EP4215824A1

EP4215824A1 - Method for operating the heat pump system; heat pump system for such a method

Info

Publication number: EP4215824A1
Application number: EP23151069.4A
Authority: EP
Inventors: Verena Wagner; Niclas Mueller; Tillman Faßnacht
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-01-20
Filing date: 2023-01-11
Publication date: 2023-07-26
Also published as: DE102022200651A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zu einem Betrieb eines Wärmepumpensystems, wobei in zumindest einem Verfahrensschritt ein Nutzfluid von einer Wärmepumpe (14) des Wärmepumpensystems temperiert wird und wobei in zumindest einem Verfahrensschritt das Nutzfluid von einem Zuheizer (16) des Wärmepumpensystems erhitzt wird.Es wird vorgeschlagen, dass der Zuheizer (16) in zumindest einem Verfahrensschritt in Abhängigkeit von einem Strömungsparameter (S) des Nutzfluids durch einen Wärmeübertrager (22) der Wärmepumpe (14) aktiviert wird.The invention is based on a method for operating a heat pump system, wherein in at least one method step a useful fluid is tempered by a heat pump (14) of the heat pump system and wherein in at least one method step the useful fluid is heated by an auxiliary heater (16) of the heat pump system it is proposed that the auxiliary heater (16) is activated in at least one method step depending on a flow parameter (S) of the useful fluid through a heat exchanger (22) of the heat pump (14).

Description

State of the art

Es ist bereits ein Verfahren zu einem Betrieb eines Wärmepumpensystems vorgeschlagen worden, wobei in zumindest einem Verfahrensschritt ein Nutzfluid von einer Wärmepumpe des Wärmepumpensystems temperiert wird und wobei in zumindest einem Verfahrensschritt das Nutzfluid von einem Zuheizer des Wärmepumpensystems erhitzt wird.A method for operating a heat pump system has already been proposed, wherein in at least one method step a useful fluid is tempered by a heat pump of the heat pump system and wherein in at least one method step the useful fluid is heated by an auxiliary heater of the heat pump system.

Disclosure of Invention

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zu einem Betrieb eines Wärmepumpensystems, wobei in zumindest einem Verfahrensschritt ein Nutzfluid von einer Wärmepumpe des Wärmepumpensystems temperiert wird und wobei in zumindest einem Verfahrensschritt das Nutzfluid von einem Zuheizer des Wärmepumpensystems erhitzt wird.The invention is based on a method for operating a heat pump system, wherein in at least one method step a useful fluid is tempered by a heat pump of the heat pump system and wherein in at least one method step the useful fluid is heated by an auxiliary heater of the heat pump system.

Es wird vorgeschlagen, dass der Zuheizer in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens in Abhängigkeit von einem Strömungsparameter des Nutzfluids durch einen Wärmeübertrager der Wärmepumpe aktiviert wird. Vorzugsweise wird der Zuheizer in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens aktiviert, wenn der Strömungsparameter einen Strömungsschwellwert unterschreitet. Der Strömungsparameter wird insbesondere von einer Fluidfördereinheit, insbesondere einer Pumpe, einem Kompressor oder einem Ventilator des Wärmepumpensystems eingestellt. Der Strömungsparameter ist beispielsweise ein Volumenstrom, ein Massestrom, eine Strömungsgeschwindigkeit oder dergleichen. Der Strömungsparameter kann unmittelbar erfasst werden, beispielsweise mittels eines Durchflusssensors, durch Erfassung einer mit dem Strömungsparameter korrelierenden Größe ermittelt werden, oder durch die mit dem Strömungsparameter korrelierende Größe ausgedrückt und verarbeitet werden. Eine mit dem Strömungsparameter korrelierende Größe ist beispielsweise eine Drehzahl und/oder eine Leistungsaufnahme der Fluidfördereinheit.It is proposed that the auxiliary heater is activated in at least one method step of the method as a function of a flow parameter of the useful fluid through a heat exchanger of the heat pump. The auxiliary heater is preferably activated in at least one method step of the method when the flow parameter falls below a flow threshold value. The flow parameter is in particular from a fluid delivery unit, in particular a pump, a compressor or a fan of the heat pump system set. The flow parameter is, for example, a volume flow, a mass flow, a flow rate or the like. The flow parameter can be detected directly, for example by means of a flow sensor, can be determined by detecting a variable that correlates with the flow parameter, or can be expressed and processed using the variable that correlates with the flow parameter. A variable that correlates with the flow parameter is, for example, a speed and/or a power consumption of the fluid delivery unit.

Der Strömungsschwellwert ist bevorzugt in Abhängigkeit von einer Betriebscharakteristik der Wärmepumpe festgelegt. Insbesondere unterteilt der Strömungsschwellwert eine Parameterspanne des Strömungsparameters in einen Sollbereich, für welchen die Wärmepumpe ausgelegt ist, und einen Defizitbereich, für welchen die Wärmepumpe nicht ausgelegt ist. Insbesondere weist die Wärmepumpe bei einem Betrieb in dem Defizitbereich ein gegenüber dem Sollbereich erhöhtes Verschleißrisiko auf. Der Strömungsschwellwert kann ein Einzelwert sein oder einen Betriebsparameter des Wärmepumpensystems als Parameter aufweisen, beispielsweise eine Temperatur des Nutzfluids, einen angefragten Wärmebedarf oder dergleichen. Vorzugsweise umfasst das Wärmepumpensystem zumindest eine Steuereinheit. Insbesondere vergleicht die Steuereinheit den Strömungsparameter mit dem Strömungsschwellwert. Insbesondere aktiviert die Steuereinheit den Zuheizer in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens, wenn die Wärmepumpe, insbesondere der Kompressor der Wärmepumpe, nicht oder nur eingeschränkt betrieben werden soll, insbesondere um einem Verschleiß der Wärmepumpe, insbesondere des Kompressors, vorzubeugen. Es ist denkbar, dass das Verfahren zumindest einen Verfahrensschritt aufweist, in welchem die Steuereinheit den Zuheizer unabhängig von dem Strömungsparameter aktiviert oder deaktiviert.The flow threshold value is preferably set as a function of an operating characteristic of the heat pump. In particular, the flow threshold value divides a parameter range of the flow parameter into a target range for which the heat pump is designed and a deficit range for which the heat pump is not designed. In particular, when operating in the deficit range, the heat pump has an increased risk of wear compared to the target range. The flow threshold value can be an individual value or can have an operating parameter of the heat pump system as a parameter, for example a temperature of the useful fluid, a requested heat requirement or the like. The heat pump system preferably comprises at least one control unit. In particular, the controller compares the flow parameter to the flow threshold. In particular, the control unit activates the auxiliary heater in at least one method step of the method if the heat pump, in particular the compressor of the heat pump, is not to be operated or only to a limited extent, in particular to prevent wear of the heat pump, in particular the compressor. It is conceivable that the method has at least one method step in which the control unit activates or deactivates the auxiliary heater independently of the flow parameter.

Vorzugsweise erhitzt die Wärmepumpe in zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere während eines Heizbetriebs des Wärmepumpensystems im Zuge des Verfahrens das Nutzfluid. Vorzugsweise kühlt die Wärmepumpe in zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere während eines Kühlbetriebs des Wärmepumpensystems im Zuge des Verfahrens das Nutzfluid. Insbesondere tauscht die Wärmepumpe abhängig von einem Betriebsmodus der Wärmepumpe Wärme zwischen einem Wärmereservoir und dem Nutzfluid vermittelt über einen Kältemittelkreislauf der Wärmepumpe aus. Das Wärmereservoir ist bevorzugt Umgebungsluft oder alternativ ein Gewässer oder Erdreich. Vorzugsweise regelt die Steuereinheit die Wärmepumpe, insbesondere einen Kompressor der Wärmepumpe, insbesondere in Abhängigkeit von dem Strömungsparameter und/oder der Temperatur des Nutzfluids. Der Kompressor der Wärmepumpe ist insbesondere innerhalb des Kältemittelkreislaufs angeordnet und zu einer Umwälzung eines Kältemittels der Wärmepumpe vorgesehen. Der Wärmeübertrager der Wärmepumpe ist insbesondere in dem Kältemittelkreislauf eingebunden und zu einer Übertragung von Wärme zwischen dem Kältemittel und dem Nutzfluid vorgesehen. Der Wärmeübertrager der Wärmepumpe ist insbesondere als Kondensator ausgelegt. Vorzugsweise steuert oder regelt die Steuereinheit den Zuheizer, insbesondere in Abhängigkeit von dem Strömungsparameter und/oder der Temperatur des Nutzfluids. Besonders bevorzugt wird das Nutzfluid von der Fluidfördereinheit in einem geschlossen Kreislauf, der insbesondere ganz oder teilweise von dem Wärmepumpensystem gebildet werden kann, umgewälzt. Der geschlossene Kreislauf umfasst vorzugsweise zumindest einen, insbesondere mehrere Wärmeübertrager, insbesondere Heizkörper, Kühlkörper, eine Fußbodenheizung oder dergleichen, um Räume, Trinkwasser oder Brauchwasser zu temperieren, insbesondere zu erwärmen oder zu kühlen. Alternativ wird das Nutzfluid zu einer Ausgabestelle, insbesondere einen Wasserhahn, einen Lüftungsauslass oder dergleichen, für das Nutzfluid gefördert. Das Nutzfluid ist beispielsweise als Heizungswasser, als Brauchwasser, als Trinkwasser und/oder als Heizungsluft ausgebildet. Der Steuereinheit steuert, insbesondere regelt, die Fluidfördereinheit zu einem Einstellen des Strömungsparameters insbesondere in Abhängigkeit von einem angefragten Wärmebedarf eines Nutzers des Wärmepumpensystems.The heat pump preferably heats the useful fluid in at least one method step, in particular during heating operation of the heat pump system in the course of the method. The heat pump preferably cools the useful fluid in at least one method step, in particular during cooling operation of the heat pump system in the course of the method. In particular, the heat pump exchanges heat depending on an operating mode of the heat pump mediated between a heat reservoir and the useful fluid via a refrigerant circuit of the heat pump. The heat reservoir is preferably ambient air or alternatively a body of water or soil. The control unit preferably regulates the heat pump, in particular a compressor of the heat pump, in particular as a function of the flow parameter and/or the temperature of the useful fluid. The compressor of the heat pump is arranged in particular within the refrigerant circuit and is provided for circulating a refrigerant of the heat pump. The heat exchanger of the heat pump is integrated in particular in the refrigerant circuit and is provided for transferring heat between the refrigerant and the useful fluid. The heat exchanger of the heat pump is designed in particular as a condenser. The control unit preferably controls or regulates the auxiliary heater, in particular as a function of the flow parameter and/or the temperature of the useful fluid. The useful fluid is particularly preferably circulated by the fluid delivery unit in a closed circuit, which in particular can be formed entirely or partially by the heat pump system. The closed circuit preferably comprises at least one, in particular several, heat exchangers, in particular radiators, heat sinks, underfloor heating or the like, in order to temper rooms, drinking water or industrial water, in particular to heat or cool them. Alternatively, the useful fluid is conveyed to a dispensing point, in particular a water tap, a ventilation outlet or the like, for the useful fluid. The useful fluid is designed, for example, as heating water, as process water, as drinking water and/or as heating air. The control unit controls, in particular regulates, the fluid delivery unit to set the flow parameter, in particular as a function of a heat requirement requested by a user of the heat pump system.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann das Nutzfluid vorteilhaft auch dann geheizt werden, wenn die Wärmepumpe nicht oder nur eingeschränkt betrieben werden soll. Insbesondere kann auf einen Puffer als Ersatz-Wärmesenke verzichtet werden, um einen verschleißarmen Betrieb der Wärmepumpe zu erreichen. Insbesondere kann ein Wärmepumpensystem, welches das erfindungsgemäße Verfahren umsetzt, vorteilhaft kompakt und kostengünstig gehalten werden. Insbesondere können Komforteinbußen für einen Nutzer des mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben Wärmepumpensystems auch ohne Betrieb der Wärmepumpe vorteilhaft gering gehalten werden.Due to the configuration according to the invention, the useful fluid can advantageously also be heated when the heat pump is not to be operated or only to a limited extent. In particular, a buffer can be dispensed with as a replacement heat sink in order to achieve low-wear operation of the heat pump. In particular, a heat pump system that implements the method according to the invention can advantageously be kept compact and inexpensive. In particular, losses in comfort for a user of the heat pump system operated with the method according to the invention can advantageously be kept low even without operation of the heat pump.

Weiter wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere während des Heizbetriebs des Wärmepumpensystems im Zuge des Verfahrens in Abhängigkeit von dem Strömungsparameter der Zuheizer aktiviert wird, während die Wärmepumpe in einem inaktiven Zustand gehalten wird. In der Steuereinheit ist insbesondere ein minimaler Strömungsschwellwert hinterlegt. Der minimale Strömungsschwellwert wird insbesondere in Abhängigkeit von einer Mindestlaufzeit des Kompressors der Wärmepumpe festgelegt. Eine Festlegung des minimalen Strömungsschwellwerts kann werksseitig erfolgen oder im Zuge einer Kalibrierung oder Wartung des Wärmepumpensystems an einem Einsatzort des Wärmepumpensystems. Die Mindestlaufzeit des Kompressors gibt insbesondere eine minimale Zeitdauer an, welche der Kompressor der Wärmepumpe, insbesondere während eines Taktbetriebs der Wärmepumpe, ununterbrochen in Betrieb sein muss. Die Mindestlaufzeit wird vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Verschleißrate des Kompressors, insbesondere von einem Hersteller des Kompressors, festgelegt. Insbesondere deaktiviert die Steuereinheit die Wärmepumpe oder verhindert ein Aktivieren der Wärmepumpe, wenn der Strömungsparameter unter dem minimalen Strömungsschwellwert liegt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine Verschleißrate der Wärmepumpe, insbesondere des Kompressors, vorteilhaft gering gehalten werden.It is further proposed that in at least one method step, in particular during the heating operation of the heat pump system, the auxiliary heater is activated in the course of the method as a function of the flow parameter, while the heat pump is kept in an inactive state. In particular, a minimum flow threshold value is stored in the control unit. The minimum flow threshold value is defined in particular as a function of a minimum running time of the compressor of the heat pump. The minimum flow threshold value can be set at the factory or in the course of calibration or maintenance of the heat pump system at a location where the heat pump system is used. The minimum running time of the compressor specifies in particular a minimum period of time which the compressor of the heat pump must be in operation without interruption, in particular during cyclic operation of the heat pump. The minimum running time is preferably defined as a function of a wear rate of the compressor, in particular by a manufacturer of the compressor. In particular, the control unit deactivates the heat pump or prevents the heat pump from being activated if the flow parameter is below the minimum flow threshold value. The wear rate of the heat pump, in particular of the compressor, can advantageously be kept low as a result of the configuration according to the invention.

Ferner wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere während des Heizbetriebs des Wärmepumpensystems im Zuge des Verfahrens eine voraussichtliche Laufzeit der Wärmepumpe in Abhängigkeit von dem Strömungsparameter ermittelt wird. Vorzugsweise ermittelt die Steuereinheit in Abhängigkeit von dem Strömungsparameter, mit welchem Auslastungsgrad die Wärmepumpe betrieben werden muss, um einen angefragten Wärmebedarf zu decken. Insbesondere deaktiviert die Steuereinheit die Wärmepumpe oder verhindert ein Aktivieren der Wärmepumpe, wenn eine Einschaltdauer des Kompressors bei dem ermittelten Auslastungsgrad kleiner ist als die Mindestlaufzeit des Kompressors. Beispielsweise ist ein Zusammenhang zwischen dem Strömungsparameter und dem Auslastungsgrad der Wärmepumpe als Kennlinie, als Tabellenwerk oder als funktionaler Zusammenhang in einem Speicher der Steuereinheit hinterlegt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine Verschleißrate der Wärmepumpe, insbesondere des Kompressors, vorteilhaft gering gehalten werden.It is also proposed that in at least one method step, in particular during the heating operation of the heat pump system, a probable running time of the heat pump is determined as a function of the flow parameter in the course of the method. Depending on the flow parameter, the control unit preferably determines the degree of utilization at which the heat pump must be operated in order to cover a requested heat requirement. In particular, the control unit deactivates the heat pump or prevents the heat pump from being activated if the duty cycle of the compressor is less than the minimum running time of the compressor for the ascertained degree of utilization. For example, a connection between the flow parameter and the degree of utilization of the heat pump as a characteristic curve, as Tables or stored as a functional context in a memory of the control unit. The wear rate of the heat pump, in particular of the compressor, can advantageously be kept low as a result of the configuration according to the invention.

Weiter wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere während des Heizbetriebs des Wärmepumpensystems im Zuge des Verfahrens die Wärmepumpe und der Zuheizer wechselweise betrieben werden. In der Steuereinheit ist insbesondere ein weiterer Strömungsschwellwert hinterlegt. Der weitere Strömungsschwellwert ist vorzugsweise größer als der minimale Strömungsschwellwert. Der weitere Strömungsschwellwert wird vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Totzeit des Kompressors der Wärmepumpe festgelegt. Eine Festlegung des weiteren Strömungsschwellwerts kann werksseitig erfolgen oder im Zuge einer Kalibrierung oder Wartung des Wärmepumpensystems an einem Einsatzort des Wärmepumpensystems. Die Totzeit des Kompressors gibt insbesondere eine minimale Zeitdauer an, welche der Kompressor der Wärmepumpe, insbesondere während eines Taktbetriebs der Wärmepumpe, ununterbrochen außer Betrieb sein muss. Die Totzeit wird insbesondere in Abhängigkeit von einer Verschleißrate des Kompressors, insbesondere von einem Hersteller des Kompressors, festgelegt. Insbesondere hält die Steuereinheit die Wärmepumpe, insbesondere den Kompressor, während der Totzeit außer Betrieb. Insbesondere aktiviert die Wärmepumpe den Zuheizer anstelle der Wärmepumpe, wenn sich die Wärmepumpe in der Totzeit befindet und ein ermittelter notwendiger Auslastungsgrad der Wärmepumpe, um einen angefragten Wärmebedarf zu decken, dadurch nicht erreicht wird. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung können Komforteinbußen für einen Nutzer des Wärmepumpensystems vorteilhaft gering gehalten werden.It is further proposed that in at least one method step, in particular during the heating operation of the heat pump system, the heat pump and the auxiliary heater are operated alternately in the course of the method. In particular, a further flow threshold value is stored in the control unit. The further flow threshold is preferably greater than the minimum flow threshold. The further flow threshold value is preferably defined as a function of a dead time of the compressor of the heat pump. The further flow threshold value can be established at the factory or in the course of calibration or maintenance of the heat pump system at a location where the heat pump system is used. The dead time of the compressor specifies in particular a minimum period of time which the compressor of the heat pump must be continuously out of operation, in particular during cyclic operation of the heat pump. The dead time is defined in particular as a function of a wear rate of the compressor, in particular by a manufacturer of the compressor. In particular, the control unit keeps the heat pump, in particular the compressor, out of operation during the dead time. In particular, the heat pump activates the auxiliary heater instead of the heat pump when the heat pump is in the dead time and a determined necessary degree of utilization of the heat pump to cover a requested heat requirement is not achieved as a result. Loss of comfort for a user of the heat pump system can advantageously be kept low as a result of the configuration according to the invention.

Weiter wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere während des Heizbetriebs des Wärmepumpensystems im Zuge des Verfahrens der Zuheizer aktiviert wird, um das Nutzfluid während einer, insbesondere der bereits genannten, Totzeit der Wärmepumpe zu erhitzen. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine vorteilhaft weite Spanne an nutzbaren Auslastungsgraden der Wärmepumpe erreicht werden.It is further proposed that in at least one method step, in particular during the heating operation of the heat pump system, the auxiliary heater is activated in the course of the method in order to heat the useful fluid during a dead time of the heat pump, in particular the one already mentioned. The configuration according to the invention makes it possible to achieve an advantageously wide range of usable degrees of utilization of the heat pump.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass ein Aktivieren des Zuheizers in Abhängigkeit von dem Strömungsparameter in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Zeitfenster freigeschaltet oder gesperrt wird. Das Zeitfenster wird insbesondere von einem Nutzer des Wärmepumpensystems abgefragt. Vorzugsweise ist ein Aktivieren des Zuheizers in Abhängigkeit von dem Strömungsparameter in zumindest einem Betriebsmodus des Wärmepumpensystems nur innerhalb des Zeitfensters möglich. Insbesondere sperrt die Steuereinheit in dem Betriebsmodus des Wärmepumpensystems ein Aktivieren des Zuheizers in Abhängigkeit von dem Strömungsparameter. Es ist denkbar, dass die Steuereinheit den Zuheizer außerhalb des Zeitfensters in Abhängigkeit von einem anderen Betriebsparameter des Wärmepumpensystems als dem Strömungsparameter aktiviert oder deaktiviert. Das Zeitfenster ist insbesondere dazu vorgesehen, eine Aufenthaltszeit des Nutzers an einem Einsatzort des Wärmepumpensystems zu definieren. Im einfachsten Fall, insbesondere als Standardeinstellung, definiert das Zeitfenster einen Tagbetrieb als innerhalb des Zeitfensters und einen Nachtbetrieb als außerhalb des Zeitfensters. Besonders bevorzugt kann ein Nutzer des Wärmepumpensystems das Zeitfenster, insbesondere mehrere Zeitfenster, minutengenau festlegen. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung können Energiekosten zum Betrieb des Zuheizers vorteilhaft gering gehalten werden.In addition, it is proposed that activation of the auxiliary heater is enabled or blocked as a function of the flow parameter as a function of a predetermined time window. The time window is queried in particular by a user of the heat pump system. Activation of the auxiliary heater as a function of the flow parameter is preferably only possible within the time window in at least one operating mode of the heat pump system. In particular, in the operating mode of the heat pump system, the control unit blocks activation of the auxiliary heater as a function of the flow parameter. It is conceivable that the control unit activates or deactivates the auxiliary heater outside the time window depending on an operating parameter of the heat pump system other than the flow parameter. The time window is intended in particular to define a residence time of the user at a location of use of the heat pump system. In the simplest case, in particular as a standard setting, the time window defines daytime operation as being within the time window and night-time operation as being outside of the time window. A user of the heat pump system can particularly preferably define the time window, in particular several time windows, to the minute. The energy costs for operating the auxiliary heater can advantageously be kept low as a result of the configuration according to the invention.

Weiter wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens der Zuheizer bei einem Aktivieren der Wärmepumpe aktiviert wird. Der elektrische Zuheizer kann gleichzeitig mit der Wärmepumpe aktiviert werden, nach einem, insbesondere ausgelöst durch ein, Aktivieren der Wärmepumpe aktiviert werden oder vor einem Aktivieren der Wärmepumpe aktiviert werden. Der Zuheizer wird vorzugsweise in dem Kühlbetrieb des Wärmepumpensystems bei einem Aktivieren der Wärmepumpe aktiviert. Insbesondere ist der Zuheizer dazu vorgesehen, eine Kühlleistung der Wärmepumpe zumindest während einer Einschwingphase des Kältemittelkreislaufs der Wärmepumpe zumindest teilweise zu kompensieren. Vorzugsweise deaktiviert die Steuereinheit den Zuheizer bei Erreichen eines stationären Arbeitspunkts des Kompressors. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung können Kühlleistungsspitzen bei einer Aktiveren des Zuheizers vorteilhaft gering gehalten werden. Insbesondere kann auch bei einem relativ niedrigen Wert des Strömungsparameters ein Risiko eines Unterschreitens eines Taupunkts oder Gefrierpunkts an einem von dem Nutzfluid durchflossenen Wärmeübertrager, beispielsweise einer Fußbodenheizung oder einem Gebläsekonvektor, vorteilhaft gering gehalten werden.It is further proposed that in at least one method step of the method the auxiliary heater is activated when the heat pump is activated. The electric auxiliary heater can be activated simultaneously with the heat pump, activated after activation of the heat pump, in particular triggered by activation, or activated before activation of the heat pump. The auxiliary heater is preferably activated in the cooling mode of the heat pump system when the heat pump is activated. In particular, the auxiliary heater is provided to at least partially compensate for a cooling capacity of the heat pump at least during a transient phase of the refrigerant circuit of the heat pump. The control unit preferably deactivates the auxiliary heater when a stationary operating point of the compressor is reached. Due to the configuration according to the invention, peaks in cooling performance can advantageously be kept low when the auxiliary heater is activated. In particular, even with a relatively low value of the flow parameter, there is a risk of falling below a dew point or freezing point at a point through which the useful fluid flows Heat exchanger, such as underfloor heating or a fan convector, are advantageously kept low.

Weiter wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens der Strömungsparameter von einem Strömungssensor erfasst wird. Der Strömungssensor kann insbesondere stromabwärts oder stromaufwärts eines Wärmeübertragers, insbesondere eines Kondensators, der Wärmepumpe, welcher von dem Nutzfluid durchflossen wird, angeordnet sein. Alternativ ist der Strömungssensor in diesem Wärmeübertrager, insbesondere Kondensator, integriert. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann der Strömungsparameter vorteilhaft zuverlässig und präzise erfasst werden. Insbesondere kann ein Risiko einer Fehlerinterpretation einer mit dem Strömungsparameter korrelierenden Größe vorteilhaft gering gehalten werden.It is also proposed that the flow parameter be detected by a flow sensor in at least one method step of the method. The flow sensor can in particular be arranged downstream or upstream of a heat exchanger, in particular a condenser, of the heat pump, through which the useful fluid flows. Alternatively, the flow sensor is integrated in this heat exchanger, in particular in the condenser. The flow parameter can advantageously be detected reliably and precisely as a result of the configuration according to the invention. In particular, a risk of an error in the interpretation of a variable that correlates with the flow parameter can advantageously be kept low.

Ferner wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens der Strömungsparameter in Abhängigkeit von einem Betriebsparameter des Wärmepumpensystems ermittelt wird. Insbesondere wird mittels eines Leistungssensors des Wärmepumpensystems eine Leistungsaufnahme und/oder mittels eines Drehzahlmessers eine Drehzahl der Fluidfördereinheit erfasst, um den Strömungsparameter zu ermitteln. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann das Verfahren mit einem vorteilhaft einfach aufgebauten und kostengünstigen Wärmepumpensystem realisiert werden.It is also proposed that the flow parameter be determined as a function of an operating parameter of the heat pump system in at least one method step of the method. In particular, a power consumption of the heat pump system is detected by means of a power sensor and/or a speed of the fluid delivery unit is detected by means of a tachometer in order to determine the flow parameter. As a result of the design according to the invention, the method can be implemented with an advantageously simple and cost-effective heat pump system.

Darüber hinaus wird ein Wärmepumpensystem mit zumindest einer, insbesondere der bereits genannten, Wärmepumpe zu einem Temperieren zumindest eines, insbesondere des bereits genannten, Nutzfluids, mit zumindest einem, insbesondere dem bereits genannten, Zuheizer zu einem Erhitzen des Nutzfluids und mit zumindest einer, insbesondere der bereits genannten, Steuereinheit zu einer Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen. Das Wärmepumpensystem ist insbesondere zu einem Temperieren eines Gebäudes ausgelegt. Alternativ ist das Wärmepumpensystem zu einem Temperieren eines Fahrzeuges, eines fliegenden Baus oder einem anderen zumindest teilweise begrenzten Raums ausgelegt. Die Wärmepumpe kann als Kompressionswärmepumpe oder als Absorptionswärmepumpe ausgebildet sein. Insbesondere umfasst die Wärmepumpe zumindest einen, insbesondere den bereits genannten, Wärmeübertrager, insbesondere einen Kondensator, zu einer Übertragung von Wärme auf das Nutzfluid. Insbesondere umfasst die Wärmepumpe den Kompressor zu einem Umwälzen eines Kältemittels. Das Wärmepumpensystem umfasst insbesondere eine Nutzfluidführung zu einer Führung des Nutzfluids. Der Wärmeübertrager der Wärmepumpe ist insbesondere an der Nutzfluidführung angeschlossen. Der Zuheizer ist insbesondere an der Nutzfluidführung angeschlossen und/oder in der Nutzfluidführung angeordnet. Der Zuheizer ist vorzugsweise als elektrischer Zuheizer ausgebildet. Alternativ ist der Zuheizer eine gasbetriebene Heizungsvorrichtung, eine ölbetriebene Heizungsvorrichtung, ein Solarthermievorrichtung oder eine andere wärmeerzeugende Vorrichtung, welche an der Nutzfluidführung angeschlossen ist. Das Wärmepumpensystem umfasst vorzugsweise die Fluidfördereinheit, zu einem Fördern, insbesondere Umwälzen des Nutzfluids, durch die Nutzfluidführung. Das Wärmepumpensystem umfasst vorzugsweise zumindest einen Sensor zu einer direkten Erfassung des Strömungsparameters und/oder zu einer Erfassung einer mit dem Strömungsparameter korrelierenden Größe. Alternativ verarbeitet die Steuereinheit den Strömungsparameter als Einstellungsgröße und liest diese aus einer Ansteuerung der Fluidfördereinheit, insbesondere ohne Messung, aus. Die Steuereinheit umfasst zumindest eine Steuerelektronik. Insbesondere umfasst die Steuerelektronik eine Prozessoreinheit und den Speicher sowie ein in dem Speicher gespeichertes Betriebsprogramm. Alternativ ist die Steuerelektronik durch eine analoge Logikschaltung realisiert. Die Steuereinheit ist insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet, um das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Insbesondere ist der minimale Strömungsschwellwert, der weitere Strömungsschwellwert, die Mindestlaufzeit des Kompressors, die Totzeit des Kompressors und/oder das Zeitfenster in dem Speicher der Steuereinheit hinterlegt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ein vorteilhaft kompaktes und kostengünstiges Wärmepumpensystem zur Verfügung gestellt werden. Insbesondere kann auf einen Einbau eines Puffers verzichtet werden. Insbesondere kann trotzdem ein vorteilhaft hoher Benutzerkomfort erreicht werden.In addition, a heat pump system is proposed with at least one heat pump, in particular the one already mentioned, for tempering at least one, in particular the one already mentioned, useful fluid, with at least one, in particular the one already mentioned, auxiliary heater for heating the useful fluid and with at least one, in particular the one already mentioned, control unit for carrying out a method according to the invention. The heat pump system is designed in particular for temperature control of a building. Alternatively, the heat pump system is designed to control the temperature of a vehicle, a temporary construction or another at least partially limited space. The heat pump can be designed as a compression heat pump or as an absorption heat pump. In particular, the heat pump comprises at least one, in particular the already mentioned Heat exchanger, in particular a condenser, to transfer heat to the useful fluid. In particular, the heat pump includes the compressor for circulating a refrigerant. The heat pump system includes, in particular, a useful fluid guide to a guide for the useful fluid. The heat exchanger of the heat pump is connected in particular to the useful fluid guide. The auxiliary heater is in particular connected to the useful fluid guide and/or arranged in the useful fluid guide. The auxiliary heater is preferably designed as an electrical auxiliary heater. Alternatively, the auxiliary heater is a gas-powered heating device, an oil-powered heating device, a solar thermal device or another heat-generating device which is connected to the useful fluid line. The heat pump system preferably includes the fluid delivery unit for delivering, in particular circulating, the useful fluid through the useful fluid guide. The heat pump system preferably includes at least one sensor for directly detecting the flow parameter and/or for detecting a variable that correlates with the flow parameter. Alternatively, the control unit processes the flow parameter as a setting variable and reads this out from an actuation of the fluid delivery unit, in particular without measurement. The control unit includes at least one electronic control unit. In particular, the control electronics include a processor unit and the memory as well as an operating program stored in the memory. Alternatively, the control electronics are implemented using an analog logic circuit. In particular, the control unit is specially programmed, designed and/or equipped to carry out the method according to the invention. In particular, the minimum flow threshold value, the further flow threshold value, the minimum running time of the compressor, the idle time of the compressor and/or the time window are stored in the memory of the control unit. The configuration according to the invention makes it possible to provide an advantageously compact and cost-effective heat pump system. In particular, there is no need to install a buffer. In particular, an advantageously high level of user comfort can nevertheless be achieved.

Das erfindungsgemäße Verfahren und/oder das erfindungsgemäße Wärmepumpensystem sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren und/oder das erfindungsgemäße Wärmepumpensystem zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.The method according to the invention and/or the heat pump system according to the invention should/should not be limited to the application and embodiment described above. In particular, the inventive The method and/or the heat pump system according to the invention have a number of individual elements, components and units as well as method steps that differs from a number specified herein to fulfill a function described herein. In addition, in the value ranges specified in this disclosure, values lying within the specified limits should also be considered disclosed and can be used as desired.

drawings

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages result from the following description of the drawing. In the drawings an embodiment of the invention is shown. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into further meaningful combinations.

Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Wärmepumpensystems und
Fig. 2: ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Show it:

1: a schematic representation of a heat pump system according to the invention and
2: a schematic flow chart of a method according to the invention.

Description of the embodiment

Figur 1 zeigt ein Wärmepumpensystem 12. Das Wärmepumpensystem 12 umfasst zumindest eine Wärmepumpe 14 zu einem Temperieren eines Nutzfluids. Die Wärmepumpe 14 ist beispielsweise als Kompressionswärmepumpe ausgebildet. Die Wärmepumpe 14 umfasst insbesondere zumindest einen Wärmeübertrager 22, zu einer Übertragung von Wärme von einem Kältemittel der Wärmepumpe 14 auf das Nutzfluid. Der Wärmeübertrager 22 ist vorzugsweise als Kondensator zu einer Verflüssigung des Kältemittels ausgebildet. Die Wärmepumpe 14 umfasst vorzugsweise einen weiteren Wärmeübertrager 24, insbesondere einen Verdampfer, welcher dazu vorgesehen ist, Wärme von Umgebungsluft auf das Kältemittel zu übertragen. Die Wärmepumpe 14 umfasst insbesondere zumindest einen Kompressor zu einem Umwälzen des Kältemittels. Die Wärmepumpe 14 ist hier als Kompaktgerät dargestellt, welche insbesondere zu einer Aufstellung außerhalb eines Gebäudes vorgesehen ist. Alternativ ist die Wärmepumpe 14 als Splitwärmepumpe oder als Sole-Wärmepumpe ausgebildet. figure 1 shows a heat pump system 12. The heat pump system 12 comprises at least one heat pump 14 for tempering a useful fluid. The heat pump 14 is designed as a compression heat pump, for example. The heat pump 14 includes in particular at least one heat exchanger 22 for transferring heat from a refrigerant of the heat pump 14 to the useful fluid. The heat exchanger 22 is preferably designed as a condenser for condensing the refrigerant. The heat pump 14 preferably includes a further heat exchanger 24, in particular an evaporator, which is intended to absorb heat from the ambient air to transfer the refrigerant. The heat pump 14 includes in particular at least one compressor for circulating the refrigerant. The heat pump 14 is shown here as a compact device which is intended in particular for installation outside of a building. Alternatively, the heat pump 14 is designed as a split heat pump or as a brine heat pump.

Das Wärmepumpensystem 12 umfasst bevorzugt eine Nutzfluidführung 26, zu einer Führung des Nutzfluids. Der Wärmeübertrager 22 ist insbesondere in der Nutzfluidführung 26 angeordnet. Die Nutzfluidführung 26 bildet vorzugsweise mit externen Fluidführungskomponenten, beispielsweise Heizungskörpern 28, einer Fußbodenheizung, einem Warmwasserspeicher 30 oder dergleichen, einen geschlossenen Fluidkreislauf, insbesondere Heizungskreislauf, für das Nutzfluid. Die Nutzfluidführung 26 ist insbesondere zu einer räumlichen und/oder zeitlichen Verteilung des Nutzfluids auf mehrere Verbraucher, insbesondere die externen Fluidführungskomponenten, vorgesehen. Insbesondere umfasst die Nutzfluidführung 26 zumindest ein Schaltelement 40, beispielsweise ein Mehrwegeventil, um zwischen verschiedenen Verbrauchern zu schalten und/oder das Nutzfluid auf verschiedene Verbraucher aufzuteilen. Vorzugsweise umfasst das Wärmepumpensystem 12 zumindest eine Fluidfördereinheit 32, insbesondere eine Pumpe, zu einer Förderung, insbesondere einem Umwälzen, des Nutzfluids durch die Nutzfluidführung 26 hindurch. Die Fluidfördereinheit 32 ist innerhalb der Nutzfluidführung 26 bevorzugt stromaufwärts des Wärmeübertragers 22 angeordnet.The heat pump system 12 preferably includes a useful fluid guide 26 for guiding the useful fluid. The heat exchanger 22 is arranged in particular in the useful fluid guide 26 . The useful fluid guide 26 preferably forms a closed fluid circuit, in particular a heating circuit, for the useful fluid with external fluid guide components, for example heating elements 28, underfloor heating, a hot water storage tank 30 or the like. The useful fluid guide 26 is provided in particular for a spatial and/or temporal distribution of the useful fluid to a plurality of consumers, in particular the external fluid guide components. In particular, the useful fluid guide 26 comprises at least one switching element 40, for example a multi-way valve, in order to switch between different consumers and/or to divide the useful fluid between different consumers. The heat pump system 12 preferably comprises at least one fluid delivery unit 32, in particular a pump, for delivering, in particular circulating, the useful fluid through the useful fluid guide 26. The fluid delivery unit 32 is preferably arranged upstream of the heat exchanger 22 within the useful fluid guide 26 .

Das Wärmepumpensystem 12 umfasst zumindest einen Zuheizer 16, insbesondere einen elektrischen Zuheizer, zu einem Erhitzen des Nutzfluids. Der Zuheizer 16 umfasst vorzugsweise zumindest einen Heizdraht, insbesondere in Form eines Heizstabs. Der Heizdraht ist bevorzugt innerhalb der Nutzfluidführung 26, insbesondere zu einem direkten Kontakt mit dem Nutzfluid, angeordnet. Alternativ ist der Heizdraht in einer Leitungswand der Nutzfluidführung 26 eingelassen oder an einer Außenwand der Nutzfluidführung 26 angeordnet. Der Zuheizer 16 ist innerhalb der Nutzfluidführung 26 bevorzugt stromabwärts des Wärmeübertragers 22 der Wärmepumpe 14 angeordnet. Der Zuheizer 16 hat vorzugsweise eine maximale Heizleistung von mehr als 1 kW, bevorzugt mehr als 3 kW, besonders bevorzugt weniger als 5 kW. Der Zuheizer 16 hat vorzugsweise eine maximale Heizleistung von weniger als 25 kW, bevorzugt weniger als 15 kW, besonders bevorzugt von weniger als 10 kW. Der Zuheizer 16 ist insbesondere in Leistungsstufen schaltbar oder kontinuierlich regelbar.The heat pump system 12 includes at least one auxiliary heater 16, in particular an electrical auxiliary heater, for heating the useful fluid. The auxiliary heater 16 preferably comprises at least one heating wire, in particular in the form of a heating element. The heating wire is preferably arranged within the useful fluid guide 26, in particular for direct contact with the useful fluid. Alternatively, the heating wire is let into a line wall of the useful fluid guide 26 or is arranged on an outer wall of the useful fluid guide 26 . The auxiliary heater 16 is preferably arranged downstream of the heat exchanger 22 of the heat pump 14 within the useful fluid guide 26 . The auxiliary heater 16 preferably has a maximum heat output of more than 1 kW, preferably more than 3 kW, particularly preferably less than 5 kW. The auxiliary heater 16 preferably has a maximum Heat output of less than 25 kW, preferably less than 15 kW, particularly preferably less than 10 kW. The auxiliary heater 16 can be switched or continuously regulated in particular in power levels.

Das Wärmepumpensystem 12 umfasst zumindest eine Steuereinheit 20. Die Steuereinheit 20 ist vorzugsweise zu einem Regeln der Wärmepumpe 14 vorgesehen. Die Steuereinheit 20 ist vorzugsweise zu einem Steuern oder Regeln des Zuheizers 16 vorgesehen. Die Steuereinheit 20 ist zu einer Durchführung eines Verfahrens 10 vorgesehen, welches insbesondere in Figur 2 näher beschrieben wird. Das Wärmepumpensystem 12 umfasst bevorzugt zumindest einen Temperatursensor, zu einem Regeln der Wärmepumpe 14 und/oder des Zuheizers 16. Insbesondere umfasst das Wärmepumpensystem 12 zumindest einen Vorlauftemperatursensor 34. Der Vorlauftemperatursensor 34 ist innerhalb der Nutzfluidführung 26 vorzugsweise stromabwärts des Wärmeübertragers 22 und des Zuheizers 16 angeordnet. Optional umfasst das Wärmepumpensystem 12 zumindest einen Zulauftemperatursensor 36. Der Zulauftemperatursensor 36 ist innerhalb der Nutzfluidführung 26 vorzugsweise stromaufwärts des Wärmeübertragers 22 und stromabwärts der Fluidfördereinheit 32 angeordnet. Vorzugsweise umfasst das Wärmepumpensystem 12 zumindest einen Außentemperatursensor 38 zu einer Erfassung einer Umgebungstemperatur. Das Wärmepumpensystem 12 umfasst optional einen Strömungssensor 18, insbesondere einen Durchflusssensor, zu einer Erfassung eines Strömungsparameters S des Nutzfluids durch die Nutzfluidführung 26 und insbesondere durch den Wärmeübertrager 22 der Wärmepumpe 14. Das Wärmepumpensystem 12 umfasst vorzugsweise zumindest eine Benutzerschnittstelle 41. Die Benutzerschnittstelle 41 kann ein Display und ein Eingabegerät, insbesondere ein Tastenfeld, ein Touchscreen, Schieberegler, Drehregler oder dergleichen umfassen und/oder eine drahtlose, insbesondere funkwellengebundene, Kommunikationseinheit zu einer Bedienung des Wärmepumpensystems 12 mittels eines externen Eingabegeräts, beispielsweise eines Smartphones, eines Tablets oder dergleichen. Die Kommunikationseinheit kann beispielsweise ein WLan-Schnittstelle, eine Bluetooth-Schnittstelle, eine ZigBee-Schnittstelle oder dergleichen umfassen.The heat pump system 12 comprises at least one control unit 20. The control unit 20 is preferably provided for regulating the heat pump 14. The control unit 20 is preferably provided for controlling or regulating the auxiliary heater 16 . The control unit 20 is provided for carrying out a method 10, which is used in particular in figure 2 is described in more detail. The heat pump system 12 preferably comprises at least one temperature sensor for controlling the heat pump 14 and/or the auxiliary heater 16. In particular, the heat pump system 12 comprises at least one flow temperature sensor 34. The flow temperature sensor 34 is preferably located within the useful fluid guide 26 downstream of the heat exchanger 22 and the auxiliary heater 16. Optionally, the heat pump system 12 includes at least one inlet temperature sensor 36. The inlet temperature sensor 36 is preferably arranged upstream of the heat exchanger 22 and downstream of the fluid delivery unit 32 within the useful fluid guide 26. The heat pump system 12 preferably includes at least one outside temperature sensor 38 for detecting an ambient temperature. The heat pump system 12 optionally includes a flow sensor 18, in particular a flow sensor, for detecting a flow parameter S of the useful fluid through the useful fluid line 26 and in particular through the heat exchanger 22 of the heat pump 14. The heat pump system 12 preferably comprises at least one user interface 41. The user interface 41 can include a display and an input device, in particular a keypad, a touchscreen, slide control, rotary control or the like and/or a wireless, in particular radio wave-bound, communication unit an operation of the heat pump system 12 by means of an external input device, for example a smartphone, a tablet or the like. The communication unit can include, for example, a WLan interface, a Bluetooth interface, a ZigBee interface or the like.

Figur 2 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens 10 zu einem Betrieb des Wärmepumpensystems 12. In zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens 10 wird ein Nutzfluid von der Wärmepumpe 14 des Wärmepumpensystems 12 temperiert. Das Verfahren 10 umfasst insbesondere einen Heizbetrieb, bei welchem das Nutzfluid von der Wärmepumpe 14 erhitzt wird. Das Verfahren 10 umfasst vorzugweise einen Kühlbetrieb 46, bei welchem das Nutzfluid von der Wärmepumpe 14 gekühlt wird. Das Verfahren 10 umfasst zumindest einen Verfahrensschritt, insbesondere als Teil des Heizbetriebs und/oder des Kühlbetriebs 46, in welchem das Nutzfluid von dem Zuheizer 16 des Wärmepumpensystems 12 erhitzt wird. Der Zuheizer 16 wird in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens 10 in Abhängigkeit von einem Strömungsparameter S des Nutzfluids durch den Wärmeübertrager 22 der Wärmepumpe 14 aktiviert. figure 2 shows a flowchart of method 10 for operating heat pump system 12. In at least one method step of method 10 a useful fluid is tempered by the heat pump 14 of the heat pump system 12 . The method 10 includes in particular a heating operation, in which the useful fluid is heated by the heat pump 14 . The method 10 preferably includes a cooling operation 46 in which the useful fluid is cooled by the heat pump 14 . The method 10 comprises at least one method step, in particular as part of the heating operation and/or the cooling operation 46, in which the useful fluid is heated by the auxiliary heater 16 of the heat pump system 12. The auxiliary heater 16 is activated in at least one method step of the method 10 as a function of a flow parameter S of the useful fluid through the heat exchanger 22 of the heat pump 14 .

Das Verfahren 10 umfasst insbesondere eine Strömungsparameterermittlung 42. In der Strömungsparameterermittlung 42 ermittelt die Steuereinheit 20 den Strömungsparameter S. Der Strömungsparameter S kann beispielsweise mittels des Strömungssensors 18 erfasst werden, mittels eines Betriebsparameters der Fluidfördereinheit 32 ermittelt werden oder anhand einer Einstellung der Steuereinheit 20 für die Fluidfördereinheit 32, insbesondere ohne Messung, als gegeben angesehen werden. Das Verfahren 10 umfasst insbesondere eine Betriebsmodusprüfung 44. In der Betriebsmodusprüfung 44 prüft die Steuereinheit 20 eine Vorgabe, ob das Wärmepumpensystem 12 den Heizbetrieb oder den Kühlbetrieb 46 ausführen soll. Die Vorgabe kann beispielsweise eine Benutzereingabe, ein in dem Speicher der Steuereinheit 20 gespeichertes Betriebsprofil des Wärmepumpensystems 12 oder eine Eingabe von einer externen Zentralsteuerung, insbesondere einer Gebäudezentralsteuerung, beispielsweise einem Smarthomesystem, sein.Method 10 includes, in particular, flow parameter determination 42. In flow parameter determination 42, control unit 20 determines flow parameter S. Flow parameter S can be detected, for example, using flow sensor 18, can be determined using an operating parameter of fluid delivery unit 32, or can be regarded as given using a setting in control unit 20 for fluid delivery unit 32, in particular without measurement. The method 10 includes, in particular, an operating mode check 44. In the operating mode check 44, the control unit 20 checks a specification as to whether the heat pump system 12 should run the heating mode or the cooling mode 46 . The specification can, for example, be a user input, an operating profile of the heat pump system 12 stored in the memory of the control unit 20 or an input from an external central controller, in particular a central building controller, for example a smart home system.

In dem Kühlbetrieb 46 wird der Zuheizer 16 bei einem Aktivieren der Wärmepumpe 14 aktiviert, insbesondere wenn der Strömungsparameter S kleiner als ein Kühlbetriebsströmungsschwellwert ist. Ist in dem Kühlbetrieb 46 der Strömungsparameter S größer als der Kühlbetriebsströmungsschwellwert wird der Zuheizer 16 vorzugsweise nicht aktiviert. Der Kühlbetriebsströmungsschwellwert ist insbesondere dazu vorgesehen, das Erreichen eines Taupunkts an einem mit dem Nutzfluid durchströmten Wärmeübertrager zu vermeiden. Insbesondere heizt der Zuheizer 16 das Nutzfluid zumindest solange, bis der Kompressor der Wärmepumpe 14 eine Mindestdrehzahl und/oder einen stationären Arbeitspunkt erreicht hat. Der Kühlbetriebsströmungsschwellwert ist vorzugsweise in dem Speicher der Steuereinheit 20 hinterlegt.In cooling mode 46, auxiliary heater 16 is activated when heat pump 14 is activated, in particular when flow parameter S is less than a cooling mode flow threshold value. If the flow parameter S is greater than the cooling operation flow threshold value in the cooling mode 46, the auxiliary heater 16 is preferably not activated. The cooling operating flow threshold value is provided in particular to avoid reaching a dew point on a heat exchanger through which the useful fluid flows. In particular, the auxiliary heater 16 heats the useful fluid at least until the compressor of the heat pump 14 reaches a minimum speed and/or a stationary operating point has reached. The cooling mode flow threshold is preferably stored in the memory of the control unit 20 .

In dem Heizbetrieb wird ein Aktivieren des Zuheizers 16 in Abhängigkeit von dem Strömungsparameter S in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Zeitfenster freigeschaltet oder gesperrt. Insbesondere umfasst das Verfahren 10 eine Zeitfensterprüfung 48. In der Zeitfensterprüfung 48 überprüft die Steuereinheit 20 insbesondere, ob ein Ausführungszeitpunkt des Verfahrens 10 innerhalb oder außerhalb des Zeitfensters liegt. Liegt der Ausführungszeitpunkt des Verfahrens 10 innerhalb des Zeitfensters, aktiviert oder deaktiviert die Steuereinheit 20 den Zuheizer 16 in Abhängigkeit von dem Strömungsparameter S. Liegt der Ausführungszeitpunkt des Verfahrens 10 außerhalb des Zeitfensters, führt die Steuereinheit 20 einen Wärmepumpenbetrieb 58 des Verfahrens 10 aus. Das Zeitfenster wird vorzugsweise von einem Benutzer über die Benutzerschnittstelle 41 festgelegt. Vorzugsweise ist in der Steuereinheit 20 zumindest eine Standardeinstellung für das Zeitfenster hinterlegt.In the heating mode, activation of the auxiliary heater 16 is enabled or blocked as a function of the flow parameter S as a function of a predetermined time window. In particular, the method 10 includes a time window check 48. In the time window check 48, the control unit 20 checks in particular whether an execution time of the method 10 is inside or outside the time window. If the execution time of the method 10 is within the time window, the control unit 20 activates or deactivates the auxiliary heater 16 depending on the flow parameter S. If the execution time of the method 10 is outside the time window, the control unit 20 carries out a heat pump operation 58 of the method 10. The time window is preferably defined by a user via user interface 41 . At least one standard setting for the time window is preferably stored in the control unit 20 .

In dem Wärmepumpenbetrieb 58 des Verfahrens 10 hält die Steuereinheit 20 den Zuheizer 16 in einem inaktiven Zustand oder deaktiviert den Zuheizer 16. Insbesondere heizt, insbesondere ausschließlich, die Wärmepumpe 14 das Nutzfluid in dem Wärmepumpenbetrieb 58 des Verfahrens 10. In dem Wärmepumpenbetrieb 58 kann die Wärmepumpe 14 in einem kontinuierlichen Betrieb oder in einem Taktbetrieb betrieben werden. Während eines Taktbetriebs der Wärmepumpe 14 wird insbesondere unabhängig von einem angefragten Wärmebedarf und insbesondere unabhängig von dem Strömungsparameter S eine Mindestlaufzeit des Kompressors und eine Totzeit des Kompressors eingehalten.In the heat pump mode 58 of the method 10, the control unit 20 keeps the auxiliary heater 16 in an inactive state or deactivates the auxiliary heater 16. In particular, in particular exclusively, the heat pump 14 heats the useful fluid in the heat pump mode 58 of the method 10. In the heat pump mode 58, the heat pump 14 can be operated in a continuous mode or in a cycle mode. During cyclic operation of the heat pump 14, a minimum running time of the compressor and a dead time of the compressor are maintained, in particular independently of a requested heat requirement and in particular independently of the flow parameter S.

Das Verfahren 10 umfasst insbesondere eine Schwellwertprüfung 50. Die Schwellwertprüfung 50 wird insbesondere ausgeführt, wenn ein Ausführungszeitpunkt des Verfahrens 10 innerhalb des Zeitfensters liegt. In der Schwellwertprüfung 50 vergleicht die Steuereinheit 20 den Strömungsparameter S mit einem minimalen Strömungsschwellwert S0. Der minimale Strömungsschwellwert S0 ist vorzugsweise in dem Speicher der Steuereinheit 20 hinterlegt. Der minimale Strömungsschwellwert S0 ist insbesondere in Abhängigkeit von der Mindestlaufzeit des Kompressors der Wärmepumpe 14 festgelegt. In einer Kalibrierungsphase des Verfahrens 10 wird eine voraussichtliche Laufzeit der Wärmepumpe 14 in Abhängigkeit von dem Strömungsparameter S ermittelt. Insbesondere kann die Mindestlaufzeit des Kompressors bei einem Betrieb der Wärmepumpe 14 ohne den Zuheizer 16 unterhalb des minimalen Strömungsschwellwerts S0 nicht erreicht werden. Ist der Strömungsparameter S kleiner als der minimale Strömungsschwellwert S0, führt die Steuereinheit 20 vorzugsweise einen Zuheizerbetrieb 52 aus. In dem Zuheizerbetrieb 52 wird der Zuheizer 16 aktiviert, während die Wärmepumpe 14 in einem inaktiven Zustand gehalten wird.The method 10 includes in particular a threshold check 50. The threshold check 50 is carried out in particular if an execution time of the method 10 is within the time window. In the threshold test 50, the control unit 20 compares the flow parameter S with a minimum flow threshold value S0. The minimum flow threshold value S0 is preferably stored in the memory of the control unit 20. The minimum flow threshold value S0 depends in particular on the minimum running time of the compressor of the heat pump 14 is set. In a calibration phase of the method 10, an expected running time of the heat pump 14 as a function of the flow parameter S is determined. In particular, the minimum running time of the compressor cannot be achieved when the heat pump 14 is operated without the auxiliary heater 16 below the minimum flow threshold value S0. If the flow parameter S is less than the minimum flow threshold value S0, the control unit 20 preferably carries out an auxiliary heater operation 52 . In the auxiliary heater mode 52, the auxiliary heater 16 is activated while the heat pump 14 is kept in an inactive state.

Insbesondere wenn der Strömungsparameter S größer als der minimale Strömungsschwellwert S0 ist, führt die Steuereinheit 20 vorzugsweise eine weitere Schwellwertprüfung 54 des Verfahrens 10 aus. In der weiteren Schwellwertprüfung 54 vergleicht die Steuereinheit 20 vorzugsweise den Strömungsparameter S mit einem weiteren Strömungsschwellwert S1. Der weitere Strömungsschwellwert S1 ist vorzugsweise in dem Speicher der Steuereinheit 20 hinterlegt. Der weitere Strömungsschwellwert S1 ist insbesondere in Abhängigkeit von der Totzeit des Kompressors der Wärmepumpe 14 festgelegt. Insbesondere kann die Totzeit des Kompressors bei einem Betrieb der Wärmepumpe 14 ohne den Zuheizer 16 unterhalb des weiteren Strömungsschwellwerts S1 nicht eingehalten werden. Ist der Strömungsparameter S kleiner als der weitere Strömungsschwellwert S1, und insbesondere größer als der minimale Strömungsschwellwert S0, führt die Steuereinheit 20 vorzugsweise einen Wechselbetrieb 56 des Verfahrens 10 aus. In dem Wechselbetrieb 56 wird die Wärmepumpe 14 und der Zuheizer 16 wechselweise betrieben. In dem Wechselbetrieb 56 des Verfahrens 10 wird der Zuheizer 16 aktiviert, um das Nutzfluid während einer Totzeit der Wärmepumpe 14 zu erhitzen. Insbesondere wird in dem Wechselbetrieb 56 der Zuheizer 16 ersatzweise aktiviert, wenn sich die Wärmepumpe 14 in der Totzeit befindet und aktiviert werden sollte, um einen angefragten Wärmebedarf zu decken.In particular, if the flow parameter S is greater than the minimum flow threshold value S0, the control unit 20 preferably carries out a further threshold value check 54 of the method 10. In the further threshold value check 54, the control unit 20 preferably compares the flow parameter S with a further flow threshold value S1. The further flow threshold value S1 is preferably stored in the memory of the control unit 20. The further flow threshold value S1 is defined in particular as a function of the dead time of the compressor of the heat pump 14 . In particular, the dead time of the compressor cannot be maintained below the further flow threshold value S1 when the heat pump 14 is operated without the auxiliary heater 16 . If the flow parameter S is less than the further flow threshold value S1, and in particular greater than the minimum flow threshold value S0, the control unit 20 preferably carries out an alternating operation 56 of the method 10. In alternating operation 56, heat pump 14 and auxiliary heater 16 are operated alternately. In alternating operation 56 of method 10, auxiliary heater 16 is activated in order to heat the useful fluid during a dead time of heat pump 14. In particular, in the alternating operation 56 the auxiliary heater 16 is activated as a substitute when the heat pump 14 is in the dead time and should be activated in order to cover a requested heat requirement.

Claims

Method for operating a heat pump system, wherein in at least one method step a useful fluid is temperature-controlled by a heat pump (14) of the heat pump system and wherein in at least one method step the useful fluid is heated by an auxiliary heater (16) of the heat pump system, characterized in that the auxiliary heater (16) is activated in at least one method step as a function of a flow parameter (S) of the useful fluid by a heat exchanger (22) of the heat pump (14).

Method according to Claim 1, characterized in that in at least one method step the auxiliary heater (16) is activated as a function of the flow parameter (S), while the heat pump (14) is kept in an inactive state.

Method according to Claim 1 or 2, characterized in that in at least one method step an expected running time of the heat pump (14) is determined as a function of the flow parameter (S).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in at least one method step the heat pump (14) and the auxiliary heater (16) are operated alternately.

Method according to one of the preceding claims , characterized in that the auxiliary heater (16) is activated in at least one method step in order to heat the useful fluid during a dead time of the heat pump (14).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that activation of the auxiliary heater (16) is enabled or blocked as a function of the flow parameter (S) as a function of a predetermined time window.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in at least one method step the auxiliary heater (16) is activated when the heat pump (14) is activated.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in at least one method step the flow parameter (S) is detected by a flow sensor (18).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in at least one method step the flow parameter (S) is determined as a function of an operating parameter of the heat pump system.

Heat pump system with at least one heat pump (14) for controlling the temperature of at least one useful fluid, with at least one auxiliary heater (16) for heating the useful fluid and with at least one control unit (20) for carrying out a method according to one of the preceding claims.