist. Da diese Variable anfänglich unwahr ist, wird der Steuerprozessor 30 als Nächstes zu einem Ende-Schritt 74 fortfahren.
Man sollte versehen, dass der Steuerprozessor 30 verschiedene Prozesse zum Steuern des Wärmepumpensystems ausführt, die einem Beenden der speziellen Logik von 5A bis 5D folgen. Die Verarbeitungsgeschwindigkeit des Steuerprozessors 30 wird es dem Steuerprozessor erlauben, zu der Ausführung der Logik von 5A innerhalb von Millisekunden zurückzukehren. Man sollte auch verstehen, dass an einem gewissen Punkt ein Heizmodus ausgewählt sein wird und nachfolgend ein Heizen durch den Steuerprozessor 30 begonnen wird, falls die Raumlufttemperatur, wie sie durch einen Thermostaten gemessen wird, niedriger ist als eine gewünschte Temperatureinstellung. Wenn ein Heizen stattzufinden hat, schaltet der Steuerprozessor 30 vorzugsweise das Innen- und das Außengebläse 22 und 24 sowie den Verdichtermotor 32 ein. Das Umkehrventil 16 wird auch eingestellt, um zu bewirken, dass Kühlmittel von dem Verdichter zu der Innenwindung 10 und infolgedessen zu der Außenwindung 12 strömt.
Es wird auf Schritt 50 Bezug genommen. Der Steuerprozessor wird nochmals abfragen, ob nach dem Beginn des Heizens das Verdichterrelais R2 eingeschaltet ist. Man sollte erkennen, dass das Verdichterrelais R2 durch den Prozessor aktiviert worden ist, wenn ein Heizen angefordert wird. Der Steuerprozessor wird das Gleiche, wie in Schritt 50 auftrat, feststellen und zu einem Schritt 76 übergehen, um abzufragen, ob die Variable WAS_ON unwahr ist. Da diese Variable gegenwärtig unwahr ist, wird der Prozessor zu einem Schritt 78 übergehen und die Zeitgeber, die TM_CMPON und TM_ACC_CMPON zugeordnet sind, ausschalten. Der Prozessor fragt als Nächstes ab, ob das Verdichterrelais R2 eingeschaltet ist und geht zu einem Schritt 80 über, da das Verdichterrelais R2 jetzt eingeschaltet ist. Dies führt dazu, dass die Variable WAS_ON in Schritt 80 gleich wahr gesetzt wird. Der Prozessor durchläuft jetzt Schritte 59 und 60, wie zuvor beschrieben wurde. Da der Heizmodus ausgewählt wurde, fährt der Prozessor von Schritt 60 zu einem Schritt 81 fort und fragt ab, ob eine Zeitgebervariable TM_DFSET größer als 60 s ist. Da diese Variable anfänglich null ist, fährt der Prozessor zu Schritt 66 in 5C fort und setzt die Zeitgebervariable TM DFDEL gleich null. Der Prozessor fragt als Nächstes in einem Schritt 68 ab, ob das Verdichterrelais R2 eingeschaltet ist. Da das Verdichterrelais durch den Steuerprozessor in Reaktion auf ein Anfordern-von Heizen aktiviert wurde, fährt der Prozessor mit einem Schritt 82 fort.
Es wird auf Schritt 82 Bezug genommen. Der Prozessor fragt ab, ob das Außengebläserelais eingeschaltet ist. Das Außengebläserelais R1 ist normalerweise eingeschaltet, falls das Wärmepumpensystem auf ein Anfordern von Heizen reagiert. Das veranlasst den Steuerprozessor, entlang dem "Ja"-Pfad zu einem Schritt 84 fortzufahren, bei welchem die Innengebläse-Drehzahl gelesen wird. Man sollte verstehen, dass das Innengebläse eingeschaltet worden ist, wenn ein Heizen begonnen wurde, was dadurch verursacht, dass die Gebläsedrehzahl anders als null ist. Diese Gebläsedrehzahl ist dem Steuerprozessor verfügbar, als eine Folge dessen, dass der Steuerprozessor die Drehzahl durch eine andere Steuersoftware vorgegeben hat. Diese Gebläsedrehzahl wird gleich der Variablen CUR_FNSPD gesetzt und wird in einem Schritt 86 mit dem derzeitigen Wert einer alten Gebläsedrehzahl verglichen, die als OLD_FNSPD bezeichnet wird. Da diese letztere Variable anfänglich null ist, fährt der Steuerprozessor von dem Schritt 86 fort, um in einem Schritt 88 die Variable der alten Gebläsedrehzahl gleich dem Wert der aktuellen Gebläsedrehzahl zu setzen. Der Steuerprozessor fährt fort, um in einem Schritt 70 die Zeitgebervariable TM_DFSET gleich null zu setzen, bevor er nochmals in einem Schritt 72 abfragt, ob IN_DEFROST gleich wahr ist. Da IN_DEFROST unwahr ist, fährt der Prozessor entlang dem "Nein"-Pfad von Schritt 72 zu einem Ende-Schritt 73 fort.
Es wird nochmals auf 5A Bezug genommen. Man sollte auch verstehen, dass das nächste Ausführen der Abtaulogik den Prozessor wieder veranlasst, abzufragen, ob der Verdichter eingeschaltet ist. Da das Verdichterrelais jetzt eingeschaltet ist, fährt der Prozessor zu einem Schritt 76 fort, um den Status von "WAS_ON" abzufragen. Da diese Variable jetzt wahr ist, fährt der Steuerprozessor zu Schritt 54 fort, bei welchem wieder festgestellt wird, dass das Verdichterrelais R2 eingeschaltet ist, wodurch der Prozessor veranlasst wird, über die Schritte 80, 58 und 60 zu dem Schritt 81 fortzufahren. Es wird auf Schritt 81 Bezug genommen. Man stellt fest, dass der Prozessor die Zeitzählung von TM_DFSET dahingehend prüft, ob sie größer als 60 s ist. Man versteht, dass diese Variable begonnen hat, eine Zeitzählung anzusammeln, sobald in dem Schritt 88 eine alte Gebläsedrehzahl gleich der aktuellen Gebläsedrehzahl gesetzt wurde. Diese Variable fährt fort, eine Zeitdauer während jeder aufeinander folgenden Ausführung der Enteisungslogik anzusammeln, so lange das Verdichterrelais R2 eingeschaltet bleibt, das Außengebläse eingeschaltet bleibt und sich die Innengebläsedrehzahl nicht ändert. Auf diese Weise ist die in TM_DFSET widergespiegelte Zeitzählung ein Maß der Zeitdauer, während welcher die vorherigen drei Zustände des Verdichterstatus, des Außengebläsesta tus und des Innengebläsestatus konstant geblieben sind. Der Steuerprozessor 30 hat dadurch dem Wärmepumpensystem, das ohne irgendeine Änderung bezüglich dieser Komponenten für mindestens 60 s gearbeitet hat, einen gewissen Grad an Stetigkeit auferlegt.
Wenn die durch TM_DFSET geführte Zeitzählung einen Wert größer als 60 s erreicht, fährt der Steuerprozessor von Schritt 81 zu Schritt 90 in 5A fort und liest die Innenwindungs-Temperatur, die durch den Thermistor 36 bereitgestellt wird, sowie die Raumlufttemperatur, die durch den Thermistor 38 bereitgestellt wird. Diese Werte werden als T_ICOIL und T_ROOM_AIR gespeichert. Der Steuerprozessor fährt in einem Schritt 92 fort, die Differenz dieser gemessenen Temperaturen, wie sie in diesen entsprechenden Variablen gespeichert sind, zu berechnen. Die berechnete Differenz der gemessenen Temperaturen DELTA wird als nächstes in Schritt 94 überprüft, ob sie kleiner als null ist. Falls dieser Wert kleiner als null ist, setzt der Steuerprozessor in Schritt 96 diesen gleich null, bevor er zu Schritt 98 fortfährt, bei welchem abgefragt wird, ob die gemessene Temperaturdifferenz DELTA größer als der Wert einer Variablen MAX_DELTA ist. Man sollte verstehen, dass der Wert von MAX_DELTA null ist, wenn der Steuerprozessor zum ersten Mal ein Heizen beginnt, nachdem der Heizmodus ausgewählt wurde. Dies veranlasst den Steuerprozessor, in Schritt 100 MAX_DELTA gleich dem aktuellen Wert von DELTA zu setzen. Man sollte verstehen, dass der Steuerprozessor höchstwahrscheinlich damit weitermacht, das MAX_DELTA gleich dem aktuell berechneten DELTA anzupassen, während der Steuerprozessor wiederholt die Abtaulogik ausführt und ein steigendes DELTA auf Grund der steigenden Innengebläsewindungs-Temperatur antrifft.
Der Steuerprozessor macht mit einem Schritt 102 weiter entweder vom Schritt 98, falls die gemessene Temperaturdifferenz von Schritt 92 niedriger als der aktuell gespeichert Wert von MAX_DELTA ist, oder in Schritt 100, falls der aktuell gemessene Wert der Temperaturdifferenz gleich MAX DELTA ist.
Es wird auf Schritt 102 Bezug genommen. Der Steuerprozessor berechnet die Differenz zwischen dem aktuellen Wert von MAX_DELTA und dem aktuellen Wert von DELTA. Falls der aktuelle Wert von DELTA niedriger ist als MAX DELTA, ist der Wert der Variablen DELTA_DIFF in Schritt 102 anders als null. Demgemäß fährt der Steuerprozessor in einem Schritt 104 fort, um abzufragen, ob MAX_DELTA kleiner oder gleich T_K ist. Man erinnert sich, dass man zu dem Wert ΔT_K in 3 in Folge des Testens und des Beurteilens des Verhaltens des Wärmepumpensystems gelangt ist. Man versteht, dass sich dieser Wert ändern könnte, falls eine andere Wärmepumpenkonfiguration mit anderen Systemwerten, beispielsweise Gebläsegeschwindigkeit, Gebläsegröße oder Verdichtergröße, getestet würde und eine geeignete Beziehung für die kritische zulässige Differenz zwischen einem maximalen Delta und der aktuellen Temperaturdifferenz entwickelt würde.
Falls MAX_DELTA kleiner oder gleich ΔT_K ist, fährt der Steuerprozessor fort, um in einem Schritt 106 abzufragen, ob das elektrische Heizelement 33 eingeschaltet ist. Man sollte verstehen, dass Wärmepumpensysteme häufig eine zweite Wärmequelle oder eine Hilfswärmequelle zur Verfügung haben, falls das Wärmepumpensystem dem zu beheizenden Innenraum die benötigte Wärmemenge nicht bereitstellen kann. Das Wärmepumpensystem von 1 weist ein derartiges Heizelement auf, so dass die spezielle Abfrage von Schritt 106 notwendig ist. Falls dieses elektrische Heizelement 33 nicht eingeschaltet ist oder ein elektrisches Heizelement nicht vorhanden ist, fährt der Steuerprozessor von Schritt 106 zu einem Schritt 108 fort und berechnet einen Wert für DEFROST DELTA. Man sollte verstehen, dass DEFROST DELTA in diesem Schritt die Variable ΔT_d von 3 ist. Man sollte verstehen, dass die mathematische Beziehung zwischen DEFROST DELTA und MAXDELTA die lineare Beziehung von ΔT_d bis ΔT_MAX für ΔT_MAX kleiner oder gleich ΔT_K ist, die von 3 hergeleitet wurde. Diese Beziehung könnte sich natürlich ändern, falls ein anderes Wärmepumpensystem getestet würde und die geeignete Beziehung von ΔT_d in Bezug auf ΔT_MAX bestimmt würde. Es wird wieder auf Schritt 106 Bezug genommen. Falls ein elektrisches Heizelement vorhanden und eingeschaltet ist, fährt der Steuerprozessor fort, um in einem Schritt 110 ein Abtau-Delta zu berechnen. Man sollte feststellen, dass das Abtau-Delta im Schritt 110 um 2° niedriger ist als das, das in Schritt 108 zu berechnen ist. Diese spezielle Beziehung kann durch geeignetes Testen des Wärmepumpensystems von 1 und Feststellen der Charakteristika von Eis auf der Außenwindung bei eingeschaltetem Hilfsheizelement entwickelt werden.
Es wird wieder auf Schritt 104 Bezug genommen. Falls der Wert von MAX_DELTA nicht kleiner oder gleich ΔT_K ist, fährt der Steuerprozessor entlang dem "Nein"-Pfad zu einem Schritt 112 fort, um abzufragen, ob das elektrische Heizelement 33 oder eine andere Hilfsheizeinrichtung, die dem Wärmepumpensystem zugeordnet ist, eingeschaltet ist. Der Steuerprozessor fährt fort, um den geeigneten Wert für DEFROST DELTA in Schritt 114, wenn eine elektrische Heizeinrichtung ausgeschaltet oder nicht vorhanden ist, oder in Schritt 116, wenn diese vorhanden und eingeschaltet ist, zu berechnen. Man sollte verstehen, dass die in Schritt 114 zur Kenntnis genommene Berechnung die lineare Beziehung von ΔT_d gegenüber ΔT_MAX von 3 für ΔT_MAX größer als ΔT_MAX ist. Man sollte außerdem verstehen, dass der in Schritt 116 berechnete Wert den zulässigen Wert für ein Abtau-Delta widerspiegelt, wenn eine elektrische Heizeinrichtung vorhanden und eingeschaltet ist. Der Prozessor fährt, nachdem ein geeigneter Werte für DEFROST_DELTA in einem der Schritte 108, 110, 114 oder 116 berechnet wurde, zu einem Schritt 118 fort, bei welchem abgefragt wird, ob der berechnete Wert kleiner als zwei ist. Falls der berechnete Wert kleiner als zwei ist, passt der Steuerprozessor ihn in Schritt 120 an, damit er gleich zwei ist. Der Steuerprozessor fährt danach direkt zu Schritt 122 fort. Man sollte feststellen, dass der Prozessor auch zu Schritt 122 über den "Nein"-Pfad von Schritt 118 fortfuhr, falls DEFROST_DELTA größer oder gleich zwei ist.
Es wird auf Schritt 122 Bezug genommen. Es wird abgefragt, ob die berechnete Differenz zwischen der maximalen Temperaturdifferenz des Wärmepumpensystems und der aktuellen gemessenen Temperaturdifferenz des Wärmepumpensystems, wie sie in Schritt 102 berechnet wird, größer als das berechnete DEFROST_DELTA ist. Man sollte verstehen, dass die in Schritt 122 gemachte Abfrage im Wesentlichen eine Überprüfung ist, ob die aktuell gemessene Temperaturdifferenz auf einen Wert abgenommen hat, der dazu führt, dass sich die gemessene Temperaturdifferenz um mehr als den Wert von DEFROST_DELTA unter der maximalen Temperaturdifferenz, wie sie durch den Wert von MAX_DELTA definiert ist, befindet. Man sollte verstehen, dass der Wert der ak tuell gemessenen Temperaturdifferenz normalerweise nicht zu einem derartigen Wert gesunken ist, da die Außenwindung normalerweise nicht ein wesentliches Aufbauen von Eis erfährt. In derartigen Situationen verfolgt der Prozessor weiterhin den "Nein"-Pfad von Schritt 122 und fährt über die Schritte 66, 68, 82, 84, 86, 72 und 74 fort und führt schließlich die Abtaulogik von 5A bis 5D nochmals aus. Wenn der Wärmebedarf befriedigt wurde, schaltet der Steuerprozessor das Verdichterrelais R2 aus, um dadurch die jeweilige Zeitdauer eines Heizens zu beenden. Wenn dies auftritt, stellt der Steuerprozessor bei der nächsten Ausführung der Abtaulogik fest, dass das Verdichterrelais R2 ausgeschaltet ist. Dies veranlasst den Prozessor festzustellen, dass, falls "WAS_ON" in Schritt 52 wahr ist, die Ausführung eines Schritts 123 erforderlich ist, bei welchem die Zeitzählung, die in "TM_CMPON" und TM_ACC_CMPON gespeichert ist, abgeschaltet wird, wodurch diese Variablen auf einer bestimmten Zeitzählung gehalten werden. Der Steuerprozessor setzt die Zeitzählung von TM_CMPON in Schritt 123 auf gleich null zurück. Jedoch setzt der Steuerprozessor nicht die in TM_ACC_CMPON gespeicherte Zeitzählung zurück. Auf diese Weise sammelt die Variable TM_ACC_CMPON kontinuierlich eine Zeitzählung an, jedes Mal, wenn in Schritt 50 festgestellt wird, dass der Verdichter eingeschaltet oder ausgeschaltet wurde.
Man sollte verstehen, dass der Steuerprozessor weiter macht, die Abtaulogik von 5A bis 5D rechtzeitig ausführen. Er wird außerdem die Schritte 50, 76, 54, 80, 58, 60 und 81 ausführen und danach die Abtaulogik verlassen, wenn Wärme nachgefragt wird. Dies wird bis zu einem derartigen Zeitpunkt andauern, an dem die Wärmepumpensystemzustände erfüllt wurden, die in den Schritten 68, 82, 84 und 86 vorausgesetzt werden. Zu diesem Zeitpunkt wird der Steuerprozessor wieder fortfahren, die Differenz der Innenwindungs-Temperatur und Raumlufttemperatur zu berechnen und danach die verschiedenen Berechnungen von MAX_DELTA, DEFROST_DELTA und DELTA_DIFF durchzuführen. Dies führt zu einem Schritt 122, bei welchem abgefragt wird, ob die aktuell gemessene Temperaturdifferenz DELTA zu einem Wert abgefallen ist, der dazu führt, dass sich diese gemessene Temperaturdifferenz um mehr als den Wert von DEFROST_DELTA unter der maximalen Temperaturdifferenz befindet, wie sie durch den Wert von MAX_DELTA definiert ist. Falls dies auftritt, nimmt der Steuerprozessor an, dass die Außenwindung eine signifikante Vereisung erfahren hat, die einen Abtauvorgang erfordert.
Es wird wieder auf Schritt 122 Bezug genommen. Wenn der Wert von DELTA_DIFF größer als der berechnete Wert von DEFROST_DELTA ist, fährt der Steuerprozessor zu einem Schritt 124 fort und fragt ab, ob der Zeitwert von TM_DFDEL größer als 60 s ist. Diese Variable hat nach dem vorhergehenden vollständigen Ausführen der Abtaulogik, das sofort stattfand, bevor der Steuerprozessor das erste Mal von Schritt 122 zu Schritt 124 fortfuhr, eine laufende Zählung von Sekunden begonnen. Bis zu dem Zeitpunkt, an dem diese Variable einen Wert größer als 60 s anzeigt, wird der Steuerprozessor Schritt 124 entlang dem "Nein"-Pfad zu Schritt 68 verlassen und danach normal durch die Schritte 82, 84, 86 und 72 und folglich entlang dem "Nein"-Pfad von Schritt 72 zu Schritt 74 fortfahren. Es wird wieder auf Schritt 124 Bezug genommen. Wenn der Steuerprozessor die Abtaulogik mehrere Male zyklisch durchlaufen hat, um der in TM_DFDEL aufzubauenden Zeitdauer eine Zeitdauer größer als 60 s zu ermöglichen, fährt der Prozessor zu Schritt 126 fort. Es wird auf Schritt 126 Bezug genommen. Es wird abgefragt, ob der Zeitwert, der durch TM_CMPON angezeigt wird, größer als 15 min ist. Man erinnert sich, dass diese bestimmte Zeitgebervariable in einem Schritt 78 eingeschaltet wird, nachdem der Steuerprozessor festgestellt hat, dass die Variable "WAS_ON" unwahr ist, was anzeigt, dass der Verdichter 14 gerade zuvor eingeschaltet wurde. Dies bedeutet gewissermaßen, dass die Zeitdauer, die durch TM_CMPON aufgezeichnet wird, den Gesamtzeitbetrag anzeigt, den der Verdichter 14 eingeschaltet war, seit er durch den Steuerprozessor zuletzt eingeschaltet wurde. Solange der Gesamtzeitbetrag, den der Verdichter seit seinem letzten Einschalten eingeschaltet war, kleiner oder gleich 15 min ist, fährt der Prozessor entlang dem "Nein"-Pfad von Schritt 126 fort und führt die Schritte 68, 82, 84, 86, 72 und 74 durch, wie zuvor beschrieben wurde. Falls der Gesamtbetrag von Verdichter-Einschaltdauer, seit er zuletzt eingeschaltet wurde, 15 min überschreitet, fährt der Steuerprozessor entlang dem "Ja"-Pfad von Schritt 126 zu einem Schritt 128 fort, um abzufragen, ob die Zeitdauer, die durch die Variable TM_ACC_CMPON angezeigt wird, größer als 30 min ist. Es wird auf Schritt 62 Bezug genommen. Man sollte feststellen, dass die Zeitgebervariable TM_ACC_CMPON gleich null ge setzt wird, wenn der Heizmodus nicht ausgewählt ist, wie in Schritt 60 festgestellt wurde. Man sollte auch feststellen, dass die Zeitgebervariable TM_ACC_CMPON jedes Mal, wenn die Variable IN_DEFROST wahr ist, wie im Schritt 58 festgestellt wird, auch auf null gesetzt wird. Wie hier nachstehend detaillierter beschrieben wird, ist die Variable IN DEFROST nur während eines Abtauens der Außenwindung wahr. Der Variablen TM_ACC_CMPON ist es folglich gestattet, eine Zeitdauer nach einem Abtauvorgang anzusammeln. Es wird auf die Schritte 50, 76 und 78 Bezug genommen. Der Variablen TM_ACC_CMPON ist es gestattet, eine Zeitdauer anzusammeln, die auf einen Abtauvorgang folgt, wenn der damit zugeordnete Zeitgeber in Schritt 78 eingeschaltet ist, als eine Folge, dass das Verdichterrelais gerade eingeschaltet wurde. Die durch TM_ACC_CMPON aufgezeichnete Zeitdauer wird weiterhin Zeit ansammeln, bis der Verdichter ausgeschaltet wird, was durch die Schritte 50 und 52 festgestellt wird. Wenn dies auftritt, fährt der Steuerprozessor zu Schritt 123 fort und schaltet die Zeitdauer, die sowohl durch TM_CMPON als auch durch TM_ACC_CMPON aufgezeichnet werden, ab. Die durch TM_ACC_CMPON angesammelte Zeitdauer wird lediglich auf ihrem aktuellen Wert bleiben. Wenn das Verdichterrelais R2 wieder eingeschaltet wird, sammelt die Variable TM_ACC_CMPON folglich ferner Zeit an, außer ein Abtauvorgang hat stattgefunden oder die Auswahl eines Heizmodus wurde zurückgenommen. Man sollte verstehen, dass an einem gewissen Punkt der Gesamtbetrag von Verdichter-Einschaltdauer, der einem Abtauvorgang folgt, 30 min erreicht haben wird.
Es wird wieder auf Schritt 128 Bezug genommen. Falls der Gesamtbetrag von akkumulierter Verdichter-Einschaltdauer 30 min überschreitet, fährt der Steuerprozessor zu einem Schritt 134 fort, um die Außenwindungs-Temperatur von dem Thermistor 34 zu lesen und diesen Wert in der Variablen T_OCOIL zu speichern. Der Steuerprozessor fragt als Nächstes in einem Schritt 136 ab, ob der Außenwindungs-Temperaturwert, der in der Variablen T_OCOIL gespeichert ist, niedriger als –2°C ist. Falls die Außenwindungs-Temperatur nicht niedriger als –2°C ist, fährt der Steuerprozessor einfach zu Schritt 68 und danach zu dem Schritt 74 fort, wie zuvor beschrieben wurde. Es wird wieder auf Schritt 136 Bezug genommen. Falls die Temperatur der Außenwindung niedri ger als –2°C ist, fährt der Steuerprozessor fort, die Variable IN_DEFROST in einem Schritt 140 gleich wahr zu setzen. Der Steuerprozessor fährt von Schritt 140 zu Schritt 68 fort und stellt fest, dass das Verdichterrelais eingeschaltet ist. Dies veranlasst den Prozessor, zu Schritt 82 fortzufahren und abzufragen, ob das Außengebläserelais R1 eingeschaltet ist. Falls das Außengebläserelais R1 eingeschaltet ist, fährt der Steuerprozessor entlang dem "Ja"-Pfad zu Schritt 84 fort und liest die Innengebläse-Drehzahl und speichert diesen Wert in CUR_FNSPD. Der Prozessor vergleicht als Nächstes in Schritt 86 den Wert von CUR_FNSPD mit dem Wert von OLD_FNSPD. CUR_FNSPD wird, falls notwendig, in Schritt 88 gleich dem Wert von OLD_FNSPD gesetzt, bevor der Prozessor TM_DFSET in Schritt 70 gleich null setzt und zu dem Schritt 72 fortfährt. Da IN_DEFROST jetzt wahr ist, wird der Steuerprozessor entlang dem "JA"-Pfad von Schritt 72 zu einer Abtauroutine in einem Schritt 142 fortfahren. Man sollte verstehen, dass die Abtauroutine ein Einstellen des Relais R3 umfasst, derart, dass das Umkehrventil 16 die Richtung der Kühlmittelströmung zwischen den Gebläsewindungen 10 und 12 umkehrt. Die Abtauroutine schaltet auch das Relais R1, um zu bewirken, dass das Außengebläse 24 ausgeschaltet wird. Die nachfolgende Umkehr der Kühlmittelströmung bei ausgeschaltetem Gebläse 24 bewirkt, dass die Außenwindung Wärme von dem Kühlmittel absorbiert, um dadurch mit dem Entfernen eines jeglichen Aufbaus von Eis auf der Windung zu beginnen. Der Steuerprozessor fährt von Schritt 142 zu einem Schritt 144 fort und fragt ab, ob die Temperatur der Außenwindung, die durch den Thermistor 34 gemessen wird, auf eine Temperatur größer als 18°C angestiegen ist. Man sollte verstehen, dass die Außenwindung etwas Zeit benötigt, um auf eine Temperatur von 18°C anzusteigen. Dies wird den Prozessor veranlassen, kontinuierlich entlang dem "Ja"-Pfad von Schritt 58 fortzufahren, jedes Mal, wenn die Abtaulogik von 5A bis 5D ausgeführt wird. Der Steuerprozessor fährt von Schritt 58 zu den Schritten 62 und 64 fort und setzt kontinuierlich die akkumulierte-Gesamt-Einschaltzeitdauer-Variablen TM_ACC_CMPON und MAX_DELTA gleich null. Er setzt auch in Schritt 66 TM_DFDEL gleich null. Dies initialisiert gewissermaßen alle diese Variablen, so lange der Steuerprozessor ein Abtauen der Außenwindung 12 durchführt. Der Steuerprozessor fährt, nachdem er die vorgenannten Variablen gleich null gesetzt hat, über die Schritte 68, 82, 84, 86 und 72 fort, um die Abtauroutine wie der durchzuführen. Es wird auf Schritt 144 Bezug genommen. Wenn die Außenwindungs-Temperatur auf eine Temperatur von größer als 18°C steigt, fährt der Steuerprozessor zu Schritt 146 fort und setzt die Variable IN_DEFROST gleich unwahr, bevor er die Abtaulogik in Schritt 74 verlässt. Man stellt fest, dass die nächste Ausführung der Abtausteuerlogik den Steuerprozessor veranlassen wird, wieder auf Schritt 58 zu stoßen und festzustellen, dass IN_DE-FROST nicht mehr wahr ist. Der Steuerprozessor wird über Schritt 58 zu Schritt 60 fortfahren, so lange der Heizmodus weiterhin ausgewählt bleibt. Wie zuvor beschrieben wurde, verlässt der Prozessor den Schritt 81 entlang dem "Nein"-Pfad, bis die Bedingungen für den Verdichter, die Außengebläsedrehzahl und die Innengebläsedrehzahl erfüllt worden sind. Man sollte verstehen, dass die Werte von TM_ACC_CMPON sowie MAX_DELTA jetzt in der Lage sein werden, Werte anders als null anzusammeln, wenn das Verdichterrelais R2 eingeschaltet ist. Der maximale Delta-Wert wird beginnen, einen Temperaturwert anzusammeln, wenn die durch TM_DFSET angezeigte Zeit größer als 60 s ist, was auftritt, sobald das Verdichterrelais und das Außengebläse eingeschaltet wurden, sowie wenn sich die Innengebläsedrehzahl zwischen aufeinander folgenden Ausfürungen der Logik nicht geändert hat. Wie zuvor beschrieben wurde, wird auch die Berechnung von DEFROST_DELTA beginnen, nochmals zu erfolgen, wenn TM_DFSET 60 s überschreitet. Der Vergleich der Differenz zwischen der maximalen Temperaturdifferenz und der gemessenen Temperaturdifferenz der Innenwindung minus der Raumlufttemperatur mit DEFROST DELTA wird danach bestimmen, wann es angebracht ist, die verschiedenen Zeitgeberwerte der Schritte 124, 126 und 128 zu untersuchen.
Man sollte verstehen, dass ein Abtauzyklus nur eingeleitet wird, falls weitere Untersuchungen von TM_DFDEL und der durch TM_CMPON und TM_ACC_CMPON bezeichneten Verdicherzeiten anzeigen, dass entsprechende Zeitdauern abgelaufen sind. Sobald alle diese Bedingungen erfüllt sind, wird die Variable IN_DEFROST wieder gleich wahr gesetzt, was dem Prozessor erlaubt, die Abtauroutine einzuleiten.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde, werden Fachleute verstehen, dass verschiedene Änderun gen daran gemacht werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise könnten die linearen Berechnungen von DEFROST_DELTA in den Schritten 108, 110, 114 und 116 durch geeignete Berechnungen eines Abtau-Delta (defrost delta), die auf einer nicht-linearen Beziehung zwischen DEFROST DELTA und der Variablen MAX DELTA basieren, ersetzt werden. Eine derartige Berechnung würde in der Tat der mathematischen Kurve enger folgen, welche die Beziehung von ΔT_d zu ΔT_MAX in 3 definiert. Man sollte auch verstehen, dass sich die mathematische Kurve von 3 ändern könnte, falls ein anderes Wärmepumpensystem mit anderen Verdichter-, Gebläse- und Wärmepumpeneigenschaften analysiert würde. Ein derartiges Wärmepumpensystem könnte ähnlich untersucht werden und die geeignete Relation definiert werden, wie in Bezug auf 2 und 3 beschrieben wurde. Aus den zuvor angeführten Gründen ist deshalb beabsichtigt, dass die Erfindung nicht durch die spezielle beschriebene Ausführungsform beschränkt ist, sondern dass die Erfindung alle die Ausführungsformen umfasst, die in den Bereich der Ansprüche fallen, wie sie hierin nachstehen dargelegt sind.

Claims

Verfahren zum Kontrollieren des Einleitens eines Abtauvorgangs in einem Wärmepumpensystem, aufweisend die folgenden Schritte: Erfassen der Temperaturdifferenz zwischen der Innenwindungs-Temperatur des Wärmepumpensystems und der Raumlufttemperatur des durch das Wärmepumpensystem beheizten Raums; gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Berechnen einer Differenz zwischen der erfassten Temperaturdifferenz und einer maximalen Temperaturdifferenz, deren Auftreten zwischen der Innenwindungs-Temperatur und der Raumlufttemperatur einem vorherigen Abtauvorgang der Außenwindung folgend erfasst wurde; Berechnen eines Grenzwerts für die Differenz zwischen der erfassten Temperaturdifferenz und der erfassten maximalen Temperaturdifferenz zwischen der Innenwindungs-Temperatur und der Raumlufttemperatur, der einen Schwellenwert für ein mögliches Einleiten eines Abtauens der Außenwindung des Wärmepumpensystems etabliert, wobei der Grenzwert, der einen Schwellenwert für mögliches Einleiten eines Abtauens etabliert, als eine Funktion des Wertes der erfassten maximalen Temperaturdifferenz berechnet wird; und Feststellen, ob ein Abtauvorgang der Außenwindung des Wärmepumpensystems gestartet werden soll, wenn die berechnete Differenz zwischen der erfassten Temperaturdifferenz und der erfassten maximalen Temperaturdifferenz zwischen der Innenwindungs-Temperatur und der Raumlufttemperatur den berechneten Grenzwert überschreitet, der einen Schwellenwert für ein mögliches Einleiten eines Abtauens etabliert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Erfassens der Temperaturdifferenz zwischen der Innenwindungs-Temperatur des Wärmepumpensystems und der Raumlufttemperatur, der Schritt des Berechnens einer Differenz zwischen der erfassten Temperaturdifferenz und der maximalen Temperaturdifferenz, die erfasst wurde, und der Schritt des Berechnens eines Grenzwerts für die Differenz zwischen der erfassten Temperaturdifferenz und der erfassten maximalen Temperaturdifferenz mindestens einmal wiederholt werden, einer Feststellung folgend, dass eine berechnete Differenz zwischen der erfassten Temperaturdifferenz zwischen der Innenwindungs-Temperatur und der Raumlufttemperatur und der erfassten maximalen Temperaturdifferenz den berechneten Grenzwert überschreitet, der einen Schwellenwert für ein mögliches Einleiten eines Abtauens etabliert, um so zu bestätigen, dass die berechnete Differenz weiterhin den berechneten Grenzwert überschreitet, bevor mit einem Abtauvorgang der Außenwindung weitergemacht wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Feststellens, ob ein Abtauvorgang der Außenwindung gestartet werden soll, weiterhin folgende Schritte aufweist: Feststellen, ob der Verdichter während einer vorbestimmten Zeitspanne kontinuierlich eingeschaltet war; und mit einer weiteren Feststellung, ob ein Abtauvorgang eingeleitet werden soll, erst weitermachen, nachdem der Verdichter für die vorbestimmte Zeitspanne kontinuierlich eingeschaltet war.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt des Weitermachens mit einer weiteren Feststellung, ob ein Abtauvorgang der Außenwindung eingeleitet werden soll, folgenden Schritt aufweist: Feststellen, ob der Verdichter während einer vorbestimmten akkumulierten Zeitspanne eingeschaltet war, seit dem die Außenwindung des Wärmepumpensystems zuvor abgetaut wurde.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt des Feststellens, ob der Verdichter für eine vorbestimmte akkumulierte Zeitspanne eingeschaltet war, folgende Schritte aufweist: Überwachen der Einschaltdauer des Verdichters im Anschluss an eine Beendigung eines vorherigen Abtauvorgangs; inkrementelles Addieren sämtlicher aktuell überwachter Einschaltdauer zu einer Summe von zuvor überwachter Einschaltdauer des Verdichters nach dem vorherigen Abtauvorgang, um so eine aktuelle Summe der Einschaltdauer des Verdichters zu erstellen; Vergleichen der aktuellen Summe der Verdichter-Einschaltdauer mit einer zweiten vorbestimmten Zeitspanne; und Weitermachen mit einem weiteren Feststellen, ob ein Abtauvorgang eingeleitet werden soll, wenn die aktuelle Summe der Einschaltdauer die vorbestimmte akkumulierte Zeitspanne überschreitet, seit die Außenwindung des Wärmepumpensystems abgetaut wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Berechnung eines Grenzwerts für die Differenz zwischen der erfassten Temperaturdifferenz und einer jeglichen zuvor erfassten maximalen Temperaturdifferenz zwischen der Innenwindungs-Temperatur und der Raumtemperatur, welcher einen Schwellenwert für ein mögliches Einleiten eines Abtauens der Außenwindung etabliert, folgende Schritte aufweist: Detektieren, ob eine Hilfs-Heizeinrichtung eingeschaltet ist; und Berechnen eines ersten Grenzwerts für die Differenz zwischen der erfassten Temperaturdifferenz und der erfassten maximalen Temperaturdifferenz zwischen der Innenwindung und der Raumtemperatur, welcher einen Schwellenwert für ein mögliches Einleiten eines Abtauens der Außenwindung etabliert, wenn die Hilfs-Heizeinrichtung eingeschaltet ist, und Be rechnen eines zweiten Grenzwerts für die Differenz, welcher einen Schwellenwert für ein mögliches Einleiten eines Abtauens der Außenwindung etabliert, wenn die Hilfs-Heizeinrichtung ausgeschaltet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Berechnens eines Grenzwerts für die Differenz zwischen der erfassten Temperaturdifferenz und der erfassten maximalen Temperaturdifferenz zwischen der Innenwindungs-Temperatur und der Raumtemperatur, welcher einen Schwellenwert für ein mögliches Einleiten eines Abtauens der Außenwindung etabliert, folgende Schritte aufweist: Erfassen des aktuellen Werts der maximalen Temperaturdifferenz zwischen der Innenwindung und der Raumlufttemperatur; und Berechnen des Grenzwerts für die Differenz zwischen der erfassten Temperaturdifferenz und dem aktuellen Wert der maximalen Temperaturdifferenz zwischen der Innenwindung und der Raumlufttemperatur, welcher einen Schwellenwert für ein mögliches Einleiten eines Abtauens der Außenwindung gemäß einer definierten Beziehung zwischen dem Grenzwert für die Differenz, welcher einen Schwellenwert für ein mögliches Einleiten eines Abtauens der Außenwindung etabliert, und einer maximalen Temperaturdifferenz für den aktuellen Wert der maximalen Temperaturdifferenz etabliert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Grenzwert, der als eine Funktion des Werts der erfassten maximalen Temperaturdifferenz berechnet wird, abgeleitet wird aus der Beobachtung eines Wärmepumpensystems der gleichen Konstruktion, das unter einer Mehrzahl von verschiedenen System- und Umgebungsbedingungen betrieben wird, und der Erfassung der maximalen Differenz zwischen Innenwindungs-Temperatur und Raumlufttemperatur des speziell ausgestalteten Systems und dem Temperaturabfall von einer maximalen erfassten Innenwindungs-Temperatur, wenn ein wesentliches Vereisen der Außenwindung während eines jeden derartig beobachteten Betriebs auftritt, wobei eine Beziehung zwischen erfasster maximaler Diffe renz zwischen Innenwindungs-Temperatur und Raumlufttemperatur und dem Abfall von der erfassten maximalen Innenwindungs-Temperatur hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Berechnens einer jeglichen Differenz zwischen der erfassten Temperaturdifferenz und der erfassten maximalen Temperaturdifferenz folgende Schritte aufweist: Feststellen, ob die erfasste Temperaturdifferenz zwischen der Innenwindungs-Temperatur und der Raumlufttemperatur eine jegliche zuvor erfasste maximale Differenz zwischen der Innenwindungs-Temperatur und der Raumlufttemperatur überschreitet, welche nach einem vorherigen Abtauen der Außenwindung auftrat; und Speichern der erfassten Differenz als die maximale Differenz der Innenwindungs-Temperatur und der Raumlufttemperatur, wenn die erfasste Differenz die zuvor erfasste maximale Differenz zwischen der Innenwindungs-Temperatur und der Raumlufttemperatur nach einem vorherigen Abtauen der Außenwindung überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend die folgenden Schritte: Feststellen, ob eine vorbestimmte Zeitspanne abgelaufen ist, während welcher die Drehzahl eines der Innenwindung zugeordneten Innengebläses konstant blieb, während sowohl ein Verdichter in dem Wärmepumpensystem als auch ein Gebläse, das der Außenwindung zugeordnet ist, eingeschaltet blieben; und Weitergehen zu dem Schritt des Erfassens der Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Innenwindung des Wärmepumpensystems und der Raumlufttemperatur des von dem Wärmepumpensystem beheizten Raums, wenn die vorbestimmte Zeitspanne abgelaufen ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt des Erfassens, ob eine vorbestimmte Zeitspanne abgelaufen ist, während der die Drehzahl eines der Innenwindung zugeordneten Innengebläses, konstant blieb, während sowohl ein Verdichter in dem Wärmepumpensystem als auch ein der Außenwindung zugeordnetes Gebläse eingeschaltet blieben, ferner folgende Schritte aufweist: Etablieren eines Zählwerts der vorbestimmten Zeitspanne, die ablaufen muss, während der die Drehzahl des Innengebläses konstant bleiben muss, während sowohl der Verdichter als auch das der Außenwindung zugeordnete Gebläse eingeschaltet sein müssen; und Rücksetzen des Zählwerts der vorbestimmen Zeit, wenn sich entweder die Drehzahl des Innengebläses ändert, der Verdichter ausgeschaltet wird oder das der Außenwindung zugeordnete Gebläse ausgeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Erfassens der Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur einer Innenwindung des Wärmepumpensystems und dem durch das Wärmepumpensystem beheizten Raum folgende Schritte aufweist: wiederholtes Lesen sowohl der Innenwindungs-Temperatur des Wärmepumpensystems als auch der Raumlufttemperatur des durch das Wärmepumpensystem beheizten Raums; wiederholtes Berechnen der Differenz zwischen beiden gelesenen Temperaturen, um so wiederholt Temperaturdifferenzen zwischen der Innenwindungs-Temperatur und der erfassten Raumlufttemperatur des durch das Wärmepumpensystem erwärmten Raums zu definieren; und Erfassen mindestens einiger der wiederholt definierten Differenzen zwischen der Innenwindungs-Temperatur und der Raumlufttemperatur.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner aufweisend den folgenden Schritt: Erfassen der maximalen Differenz zwischen der Innenwindungs-Temperatur und der Raumtemperatur des durch das Wärmepumpensystem beheizten Raums aus den wiederholt berechneten Differenzen beider Temperaturen.
System zum Kontrollieren des Einleitens eines Abtauvorgangs in einer Wärmepumpe, aufweisend: einen Sensor zum Messen einer Temperatur einer Innenwindung des Wärmepumpensystems; einen Sensor zum Messen einer Temperatur des durch das Wärmepumpensystem beheizten Raums; eine Vorrichtung zum Abtauen der Außenwindung der Wärmepumpe; und eine Computereinrichtung, die arbeitsfähig ist, wiederholt sowohl die von dem Sensor zum Messen der Innenwindungs-Temperatur gemessene Innenwindungs-Temperatur als auch die von dem Sensor zum Messen der Temperatur des beheizten Raumes gemessene Temperatur des beheizten Raums zu lesen, um danach eine Differenz der beiden gelesenen Temperaturen zu berechnen, dadurch gekennzeichnet, dass die Computereinrichtung ferner arbeitsfähig ist, wiederholt die maximale Temperaturdifferenz der beiden gelesenen Temperaturen, die seit dem letzten Abtauen der Außenwindung auftraten, festzustellen, wobei die Computereinrichtung ferner arbeitsfähig ist, jegliche Differenz zwischen der dann festgestellten maximalen Temperaturdifferenz der beiden gelesenen Temperaturen und der letzten Differenz von beiden gelesenen Temperaturen zu berechnen und diese nachfolgend mit einem zulässigen Grenzwert hinsichtlich der Differenz zwischen der dann festgestellten maximalen Temperaturdifferenz der beiden gelesenen Temperaturen und der letzten Differenz der beiden Temperaturen zu vergleichen, wo bei die Computereinrichtung arbeitsfähig ist, ein Abtausignal an die Vorrichtung zum Abtauen der Außenspule zu senden, wenn die berechnete Differenz zwischen der dann festgestellten maximalen Temperaturdifferenz der beiden gelesenen Temperaturen und die letzte Differenz den zulässigen Grenzwert überschreiten und wenn die Computereinrichtung erfasst hat, dass ein bestimmtes Bauteil der Wärmepumpe über eine vorbestimmte Zeitspanne im Betrieb war.
System nach Anspruch 14, wobei die Computereinrichtung arbeitsfähig ist den zulässigen Grenzwert hinsichtlich der Differenz zwischen der dann festgestellten maximalen Temperaturdifferenz der beiden gelesenen Temperaturen und der letzten Differenz zu berechnen, wobei der zulässige Grenzwert als eine Funktion des Werts der dann festgestellten maximalen Differenz der beiden gelesenen Temperaturen berechnet wird.
System nach Anspruch 15, wobei die Computereinrichtung arbeitsfähig ist, durch mindestens ein weiteres sukzessives Lesen der gemessenen Innenwindungs-Temperatur und der gemessenen Temperatur des Raumes, nach der Überschreitung des zulässigen Grenzwerts durch eine berechnete Differenz zwischen der dann festgestellten maximalen Temperaturdifferenz der beiden gelesenen Temperaturen und der letzten Differenz zwischen den gelesenen Temperaturen zu bestätigen, dass eine sich ergebende, berechnete Differenz zwischen der dann festgestellten maximalen Differenz der beiden gelesenen Temperaturen und der Differenz der sukzessive gelesenen Temperaturen anzeigt, dass die sich ergebende, berechnete Differenz ebenfalls den zulässigen Grenzwert überschreitet, bevor das Abtausignal an die Vorrichtung zum Abtauen der Außenwindung gesendet wird.
System nach Anspruch 14, wobei das bestimmte Bauteil der Wärmepumpe, das als das Betriebene erfasst wurde, ein Verdichter in der Wärmepumpe ist.
System nach Anspruch 14, wobei die Abtauvorrichtung Folgendes aufweist: ein Umschaltventil in der Wärmepumpe zum Umkehren der Strömung des Kältemittels innerhalb der Wärmepumpe.
System nach Anspruch 14, wobei die Wärmepumpe ein Innengebläse, das der Innenwindung zugeordnet ist, und ein Außengebläse, das einer Außenwindung zugeordnet ist, aufweist und wobei die Computereinrichtung arbeitsfähig ist zu verifizieren, dass sich der Betriebszustand der Gebläse nicht verändert hat, bevor mit dem wiederholten Lesen sowohl der gemessenen Innenwindungs-Temperatur als auch der gemessenen Temperatur des Raumes, der durch die Wärmepumpe beheizt wird, weiter gemacht wird.
System nach Anspruch 14, ferner aufweisend: einen Sensor zum Messen der Temperatur in der Umgebung der Außenwindung, und wobei die Computereinrichtung arbeitsfähig ist, das Senden des Abtausignals an die Vorrichtung zum Abtauen der Außenwindung in Abhängigkeit des Werts der Temperatur, die von dem Sensor zum Messen der Temperatur in der Umgebung der Außenwindung gelesen wird, mit einer Bedingung zu versehen.