EP4336107A1 - Method for operating an air-conditioning device, computer program, control and control device, air-conditioning device and use of a power reduction of a circulating pump - Google Patents

Method for operating an air-conditioning device, computer program, control and control device, air-conditioning device and use of a power reduction of a circulating pump Download PDF

Info

Publication number
EP4336107A1
EP4336107A1 EP23195228.4A EP23195228A EP4336107A1 EP 4336107 A1 EP4336107 A1 EP 4336107A1 EP 23195228 A EP23195228 A EP 23195228A EP 4336107 A1 EP4336107 A1 EP 4336107A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
circuit
refrigeration circuit
conditioning device
compressor
air conditioning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23195228.4A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Santiago Cid Cruz
Hugo Gomez
Alvaro Cervera
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vaillant GmbH
Original Assignee
Vaillant GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vaillant GmbH filed Critical Vaillant GmbH
Publication of EP4336107A1 publication Critical patent/EP4336107A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/10—Control of fluid heaters characterised by the purpose of the control
    • F24H15/136—Defrosting or de-icing; Preventing freezing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/30—Control of fluid heaters characterised by control outputs; characterised by the components to be controlled
    • F24H15/375—Control of heat pumps
    • F24H15/38—Control of compressors of heat pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/02—Heat pumps of the compression type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/005—Arrangement or mounting of control or safety devices of safety devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/18—Hot-water central heating systems using heat pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2339/00—Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/04—Details of condensers
    • F25B2339/047—Water-cooled condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/08—Exceeding a certain temperature value in a refrigeration component or cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/02—Compressor control
    • F25B2600/025—Compressor control by controlling speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2513—Expansion valves

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an air conditioning device, a computer program, a control and control device, an air conditioning device and the use of a reduction in the performance of a circulation pump.
  • Air conditioning units including heat pumps are becoming increasingly popular, among other things, for supplying heat to buildings due to their low emissions.
  • heat pumps usually include a refrigeration circuit, which, for example in so-called split devices, can have an internal part of the air conditioning unit arranged in a building to be supplied and an external part outside, whereby the internal part and external part can be connected by the refrigeration circuit for heat transport.
  • the phase change of the refrigerant in the refrigeration circuit is often included in the heat transport.
  • the refrigeration circuit regularly has a compressor (often designed as a compressor).
  • the refrigeration circuit To increase the efficiency of the refrigeration circuit, it may make sense to operate the compressor in upper performance ranges, which poses a risk of damage to the compressor. To avoid damage to the compressor, the refrigeration circuit must be controlled as precisely as possible so that damage to the compressor can be avoided.
  • the heat pump has a refrigeration circuit that can use a heat exchanger to transfer heat to a water circuit in which a hot water storage tank is arranged.
  • signals from various temperature sensors are recorded. The problem of possible damage to the compressor due to overheating is not solved.
  • the US 2012 / 055 178 A1 shows a device for hot water supply comprising a heat pump.
  • This includes a refrigeration circuit in which a heat exchanger is arranged to transfer heat from the refrigerant to water.
  • a heat exchanger is arranged to transfer heat from the refrigerant to water.
  • water from the hot water supply can be pumped through the compressor as cooling water by opening a valve.
  • the disadvantage is that a separate cooling circuit has to be provided for the compressor in a complex manner.
  • the object of the invention to propose a method for operating an air conditioning device, a computer program, a control and control device, an air conditioning device and a use that at least partially overcome the described problems of the prior art.
  • the method for operating an air conditioning device should enable safe operation of a refrigeration circuit of the air conditioning device, in particular a compressor of the refrigeration circuit, even in high performance ranges.
  • the invention should be easy to implement and at least not significantly increase the complexity of an air conditioning device.
  • a method for operating an air conditioning unit contributes to this, the air conditioning unit having a refrigeration circuit and a heating circuit, set up to transfer heat from the refrigeration circuit to the heating circuit, with control of a volume flow of heat transfer medium circulating in the heating circuit being used to influence operating parameters of the refrigeration circuit and the The volume flow circulating in the heating circuit is reduced in such a way that a temperature of the compressor does not exceed a limit temperature.
  • the air conditioning device can be a device for air conditioning buildings, for example a heating system comprising a heat pump with a refrigeration circuit.
  • a refrigerant circulates in a refrigeration circuit, whereby it can absorb heat from an ambient medium (groundwater, ambient air, geothermal heat) in an evaporator of the refrigeration circuit and thereby changes into a gaseous state.
  • an ambient medium groundwater, ambient air, geothermal heat
  • the refrigerant is converted back into the liquid state in a condenser (condenser) while releasing heat.
  • the refrigerant is then returned to the evaporator via an expansion valve that reduces the pressure built up by the compressor.
  • the evaporator and condenser can be arranged on or in a heat exchanger to enable the absorption or release of high heat flows.
  • the condenser can, for example, be in operative connection with a heat exchanger for heat exchange with a heating circuit of the building.
  • a heat transfer medium often heating water, can circulate in the heating circuit and be connected to consumers such as radiators, surface heating or even a device for providing hot water (e.g. a heat exchanger).
  • the heat transfer medium is often heating water.
  • the heating circuit can include a flow and a return, with heated heat transfer medium from the hot water supply device being supplied to consumers via the flow and can flow back to the hot water supply device via the return flow.
  • a heating circuit includes a circulation pump, which can cause the heat transfer medium to circulate in the heating circuit.
  • a control of the volume flow of heat transfer medium i.e. a control of the flow rate of heat transfer medium, can be effected in the heating circuit.
  • the circulation pump can be controlled electronically and can be electrically connected to a control unit of the air conditioning unit.
  • the evaporator is often arranged in an external part of the heat pump outside the building and the condenser in an internal part of the heat pump inside the building.
  • So-called monoblock heat pumps are also known, in which the evaporator and condenser are arranged in one device.
  • the compressor can be, for example, a scroll compressor or a rotary piston compressor, which are very well suited for use in a heat pump circuit have a long service life.
  • the compressor is also a reciprocating piston compressor, a multi-cell compressor or a screw compressor.
  • the compressor of the refrigeration circuit can have an electric motor as a drive.
  • the compressor and electric motor can be connected via a shaft, for example.
  • the electric motor can be a synchronous motor, designed as a brushless direct current motor.
  • the structure of an electric motor is known from the prior art.
  • the refrigerant circulating in the refrigeration circuit can be any refrigerant from a heat pump.
  • R134a or R410a are well-known refrigerants for heat pumps; due to their high climate damage potential, R290, R717 or R744 are now also used.
  • the evaporator can be designed to absorb heat from an ambient medium.
  • the ambient media usually used are ambient air, (ground) water or geothermal energy.
  • ambient air usually used are ambient air, (ground) water or geothermal energy.
  • evaporators that are set up to exchange heat with ambient air, there is a risk that humidity in the ambient air will condense on the heat exchanger and form ice.
  • (Partial) icing of the evaporator's heat exchanger reduces the thermal contact between the ambient air and the evaporator and thus the efficiency of the heat exchanger and can even lead to damage to it. Therefore, under defined conditions that indicate icing of the evaporator's heat exchanger, a deicing process can be triggered in which existing ice on the evaporator's heat exchanger can be melted.
  • One parameter that can be used to identify the need for a defrosting process is a temperature of the refrigerant in the evaporator or the evaporator.
  • the refrigeration circuit can be used for a de-icing process Using a four-way valve, a refrigeration circuit can be reversed from heating mode to cooling mode, whereby heat can be supplied to the evaporator.
  • the duration of a de-icing process depends on various circumstances, in addition to system-specific variables, such as the temperature and humidity of the ambient air. As a rule, a de-icing process can take between 4 and 20 minutes.
  • Modulating heat pumps enable demand-oriented regulation of the refrigeration circuit, for example through a control unit of the air conditioning unit.
  • a control unit of the air conditioning unit To influence the heating output, in particular an opening width of the expansion valve and a performance of the compressor (coordinated with each other) can be adjusted.
  • a specific thermodynamic cycle By means of the opening width of the expansion valve and the control of the performance of the compressor, a specific thermodynamic cycle can be defined.
  • the control must ensure that the compressor does not overheat and, in particular, does not exceed a maximum outlet temperature of the refrigerant.
  • Modulating heat pumps can significantly reduce the energy requirements of a heat pump by adapting the heating output to the current heat requirement.
  • a modulating heat pump can be designed for a standard temperature and enable economical operation at low temperatures with high heating output, for example to provide heating and hot water, as well as at higher outside temperatures with low heating output only to supply hot water.
  • a second heat generator for example an additional electric heater, can often be put into operation if the heating output of the heat pump can no longer cover the heat requirement. There is therefore a need for the highest possible To enable heating output so that a second heat generator is not necessary even at low outside temperatures.
  • a control system for a modulating heat pump or refrigeration circuit initially operates the compressor at a nominal output and attempts to approach a point within the envelope curve.
  • An opening position of the expansion valve is also included in the control in order to keep the outlet temperature of the refrigerant from the compressor, the evaporation temperature and the condensation temperature within the permissible or intended ranges.
  • One idea of the invention is to include a control of the volume flow (the flow rate) of heat transfer medium in the heating circuit in the control of the refrigeration circuit of the air conditioning device in order to influence the operating parameters of the refrigeration circuit.
  • the control of the volume flow can be included or used as an actuator for regulating one or more operating parameters of the refrigeration circuit as controlled variables.
  • An operating parameter of a refrigeration circuit is in particular a (current and/or expected) operating temperature of the refrigerant and/or at least one component of the refrigeration circuit.
  • An operating parameter can also be a parameter of a component of the component which is derived from a temperature and/or which (significantly) influences a temperature be a refrigeration circuit.
  • operating parameters to be influenced can be an outlet temperature of the refrigerant from a compressor or a housing temperature of the compressor.
  • operating parameters in particular can be influenced in such a way that a limit value, for example a limit temperature, is not exceeded or is not exceeded and/or the refrigeration circuit is operated in the defined thermodynamic cycle or the envelope curve. Influencing the operating parameter can involve regulating the operating parameter with the control of the volume flow of heat transfer medium as an actuator.
  • a volume flow of the heat transfer medium circulating in the heating circuit can be specifically controlled in such a way that at least one operating parameter of the refrigeration circuit can be influenced or adjusted.
  • a volume flow (or mass flow) of a heat transfer medium circulating in the heating circuit can be used to influence operating parameters of a refrigeration circuit of a heat pump, in particular the outlet temperature of the refrigerant from the compressor and the evaporation temperature. For example, if the outlet temperature of the refrigerant from the compressor is critically high, the volume flow of the heat transfer medium in the heating circuit can be reduced in order to reduce and/or stabilize the outlet temperature. When the operating state of the refrigeration circuit stabilizes, the control of the refrigeration circuit can then reduce the performance of the compressor and/or adjust it by adjusting the opening width of the expansion valve.
  • a de-icing process (current or currently no longer required) can be terminated at a point in time.
  • the de-icing process in particular also represents an operating mode that does not correspond to the usual or normal operation of the air conditioning device, but is tailored to effect or at least promote a (targeted) de-icing of at least one (predetermined) component of the air conditioning device. If the process is carried out by a control and control device (of the air conditioning unit or the heat pump), it usually also has information about a de-icing process, since the control and control device usually also triggers this. Alternatively, a defrosting process or its completion can also be determined based on the operating parameters of the refrigeration circuit.
  • the volume flow of heat transfer medium in the heating circuit can be specifically reduced in order to avoid critical conditions in the operating parameters of the refrigeration circuit following a de-icing process or the return to normal operation.
  • the “reduction of the volume flow” can be achieved in particular by controlling a circulation pump in the heating circuit. It was found that reducing the volume flow circulating in the heating circuit and, associated with this, reducing the heat flow discharged from the cooling circuit leads to a faster stabilization of the cooling circuit in conjunction with avoiding excessively high outlet temperatures from the compressor or the compressor housing.
  • the operating parameters can in particular be operating parameters of a compressor of the refrigeration circuit, such as an outlet temperature of the refrigerant from the compressor or a housing temperature of the compressor.
  • the volume flow can be reduced, for example, to a specific (reduced) volume flow that is possibly stored in a (data) memory (of the control device). Alternatively or cumulatively, the volume flow can also be reduced in such a way that a predetermined heat output from the refrigeration circuit is reached or not exceeded.
  • the heat flow can be determined taking into account a flow and/or a return temperature, as well as a recorded flow rate.
  • further operating parameters or operating data of the refrigeration circuit or the heat pump can also be included in a determination of the extent of the reduction in the volume flow, for example a condensation temperature of the refrigerant.
  • the volume flow can be reduced by reducing the performance of a circulation pump in the heating circuit.
  • the implementation of a method proposed here can be ended after a defined (predetermined) period of time.
  • the volume flow in the heating circuit can be regulated back to normal operation (heating operation).
  • the period can be determined through tests on a reference system and, for example, characterize a period of time within which a corresponding refrigeration circuit stabilizes after the de-icing process has ended.
  • the period can be chosen so that a protective function of the refrigeration circuit takes effect and counteracts critical states of the refrigeration circuit.
  • a suitable period of time (for example following a defrosting process or after a critical state of an operating parameter of the refrigeration circuit has been detected) can be in the range of 1 minute to 10 minutes.
  • a computer program is also proposed which is set up to (at least partially) carry out a method presented here.
  • this applies in particular to a computer program (product), comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause it to carry out a method proposed here.
  • a machine-readable storage medium on which the computer program is stored is also proposed.
  • the machine-readable storage medium is usually a computer-readable data carrier.
  • a regulation and control device for an air conditioning device is also proposed, set up to carry out a method proposed here.
  • the control and control device can in particular be set up to regulate the refrigeration circuit, and for this purpose, for example, have and/or have a processor.
  • the processor can, for example, execute the method stored in a memory (of the control unit).
  • operating data and, for example, an envelope curve of the refrigeration circuit and/or a reduced volume flow or a reduced performance of the circulation pump can also be stored in the memory of the regulating and control device.
  • an air conditioning device having a regulating and control device proposed here.
  • the air conditioning device can include a heat pump with a refrigeration circuit in which a refrigerant circulates, which absorbs ambient heat (from air, soil or water) and provides it to a building for heating and/or hot water supply via a refrigeration circuit.
  • the air conditioning device can also have a heating circuit that can absorb heat from the refrigeration circuit or release it to it by means of a heat exchange device (cooling mode).
  • a heat transfer medium can circulate in the heating circuit, driven by a circulation pump.
  • the air conditioning device can in particular be arranged at least partially outside, so that a heat exchanger that is operatively connected to an evaporator can ice up for certain operating states.
  • the air conditioning device can in particular carry out a de-icing process, wherein various operating parameters of the refrigeration circuit or the heat pump can be recorded and evaluated with regard to the need to carry out a de-icing process.
  • the air conditioning device can also be, in particular, a modulating air conditioning device that can adapt a heating output to the (current) need.
  • a reduction in the performance of a circulation pump of a heating circuit of an air conditioning device is used to reduce a housing temperature of a compressor or an outlet temperature of the refrigerant from the compressor of a refrigeration circuit connected to the heating circuit.
  • the heating circuit and cooling circuit can be connected via a heat exchange device.
  • a method for operating an air conditioning device, a computer program, a control and control device, an air conditioning device and a use of a performance reduction of a circulation pump are specified, which at least partially solve the problems described with reference to the prior art.
  • the method for operating a refrigeration circuit, the computer program, the control and control device, the air conditioning device and the use contribute to enabling safe operation of the air conditioning device and in particular a refrigeration circuit and the compressor of the refrigeration circuit.
  • the invention can advantageously reduce temperature peaks in the compressor or the compressor housing and thus enable the operation of an air conditioning device with high heating output with little potential for damage to the refrigeration circuit or its components.
  • the invention can be implemented easily and without structural changes compared to a system according to the prior art.
  • Fig. 1 shows an example and schematic of an air conditioning device 1 presented here, here designed as a heat pump for supplying a building 7 with heat energy.
  • the air conditioning device 1 can include an external part 6, which absorbs ambient heat (aerothermal, geothermal and/or hydrothermal), and an internal part 8 for releasing the absorbed heat into the building 7.
  • a refrigerant can be circulated in a refrigeration circuit 16 in a circulation direction refrigeration circuit 15, which can evaporate in an evaporator 3 of the refrigeration circuit 16 and be liquefied in a condenser (capacitor) 4 of the refrigeration circuit 16.
  • a compressor 2 also referred to as a compressor
  • an expansion valve 5 can be provided in the refrigeration circuit 16, wherein the compressor 2 can be driven by an electric motor 9.
  • the expansion valve 5 can have an adjustable opening width, which can be controlled by a motor, for example by means of a stepper motor.
  • the refrigerant can be transported in the refrigeration circuit 16 in a circulation direction 15 from the evaporator 3 via the compressor 2 to the condenser 4 and further back to the evaporator 3 via the expansion valve 5.
  • a heat exchanger 12 can be arranged on the condenser 4 of the refrigeration circuit 16 and can transfer heat from the refrigeration circuit 16 to a heating circuit 11.
  • a heat transfer medium can circulate in a circulation direction 17 of the heating circuit 11 and supply it to consumers 13 in the heating circuit 11.
  • the heat transfer medium can be, for example, heating water.
  • the heating circuit 11 can have a flow 18 leading away from the heat exchanger 12, viewed in the circulation direction 17, and a return line 19 leading back to the heat exchanger 12.
  • the air conditioning device 1 can have a control and control device 10, which is set up to regulate the refrigeration circuit 16.
  • a control and control device 10 which is set up to regulate the refrigeration circuit 16.
  • an envelope curve (for example stored in a memory of the control and control device 10) can serve as a reference variable and at least the opening width of the expansion valve 5 and a performance of the compressor 2 can serve as a manipulated variable.
  • the control and control device 10 can be electrically connected to various sensors and components of the air conditioning device 1, for example the compressor 2, the evaporator 3, the condenser 4, the expansion valve 5 and the circulation pump 14 of the heating circuit 11.
  • Fig. 2 shows exemplary and schematic parameter curves that can be set in an air conditioning device 1 according to the prior art without carrying out a method proposed here.
  • a profile of a housing temperature 25 of the compressor 2 and a profile of an outlet temperature 24 of the refrigerant from the compressor 2 are shown in connection with the time t.
  • the refrigeration circuit 16 is initially in a stable state.
  • the control unit 10 of the air conditioning device 1 can trigger a de-icing process, accompanied by a clearly recognizable decrease in the course of the housing temperature 25 and in the course of the outlet temperature 24 of the refrigerant from the compressor 2.
  • this can Control unit 10 restarts compressor 2 and at the same time gradually closes expansion valve 5 in order to approach an operating point within the envelope.
  • a critical temperature peak can occur in the course of the housing temperature 25, which can be above a limit temperature 23 of the compressor 2. Such temperature peaks can be avoided using a method proposed here.
  • a volume flow in the heating circuit 11 can be reduced. This can be done by the control and control device 10 controlling the circulation pump 14 of the heating circuit 11 with reduced power. As a result, the heat flow transferred via the heat exchanger 12 and thus the heat extraction from the refrigeration circuit 16 at the condenser 4 decreases, whereby the circulation process in the refrigeration circuit 16 can be stabilized and temperature peaks in the compressor 2 can be dampened.
  • first primarily serve (only) to distinguish between several similar objects, sizes or processes, i.e. in particular no dependency and/or order of these objects, sizes or prescribe processes to each other. If a dependency and/or sequence is required, this is explicitly stated here or it will be obvious to the person skilled in the art when studying the specifically described embodiment. To the extent that a component can occur multiple times (“at least one"), the description of one of these components can apply equally to all or part of the majority of these components, but this is not mandatory.

Abstract

Zur Vermeidung von kritischen Gehäuse- (25) bzw. Entladetemperaturen eines Verdichters (2) eines Kältekreises (16) eines Klimagerätes (1) wird ein Verfahren zum Betreiben eines Klimagerätes (1) vorgeschlagen. Das Klimagerät (1) kann einen Kältekreis (16) und einen Heizkreis (11) aufweisen, dazu eingerichtet Wärme vom Kältekreis (16) auf den Heizkreis (11) zu übertragen. Das Verfahren zum Betreiben eines Klimagerätes (1), aufweisend einen Kältekreis (16) und einen Heizkreis (11), dazu eingerichtet Wärme vom Kältekreis (16) auf den Heizkreis (11) zu übertragen, schlägt vor, eine Steuerung eines im Heizkreis (11) zirkulierenden Volumenstromes Wärmeträgers zur Beeinflussung von Betriebsparametern des Kältekreises (16) einzubeziehen.In order to avoid critical housing (25) or discharge temperatures of a compressor (2) of a refrigeration circuit (16) of an air conditioning device (1), a method for operating an air conditioning device (1) is proposed. The air conditioning device (1) can have a refrigeration circuit (16) and a heating circuit (11), designed to transfer heat from the refrigeration circuit (16) to the heating circuit (11). The method for operating an air conditioning device (1), having a refrigeration circuit (16) and a heating circuit (11), designed to transfer heat from the refrigeration circuit (16) to the heating circuit (11), proposes controlling one in the heating circuit (11 ) circulating volume flow of heat transfer medium to influence the operating parameters of the refrigeration circuit (16).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Klimagerätes, ein Computerprogramm, ein Regel- und Steuergerät, ein Klimagerät und Verwendung einer Leistungsminderung einer Umwälzpumpe.The invention relates to a method for operating an air conditioning device, a computer program, a control and control device, an air conditioning device and the use of a reduction in the performance of a circulation pump.

Klimageräte umfassend Wärmepumpen erfreuen sich unter anderem für die Wärmeversorgung von Gebäuden aufgrund der geringen Emissionen zunehmender Beliebtheit. Ebenso wie Klimaanlagen umfassen Wärmepumpen in der Regel einen Kältekreis, der beispielsweise bei sogenannten Split-Geräten ein Innenteil des Klimagerätes in einem zu versorgenden Gebäude und ein Außenteil außerhalb angeordnet haben können, wobei Innenteil und Außenteil durch den Kältekreis zum Wärmetransport verbunden sein können. Häufig wird der Phasenwechsel des Kältemittels im Kältekreis in den Wärmetransport einbezogen. Zur Gewährleistung eines Druckunterschiedes für einen Phasenwechsel in Verflüssiger (Kondensator) und Verdampfer weist der Kältekreis regelmäßig einen Verdichter (häufig als Kompressor ausgeführt) auf.Air conditioning units including heat pumps are becoming increasingly popular, among other things, for supplying heat to buildings due to their low emissions. Just like air conditioning systems, heat pumps usually include a refrigeration circuit, which, for example in so-called split devices, can have an internal part of the air conditioning unit arranged in a building to be supplied and an external part outside, whereby the internal part and external part can be connected by the refrigeration circuit for heat transport. The phase change of the refrigerant in the refrigeration circuit is often included in the heat transport. To ensure a pressure difference for a phase change in the condenser (condenser) and evaporator, the refrigeration circuit regularly has a compressor (often designed as a compressor).

Zur Steigerung der Effizienz des Kältekreises kann es sinnvoll sein, den Verdichter in oberen Leistungsbereichen zu betreiben, wodurch eine Gefahr einer Beschädigung des Verdichters besteht. Zur Vermeidung von Beschädigungen des Verdichters muss der Kältekreis möglichst präzise geregelt werden, so dass eine Beschädigung des Verdichters vermieden werden kann.To increase the efficiency of the refrigeration circuit, it may make sense to operate the compressor in upper performance ranges, which poses a risk of damage to the compressor. To avoid damage to the compressor, the refrigeration circuit must be controlled as precisely as possible so that damage to the compressor can be avoided.

In der JP 2007-155 189 A wird eine Einrichtung zur Bereitstellung von Warmwasser umfassend eine Wärmepumpe beschrieben. Die Wärmepumpe weist einen Kältekreis auf, der mittels eines Wärmetauschers Wärme auf einen Wasserkreislauf übertragen kann, in dem ein Warmwasserspeicher angeordnet ist. Zur Steuerung der Einrichtung werden Signale verschiedener Temperatursensoren erfasst. Das Problem einer möglichen Beschädigung des Verdichters aufgrund von Überhitzung wird nicht gelöst.In the JP 2007-155 189 A a device for providing hot water comprising a heat pump is described. The heat pump has a refrigeration circuit that can use a heat exchanger to transfer heat to a water circuit in which a hot water storage tank is arranged. To control the device, signals from various temperature sensors are recorded. The problem of possible damage to the compressor due to overheating is not solved.

Die US 2012 / 055 178 A1 zeigt eine Einrichtung zur Warmwasserversorgung umfassend eine Wärmepumpe. Diese umfasst einen Kältekreis, in dem eine Wärmetauscher zur Übertragung von Wärme vom Kältemittel auf Wasser angeordnet ist. In einen zusätzlichen Kreislauf kann bei einem Erfassen einer Temperatur des Kompressors größer einer Grenztemperatur durch Öffnen eines Ventils Wasser der Warmwasserversorgung als Kühlwasser durch den Kompressor gefördert werden. Nachteilig muss hierfür aufwendig ein gesonderter Kühlkreislauf für den Kompressor vorgesehen werden.The US 2012 / 055 178 A1 shows a device for hot water supply comprising a heat pump. This includes a refrigeration circuit in which a heat exchanger is arranged to transfer heat from the refrigerant to water. In an additional circuit, when a temperature of the compressor is detected that is greater than a limit temperature, water from the hot water supply can be pumped through the compressor as cooling water by opening a valve. The disadvantage is that a separate cooling circuit has to be provided for the compressor in a complex manner.

In der DE 30 44 898 A1 wird eine Wärmepumpenanlage mit einem Kältekreis und einem Heizkreis beschrieben. Es wird vorgeschlagen, in einem Abtauvorgang des Verdampfers eine Umwälzpumpe des Heizkreises in Betrieb zu belassen, damit ein Wärmespeicher zum Abtauen eines Wärmekollektors mit Wärme des Heizkreises nachgeladen wird. Das Problem einer möglichen Überhitzung eines Kompressors kann auch auf diesem Wege nicht gelöst werden.In the DE 30 44 898 A1 A heat pump system with a cooling circuit and a heating circuit is described. It is proposed to leave a circulation pump of the heating circuit in operation during a defrosting process of the evaporator so that a heat storage device for defrosting a heat collector is recharged with heat from the heating circuit. The problem of possible overheating of a compressor cannot be solved in this way either.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Klimagerätes, ein Computerprogramm, ein Regel- und Steuergerät, ein Klimagerät und eine Verwendung vorzuschlagen, die die geschilderten Probleme des Standes der Technik zumindest teilweise überwinden. Insbesondere soll das Verfahren zum Betreiben eines Klimagerätes einen sicheren Betrieb eines Kältekreises des Klimagerätes, insbesondere eines Verdichters des Kältekreises, auch in hohen Leistungsbereichen, ermöglichen.Based on this, it is the object of the invention to propose a method for operating an air conditioning device, a computer program, a control and control device, an air conditioning device and a use that at least partially overcome the described problems of the prior art. In particular, the method for operating an air conditioning device should enable safe operation of a refrigeration circuit of the air conditioning device, in particular a compressor of the refrigeration circuit, even in high performance ranges.

Zudem soll die Erfindung einfach umsetzbar sein und die Komplexität eines Klimagerätes zumindest nicht wesentlich erhöhen.In addition, the invention should be easy to implement and at least not significantly increase the complexity of an air conditioning device.

Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der hier vorgeschlagenen Lösung sind in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.These tasks are solved by the features of the independent patent claims. Further advantageous embodiments of the solution proposed here are specified in the independent patent claims. It should be noted that the features listed in the dependent patent claims can be combined with one another in any technologically sensible manner and define further embodiments of the invention. In addition, the features specified in the patent claims are specified and explained in more detail in the description, with further preferred embodiments of the invention being presented.

Hierzu trägt ein Verfahren zum Betreiben eines Klimagerätes bei, das Klimagerät aufweisend einen Kältekreis und einen Heizkreis, dazu eingerichtet Wärme vom Kältekreis auf den Heizkreis zu übertragen, wobei eine Steuerung eines im Heizkreis zirkulierenden Volumenstromes Wärmeträgers zur Beeinflussung von Betriebsparametern des Kältekreises genutzt wird und dabei der im Heizkreis zirkulierende Volumenstrom derart gemindert wird, dass eine Temperatur des Verdichters eine Grenztemperatur nicht überschreitet.A method for operating an air conditioning unit contributes to this, the air conditioning unit having a refrigeration circuit and a heating circuit, set up to transfer heat from the refrigeration circuit to the heating circuit, with control of a volume flow of heat transfer medium circulating in the heating circuit being used to influence operating parameters of the refrigeration circuit and the The volume flow circulating in the heating circuit is reduced in such a way that a temperature of the compressor does not exceed a limit temperature.

Bei dem Klimagerät kann es sich um eine Einrichtung zur Klimatisierung von Gebäuden handeln, beispielsweise um eine Heizungsanlage umfassend eine Wärmepumpe mit einem Kältekreis.The air conditioning device can be a device for air conditioning buildings, for example a heating system comprising a heat pump with a refrigeration circuit.

In der Regel zirkuliert in einem Kältekreis ein Kältemittel, wobei dieses in einen Verdampfer des Kältekreises Wärme von einem Umgebungsmedium (Grundwasser, Umgebungsluft, Erdwärme) Wärme aufnehmen kann und dabei in einen gasförmigen Zustand übergeht. Durch eine Erhöhung des Druckes im Kältekreis mittels eines Verdichters kann das Kältemittel in einem Kondensator (Verflüssiger) unter Wärmeabgabe wieder in den flüssigen Zustand überführt werden. Im Anschluss wird das Kältemittel über ein Expansionsventil, das den vom Verdichter aufgebauten Druck mindert, dem Verdampfer zurückgeführt. Verdampfer und Kondensator können an oder in einem Wärmetauscher angeordnet sein, um eine Aufnahme bzw. Abgabe hoher Wärmeströme zu ermöglichen. Hierzu kann der Verflüssiger beispielsweise in Wirkverbindung mit einem Wärmetauscher zum Wärmeaustausch mit einem Heizkreis des Gebäudes stehen. Im Heizkreis kann ein Wärmeträger, häufig Heizungswasser, zirkulieren und mit Verbrauchern wie Heizkörper, Flächenheizungen oder auch einer Einrichtung zur Warmwasserbereitstellung (beispielsweise ein Wärmetauscher) verbunden sein. Häufig ist der Wärmeträger hierbei Heizungswasser. Der Heizkreis kann einen Vorlauf und einen Rücklauf umfassen, wobei über den Vorlauf erwärmter Wärmeträger aus der Einrichtung zur Warmwasserbereitstellung Verbrauchern zugeführt wird und über den Rücklauf zur Einrichtung zur Warmwasserbereitstellung zurückströmen kann. In der Regel umfasst ein Heizkreis eine Umwälzpumpe, die ein Zirkulieren des Wärmeträgers im Heizkreis bewirken kann. Mittels einer Steuerung der Leistung der Umwälzpumpe kann somit eine Steuerung des Volumenstromes Wärmeträger, also eine Steuerung der Durchflussmenge Wärmeträger, im Heizkreis bewirkt werden. Die Umwälzpumpe kann elektronisch ansteuerbar sein und mit einem Regel- und Steuergerät des Klimagerätes elektrisch verbunden sein.As a rule, a refrigerant circulates in a refrigeration circuit, whereby it can absorb heat from an ambient medium (groundwater, ambient air, geothermal heat) in an evaporator of the refrigeration circuit and thereby changes into a gaseous state. By increasing the pressure in the refrigeration circuit using a compressor the refrigerant is converted back into the liquid state in a condenser (condenser) while releasing heat. The refrigerant is then returned to the evaporator via an expansion valve that reduces the pressure built up by the compressor. The evaporator and condenser can be arranged on or in a heat exchanger to enable the absorption or release of high heat flows. For this purpose, the condenser can, for example, be in operative connection with a heat exchanger for heat exchange with a heating circuit of the building. A heat transfer medium, often heating water, can circulate in the heating circuit and be connected to consumers such as radiators, surface heating or even a device for providing hot water (e.g. a heat exchanger). The heat transfer medium is often heating water. The heating circuit can include a flow and a return, with heated heat transfer medium from the hot water supply device being supplied to consumers via the flow and can flow back to the hot water supply device via the return flow. As a rule, a heating circuit includes a circulation pump, which can cause the heat transfer medium to circulate in the heating circuit. By controlling the performance of the circulation pump, a control of the volume flow of heat transfer medium, i.e. a control of the flow rate of heat transfer medium, can be effected in the heating circuit. The circulation pump can be controlled electronically and can be electrically connected to a control unit of the air conditioning unit.

Häufig ist der Verdampfer in einem Außenteil der Wärmepumpe außerhalb des Gebäudes und der Verflüssiger in einem Innenteil der Wärmepumpe innerhalb des Gebäudes angeordnet. Es sind auch sogenannte Monoblock-Wärmepumpen bekannt, bei denen Verdampfer und Verflüssiger in einem Gerät angeordnet sind.The evaporator is often arranged in an external part of the heat pump outside the building and the condenser in an internal part of the heat pump inside the building. So-called monoblock heat pumps are also known, in which the evaporator and condenser are arranged in one device.

Der Verdichter kann beispielsweise ein Scrollverdichter oder ein Rollkolbenverdichter sein, die für den Einsatz in einem Wärmepumpenkreislauf sehr gut geeignet sind und zudem eine lange Standzeit aufweisen. Es ist allerdings auch möglich, dass der Verdichter auch ein Hubkolbenverdichter, ein Vielzellenverdichter oder ein Schraubenverdichter ist.The compressor can be, for example, a scroll compressor or a rotary piston compressor, which are very well suited for use in a heat pump circuit have a long service life. However, it is also possible that the compressor is also a reciprocating piston compressor, a multi-cell compressor or a screw compressor.

Der Verdichter des Kältekreises kann einen Elektromotor als Antrieb aufweisen. Verdichter und Elektromotor können hierzu beispielsweise über eine Welle verbunden sein. Insbesondere kann der Elektromotor ein Synchronmotor, ausgeführt als bürstenloser Gleichstrommotor sein. Der Aufbau eines Elektromotors ist aus dem Stand der Technik bekannt.The compressor of the refrigeration circuit can have an electric motor as a drive. For this purpose, the compressor and electric motor can be connected via a shaft, for example. In particular, the electric motor can be a synchronous motor, designed as a brushless direct current motor. The structure of an electric motor is known from the prior art.

Das im Kältekreis zirkulierende Kältemittel kann ein beliebiges Kältemittel einer Wärmepumpe sein. Beispielsweise sind R134a oder R410a bekannte Kältemittel für Wärmepumpen, aufgrund deren hohen Klimaschädigungspotentials kommen nunmehr auch R290, R717 oder R744 zum Einsatz.The refrigerant circulating in the refrigeration circuit can be any refrigerant from a heat pump. For example, R134a or R410a are well-known refrigerants for heat pumps; due to their high climate damage potential, R290, R717 or R744 are now also used.

Der Verdampfer kann dazu eingerichtet sein, Wärme von einem Umgebungsmedium aufzunehmen. In der Regel verwendete Umgebungsmedien sind Umgebungsluft, (Grund-)Wasser oder auch Erdwärme. Insbesondere bei Verdampfern, die zum Wärmeaustausch mit Umgebungsluft eingerichtet sind, besteht das Risiko, dass Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft am Wärmetauscher kondensiert und Eis bildet.The evaporator can be designed to absorb heat from an ambient medium. The ambient media usually used are ambient air, (ground) water or geothermal energy. Particularly with evaporators that are set up to exchange heat with ambient air, there is a risk that humidity in the ambient air will condense on the heat exchanger and form ice.

Eine (teilweise) Vereisung des Wärmetauschers des Verdampfers mindert den Wärmekontakt zwischen Umgebungsluft und Verdampfer und damit die Effizienz des Wärmetauschers und kann sogar zu Beschädigungen desselben führen. Daher kann unter definierten Voraussetzungen, die eine Vereisung des Wärmetauschers des Verdampfers anzeigen, ein Enteisungsprozess ausgelöst werden, in dem vorhandenes Eis am Wärmetauscher des Verdampfers abgeschmolzen werden kann. Ein Parameter, der zur Erkennung der Notwendigkeit eines Enteisungsprozesses herangezogen werden kann, ist eine Temperatur des Kältemittels im Verdampfer bzw. des Verdampfers. Für einen Enteisungsprozess kann der Kältekreis mittels eines Vier-Wege-Ventils eine Kältekreisumkehr von einem Heizbetrieb in einen Kühlbetrieb schalten, wodurch dem Verdampfer Wärme zugeführt werden kann. Die Dauer eines Enteisungsprozesses ist dabei von verschiedenen Umständen abhängig, neben anlagenspezifischen Größen, beispielsweise die Temperatur und Feuchtigkeit der Umgebungsluft. In der Regel kann ein Enteisungsprozess zwischen 4 und 20 Minuten in Anspruch nehmen.(Partial) icing of the evaporator's heat exchanger reduces the thermal contact between the ambient air and the evaporator and thus the efficiency of the heat exchanger and can even lead to damage to it. Therefore, under defined conditions that indicate icing of the evaporator's heat exchanger, a deicing process can be triggered in which existing ice on the evaporator's heat exchanger can be melted. One parameter that can be used to identify the need for a defrosting process is a temperature of the refrigerant in the evaporator or the evaporator. The refrigeration circuit can be used for a de-icing process Using a four-way valve, a refrigeration circuit can be reversed from heating mode to cooling mode, whereby heat can be supplied to the evaporator. The duration of a de-icing process depends on various circumstances, in addition to system-specific variables, such as the temperature and humidity of the ambient air. As a rule, a de-icing process can take between 4 and 20 minutes.

Modulierende Wärmepumpen ermöglichen eine bedarfsorientierte Regelung des Kältekreises, beispielsweise durch ein Regel- und Steuergerät des Klimagerätes. Zur Beeinflussung der Heizleistung können insbesondere eine Öffnungsweite des Expansionsventils sowie eine Leistung des Verdichters (aufeinander abgestimmt) eingestellt werden. Mittels der Öffnungsweite des Expansionsventils und die Steuerung der Leistung des Verdichters kann ein spezifischer thermodynamischer Kreisprozess definiert werden. Neben einem effizienten Betrieb des Kältekreises innerhalb des spezifischen thermodynamischen Kreisprozesses bzw. einer entsprechenden Hüllkurve muss die Regelung absichern, dass der Verdichter nicht überhitzt und insbesondere eine maximale Austrittstemperatur des Kältemittels nicht überschreitet.Modulating heat pumps enable demand-oriented regulation of the refrigeration circuit, for example through a control unit of the air conditioning unit. To influence the heating output, in particular an opening width of the expansion valve and a performance of the compressor (coordinated with each other) can be adjusted. By means of the opening width of the expansion valve and the control of the performance of the compressor, a specific thermodynamic cycle can be defined. In addition to efficient operation of the refrigeration circuit within the specific thermodynamic cycle or a corresponding envelope, the control must ensure that the compressor does not overheat and, in particular, does not exceed a maximum outlet temperature of the refrigerant.

Modulierende Wärmepumpen können durch eine Anpassung der Heizleistung an den aktuellen Wärmebedarf den Energiebedarf einer Wärmepumpe deutlich reduzieren. Eine modulierende Wärmepumpe kann auf eine Normtemperatur ausgelegt werden und einen wirtschaftlichen Betrieb bei niedrigen Temperaturen mit hoher Heizleistung, beispielsweise zur Bereitstellung von Heizwärme und Warmwasser, als auch bei höheren Außentemperaturen mit geringer Heizleistung lediglich zur Warmwasserversorgung, ermöglichen. Häufig kann bei sogenannten bivalenten Systemen ein zweiter Wärmeerzeuger, beispielsweise eine elektrische Zusatzheizung in Betrieb genommen, wenn die Heizleistung der Wärmepumpe den Wärmebedarf nicht mehr decken kann. Es besteht somit ein Bedürfnis, eine möglichst hohe Heizleistung zu ermöglichen damit ein Vorhalten eines zweiten Wärmeerzeugers auch bei niedrigen Außentemperaturen nicht nötig ist.Modulating heat pumps can significantly reduce the energy requirements of a heat pump by adapting the heating output to the current heat requirement. A modulating heat pump can be designed for a standard temperature and enable economical operation at low temperatures with high heating output, for example to provide heating and hot water, as well as at higher outside temperatures with low heating output only to supply hot water. In so-called bivalent systems, a second heat generator, for example an additional electric heater, can often be put into operation if the heating output of the heat pump can no longer cover the heat requirement. There is therefore a need for the highest possible To enable heating output so that a second heat generator is not necessary even at low outside temperatures.

Beim Betreiben einer Wärmepumpe mit hoher oder maximaler Heizleistung wird der Verdichter stark beansprucht, wodurch eine Temperatur des Verdichters sowie auch des austretenden Kältemittels in kritische Temperaturbereiche ansteigen können. Diese auftretenden hohen Temperaturen können den Kältekreis destabilisieren und insbesondere zu einer Beschädigung des Verdichters führen.When operating a heat pump with high or maximum heating output, the compressor is heavily stressed, which can cause the temperature of the compressor and the emerging refrigerant to rise into critical temperature ranges. These high temperatures that occur can destabilize the refrigeration circuit and, in particular, lead to damage to the compressor.

Eine Regelung einer modulierenden Wärmepumpe bzw. des Kältekreises betreibt den Verdichter zunächst mit einer Nennleistung und versucht einen Punkt innerhalb der Hüllkurve anzufahren. Hierbei wird auch eine Öffnungsposition des Expansionsventils in die Regelung einbezogen, um die Austrittstemperatur des Kältemittels aus dem Verdichter, die Verdampfungstemperatur sowie die Kondensationstemperatur innerhalb der hierfür zulässigen bzw. vorgesehenen Bereiche zu halten.A control system for a modulating heat pump or refrigeration circuit initially operates the compressor at a nominal output and attempts to approach a point within the envelope curve. An opening position of the expansion valve is also included in the control in order to keep the outlet temperature of the refrigerant from the compressor, the evaporation temperature and the condensation temperature within the permissible or intended ranges.

Eine Idee der Erfindung besteht darin, eine Steuerung des Volumenstromes (der Durchflussmenge) Wärmeträger im Heizkreis in die Regelung des Kältekreises des Klimagerätes einzubeziehen, um Betriebsparameter des Kältekreises zu beeinflussen. Mit anderen Worten kann die Steuerung des Volumenstromes als Stellglied für eine Regelung eines oder mehrerer Betriebsparameter des Kältekreises als Regelgrößen einbezogen bzw. eingesetzt werden / sein.One idea of the invention is to include a control of the volume flow (the flow rate) of heat transfer medium in the heating circuit in the control of the refrigeration circuit of the air conditioning device in order to influence the operating parameters of the refrigeration circuit. In other words, the control of the volume flow can be included or used as an actuator for regulating one or more operating parameters of the refrigeration circuit as controlled variables.

Ein Betriebsparameter eines Kältekreises ist insbesondere eine (aktuelle und/oder zu erwartende) Betriebstemperatur des Kältemittels und/oder mindestens einer Komponente des Kältekreises. Ein Betriebsparameter kann auch ein von einer Temperatur abgeleiteter und/oder eine Temperatur (signifikant) beeinflussender Parameter einer Komponente des Kältekreises sein. Beispielhaft können zu beeinflussende Betriebsparameter eine Austrittstemperatur des Kältemittels aus einem Verdichter oder eine Gehäusetemperatur des Verdichters sein. Dabei können mittels eines hier vorgeschlagenen Verfahrens insbesondere Betriebsparameter dahingehend beeinflusst werden, dass ein Grenzwert, beispielsweise eine Grenztemperatur, nicht unter oder insbesondere überschritten wird und/ oder der Kältekreis in dem definierten thermodynamischen Kreisprozess bzw. der Hüllkurve betrieben wird. Bei dem Beeinflussen des Betriebsparameters kann es sich um eine Regelung des Betriebsparameters mit der Steuerung des Volumenstromes Wärmeträger als Stellglied handeln.An operating parameter of a refrigeration circuit is in particular a (current and/or expected) operating temperature of the refrigerant and/or at least one component of the refrigeration circuit. An operating parameter can also be a parameter of a component of the component which is derived from a temperature and/or which (significantly) influences a temperature be a refrigeration circuit. For example, operating parameters to be influenced can be an outlet temperature of the refrigerant from a compressor or a housing temperature of the compressor. Using a method proposed here, operating parameters in particular can be influenced in such a way that a limit value, for example a limit temperature, is not exceeded or is not exceeded and/or the refrigeration circuit is operated in the defined thermodynamic cycle or the envelope curve. Influencing the operating parameter can involve regulating the operating parameter with the control of the volume flow of heat transfer medium as an actuator.

Ein im Heizkreis zirkulierender Volumenstrom des Wärmeträgers kann gezielt so gesteuert werden, dass damit eine Beeinflussung bzw. Einstellung von mindestens einem Betriebsparameter des Kältekreises erfolgen kann.A volume flow of the heat transfer medium circulating in the heating circuit can be specifically controlled in such a way that at least one operating parameter of the refrigeration circuit can be influenced or adjusted.

Gemäß einem hier vorgeschlagenen Verfahren kann ein Volumenstrom (oder Massestrom) eines im Heizkreis zirkulierenden Wärmeträgers genutzt werden, um Betriebsparameter eines Kältekreises einer Wärmepumpe, insbesondere die Austrittstemperatur des Kältemittels aus dem Verdichter und die Verdampfungstemperatur zu beeinflussen. Beispielsweise kann bei einer kritisch hohen Austrittstemperatur des Kältemittels aus dem Verdichter der Volumenstrom des Wärmeträgers im Heizkreis gemindert werden, um die Austrittstemperatur zu senken und/ oder zu stabilisieren. Bei einem sich stabilisierenden Betriebszustand des Kältekreises kann die Regelung des Kältekreises dann die Leistung des Verdichters reduzieren und/ oder auch durch eine Öffnungsweite des Expansionsventils anpassen.According to a method proposed here, a volume flow (or mass flow) of a heat transfer medium circulating in the heating circuit can be used to influence operating parameters of a refrigeration circuit of a heat pump, in particular the outlet temperature of the refrigerant from the compressor and the evaporation temperature. For example, if the outlet temperature of the refrigerant from the compressor is critically high, the volume flow of the heat transfer medium in the heating circuit can be reduced in order to reduce and/or stabilize the outlet temperature. When the operating state of the refrigeration circuit stabilizes, the control of the refrigeration circuit can then reduce the performance of the compressor and/or adjust it by adjusting the opening width of the expansion valve.

Insbesondere (direkt) nach einem Enteisungsprozess und einer damit verbundenen (erneuten) Kältekreisumkehr kann ein Anfahren zu kritischen Zuständen des Verdichters führen. So versucht die (automatische) Regelung des Kältekreises häufig auch hierbei einen stabilen Umlaufprozess im Kältekreis zu bewirken und fährt den Verdichter auf eine Nennleistung bzw. den Kompressor auf eine Nenndrehzahl (Startdrehzahl) an. Gleichzeitig versucht die Regelung eine Öffnungsposition des Expansionsventils einzustellen, um einen Betriebspunkt innerhalb der Hüllkurve anzufahren. Es hat sich jedoch gezeigt, dass im Anschluss an einen Enteisungsprozess, möglicherweise bedingt durch die Kältekreisumkehr, eine kurzzeitige Erhöhung der Temperatur des Verdichters, insbesondere der Gehäusetemperatur auftreten kann. Hierbei kann das Anfahren des Verdichters auf Nenndrehzahl bzw. das Öffnen des Expansionsventils auf die Startöffnungsweite nachteilig sein.In particular (directly) after a de-icing process and an associated (renewed) reversal of the refrigeration circuit, starting up can lead to critical states of the compressor. The (automatic) control of the refrigeration circuit often tries to bring about a stable circulation process in the refrigeration circuit and drives the compressor to a nominal output or the compressor to a nominal speed (starting speed). At the same time, the control tries to set an opening position of the expansion valve in order to approach an operating point within the envelope. However, it has been shown that following a de-icing process, possibly due to the refrigeration circuit reversal, a brief increase in the temperature of the compressor, in particular the housing temperature, can occur. Starting the compressor up to nominal speed or opening the expansion valve to the starting opening width can be disadvantageous.

Gemäß einer Ausgestaltung kann ein Zeitpunkt einer Beendigung eines (aktuellen bzw. aktuell nicht mehr erforderlichen) Enteisungsprozesses erfolgen. Der Enteisungsprozess steht hierbei insbesondere auch für einen Betriebsmodus, der nicht dem üblichen bzw. normalen Betrieb des Klimageräts entspricht, sondern darauf abgestimmt ist, ein (gezieltes) Enteisen von mindestens einem (vorbestimmten) Bauteil des Klimagerätes zu bewirken oder zumindest zu fördern. Sofern das Verfahren durch ein Regel- und Steuergerät (des Klimagerätes oder der Wärmepumpe) durchgeführt wird, liegt diesem in der Regel auch eine Information über einen Enteisungsprozess vor, da das Regel- und Steuergerät diesen zumeist gleichfalls auslöst. Alternativ kann ein Enteisungsprozess bzw. dessen Beendigung auch anhand von Betriebsparametern des Kältekreises festgestellt werden.According to one embodiment, a de-icing process (current or currently no longer required) can be terminated at a point in time. The de-icing process in particular also represents an operating mode that does not correspond to the usual or normal operation of the air conditioning device, but is tailored to effect or at least promote a (targeted) de-icing of at least one (predetermined) component of the air conditioning device. If the process is carried out by a control and control device (of the air conditioning unit or the heat pump), it usually also has information about a de-icing process, since the control and control device usually also triggers this. Alternatively, a defrosting process or its completion can also be determined based on the operating parameters of the refrigeration circuit.

Im Anschluss an den Enteisungsprozess kann gezielt der Volumenstrom Wärmeträger im Heizkreis gemindert werden, um kritisch Zustände von Betriebsparametern des Kältekreises im Anschluss an einen Enteisungsprozess bzw. die Rückkehr zum Normalbetrieb zu vermeiden.Following the de-icing process, the volume flow of heat transfer medium in the heating circuit can be specifically reduced in order to avoid critical conditions in the operating parameters of the refrigeration circuit following a de-icing process or the return to normal operation.

Dabei kann das "Mindern des Volumenstromes" insbesondere durch Ansteuerung einer Umwälzpumpe des Heizkreis bewirkt werden. So wurde festgestellt, dass das Mindern des im Heizkreis zirkulierenden Volumenstromes und damit verbunden ein Mindern des aus dem Kältekreis ausgetragenen Wärmestromes zu einer schnelleren Stabilisierung des Kältekreises in Verbindung mit einer Vermeidung zu hoher Austrittstemperaturen aus dem Verdichter bzw. des Verdichtergehäuses führen kann.The “reduction of the volume flow” can be achieved in particular by controlling a circulation pump in the heating circuit. It was found that reducing the volume flow circulating in the heating circuit and, associated with this, reducing the heat flow discharged from the cooling circuit leads to a faster stabilization of the cooling circuit in conjunction with avoiding excessively high outlet temperatures from the compressor or the compressor housing.

Eine Anwendung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens, also insbesondere ein Absenken des Volumenstromes Wärmeträger im Heizkreis kann somit sinnvoll erscheinen, sobald festgestellt wird, dass ein Betriebsparameter einen kritischen Bereich erreicht. Die Betriebsparameter können dabei insbesondere Betriebsparameter eines Verdichters des Kältekreises sein, wie eine Austrittstemperatur des Kältemittels aus dem Verdichter oder eine Gehäusetemperatur des Verdichters.An application of a method proposed here, i.e. in particular a reduction in the volume flow of heat transfer medium in the heating circuit, may therefore appear to make sense as soon as it is determined that an operating parameter reaches a critical range. The operating parameters can in particular be operating parameters of a compressor of the refrigeration circuit, such as an outlet temperature of the refrigerant from the compressor or a housing temperature of the compressor.

Das Mindern des Volumenstromes kann beispielsweise auf einen konkreten, möglicherweise auf einem (Daten-)Speicher (des Regel- und Steuergeräts) hinterlegten (geminderten) Volumenstrom erfolgen. Alternativ oder kumulativ kann der Volumenstrom auch derart gemindert werden, dass ein vorgegebener Wärmeaustrag aus dem Kältekreis erreicht bzw. nicht überschritten wird. Der Wärmestrom kann unter Einbeziehung einer Vorlauf- und/ oder einer Rücklauftemperatur, sowie einer erfassten Durchflussmenge ermittelt werden.The volume flow can be reduced, for example, to a specific (reduced) volume flow that is possibly stored in a (data) memory (of the control device). Alternatively or cumulatively, the volume flow can also be reduced in such a way that a predetermined heat output from the refrigeration circuit is reached or not exceeded. The heat flow can be determined taking into account a flow and/or a return temperature, as well as a recorded flow rate.

Gemäß einer Ausgestaltung können auch weitere Betriebsparameter oder Betriebsdaten des Kältekreises oder der Wärmepumpe in eine Bestimmung eines Umfanges der Minderung des Volumenstromes einbezogen werden, beispielsweise eine Kondensationstemperatur des Kältemittels.According to one embodiment, further operating parameters or operating data of the refrigeration circuit or the heat pump can also be included in a determination of the extent of the reduction in the volume flow, for example a condensation temperature of the refrigerant.

Gemäß einer Ausgestaltung kann das Mindern des Volumenstromes durch eine Minderung der Leistung einer Umwälzpumpe des Heizkreises bewirkt werden.According to one embodiment, the volume flow can be reduced by reducing the performance of a circulation pump in the heating circuit.

Gemäß einer Ausgestaltung kann die Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens nach einem definierten (vorgegebenen) Zeitraum beendet werden. Der Volumenstrom im Heizkreis kann wieder in einen Normalbetrieb (Heizbetrieb) geregelt werden. Der Zeitraum kann dabei durch Versuche an einer Referenzanlage ermittelt werden und beispielsweise eine Zeitspanne kennzeichnen, innerhalb derer sich eine entsprechender Kältekreis nach Beendigung des Enteisungsprozesses stabilisiert. Der Zeitraum kann alternativ so gewählt sein, dass eine Schutzfunktion des Kältekreises wirksam wird und kritischen Zuständen des Kältekreises entgegenwirkt. Ein geeigneter Zeitraum (beispielsweise im Anschluss an einen Enteisungsprozess oder nach einem Feststellen eines kritischen Zustandes eines Betriebsparameters des Kältekreises) kann in einem Bereich von 1 Minute bis 10 Minuten liegen.According to one embodiment, the implementation of a method proposed here can be ended after a defined (predetermined) period of time. The volume flow in the heating circuit can be regulated back to normal operation (heating operation). The period can be determined through tests on a reference system and, for example, characterize a period of time within which a corresponding refrigeration circuit stabilizes after the de-icing process has ended. Alternatively, the period can be chosen so that a protective function of the refrigeration circuit takes effect and counteracts critical states of the refrigeration circuit. A suitable period of time (for example following a defrosting process or after a critical state of an operating parameter of the refrigeration circuit has been detected) can be in the range of 1 minute to 10 minutes.

Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Computerprogramm vorgeschlagen, welches zur (zumindest teilweisen) Durchführung eines hier vorgestellten Verfahrens eingerichtet ist. Dies betrifft mit anderen Worten insbesondere ein Computerprogramm (-produkt), umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer, diesen veranlassen, ein hier vorgeschlagenes Verfahren auszuführen.According to a further aspect, a computer program is also proposed which is set up to (at least partially) carry out a method presented here. In other words, this applies in particular to a computer program (product), comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause it to carry out a method proposed here.

Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein maschinenlesbares Speichermedium vorgeschlagen, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist. Regelmäßig handelt es sich bei dem maschinenlesbaren Speichermedium um einen computerlesbaren Datenträger.According to a further aspect, a machine-readable storage medium on which the computer program is stored is also proposed. The machine-readable storage medium is usually a computer-readable data carrier.

Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Regel- und Steuergerät für ein Klimagerät vorgeschlagen, eingerichtet zur Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens. Das Regel- und Steuergerät kann insbesondere dazu eingerichtet sein, den Kältekreis zu regeln, und hierzu beispielsweise einen Prozessor aufweisen, und/ oder über diesen verfügen. In diesem Zusammenhang kann der Prozessor beispielsweise das auf einem Speicher (des Regelund Steuergeräts) hinterlegte Verfahren ausführen. In vorteilhafter Weise können auf dem Speicher des Regel- und Steuergeräts auch Betriebsdaten und beispielsweise eine Hüllkurve des Kältekreises und/ oder ein geminderter Volumenstrom bzw. eine geminderte Leistung der Umwälzpumpe hinterlegt werden oder sein.According to a further aspect, a regulation and control device for an air conditioning device is also proposed, set up to carry out a method proposed here. The control and control device can in particular be set up to regulate the refrigeration circuit, and for this purpose, for example, have and/or have a processor. In this context, the processor can, for example, execute the method stored in a memory (of the control unit). Advantageously, operating data and, for example, an envelope curve of the refrigeration circuit and/or a reduced volume flow or a reduced performance of the circulation pump can also be stored in the memory of the regulating and control device.

Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Klimagerät vorgeschlagen, aufweisend ein hier vorgeschlagenes Regel- und Steuergerät. Das Klimagerät kann eine Wärmepumpe mit einem Kältekreis, in dem ein Kältemittel zirkuliert, umfassen, die Umgebungswärme (aus Luft, Erdreich oder Wasser) aufnimmt und über einen Kältekreis einem Gebäude für Heizung und/ oder Warmwasserversorgung bereitstellt. Das Klimagerät kann zudem einen Heizkreis aufweisen, der mittels einer Einrichtung zum Wärmeaustausch Wärme aus dem Kältekreis aufnehmen oder auch an diesen abgeben kann (Kühlbetrieb). Im Heizkreis kann hierfür ein Wärmeträger zirkulieren, angetrieben durch eine Umwälzpumpe.According to a further aspect, an air conditioning device is also proposed, having a regulating and control device proposed here. The air conditioning device can include a heat pump with a refrigeration circuit in which a refrigerant circulates, which absorbs ambient heat (from air, soil or water) and provides it to a building for heating and/or hot water supply via a refrigeration circuit. The air conditioning device can also have a heating circuit that can absorb heat from the refrigeration circuit or release it to it by means of a heat exchange device (cooling mode). For this purpose, a heat transfer medium can circulate in the heating circuit, driven by a circulation pump.

Das Klimagerät kann insbesondere zumindest teilweise außen angeordnet sein, so dass für bestimmte Betriebszustände ein mit einem Verdampfer in Wirkverbindung stehender Wärmetauscher vereisen kann. Das Klimagerät kann insbesondere einen Enteisungsprozess durchführen, wobei verschiedene Betriebsparameter des Kältekreises bzw. der Wärmepumpe erfasst werden können und hinsichtlich der Notwendigkeit einer Durchführung eines Enteisungsprozesses ausgewertet werden können. Das Klimagerät kann weiterhin insbesondere ein modulierendes Klimagerät sein, dass eine Heizleistung an den (aktuellen) Bedarf anpassen kann.The air conditioning device can in particular be arranged at least partially outside, so that a heat exchanger that is operatively connected to an evaporator can ice up for certain operating states. The air conditioning device can in particular carry out a de-icing process, wherein various operating parameters of the refrigeration circuit or the heat pump can be recorded and evaluated with regard to the need to carry out a de-icing process. The air conditioning device can also be, in particular, a modulating air conditioning device that can adapt a heating output to the (current) need.

Nach einem weiteren Aspekt wird eine Verwendung einer Leistungsminderung einer Umwälzpumpe eines Heizkreises eines Klimagerätes zum Absenken einer Gehäusetemperatur eines Verdichters oder einer Austrittstemperatur des Kältemittels aus dem Verdichter eines mit dem Heizkreis verbundenen Kältekreises. Dabei können insbesondere Heizkreis und Kältekreis über eine Einrichtung zum Wärmeaustausch verbunden sein.According to a further aspect, a reduction in the performance of a circulation pump of a heating circuit of an air conditioning device is used to reduce a housing temperature of a compressor or an outlet temperature of the refrigerant from the compressor of a refrigeration circuit connected to the heating circuit. In particular, the heating circuit and cooling circuit can be connected via a heat exchange device.

Die im Zusammenhang mit dem Verfahren erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgestellten Computerprogramm, dem Regel- und Steuergerät und/ oder dem Klimagerät auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.The details, features and advantageous configurations discussed in connection with the method can also be used in the computer program presented here, occur in the control and control unit and/or the air conditioning unit and vice versa. In this respect, full reference is made to the statements there regarding the more detailed characterization of the features.

Hier werden somit ein Verfahren zum Betreiben eines Klimagerätes, ein Computerprogramm, ein Regel- und Steuergerät, ein Klimagerät sowie eine Verwendung einer Leistungsminderung einer Umwälzpumpe angegeben, welche die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise lösen. Insbesondere tragen das Verfahren zum Betreiben eines Kältekreises, das Computerprogramm, das Regel- und Steuergerät, das Klimagerät sowie die Verwendung dazu bei, einen sicheren Betrieb des Klimagerätes und insbesondere eines Kältekreises und des Verdichters des Kältekreises zu ermöglichen. Vorteilhaft kann die Erfindung Temperaturspitzen im Verdichter bzw. dem Verdichtergehäuse mindern und so den Betreib eines Klimagerätes mit hoher Heizleistung mit geringem Schädigungspotential für den Kältekreis bzw. dessen Komponenten ermöglichen.Here, a method for operating an air conditioning device, a computer program, a control and control device, an air conditioning device and a use of a performance reduction of a circulation pump are specified, which at least partially solve the problems described with reference to the prior art. In particular, the method for operating a refrigeration circuit, the computer program, the control and control device, the air conditioning device and the use contribute to enabling safe operation of the air conditioning device and in particular a refrigeration circuit and the compressor of the refrigeration circuit. The invention can advantageously reduce temperature peaks in the compressor or the compressor housing and thus enable the operation of an air conditioning device with high heating output with little potential for damage to the refrigeration circuit or its components.

Zudem kann die Erfindung einfach und ohne bauliche Änderungen gegenüber einer Anlage nach dem Stand der Technik umgesetzt werden. So ist insbesondere eine Durchführung eines vorgeschlagenen Verfahrens durch ein Regel- und Steuergerät des Klimagerätes möglich.In addition, the invention can be implemented easily and without structural changes compared to a system according to the prior art. In particular, it is possible to carry out a proposed method using a regulating and control device of the air conditioning device.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:

Fig. 1:
ein hier vorgestelltes Klimagerät, und
Fig. 2:
Parameterverläufe, die sich bei Durchführung eines hier vorgestellten Verfahrens einstellen können.
The invention and the technical environment are explained in more detail below using the accompanying figures. It should be noted that the invention is not intended to be limited by the exemplary embodiments given. In particular, unless explicitly stated otherwise, it is also possible to extract partial aspects of the facts explained in the figures and combine them with other components and findings from the present description. In particular, it should be noted that the figures and in particular the proportions shown are only schematic. Show it:
Fig. 1:
an air conditioning device presented here, and
Fig. 2:
Parameter curves that can arise when carrying out a procedure presented here.

Fig. 1 zeigt beispielhaft und schematisch ein hier vorgestelltes Klimagerät 1, hier ausgeführt als eine Wärmepumpe zur Versorgung eines Gebäudes 7 mit Wärmeenergie. Das Klimagerät 1 kann ein Außenteil 6, das Umgebungswärme (Aero-, Geo- und/oder Hydrothermie) aufnimmt, und ein Innenteil 8 zur Abgabe der aufgenommenen Wärme in das Gebäude 7umfassen. In einem Kältekreis 16 kann hierzu ein Kältemittel in einer Umwälzrichtung Kältekreis 15 umgewälzt werden, das in einem Verdampfer 3 des Kältekreises 16 verdampfen und in einem Verflüssiger (Kondensator) 4 des Kältekreises 16 verflüssigt werden kann. Zudem können in dem Kältekreis 16 ein Verdichter 2 (auch als Kompressor bezeichnet) und ein Expansionsventil 5 vorgesehen sein, wobei der Verdichter 2 durch einen Elektromotor 9 angetrieben werden kann. Das Expansionsventil 5 kann eine einstellbare Öffnungsweite aufweisen, die motorisch, beispielsweise mittels eines Schrittmotors, ansteuerbar sein kann. Das Kältemittel kann im Kältekreis 16 in einer Umwälzrichtung 15 vom Verdampfer 3 über den Verdichter 2 zum Verflüssiger 4 und weiter über das Expansionsventil 5 zurück zum Verdampfer 3 transportiert werden. Fig. 1 shows an example and schematic of an air conditioning device 1 presented here, here designed as a heat pump for supplying a building 7 with heat energy. The air conditioning device 1 can include an external part 6, which absorbs ambient heat (aerothermal, geothermal and/or hydrothermal), and an internal part 8 for releasing the absorbed heat into the building 7. For this purpose, a refrigerant can be circulated in a refrigeration circuit 16 in a circulation direction refrigeration circuit 15, which can evaporate in an evaporator 3 of the refrigeration circuit 16 and be liquefied in a condenser (capacitor) 4 of the refrigeration circuit 16. In addition, a compressor 2 (also referred to as a compressor) and an expansion valve 5 can be provided in the refrigeration circuit 16, wherein the compressor 2 can be driven by an electric motor 9. The expansion valve 5 can have an adjustable opening width, which can be controlled by a motor, for example by means of a stepper motor. The refrigerant can be transported in the refrigeration circuit 16 in a circulation direction 15 from the evaporator 3 via the compressor 2 to the condenser 4 and further back to the evaporator 3 via the expansion valve 5.

Am Verflüssiger 4 des Kältekreises 16 kann ein Wärmetauscher 12 angeordnet sein, der Wärme vom Kältekreis 16 auf einen Heizkreis 11 übertragen kann. Im Heizkreis 11 kann, angetrieben von einer Umwälzpumpe 14 ein Wärmeträgermedium in einer Umwälzrichtung 17 des Heizkreises 11 zirkulieren und dieses Verbrauchern 13 im Heizkreis 11 zuführen. Das Wärmträgermedium kann beispielsweise Heizungswasser sein. Der Heizkreis 11 kann einen, in Umwälzrichtung 17 gesehen, vom Wärmtauscher 12 wegführenden Vorlauf 18 und einen zum Wärmtauscher 12 zurückführenden Rücklauf 19 aufweisen.A heat exchanger 12 can be arranged on the condenser 4 of the refrigeration circuit 16 and can transfer heat from the refrigeration circuit 16 to a heating circuit 11. In the heating circuit 11, driven by a circulation pump 14, a heat transfer medium can circulate in a circulation direction 17 of the heating circuit 11 and supply it to consumers 13 in the heating circuit 11. The heat transfer medium can be, for example, heating water. The heating circuit 11 can have a flow 18 leading away from the heat exchanger 12, viewed in the circulation direction 17, and a return line 19 leading back to the heat exchanger 12.

Das Klimagerät 1 kann ein Regel- und Steuergerät 10 aufweisen, das dazu eingerichtet ist, den Kältekreis 16 zu regeln. Hierfür kann eine (beispielsweise auf einem Speicher des Regel- und Steuergeräts 10 hinterlegte) Hüllkurve als Führungsgröße und zumindest die Öffnungsweite des Expansionsventils 5 sowie eine Leistung des Verdichters 2 als Stellgröße dienen. Das Regel- und Steuergerät 10 kann mit verschiedenen Sensoren und Komponenten des Klimagerätes 1 elektrisch verbunden sein, beispielsweise dem Verdichter 2, dem Verdampfer 3, dem Verflüssiger 4, dem Expansionsventil 5 und der Umwälzpumpe 14 des Heizkreises 11.The air conditioning device 1 can have a control and control device 10, which is set up to regulate the refrigeration circuit 16. For this purpose, an envelope curve (for example stored in a memory of the control and control device 10) can serve as a reference variable and at least the opening width of the expansion valve 5 and a performance of the compressor 2 can serve as a manipulated variable. The control and control device 10 can be electrically connected to various sensors and components of the air conditioning device 1, for example the compressor 2, the evaporator 3, the condenser 4, the expansion valve 5 and the circulation pump 14 of the heating circuit 11.

Fig. 2 zeigt beispielhaft und schematische Parameterverläufe, die sich bei einem Klimagerät 1 nach dem Stand der Technik ohne Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens einstellen können. Es wird ein Verlauf einer Gehäusetemperatur 25 des Verdichters 2, und ein Verlauf einer Austrittstemperatur 24 des Kältemittels aus dem Verdichter 2 in Zusammenhang mit der Zeit t gezeigt. Fig. 2 shows exemplary and schematic parameter curves that can be set in an air conditioning device 1 according to the prior art without carrying out a method proposed here. A profile of a housing temperature 25 of the compressor 2 and a profile of an outlet temperature 24 of the refrigerant from the compressor 2 are shown in connection with the time t.

In der Fig. 2 ist der Kältekreis 16 zunächst in einem stabilen Zustand. Zu einem ersten Zeitpunkt 20 kann das Steuergerät 10 des Klimagerätes 1 einen Enteisungsprozess auslösen, einhergehend mit einer deutlichen erkennbaren Absenkung im Verlauf der Gehäusetemperatur 25 und im Verlauf der Austrittstemperatur 24 des Kältemittels aus dem Verdichter 2. Nach Beendigung des Enteisungsprozesses zum zweiten Zeitpunkt 21 kann das Steuergerät 10 den Verdichter 2 wieder anfahren und gleichzeitig das Expansionsventil 5 schrittweise schließen, um einen Betriebspunkt innerhalb der Hüllkurve anzufahren. So kann zu einem dritten Zeitpunkt 22 eine kritische Temperaturspitze im Verlauf der Gehäusetemperatur 25 auftreten, die über einer Grenztemperatur 23 des Verdichters 2 liegen kann. Derartige Temperaturspitzen können durch ein hier vorgeschlagenes Verfahren vermieden werden.In the Fig. 2 the refrigeration circuit 16 is initially in a stable state. At a first time 20, the control unit 10 of the air conditioning device 1 can trigger a de-icing process, accompanied by a clearly recognizable decrease in the course of the housing temperature 25 and in the course of the outlet temperature 24 of the refrigerant from the compressor 2. After completion of the de-icing process at the second time 21, this can Control unit 10 restarts compressor 2 and at the same time gradually closes expansion valve 5 in order to approach an operating point within the envelope. So, at a third point in time 22, a critical temperature peak can occur in the course of the housing temperature 25, which can be above a limit temperature 23 of the compressor 2. Such temperature peaks can be avoided using a method proposed here.

Zur Vermeidung einer kritischen Temperatur im Gehäuse des Verdichters 2 und/ oder des Kältemittels beim Austritt aus dem Verdichter 2 zum dritten Zeitpunkt 22 kann ein Volumenstrom im Heizkreis 11 gemindert werden. Dies kann erfolgen, indem das Regel- und Steuergerät 10 die Umwälzpumpe 14 des Heizkreises 11 mit geminderter Leistung ansteuert. In Folge sinkt der über den Wärmetauscher 12 übertragene Wärmestrom und somit die Wärmeentnahme aus dem Kältekreis 16 am Verflüssiger 4, wodurch der Umwälzprozess im Kältekreis 16 stabilisiert und Temperaturspitzen im Verdichter 2 gedämpft werden kann.To avoid a critical temperature in the housing of the compressor 2 and/or the refrigerant when it exits the compressor 2 at the third time 22, a volume flow in the heating circuit 11 can be reduced. This can be done by the control and control device 10 controlling the circulation pump 14 of the heating circuit 11 with reduced power. As a result, the heat flow transferred via the heat exchanger 12 and thus the heat extraction from the refrigeration circuit 16 at the condenser 4 decreases, whereby the circulation process in the refrigeration circuit 16 can be stabilized and temperature peaks in the compressor 2 can be dampened.

Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter ("erste", "zweite", ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann ("mindestens ein"), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.As a precaution, it should be noted that the number words used here ("first", "second", ...) primarily serve (only) to distinguish between several similar objects, sizes or processes, i.e. in particular no dependency and/or order of these objects, sizes or prescribe processes to each other. If a dependency and/or sequence is required, this is explicitly stated here or it will be obvious to the person skilled in the art when studying the specifically described embodiment. To the extent that a component can occur multiple times ("at least one"), the description of one of these components can apply equally to all or part of the majority of these components, but this is not mandatory.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
KlimagerätAir conditioning unit
22
Verdichtercompressor
33
VerdampferEvaporator
44
Verflüssigerliquefier
55
ExpansionsventilExpansion valve
66
AußenteilOutdoor part
77
GebäudeBuilding
88th
Innenteilinner part
99
ElektromotorElectric motor
1010
SteuergerätControl unit
1111
Heizkreisheating circuit
1212
WärmetauscherHeat exchanger
1313
Verbraucherconsumer
1414
Umwälzpumpecirculation pump
1515
Umwälzrichtung KältekreisCirculation direction of the refrigerant circuit
1616
Kältekreisrefrigeration circuit
1717
Umwälzrichtung HeizkreisCirculation direction heating circuit
1818
Vorlaufleader
1919
RücklaufRewind
2020
erster Zeitpunktfirst time
2121
zweiter Zeitpunktsecond time
2222
dritter Zeitpunktthird time
2323
GrenztemperaturLimit temperature
2424
AustrittstemperaturExit temperature
2525
GehäusetemperaturCase temperature

Claims (7)

Verfahren zum Betreiben eines Klimagerätes (1), aufweisend einen Kältekreis (16) und einen Heizkreis (11), dazu eingerichtet Wärme vom Kältekreis (16) auf den Heizkreis (11) zu übertragen, wobei eine Steuerung eines im Heizkreis (11) zirkulierenden Volumenstromes Wärmeträger zur Beeinflussung von Betriebsparametern des Kältekreises (16) genutzt wird und dabei der im Heizkreis (11) zirkulierende Volumenstrom derart gemindert wird, dass eine Temperatur des Verdichters (2) eine Grenztemperatur (23) nicht überschreitet.Method for operating an air conditioning device (1), comprising a refrigeration circuit (16) and a heating circuit (11), designed to transfer heat from the refrigeration circuit (16) to the heating circuit (11), wherein a volume flow circulating in the heating circuit (11) is controlled Heat transfer medium is used to influence operating parameters of the refrigeration circuit (16) and the volume flow circulating in the heating circuit (11) is reduced in such a way that a temperature of the compressor (2) does not exceed a limit temperature (23). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei im Anschluss an einen Enteisungsprozess des Kältekreises (16) der im Heizkreis (11) zirkulierende Volumenstrom Wärmeträger gemindert wird und nach einem vorgegebenen Zeitraum der Volumenstrom im Heizkreis (11) wieder in einen Normalbetrieb übergeht.Method according to one of the preceding claims, wherein following a de-icing process of the refrigeration circuit (16), the volume flow of heat transfer medium circulating in the heating circuit (11) is reduced and after a predetermined period of time the volume flow in the heating circuit (11) returns to normal operation. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zur Festlegung der Minderung des Volumenstromes im Heizkreis (11) weitere Betriebsdaten des Klimagerätes (1) einbezogen werden.Method according to one of the preceding claims, wherein further operating data of the air conditioning device (1) are included to determine the reduction in the volume flow in the heating circuit (11). Regel- und Steuergerät (10) eines Klimagerätes (1), eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3.Regulating and control device (10) of an air conditioning device (1), set up to carry out a method according to one of claims 1 to 3. Klimagerät (1) mit einem Kältekreislauf (16) und Mitteln, die so angepasst sind, dass sie die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ausführen.Air conditioning device (1) with a refrigeration circuit (16) and means adapted to carry out the steps of the method according to one of claims 1 to 3. Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass das Klimagerät (1) des Anspruchs 5 ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ausführt.Computer program comprising commands which cause the air conditioning device (1) of claim 5 to carry out a method according to one of claims 1 to 3. Verwendung einer Leistungsminderung einer Umwälzpumpe (14) eines Heizkreises (11) zum Absenken einer Gehäusetemperatur (25) eines Verdichters (2) eines mit dem Heizkreis (11) verbundenen Kältekreises (16).Use of a performance reduction of a circulation pump (14) of a heating circuit (11) to reduce a housing temperature (25) of a compressor (2) of a refrigeration circuit (16) connected to the heating circuit (11).
EP23195228.4A 2022-09-09 2023-09-04 Method for operating an air-conditioning device, computer program, control and control device, air-conditioning device and use of a power reduction of a circulating pump Pending EP4336107A1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022122906.8A DE102022122906A1 (en) 2022-09-09 2022-09-09 Method for operating an air conditioning device, computer program, control and control device, air conditioning device and use of a performance reduction of a circulation pump

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4336107A1 true EP4336107A1 (en) 2024-03-13

Family

ID=87930183

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23195228.4A Pending EP4336107A1 (en) 2022-09-09 2023-09-04 Method for operating an air-conditioning device, computer program, control and control device, air-conditioning device and use of a power reduction of a circulating pump

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP4336107A1 (en)
DE (1) DE102022122906A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3044898A1 (en) 1980-11-28 1982-07-01 Fichtel & Sachs Ag, 8720 Schweinfurt Heat pump system with compressor - has condenser or heat collector connected to heat accumulator
JP2007155189A (en) 2005-12-02 2007-06-21 Denso Corp Heat pump type water heater, and controller for heat pump type water heater
US20110036110A1 (en) * 2008-05-02 2011-02-17 Daikin Industries, Ltd. Refrigeration apparatus
US20120055178A1 (en) 2009-05-18 2012-03-08 Mitsubishi Electric Corporation Heat pump apparatus and method for controlling regulating valve
GB2527013A (en) * 2013-05-08 2015-12-09 Mitsubishi Electric Corp Circulation and heating apparatus

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3044898A1 (en) 1980-11-28 1982-07-01 Fichtel & Sachs Ag, 8720 Schweinfurt Heat pump system with compressor - has condenser or heat collector connected to heat accumulator
JP2007155189A (en) 2005-12-02 2007-06-21 Denso Corp Heat pump type water heater, and controller for heat pump type water heater
US20110036110A1 (en) * 2008-05-02 2011-02-17 Daikin Industries, Ltd. Refrigeration apparatus
US20120055178A1 (en) 2009-05-18 2012-03-08 Mitsubishi Electric Corporation Heat pump apparatus and method for controlling regulating valve
GB2527013A (en) * 2013-05-08 2015-12-09 Mitsubishi Electric Corp Circulation and heating apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
DE102022122906A1 (en) 2024-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60222720T2 (en) Cooling system with variable speed drive
DE102005032277B4 (en) Vapor compression refrigeration unit
DE102015101649B4 (en) Heat pump system for a vehicle
DE112009001461B4 (en) Heat source system with a heat pump and control method
DE102004011167A1 (en) Thermal control system
DE102018201165B3 (en) Method for operating a refrigerant circuit having a refrigeration system of a vehicle in the refrigeration mode
DE10043169A1 (en) Heat pump hot water supply system for defrosting process has greater degree of opening of pressure reducer in defrost mode than in normal mode; control unit stops pump in defrost mode
DE112016002896T5 (en) Vehicle air conditioning apparatus
EP2828589B1 (en) Refrigerator
EP3702181B1 (en) Heat pump with partial load control
EP1045214B1 (en) Absorption heat pump and method for operating an absorption heat pump
WO1988006262A1 (en) Process for cooling the ambient air for the air-conditioning of the interior of motor vehicles, and air-conditioning system for a motor vehicle
DE102004008410B4 (en) Refrigerant cycle system
DE102020131605A1 (en) Heat management system for a vehicle
DE102018114762B4 (en) Method for operating an air conditioning system in a motor vehicle
DE102020131546A1 (en) THERMAL MANAGEMENT SYSTEM FOR A VEHICLE
EP3584512A1 (en) Test chamber and method
EP2211128B1 (en) Method for operating a refrigerator and a refrigerator
EP2375174A2 (en) Heat pump assembly and method for controlling same
DE102018111056A1 (en) Heating and / or water heating system
EP4336107A1 (en) Method for operating an air-conditioning device, computer program, control and control device, air-conditioning device and use of a power reduction of a circulating pump
DE102017213973A1 (en) Method for operating a refrigeration system of a vehicle having a refrigerant circuit having a cooling and heating function
DE102022122901A1 (en) Method for operating a refrigeration circuit, computer program, control and control device and air conditioning device
DE102022122897A1 (en) Method for operating a refrigeration circuit, computer program, control and control device and air conditioning device
EP2063201B1 (en) Method of operating a refrigeration system

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR