EP4407246A1 - Verfahren zum betrieb einer wärmepumpe, wärmepumpe und computerprogramm - Google Patents

Verfahren zum betrieb einer wärmepumpe, wärmepumpe und computerprogramm Download PDF

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EP4407246A1
EP4407246A1 EP24150834.0A EP24150834A EP4407246A1 EP 4407246 A1 EP4407246 A1 EP 4407246A1 EP 24150834 A EP24150834 A EP 24150834A EP 4407246 A1 EP4407246 A1 EP 4407246A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
evaporator
heat pump
heat exchanger
air
air inlet
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP24150834.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Dziwak
Frank Knebel
Michael Sietmann
Jürgen Anderwald
Andreas Ehlers
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
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
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    • 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
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    • F24H15/30—Control of fluid heaters characterised by control outputs; characterised by the components to be controlled
    • F24H15/375—Control 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
    • 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
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2221/00—Details or features not otherwise provided for
    • F24F2221/22—Cleaning ducts or apparatus

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a heat pump, a correspondingly configured heat pump and a computer program.
  • Ambient air here refers in particular to the outside air outside buildings, even if the evaporator or heat exchanger itself is located in a building, for example a frost-free installation room.
  • the evaporator or heat exchanger is also flowed through by outside air, which is guided via suitable flow paths.
  • a very cold coolant In normal operation, a very cold coolant, whose temperature is significantly lower than that of the ambient air, flows through the interior of an air heat pump evaporator. Heat is extracted from the ambient air and the coolant evaporates. Parts of the outer surface of the evaporator in particular can reach temperatures below the freezing point of water. The same applies to other heat exchangers that use brine as a heat transfer medium, for example. This causes moisture from the air (water vapor) to condense and freeze on these parts to form water ice. As this ice becomes thicker, it hinders heat exchange and can even cause mechanical damage to the evaporator or heat exchanger.
  • a heat pump can be operated in reverse (it then works like an air conditioner or a refrigerator), whereby the inner surface of the evaporator (which then acts as a kind of condenser) is heated and ice on its outer surface defrosts. The ice turns into liquid water, which drips off and can be drained away.
  • icing on evaporators or heat exchangers exposed to the ambient air also occurs at low ambient temperatures, especially when the ambient air temperature is below the freezing point of water. This makes defrosting more difficult, and unfavorable wind conditions (the direction and speed of the wind are important parameters) can cause additional difficulties.
  • the heat pump's efficiency may still be reduced even after defrosting. It is therefore desirable to find a more energy-efficient and/or more far-reaching solution to safely and/or quickly achieve the desired efficiency of the heat pump again.
  • the object of the present invention is therefore to at least partially alleviate the problems described with reference to the prior art.
  • the invention is intended to provide a method for operating a heat pump and a heat pump suitable for carrying out this method as well as an associated computer program product. In this case, additional or extensive Heat pump installations should be avoided wherever possible.
  • the solution should also be able to be integrated into existing systems.
  • the method preferably runs at least once in the order a), b) and c) given here, but it is nevertheless possible that the steps overlap at least partially in time and/or are repeated (at different frequencies). It is possible that results of the steps are (temporarily) stored and (re)used in the context of another (subsequent) step. It is possible that at least one result of a step must be available before another step is initiated and/or completed.
  • Each step can include several processes, measures, etc., in particular those specified below.
  • the heat pump can, for example, be an air heat pump with an evaporator or an air-brine heat exchanger.
  • a reduced air flow (possibly through the air inlet grille) to the evaporator or heat exchanger can be identified.
  • This can be synonymous with a reduced air flow through the evaporator or heat exchanger itself.
  • This is possible, for example, by a current measurement of a characteristic value for the air flow. Examples of the following characteristic values on or in the vicinity of the air inlet grille or the evaporator or heat exchanger are: air mass flow, air volume flow, ambient pressure, pressure difference across the air inlet grille and/or the evaporator or heat exchanger. It is possible that the characteristic value is calculated or estimated, e.g. by determining the current performance of the evaporator or the heat exchanger or the (air) heat pump.
  • step b) it is determined, in particular calculated, estimated and/or measured, whether the cause of the reduced air flow or the associated characteristic value is caused by ice build-up on the air inlet grille and/or on the evaporator or heat exchanger.
  • This can be done directly, e.g. by detecting (using an optical sensor) whether ice build-up is present there.
  • images can be taken and compared with reference images.
  • a predetermined disturbance process can be initiated, which may (automatically) trigger a plurality or multiplicity of routines if it has been detected that the reduced air flow is not (only) based on ice build-up. based.
  • the fault process can be selected from a group of routines depending on the result of step b) and/or additional measures within the framework of step c). For example, it is possible that a fault process is initiated if, despite successful defrosting, a reduced air flow can still be detected. It is (also) possible that a (different) fault process is initiated if it is already recognized in advance that defrosting the evaporator or heat exchanger and/or the air inlet grille will not achieve the desired high air flow.
  • a current or historical environmental parameter can be evaluated. For example, the current or (in a predetermined, past period) recorded (external) ambient temperature and/or humidity can be taken into account. It is possible that at least one of these environmental parameters is recorded and stored by sensors at regular intervals, and that this data is retrieved and evaluated as part of step b). It is possible that limit values are predefined, and when they are reached, ice build-up can be ruled out as the main cause of the reduced air flow.
  • step b) at least one measure for heating the air inlet grille is carried out.
  • the reverse operation can in particular take place as follows: Measure for defrosting an air inlet grille of an evaporator or heat exchanger of an (air) heat pump, in which during and/or (temporally) after defrosting of the evaporator or heat exchanger and before it is cooled again, a reverse air flow is generated through the evaporator to the air inlet grille and through this.
  • an existing fan of the air heat pump is switched in its flow direction to generate the reverse air flow. This does not require any additional components or devices, provided that the design of the fan already allows switching; otherwise this could possibly also be adjusted accordingly in a computer program product for controlling the fan and/or the (air) heat pump.
  • a separate fan can be switched on, which can have a significantly lower output than the actual fan.
  • the reverse air flow should have such a (flow) speed that the flowing air after passing through the air inlet grille is 1 to 10 K [Kelvin], preferably 3 to 6 K, above the freezing point of water there. On the one hand, this ensures that the air inlet grille defrosts, but on the other hand, unnecessary amounts of energy are not released into the environment through the air inlet grille.
  • the current air flow through the air inlet grille to the evaporator or heat exchanger is determined and compared with the air flow used in step a), taking the result of the comparison in step b) into account.
  • the air flow can first be determined again in the same or a similar way as that used in step a). This allows a reliable and meaningful comparison of the two situations before and after the measure to heat the air inlet grille to be achieved. If the situation has not changed significantly, step c) or further (fault) processes are continued. If the situation has changed significantly, it can be concluded that ice build-up is the cause and the air heat pump is preferably switched back to normal operation.
  • step c) the efficiency of the heat pump is determined and compared with a reference value, whereby the result of the comparison in step b) is taken into account.
  • the assessment of the (new) situation (after the measure to heat the air inlet grille) can also be carried out, for example, using derived parameters relating to the efficiency of the heat pump. For example, a predetermined increase in efficiency (or performance) can be expected as a result of the measure. If this is achieved, ice build-up can be avoided as a result of the measure. The cause can be closed and the air heat pump can be switched back to normal operation. If the predetermined increase in efficiency cannot be achieved, further (fault) processes may be continued.
  • the disturbance process in step c) can include an adjustment of the slats of the air inlet grille.
  • the air flow through the air inlet grille to the evaporator or heat exchanger can then be measured (determined, calculated, etc.) and compared with the air flow used in step a) and/or a reference value.
  • a characteristic map is available on the basis of which (normal or correct) air flows can be determined across different positions of the slats of the air inlet grille. For example, it can be checked whether the reduction detected only occurs in one of several positions of the slats.
  • the adjustment can also directly remove any ice build-up (mechanically) and/or foreign bodies adhering to or in the air inlet grille.
  • the interference process in step c) can (also) include generating an interference signal which is (automatically) sent to a predetermined recipient.
  • the interference signal can be provided as information to a person or their mobile receiving device, a database (in the cloud) and/or the air heat pump. Receipt of the interference signal can (immediately) result in the air heat pump being blocked/shut down and/or in emergency operation.
  • an (air) heat pump comprising at least an evaporator or heat exchanger and an associated air inlet grille, and means adapted to carry out the steps of the method proposed here.
  • a computer program comprising instructions that cause the (air) heat pump disclosed here to carry out the method steps proposed here.
  • a computer-readable medium can also be provided on which the computer program is stored.
  • thermal defrosting methods are known in particular, in which heating is carried out as required either via a heating cartridge or by reversing the cooling circuit of a finned tube heat exchanger.
  • the heat from the heated finned tube heat exchanger can be used to clear ice from the air outlet and the fan by moving it to the iced components in the air flow area using an air flow generated by the fan.
  • the reverse air flow method described above can also be used to clear ice from the air inlet grille.
  • the need to defrost the outdoor unit is recognized, among other things, by a low evaporation temperature. During defrosting, the entire heating output of the heat pump is used to heat the evaporator and is not available for generating heat in the heating circuit. Instead, additional energy is withdrawn from the heating circuit.
  • the drop in the evaporation temperature due to contamination or damage to the fins in the heat exchanger can also trigger more defrosting by the heat pump control system, even though there is no icing. This further reduces the efficiency of the heat pump operation.
  • the problem is now solved by a process in which the heat pump can automatically detect contamination or impairment of the air flow due to damage to the fins, for example.
  • the heat pump operator can thus be alerted to the contamination or damage by a maintenance message so that it can be removed in the heat pump's outdoor unit in good time and efficient operation can be ensured.
  • the process is particularly characterized by the fact that the heat pump uses system measurement data to distinguish whether there is contamination, damage or ice formation on the components in the air flow area. All of the impairments mentioned have a similar effect on the refrigeration circuit by reducing or locally blocking the air flow.
  • Ice formation on the finned tube heat exchanger can be removed by one or more defrosting processes.
  • ice formation on all components in the air flow area and not only in the finned tube heat exchanger and air outlet area, but also in the air inlet area and in particular an air inlet grille can be reliably removed even under adverse ambient conditions. If there is no contamination or damage, the Impairments caused by ice formation in the air inlet area disappear again and the performance and efficiency of the heat pump return to the level it was in before ice formation. This can be recognized, for example, using performance data from the heat pump.
  • the thermal defrosting processes according to the state of the art are not suitable for removing dirt in the air inlet area and/or reversing damage to the fins.
  • Cleaning the components in the air flow area or straightening the fins of the finned tube heat exchanger must be done manually by the system operator if necessary in order to ensure trouble-free and unhindered air flow.
  • a visual inspection of the outdoor unit and the corresponding service work had to be carried out at the operator's discretion until now, because the heat pump system could not automatically detect a corresponding need.
  • Regular visual inspection of the air flow area by the heat pump operator is not to be expected, particularly in the case of heat pump installations that are difficult to see and/or adverse weather conditions. As a result, inefficient heat pump operation caused by dirt may go unnoticed, which can cause the heat pump to enter a fault mode in which heating operation is no longer possible.
  • the invention creates a significant improvement here.
  • the air heat pump can be designed with a finned tube heat exchanger as a heat exchanger.
  • the air heat pump can be set up to carry out the method proposed here.
  • Fig.1 shows a typical application of the invention schematically. This occurs mainly in air heat pumps 22 with evaporators, which are used here as an example. However, there are applications, e.g. in air-brine heat exchangers, with a similar problem.
  • a refrigerant circuit 8 extracts heat from the ambient air 20 by means of an evaporator 3.
  • the evaporator 3 is flowed through by refrigerant, which is compressed in the circuit by means of a compressor 9, releases heat to a heating circuit (not shown) in a heat exchanger 10 and is expanded in an expansion valve 11, liquefied and cooled down very strongly.
  • Ambient air 20 is guided through the evaporator 3 in a forward-directed air flow V by means of a blower 4 (or fan) with a motor 7.
  • the heat contained in the ambient air and thus transferred evaporates the refrigerant in the evaporator 3 again.
  • the evaporator 3 is very cold during operation, namely e.g. 10 to 30 K below the freezing point of water, which is why moisture from the ambient air 20 can freeze there, at least in unfavorable weather conditions, and form a layer of ice. This can be a reason for reduced heat transfer and can lead to damage, which is why the evaporator 3 must be defrosted if necessary. Defrosted ice drips as water into a collecting tray 6 and is drained from there. In many cases, the collecting tray 6 must also be heatable in order to prevent it from icing up.
  • the evaporator 3 is housed in an evaporator housing 1 (or in a suitable installation room), with the ambient air 20 entering the evaporator housing 1 (or a shaft leading to the installation room) through an air inlet grille 2, which in turn can also freeze over. This can happen due to the weather (snow, freezing rain, etc.), but also due to spatial proximity to the evaporator 3, which cools the air inlet grille 2 at least during a downtime after an operating phase and can thus contribute to the freezing out of air humidity.
  • a reverse air flow U is led through the evaporator 3 to the air inlet grille 2 and through it during and/or after defrosting the evaporator 3.
  • At least one inlet sensor 12 can be very useful for this, which measures, for example, either the pressure or the volume flow between the air inlet grille 2 and the evaporator 3.
  • At least one corresponding outlet sensor 13, e.g. near an air outlet 5 statements can be made about the ambient conditions of the evaporator 3 and the air inlet grille 2.
  • the inlet sensor 12 is connected to a control and regulating unit 18 via a measuring line 14, as is the outlet sensor 13 via a measuring line 15.
  • the motor 7 of the fan 4 is also connected to the control and regulating unit 18 via a combined measuring and control line 16, so that on the one hand the latter receives information, for example, about the speed and power consumption of the fan 4, and on the other hand can give control commands to the fan 4, in which direction and how strong it ambient air 20.
  • Additional sensors 21 can be connected to the control and regulation unit 18 via additional sensor connections 17.
  • a lot of information can be used in diagnosing the condition of the evaporator 3 and the air inlet grille 2 or their surroundings, in particular data on the respective efficiency of the air heat pump 22 compared to an expected efficiency under given conditions.
  • reference values can be stored in the control and regulation unit 18, with which actually measured parameters can be compared in order to determine whether ice build-up is present and, if so, whether it is occurring on the evaporator 3 and/or on the air inlet grille 2.
  • the fan 4 is activated during and/or after defrosting the evaporator 3 to generate a reverse flow U, provided the design of the fan allows this (e.g. with an axial fan), or a separate fan 19 is switched on (with fan 4 switched off) to generate the reverse air flow U.
  • the reverse air flow U is typically significantly weaker than the maximum possible forward air flow V, which is illustrated by the corresponding length of the associated arrows. It is usually less than 10%, possibly 1 to 5% of the maximum forward air flow V. Therefore, any separate fan 19 that may be required can be significantly smaller than the fan 4 for normal operation.
  • the air inlet grille 2 is adjustable, e.g. in the form of slats, and can be opened more or less, sometimes even closed completely.
  • Such an adjustable air inlet grille 2, which also serves as a weather protection grille, should not be completely closed during defrosting (otherwise it would not be possible to generate a reverse air flow U), but also not be completely open, as this would allow more heat is released into the environment than necessary. An almost closed position supports an efficient defrosting process.
  • the present invention allows an air inlet grille 2 in front of an evaporator 3, which is iced up due to weather conditions and/or operation, to be defrosted even at very low ambient temperatures below the freezing point of water and/or unfavorable wind conditions.
  • step a) at least one of the above-mentioned sensors or several of the sensors can be used so that their current or historical measurement data are used to identify the reduced air flow through the air inlet grille 2.
  • a defrosting process is triggered, in particular as explained above. Once this defrosting process has been completed, it can be checked again whether a reduced air flow through the air inlet grille and/or the Evaporator/heat exchanger 3. If not, the fault has been eliminated and normal operation can be continued (again).
  • a fault process can be initiated or carried out in accordance with step c).
  • the selection of which fault process can restore normal operation the quickest and/or easiest can be selectively selected based on the results or measures of steps a) and/or b).
  • the system operator can automatically request that the components in the air flow area be cleaned or the fins of the finned tube heat exchanger 3 be straightened. It would also be possible to remove any dirt adhering to the air inlet grille 2 beforehand, for example by adjusting it. If necessary, an adapted fault message can also be generated and sent.

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Abstract

Es wird en Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpe (22), aufweisend zumindest einen Verdampfer oder Wärmetauschers (3), vorgeschlagen, welches gekennzeichnet ist durch zumindest folgende Schritte:a) Identifizieren einer reduzierten Luftströmung hin zum Verdampfer oder Wärmetauscher (3);b) Ermitteln, ob die reduzierte Luftströmung durch einen Eisaufbau verursacht ist;c) Einleiten eines Störungsprozesses, falls in Schritt b) festgestellt wurde, dass kein Eisaufbau vorliegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpe, eine entsprechend eingerichtete Wärmepumpe und ein Computerprogramm.
  • Es ist bekannt, dass die Effizienz eines Wärmetauschers oder Verdampfers einer Luft-Wärmepumpe, welcher im Normalbetrieb der Umgebungsluft Wärme entzieht, die z. B. zur Heizung eines Gebäudes und/oder zum Erwärmen von Brauchwasser genutzt wird, von besonderer Bedeutung ist. Unter Umgebungsluft wird hier insbesondere die Außenluft, außerhalb von Gebäuden verstanden, auch wenn der Verdampfer oder Wärmetauscher selbst in einem Gebäude, beispielsweise einem frostfreien Aufstellraum, angeordnet ist. Der Verdampfer oder Wärmetauscher wird auch in einem solchen Fall von Außenluft durchströmt, die über geeignete Strömungswege geleitet wird.
  • Ein Verdampfer einer Luft-Wärmepumpe wird im Normalbetrieb in seinem Inneren von einem sehr kalten Kältemittel, dessen Temperatur deutlich unter der der Umgebungsluft liegt, durchströmt, wobei der Umgebungsluft Wärme entzogen wird, welche das Kältemittel verdampft. Insbesondere Teile der Außenoberfläche des Verdampfers können dabei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt von Wasser annehmen. Entsprechend gilt dies auch für andere Wärmetauscher, die beispielsweise Sole als Wärmeträgermedium nutzen. Dadurch wird Feuchtigkeit aus der Luft (Wasserdampf) kondensiert und gefriert an diesen Teilen zu Wassereis. Dieses Eis behindert mit zunehmender Dicke den Wärmeaustausch und kann sogar zu mechanischen Schäden an dem Verdampfer bzw. Wärmetauscher führen.
  • Es ist daher üblich, bei einer reduzierten Effizienz der Wärmepumpe von einem vereisten Verdampfer oder Wärmetauscher auszugehen und diesen abzutauen. Dazu kann beispielsweise eine Wärmepumpe in umgekehrter Richtung betrieben werden (sie arbeitet dann wie eine Klimaanlage oder ein Kühlschrank), wobei die Innenoberfläche des Verdampfers (der dann quasi als Kondensator dient) aufgeheizt wird und dadurch Eis auf seiner Außenoberfläche abtaut. Das Eis wandelt sich in flüssiges Wasser um, welches abtropft und abgeführt werden kann. Allerdings tritt eine Vereisung an der Umgebungsluft ausgesetzten Verdampfern oder Wärmetauschern besonders auch bei niedrigen Umgebungstemperaturen auf, insbesondere bei Temperaturen der Umgebungsluft unterhalb des Gefrierpunktes von Wasser. Dies erschwert das Abtauen, wobei ungünstige Windbedingungen (Richtung und Geschwindigkeit des Windes sind dabei wichtige Parameter) noch zusätzliche Schwierigkeiten bewirken können.
  • Zudem ist auch bekannt, in solchen Situationen ein dem Verdampfer oder Wärmetauscher zugeordnetes Lufteintrittsgitter, durch welches die Umgebungsluft zugeführt wird, zu enteisen.
  • Allerdings kann eine reduzierte Effizienz der Wärmepumpe auch nach einem Abtauvorgang noch vorliegen. Es ist also wünschenswert, hier eine energetisch effizientere und/oder eine weitreichendere Lösung zu finden, die gewünschte Effizienz der Wärmepumpe sicher und/oder schnell wieder zu erreichen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme wenigstens teilweise zu lindern. Insbesondere soll die Erfindung die Schaffung eines Verfahrens zum Betrieb einer Wärmepumpe und einer Wärmepumpe geeignet zur Durchführung dieses Verfahrens sowie ein zugehöriges Computerprogrammprodukt umfassen. Dabei sollen ggf. auch zusätzliche bzw. umfangreiche Einrichtungen der Wärmepumpe nach Möglichkeit vermieden werden. Die Lösung sollte insbesondere auch integrierbar in bestehende Anlagen sein.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe dienen ein Verfahren, eine Wärmepumpe und ein Computerprogrammprodukt gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, veranschaulicht die Erfindung und gibt weitere Ausführungsbeispiele an.
  • Hierzu trägt ein Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpe bei, wobei diese zumindest einen Verdampfer oder Wärmetauscher aufweist, sowie ggf. ein dieser Komponente zugeordnetes Lufteintrittsgitter. Das Verfahren umfasst zumindest folgende Schritte:
    1. a) Identifizieren einer reduzierten Luftströmung hin zum Verdampfer oder Wärmetauscher;
    2. b) Ermitteln, ob die reduzierte Luftströmung durch einen Eisaufbau verursacht ist;
    3. c) Einleiten eines Störungsprozesses, falls in Schritt b) festgestellt wurde, dass kein Eisaufbau vorliegt.
  • Das Verfahren läuft bevorzugt mindestens einmal in der hier angegebenen Reihenfolge a), b) und c) ab, es ist aber gleichwohl (dabei) möglich, dass die Schritte sich zumindest teilweise zeitlich überlagern und/oder auch (unterschiedlich oft) wiederholt werden. Es ist möglich, dass Ergebnisse der Schritte (zwischen-)gespeichert und im Rahmen eines (nachfolgenden) anderen Schrittes (wieder-)verwendet werden. Es ist möglich, dass zumindest ein Ergebnis eines Schrittes vorliegen muss, bevor ein anderer Schritt eingeleitet und/oder beendet wird. Jeder Schritt kann mehrere Prozesse, Maßnahmen, etc. umfassen, insbesondere solche, die nachfolgend angegeben werden.
  • Bei der Wärmepumpe kann es sich beispielsweise um eine Luft-Wärmepumpe mit Verdampfer oder einem Luft-Sole-Wärmetauscher handeln.
  • In Schritt a) kann eine reduzierte Luftströmung (ggf. durch das Lufteintrittsgitter) hin zum Verdampfer oder Wärmetauscher identifiziert werden. Das kann gleichbedeutend mit einer reduzierten Luftströmung durch den Verdampfer oder Wärmetauscher selbst sein. Dies ist zum Beispiel möglich durch eine aktuelle Messung eines Kennwertes für die Luftströmung. Beispielhalft seien folgende Kennwerte am bzw. in der Umgebung des Lufteintrittsgitters bzw. des Verdampfers oder Wärmetauschers genannt: Luft-Massenstrom, Luft-Volumenstrom, Umgebungsdruck, Druckdifferenz über das Lufteintrittsgitter und/oder den Verdampfer oder Wärmetauscher. Es ist möglich, dass der Kennwert errechnet oder abgeschätzt wird, z.B. über die Ermittlung der aktuellen Leistung des Verdampfers oder des Wärmetauschers bzw. der (Luft-)Wärmepumpe.
  • In Schritt b) wird ermittelt, insbesondere berechnet, abgeschätzt und/oder gemessen, ob die Ursache für die reduzierte Luftströmung bzw. den zugehörigen Kennwert von einem Eisaufbau am Lufteintrittsgitter und/oder am Verdampfer oder Wärmetauscher verursacht ist. Dies kann direkt erfolgen, z.B. indem (mittels eines optischen Sensors) erfasst wird, ob dort Eisaufbau vorliegt. Dazu können Bilder ausgenommen und mit Referenzbildern verglichen werden. Es ist aber auch möglich, dass zunächst eine Komponente der Wärmepumpe anders eingestellt und/oder betrieben wird, und dann anhand von (insbesondere den selben) Kennwerten festgestellt wird, ob sich diese erwartungsgemäß ändern bzw. erwartungsgemäß gleichbleiben. Diese Beobachtung kann in einer Feststellung resultieren, ob die reduzierte Luftströmung durch einen Eisaufbau verursacht ist.
  • Gemäß Schritt c) kann ein vorbestimmter Störungsprozess eingeleitet werden, der gegebenenfalls eine Mehrzahl oder Vielzahl von Routinen (automatisch) auslöst, wenn detektiert wurde, dass die reduzierte Luftströmung nicht (nur) auf einem Eisaufbau basiert bzw. basierte. Der Störungsprozess kann aus einer Gruppe von Routinen in Abhängigkeit des Ergebnisses von Schritt b) und/oder zusätzlichen Maßnahmen im Rahmen des Schrittes c) ausgewählt werden. So ist beispielsweise möglich, dass ein Störungsprozess eingeleitet wird, wenn trotz eines erfolgreichen Abtauens noch eine reduzierte Luftströmung feststellbar ist. Es ist (auch) möglich, dass ein (anderer) Störungsprozess eingeleitet wird, wenn bereits im Vorfeld erkannt wird, dass ein Abtauen des Verdampfers oder Wärmetauschers und/oder des Lufteintrittsgitters keine gewünscht hohe Luftströmung erreichen lässt.
  • In Schritt b) kann ein aktueller oder historischer Umgebungsparameter ausgewertet werden. So kann beispielsweise die aktuelle oder (in einem vorbestimmten, zurückliegenden Zeitraum) aufgezeichnete (äußere) Umgebungstemperatur und/oder Luftfeuchte berücksichtigt werden. Es ist möglich, dass zumindest einer dieser Umgebungsparameter in regelmäßigen zeitlichen Abständen sensorisch erfasst und gespeichert wird, und im Rahmen von Schritt b) diese Daten abgerufen und ausgewertet werden. Dabei ist möglich, dass Grenzwerte vordefiniert sind, bei deren Erreichen ein Eisaufbau ausgeschlossen werden kann als maßgebliche Ursache für die reduzierte Luftströmung.
  • Alternativ oder kumulativ ist möglich, dass in Schritt b) zumindest eine Maßnahme zur Erwärmung des Lufteintrittsgitters ausgeführt wird. Hierzu ist es beispielsweise möglich, eine dem Lufteintrittsgitter und/oder dem Verdampfer bzw. Wärmetauscher zugeordnete elektrische Heizung für ein vorgebbares Heizintervall zu aktivieren. Es ist auch möglich, ein dem Lufteintrittsgitter bzw. dem Verdampfer oder Wärmetauscher zugeordnetes Gebläse zu aktivieren, dass es wärmere Innenraumluft hin zu dem Lufteintrittsgitter bzw. dem Verdampfer oder Wärmetauscher fördert (Umkehrbetrieb).
  • Der Umkehrbetrieb kann insbesondere wie folgt ablaufen: Maßnahme zum Abtauen eines Lufteintrittsgitters eines Verdampfers oder Wärmetauschers einer (Luft-)Wärmepumpe, bei dem während und/oder (zeitlich) nach einem Abtauen des Verdampfers oder Wärmetauschers und vor dessen Wiederabkühlung, ein Umkehrluftstrom durch den Verdampfer zum Lufteintrittsgitter hin und durch dieses hindurch erzeugt wird. In einer bevorzugten Ausführung wird zur Erzeugung des Umkehrluftstromes ein vorhandenes Gebläse der Luft-Wärmepumpe in seiner Strömungsrichtung umgeschaltet. Das erfordert keine zusätzlichen Bauteile bzw. Einrichtungen, sofern das Gebläse eine Umschaltung bauartbedingt bereits erlaubt, sonst könnte dies ggf. auch in einem Computerprogrammprodukt zur Regelung des Gebläses und/ oder der (Luft-) Wärmepumpe entsprechend angepasst werden. Ansonsten kann ein separates Gebläse eingeschaltet werden, welches eine deutlich geringere Leistung als das eigentliche Gebläse haben kann. Insbesondere sollte der Umkehrluftstrom gerade eine solche (Strömungs-) Geschwindigkeit haben, dass die strömende Luft nach Durchlaufen des Lufteintrittsgitters 1 bis 10 K [Kelvin], vorzugsweise 3 bis 6 K, über dem Gefrierpunkt von Wasser dort liegt. So ist einerseits ein Abtauen des Lufteintrittsgitters sichergestellt, es wird aber nicht unnötig viel Energie durch das Lufteintrittsgitter hindurch an die Umgebung abgegeben.
  • Eine direkte Erkennung einer (teilweisen) Blockade des Lufteintrittsgitters kann durch Abnahme des durch das Gebläse geförderten Luftvolumenstroms erfolgen:
    • Signalauswertung und Beurteilung des geförderten Luftvolumenstroms über einen Volumenstromsensor;
    • Signalauswertung und Beurteilung des geförderten Luftvolumenstroms über eine Druckdifferenz über den Verdampfer beziehungsweise Wärmetauscher;
    • Signalauswertung und Beurteilung des geförderten Luftvolumenstroms über die elektrische Leistungsaufnahme eines Motors des Gebläses.
  • Eine indirekte Erkennung einer (teilweisen) Blockade des Lufteintrittsgitters kann durch Abnahme der Wärmeentzugsleistung über den Verdampfer/Wärmetauscher im Heizbetrieb erfolgen:
    • Signalauswertung und Beurteilung der Wärmeentzugsleistung über eine Temperaturdifferenz;
    • Signalauswertung und Beurteilung der Wärmeentzugsleistung über die Verdampfungstemperatur, die üblicherweise in einem zugehörigen Steuergerät als Information zur Verfügung steht;
    • Signalauswertung und Beurteilung der Wärmeentzugsleistung über die Verflüssigungs- oder/und Verdampfungsleistung, die üblicherweise in einem zugehörigen Steuergerät als Information zur Verfügung steht.
  • Bevorzugt wird vor der Initiierung des Schrittes c) und nach der Maßnahme zur Erwärmung des Lufteintrittsgitters die Luftströmung durch das Lufteintrittsgitter hin zum Verdampfer oder Wärmetauscher aktuell bestimmt und mit der in Schritt a) zugrunde gelegten Luftströmung verglichen, wobei das Ergebnis des Vergleichs in Schritt b) berücksichtigt wird. Es kann praktisch zunächst noch einmal eine Bestimmung der Luftströmung in der gleichen oder ähnlichen Art ausgeführt werden, wie diese Schritt a) zugrunde lag. Damit kann ein verlässlicher und aussagekräftiger Vergleich der beiden Situationen vor und nach der Maßnahme zur Erwärmung des Lufteintrittsgitters erreicht werden. Hat sich die Situation nicht wesentlich geändert, wird mit Schritt c) bzw. weiteren (Störungs-)Prozessen fortgefahren. Hat sich die Situation maßgeblich geändert, kann ggf. auf einen Eisaufbau als Ursache geschlossen werden und es wird bevorzugt wieder in den Normalbetrieb der Luft-Wärmepumpe gewechselt.
  • Es ist möglich, dass vor der Initiierung des Schrittes c) und nach der Maßnahme die Effizienz der Wärmepumpe ermittelt und mit einem Referenzwert verglichen wird, wobei das Ergebnis des Vergleichs in Schritt b) berücksichtigt wird. Die Bewertung der (neuen) Situation (nach der Maßnahme zur Erwärmung des Lufteintrittsgitters) kann zum Beispiel auch anhand abgeleiteter Kennwerte betreffend die Effizienz der Wärmepumpe erfolgen. Beispielsweise kann aufgrund der Maßnahme eine vorbestimmte Effizienz-Steigerung (oder Leistungszunahme) erwartet werden. Wird diese erreicht, kann ggf. auf einen Eisaufbau als Ursache geschlossen werden und es wird bevorzugt wieder in den Normalbetrieb der Luft-Wärmepumpe gewechselt. Hat sich die vorbestimmte Effizienz-Steigerung nicht erreichen lassen, wird ggf. mit weiteren (Störungs-)Prozessen fortgefahren.
  • Der Störungsprozess in Schritt c) kann eine Verstellung von Lamellen des Lufteintrittsgitters umfassen. Danach kann die Luftströmung durch das Lufteintrittsgitter hin zum Verdampfer oder Wärmetauscher gemessen (bestimmt berechnet, etc.) und mit der in Schritt a) zugrunde gelegten Luftströmung und/oder einem Referenzwert verglichen werden. Bevorzugt liegt ein Kennfeld vor, anhand derer (übliche bzw. korrekte) Luftströmungen über verschiedene Stellungen der Lamellen des Lufteintrittsgitters bestimmbar sind. So kann beispielsweise geprüft werden, ob die festgestellte Reduktion nur in einer von mehreren Stellungen der Lamellen vorliegt. Außerdem kann die Verstellung ggf. direkt auch dort befindlichen Eisaufbau (mechanisch) und/oder an bzw. im Lufteintrittsgitter anhaftende Fremdkörper entfernen.
  • Der Störungsprozess in Schritt c) kann (auch) umfassen, dass ein Störsignal erzeugt wird, welches (automatisch) an einen vorbestimmten Empfänger versendet wird. Das Störsignal kann als Information einer Person bzw. deren mobiles Empfangsgerät, einer Datenbank (in der Cloud) und/oder der Luft-Wärmepumpe bereitgestellt werden. Der Erhalt des Störsignals kann eine Blockierung/Abschaltung und/oder einen Notbetrieb der Luft-Wärmepumpe (unmittelbar) zur Folge haben.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird auch eine (Luft-)Wärmepumpe vorgeschlagen, zumindest umfassend einen Verdampfer oder Wärmetauscher sowie ein zugeordnetes Lufteintrittsgitter, und Mitteln, die so angepasst sind, dass sie die Schritte des hier vorgeschlagenen Verfahrens ausführen.
  • Einem weiteren Aspekt folgend wird auch ein Computerprogramm vorgeschlagen, umfassend Befehle, die bewirken, dass die hier offenbarte (Luft-)Wärmepumpe die hier vorgeschlagenen Verfahrensschritte ausführt. Es kann zudem ein computerlesbares Medium vorgesehen sein, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.
  • Um die Eis- und Frostformationen an Komponenten im Luftstrombereich zu entfernen, sind vor allem thermische Verfahren zur Abtauung bekannt, bei denen bei Bedarf entweder über eine Heizpatrone oder über eine Kreislaufumkehr des Kältekreises eines Lamellenrohr-Wärmeübertrager aufgeheizt wird. Die Wärme des aufgeheizten Lamellenrohr-Wärmeübertragers kann genutzt werden, um den Luftauslass und den Ventilator von Eis zu befreien, indem sie durch einen vom Gebläse erzeugten Luftstrom zu den vereisten Komponenten im Luftstrombereich bewegt wird. Durch das oben beschriebene Verfahren eines umgekehrten Luftstroms kann zudem auch das Lufteintrittsgitter von Eis befreit werden. Der Bedarf einer Abtauung der Außeneinheit wird unter anderem anhand einer geringen Verdampfungstemperatur erkannt. Während der Abtauung wird die gesamte Heizleistung der Wärmepumpe für das Aufheizen des Verdampfers verwendet und steht nicht für die Wärmeerzeugung des Heizkreises zu Verfügung. Stattdessen wird dem Heizkreis zusätzlich Energie entzogen.
  • Es wurde nunmehr erkannt, dass besonders während der Jahreszeit um den Herbst sich z.B. durch erhöhte Luftbewegung in unmittelbarer Umgebung des Aufstellungsorts der Wärmepumpenaußeneinheit Verschmutzungen wie z.B. Pflanzenreste und Laub am Lufteintritt ansammeln können. Durch die Verschmutzung wird, wie beim Eisaufbau an den Komponenten im Luftstrombereich, der benötigte Querschnitt der Luftströmung verringert oder teilweise blockiert und so die Wärmeübertragung von der Luft auf das Kältemittel beeinträchtigt. Eine Verformung der Lamellen des Lamellenrohr-Wärmeübertragers führt ebenfalls zu einer Verringerung des Querschnitts der Luftströmung. Diese beiden Ursachen führen, wie auch die Vereisung, zu einer reduzierten Ausbeute der Nutzwärme und zu einem Abfall der Verdampfungstemperatur, wodurch die Gesamteffizienz der Wärmepumpe erheblich reduziert wird und der Stromverbrauch ansteigen kann.
  • Durch den Abfall der Verdampfungstemperatur aufgrund der Verschmutzung oder durch die Beschädigungen der Lamellen im Wärmeübertrager können abhängig von jeweiligen Ermittlungsroutinen außerdem vermehrt Abtauungen durch die Wärmepumpensteuerung ausgelöst werden, obwohl gar keine Vereisung vorliegt. Dies reduziert die Effizienz des Wärmepumpenbetriebs weiter.
  • Das Problem wird nunmehr durch ein Verfahren gelöst, bei dem die Wärmepumpe eine Verschmutzung bzw. Beeinträchtigung des Luftstromes durch Beschädigung etwa der Lamellen automatisch erkennen kann. Somit kann der Wärmepumpenbetreiber durch eine Wartungsmeldung auf die Verschmutzung bzw. Beschädigung hingewiesen werden, sodass diese im Außengerät der Wärmepumpe rechtzeitig entfernt und ein effizienter Betrieb gewährleistet werden kann.
  • Das Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Wärmepumpe anhand von Anlagenmessdaten unterscheidet, ob eine Verschmutzung bzw. Beschädigung oder eine Eisbildung der Komponenten im Luftstrombereich vorliegt. Alle genannten Beeinträchtigungen wirken sich durch die Verringerung bzw. lokale Blockade des Luftstroms ähnlich auf den Kältekreis aus.
  • Die Eisbildung am Lamellenrohr-Wärmeübertrager kann durch einen oder mehrere Abtauvorgänge entfernt werden. Insbesondere durch einen umgekehrten Ventilatorbetrieb kann eine Eisbildung an allen Komponenten im Luftstrombereich und nicht nur im Lamellenrohr-Wärmeübertrager und Luftauslassbereich, sondern auch im Lufteinlassbereich und insbesondere einem Lufteintrittsgitter auch bei widrigen Umgebungsbedingungen zuverlässig entfernt werden. Liegt keine Verschmutzung bzw. Beschädigung vor, lösen sich dadurch die Beeinträchtigungen durch die Eisbildung im Lufteintrittsbereich wieder auf und die Leistung bzw. die Effizienz der Wärmepumpe erreichen wieder das Niveau des Zustands ohne Eisansatz. Dies kann z.B. anhand von Leistungsdaten von der Wärmepumpe erkannt werden.
  • Bleibt die Steigerung der Leistung sowie der Effizienz der Wärmepumpe nach einem definierten Enteisungsvorgang aus, wird z. B. über das Ausschlussprinzip darauf geschlossen, dass es sich bei der Ursache, die eine Beeinträchtigung der Wärmepumpenleistung und Wärmepumpeneffizienz als Folge hat, um eine Verschmutzung bzw. Beschädigung handelt. Eine so erkannte Verschmutzung bzw. Beschädigung wird als Hinweis oder Wartungsmeldung auf der Anzeigeeinrichtung der Wärmepumpe dem Wärmepumpenbetreiber angezeigt. Der Wärmepumpenbetreiber hat dadurch die Möglichkeit, einem ineffizienten Betrieb der Wärmepumpe und einer möglichen Störung der Maschine vorzubeugen.
  • Die thermischen Abtauverfahren nach dem Stand der Technik eignen sich nicht, um Schmutz im Lufteintrittsbereich zu entfernen und/oder eine Beschädigung der Lamellen rückgängig zu machen. Das Säubern der Komponenten im Luftstrombereich bzw. das Geradebiegen der Lamellen des Lamellenrohr-Wärmeübertragers muss vom Anlagenbetreiber bei Bedarf manuell erfolgen, um einen störungsfreien und ungehinderten Luftstrom zu gewährleisten. Eine visuelle Kontrolle der Außeneinheit und die entsprechende Servicearbeit (Säubern, Schmutzentfernung, Reparatur) musste bislang allein nach Ermessen des Betreibers erfolgen, weil ein entsprechender Bedarf nicht von der Wärmepumpenanlage automatisch erkannt werden konnte. Besonders bei schwer einsehbaren Wärmepumpenaufstellungen und/oder widrigen Witterungsbedingungen ist eine regelmäßige optische Überprüfung des Luftstrombereichs durch den Wärmepumpenbetreiber nicht zu erwarten. Dadurch bleibt ein durch die Verschmutzung verursachter ineffizienter Wärmepumpenbetrieb unter Umständen unbemerkt, wodurch die Wärmepumpe in einen Störungsmodus gelangen kann, in der kein Heizbetrieb mehr möglich ist. Hier schafft die Erfindung eine signifikante Verbesserung.
  • Die mit Bezug auf das Verfahren geschilderten Merkmale können gleichermaßen zur Charakterisierung der Wärmepumpe genutzt werden, und umgedreht.
  • Insbesondere kann die Luft-Wärmepumpe mit einem Lamellenrohr-Wärmeübertragers als Wärmetauscher ausgeführt sein. Die Luft-Wärmepumpe kann eingerichtet sein, das hier vorgeschlagene Verfahren durchzuführen.
  • Ein schematisches Ausführungsbeispiel der Erfindung, auf das diese jedoch nicht beschränkt ist, und die Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Verfahrens und zugehöriger Vorrichtung werden im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es stellt dar:
    • Fig. 1:
    eine Anordnung eines abzutauenden Lufteintrittsgitters eines Verdampfers in einem Gehäuse.
  • Fig. 1 zeigt schematisch eine typische Anwendungsform der Erfindung. Diese tritt hauptsächlich bei Luft-Wärmepumpen 22 mit Verdampfer auf, die hier als Beispiel verwendet wird. Es gibt aber Anwendungsfälle z. B. bei Luft-Sole-Wärmetauschern mit einer ähnlichen Problemstellung.
  • Ein Kältemittelkreislauf 8 entzieht der Umgebungsluft 20 mittels eines Verdampfers 3 Wärme. Der Verdampfer 3 wird von Kältemittel durchströmt, welches in dem Kreislauf mittels eines Kompressors 9 komprimiert wird, in einem Wärmetauscher 10 Wärme an einen (nicht dargestellten) Heizkreislauf abgibt und in einem Entspannungsventil 11 entspannt und dabei verflüssigt und sehr stark abgekühlt wird.
  • Umgebungsluft 20 wird mittels eines Gebläses 4 (oder Lüfters) mit einem Motor 7 in einem vorwärts gerichteten Luftstrom V durch den Verdampfer 3 geführt. Die in der Umgebungsluft enthaltene und so übertragene Wärme verdampft das Kältemittel im Verdampfer 3 wieder. Der Verdampfer 3 ist im Betrieb sehr kalt, nämlich z. B. 10 bis 30 K unter dem Gefrierpunkt von Wasser, weshalb Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft 20, zumindest bei ungünstigen Witterungsbedingungen, dort gefrieren und eine Eisschicht bilden kann. Dies kann ein Grund für einen reduzierten Wärmeübergang sein und kann zu Schäden führen, weshalb der Verdampfer 3 bei Bedarf abgetaut werden muss. Abgetautes Eis tropft als Wasser in eine Auffangwanne 6 und wird von dort abgeleitet. In vielen Fällen muss auch die Auffangwanne 6 beheizbar sein, um wiederum deren Vereisung zu verhindern.
  • Der Verdampfer 3 ist in einem Verdampfergehäuse 1 (oder in einem geeigneten Aufstellraum) untergebracht, wobei die Umgebungsluft 20 durch ein Lufteintrittsgitter 2 in das Verdampfergehäuse 1 (oder einen zum Aufstellraum führenden Schacht) eintritt, welches wiederum auch vereisen kann. Dies kann durch die Witterung (Schnee, Eisregen etc.) geschehen, aber auch durch eine räumliche Nähe zum Verdampfer 3, der zumindest in einer Stillstandszeit nach einer Betriebsphase das Lufteintrittsgitter 2 abkühlt und damit zum Ausfrieren von Luftfeuchtigkeit beitragen kann. Um das Lufteintrittsgitter 2 bei Bedarf abtauen zu können, wird während und/oder nach einem Abtauen des Verdampfers 3 ein Umkehrluftstrom U durch den Verdampfer 3 zum Lufteintrittsgitter 2 und durch dieses hindurchgeführt.
  • Hierfür kann mindestens ein Eintrittssensor 12 sehr nützlich sein, der z. B. entweder den Druck oder den Volumenstrom zwischen Lufteintrittsgitter 2 und Verdampfer 3 misst. In Verbindung mit mindestens einem entsprechenden Austrittssensor 13, z.B. nahe eines Luftauslass 5, können Aussagen über die Umgebungsbedingungen von Verdampfer 3 und Lufteintrittsgitter 2 gewonnen werden. Der Eintrittssensor 12 ist über eine Messleitung 14 mit einer Steuer- und Regeleinheit 18 verbunden, ebenso der Austrittssensor 13 über eine Messleitung 15. Auch der Motor 7 des Gebläses 4 ist über eine kombinierte Mess- und Steuerleitung 16 mit der Steuer- und Regeleinheit 18 verbunden, so dass diese einerseits Informationen z. B. über die Drehzahl und Leistungsaufnahme des Gebläses 4 erhält, andererseits Steuerbefehle an das Gebläse 4 geben kann, in welcher Richtung und wie stark es Umgebungsluft 20 fördern soll. Weitere Sensoren 21 können über weitere Sensorverbindungen 17 mit der Steuer- und Regeleinheit 18 verbunden sein.
  • Es können viele Informationen bei der Diagnose des Zustandes von Verdampfer 3 und Lufteinlassgitter 2 oder deren Umgebung verwertet werden, insbesondere Daten über den jeweiligen Wirkungsgrad der Luft-Wärmepumpe 22 im Vergleich zu einem erwarteten Wirkungsgrad unter gegebenen Bedingungen. Generell können in der Steuer- und Regeleinheit 18 Referenzwerte (Kalibrierdaten) gespeichert sein, mit denen tatsächlich gemessene Parameter verglichen werden können, um zu ermitteln, ob ein Eisaufbau vorliegt, und wenn ja, ob er am Verdampfer 3 und/oder am Lufteitrittsgitter 2 auftritt.
  • Muss das Lufteintrittsgitter 2 abgetaut werden, so wird entweder das Gebläse 4 während und/oder nach dem Abtauen des Verdampfers 3 zur Erzeugung eines Umkehrstromes U angesteuert, sofern die Bauart des Gebläses dies zulässt (z. B. bei einem Axial-Lüfter), oder es wird ein separates Gebläse 19 eingeschaltet (bei ausgeschaltetem Gebläse 4), um den Umkehrluftstrom U zu erzeugen. Der Umkehrluftstrom U ist typischerweise deutlich schwächer als der maximal mögliche vorwärts gerichtete Luftstrom V, was durch entsprechende Länge der zugehörigen Pfeile veranschaulicht ist. Er beträgt meist weniger als 10%, ggf. 1 bis 5 % des maximalen vorwärts gerichteten Luftstromes V. Daher kann ein eventuell erforderliches separates Gebläse 19 deutlich kleiner sein als das Gebläse 4 für den Normalbetrieb.
  • In manchen Fällen ist das Lufteinlassgitter 2 verstellbar, z. B. in Form von Lamellen ausgebildet und kann mehr oder weniger weit geöffnet, manchmal sogar ganz verschlossen werden. Ein solches auch als Wetterschutzgitter dienendes verstellbares Lufteinlassgitter 2 sollte während seines Abtauens nicht vollständig geschlossen sein (sonst könnte man ja keinen Umkehrluftstrom U erzeugen), aber auch nicht ganz geöffnet sein, da dann mehr Wärme an die Umgebung abgegeben wird als nötig. Eine fast geschlossene Stellung unterstützt einen effizienten Abtauvorgang.
  • Die vorliegende Erfindung erlaubt es, ein Lufteintrittsgitter 2 vor einem Verdampfer 3, das durch Witterungsbedingungen und/oder Betrieb vereist ist, auch bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen unter dem Gefrierpunkt von Wasser und/oder ungünstigen Windverhältnissen abzutauen.
  • Eine solche Vorrichtung ist zudem mit einer Zusatzfunktion ausgeführt, welche folgende Schritte ausführt:
    1. a) Identifizieren einer reduzierten Luftströmung (durch das Lufteintrittsgitter 2) hin zum Verdampfer oder Wärmetauscher 3;
    2. b) Ermitteln, ob die reduzierte Luftströmung durch einen Eisaufbau (insbesondere am Lufteintrittsgitter 2) verursacht ist;
    3. c) Einleiten eines Störungsprozesses, falls in Schritt b) festgestellt wurde, dass kein Eisaufbau vorliegt.
  • Im Rahmen des Schrittes a) kann auf zumindest einen der vorstehend genannten Sensoren oder auf mehrere der Sensoren zurückgegriffen werden, so dass deren aktuelle oder historische Messdaten zur Identifikation der reduzierten Luftströmung durch das Lufteintrittsgitter 2 genutzt werden.
  • Es ist möglich, dass zum Beispiel in dem Fall, indem in Schritt b) aktuelle und/oder historische Umgebungsparameter ausgewertet und einen Eisaufbau als mögliche oder wahrscheinliche Ursache erkennen lassen, ein Abtauvorgang ausgelöst wird, insbesondere wie vorstehend erläutert. Ist dieser Abtauvorgang abgeschlossen, kann erneut geprüft werden, ob eine reduzierte Luftströmung durch das Lufteintrittsgitter und/oder den Verdampfer/Wärmetauscher 3 vorliegt. Falls nicht, ist die Störung beseitigt und es kann der normale Betrieb (wieder) fortgesetzt werden.
  • Wird keine ausreichende Erhöhung der Luftströmung durch das Lufteintrittsgitter 2 bzw. den Verdampfer / Wärmetauscher 3 festgestellt, kann dann ein Störprozess gemäß Schritt c) eingeleitet bzw. ausgeführt werden. Die Auswahl, welcher Störprozess nun am schnellsten und/oder einfachsten den Normalbetrieb wieder herstellen kann, kann auf Basis der Ergebnisse bzw. Maßnahmen des Schrittes a) und/oder b) selektiv ausgewählt werden. Zum Beispiel kann das Säubern der Komponenten im Luftstrombereich bzw. das Geradebiegen der Lamellen des Lamellenrohr-Wärmeübertragers 3 vom Anlagenbetreiber automatisch angefragt werden. Vorab wäre auch möglich, z.B. durch Verstellen des Lufteintrittsgitters 2 daran anhaftende Verschmutzungen selbstständig zu entfernen. Es kann ggf. auch eine angepasste Störmeldung erzeugt und versendet werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Verdampfergehäuse
    2
    Lufteintrittsgitter
    3
    Verdampfer (oder Wärmetauscher)
    4
    Gebläse / Axial-Lüfter
    5
    Luftauslass
    6
    Auffangwanne
    7
    Motor
    8
    Kältemittelkreislauf
    9
    Kompressor
    10
    Wärmetauscher zu einem Heizkreislauf
    11
    Entspannungsventil
    12
    Eintrittssensor
    13
    Austrittssensor
    14
    Messleitung vom Eintrittssensor
    15
    Messleitung vom Austrittssensor
    16
    Mess- und Steuerleitung
    17
    Sensorverbindungen (zu anderen Komponenten)
    18
    Steuer- und Regeleinheit
    19
    Separates Gebläse
    20
    Umgebungsluft
    21
    Weitere Sensoren
    22
    Wärmepumpe
    V
    Vorwärts gerichteter Luftstrom
    U
    Umkehrluftstrom

Claims (9)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpe (22), aufweisend zumindest einen Verdampfer oder Wärmetauscher (3), welches gekennzeichnet ist durch zumindest folgende Schritte:
    a) Identifizieren einer reduzierten Luftströmung hin zum Verdampfer oder Wärmetauscher (3);
    b) Ermitteln, ob die reduzierte Luftströmung durch einen Eisaufbau verursacht ist;
    c) Einleiten eines Störungsprozesses, falls in Schritt b) festgestellt wurde, dass kein Eisaufbau vorliegt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) aktuelle oder historische Umgebungsparameter ausgewertet werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) zumindest eine Maßnahme zur Erwärmung eines Lufteintrittsgitters (2) und/oder des Verdampfers oder Wärmetauschers (3) ausgeführt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Initiierung des Schrittes c) und nach der Maßnahme die Luftströmung durch das Lufteintrittsgitter (2) hin zum Verdampfer oder Wärmetauscher (3) aktuell bestimmt und mit der in Schritt a) zugrunde gelegten Luftströmung verglichen wird, wobei das Ergebnis des Vergleichs in Schritt b) berücksichtigt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Initiierung des Schrittes c) und nach der Maßnahme die Effizienz der Wärmepumpe (22) ermittelt und mit einem Referenzwert verglichen wird, wobei das Ergebnis des Vergleichs in Schritt b) berücksichtigt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Störungsprozess in Schritt c) eine Verstellung der Lamellen eines Lufteintrittsgitters (2) umfasst und die Luftströmung durch das Lufteintrittsgitter (2) hin zum Verdampfer oder Wärmetauscher (3) danach gemessen und mit der in Schritt a) zugrunde gelegten Luftströmung und/oder einem Referenzwert verglichen wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Störungsprozess in Schritt c) ein Störsignal erzeugt, welches an einen vorbestimmten Empfänger versendet wird.
  8. Wärmepumpe (22), zumindest umfassend einen Verdampfer oder Wärmetauscher (3), und Mitteln, die so angepasst sind, dass sie die Schritte des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausführen.
  9. Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Wärmepumpe (22) des Anspruchs 8 die Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausführt.
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