EP0063178A1 - Method of operating a heat pump - Google Patents

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EP0063178A1 EP81109274A EP81109274A EP0063178A1 EP 0063178 A1 EP0063178 A1 EP 0063178A1 EP 81109274 A EP81109274 A EP 81109274A EP 81109274 A EP81109274 A EP 81109274A EP 0063178 A1 EP0063178 A1 EP 0063178A1
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Abstract

1. A method of operating a refrigerator in which in each case, the duration of a specific useful operation of the refrigerator which results in the frosting-up of its evaporator, is determined by the time of a defrosting process which precedes the useful operation in question and a defrosting process which follows the useful operation, characterised by the combination of the following features : 1.1 the refrigerator is operated as a heat pump ; 1.2 a defrosting process is initiated only when the instantaneous value of one of the state variables of the refrigerating agent in the evaporator, either the pressure or the temperature, falls below a lower limiting value ; 1.3 when the lower limiting value of the state variable is reached, the useful operation is interrupted, a defrosting process is initiated, and a first timing procedure (t) is commenced ; 1.4 as soon as the state variable has risen to an upper value during the defrosting process, the defrosting process is terminated, the refrigerator is switched to useful operation, and the first timekeeping procedure is terminated and the result thereof is stored ; 1.5 the useful operation is continued if, after a stipulated basic time (tG ), the state variable still lies below the lower limiting value ; 1.6 the useful operation is interrupted again and a defrosting process is initiated if, after the expiry of the basic time (tG ), the instantaneous value of the state variable is equal to or less than the lower limiting value, and at the beginning of the defrosting process which follows the useful operation, a second timing procedure (t) is commenced ; 1.7 on the termination of the last defrosting process to have been executed (which termination takes place when the upper limiting value of the state variable is reached), the second timing procedure (t) is likewise terminated and the result of this timing procedure is stored ; and 1.8 all the succeeding useful operation times are in each case determined by the basic time (tG ) and a correcting value (Kw ) which is added to this basic time and which is formed from the stored last-but-one timing value minus the stored last timing value and from a constant (k) which serves as amplification factor.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a method for operating a heat pump according to the preamble of claim 1.

Es ist bereits ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art vorgeschlagen worden. Der Verdampfer der Wärmepumpe wird hierbei abgetaut, wenn der in ihm herrschende Verdampfungsdruck des Kältemittels auf einen ersten Wert abgesunken ist. Der Heizbetrieb der Wärmepumpe wird jedoch nach dem Abtauen fortgesetzt, wenn er innerhalb einer vorgegebenen Zeit mindestens zweimal wegen Erreichen des ersten Wertes des Verdampfungsdruckes stillgesetzt war. Es wird erneut abgetaut, wenn ein unter dem ersten Wert liegender zweiter Wert des Verdampfungsdruckes erreicht ist.A method of the type mentioned in the preamble of claim 1 has already been proposed. The evaporator of the heat pump is defrosted when the evaporative pressure of the refrigerant in it has dropped to a first value. The heating operation of the heat pump continues, however, after defrosting, if it has been stopped at least twice within a predetermined time due to the first value of the evaporation pressure being reached. It is defrosted again when a second value of the evaporation pressure below the first value is reached.

Bei einem bereits bekannten Verfahren wird bei Außentemperaturen, bei denen eine Vereisungsgefahr des Verdampfers besteht (meist zwischen + 5° C und - 50 C), die Laufzeit der Wärmepumpe summiert. Nach Erreichen einer vorgegebenen Zeit wird der Heizbetrieb der Wärmepumpe stillgesetzt und der Verdampfer innerhalb einer Zeit, zum Beispiel innerhalb einer halben Stunde, durch Umkehren des Kältemittelkreislaufes abgetaut. Nach Ablauf der Abtauzeit wird der Heizbetrieb wieder aufgenommen und erneut die Laufzeit summiert und so fort. Die Abtauvorgänge werden hierbei abhängig von der Außentemperatur ungeachtet dessen durchgeführt, ob eine Vereisung des Verdampfers vorliegt oder nicht. Diese Betriebsweise verkleinert die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe, da der Heizbetrieb zeitweise auch dann stellgesetzt wird, wenn keine Vereisung gegeben ist und Nutzwärme gewonnen werden könnte.In a previously known process is conducted at ambient temperatures, in which a risk of icing of the evaporator is (generally between + 5 ° C and - 5 0 C) summing the duration of the heat pump. After reaching a predetermined time, the heating operation of the heat pump is stopped and the evaporator is defrosted within a time, for example within half an hour, by reversing the refrigerant circuit. After the defrost time has elapsed, heating operation is resumed and the running time is summed up again and so on. Defrosting is carried out depending on the outside temperature regardless of whether the evaporator is icing up is present or not. This mode of operation reduces the annual performance factor of the heat pump, since the heating operation is temporarily set even when there is no icing and useful heat could be obtained.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Gattung noch weiter zu verfeinern und zu verbessern.The object of the invention is to further refine and improve the method of the type mentioned in the preamble of claim 1.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Verfahrensschritte gelöst.The object is achieved according to the invention by the method steps specified in the characterizing part of claim 1.

Die gefundene Lösung hat den Vorteil, daß die Abtauvorgänge, zu Gunsten des Heizbetriebes der Wärmepumpe, auf das unbedingt notwendige Maß beschränkt werden.The solution found has the advantage that the defrosting processes, in favor of the heating operation of the heat pump, are limited to what is absolutely necessary.

Eine alternative Verfahrensmaßnahme ist im Anspruch 2 angegeben.An alternative procedural measure is specified in claim 2.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand eines Schemas des zeitlichen Verlaufs von Heizbetriebszeiten und Abtauzeiten beschrieben.An exemplary embodiment of the invention is described on the basis of a diagram of the time profile of heating operating times and defrosting times.

Die in der Zeichnung rechts einer Mittellinie M gezeichneten Kästchen gelten für die Heizbetriebszeiten und die links der Mittellinie M gezeichneten Kästchen gelten für die Abtauzeiten.The boxes drawn to the right of a center line M apply to the heating times and the boxes drawn to the left of the center line M apply to the defrost times.

Bei dem nachstehend näher geschilderten Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpe erfolgt der Heizbetrieb der Wärmepumpe und das Abtauen ihres Verdampfers zeitabhängig und abhängig vom Momentanwert einer Zustandsgröße des im Verdampfer der Wärmepumpe befindlichen Kältemittels. Es kann entweder der Verdampfungsdruck oder die Verdampfungstemperatur als Zustandsgröße herangezogen werden. Es ist auch möglich, die Außentemperatur als Zustandsgröße zu verwenden. Die Momentanwerte der gewählten Zustandsgröße sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Es wird jedoch davon ausgegangen, daß die Momentanwerte der gewählten Zustandsgröße mit steigendem Vereisungsgrad des Verdampfers sinken und umgekehrt.In the method for operating a heat pump, which is described in more detail below, the heating operation of the heat pump and the defrosting of its evaporator is time-dependent and depends on the instantaneous value of a state variable of the refrigerant located in the evaporator of the heat pump. Either the Ver Evaporation pressure or the evaporation temperature can be used as a state variable. It is also possible to use the outside temperature as a state variable. The instantaneous values of the selected state variable are not shown in the drawing. However, it is assumed that the instantaneous values of the selected state variable decrease with increasing degree of icing of the evaporator and vice versa.

Im Falle des Verdampfungsdruckes oder der Verdampfungstemperatur als Zustandsgröße wird mit steigender Vereisung die Wärmezufuhr zum Kältemittel und damit die Verdampfungstemperatur und der Verdampfungsdruck gemindert. Mit abnehmender Vereisung dagegen steigt die Wärmezufuhr zum Kältemittel, worauf die Verdampfungstemperatur sowie der Verdampfungsdruck steigen.In the case of the evaporation pressure or the evaporation temperature as a state variable, the heat supply to the refrigerant and thus the evaporation temperature and the evaporation pressure are reduced with increasing icing. With decreasing icing, on the other hand, the heat supply to the refrigerant increases, whereupon the evaporation temperature and the evaporation pressure rise.

Wenn die gewählte Zustandsgröße einen unteren Grenzwert, beispielsweise - 8° C Verdampfungstemperatur oder 6° C Außentemperatur, erreicht hat, wird die Wärmepumpe an der im Zeitschema mit 1 bezeichneten Stelle vom Heizbetrieb auf Abtauen umgeschaltet und eine erste Zeitnahme t begonnen. Das Abtauen kann auf beliebige Weise erfolgen, beispielsweise durch Berieselung des Verdampfers mit einer Sole oder durch Umkehren des Kältemittelkreislaufes oder sonstwie.When the selected state variable has reached a lower limit, for example - 8 ° C evaporation temperature or 6 ° C outside temperature, the heat pump is switched from heating to defrost at the point marked with 1 in the time diagram and a first timing t is started. Defrosting can be carried out in any way, for example by sprinkling the evaporator with a brine or by reversing the refrigerant circuit or otherwise.

Sobald nun während des Abtauens die Zustandsgröße auf einen oberen Wert, beispielsweise + 20° C Verdampfungstemperatur ansteigt, wird die Wärmepumpe an der Stelle 2 des Zeitschemas von Abtauen auf Heizbetrieb umgeschaltet. Ferner wird zugleich die erste Zeitnahme beendet und das Ergebnis der Zeitnahme festgehalten.As soon as the state variable to an upper value, for example + 2 0 ° C evaporation temperature rises during defrosting, the heat pump is switched at the location 2 of the time scheme of defrosting in the heating mode. Furthermore, the first timekeeping is ended and the result of the timekeeping is recorded.

Der Heizbetrieb läuft weiter, wenn nach einer festgelegten Grundzeit tG, zum Beispiel 6o Minuten, die Zustandsgröße noch über dem unteren Grenzwert liegt.Heating continues to run if, after a specified basic time tG, for example 60 minutes, the state variable is still above the lower limit.

Eine Unterbrechung des Heizbetriebes und eine Umschaltung auf Abtauen erfolgt erst dann, wenn nach Ablauf der Grundzeit tG der Momentanwert der Zustandsgröße gleich oder kleiner dem unteren Grenzwert ist. Mit dem an der Stelle 3 des Schemas erfolgenden Umschalten vom Heizbetrieb auf Abtauen wird zugleich eine zweite Zeitnahme begonnen.An interruption of the heating operation and a switchover to defrosting only takes place when, after the basic time t G, the instantaneous value of the state variable is equal to or less than the lower limit value. With the changeover from heating to defrosting at position 3 of the diagram, a second timing is started at the same time.

Stellt sich während des Abtauens wieder der obere Grenzwert der Zustandsgröße ein, wird das Abtauen und die zweite Zeitnahme beendet sowie das Ergebnis der zweiten Zeitnahme festgehalten (Stelle 4 des Zeitschemas).If the upper limit value of the status variable is set again during defrosting, the defrosting and the second timing are ended and the result of the second timing is recorded (position 4 of the time schedule).

Alle folgenden Zeiten des Heizbetriebes der Wärmepumpe werden dann bestimmt durch die Grundzeit tG und einem zu der Grundzeit tGhinzuaddierten Korrekturwert, der aus dem vorletzten Zeitnahmewert minus dem letzten Zeitnahmewert und einer Konstanten K gebildet ist.All subsequent times of the heating operation of the heat pump are then determined by the basic time t G and a correction value added to the basic time t G , which is formed from the penultimate timing value minus the last timing value and a constant K.

Durch die zuletzt genannte Maßnahme ergibt sich:

  • Ist der Wert der letzten Zeitnahme größer als der Wert der vorletzten Zeitnahme, wenn also die letzte Abtauzeit länger war als die vorausgegangene, dann wird der Korrekturwert negativ, mit der Folge, daß die auf die letzte Abtauzeit folgende Heizbetriebszeit kürzer als die Grundzeit tG wird.
The last-mentioned measure results in:
  • If the value of the last timekeeping is greater than the value of the penultimate timekeeping, i.e. if the last defrost time was longer than the previous one, the correction value becomes negative, with the result that the heating operating time following the last defrost time becomes shorter than the basic time tG.

Wenn dagegen der Wert der letzten Zeitnahme kleiner als der vorausgegangene Zeitnahmewert ist, wenn also die letzte Abtauzeit wegen geringerer Vereisung kürzer war als die vorausgegangene, dann wird der Korrekturwert positiv. Die nach der letzten Abtauzeit folgende Heizbetriebszeit wird hierbei länger als die Grundzeit tG.If, on the other hand, the value of the last timekeeping is less than the previous timekeeping value, then if the last defrost time was shorter than the previous one due to less icing, then the correction value becomes positive. The heating operating time following the last defrosting time becomes longer than the basic time t G.

Claims (2)

1. Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpe, bei welchem der Heizbetrieb der Wärmepumpe und das Abtauen ihres Verdampfers zeitabhängig und abhängig vom Momentanwert einer Zustandsgröße des im Verdampfer der Wärmepumpe befindlichen Kältemittels erfolgt;
gekennzeichnet durch die Merkmale: 1.1 beim Erreichen eines unteren Grenzwertes der Zustandsgröße wird die Wärmepumpe auf Abtauen geschaltet und eine erste Zeitnahme (t) begonnen; 1.2 sobald während des Abtauens die Zustandsgröße auf einen oberen Wert angestiegen ist, wird die Wärmepumpe von Abtauen auf Heizbetrieb umgeschaltet und zugleich die erste Zeitnahme (t) beendet sowie das Ergebnis der Zeitnahme festgehalten; 1.3 der Heizbetrieb wird fortgesetzt, wenn nach einer festgelegten Grundzeit (tG) die Zustandsgröße noch über dem unteren Grenzwert liegt; 1.4 der Heizbetrieb wird erneut unterbrochen und der Verdampfer abgetaut, wenn nach Ablauf der Grundzeit (tG) der Momentanwert der Zustandsgröße gleich oder kleiner dem unteren Grenzwert ist, ferner wird mit Beginn des neuerlichen Abtauens eine zweite Zeitnahme (t) begonnen; 1.5 mit der sodann beim Erreichen des oberen Grenzwertes der Zustandsgröße eintretenden Beendigung des neuerlichen Abtauens wird auch die zweite Zeitnahme (t) beendet und das Ergebnis dieser Zeitnahme festgehalten; 1.6 alle folgenden Zeiten des Heizbetriebes werden durch die Grundzeit (tG) und einem zu dieser Grundzeit hinzuaddierten Korrekturwert bestimmt, der aus dem vorletzten Zeitnahmewert minus dem letzten Zeitnahmewert und einer Konstanten gebildet ist. 1. A method for operating a heat pump, in which the heating operation of the heat pump and the defrosting of its evaporator are time-dependent and dependent on the instantaneous value of a state variable of the refrigerant located in the evaporator of the heat pump;
characterized by the features: 1.1 when a lower limit value of the state variable is reached, the heat pump is switched to defrost and a first timing (t) is started; 1.2 as soon as the status parameter has risen to an upper value during defrosting, the heat pump is switched from defrosting to heating mode and at the same time the first timing (t) is ended and the result of the timing is recorded; 1.3 the heating operation is continued if after a fixed basic time (t G ) the state variable is still above the lower limit value; 1.4 the heating operation is interrupted again and the evaporator is defrosted if, after the end of the basic time (t G ), the instantaneous value of the state variable is equal to or less than the lower limit value; 1.5 upon the termination of the new defrost when the upper limit value of the state variable is reached, the second timing (t) is also ended and the result of this timing is recorded; 1.6 All subsequent times of heating operation are determined by the basic time (t G ) and a correction value added to this basic time, which is the penultimate time value minus the last time value and a constant is formed. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der gewählten Zustandsgröße des Kältemittels im Verdampfer der Wärmepumpe die Außentemperatur als Zustandsgröße zur Abtaueinleitung gewählt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that instead of the selected state variable of the refrigerant in the evaporator of the heat pump, the outside temperature is selected as a state variable for defrost initiation.
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