EP4647672A1 - Steuervorrichtung für eine wärmepumpenanlage, verfahren zum steuern einer wärmepumpenanlage, wärmepumpensystem und computerprogrammprodukt - Google Patents

Steuervorrichtung für eine wärmepumpenanlage, verfahren zum steuern einer wärmepumpenanlage, wärmepumpensystem und computerprogrammprodukt

Info

Publication number
EP4647672A1
EP4647672A1 EP25155303.8A EP25155303A EP4647672A1 EP 4647672 A1 EP4647672 A1 EP 4647672A1 EP 25155303 A EP25155303 A EP 25155303A EP 4647672 A1 EP4647672 A1 EP 4647672A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
delivery rate
air
value
ventilation device
air parameter
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
EP25155303.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian BERRETH
Thomas Niggemann
Jan RÜSEN
Joachim Maul
Benny KONTOROWITZ
Christof Pawlowsky
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.)
Viessmann Holding International GmbH
Original Assignee
Viessmann Holding International 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 Viessmann Holding International GmbH filed Critical Viessmann Holding International GmbH
Priority to EP26163925.6A priority Critical patent/EP4733676A2/de
Publication of EP4647672A1 publication Critical patent/EP4647672A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • F24H15/12—Preventing or detecting fluid leakage
    • 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
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/08—Arrangements for drainage, venting or aerating
    • F24D19/082—Arrangements for drainage, venting or aerating for water heating systems
    • F24D19/083—Venting arrangements
    • 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
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1009—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating
    • F24D19/1039—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating the system uses a heat pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F24F11/32—Responding to malfunctions or emergencies
    • F24F11/36—Responding to malfunctions or emergencies to leakage of heat-exchange fluid
    • 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
    • F24H15/345—Control of fans, e.g. on-off control
    • F24H15/35—Control of the speed of fans
    • 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
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/12—Heat pump
    • F24D2200/123—Compression type 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
    • F25B2400/00—Component parts or details not otherwise provided for in this subclass
    • F25B2400/12—Inflammable refrigerants
    • 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
    • F25B25/00—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
    • F25B25/005—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00 using primary and secondary systems

Definitions

  • the present invention relates to a control device, a method for controlling a heat pump system, a heat pump system and a computer program product.
  • thermodynamic devices that, through a connection with a heat source system, make different energy sources from the environment, for example in the form of aerothermal energy, geothermal energy or hydrothermal energy, usable for room air conditioning and/or the temperature control of domestic hot water.
  • the heat pump system acts as an interface, enabling the flow of energy or heat between the heat source system and one or more target systems, such as a heating, ventilation, or domestic hot water circuit.
  • target systems such as a heating, ventilation, or domestic hot water circuit.
  • thermal energy can be supplied to or extracted from the target system, for example, to raise or lower the temperature of an energy transfer medium in the heating circuit. This allows rooms to be either heated or cooled.
  • the case in which the heat flow is directed into the target system is referred to as heating mode of the heat pump system.
  • the reverse case, in which the heat flow is extracted from the target system is referred to as cooling mode.
  • the heat pump system can be configured either to enable only one of the two operating modes or to allow switching between them, for example, to cool in summer and heat in winter.
  • the heat pump system typically comprises a closed thermodynamic working circuit in which a working medium circulates. At at least one point in this working circuit, heat energy can be supplied to the working medium, while at at least one other point, heat energy can be extracted from the working medium.
  • Hydrocarbon-based refrigerants especially naturally occurring hydrocarbons, should preferably be used as the working medium. These are characterized by the Compared to other working fluids, it offers high efficiency in the operation of the heat pump system.
  • An example of this is a propane-based refrigerant, especially R290 (propane).
  • EP 3 712 531 A1 An air-to-water heat pump system designed to ensure the operation of a left-hand thermodynamic cycle with a flammable working fluid in a closed system.
  • the heat pump system comprises a preferably hermetically sealed housing with inlet and outlet pipes, as well as a fan for drawing in outside air.
  • One object of the present invention is to provide, starting from the prior art, an improved control concept for a heat pump system that allows for safer and at the same time more efficient operation of the heat pump system.
  • control device a method for controlling a heat pump system according to claim 7, a heat pump system according to claim 13 and a computer program product according to claim 15 are provided.
  • a control device for controlling a heat pump system comprises a safety enclosure, a working circuit for a working fluid, which is at least partially located inside the safety enclosure, and a ventilation device connected to the safety enclosure and configured to supply air to and/or exhaust air from the interior of the safety enclosure.
  • the control device can be coupled to the ventilation device and, in a coupled state, is configured to control the ventilation device.
  • the control device includes an air parameter sensor which is set up to detect an air parameter inside the safety enclosure, wherein the control device is set up to adjust the delivery rate of the ventilation device as a function of an actual value of the air parameter inside the safety enclosure detected by the air parameter sensor.
  • This provides a control device that can reliably monitor the interior of a safety enclosure using an air parameter sensor and is designed to control a ventilation device of the heat pump system based on the actual values recorded by the air parameter sensor.
  • a safety enclosure is defined as any enclosure of a heat pump system that encloses at least part of the working circuit.
  • a safety enclosure may be sealed off from its surroundings to prevent the unintentional escape of gas from the interior into the environment, thus protecting the surroundings from contamination.
  • this does not preclude the possibility that gas from the interior may be intentionally vented through specially provided outlets in the safety enclosure, which in this case would constitute an intentional release.
  • the safety enclosure can be designed in such a way that, apart from inlet and outlet openings provided for in the design, for example for introducing purge air or for extracting gas from the interior, the interior is essentially gas-tight from the environment of the safety enclosure.
  • Essentially gas-tight should be understood to mean that a leak, i.e., an unintentional escape of gas from the interior, may occur, but the leakage rate is preferably less than or equal to a predetermined limit.
  • the last-mentioned leakage rate is to be understood as a hermetically sealed safety enclosure.
  • a primary leakage can also be a leakage where working fluid can enter a connected hydraulic system, from which it is returned to the safety enclosure.
  • the working fluid escapes from the working circuit into the safety enclosure.
  • This escape of working fluid from the ideally sealed working circuit can be caused, for example, by leaking connection components within the circuit, such as due to material fatigue, or by damage to the heat exchangers, such as frost damage.
  • the presented control device for controlling a heat pump system enables, for example, a very efficient removal of escaped working fluid, since a quantitative assessment can be carried out using the air parameter sensor, for example of gaseous working fluid located in the interior.
  • a correspondingly high delivery rate can be set by the control device in order to bring about, for example, a rapid change in the air parameter in the interior.
  • the control device thus allows for efficient, demand-dependent control of the heat pump system with regard to the condition of the air inside the safety enclosure.
  • the function in question can be, for example, but is not limited to, a linear or polynomial function, a step function, a rational function, etc., which may optionally include additional input arguments and parameters.
  • the delivery rate of the ventilation device can be adjusted, for example, by setting one or more operating parameters of the ventilation device.
  • the control device can adjust the delivery rate of the ventilation device based on the rotational speed of at least one turbomachine of the ventilation device, by opening or closing ventilation flaps, or by changing the number of turbomachines operated in the ventilation device, if it comprises several.
  • Positioning the air parameter sensor inside the safety housing is advantageous because the sensor is located in close proximity to essential components of the heat pump system.
  • changes in the interior can be detected within a very short time and, if necessary, countermeasures can be initiated.
  • the quantity of gaseous working fluid that has leaked into the interior can be measured as an air quality parameter.
  • the indoor air temperature can also be measured, which in turn can be used to keep the indoor air within a certain temperature range by controlling the ventilation device, in order to prevent, for example, overheating of the working circuit.
  • indoor humidity can also be measured, which in turn can be used to keep the indoor humidity within a certain range by controlling the ventilation system, in order to, for example, prevent corrosion of elements in the working circuit and to prevent condensation.
  • the provided control device thus increases the operational reliability and efficiency of the heat pump system it controls.
  • control device is configured to adjust the delivery rate, depending on the detected actual value of the air parameter, to at least a first and a second delivery rate value, wherein the delivery rate of the ventilation device is not equal to zero for the first and the second delivery rate value and the delivery rate for the first delivery rate value is smaller than for the second delivery rate value.
  • the first and second flow rate values can be adjusted to the components of the ventilation system to ensure particularly efficient operation.
  • the first flow rate value can represent a minimum value that provides a minimum level of ventilation. If the sensor detects an actual air quality value that requires increased ventilation, the control device can adjust the second flow rate value accordingly.
  • the second delivery rate value can also be selected such that it is matched to the ventilation device.
  • a The second delivery rate value is selected, which operates a turbomachine of the ventilation device at a particularly efficient speed, for example its rated speed.
  • control device is further configured to adjust the delivery rate to one or more intermediate delivery rate values between the first and second delivery rate values during the adjustment of the delivery rate, in particular continuously between the first and second delivery rate values.
  • control device can further increase the efficiency of the ventilation system.
  • the air parameter sensor is designed as a temperature sensor, such that the air parameter is a temperature of the air inside the safety enclosure.
  • control device can ensure optimal operating conditions for the components of the heat pump system inside the safety housing.
  • Power electronic components are designed to operate within a specific temperature range, or can be operated more efficiently within a specific temperature range.
  • the control device can, for example, supply larger quantities of air from outside the safety enclosure into it in order to cool the interior.
  • this version of the control device helps to eliminate the need for sensors. This is because the temperature of the interior is controlled by all components located there. Since the temperature is affected, the temperature sensor can monitor temperature changes of these components centrally. Therefore, the components installed inside the safety enclosure do not each need to be equipped with their own temperature sensors.
  • the air parameter sensor is designed as a gas sensor, which is configured to detect a quantity and/or concentration of a gas, which is in particular a gaseous working medium, such that the air parameter is a quantity and/or concentration of the gas inside the safety housing.
  • the control device can thus be used, among other things, for leak detection. If the air parameter sensor is configured, for example, to detect the quantity and/or concentration of the gaseous working medium, a leak can be inferred depending on the detected quantity/concentration; in the case of large quantities, a primary leak can be inferred.
  • control device can, for example, set the delivery rate of the ventilation system to a maximum to enable rapid removal of the working fluid. This increases operational reliability.
  • control device additionally includes a second air parameter sensor, which is configured to detect a second air parameter inside the safety housing.
  • the control device is advantageously configured to adjust the delivery rate during the control of the ventilation device depending on the actual value of the air parameter detected by the air parameter sensor and an actual value of the second air parameter detected by the second air parameter sensor.
  • this design makes it possible to weigh different requirements against each other and/or consider them simultaneously when controlling the ventilation device.
  • leak detection can be carried out as described above, while temperature control is performed simultaneously, also as described above.
  • a quantity/concentration of a gas, preferably the working medium is advantageously detected with a first air parameter sensor as the first air parameter, and the temperature is detected with a second air parameter sensor as the second air parameter.
  • control device is not limited to simply switching the ventilation device on or off, but can adjust the delivery rate depending on the two recorded actual values of the air parameters, more flexible controls are possible.
  • the first and second air parameters recorded can be the same.
  • the temperature of the interior of the safety enclosure can be measured at different locations, thus improving the accuracy of the temperature measurement.
  • an air parameter can be recorded redundantly, allowing for mutual monitoring and plausibility checks based on the recorded values.
  • the quantity/concentration of the working medium is measured at different locations inside the safety enclosure, which, among other things, makes it possible to determine the size of a leak particularly accurately.
  • control device includes a ventilation device which, when the first delivery rate value is set, is configured to deliver a gas volume of at least 35 m3 /h.
  • the ventilation device is therefore preferably dimensioned such that all the gas inside the safety enclosure, provided that the internal volume is less than 35 m3 , is completely exchanged at least once an hour.
  • a method for controlling a heat pump system comprises a step in which a heat pump system, comprising a safety housing, a working circuit for a working medium and a ventilation device, is provided.
  • the working circuit is at least partially arranged in an interior space of the safety enclosure, and the ventilation device is connected to the safety enclosure and configured to supply air to the interior space of the safety enclosure and/or to remove air from it.
  • the provided heat pump system may be a heat pump system that is set up to temper a hydraulic medium, for example to air-condition interior spaces and/or tempered water using heat exchangers.
  • a heat exchanger is included for this purpose, which can transfer energy from the working medium to a hydraulic medium of a hydraulic circuit.
  • the working circuit preferably comprises an evaporator, a compressor, a condenser, and an expansion valve. Preferably, all these components are arranged inside the safety housing.
  • the safety housing may also include other devices, which are likewise located inside the housing and are exposed to the working fluid during operation of the heat pump system. These may include, for example, bypasses, control valves, level measuring devices, etc.
  • the enclosed safety enclosure can, in particular, be a safety enclosure as described above.
  • the ventilation system included in the heat pump system comprises, for example, at least one turbomachine.
  • this turbomachine can be a radial or axial fan.
  • connection between the ventilation device and the safety enclosure is achieved in a known manner, for example, using pipes or hoses.
  • the enclosed turbomachine can also be mounted directly to ventilation openings in the safety enclosure, which can additionally be sealed by means of ventilation flaps or similar devices, if applicable.
  • the preferably included turbomachine of the ventilation device can be mounted in such a way as to blow air into or extract air from the interior of the safety housing.
  • the turbomachine can be arranged at any end of an air supply and/or exhaust duct. More preferably, the turbomachine is designed as an inline fan and can accordingly also be arranged within the air supply and/or exhaust duct.
  • control procedure includes the step of supplying and/or removing air into/from the interior of the safety enclosure by means of the ventilation device.
  • circulation occurs by extracting air from the interior of the safety enclosure. This creates a permanent negative pressure inside the safety enclosure, which advantageously prevents the working medium from escaping. In the event of a leak, water may escape from the safety enclosure into the surrounding area.
  • air can also be permanently supplied into the interior of the safety enclosure in order to operate the components located there within an advantageous temperature range.
  • this air parameter can be, in particular, the quantity/concentration of a gas, preferably the gaseous working medium, and/or a temperature. It should be noted, however, that the presented method is not limited to these examples. In particular, relative or absolute humidity, dew point, pressure, or flow velocity can also be measured as air parameters.
  • control method is not limited to a specific air parameter, the control options are very diverse and the control method can thus be adapted to different situations.
  • control procedure also includes a step of controlling the ventilation device depending on the detected actual value of the air parameter inside the safety enclosure, wherein this step includes at least one adjustment of the ventilation device's delivery rate depending on the detected actual value of the air parameter.
  • This control method can directly counteract unfavorable conditions inside the safety enclosure.
  • the achievable effects are numerous and include safety-related aspects as well as control options that increase the efficiency of the heat pump system.
  • control system can, for example, react to a leak and promptly remove flammable and/or toxic working fluid from the interior of the safety enclosure.
  • control method can prevent the formation of condensation inside the safety enclosure by controlling the supply and/or discharge of air accordingly by adjusting the delivery rate.
  • control method can be used to cool components located inside the safety enclosure by increasing the supply of air.
  • control method can also be advantageously used to determine, depending on a detected temperature inside the safety housing, a To adjust the delivery capacity of the ventilation device so that more or less air is delivered into the interior of the safety enclosure in order to prevent a further drop in the temperature inside the safety enclosure.
  • control method can be used to prevent components of the working circuit from freezing and thus positively influence their service life.
  • control method is not limited to these examples, but also includes further control options for the ventilation device depending on the air parameter measured.
  • the control method comprises a further step in which a first and a second delivery rate value of the ventilation device are defined, which determine the delivery rate of the ventilation device.
  • the delivery rate of the ventilation device is not zero for the first and second delivery rate values.
  • the delivery rate for the first delivery rate value is lower than for the second delivery rate value.
  • setting the delivery rate comprises selecting a delivery rate value from a set of defined first and second delivery rate values depending on the measured actual value of the air parameter and setting the delivery rate to the selected delivery rate value.
  • the first delivery rate value is selected if the recorded actual value of the air parameter is below a predetermined limit value, and/or the second delivery rate value is selected if the recorded actual value of the air parameter is above a predetermined second limit value, which in particular corresponds to the first limit value.
  • the larger of the two specified delivery rates can be advantageously matched to components installed in the ventilation device to be controlled, such as turbomachinery or similar components.
  • control system for example, to control the ventilation device with maximum efficiency even when a high delivery rate is required.
  • an additional step is included in which one or more intermediate delivery rate values of the ventilation device are determined, which define a delivery rate of the ventilation device and which lie between the first and the second delivery rate value.
  • adjusting the delivery rate includes selecting a delivery rate value from a set of the specified first and second delivery rate values and the one specified intermediate delivery rate value or the several specified intermediate delivery rate values depending on the recorded actual value of the air parameter, and adjusting the delivery rate to the selected delivery rate value.
  • the defined delivery rate values can now be understood as limit values or maximum and minimum values of the ventilation system's delivery rate during operation.
  • a function can be stored that maps a recorded actual value of the air parameter to a delivery rate value between the defined first delivery rate value and the defined second delivery rate value.
  • an individual function can be stored that determines how a recorded actual value should be mapped to a set delivery rate value.
  • settings can be configured based on at least two predefined profiles, each with a defined function.
  • control method includes an additional step in which an actual value of a second air parameter is detected inside the safety enclosure.
  • the delivery rate of the ventilation device is preferably adjusted depending on the detected actual value of the (first) air parameter and depending on the detected actual value of the second air parameter.
  • adjusting the delivery rate includes selecting a delivery rate value from a set of the specified first and second delivery rate values and the specified one or more intermediate delivery rate values depending on the recorded actual value of the (first) air parameter and depending on the recorded actual value of the second air parameter, and adjusting the delivery rate to the selected delivery rate value.
  • two actual values of the same air parameter or actual values of different air parameters can be recorded.
  • air parameters can be recorded at the same location or at different locations.
  • the control method can thus perform control with higher accuracy or incorporate different air parameters into the control of the ventilation device. This allows the data to be incorporated. In particular, this makes it advantageous to measure the quantity/concentration of a gas at different points inside the safety enclosure.
  • control system can, for instance, better assess a leakage situation and thus adjust the ventilation system's output more precisely, ultimately further improving the operational reliability of the heat pump system.
  • control method can thus be used to weigh and prioritize different concerns regarding the condition inside the safety enclosure.
  • a dew point inside the safety enclosure and simultaneously a quantity/concentration of the gaseous working medium can be monitored in order to prevent the formation of condensation inside the safety enclosure by controlling the ventilation device and to quickly remove any escaping gaseous working medium in the event of a leak by setting a maximum flow rate.
  • operational safety can preferably be prioritized. Therefore, if an actual value of the quantity/concentration of the gaseous working medium is recorded that suggests a leak, the delivery rate is adjusted depending on the quantity/concentration, even if this would promote the formation of condensate.
  • the presented control method is not limited to these examples and also extends to other implementations.
  • more than two actual values of one or different air parameters are recorded.
  • adjusting the delivery rate further comprises selecting a delivery rate value from a set of the specified first and second delivery rate values and the specified one or more intermediate delivery rate values depending on all recorded actual values of air parameters, or depending on a subset of all recorded actual values of air parameters, and adjusting the delivery rate to the selected delivery rate value.
  • control method is carried out with the proviso of controlling an air temperature in the interior of the safety enclosure, wherein the air parameter is a temperature of the air in the interior of the safety enclosure.
  • Controlling the air temperature inside the safety enclosure helps prevent overheating of the working circuit and/or power electronic components.
  • this design can also prevent the formation of frost, which has a particularly positive effect on the service life of the working circuit.
  • control method is carried out with the proviso of controlling a quantity and/or concentration of a gas in the interior of the safety enclosure, wherein the air parameter is a quantity and/or concentration of the gas in the interior of the safety enclosure.
  • This method can thus enable the use of flammable and/or toxic working fluids in a heat pump system installed indoors, as it allows for an automated response to any leakage. Therefore, the method contributes to increasing the operational reliability of such a heat pump system.
  • the method is carried out with the proviso of controlling an air temperature as well as a quantity and/or concentration of a gas inside the safety enclosure, wherein the air parameter is a temperature of the air inside the safety enclosure and the second air parameter is a quantity and/or concentration of the gas inside the safety enclosure.
  • the procedure can be used to manage and prioritize multiple interests.
  • control objectives are conflicting, for example, if temperature control would lead to less ventilation and/or exhaust air, and controlling the quantity and/or concentration of a gas would lead to greater ventilation, the control objective of the quantity and/or concentration of a gas is preferred, since this regularly has a higher safety relevance.
  • control method comprises an additional step in which a target value for the air parameter is defined. Subsequently, in this embodiment, a step is performed in which a deviation between the defined target value and the measured actual value of the air parameter is determined. The delivery rate is then adjusted based on the determined deviation.
  • a target value is defined for all air parameters for which an actual value is recorded, and deviations between the target values defined for each air parameter and the recorded actual values are determined accordingly.
  • the delivery rate is adjusted based on a subset of the determined deviations.
  • control method is advantageously extended to a regulation method.
  • a control loop with a P, PI, or PID controller is used for this purpose.
  • control method additionally includes a step in which operation of the ventilation device is terminated if a determined deviation falls below a predetermined first deviation limit value.
  • operation of the ventilation device is only terminated if the determined deviation falls below the first deviation limit value.
  • control method additionally includes a step in which operation of the ventilation device is started if the determined deviation exceeds a predetermined second deviation limit value.
  • the ventilation device is only started if the determined deviation exceeds the second deviation limit.
  • the second predetermined deviation limit can also correspond to the first predetermined deviation limit.
  • the selection of the delivery rate value during the adjustment of the delivery rate of the ventilation device is carried out in such a way that the first delivery rate value is selected if the determined deviation exceeds a predetermined third deviation limit value, which corresponds in particular to the second deviation limit value, and/or if the determined deviation falls below a predetermined fourth deviation limit value.
  • the selection of the delivery rate value during the adjustment of the delivery rate of the ventilation device is carried out in such a way that the second delivery rate value is selected if the determined deviation exceeds a predetermined fifth deviation limit value, which corresponds in particular to the fourth deviation limit value.
  • control system allows the control system to react specifically to particular situations, which can be defined using deviation limits, further increasing operational flexibility.
  • operation of the ventilation device can be prevented if otherwise damage to the heat pump system is imminent.
  • the operation of the ventilation device can be stopped.
  • This implementation of the control method therefore allows for a particularly convenient configuration using only a few values.
  • a heat pump system comprising a control device as described above and a heat pump system.
  • the heat pump system comprises at least one safety housing, a working circuit for a working medium, which is at least partially arranged in an interior of the safety housing, and a ventilation device connected to the safety housing and configured to supply air to and/or exhaust air from the interior of the safety housing.
  • the control device is coupled to the ventilation device of the heat pump system and configured to control it by means of a method, in particular according to the aspect described above.
  • the heat pump system additionally comprises at least one hydraulic circuit which is coupled to the working circuit for heat transfer, wherein the working circuit is configured to temper a hydraulic medium flowing in the hydraulic circuit.
  • the heat pump system can thus be used in a variety of ways, for example to temperature-control rooms or to provide tempered domestic hot water.
  • the working circuit of the heat pump system comprises a switching device by which the working circuit can be switched between a first and a second operating mode, wherein in the first operating mode a first heat exchanger heats the working medium, i.e., in particular functions as an evaporation device for the working medium, and a second heat exchanger cools the working medium, i.e., in particular functions as a condensation device for the working medium, and wherein in the second operating mode the second heat exchanger heats the working medium, i.e., in particular functions as an evaporation device for the working medium, and the first heat exchanger cools the working medium, i.e., in particular functions as a condensation device for the working medium, such that the The heat pump system can be used to heat and cool the hydraulic medium in the hydraulic circuit.
  • a computer program product which includes commands which, when executed by a control device of a heat pump system as described above, cause it to execute a control procedure as described above.
  • FIG. 1A A schematic view shows a first embodiment of the presented heat pump system 100, comprising the heat pump system 101 and the control device 50.
  • FIG. 2A shows a schematic view of a second embodiment of the presented heat pump system 100, comprising the heat pump system 101 and the control device 50.
  • FIG. 3A A schematic view shows a first embodiment of the presented heat pump system 100, comprising the heat pump system 101 and the control device 50.
  • the heat pump system 100 is intended for use in an energy transport system of a building, which is specifically designed for heating and/or cooling a building or part of a building and/or for providing tempered domestic hot water.
  • the heat pump system 101 comprises a safety housing 20, which surrounds an interior 21, and a working circuit 10 for a working medium of the heat pump system 101.
  • the working circuit 10 in turn comprises at least a first heat exchanger 11 and preferably a second heat exchanger 12, via which heat energy can be supplied to and/or removed from the working medium.
  • the working circuit 10 includes a compression device 14 for compressing the working medium and an expansion device 13 for expanding the working medium.
  • the individual components of the working circuit 10 are preferably connected to each other via lines 19, with a flow direction of the working medium in Fig. 1A This is exemplified by the arrows in lines 19.
  • heat is extracted from the working medium as it flows through the first heat exchanger 11 and heat is supplied to the working medium as it flows through the second heat exchanger 12.
  • the first heat exchanger 11 functions as a condensation device and the second heat exchanger 12 as an evaporation device.
  • the first heat exchanger 11 is designed as a counterflow heat exchanger by way of example and without limitation
  • the second heat exchanger 12 is designed as a parallel flow heat exchanger by way of example and without limitation.
  • At least the first heat exchanger 11 and the second heat exchanger 12 of the working circuit 10 are jointly arranged in the interior 21 of the safety housing 20.
  • the compression and expansion devices 13, 14 are also arranged in the interior 21.
  • the safety housing 20 is preferably and, apart from the outlet opening 22 provided on the underside, is essentially gas-tight from the environment of the heat pump system 100.
  • the heat pump system 101 is coupled to a first hydraulic system of the energy transport system via the first heat exchanger 11 in order to transfer heat energy between the working medium and a hydraulic medium guided in the first hydraulic system.
  • the first hydraulic system is only partially shown with a supply line 212 leading to the first heat exchanger 11 and a discharge line 211 leading away from it.
  • the heat pump system 101 is coupled via the second heat exchanger 12 to a second hydraulic system of the energy transport system in order to transfer heat energy between the working medium and another hydraulic medium guided in the second hydraulic system.
  • the second hydraulic system is only partially shown with a supply line 312 leading to the second heat exchanger 12 and a discharge line 311 leading away from it.
  • the first hydraulic system is a secondary system of the energy transport system, by means of which a target variable in the building can be controlled, for example a room temperature.
  • the second hydraulic system is a primary system of the energy transport system for providing heat and/or cold energy from an ambient energy source, for example by the principle of aerothermal, geothermal or hydrothermal energy.
  • the thermal energy is preferably used to heat the working medium in the second heat exchanger 12.
  • the heat pump system 100 further comprises a control device 50, which is configured to control the heat pump unit 101 of the heat pump system 100. Furthermore, the control device 50 is coupled to the ventilation unit of the heat pump unit 101 and configured to control it.
  • the ventilation device comprises all ventilation components. Preferably, it includes at least one exhaust air duct 41 and a turbomachine 42. Additionally, the ventilation device may also include its own control device 40. However, this control device 40 is not mandatory, and the control device 50 may advantageously also be configured to control the ventilation device by directly actuating the turbomachines 42, as is the case, for example, in the embodiments shown in the figures. Fig. 2A and 3 The case is
  • the turbomachine 42 is preferably arranged inside the safety housing 20 (see also Fig. 1B , 2B and 3B ) or forms an interface between the safety housing 20 and the exhaust duct 41.
  • the turbomachine 42 can also, as in Fig. 1A , 2A and 3A shown, preferably in the exhaust air duct 41 or at its end and in particular outside the building.
  • the in the Fig. 1A , 2A , 3A The components of the ventilation device shown are to be understood as examples only.
  • the heat pump system 100 according to the invention can also comprise a heat pump system 101 with a ventilation device that includes ventilation components other than those shown.
  • ventilation components includes in particular various turbomachines, such as radial or axial fans or blowers, which may also be arranged inline, and other components such as flaps and throttles.
  • different ventilation components can be used in the ventilation device. These can be positioned at different locations within the ventilation device, for example, at the inlet and/or outlet of a ventilation duct and/or hose, or within a ventilation duct and/or hose (inline). Combinations of the aforementioned ventilation components are also conceivable without affecting the effect of the invention.
  • the coupling of the control device 50 with the ventilation device is to be understood as a connection between the two devices, via which information and control commands can be transmitted in both directions, i.e. from the control device 50 to the ventilation device and in the opposite direction.
  • a control connection 53 exists from the control device 50 to a control device 40 of the ventilation device, via which the control device 50 transmits control information (also called control commands) to the ventilation device and receives information from the ventilation device.
  • control information also called control commands
  • control device 50 can also be coupled to the ventilation device without an external control device 40.
  • a coupling is exemplified in Fig. 2A
  • the control device 50 is shown here directly connected to a turbomachine 42 of the ventilation device.
  • the control device 50 can advantageously transmit control commands directly to the turbomachine 42 of the ventilation device via a control line 43.
  • an additional control connection 53 can exist, which connects the control device 50, for example, to a control unit integrated into the turbomachine 42 or similar devices.
  • connections can also coincide with a single connection 53/43.
  • a control unit integrated into a turbomachine 42 receives control commands from the control device 50 and is also configured to transmit data to the control device 50 via the same communication channel.
  • connection technology In particular, wired or wireless connections can be used.
  • control device 50 can be used with different control units and/or The turbomachines 42 and/or other controllable components of the ventilation device, such as flaps 44 or throttles, are each communicatively connected by means of the same or different communication technologies and/or protocols.
  • control device 50 comprises at least one air parameter sensor 51, 52, which is configured to detect an air parameter in the interior 21 of the safety housing 20.
  • the control device 50 is configured to adjust the delivery rate of the ventilation device as a function of an actual value of the air parameter in the interior 21 of the safety housing 20 as detected by the air parameter sensor 51, 52.
  • the air parameter sensor 51 is arranged inside the interior 21 of the safety housing 20. However, this arrangement is not mandatory.
  • the sensor can also be designed as a sensor system comprising components mounted outside the safety housing 20, which detects the air parameter inside the interior 21 of the safety housing 20, for example, by means of a probe.
  • air parameter sensors/probes can also be wirelessly or via cable connected to the control device 50. These connections are also not restricted with regard to possible communication protocols.
  • the Fig. 1A and 3A Each shows a configuration of the control device 50, which includes an air parameter sensor 51 for detecting an air parameter in the interior 21 of the safety housing 20.
  • FIG. 2A shows a configuration with two air parameter sensors 51, 52.
  • the air parameter sensors 51 and 52 can each be a thermometer, barometer, hygrometer, or gas sensor.
  • the air parameter sensors 51 and 52 are arranged in such a way as to reduce interference from the components installed inside 21 of the safety housing 20.
  • thermometer it is advantageous not to place a thermometer in the immediate vicinity of components that produce a lot of waste heat.
  • the position at which the air parameter is recorded is advantageously chosen depending on the control purpose.
  • the air parameter sensor 51, 52 can be designed as a thermometer which detects the air temperature in the immediate vicinity of the corresponding component.
  • the detected temperature is influenced to a greater extent by the respective component, so that the control device 50 can react better to temperature changes of the component.
  • the ventilation device can be designed with two channels, particularly for this application of temperature control, as shown in Fig. 3A As shown, warm air can be extracted from the safety housing 20 via the extraction duct 41 and conveyed to the outside through an exterior wall 2000 of the building in which the heat pump system 100 is preferably installed, if the control device 50 controls the ventilation device accordingly.
  • control device 50 can be configured in relation to the exemplary embodiment in Fig. 3A
  • the ventilation device can also be controlled in such a way that the delivery rate of fresh supply air can be set. This can preferably be achieved by means of a flow machine 42 of the supply air duct 45.
  • supply air duct 45 can also function without the aforementioned flow machine 42, as is the case, for example, in the embodiment shown in [reference].
  • Fig. 3B that is the case.
  • the turbomachine 42 for the supply air duct 45 is preferably arranged within the supply air duct 42, as shown in Fig. 3A
  • the flow machine 42 for the supply air duct 45 can also form an interface between the safety housing 20 and the supply air duct 45. However, it can also preferably be arranged at one end of the supply air duct 45.
  • air parameter sensors can detect the temperature of the supply or exhaust air in the immediate vicinity of the inlet opening 23 or the outlet opening 22, respectively.
  • the control device 50 can control the ventilation device in a preferred embodiment by means of the turbomachines 42 of the corresponding channels 45, 41 depending on three detected air parameter parameters (temperature near the component to be monitored, supply air temperature, exhaust air temperature).
  • control device 50 can advantageously adjust the delivery rate additionally by actuating a flap 44, as in the embodiment shown in Fig. 3A shown, although the flap is merely an optional component.
  • the control device 50 comprises two air parameter sensors 51, 52, which are located at different positions in the interior 21 of the The air parameter sensors 51 and 52 are arranged within a safety housing 20. They can detect the same or different air parameter values. In the first case, a redundant system with additional protection is provided in case one of the two sensors should fail. In the second case, simultaneous control of two different air parameter values within the interior 21 is possible.
  • the control device 50 is configured to control the ventilation device based on the actual values detected by both air parameter sensors 51 and 52, and to adjust the delivery rate accordingly.
  • Fig. 1B , 2B and 3B Each shows schematic views of further embodiments, which are variations of the embodiments according to Fig. 1A , 2A and 3B can be seen.
  • the exemplary implementations according to the Fig. 1B , 2B and 3B They differ in the design of the ventilation device and in the design of the lower part of the safety housing.
  • the housing has no inclined inner surfaces towards the exhaust duct 41, but rather a flat inner surface which is preferably oriented essentially at right angles to the lateral inner surfaces of the housing and/or horizontally.
  • Inclined inner housing surfaces create a collection area for heavier gas, but compared to a flat inner housing surface, they involve higher costs and increased manufacturing effort.
  • the ventilation systems differ in the Fig. 1B , 2B and 3B by the fact that the turbomachine 42 for the exhaust air duct 41 is arranged within the safety housing 20.
  • Fig. 4 schematically shows a flowchart of an embodiment of the control method according to the invention.
  • a heat pump system which includes at least a safety housing, a working circuit for a working medium and a ventilation device.
  • the safety housing of the heat pump system provided in step S1 surrounds an interior space in which at least part of the working circuit for a working medium of the heat pump system is located.
  • the ventilation device of the heat pump system provided in step S1 is connected to the safety enclosure and configured to supply air to and/or exhaust air from the interior of the safety enclosure.
  • corresponding ventilation openings and/or ducts and/or pipes are provided on the safety enclosure for this purpose, and an airflow can be generated by means of a suitably configured turbomachine of the ventilation device.
  • step S2 air is supplied to and/or extracted from the interior of the safety enclosure by means of the ventilation device.
  • the ventilation device preferably comprises at least one turbomachine, which is operated accordingly.
  • step S3 the actual value of an air parameter inside the safety enclosure is recorded.
  • the actual value of the air parameter can be recorded at different locations inside the safety enclosure, depending on the application.
  • step S3 several actual values of the air parameter can also be recorded and calculated to form the actual value that is used further in the process.
  • step S3 several actual values, in particular different air parameters, can also be recorded in step S3. All these actual values are then available in the subsequent process.
  • step S4 the ventilation device is controlled depending on the actual value of the air parameter inside the safety enclosure, which was recorded (or preferably calculated) in step S3.
  • the control in step S4 includes at least one step in which the delivery rate of the ventilation device is adjusted depending on the actual value of the air parameter inside the safety enclosure as recorded in step S3.
  • the delivery rate can be adjusted in different ways.
  • the delivery rate of the ventilation device is adjusted via the rotational speeds of the ventilation device's turbomachines.
  • the Additional airflow can be achieved by (even partially) opening and/or closing flaps or throttles of the ventilation device.
  • control in step S4 is carried out depending on several actual values, in particular different air parameters.
  • the dependency can be modeled in different ways. Some examples are given in the Figs. 7 to 9 shown
  • the procedure is paused for a predetermined time after step S4 before the procedure is subsequently repeated starting with step S3.
  • the embodiment described above provides an advantageous possibility for the flexible control of a heat pump system, which can be adapted to specific applications to a high degree.
  • step S4 Depending on the measured air parameter(s) and the dependency selected in step S4, a variety of control objectives can be achieved. Specific applications, such as leakage control, frost prevention, or temperature control for the interior or, preferably, for certain installed components, have been described above.
  • Fig. 5 schematically shows a flowchart of another advantageous embodiment of the control method according to the invention.
  • Fig. 5 differs from the procedure as it is in Fig. 4 This is represented by the additional step SF, in which a first and a second delivery rate value are defined, which determine a delivery rate of the ventilation device, wherein the delivery rate of the ventilation device is not equal to zero for the first and the second delivery rate value and the delivery rate for the first delivery rate value is less than for the second delivery rate value.
  • a delivery rate value is selected from the set of defined first and second delivery rate values, depending on the actual value recorded in step S3. Then, the delivery rate of the ventilation device is set to the previously selected delivery rate value.
  • a control method is provided that is particularly easy to configure.
  • a high level of operational reliability is guaranteed, since the ventilation device is always operated at least at the first specified delivery rate when in active mode.
  • Fig. 6 schematically shows a flowchart of another advantageous embodiment of the control method according to the invention.
  • Steps S1 and S2 are identical to steps S1 and S2 as described in the Fig. 4 and 5 The points shown are therefore omitted. Repeated explanations are thus avoided.
  • step SF a target value is defined for the air parameter for which an actual value is recorded. Furthermore, in step SF, two delivery rate values are defined.
  • step SG three deviation limits are defined, which influence how the delivery rate is adjusted in the subsequent steps of the procedure.
  • step S3 of the procedure an actual value for the air parameter is recorded and a deviation between the target value defined in step SF and the recorded actual value is determined.
  • step S4 the ventilation device is controlled, with the control depending on the determined deviation, the specified delivery rate values and the specified deviation limits from the previous steps.
  • the delivery rate of the ventilation device to be set in step S4 is selected in such a way that the first delivery rate value determined in step SF is selected if the deviation determined in step S3 exceeds the second deviation limit value determined in step SG.
  • step S4 when adjusting the delivery rate of the ventilation device, the delivery rate of the ventilation device is selected such that the second delivery rate value determined in step SF is chosen if the deviation determined in step S3 exceeds the third deviation limit value determined in step SG.
  • This provides a process that can be flexibly configured, among other things. Since the delivery performance values can be set independently of the deviation limits, the process allows for flexible adjustments while still enabling efficient operation of the ventilation system.
  • the delivery performance values can be adapted to the components of the ventilation device.
  • the procedure can be designed in such a way that the delivery line can only be changed after prior authentication and authorization.
  • step S3 several setpoint values for several different air parameters can also be defined in step SF.
  • step S3 several deviations are then preferably determined, based on which the delivery rate is adjusted in step S4.
  • the procedure is paused for a predetermined time after step S4 before the procedure is subsequently repeated starting with step S3.
  • FIG. 7 An exemplary diagram shows a qualitative adjustment of a delivery rate FL as a function of a recorded actual value of an air parameter LK in the course of controlling the air parameter LK according to an embodiment of the control method according to the invention.
  • the diagram shows how, depending on the recorded actual value of an air parameter LK, a delivery rate FL is set to a first fixed delivery rate value F1 or to a second fixed delivery rate value F2 over time T.
  • the first y-axis of the diagram (left) refers to the flow rate FL with the two defined first and second flow rate values F1 and F2.
  • the second y-axis of the diagram (right) refers to the air quality parameter LK. Time T is plotted on the x-axis.
  • the time course of the set delivery rate FL of the ventilation system is shown as a dashed line.
  • the dotted line shows the time course of the actual value of the air parameter LK.
  • the air parameter could be temperature, with the exemplary unit °C.
  • the flow rate could be a volume flow, with the exemplary unit m3 /h.
  • Fig. 7 An exemplary dependency based on limit values is presented. Initially, the ventilation device operates with a delivery rate equal to the first delivery rate value F1, before the actual value of the air parameter at time t1 exceeds a limit value. Then, the ventilation device operates with the second delivery rate value F2. At time t2, the actual value of the air parameter falls below the limit value again, and the ventilation device then resumes operation with the delivery rate value F1.
  • this dependency allows for a simple configuration using only two defined delivery rate values and a limit value.
  • FIG. 8 Another exemplary diagram shows a qualitative adjustment of a delivery rate FL as a function of a recorded actual value of an air parameter LK in the course of controlling the air parameter LK according to an embodiment of the control method according to the invention.
  • Fig. 7 This shows how the delivery rate FL can be continuously adjusted between a first delivery rate value F1 and a second delivery rate value F2. This allows the ventilation system to be operated more efficiently.
  • the air flow rate FL rises from the first flow rate value F1 to counteract the increase in the air quality parameter LK. For example, consider a case where the air quality parameter LK describes a gas concentration, and the ventilation system is then set to a higher flow rate FL to reduce the gas concentration in the interior. This increase continues until the second flow rate value F2 is reached.
  • the air parameter LK for example, is decreasing again, so the ventilation device no longer needs to be operated with the higher second delivery rate value F2. Accordingly, the delivery rate FL decreases again depending on the actual value of the air parameter LG.
  • FIG. 9 The diagram shows another exemplary diagram that qualitatively illustrates the adjustment of a delivery rate as a function of a determined deviation between a recorded actual value and a target value of an air parameter in the course of controlling the air parameter according to an embodiment of the control method according to the invention.
  • the diagram shows how, depending on the determined deviation ⁇ LK between an actual value of an air parameter and a provided target value of the air parameter, a delivery rate FL is set over time T.
  • the y-axis of the diagram (left) refers to the flow rate FL with the two defined first and second flow rate values F1 and F2.
  • the y-axis of the diagram (right) refers to the deviation ⁇ LK with three deviation limits G1, G2, and G3. Time T is plotted on the x-axis.
  • the time course of the set delivery rate FL of the ventilation system is shown as a dashed line.
  • the dotted line shows the time course of the deviation ⁇ LK of the air parameter.
  • the ventilation device is not operated. This saves energy and reduces noise pollution.
  • the ventilation device is operated, but only with a minimal delivery rate, which is still below the first defined delivery rate value F1.
  • the determined deviation ⁇ LK then exceeds the second deviation limit G2, but not the third deviation limit G3.
  • the delivery rate is now preferably set to the first defined delivery rate value F1.
  • the deviation ⁇ LK also exceeds the third deviation limit value G3.
  • the delivery rate is now preferably set to the second defined delivery rate value F2.
  • the delivery rate increases with increasing deviation ⁇ LK of the actual value of the air parameter from the target value, whereby the delivery rate adjustment is based on a limit value analysis.
  • the in Fig. 9 The deviation limits G1, G2, and G3 shown are merely examples. It is advantageous to define multiple limits to achieve a control system that behaves differently when the deviation ⁇ LK between the actual and target values of an air parameter increases than when the deviation decreases.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)
  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)

Abstract

Die Erfindung stellt eine Steuervorrichtung 50 zum Steuern einer Wärmepumpenanlage 101 bereit, wobei die Wärmepumpenanlage 101 zumindest ein Sicherheitsgehäuse 20, einen Arbeitskreislauf 10 für ein Arbeitsmedium und eine Lüftungsvorrichtung umfasst, wobei der Arbeitskreislauf zumindest teilweise in einem Innenraum 21 des Sicherheitsgehäuses 20 angeordnet ist und die Lüftungsvorrichtung mit dem Sicherheitsgehäuse 20 verbunden ist und dazu eingerichtet ist, dem Innenraum 21 des Sicherheitsgehäuses 20 Luft zuzuführen und/oder Luft aus diesem abzuführen und wobei die Steuervorrichtung 50 mit der Lüftungsvorrichtung koppelbar ist und in einem gekoppelten Zustand eingerichtet ist, die Lüftungsvorrichtung zu steuern und die Steuervorrichtung 50 einen Luftkenngrößensensor 51, 52 umfasst, der zum Erfassen einer Luftkenngröße im Innenraum 21 des Sicherheitsgehäuses 20 eingerichtet ist, wobei die Steuervorrichtung 50 eingerichtet ist, im Zuge eines Steuerns der Lüftungsvorrichtung eine Förderleistung der Lüftungsvorrichtung in Abhängigkeit eines vom Luftkenngrößensensor 51, 52 erfassten Ist-Werts der Luftkenngröße im Innenraum 21 des Sicherheitsgehäuses 20 einzustellen.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung, ein Verfahren zum Steuern einer Wärmepumpenanlage, ein Wärmepumpensystem und ein Computerprogrammprodukt.
    • Hintergrund der Erfindung
  • In jüngster Zeit finden, insbesondere in Privathaushalten, zunehmend Wärmepumpenanlagen Anwendung, um eine Raumklimatisierung und/oder die Bereitstellung temperierten Brauchwassers zu realisieren.
  • Bei den genannten Wärmepumpenanlagen handelt es sich um thermodynamische Vorrichtungen, die durch eine Verbindung mit einer Wärmequellenanlage unterschiedliche Energiequellen aus der Umgebung, beispielsweise in Form von Aerothermie, Geothermie oder Hydrothermie, für die Raumklimatisierung und/oder die Temperierung von Brauchwasser nutzbar machen.
  • Zu diesem Zweck dient die Wärmepumpenanlage als eine Art Schnittstelle, welche einen Energie- bzw. Wärmefluss zwischen der Wärmequellenanlage und einem oder mehreren Zielsystem(en) ermöglicht, wie etwa einem Heizungs-, Lüftungs- oder Brauchwasserkreislauf. Abhängig von der Richtung des Wärmeflusses kann dem Zielsystem thermische Energie zugeführt oder entzogen werden, beispielsweise um die Temperatur eines Energietransportmediums im Heizungskreislauf zu erhöhen oder abzusenken. Dadurch können Räume entweder beheizt oder gekühlt werden. Der Fall, in dem der Wärmefluss in das Zielsystem gerichtet ist, wird als Heizbetrieb der Wärmepumpenanlage bezeichnet. Der umgekehrte Fall, bei dem der Wärmefluss aus dem Zielsystem herausgeführt wird, wird als Kühlbetrieb bezeichnet. Die Wärmepumpenanlage kann dabei entweder so konfiguriert sein, dass lediglich eine der beiden Betriebsarten ermöglicht wird, oder so, dass ein Umschalten zwischen diesen Betriebsarten möglich ist, um beispielsweise im Sommer zu kühlen und im Winter zu heizen.
  • Die Wärmepumpenanlage umfasst in der Regel einen geschlossenen thermodynamischen Arbeitskreislauf, in dem ein Arbeitsmedium zirkuliert An mindestens einer Stelle dieses Arbeitskreislaufs kann dem Arbeitsmedium Wärmeenergie zugeführt werden, während an mindestens einer weiteren Stelle Wärmeenergie vom Arbeitsmedium entzogen werden kann.
  • Als Arbeitsmedium sollen bevorzugt kohlenwasserstoffhaltige Kältemittel eingesetzt werden, insbesondere natürlich vorkommende Kohlenwasserstoffe. Diese zeichnen sich im Vergleich zu anderen Arbeitsmedien durch einen hohen Wirkungsgrad beim Betrieb der Wärmepumpenanlage aus. Ein Beispiel hierfür ist ein Kältemittel auf Propanbasis, insbesondere R290 (Propan).
  • Der Einsatz solcher üblicherweise brennbaren Kältemittel birgt jedoch gewisse Sicherheitsrisiken. Insbesondere kann eine Leckage auftreten und so brennbares Kältemittel aus dem Arbeitskreislauf austreten. Um ein direktes Austreten in die Umgebung der Wärmepumpenanlage zu verhindern, kommen üblicherweise gegenüber der Umgebung abgedichtete Gehäuse zum Einsatz, in denen zumindest der Arbeitskreislauf angeordnet ist
  • Beim Betrieb der Wärmepumpenanlage ist zusätzlich sicherzustellen, dass sich im Leckagefall das Arbeitsmedium nicht übermäßig im Gehäuse ansammeln kann.
  • Aus dem Stand der Technik sind dahingehende Sicherungsmaßnahmen bekannt
  • So zeigt die EP 3 712 531 A1 eine Luft-Wasser-Wärmepumpenanlage, die den Betrieb eines linksdrehenden thermodynamischen Kreisprozesses mit einem brennbaren Arbeitsmedium in einem geschlossenen System sichern soll. Hierzu umfasst die Wärmepumpenanlage ein vorzugsweise hermetisch abgedichtetes Gehäuse mit Zu- und Ableitung sowie einen Lüfter zur Außenluftführung.
    • Zusammenfassung
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend vom Stand der Technik ein verbessertes Steuerungskonzept für eine Wärmepumpenanlage bereitzustellen, das einen sichereren und gleichzeitig effizienteren Betrieb-der Wärmepumpenanlage gestattet
  • Zur Lösung dieser Aufgabe werden die Steuervorrichtung nach Anspruch 1, ein Verfahren zum Steuern einer Wärmepumpenanlage nach Anspruch 7, ein Wärmepumpensystem nach Anspruch 13 und ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 15 bereitgestellt
  • Die jeweiligen abhängigen Ansprüche beziehen sich dabei auf bevorzugte Ausführungsformen, die jeweils für sich genommen oder in Kombination bereitgestellt werden können.
  • Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Steuervorrichtung zum Steuern einer Wärmepumpenanlage bereitgestellt Die Wärmepumpenanlage umfasst dabei ein Sicherheitsgehäuse, einen Arbeitskreislauf für ein Arbeitsmedium, der zumindest teilweise in einem Innenraum des Sicherheitsgehäuses angeordnet ist und eine Lüftungsvorrichtung, die mit dem Sicherheitsgehäuse verbunden ist und dazu eingerichtet ist, dem Innenraum des Sicherheitsgehäuses Luft zuzuführen und/oder Luft aus diesem abzuführen. Die Steuervorrichtung ist mit der Lüftungsvorrichtung koppelbar und in einem gekoppelten Zustand eingerichtet, die Lüftungsvorrichtung zu steuern. Die Steuervorrichtung umfasst einen Luftkenngrößensensor, der zum Erfassen einer Luftkenngröße im Innenraum des Sicherheitsgehäuses eingerichtet ist, wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, im Zuge eines Steuerns der Lüftungsvorrichtung eine Förderleistung der Lüftungsvorrichtung in Abhängigkeit eines vom Luftkenngrößensensor erfassten Ist-Werts der Luftkenngröße im Innenraum des Sicherheitsgehäuses einzustellen.
  • Dadurch wird eine Steuervorrichtung bereitgestellt, die einen Innenraum eines Sicherheitsgehäuses zuverlässig mittels eines Luftkenngrößensensors überwachen kann und dazu eingerichtet ist, basierend auf den vom Luftkenngrößensensor erfassten Ist-Werten eine Lüftungsvorrichtung der Wärmepumpenanlage anzusteuern.
  • Als Sicherheitsgehäuse ist dabei jedwedes Gehäuse einer Wärmepumpenanlage zu verstehen, das wenigstens einen Teil des Arbeitskreislaufs umfasst Insbesondere kann ein solches Sicherheitsgehäuse gegenüber einer Umgebung des Sicherheitsgehäuses abgedichtet sein, um ein unbeabsichtigtes Austreten von im Innenraum befindlichem Gas in eine Umgebung des Sicherheitsgehäuses zu verhindern, um so die Umgebung vor einer Kontaminierung zu schützen. Dies schließt aber nicht aus, dass im Innenraum befindliches Gas beabsichtigt durch eigens dafür vorgesehene Auslässe im Sicherheitsgehäuse aus dem Innenraum abgeführt werden kann, was in diesem Fall einem beabsichtigten Austreten entsprechen würde.
  • In anderen Worten kann das Sicherheitsgehäuse derart ausgebildet sein, dass der Innenraum abseits von konstruktiv vorgesehenen Einlass- und Auslassöffnungen, beispielsweise zum Einleiten von Spülluft oder zum Absaugen von Gas aus dem Innenraum, im Wesentlichen gasdicht gegenüber einer Umgebung des Sicherheitsgehäuses abgeschlossen ist
  • Im Wesentlichen gasdicht ist dabei so zu verstehen, dass es durchaus zu einer Leckage, also zu einem aus dem Innenraum unbeabsichtigten Austreten von Gas kommen kann, deren Leckage-Rate aber vorzugsweise kleiner gleich einem vorgegebenen Grenzwert ist.
  • So ist eine noch zulässige Leckage-Rate bei dem im Wesentlichen gasdichten Sicherheitsgehäuse im Falle von Isobutan im Innenraum bei 20 °C und 10 bar kleiner gleich 6,0 Pa m3/s über 1 Liter Bauvolumen, weiter bevorzugt kleiner gleich 4,0 Pa m3/s über 1 Liter Bauvolumen weiter bevorzugt kleiner gleich 2,0 Pa m3/s über 1 Liter Bauvolumen und in einer bevorzugten Ausführungsform kleiner gleich 10-6 Pa m3/s (=1,0 µPa m3/s) über 1 Liter Bauvolumen. Die letztgenannte Leckage-Rate soll als hermetisch dichtes Sicherheitsgehäuse verstanden werden.
  • Der Austritt von Arbeitsmedium aus dem Arbeitskreislauf, der direkt an einer Komponente des Arbeitskreislaufs aufritt, welche in dem Innenraum des Sicherheitsgehäuses angeordnet ist, wird nachfolgend auch als primärer Austritt oder primäre Leckage bezeichnet. Bei einer primären Leckage kann auch es sich auch um eine Leckage handeln, bei der Arbeitsmedium in ein angeschlossenes Hydrauliksystem gelangen kann, aus dem es in das Sicherheitsgehäuse zurückgeführt wird.
  • Bei der primären Leckage tritt also Arbeitsmedium aus dem Arbeitskreislauf in das Sicherheitsgehäuse aus. Das Austreten von Arbeitsmedium aus dem idealerweise in sich dichten Arbeitskreislauf kann dabei beispielsweise durch undichte Verbindungskomponenten im Arbeitskreislauf, beispielsweise in Folge von Materialermüdung oder durch Beschädigungen der Wärmeübertrager verursacht werden, beispielsweise in Form von Frostschäden.
  • Die vorgestellte Steuervorrichtung zum Steuern einer Wärmepumpenanlage ermöglicht beispielsweise ein sehr effizientes Abführen von ausgetretenem Arbeitsmedium, da mittels des Luftkenngrößensensors eine quantitative Bewertung vorgenommen werden kann, beispielsweise von im Innenraum befindlichem gasförmigem Arbeitsmedium.
  • Damit kann die Wärmepumpenanlage beispielsweise effizienter betrieben werden, da zum Beispiel bei verhältnismäßig kleinem Ist-Wert der Luftkenngröße die Förderleistung der Lüftungsvorrichtung gering eingestellt wird, was beispielsweise zu einem geringeren Stromverbrauch und damit zu geringeren Betriebskosten und auch einer geringeren Lärmbelastung führt
  • Wird hingegen ein großer Ist-Wert der Luftkenngröße erfasst, kann entsprechend eine hohe Förderleistung von der Steuervorrichtung eingestellt werden, um so beispielsweise eine schnelle Änderung der Luftkenngröße im Innenraum herbeizuführen.
  • Die Steuervorrichtung erlaubt somit eine effiziente, bedarfsabhängige Steuerung der Wärmepumpenanlage im Hinblick auf einen Zustand der Luft im Innenraum des Sicherheitsgehäuses.
  • Unter der Abhängigkeit vom erfassten Ist-Wert kann jedwede Abhängigkeit verstanden werden, die insbesondere als mathematische Funktion mit dem Ist-Wert als Eingangsargument der Funktion angegeben werden kann.
  • Besagte Funktion kann beispielsweise und nicht erschöpfend eine lineare oder polynomielle Funktion sein, eine Sprungfunktion, eine gebrochen rationale Funktion usw., die wahlweise zusätzliche Eingangsargumente und Parameter enthalten kann.
  • Das Einstellen der Förderleistung der Lüftungsvorrichtung kann beispielsweise durch Einstellen eines oder mehrerer Betriebsparameter der Lüftungsvorrichtung erfolgen. Beispielhaft und nicht abschließend kann die Steuervorrichtung eine Förderleistung der Lüftungsvorrichtung anhand einer Drehzahl wenigstens einer Strömungsmaschine der Lüftungsvorrichtung, anhand eines Öffnens oder Verschließens von Lüftungsklappen oder anhand eines Änderns der Anzahl betriebener Strömungsmaschinen der Lüftungsvorrichtung, falls diese mehrere umfasst, erfolgen.
  • Das Anordnen des Luftkenngrößensensors im Innenraum des Sicherheitsgehäuses ist dahingehend vorteilhaft, dass sich der Sensor so in direkter Nähe wesentlicher Komponenten der Wärmepumpenanlage befindet
  • Je nach erfasster Luftkenngröße lassen sich so innerhalb kürzester Zeit Änderungen im Innenraum detektieren und, falls erforderlich, Gegenmaßnahmen einleiten. Beispielsweise kann als Luftkenngröße eine Gasmenge von gasförmigem Arbeitsmedium erfasst werden, das beispielsweise durch Leckage in den Innenraum ausgetreten ist.
  • Zusätzlich oder alternativ kann auch eine Lufttemperatur im Innenraum erfasst werden, was wiederum dazu genutzt werden kann, die Luft im Innenraum durch Steuern der Lüftungsvorrichtung in einem bestimmten Temperaturbereich zu halten, um so beispielsweise ein Überhitzen des Arbeitskreislaufs zu verhindern.
  • Zusätzlich oder alternativ kann auch eine Luftfeuchtigkeit im Innenraum erfasst werden, was wiederum dazu genutzt werden kann, die Luftfeuchtigkeit im Innenraum durch Steuern der Lüftungsvorrichtung in einem bestimmten Feuchtigkeitsbereich zu halten, um so beispielsweise keine Korrosion von Elementen des Arbeitskreislaufs zu begünstigen und deren Betauung zu verhindern.
  • Die bereitgestellte Steuervorrichtung steigert dadurch die Betriebssicherheit und Betriebseffizienz der von ihr gesteuerten Wärmepumpenanlage.
  • Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung eingerichtet, im Zuge des Einstellens der Förderleistung die Förderleistung in Abhängigkeit des erfassten Ist-Werts der Luftkenngröße zumindest auf einen ersten und einen zweiten Förderleistungswert einzustellen, wobei die Förderleistung der Lüftungsvorrichtung für den ersten und den zweiten Förderleistungswert ungleich Null ist und die Förderleistung für den ersten Förderleistungswert kleiner ist als für den zweiten Förderleistungswert.
  • Der erste und der zweite Förderleistungswert können beispielsweise an die Komponenten der Lüftungsvorrichtung angepasst werden, um diese besonders effizient zu betreiben. So kann der erste Förderleistungswert beispielsweise einen minimalen Wert darstellen, der eine Mindestlüftung bereitstellt Wird ein Ist-Wert der Luftkenngröße vom Sensor erfasst, der eine stärkere Belüftung erfordert, kann entsprechend der zweite Förderleistungswert von der Steuervorrichtung eingestellt werden.
  • Diese kann beispielsweise zu jeder Zeit eine Mindestlüftung garantieren, wobei zeitnah auf sich ändernde Bedingungen innerhalb des Sicherheitsgehäuses reagiert werden kann, die eine stärkere Lüftung erfordern.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform kann auch der zweite Förderleistungswert derart gewählt sein, dass er auf die Lüftungsvorrichtung abgestimmt ist So kann beispielsweise ein Förderleistungswert als zweiter Förderleistungswert gewählt werden, der eine Strömungsmaschine der Lüftungsvorrichtung bei einer besonders effizienten Drehzahl, zum Beispiel seiner Nenndrehzahl, betreibt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuervorrichtung weiterhin eingerichtet, im Zuge des Einstellens der Förderleistung die Förderleistung zusätzlich auf einen oder mehrere Zwischenförderleistungswerte zwischen dem ersten und dem zweiten Förderleistungswert einzustellen, insbesondere stufenlos zwischen dem ersten und dem zweiten Förderleistungswert
  • Die Steuervorrichtung kann in diesem Fall die Effizienz der Lüftungsvorrichtung weiter steigern.
  • Die Einstellung von Förderleistungswerten, die zwischen einem ersten und einem zweiten Förderleistungswert liegen erlaubt eine flexiblerer und bedarfsorientiertere Anpassung an den erfassten Ist-Wert.
  • Dadurch kann die Lüftungsvorrichtung effizienter betrieben werden, beispielsweise in Fällen in den die Förderleitung für den ersten Förderleistungswert zu niedrig und die Förderleistung für den zweiten Förderleitungswert zu hoch wäre.
  • In einer bevorzugten Ausführung der Steuervorrichtung ist der Luftkenngrößensensor als Temperatursensor ausgeführt, dergestalt, dass die Luftkenngröße eine Temperatur der Luft im Innenraum des Sicherheitsgehäuses ist.
  • Auf diese Weise kann die Steuervorrichtung für optimale Betriebsbedingungen der Komponenten der Wärmepumpenanlage im Innenraum des Sicherheitsgehäuses sorgen.
  • Besonders leistungselektronische Komponenten sind darauf ausgelegt, in einem bestimmten Temperaturbereich betrieben zu werden, beziehungsweise können in einem bestimmten Temperaturbereich effizienter betrieben werden.
  • Durch die Überwachung des Innenraums des Sicherheitsgehäuses mit einem Temperatursensor und die Möglichkeit in Abhängigkeit des erfassten Temperatur-Ist-Wertes die Lüftungsvorrichtung zu steuern und insbesondere in Abhängigkeit des erfassten Ist-Wertes der Temperatur eine Förderleistung einzustellen, kann die Steuervorrichtung beispielsweise größere Mengen Luft von außerhalb des Sicherheitsgehäuses in dasselbe zuführen, um so eine Kühlung des Innenraums zu erreichen.
  • Sinkt die Temperatur im Sicherheitsgehäuse hingegen zu weit ab, kann beispielsweise die Zufuhr von Außenluft verringert werden. Dadurch kann die Steuervorrichtung beispielsweise die weiter oben genannten Frostschäden, die zu einer Leckage führen können vermeiden.
  • Weiterhin verhilft die Steuervorrichtung in dieser Ausführung dazu, Sensoren einzusparen. Da die Temperatur des Innenraums von allen dort angeordneten Komponenten beeinflusst wird, kann der Temperatursensor somit an zentraler Stelle die Temperaturänderungen dieser Komponenten überwachen. Somit müssen die im Innenraum des Sicherheitsgehäuses verbauten Komponenten jeweils nicht mit eigenen Temperatursensoren ausgestattet sein.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Steuervorrichtung ist der Luftkenngrößensensor als Gassensor ausgeführt, der eingerichtet ist, eine Menge und/oder Konzentration eines Gases, das insbesondere gasförmiges Arbeitsmedium ist, zu erfassen, dergestalt dass die Luftkenngröße eine Menge und/oder Konzentration des Gases im Innenraum des Sicherheitsgehäuses ist
  • Die Steuervorrichtung kann auf diese Weise unter anderem zur Leckagedetektion eingesetzt werden. Ist der Luftkenngrößensensor beispielsweise eingerichtet, eine Menge und/oder Konzentration des gasförmigen Arbeitsmediums zu erfassen, kann so je nach detektierter Menge/Konzentration beispielsweise auf eine Leckage rückgeschlossen werden; bei großen Mengen insbesondere auf eine primäre Leckage.
  • Diesfalls kann die Steuervorrichtung die Förderleistung der Lüftungsvorrichtung beispielsweise auf ein Maximum einstellen, um einen schnellen Abtransport des Arbeitsmediums zu ermöglichen. Dadurch wird die Betriebssicherheit erhöht.
  • Wird hingegen beispielsweise keine oder nur eine sehr geringe Menge/Konzentration des Arbeitsmediums detektiert, so reicht eine geringe Förderleistung der Lüftungsvorrichtung aus.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Steuervorrichtung umfasst diese zusätzlich einen zweiten Luftkenngrößensensor, der eingerichtet ist, eine zweite Luftkenngröße im Innenraum des Sicherheitsgehäuses zu erfassen.
  • Die Steuervorrichtung ist entsprechend vorteilhaft eingerichtet, im Zuge des Steuerns der Lüftungsvorrichtung die Förderleistung in Abhängigkeit des vom Luftkenngrößensensor erfassten Ist-Werts der Luftkenngröße und eines vom zweiten Luftkenngrößensensor erfassten Ist-Werts der zweiten Luftkenngröße einzustellen.
  • Dadurch kann die Steuervorrichtung den Innenraum des Sicherheitsgehäuses effektiver überwachen. Insbesondere ist es mittels dieser Ausführungsform möglich, dass unterschiedliche Belange bei einer Steuerung der Lüftungsvorrichtung gegeneinander abgewogen und/oder auch zeitgleich berücksichtigt werden können.
  • So kann beispielsweise eine Leckagedetektion, wie oben beschrieben, durchgeführt werden, wobei zeitgleich eine Temperatursteuerung, ebenfalls wie oben beschrieben, erfolgt.
  • Dafür wird vorteilhaft mit einem ersten Luftkenngrößensensor als erste Luftkenngröße eine Menge/Konzentration eines Gases, vorzugsweise des Arbeitsmediums, erfasst und mit einem zweiten Luftkenngrößensensor als zweite Luftkenngröße die Temperatur.
  • Da die Steuervorrichtung nicht auf das bloße Ein-, beziehungsweise Ausschalten der Lüftungsvorrichtung beschränkt ist, sondern die Förderleistung in Abhängigkeit der beiden erfassten Ist-Werte der Luftkenngrößen einstellen kann, sind flexiblere Steuerungen möglich.
  • Insbesondere kann es sich bei der ersten erfassten Luftkenngröße und der zweiten erfassten Luftkenngröße auch um die gleiche Luftkenngröße handeln. So kann beispielsweise die Temperatur des Innenraums des Sicherheitsgehäuses an unterschiedlichen Stellen erfasst werden, wodurch die Genauigkeit der Temperaturerfassung verbessert werden kann. Auf diese Weise kann also eine Luftkenngröße redundant erfasst werden, um anhand der erfassten Werte der Luftkenngröße eine gegenseitige Überwachung und Plausibilisierung vorzunehmen.
  • Vorteilhaft können auch zwei Gassensoren eingesetzt werden, um eine Menge/Konzentration eines Gases an unterschiedlichen Stellen im Innenraum des Sicherheitsgehäuses zu erfassen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Menge/Konzentration des Arbeitsmediums an unterschiedlichen Stellen im Innenraum des Sicherheitsgehäuses erfasst, was es unter anderem erlaubt die Größe einer Leckage besonders genau zu bestimmen.
  • Bei den vorgenannten zu erfassenden Luftkenngrößen handelt es sich lediglich um Beispiele, deren Aufzählung als nicht abschließend zu verstehen ist
  • Vorzugsweise umfasst die Steuervorrichtung eine Lüftungsvorrichtung, die bei eingestelltem ersten Förderleistungswert eingerichtet ist, ein Gasvolumen von wenigstens 35 m3/h zu fördern.
  • Die Lüftungsvorrichtung ist also vorzugsweise derart dimensioniert, dass das gesamte Gas im Inneren des Sicherheitsgehäuses, vorbehaltlich eines Innenraumvolumens kleiner 35 m3, zumindest einmal in der Stunde komplett ausgetauscht wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern einer Wärmepumpenanlage bereitgestellt, das nachfolgend auch Steuerungsverfahren genannt wird. Das bereitgestellte Steuerungsverfahren umfasst einen Schritt in dem eine Wärmepumpenanlage, umfassend ein Sicherheitsgehäuse, einen Arbeitskreislauf für ein Arbeitsmedium und eine Lüftungsvorrichtung, bereitgestellt wird.
  • Dabei ist der Arbeitskreislauf zumindest teilweise in einem Innenraum des Sicherheitsgehäuses angeordnet und die Lüftungsvorrichtung ist mit dem Sicherheitsgehäuse verbunden und eingerichtet, dem Innenraum des Sicherheitsgehäuse Luft zuzuführen und/oder Luft aus diesem abzuführen.
  • Insbesondere kann es sich bei der bereitgestellten Wärmepumpenanlage um eine Wärmepumpenanlage handeln, die eingerichtet, ist ein Hydraulikmedium zu temperieren, um beispielsweise mittels Wärmetauschen Innenräume zu klimatisieren und/oder temperiertes Brauchwasser bereitzustellen. Bevorzugt ist hierfür ein Wärmeübertrager umfasst, der Energie vom Arbeitsmedium auf ein Hydraulikmedium eines Hydraulikkreislaufs übertragen kann.
  • Der Arbeitskreislauf umfasst vorzugsweise einen Verdampfer, einen Verdichter, einen Kondensator und ein Expansionsventil. Vorzugsweise sind alle diese Komponenten im Innenraum des Sicherheitsgehäuses angeordnet.
  • Gegebenenfalls sind auch weitere Vorrichtungen umfasst und ebenfalls im Innenraum des Sicherheitsgehäuses angeordnet, die beim Betrieb der Wärmepumpenanlage vom Arbeitsmedium durchströmt werden. Hierunter können beispielsweise Bypässe, Steuerungsventile, Füllstandmessvorrichtungen etc. fallen.
  • So kann vorteilhafterweise die Gesamtheit der Komponenten zentral mit dem vorgestellten Verfahren zum Steuern einer Wärmepumpenanlage überwacht und bei unerwünschten Änderungen gegengesteuert werden.
  • Das umfasste Sicherheitsgehäuse kann insbesondere ein Sicherheitsgehäuse sein, wie es weiter oben bereits beschrieben wurde.
  • Die von der Wärmepumpenanlage umfasste Lüftungsvorrichtung umfasst beispielsweise wenigstens eine Strömungsmaschine. Insbesondere kann es sich bei dieser Strömungsmaschine um einen Radial- oder Axiallüfter handeln.
  • Die Verbindung der Lüftungsvorrichtung mit dem Sicherheitsgehäuse erfolgt beispielsweise auf bekannte Art und Weise, zum Beispiel mittels Rohrleitungen oder Schläuchen. Es sind aber auch andere Verbindungsarten denkbar. Beispielsweise kann die umfasste Strömungsmaschine auch direkt an Lüftungsöffnungen des Sicherheitsgehäuses montiert sein, die zusätzlich mittels gegebenenfalls umfasster Lüftungsklappen oder ähnlichen Vorrichtungen abgedichtet sein können.
  • Die vorzugsweise umfasste Strömungsmaschine der Lüftungsvorrichtung kann insbesondere so montiert sein, dass sie Luft in den Innenraum des Sicherheitsgehäuses einbläst oder Luft aus diesem absaugt. Zu diesem Zweck kann die Strömungsmaschine an einem beliebigen Ende einer Luft Zu- und/oder -ableitung angeordnet sein kann. Weiter vorzugsweise ist die Strömungsmaschine als Inline-Lüfter ausgeführt und kann dementsprechend auch innerhalb der Luft Zu- und/oder -ableitung angeordnet sein.
  • Weiterhin umfasst das Steuerungsverfahren den Schritt des Zu- und/oder Abführens von Luft in den Innenraum des Sicherheitsgehäuses/aus dem Innenraum des Sicherheitsgehäuses mittels der Lüftungsvorrichtung.
  • Bevorzugt findet hierbei eine Umwälzung dadurch statt, dass Luft aus dem Innenraum des Sicherheitsgehäuses abgeführt wird. Dadurch herrscht im Innenraum des Sicherheitsgehäuses ein permanenter Unterdruck, was vorteilhaft verhindert, dass Arbeitsmedium im Leckagefall aus dem Sicherheitsgehäuse in eine Umgebung des Sicherheitsgehäuses austreten kann.
  • Besonders in Zeiten, in denen eine hohe Heizleistung benötigt wird, kann aber auch permanent Luft in den Innenraum des Sicherheitsgehäuses zugeführt werden, um die dort angeordneten Komponenten in einem vorteilhaften Temperaturbereich zu betreiben.
  • In einem weiteren Schritt des vorgestellten Steuerungsverfahrens, wird ein Ist-Wert einer Luftkenngröße im Innenraum des Sicherheitsgehäuses erfasst
  • Wie bereits vorstehend beschrieben, kann es sich bei dieser Luftkenngröße insbesondere um die Menge/Konzentration eines Gases, vorzugsweise des gasförmigen Arbeitsmediums, und/oder um eine Temperatur handeln. Es sei angemerkt, dass sich das vorgestellte Verfahren jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt Es können insbesondere auch eine relative oder absolute Luftfeuchtigkeit, ein Taupunkt, ein Druck oder eine Strömungsgeschwindigkeit als Luftkenngröße erfasst werden.
  • Dadurch, dass das Steuerungsverfahren nicht auf eine bestimmte Luftkenngröße beschränkt ist, sind die Steuerungsmöglichkeiten sehr vielfältig und das Steuerungsverfahren kann so an unterschiedliche Situationen angepasst werden.
  • Weiterhin umfasst das Steuerungsverfahren auch einen Schritt des Steuerns der Lüftungsvorrichtung in Abhängigkeit des erfassten Ist-Wertes der Luftkenngröße im Innenraum des Sicherheitsgehäuses, wobei dieser Schritt zumindest ein Einstellen einer Förderleistung der Lüftungsvorrichtung in Abhängigkeit des erfassten Ist-Werts der Luftkenngröße umfasst
  • Das Steuerungsverfahren kann dadurch auf direkte Weise ungünstigen Zuständen im Innenraum des Sicherheitsgehäuses entgegenwirken. Die erzielbaren Effekte sind vielzählig und umfassen sicherheitsrelevante Aspekte aber auch Steuermöglichkeiten, die die Effizienz der Wärmepumpenanlage steigern.
  • Je nach erfasster Luftkenngröße kann das Steuerungsverfahren beispielsweise auf eine Leckage reagieren und brennbares und/oder giftiges Arbeitsmedium zeitnah aus dem Innenraum des Sicherheitsgehäuses ausleiten.
  • Weiterhin kann das Steuerungsverfahren die Bildung von Kondenswasser im Innenraum des Sicherheitsgehäuses verhindern, indem die Zu- und/oder Ableitung von Luft entsprechend durch ein Anpassen der Förderleistung gesteuert wird.
  • Das Steuerungsverfahren kann überdies eingesetzt werden, um im Innenraum des Sicherheitsgehäuses angeordnete Komponenten durch erhöhte Zufuhr von Luft kühlen.
  • Da insbesondere Frost an Komponenten des Arbeitskreises zu einem beschleunigten Verschleiß führt, kann das Steuerungsverfahren vorteilhaft auch eingesetzt werden, um in Abhängigkeit einer erfassten Temperatur im Innenraum des Sicherheitsgehäuses eine Förderleistung der Lüftungsvorrichtung dahingehend anzupassen, dass mehr oder weniger Luft in den Innenraum des Sicherheitsgehäuses gefördert wird, um ein weiteres Absinken der Temperatur im Innenraum des Sicherheitsgehäuses zu verhindern.
  • Auf diese Weise kann das Steuerungsverfahren eingesetzt werden, um ein Gefrieren von Komponenten des Arbeitskreises zu unterbinden und so deren Lebensdauer positiv zu beeinflussen.
  • Es sei angemerkt, dass das vorgestellte Steuerungsverfahren nicht auf diese Beispiele beschränkt ist, sondern je nach erfasster Luftkenngröße auch weitere Steuermöglichkeiten der Lüftungsvorrichtung umfasst.
  • Bevorzugt umfasst das Steuerungsverfahren einen weiteren Schritt, in dem ein erster und ein zweiter Förderleistungswert der Lüftungsvorrichtung festgelegt werden, die eine Förderleistung der Lüftungsvorrichtung bestimmen. Dabei ist die Förderleistung der Lüftungsvorrichtung für den ersten und den zweiten Förderleistungswert ungleich Null. Weiterhin ist die Förderleistung für den ersten Förderleistungswert kleiner als für den zweiten Förderleistungswert Bei dieser bevorzugten Ausführung des Steuerungsverfahrens umfasst das Einstellen der Förderleistung ein Auswählen eines Förderleitungswerts aus einer Menge der festgelegten ersten und zweiten Förderleistungswerte in Abhängigkeit des erfassten Ist-Werts der Luftkenngröße und ein Einstellen der Förderleistung auf den ausgewählten Förderleitungswert.
  • Bevorzugt wird dabei der erste Förderleistungswert ausgewählt, wenn der erfasste Ist-Wert der Luftkenngröße unterhalb eines vorgegebenen Grenzwerts liegt, und/oder der zweite Förderleistungswert wird ausgewählt, wenn der erfasste Ist-Wert der Luftkenngröße oberhalb eines vorgegebenen zweiten Grenzwerts liegt, der insbesondere dem ersten Grenzwert entspricht
  • Das Festlegen von zwei Förderleistungswerten, auf die eine Förderleistung eingestellt werden kann, erlaubt eine flexible Konfiguration des Steuerungsverfahrens. Die hierzu geschilderten Vorteile in Bezug auf die erfindungsgemäße Steuervorrichtung gelten hier analog.
  • Weiter vorteilhaft kann der größere der beiden festgelegten Förderleistungswerte beispielsweise auf in der zu steuernden Lüftungsvorrichtung verbaute Komponenten, wie Strömungsmaschinen oder ähnliche Komponenten abgestimmt werden.
  • Dies ermöglicht es dem Steuerungsverfahren beispielsweise, die Lüftungsvorrichtung auch bei einer hohen geforderten Förderleistung maximal effizient anzusteuern.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Steuerungsverfahrens, ist ein zusätzlicher Schritt umfasst, in dem ein oder mehrere Zwischenförderleistungswerte der Lüftungsvorrichtung, die eine Förderleistung der Lüftungsvorrichtung bestimmen und die zwischen dem ersten und dem zweiten Förderleistungswert liegen, festgelegt werden.
  • In dieser vorteilhaften Ausgestaltung des Steuerverfahrens umfasst das Einstellen der Förderleistung ein Auswählen eines Förderleitungswerts aus einer Menge des festgelegten ersten und zweiten Förderleistungswerts und des einen festgelegten Zwischenförderleistungswertes oder der mehreren festgelegten Zwischenförderleistungswerte in Abhängigkeit des erfassten Ist-Werts der Luftkenngröße und ein Einstellen der Förderleistung auf den ausgewählten Förderleitungswert.
  • Dieses Vorgehen ermöglicht eine weitere flexible Anpassung der Steuerung der Lüftungsanlage mittels des Steuerungsverfahrens. Die festgelegten Förderleistungswerte können jetzt sozusagen als Grenzwerte oder Maximal- und Minimalwerte der Förderleistung der Lüftungsvorrichtung im Betrieb verstanden werden.
  • Vorzugsweise kann eine Funktion hinterlegt werden, die einen erfassten Ist-Wert der Luftkenngröße auf einen Förderleistungswert zwischen dem festgelegten ersten Förderleistungswert und dem festgelegten zweiten Förderleistungswert abbildet
  • So kann je nach Aufstellort der Wärmepumpenanlage eine individuelle Funktion hinterlegt werden, die festlegt, wie ein erfasster Ist-Wert auf einen einzustellenden Förderleistungswert abgebildet werden soll.
  • Alternativ kann auch ein Einstellen auf Basis von wenigstens zwei vorbestimmten Profilen mit jeweils hinterlegter Funktion erfolgen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Steuerungsverfahren einen zusätzlichen Schritt, in dem ein Ist-Wert einer zweiten Luftkenngröße im Innenraum des Sicherheitsgehäuses erfasst wird.
  • Bei dieser Ausführung des Steuerungsverfahrens erfolgt das Einstellen der Förderleistung der Lüftungsvorrichtung vorzugsweise in Abhängigkeit des erfassten Ist-Werts der (ersten) Luftkenngröße und in Abhängigkeit des erfassten Ist-Werts der zweiten Luftkenngröße.
  • Bevorzugt umfasst das Einstellen der Förderleistung ein Auswählen eines Förderleitungswerts aus einer Menge der festgelegten ersten und zweiten Förderleistungswerte und der festgelegten einen oder mehreren Zwischenförderleistungswerte in Abhängigkeit des erfassten Ist-Werts der (ersten) Luftkenngröße und in Abhängigkeit des erfassten Ist-Werts der zweiten Luftkenngröße und ein Einstellen der Förderleistung auf den ausgewählten Förderleitungswert.
  • Es können bei dieser Ausführungsform zwei Ist-Werte der gleichen Luftkenngröße oder Ist-Werte unterschiedlicher Luftkenngrößen erfasst werden.
  • Hierzu sei angemerkt, dass die Luftkenngrößen an der gleichen Stelle oder an unterschiedlichen Stellen erfasst werden können.
  • Das Steuerungsverfahren kann so eine Steuerung mit höherer Genauigkeit durchführen oder unterschiedliche Luftkenngrößen in die Steuerung der Lüftungsvorrichtung einfließen lassen. Vorteilhaft lässt sich so insbesondere die Menge/Konzentration eines Gases an unterschiedlichen Stellen des Innenraums des Sicherheitsgehäuses erfassen.
  • Das ist beispielsweise vorteilhaft, falls die Menge/Konzentration eines Gases, welches schwerer ist als Luft, erfasst werden soll. Durch das Erfassen des Ist-Wertes an einer tiefen und einer hohen Position im Innenraum des Sicherheitsgehäuses ist das Steuerungsverfahren in der Lage, beispielsweise eine Leckagesituation besser zu beurteilen und somit die Förderleistung der Lüftungsvorrichtung gezielter einstellen zu können, was letztendlich die Betriebssicherheit der Wärmepumpenanlage weiter verbessert
  • Vorteilhaft können auch Ist-Werte unterschiedlicher Luftkenngrößen erfasst werden. Das Steuerungsverfahren kann so eingesetzt werden, um unterschiedliche Belange im Hinblick auf einen Zustand im Innenraum des Sicherheitsgehäuses gegeneinander abzuwägen und zu priorisieren.
  • So können beispielsweise ein Taupunkt im Innenraum des Sicherheitsgehäuses und zeitgleich eine Menge/Konzentration des gasförmigen Arbeitsmediums überwacht werden, um durch das Steuern der Lüftungsvorrichtung die Bildung von Kondenswasser im Innenraum des Sicherheitsgehäuses zu verhindern und im Leckagefall ausgetretenes gasförmiges Arbeitsmedium durch Einstellen einer maximalen Förderleistung schnell abzuführen.
  • Vorzugsweise kann die Betriebssicherheit in einem solchen Falle priorisiert werden. Wird also ein Ist-Wert der Menge/Konzentration des gasförmigen Arbeitsmediums erfasst, der auf eine Leckage schließen lässt, wird eine Förderleistung in Abhängigkeit der Menge/Konzentration eingestellt, selbst wenn dadurch die Bildung von Kondensat begünstigt würde.
    Das vorgestellte Steuerungsverfahren ist nicht auf diese Beispiele eingeschränkt und erstreckt sich auch auf andere Ausführungen.
  • Vorzugsweise werden mehr als zwei Ist-Werte einer oder unterschiedlicher Luftkenngrößen erfasst
  • Weiter vorzugsweise umfasst das Einstellen der Förderleistung ein Auswählen eines Förderleitungswerts aus einer Menge der festgelegten ersten und zweiten Förderleistungswerte und der festgelegten einen oder mehreren Zwischenförderleistungswerte in Abhängigkeit aller erfassten Ist-Werte von Luftkenngrößen, oder in Abhängigkeit einer Untermenge aller erfassten Ist-Werte von Luftkenngrößen und ein Einstellen der Förderleistung auf den ausgewählten Förderleitungswert.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Steuerungsverfahren mit der Maßgabe eine Lufttemperatur im Innenraum des Sicherheitsgehäuses zu steuern, wobei die Luftkenngröße eine Temperatur der Luft im Innenraum des Sicherheitsgehäuses ist
  • Durch die Steuerung der Lufttemperatur im Innenraum des Sicherheitsgehäuses kann insbesondere eine Überhitzung des Arbeitskreislaufs und/oder leistungselektronischer Komponenten verhindert werden.
  • Weiterhin kann mittels dieser Ausführungsform auch die Bildung von Frost verhindert werden, was sich besonders auf die Lebensdauer des Arbeitskreislaufs positiv auswirkt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Steuerungsverfahren mit der Maßgabe eine Menge und/oder Konzentration eines Gases im Innenraum des Sicherheitsgehäuses zu steuern, wobei die Luftkenngröße eine Menge und/oder Konzentration des Gases im Innenraum des Sicherheitsgehäuses ist.
  • Wird das Verfahren mit dieser Maßgabe durchgeführt, kann besonders effektiv auf mögliche Leckagen reagiert werden, wenn die Menge und/oder Konzentration des gasförmigen Arbeitsmediums des Arbeitskreislaufs ermittelt wird.
  • Das Verfahren kann auf diese Weise dazu beitragen, dass auch brennbare und/oder giftige Arbeitsmedien in einer Wärmepumpenanlage verwendet werden können, die in einem Innenraum aufgestellt ist, da jederzeit automatisiert auf eine Leckage reagiert werden kann. Somit trägt das Verfahren dazu bei, die Betriebssicherheit einer entsprechenden Wärmepumpenanlage zu erhöhen.
  • Bevorzugt wird das Verfahren mit der Maßgabe durchgeführt, eine Lufttemperatur sowie eine Menge und/oder Konzentration eines Gases im Innenraum des Sicherheitsgehäuses zu steuern, wobei die Luftkenngröße eine Temperatur der Luft im Innenraum des Sicherheitsgehäuses ist und die zweite Luftkenngröße eine Menge und/oder Konzentration des Gases im Innenraum des Sicherheitsgehäuses ist
  • Das Verfahren kann bei dieser Maßgabe dazu eingesetzt werden, mehrere Belange zu steuern und gegeneinander zu priorisieren.
  • Vorzugsweise wird bei entgegengesetzten Steuerzielen, beispielsweise wenn die Temperatursteuerung zu einer geringeren Be- und/oder Entlüftung führen würde und die Steuerung einer Menge und/oder Konzentration eines Gases zu einer höheren Be- und/oder Entlüftung führen würde, das Steuerziel der Menge und/oder Konzentration eines Gases bevorzugt, da hier regelmäßig eine höhere Sicherheitsrelevanz vorliegt
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Steuerungsverfahren einen weiteren Schritt, in dem ein Soll-Wert für die Luftkenngröße festgelegt wird. Anschließend wird in dieser Ausführungsform ein Schritt durchgeführt, in dem eine Abweichung zwischen dem festgelegten Soll-Wert und dem erfassten Ist-Wert der Luftkenngröße ermittelt wird. Das Einstellen der Förderleistung erfolgt dann in Abhängigkeit der ermittelten Abweichung.
  • Bevorzugt wird ein Soll-Wert für alle Luftkenngrößen festgelegt, für die ein Ist-Wert erfasst wird und es werden dementsprechend Abweichungen zwischen den jeweils für eine Luftkenngröße festgelegten Soll-Werten und den erfassten Ist-Werten bestimmt. Weiter vorzugsweise erfolgt das Einstellen der Förderleistung in Abhängigkeit einer Teilmenge der ermittelten Abweichungen.
  • Auf diese Weise wird das Steuerungsverfahren vorteilhaft zu einem Regelungsverfahren erweitert. Vorzugsweise wird hierfür ein Regelkreis mit einem P, PI oder PID-Regler eingesetzt
  • Vorzugsweise umfasst das Steuerungsverfahren zusätzlich einen Schritt, in dem ein Betrieb der Lüftungsvorrichtung beendet wird, falls eine ermittelte Abweichung einen vorgegebenen ersten Abweichungsgrenzwert unterschreitet Vorteilhaft wird der Betrieb der Lüftungsvorrichtung nur beendet, falls die ermittelte Abweichung den ersten Abweichungsgrenzwert unterschreitet
  • Vorzugsweise umfasst das Steuerungsverfahren zusätzlich einen Schritt, in dem ein Betrieb der Lüftungsvorrichtung gestartet wird, falls die ermittelte Abweichung einen vorgegebenen zweiten Abweichungsgrenzwert überschreitet
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Betrieb der Lüftungsvorrichtung nur gestartet, wenn die ermittelte Abweichung den zweiten Abweichungsgrenzwert überschreitet. Insbesondere kann der zweite vorgegebene Abweichungsgrenzwert auch dem ersten vorgegebenen Abweichungsgrenzwert entsprechen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Auswählen des Förderleistungswerts im Zuge des Einstellens der Förderleistung der Lüftungsvorrichtung derart, dass der erste Förderleistungswert ausgewählt wird, wenn die ermittelte Abweichung einen vorgegebenen dritten Abweichungsgrenzwert überschreitet, der insbesondere dem zweiten Abweichungsgrenzwert entspricht, und/oder wenn die ermittelte Abweichung einen vorgegebenen vierten Abweichungsgrenzwert unterschreitet.
  • Weiterhin erfolgt das Auswählen des Förderleistungswerts im Zuge des Einstellens der Förderleistung der Lüftungsvorrichtung derart, dass der zweite Förderleistungswert ausgewählt wird, wenn die ermittelte Abweichung einen vorgegebenen fünften Abweichungsgrenzwert überschreitet, der insbesondere dem vierten Abweichungsgrenzwert entspricht.
  • Dadurch kann das Steuerungsverfahren gezielt auf spezielle Situationen reagieren, die sich anhand von Abweichungsgrenzwerten definieren lassen, was die Einsatzflexibilität weiter steigert Insbesondere kann beispielsweise ein Betrieb der Lüftungsvorrichtung unterbunden werden, wenn andernfalls Beschädigungen an der Wärmepumpenanlage drohen.
  • Wird beispielsweise festgestellt, dass die Temperatur im Innenraum des Sicherheitsgehäuses nur sehr gering von einer festgelegten Soll-Temperatur abweicht, kann der Betrieb der Lüftungsvorrichtung beendet werden.
  • So wird die Lebensdauer der Lüftungsvorrichtung verlängert, da diese nicht dauerhaft betrieben werden muss. Weiterhin emittiert die Lüftungsvorrichtung, wenn sie nicht betrieben wird, auch keine Geräusche. Das auf diese Weise vorteilhaft erweiterte Steuerungsverfahren verbessert folglich die akustische Performance der angeschlossenen Lüftungsvorrichtung.
  • Diese Ausführung des Steuerungsverfahrens ermöglicht also eine besonders komfortable Konfiguration anhand weniger Werte.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, wird ein Wärmepumpensystem bereitgestellt, das eine vorstehend beschriebene Steuervorrichtung und eine Wärmepumpenanlage umfasst Die Wärmepumpenanlage umfasst ihrerseits wenigstens ein Sicherheitsgehäuse, einen Arbeitskreislauf für ein Arbeitsmedium, der zumindest teilweise in einem Innenraum des Sicherheitsgehäuses angeordnet ist und eine Lüftungsvorrichtung, die mit dem Sicherheitsgehäuse verbunden ist und eingerichtet ist, dem Innenraum des Sicherheitsgehäuses Luft zuzuführen und/oder Luft aus diesem abzuführen. Außerdem ist die Steuervorrichtung mit der Lüftungsvorrichtung der Wärmepumpenanlage gekoppelt und eingerichtet, diese mittels eines Verfahrens, insbesondere gemäß dem vorstehenden Aspekt, zu steuern.
  • Vorzugsweise umfasst das Wärmepumpensystem zusätzlich wenigstens einen Hydraulikkreislauf, der zur Wärmeübertragung mit dem Arbeitskreislauf gekoppelt ist, wobei der Arbeitskreislauf eingerichtet ist, ein im Hydraulikkreislauf strömendes Hydraulikmedium zu temperieren.
  • Das Wärmepumpensystem kann auf diese Weise vielseitig eingesetzt werden, beispielsweise zur Temperierung von Räumen, oder um temperiertes Brauchwasser bereitzustellen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Arbeitskreislauf der vom Wärmepumpensystem umfassten Wärmepumpenanlage eine Umschaltvorrichtung, über die der Arbeitskreislauf zwischen einer ersten und einer zweiten Betriebsart umschaltbar ist, wobei in der ersten Betriebsart ein erster Wärmeübertrager das Arbeitsmedium erwärmt, also insbesondere als Verdampfungsvorrichtung für das Arbeitsmedium fungiert, und ein zweiter Wärmeübertrager das Arbeitsmedium abkühlt, also insbesondere als Kondensationsvorrichtung für das Arbeitsmedium fungiert, und wobei in der zweiten Betriebsart der zweite Wärmeübertrager das Arbeitsmedium erwärmt, also insbesondere als Verdampfungsvorrichtung für das Arbeitsmedium fungiert, und der erste Wärmeübertrager das Arbeitsmedium abkühlt, also insbesondere als Kondensationsvorrichtung für das Arbeitsmedium fungiert, dergestalt, dass die Wärmepumpenanlage zum Erwärmen und zum Abkühlen des Hydraulikmediums im Hydraulikkreislauf einsetzbar ist
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt, das Befehle umfasst, die bei Ausführung durch eine vorstehend beschriebene Steuervorrichtung eines Wärmepumpensystems, wie es ebenfalls vorstehend beschrieben ist, diese dazu veranlassen, ein Steuerungsverfahren ausführen, das oben näher beschrieben wurde.
  • Weitere Aspekte und deren Vorteile als auch speziellere Ausführungsbeispiele der zuvor genannten Aspekte und Ausführungsformen werden im Folgenden unter Zuhilfenahme der in den beigefügten Figuren gezeigten Zeichnungen beschrieben.
    • Fig. 1A zeigt in einer schematischen Ansicht ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wärmepumpensystems.
    • Fig. 1B zeigt eine schematische Ansicht einer Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels.
    • Fig. 2A zeigt in einer schematischen Ansicht ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wärmepumpensystems.
    • Fig. 2B zeigt eine schematische Ansicht einer Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels.
    • Fig. 3A zeigt in einer schematischen Ansicht ein drittes Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Wärmepumpensystems.
    • Fig. 3B zeigt eine schematische Ansicht einer Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels.
    • Fig. 4 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens.
    • Fig. 5 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens.
    • Fig. 6 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens.
    • Fig. 7 zeigt ein beispielhaftes Diagramm, das qualitativ ein Einstellen einer Förderleistung in Abhängigkeit eines erfassten Ist-Wertes einer Luftkenngröße im Zuge eines Steuerns der Luftkenngröße gemäß eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens zeigt.
    • Fig. 8 zeigt ein weiteres beispielhaftes Diagramm, das qualitativ ein Einstellen einer Förderleistung in Abhängigkeit eines erfassten Ist-Wertes einer Luftkenngröße im Zuge eines Steuerns der Luftkenngröße gemäß eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens zeigt.
    • Fig. 9 zeigt ein weiteres beispielhaftes Diagramm, das qualitativ ein Einstellen einer Förderleistung in Abhängigkeit einer ermittelten Abweichung zwischen einem erfassten Ist-Wert und einem Soll-Wert einer Luftkenngröße im Zuge eines Steuerns der Luftkenngröße gemäß eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens zeigt
  • Es wird hervorgehoben, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Ausführungsmerkmale begrenzt ist Die Erfindung umfasst weiterhin Modifikationen der genannten Ausführungsbeispiele, insbesondere diejenigen, die aus Modifikationen und/oder Kombinationen einzelner oder mehrerer Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele im Rahmen des Schutzumfanges der unabhängigen Ansprüche hervorgehen.
    • Ausführliche Figurenbeschreibung
  • Fig. 1A zeigt in einer schematischen Ansicht ein erstes Ausführungsbeispiel des vorgestellten Wärmepumpensystems 100, umfassend die Wärmepumpenanlage 101 und die Steuervorrichtung 50.
  • Fig. 2A zeigt in einer schematischen Ansicht ein zweites Ausführungsbeispiel des vorgestellten Wärmepumpensystems 100, umfassend die Wärmepumpenanlage 101 und die Steuervorrichtung 50.
  • Fig. 3A zeigt in einer schematischen Ansicht ein erstes Ausführungsbeispiel des vorgestellten Wärmepumpensystems 100, umfassend die Wärmepumpenanlage 101 und die Steuervorrichtung 50.
  • Die Ausführungsbeispiele der Fig. 1A, 2A und 3A werden nachfolgend teilweise gemeinsam beschrieben. Insoweit gelten die in einem Absatz gemachten Ausführungen für alle drei Ausführungsbeispiele, so lange nichts Gegenteiliges beschreiben wird oder explizit auf ein einziges Ausführungsbeispiel gemäß einer der Fig. 1 bis 3 abgestellt wird.
  • Das Wärmepumpensystem 100 ist zum Einsatz in einem Energietransportsystem eines Gebäudes vorgesehen, das insbesondere zum Heizen und/oder Kühlen eines Gebäudes oder eines Gebäudeteils und/oder zum Bereitstellen von temperiertem Brauchwasser eingerichtet ist.
  • Die Wärmepumpenanlage 101 umfasst ein Sicherheitsgehäuse 20, das einen Innenraum 21 umgibt, und einen Arbeitskreislauf 10 für ein Arbeitsmedium der Wärmepumpenanlage der Wärmepumpenanlage 101.
  • Der Arbeitskreislauf 10 umfasst wiederum zumindest einen ersten Wärmeübertrager 11 und vorzugsweise einen zweiten Wärmeübertrager 12, über die dem Arbeitsmedium jeweils Wärmeenergie zugeführt und/oder entzogen werden kann.
  • Weiterhin umfasst der Arbeitskreislauf 10 eine Verdichtungsvorrichtung 14 zum Verdichten des Arbeitsmediums und eine Expansionsvorrichtung 13 zum Expandieren des Arbeitsmediums.
  • Die einzelnen Komponenten des Arbeitskreislaufs 10 sind dabei vorzugsweise über Leitungen 19 miteinander verbunden, wobei eine Strömungsrichtung des Arbeitsmediums in Fig. 1A beispielhaft über die Pfeile in den Leitungen 19 angedeutet ist
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird dem Arbeitsmedium beim Durchströmen des ersten Wärmeübertragers 11 Wärme entzogen und beim Durchströmen des zweiten Wärmeübertragers 12 wird dem Arbeitsmedium Wärme zugeführt Insbesondere fungiert der erste Wärmeübertrager 11 dabei als Kondensationsvorrichtung und der zweite Wärmeübertrager 12 als Verdampfungsvorrichtung.
  • Der erste Wärmeübertrager 11 ist beispielhaft und nicht beschränkend als Gegenstromwärmeübertrager und der zweite Wärmeübertrager 12 ist beispielhaft und nicht beschränkend als Gleichstromwärmeübertrager ausgeführt.
  • Zumindest der erste Wärmeübertrager 11 und der zweite Wärmeübertrager 12 des Arbeitskreislaufs 10 sind gemeinsam im Innenraum 21 des Sicherheitsgehäuses 20 angeordnet. Vorzugsweise sind auch die Verdichtungs- und die Expansionsvorrichtung 13, 14 im Innenraum 21 angeordnet
  • Das Sicherheitsgehäuse 20 ist vorzugsweise und abseits der unterseitig konstruktiv vorgesehenen Auslassöffnung 22 im Wesentlichen gasdicht gegenüber einer Umgebung der Wärmepumpenanlage 100 abgeschlossen.
  • Die Wärmepumpenanlage 101 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel über den ersten Wärmeübertrager 11 mit einem ersten Hydrauliksystem des Energietransportsystems gekoppelt, um Wärmeenergie zwischen dem Arbeitsmedium und einem im ersten Hydrauliksystem geführten Hydraulikmedium zu übertragen.
  • Das erste Hydrauliksystem ist dabei nur teilweise mit einer zum ersten Wärmeübertrager 11 führenden Zuleitung 212 und einer von diesem wegführenden Ableitung 211 dargestellt
  • Weiterhin ist die Wärmepumpenanlage 101 im gezeigten Ausführungsbeispiel über den zweiten Wärmeübertrager 12 mit einem zweiten Hydrauliksystem des Energietransportsystems gekoppelt, um Wärmeenergie zwischen dem Arbeitsmedium und einem im zweiten Hydrauliksystem geführten weiteren Hydraulikmedium zu übertragen.
  • Das zweite Hydrauliksystem ist dabei nur teilweise mit einer zum zweiten Wärmeübertrager 12 führenden Zuleitung 312 und einer von diesem wegführenden Ableitung 311 dargestellt
  • Vorzugsweise handelt es sich bei dem ersten Hydrauliksystem um ein Sekundärsystem des Energietransportsystems, mittels dessen eine Zielgröße im Gebäude steuerbar ist, beispielsweise eine Raumtemperatur.
  • Vorzugsweise handelt bei dem zweiten Hydrauliksystem um ein Primärsystem des Energietransportsystems zu Bereitstellung von Wärme- und/oder Kälteenergie aus einer Umgebungsenergiequelle, beispielsweise durch das Prinzip der Aerothermie, Geothermie oder Hydrothermie.
  • In den gezeigten Ausführungsbeispielen handelt es sich vorzugsweise um Wärmeenergie zum Erwärmen des Arbeitsmediums im zweiten Wärmeübertrager 12.
  • Das Wärmpumpensystem 100 umfasst weiter eine Steuervorrichtung 50, die eingerichtet ist, die Wärmepumpenanlage 101 des Wärmepumpensystems 100 zu steuern. Weiterhin ist die Steuervorrichtung 50 mit der Lüftungsvorrichtung der Wärmepumpenanlage 101 gekoppelt und eingerichtet, diese zu steuern.
  • Die Lüftungsvorrichtung umfasst dabei sämtliche Lüftungskomponenten. Vorzugsweise sind wenigstens ein Abluftkanal 41 und eine Strömungsmaschine 42 umfasst. Zusätzlich kann die Lüftungsvorrichtung auch eine eigene Steuervorrichtung 40 umfassen. Diese Steuervorrichtung 40 muss jedoch nicht zwingend vorhanden sein und die Steuervorrichtung 50 kann vorteilhaft auch eingerichtet sein, die Lüftungsvorrichtung durch direktes Ansteuern der Strömungsmaschinen 42 zu steuern, wie dies zum Beispiel bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 2A und 3 der Fall ist
  • Die Strömungsmaschine 42 ist vorzugsweise innerhalb des Sicherheitsgehäuses 20 angeordnet (siehe hierzu auch Fig. 1B, 2B und 3B) oder bildet eine Schnittstelle zwischen dem Sicherheitsgehäuse 20 und dem Abluftkanal 41.
  • Die Strömungsmaschine 42 kann aber auch, wie in Fig. 1A, 2A und 3A dargestellt, vorzugsweise im Abluftkanal 41 oder an dessen Ende und insbesondere außerhalb des Gebäudes angeordnet sein.
  • Die in den Fig. 1A, 2A, 3A dargestellten Komponenten der Lüftungsvorrichtung sind lediglich als Beispiele aufzufassen. Das erfindungsgemäße Wärmepumpensystem 100 kann auch eine Wärmepumpenanlage 101 mit einer Lüftungsvorrichtung umfassen, die andere als die dargestellten Lüftungskomponenten umfasst.
  • Der Begriff Lüftungskomponenten umfasst insbesondere unterschiedliche Strömungsmaschinen, wie radiale oder axiale Ventilatoren oder Lüfter, die insbesondere auch inline angeordnet sein können und weitere Komponenten wie Klappen und Drosseln.
  • Je nach Einsatzzweck können in der Lüftungsvorrichtung unterschiedliche Lüftungskomponenten zum Einsatz kommen. Diese können jeweils an unterschiedlichen Positionen in der Lüftungsvorrichtung, beispielsweise an einem Einlass- und/oder Auslassende eines Belüftungskanals und/oder Schlauch oder innerhalb eines Belüftungskanals und/oder Schlauchs (inline) vorgesehen sein. Es sind ohne Einfluss auf den Effekt der Erfindung auch Kombinationen der genannten Lüftungskomponenten denkbar.
  • Die Kopplung der Steuervorrichtung 50 mit der Lüftungsvorrichtung ist als Verbindung zwischen den beiden Vorrichtungen zu verstehen, über die in beide Richtungen, also von der Steuervorrichtung 50 an die Lüftungsvorrichtung und in umgekehrter Richtung Informationen und auch Steuerbefehle übertragen werden können.
  • Beispielsweise kann, wie in Fig. 1A dargestellt, eine Steuerverbindung 53 von der Steuervorrichtung 50 zu einer Steuervorrichtung 40 der Lüftungsvorrichtung existieren, über die die Steuervorrichtung 50 Steuerinformationen (auch Steuerbefehle genannt) an die Lüftungsvorrichtung überträgt und Informationen von der Lüftungsvorrichtung empfängt
  • Alternativ kann die Kopplung der Steuervorrichtung 50 mit der Lüftungsvorrichtung auch ohne eine externe Steuervorrichtung 40 erfolgen. Eine solche Kopplung ist beispielhaft in Fig. 2A dargestellt Hier ist die Steuervorrichtung 50 direkt mit einer Strömungsmaschine 42 der Lüftungsvorrichtung verbunden. So kann die Steuervorrichtung 50 vorteilhaft mittels einer Steuerleitung 43 Steuerbefehle direkt an die Strömungsmaschine 42 der Lüftungsvorrichtung übermitteln. Weiterhin kann eine zusätzliche Steuerverbindung 53 bestehen, die die Steuervorrichtung 50 beispielsweise mit einem in der Strömungsmaschine 42 integrierten Steuergerät oder ähnlichen Vorrichtungen verbindet
  • Wie in Fig. 3A dargestellt, können solche Verbindungen auch auf eine einzelne Verbindung 53/43 zusammenfallen. Das heißt beispielsweise, dass ein in einer Strömungsmaschine 42 integriertes Steuergerät Steuerbefehle von der Steuervorrichtung 50 entgegennimmt und weiterhin eingerichtet ist, über den selben Kommunikationskanal Daten an die Steuervorrichtung 50 zu übertragen.
  • Aus dem Stand der Technik sind diverse Technologien bekannt, wie solche Verbindungen realisiert werden können. Die Erfindung beschränkt sich nicht auf eine bestimmte Verbindungstechnologie. Insbesondere können kabelgebundene oder kabellose Verbindungen eingesetzt werden.
  • Weiterhin ist die Erfindung auch nicht auf spezielle Kommunikationsarten beschränkt Das heißt, die Steuervorrichtung 50 kann mit unterschiedlichen Steuergeräten und/oder Strömungsmaschinen 42 und/oder sonstigen ansteuerbaren Komponenten der Lüftungsvorrichtung, wie Klappen 44 oder Drosseln, jeweils mittels gleicher oder unterschiedlicher Kommunikationstechnologien und/oder -protokolle kommunikativ verbunden sein.
  • Weiterhin umfasst die Steuervorrichtung 50 wenigstens einen Luftkenngrößensensor 51, 52, der eingerichtet ist, eine Luftkenngröße im Innenraum 21 des Sicherheitsgehäuses 20 zu erfassen.
  • Die Steuervorrichtung 50 ist dabei eingerichtet, im Zuge eines Steuerns der Lüftungsvorrichtung eine Förderleistung der Lüftungsvorrichtung in Abhängigkeit eines vom Luftkenngrößensensor 51, 52 erfassten Ist-Werts der Luftkenngröße im Innenraum 21 des Sicherheitsgehäuses 20 einzustellen.
  • In Fig. 1A ist der Luftkenngrößensensor 51 hierfür im Innenraum 21 des Sicherheitsgehäuses 20 angeordnet Diese Anordnung ist jedoch nicht zwingend. Der Sensor kann auch als Sensorsystem ausgebildet sein, welches Komponenten umfasst, die außerhalb des Sicherheitsgehäuses 20 montiert sind und welches die Luftkenngröße im Innenraum 21 des Sicherheitsgehäuses 20 beispielsweise mittels einer Sonde erfassen.
  • Vorteilhaft können auch nur Messonden im Innenraum 21 des Sicherheitsgehäuses 20 montiert sein. Diesfalls sind Komponenten, die zur Weiterverarbeitung benötigt werden (zum Beispiel entsprechende Elektronik) in der Steuervorrichtung 50 integriert
  • Generell können auch Luftkenngrößensensoren/ -sonden kabellos oder kabelgebunden kommunikativ mit der Steuervorrichtung 50 verbunden sein. Auch diese Verbindungen sind im Hinblick auf mögliche Kommunikationsprotokolle nicht eingeschränkt.
  • Die Fig. 1A und 3A zeigen jeweils eine Konfiguration der Steuervorrichtung 50, die einen Luftkenngrößensensor 51 zum Erfassen einer Luftkenngröße im Innenraum 21 des Sicherheitsgehäuses 20 umfasst.
  • Dagegen zeigt Fig. 2A eine Konfiguration mit zwei Luftkenngrößensensoren 51, 52.
  • Wie bereits vorstehend erläutert, kommt in Abhängigkeit der zu erfassenden Luftkenngröße eine Vielzahl von Sensoren in Frage.
  • Beispielsweise kann es sich bei den Luftkenngrößensensoren 51, 52 jeweils um ein Thermometer, Barometer, Hygrometer oder einen Gassensor handeln. Vorteilhaft sind die Luftkenngrößensensoren 51, 52 jeweils so angeordnet, dass Störeinflüsse der im Innenraum 21 des Sicherheitsgehäuses 20 verbauten Komponenten reduziert werden.
  • So ist beispielsweise ein Thermometer vorteilhaft nicht in direkter Umgebung von Komponenten, die starke Abwärme produzieren angeordnet
  • Weiter vorteilhaft ist die Position, an der die Luftkenngröße erfasst wird, in Abhängigkeit des Steuerungszwecks gewählt.
  • Soll die Steuervorrichtung 50 beispielsweise eingesetzt werden, um die Temperatur einer leistungselektronischen Komponente zu überwachen und gegenzusteuern, kann der Luftkenngrößensensor 51, 52 als Thermometer ausgeführt werden, welches die Lufttemperatur in direkter Nähe der entsprechenden Komponente erfasst.
  • Auf diese Weise wird die erfasste Temperatur in größerem Maße von der jeweiligen Komponente beeinflusst, sodass die Steuervorrichtung 50 besser auf Temperaturänderungen der Komponente reagieren kann.
  • Vorzugsweise kann die Lüftungsvorrichtung insbesondere für diesen Einsatzzweck der Temperatursteuerung mit zwei Kanälen ausgebildet sein, wie in Fig. 3A dargestellt. So kann über den Absaugkanal 41 warme Luft aus dem Sicherheitsgehäuse 20 abgesaugt werden und durch eine Außenwand 2000 des Gebäudes, in dem das Wärmepumpensystem 100 vorzugsweise aufgestellt ist, ins Freie befördert werden, wenn die Steuervorrichtung 50 die Lüftungsvorrichtung entsprechend ansteuert
  • Bevorzugt kann die Steuervorrichtung 50 bezogen auf das Ausführungsbeispiel in Fig. 3A die Lüftungsvorrichtung auch derart ansteuern, dass eine Förderleistung frischer Zuluft eingestellt werden kann. Dies kann vorzugsweise mittels einer Strömungsmaschine 42 des Zuluftkanals 45 erreicht werden.
  • Es sei angemerkt, dass der Zuluftkanal 45 aber auch ohne besagte Strömungsmaschine 42 auskommen kann, so wie dies beispielsweise für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3B der Fall ist.
  • Die Strömungsmaschine 42 für den Zuluftkanal 45 ist vorzugsweise innerhalb des Zuluftkanals 42 angeordnet, so wie in Fig. 3A dargestellt, kann aber auch eine Schnittstelle zwischen dem Sicherheitsgehäuse 20 und dem Zuluftkanal 45 bilden. Die Strömungsmaschine 42 für den Zuluftkanal 45 kann aber auch vorzugsweise an einem Ende des Zuluftkanals 45 angeordnet sein.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform können Luftkenngrößensensoren eine Temperatur der Zu-, beziehungsweise Abluft in direkter Nähe der Einlassöffnung 23 respektive der Auslassöffnung 22 erfassen. So kann die Steuervorrichtung 50 die Lüftungsvorrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform mittels der Strömungsmaschinen 42 der entsprechenden Kanäle 45, 41 in Abhängigkeit von drei erfassten Luftkenngrößen (Temperatur in der Nähe der im Wesentlichen zu überwachenden Komponente, Zulufttemperatur, Ablufttemperatur) ansteuern.
  • Weiter vorteilhaft kann die Steuervorrichtung 50 eine Förderleistung zusätzlich durch Ansteuern einer Klappe 44 einstellen, so wie im Ausführungsbeispiel in Fig. 3A gezeigt, wobei es sich bei der Klappe lediglich um eine optionale Komponente handelt
  • Im Falle des Ausführungsbeispiels in Fig. 2A umfasst die Steuervorrichtung 50 zwei Luftkenngrößensensoren 51, 52, die an unterschiedlichen Positionen im Innenraum 21 des Sicherheitsgehäuses 20 angeordnet sind. Die Luftkenngrößensensoren 51, 52 können dabei die gleiche oder unterschiedliche Luftkenngrößen erfassen. Im erstgenannten Fall wird ein redundantes System mit zusätzlicher Absicherung bereitgestellt, falls einer der beiden Sensoren ausfallen sollte. Im zweitgenannten Fall, kann dagegen eine simultane Steuerung von zwei unterschiedlichen Luftkenngrößen im Innenraum 21 erfolgen. Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung 50 dabei eingerichtet, die Lüftungsvorrichtung in Abhängigkeit von erfassten Ist-Werten beider Luftkenngrößensensoren 51, 52 zu steuern und dazu eine Förderleistung in Abhängigkeit besagter erfasster Ist-Werte einzustellen.
  • Die Fig. 1B, 2B und 3B zeigen jeweils schematische Ansichten von weiteren Ausführungsbeispielen, die als Abwandlungen der Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 1A, 2A und 3B gesehen werden können.
  • Um Doppelungen bei der Beschreibung zu vermeiden, werden nachfolgend nur die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen gemäß der Fig. 1B, 2B und 3B in jeweiligem Bezug zu den Ausführungsbeispielen der Fig. 1A, 2A und 3A beschrieben.
  • Die Ausführungsbeispiele gemäß der Fig. 1B, 2B und 3B unterscheiden sich dabei durch den Aufbau der Lüftungsvorrichtung sowie durch die Ausgestaltung des unteren Bereichs des Sicherheitsgehäuses.
  • Im Gegensatz zur Ausgestaltung des Sicherheitsgehäuses 20 aus den Fig. 1A, 2A und 3B weist der untere Bereich des Sicherheitsgehäuses 20 in den Fig. 1B, 2B und 3B keine zum Abluftkanal 41 hin geneigten Gehäuseinnenflächen auf, sondern weist eine ebene Gehäuseinnenfläche auf, die vorzugsweise im Wesentlichen rechtwinklig zu den seitlichen Gehäuseinnenflächen und/oder horizontal ausgerichtet ist.
  • Geneigte Gehäuseinnenflächen setzten zwar einen Sammelbereich für schwereres Gas um, sind im Vergleich zu einer ebenen Gehäuseinnenfläche aber mit höheren Kosten und einem höheren Fertigungsaufwand verbunden.
  • Weiterhin unterscheidet sich die Lüftungsvorrichtungen in den Fig. 1B, 2B und 3B dadurch, dass die Strömungsmaschine 42 für den Abluftkanal 41 jeweils innerhalb des Sicherheitsgehäuses 20 angeordnet ist
  • Zudem weist die Ausführung in Fig. 3B im Vergleich zu Fig. 3A keine Strömungsmaschine 42 für den Zuluftkanal 45 auf. Dies stellt beispielsweise eine kostengünstigere Variante dar.
  • Weiter weist die Ausführung in Fig. 3B im Vergleich zu Fig. 3A auch keine Klappe 44 am Zuluftkanal 45 auf. Diese ist nicht zwingend erforderlich.
  • Fig. 4 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens.
  • Im Schritt S1 erfolgt ein Bereitstellen einer Wärmepumpenanlage, die wenigstens ein Sicherheitsgehäuse, einen Arbeitskreislauf für ein Arbeitsmedium und eine Lüftungsvorrichtung umfasst
  • Das Sicherheitsgehäuse der im Schritt S1 bereitgestellten Wärmepumpenanlage umgibt einen Innenraum, in dem zumindest teilweise der Arbeitskreislauf für ein Arbeitsmedium der Wärmepumpenanlage angeordnet ist.
  • Die Lüftungsvorrichtung der im Schritt S1 bereitgestellten Wärmepumpenanlage ist mit dem Sicherheitsgehäuse verbunden und eingerichtet, dem Innenraum des Sicherheitsgehäuse Luft zuzuführen und/oder Luft aus diesem abzuführen. Vorzugsweise sind hierfür entsprechende Belüftungsöffnungen und/oder -kanäle und/oder -leitungen am Sicherheitsgehäuse vorgesehen und ein Luftstrom kann mittels einer entsprechen eingerichteten Strömungsmaschine der Lüftungsvorrichtung erzeugt werden.
  • Im Schritt S2 erfolgt ein Zu- und/oder Abführen von Luft in den Innenraum des Sicherheitsgehäuse/aus dem Innenraum des Sicherheitsgehäuse mittels der Lüftungsvorrichtung. Hierfür umfasst die Lüftungsvorrichtung vorzugsweise wenigstens eine Strömungsmaschine, die entsprechend betrieben wird.
  • Im Schritt S3 erfolgt ein Erfassen eines Ist-Werts einer Luftkenngröße im Innenraum des Sicherheitsgehäuses. Wie bereits geschildert kann der Ist-Wert der Luftkenngröße je nach Einsatzzweck an unterschiedlichen Positionen im Innenraum des Sicherheitsgehäuses erfasst werden.
  • Vorzugsweise können im Schritt S3 auch mehrere Ist-Werte der Luftkenngröße erfasst und verrechnet werden, um den Ist-Wert zu bilden, der im Verfahren weiterverwendet wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform können im Schritt S3 auch mehrere Ist-Werte, insbesondere auch unterschiedlicher Luftkenngrößen erfasst werden. Im weiteren Verfahren stehen alle diese Ist-Werte zur Verfügung.
  • Im Schritt S4 erfolgt Steuern der Lüftungsvorrichtung in Abhängigkeit des im Schritt S3 erfassten (oder vorzugsweise berechneten) Ist-Wertes der Luftkenngröße im Innenraum des Sicherheitsgehäuses.
  • Das Steuern im Schritt S4 umfasst wenigstens einen Schritt in dem die Förderleistung der Lüftungsvorrichtung in Abhängigkeit des im Schritt S3 erfassten Ist-Werts der Luftkenngröße im Innenraum des Sicherheitsgehäuses eingestellt wird.
  • Wie bereits beschrieben, kann die Förderleistung dabei auf unterschiedliche Arten eingestellt werden. Beispielsweise wird die Förderleistung der Lüftungsvorrichtung über Drehzahlen von Strömungsmaschinen der Lüftungsvorrichtung eingestellt Vorzugsweise kann die Förderleistung zusätzlich über das (auch teilweise) Öffnen und/oder Schließen von Klappen oder Drosseln der Lüftungsvorrichtung erfolgen.
  • Bevorzugt erfolgt das Steuern im Schritt S4 in Abhängigkeit mehrerer Ist-Werte, insbesondere unterschiedlicher Luftkenngrößen.
  • Die Abhängigkeit kann dabei auf unterschiedliche Arten modelliert werden. Einige Beispiele hierzu sind in den Fig. 7 bis 9 gezeigt
  • Bevorzugt wird das Verfahren nach Schritt S4 für eine vorbestimmte Zeit pausiert, bevor das Verfahren anschließend beginnend mit Schritt S3 wiederholt wird.
  • Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel schafft eine vorteilhafte Möglichkeit zur flexiblen Steuerung einer Wärmepumpenanlage, die in höchstem Maße an konkrete Einsatzzwecke anpassbar ist.
  • Je nach erfasster Luftkenngröße, beziehungsweise nach erfassten Luftkenngrößen und der im Schritt S4 gewählten Abhängigkeit, lässt sich eine Vielzahl von Steuerungszielen erreichen. Konkrete Anwendungen, wie eine Leckageabführung, die Steuerung zum Zwecke der Frostvermeidung oder einer Temperatursteuerung für den Innenraum oder bevorzugt für bestimmte verbaute Komponenten wurden vorstehend beschrieben.
  • Fig. 5 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm eines weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens.
  • Das Verfahren von Fig. 5 unterscheidet sich von dem Verfahren, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, durch den zusätzlichen Schritt SF, in dem ein erster und ein zweiter Förderleistungswert festgelegt werden, die eine Förderleistung der Lüftungsvorrichtung bestimmen, wobei die Förderleistung der Lüftungsvorrichtung für den ersten und den zweiten Förderleistungswert ungleich Null ist und die Förderleistung für den ersten Förderleistungswert kleiner ist als für den zweiten Förderleistungswert..
  • Weiter unterscheidet sich das Verfahren in Fig. 5 dadurch, dass das Einstellen der Förderleistung im Schritt S4 auf Basis der festgelegten Förderleitungswerte erfolgt Hierzu wird , zunächst in Abhängigkeit des im Schritt S3 erfassten Ist-Werts ein Förderleistungswert aus der Menge der festgelegten ersten und zweiten Förderleistungswerte. Anschließen wird die Förderleistung der Lüftungsvorrichtung auf den zuvor ausgewählten Förderleistungswert eingestellt
  • Auf diese Weise wird ein Steuerungsverfahren bereitgestellt, das besonders einfach zu konfigurieren ist Insbesondere ist eine hohe Betriebssicherheit garantiert, da die Lüftungsvorrichtung in aktivem Zustand zu jeder Zeit wenigstens mit dem ersten festgelegten Förderleistungswert betrieben wird.
  • Fig. 6 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm eines weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens.
  • Die Schritte S1 und S2 sind identisch zu den Schritten S1 und S2, wie sie in den Fig. 4 und 5 gezeigt sind. Auf wiederholende Ausführungen wird daher verzichtet.
  • Im Schritt SF wird ein Soll-Wert für die Luftkenngröße, für die ein Ist-Wert erfasst wird, festgelegt Weiterhin werden im Schritt SF zwei Förderleistungswerte festgelegt.
  • Im Schritt SG werden drei Abweichungsgrenzwerte festgelegt, die beeinflussen, wie in den weiteren Schritten des Verfahrens die Förderleistung eingestellt wird.
  • Im Schritt S3 des Verfahrens wird ein Ist-Wert für die Luftkenngröße erfasst und eine Abweichung zwischen dem im Schritt SF festgelegten Soll-Wert und dem erfassten Ist-Wert ermittelt
  • Im Schritt S4 wird die Lüftungsvorrichtung gesteuert, wobei die Steuerung in Abhängigkeit der ermittelten Abweichung, der festgelegten Förderleistungswerte und der festgelegten Abweichungsgrenzwerte aus den vorherigen Schritten erfolgt
  • Vorzugsweise wird die einzustellende Förderleistung der Lüftungsvorrichtung im Schritt S4 im Zuge des Einstellens der Förderleistung der Lüftungsvorrichtung derart ausgewählt, dass der erste im Schritt SF festgelegte Förderleistungswert ausgewählt wird, falls die im Schritt S3 ermittelte Abweichung den zweiten im Schritt SG festgelegten Abweichungsgrenzwert überschreitet
  • Weiter vorzugsweise wird im Schritt S4 im Zuge des Einstellens der Förderleistung der Lüftungsvorrichtung die Förderleistung der Lüftungsvorrichtung derart ausgewählt, dass der zweite, im Schritt SF festgelegte Förderleistungswert gewählt wird, falls die im Schritt S3 ermittelte Abweichung den dritten im Schritt SG festgelegten Abweichungsgrenzwert überschreitet
  • So wird ein Verfahren bereitgestellt, das unter anderem flexibel konfiguriert werden kann. Da die Förderleistungswerte unabhängig von den Abweichungsgrenzwerten festgelegt werden können, erlaubt das Verfahren flexibel Einstellungen und ermöglicht trotzdem einen effizienten Betrieb der Lüftungsvorrichtung.
  • Vorzugsweise können die Förderleistungswerte auf die Komponenten der Lüftungsvorrichtung angepasst sein.
  • Weiter vorzugsweise kann das Verfahren so ausgebildet sein, dass die Förderleitung nur nach vorheriger Authentifizierung und Autorisierung geändert werden können.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform können im Schritt SF auch mehrere SollWerte für mehrere unterschiedliche Luftkenngrößen festgelegt werden. Im Schritt S3 werden dann vorzugsweise auch mehrere Abweichungen ermittelt, anhand derer im Schritt S4 die Förderleistung eingestellt wird.
  • Bevorzugt wird das Verfahren nach Schritt S4 für eine vorbestimmte Zeit pausiert, bevor das Verfahren anschließend beginnend mit Schritt S3 wiederholt wird.
  • Fig. 7 zeigt ein beispielhaftes Diagramm, das qualitativ ein Einstellen einer Förderleistung FL in Abhängigkeit eines erfassten Ist-Wertes einer Luftkenngröße LK im Zuge eines Steuerns der Luftkenngröße LK gemäß eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens zeigt.
  • Hierzu zeigt das Diagramm, wie in Abhängigkeit des erfassten Ist-Wertes einer Luftkenngröße LK eine Förderleistung FL auf einen ersten festgelegten Förderleistungswert F1 oder auf einen zweiten festgelegten Förderleistungswert F2 über die Zeit T eingestellt wird.
  • Die erste y-Achse des Diagramms (links) bezieht sich auf die Förderleistung FL mit den zwei festgelegten ersten und zweiten Förderleistungswerte F1 und F2 an. Die zweite y-Achse des Diagramms (rechts) bezieht sich auf die Luftkenngröße LK. Auf der x-Achse ist die Zeit T aufgetragen.
  • Der zeitliche Verlauf der eingestellten Förderleistung FL der Lüftungsanlage ist als gestrichelte Linie dargestellt.
  • Die Punkt-gestrichelte Linie zeigt den zeitlichen Verlauf des Ist-Werts der Luftkenngröße LK.
  • Es handelt sich um eine qualitative Darstellung, um eine mögliche Abhängigkeit zwischen Ist-Werten einer Luftkenngröße und eingestellten Förderleistungen zu verdeutlichen, weswegen auf Einheiten verzichtet wurde. Beispielsweise und nicht beschränkend kann für den Fall, dass die Luftkenngröße eine Temperatur mit der beispielhaften Einheit °C ist. Beispielsweise und nicht beschränkend kann der Förderleistungswert eine Volumenstrom sein mit der beispielhaften Einheit m3/h.
  • In Fig. 7 wird eine beispielhafte Abhängigkeit dargestellt, die auf Grenzwerten basiert Zu Beginn wird die Lüftungsvorrichtung mit einer Förderleistung gleich dem ersten Förderleitungswert F1 betrieben, bevor der Ist-Wert der Luftkenngröße zum Zeitpunkt t1 einen Grenzwert überschreitet Dann wird die Lüftungsvorrichtung mit dem zweiten Förderleistungswert F2 betrieben. Zum Zeitpunkt t2 unterschreitet der Ist-Wert der Luftkenngröße den Grenzwert wieder und die Lüftungsvorrichtung wird ab dann wieder mit dem Förderleistungswert F1 weiterbetrieben.
  • Diese Abhängigkeit erlaubt, wie beschrieben, eine einfache Konfiguration lediglich über zwei festzulegende Förderleistungswerte und einen Grenzwert.
  • Fig. 8 zeigt ein weiteres beispielhaftes Diagramm, das qualitativ ein Einstellen einer Förderleistung FL in Abhängigkeit eines erfassten Ist-Wertes einer Luftkenngröße LK im Zuge eines Steuerns der Luftkenngröße LK gemäß eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens zeigt.
  • Der Aufbau des Diagramms aus Fig. 7 und wird daher an dieser Stelle nicht wiederholt beschrieben.
  • Fig. 7 zeigt, wie eine Förderleistung FL stufenlos zwischen einem ersten Förderleistungswert F1 und einem zweiten FörderleistungswertF2 eingestellt werden kann. So kann die Lüftungsvorrichtung effizienter betrieben werden.
  • Mit steigendem Ist-Wert der Luftkenngröße LK steigt dabei ausgehend vom ersten Förderleistungswert F1 die Förderleistung FL an, um einem Anstieg in der Luftkenngröße LK entgegenzuwirken. Als Beispiel sei ein Fall genannt, bei dem die Luftkenngröße LK eine Gaskonzentration beschreibt und die Lüftungsvorrichtung nun auf eine höhere Förderleistung FL eingestellt wird, um die Gaskonzentration im Innenraum wieder zu senken. Der Anstieg geht so lange, bis der zweite Förderleistungswert F2 erreicht ist
  • Zum Zeitpunkt t2 ist die Luftkenngröße LK beispielsweise wieder am Sinken, sodass die Lüftungsvorrichtung nicht mehr mit dem höheren zweiten Förderleistungswert F2 betrieben werden muss. Dementsprechend sinkt die Förderleistung FL in Abhängigkeit des Ist-Werts der Luftkenngröße LG wieder ab.
  • Fig. 9 zeigt ein weiteres beispielhaftes Diagramm, das qualitativ ein Einstellen einer Förderleistung in Abhängigkeit einer ermittelten Abweichung zwischen einem erfassten Ist-Wert und einem Soll-Wert einer Luftkenngröße im Zuge eines Steuerns der Luftkenngröße gemäß eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens zeigt
  • Hierzu zeigt das Diagramm, wie in Abhängigkeit der ermittelten Abweichung ΔLK zwischen einem Ist-Wert einer Luftkenngröße und einem bereitgestellten Soll-Wert der Luftkenngröße eine Förderleistung FL über die Zeit T eingestellt wird.
  • Die ersty-Achse des Diagramms (links) bezieht sich auf die Förderleistung FL mit den zwei festgelegten ersten und zweiten Förderleistungswerten F1 und F2 an. Die zweite y-Achse des Diagramms (rechts) bezieht sich auf die Abweichung ΔLK mit drei Abweichungsgrenzwerten G1, G2 und G3. Auf der x-Achse ist die Zeit T aufgetragen.
  • Der zeitliche Verlauf der eingestellten Förderleistung FL der Lüftungsanlage ist als gestrichelte Linie dargestellt.
  • Die Punkt-gestrichelte Linie zeigt den zeitlichen Verlauf der Abweichung ΔLK der Luftkenngröße.
  • Zu Beginn liegt die Abweichung ΔLK unter einem ersten Abweichungsgrenzwert G1. Entsprechend des Ausführungsbeispiels wird die Lüftungsvorrichtung nicht betrieben. Dadurch kann Energie eingespart werden und eine Lärmbelastung reduziert werden
  • In dem Zeitintervall von t1 bis t2 liegt die Abweichung ΔLK zwar über dem ersten Abweichungsgrenzwert G1, jedoch unter dem zweiten Abweichungsgrenzwert G2. Die Lüftungsvorrichtung wird dementsprechend zwar betrieben, jedoch nur mit einer minimalen Förderleistung, die noch unter dem ersten festgelegten Förderleistungswert F1 liegt.
  • Ab dem Zeitpunkt t2 überschreitet die ermittelte Abweichung ΔLK dann den zweiten Abweichungsgrenzwert G2, nicht jedoch den dritten Abweichungsgrenzwert G3. Die Förderleistung wird nun vorzugsweise auf den erste festgelegten Förderleistungswert F1 eingestellt.
  • Ab dem Zeitpunkt t3 überschreitet die Abweichung ΔLK auch den dritten Abweichungsgrenzwert G3. Nun wird die Förderleistung vorzugsweise auf den zweiten festgelegten Förderleistungswert F2 eingestellt
  • Auf diese Weise kann eine auf der Abweichung ΔLK basierende Steuerung umgesetzt werden. Vereinfacht gesagt nimmt die Förderleistung dabei mit steigender Abweichung ΔLK des Ist-Werts der Luftkenngröße vom Soll-Wert der Luftkenngröße zu, wobei das Einstellen der Förderleistung auf einer Grenzwertbetrachtung basiert.
  • Die in Fig. 9 dargestellten Abweichungsgrenzwerte G1, G2, G3 sind lediglich beispielhaft zu verstehen. Vorteilhaft können auch mehrere Grenzwerte festgelegt werden, sodass eine Steuerung erzielt werden kann, die sich bei ansteigender Abweichung ΔLK von Ist-Wert und Soll-Wert einer Luftkenngröße anders verhält als bei sinkender Abweichung von Ist-Wert und Soll-Wert.
  • Vorstehend wurden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sowie deren Vorteile detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben.
  • Es wird erneut hervorgehoben, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Ausführungsmerkmale begrenzt ist. Die Erfindung umfasst weiterhin Modifikationen der genannten Ausführungsbeispiele, insbesondere diejenigen, die aus Modifikationen und/oder Kombinationen einzelner oder mehrerer Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele im Rahmen des Schutzumfanges der unabhängigen Ansprüche hervorgehen.
    • Liste der Bezugszeichen
    • 10
    Arbeitskreislauf
    11
    erster Wärmeübertrager
    12
    zweiter Wärmeübertrager
    13
    Expansionsvorrichtung
    14
    Verdichtungsvorrichtung
    19
    Leitung des Arbeitskreislaufs
    20
    Sicherheitsgehäuse
    21
    Innenraum des Sicherheitsgehäuses
    22
    Auslassöffnung
    23
    Einlassöffnung
    40
    Steuervorrichtung der Lüftungsvorrichtung
    41
    Absaugkanal
    42
    Strömungsmaschine der Lüftungsvorrichtung
    43
    Steuerverbindung mit einer Strömungsmaschine
    44
    Klappe der Lüftungsvorrichtung
    45
    Zuluftkanal
    50
    Steuervorrichtung
    51
    erster Luftkenngrößensensor
    51a
    Verbindung zum ersten Luftkenngrößensensor
    52
    zweiter Luftkenngrößensensor
    52a
    Verbindung zum zweiten Luftkenngrößensensor
    53
    Steuerverbindung mit der Lüftungsvorrichtung
    100
    Wärmepumpensystem
    101
    Wärmepumpenanlage
    200
    erstes Hydrauliksystem
    211
    Ableitung vom ersten Wärmeübertrager
    212
    Zuleitung zum ersten Wärmeübertrager
    300
    zweites Hydrauliksystem
    311
    Ableitung vom zweiten Wärmeübertrager
    312
    Zuleitung zum zweiten Wärmeübertrager
    2000
    Außenwand

Claims (15)

  1. Steuervorrichtung (50) zum Steuern einer Wärmepumpenanlage (101), wobei die Wärmepumpenanlage (101) zumindest umfasst:
    - ein Sicherheitsgehäuse (20);
    - einen Arbeitskreislauf (10) für ein Arbeitsmedium, der zumindest teilweise in einem Innenraum (21) des Sicherheitsgehäuses (20) angeordnet ist; und
    - eine Lüftungsvorrichtung, die mit dem Sicherheitsgehäuse (20) verbunden ist und dazu eingerichtet ist, dem Innenraum (21) des Sicherheitsgehäuses (20) Luft zuzuführen und/oder Luft aus diesem abzuführen;
    wobei die Steuervorrichtung (50) mit der Lüftungsvorrichtung koppelbar ist und in einem gekoppelten Zustand eingerichtet ist, die Lüftungsvorrichtung zu steuern,
    gekennzeichnet durch
    einen Luftkenngrößensensor (51, 52), der zum Erfassen einer Luftkenngröße im Innenraum (21) des Sicherheitsgehäuses (20) eingerichtet ist,
    wobei die Steuervorrichtung (50) eingerichtet ist, im Zuge eines Steuerns der Lüftungsvorrichtung eine Förderleistung der Lüftungsvorrichtung in Abhängigkeit eines vom Luftkenngrößensensor (51, 52) erfassten Ist-Werts der Luftkenngröße im Innenraum (21) des Sicherheitsgehäuses (20) einzustellen.
  2. Steuervorrichtung (50) nach Anspruch 1, wobei
    die Steuervorrichtung (50) eingerichtet ist, im Zuge des Einstellens der Förderleistung die Förderleistung in Abhängigkeit des erfassten Ist-Werts der Luftkenngröße zumindest auf einen ersten und einen zweiten Förderleistungswert einzustellen, wobei die Förderleistung der Lüftungsvorrichtung für den ersten und den zweiten Förderleistungswert ungleich Null ist und die Förderleistung für den ersten Förderleistungswert kleiner ist als für den zweiten Förderleistungswert, und die Lüftungsvorrichtung vorzugsweise bei eingestelltem ersten Förderleistungswert eingerichtet ist, ein Gasvolumen von wenigstens 35 m3/h zu fördern,
    wobei die Steuervorrichtung (50) insbesondere eingerichtet ist, im Zuge des Einstellens der Förderleistung die Förderleistung zusätzlich auf einen oder mehrere Zwischenförderleistungswerte zwischen dem ersten und dem zweiten Förderleistungswert einzustellen, besonders bevorzugt ist die Steuervorrichtung (50) eingerichtet, die Förderleistung stufenlos zwischen dem ersten und dem zweiten Förderleistungswert einzustellen.
  3. Steuervorrichtung (50) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei
    der Luftkenngrößensensor (51, 52) als Temperatursensor ausgeführt ist, dergestalt, dass die Luftkenngröße eine Temperatur der Luft im Innenraum (21) des Sicherheitsgehäuses (20) ist
  4. Steuervorrichtung (50) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei
    der Luftkenngrößensensor (51, 52) als Gassensor ausgeführt ist, der eingerichtet ist, eine Menge und/oder Konzentration eines Gases, das insbesondere gasförmiges Arbeitsmedium ist, zu erfassen, dergestalt, dass die Luftkenngröße eine Menge und/oder Konzentration des Gases im Innenraum (21) des Sicherheitsgehäuses (20) ist
  5. Steuervorrichtung (50) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei
    die Steuervorrichtung (50) zusätzlich einen zweiten Luftkenngrößensensor (51, 52) umfasst, der eingerichtet ist, eine zweite Luftkenngröße im Innenraum (21) des Sicherheitsgehäuses (20) zu erfassen,
    wobei die Steuervorrichtung (50) eingerichtet ist, im Zuge des Steuerns der Lüftungsvorrichtung die Förderleistung in Abhängigkeit des vom Luftkenngrößensensor (51, 52) erfassten Ist-Werts der Luftkenngröße und eines vom zweiten Luftkenngrößensensor (51, 52) erfassten Ist-Werts der zweiten Luftkenngröße einzustellen.
  6. Steuervorrichtung (50) nach Anspruch 4 und nach Anspruch 5, wobei
    der zweite Luftkenngrößensensor (51, 52) als Temperatursensor ausgeführt ist, dergestalt, dass die zweite Luftkenngröße eine Temperatur der Luft im Innenraum (21) des Sicherheitsgehäuses (20) ist
  7. Verfahren zum Steuern einer Wärmepumpenanlage (101), umfassend die folgenden Schritte:
    - Bereitstellen einer Wärmepumpenanlage (101), umfassend ein Sicherheitsgehäuse (20), einen Arbeitskreislauf (10) für ein Arbeitsmedium und eine Lüftungsvorrichtung, wobei der Arbeitskreislauf (10) zumindest teilweise in einem Innenraum (21) des Sicherheitsgehäuses (20) angeordnet ist und die Lüftungsvorrichtung mit dem Sicherheitsgehäuse (20) verbunden ist und eingerichtet ist, dem Innenraum (21) des Sicherheitsgehäuses (20) Luft zuzuführen und/oder Luft aus diesem abzuführen;
    - Zu- und/oder Abführen von Luft in den Innenraum des Sicherheitsgehäuses (21)/ aus dem Innenraum des Sicherheitsgehäuse (21) mittels der Lüftungsvorrichtung;
    - Erfassen eines Ist-Werts einer Luftkenngröße im Innenraum (21) des Sicherheitsgehäuses (20); und
    - Steuern der Lüftungsvorrichtung in Abhängigkeit des erfassten Ist-Wertes der Luftkenngröße im Innenraum (21) des Sicherheitsgehäuses (20), umfassend:
    o Einstellen einer Förderleistung der Lüftungsvorrichtung in Abhängigkeit des erfassten Ist-Werts der Luftkenngröße,
    wobei das Verfahren vorzugsweise weiter die Schritte umfasst:
    - Festlegen eines Soll-Werts für die Luftkenngröße; und
    - Ermitteln einer Abweichung zwischen dem festgelegten Soll-Wert und dem erfassten Ist-Wert der Luftkenngröße;
    und wobei das Einstellen der Förderleistung insbesondere in Abhängigkeit der ermittelten Abweichung erfolgt.
  8. Verfahren zum Steuern einer Wärmepumpenanlage (101) nach Anspruch 7, wobei das Verfahren weiter den Schritt umfasst:
    - Festlegen eines ersten und eines zweiten Förderleistungswerts der Lüftungsvorrichtung, die eine Förderleistung der Lüftungsvorrichtung bestimmen, wobei die Förderleistung der Lüftungsvorrichtung für den ersten und den zweiten Förderleistungswert ungleich Null ist und die Förderleistung für den ersten Förderleistungswert kleiner ist als für den zweiten Förderleistungswert,
    wobei das Einstellen der Förderleistung, ein Auswählen eines Förderleitungswerts aus einer Menge der festgelegten ersten und zweiten Förderleistungswerte in Abhängigkeit des erfassten Ist-Werts der Luftkenngröße und ein Einstellen der Förderleistung auf den ausgewählten Förderleitungswert umfasst,
    vorzugsweise derart, dass der erste Förderleistungswert ausgewählt wird, wenn der erfasste Ist-Wert der Luftkenngröße unterhalb eines vorgegebenen Grenzwerts liegt, und/oder der zweite Förderleistungswert ausgewählt wird, wenn der erfasste Ist-Wert der Luftkenngröße oberhalb eines vorgegebenen zweiten Grenzwerts liegt, der insbesondere dem ersten Grenzwert entspricht,
    und wobei das Verfahren besonders bevorzugt weiter den Schritt umfasst:
    - Festlegen von einem oder mehreren Zwischenförderleistungswerte der Lüftungsvorrichtung, die eine Förderleistung der Lüftungsvorrichtung bestimmen und die zwischen dem ersten und dem zweiten Förderleistungswert liegen,
    wobei das Einstellen der Förderleistung insbesondere ein Auswählen eines Förderleitungswerts aus einer Menge der festgelegten ersten und zweiten Förderleistungswerte und der festgelegten einen oder mehreren Zwischenförderleistungswerte in Abhängigkeit des erfassten Ist-Werts der Luftkenngröße und ein Einstellen der Förderleistung auf den ausgewählten Förderleitungswert umfasst.
  9. Verfahren zum Steuern einer Wärmepumpenanlage (101) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei das Verfahren weiter den Schritt umfasst:
    - Erfassen eines Ist-Werts einer zweiten Luftkenngröße im Innenraum (21) des Sicherheitsgehäuses (20);
    und wobei das Einstellen der Förderleistung der Lüftungsvorrichtung in Abhängigkeit des erfassten Ist-Werts der Luftkenngröße und des erfassten Ist-Werts der zweiten Luftkenngröße erfolgt.
  10. Verfahren zum Steuern einer Wärmepumpenanlage (101) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei
    das Verfahren mit der Maßgabe erfolgt eine Lufttemperatur im Innenraum (21) des Sicherheitsgehäuses (20) zu steuern, wobei die Luftkenngröße eine Temperatur der Luft im Innenraum (21) des Sicherheitsgehäuses (20) ist;
    oder
    das Verfahren mit der Maßgabe erfolgt, eine Menge und/oder Konzentration eines Gases im Innenraum (21) des Sicherheitsgehäuses (20) zu steuern, das insbesondere gasförmiges Arbeitsmedium ist, wobei die Luftkenngröße eine Menge und/oder Konzentration des Gases im Innenraum (21) des Sicherheitsgehäuses (20) ist
  11. Verfahren zum Steuern einer Wärmepumpenanlage (101) nach Anspruch 9 und nach Anspruch 10, wobei
    das Verfahren mit der Maßgabe erfolgt eine Lufttemperatur sowie eine Menge und/oder Konzentration eines Gases im Innenraum (21) des Sicherheitsgehäuses (20) zu steuern, wobei die Luftkenngröße eine Temperatur der Luft im Innenraum (21) des Sicherheitsgehäuses (20) ist und die zweite Luftkenngröße eine Menge und/oder Konzentration des Gases im Innenraum (21) des Sicherheitsgehäuses (20) ist
  12. Verfahren zum Steuern einer Wärmepumpenanlage (101) nach Anspruch 8, wobei
    das Verfahren die Schritte umfasst:
    - Festlegen eines Soll-Werts für die Luftkenngröße; und
    - Ermitteln einer Abweichung zwischen dem festgelegten Soll-Wert und dem erfassten Ist-Wert der Luftkenngröße;
    und das Einstellen der Förderleistung in Abhängigkeit der ermittelten Abweichung erfolgt,
    und wobei das Steuern der Lüftungsvorrichtung einen oder mehrere der folgenden Schritte umfasst:
    - Beenden des Betriebs der Lüftungsvorrichtung, falls die ermittelte Abweichung einen vorgegebenen ersten Abweichungsgrenzwert unterschreitet;
    - Starten des Betriebs der Lüftungsvorrichtung, falls die ermittelte Abweichung einen vorgegebenen zweiten Abweichungsgrenzwert überschreitet, der insbesondere dem ersten Abweichungsgrenzwert entspricht;
    und/oder wobei das Auswählen des Förderleistungswerts im Zuge des Einstellens der Förderleistung der Lüftungsvorrichtung derart erfolgt, dass der erste Förderleistungswert ausgewählt wird, wenn die ermittelte Abweichung einen vorgegebenen dritten Abweichungsgrenzwert überschreitet, der insbesondere dem zweiten Abweichungsgrenzwert entspricht, und/oder wenn die ermittelte Abweichung einen vorgegebenen vierten Abweichungsgrenzwert unterschreitet;
    und/oder wobei das Auswählen des Förderleistungswerts im Zuge des Einstellens der Förderleistung der Lüftungsvorrichtung derart erfolgt, dass der zweite Förderleistungswert ausgewählt wird, wenn die ermittelte Abweichung einen vorgegebenen fünften Abweichungsgrenzwert überschreitet, der insbesondere dem vierten Abweichungsgrenzwert entspricht
  13. Wärmepumpensystem, das umfasst:
    - eine Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6; und
    - eine Wärmepumpenanlage (101), wiederum umfassend:
    o wenigstens ein Sicherheitsgehäuse (20),
    o einen Arbeitskreislauf (10) für ein Arbeitsmedium, der zumindest teilweise in einem Innenraum (21) des Sicherheitsgehäuses (20) angeordnet ist, und
    o eine Lüftungsvorrichtung, die mit dem Sicherheitsgehäuse (20) verbunden ist und die eingerichtet ist, dem Innenraum des Sicherheitsgehäuses (21) Luft zuzuführen und/oder Luft aus diesem abzuführen; und
    wobei die Steuervorrichtung zum Steuern der Wärmepumpenanlage (101) eingerichtet ist, insbesondere nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12,
    und die Wärmepumpenanlage (101) vorzugsweise in einem Gebäude aufgestellt ist, wobei die Lüftungsvorrichtung insbesondere eingerichtet ist, Luft aus einem Bereich außerhalb des Gebäudes in den Innenraum des Sicherheitsgehäuse (21) zuzuführen und/oder Luft aus dem Innenraum (21) des Sicherheitsgehäuses (20) in den Bereich außerhalb des Gebäudes abzuführen.
  14. Wärmepumpensystem nach Anspruch 13, wobei
    das Wärmepumpensystem zusätzlich wenigstens einen Hydraulikkreislauf umfasst, der zur Wärmeübertragung mit dem Arbeitskreislauf (10) gekoppelt ist, wobei der Arbeitskreislauf (10) eingerichtet ist, ein im Hydraulikkreislauf strömendes Hydraulikmedium zu temperieren.
  15. Computerprogrammprodukt, das Befehle umfasst, die bei Ausführung durch eine Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 eines Wärmepumpensystems nach einem der Ansprüche 13 oder 14 die Steuervorrichtung dazu veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12 ausführen.
EP25155303.8A 2024-05-08 2025-01-31 Steuervorrichtung für eine wärmepumpenanlage, verfahren zum steuern einer wärmepumpenanlage, wärmepumpensystem und computerprogrammprodukt Pending EP4647672A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP26163925.6A EP4733676A2 (de) 2024-05-08 2025-01-31 Steuervorrichtung für eine wärmepumpenanlage, verfahren zum steuern einer wärmepumpenanlage, wärmepumpensystem und computerprogrammprodukt

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102024112924.7A DE102024112924A1 (de) 2024-05-08 2024-05-08 Wärmepumpenanlage, Energietransportsystem und Verfahren zum Überwachen eines Energietransportsystems

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP26163925.6A Division EP4733676A2 (de) 2024-05-08 2025-01-31 Steuervorrichtung für eine wärmepumpenanlage, verfahren zum steuern einer wärmepumpenanlage, wärmepumpensystem und computerprogrammprodukt

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4647672A1 true EP4647672A1 (de) 2025-11-12

Family

ID=94532767

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP25155303.8A Pending EP4647672A1 (de) 2024-05-08 2025-01-31 Steuervorrichtung für eine wärmepumpenanlage, verfahren zum steuern einer wärmepumpenanlage, wärmepumpensystem und computerprogrammprodukt
EP26163925.6A Pending EP4733676A2 (de) 2024-05-08 2025-01-31 Steuervorrichtung für eine wärmepumpenanlage, verfahren zum steuern einer wärmepumpenanlage, wärmepumpensystem und computerprogrammprodukt

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP26163925.6A Pending EP4733676A2 (de) 2024-05-08 2025-01-31 Steuervorrichtung für eine wärmepumpenanlage, verfahren zum steuern einer wärmepumpenanlage, wärmepumpensystem und computerprogrammprodukt

Country Status (2)

Country Link
EP (2) EP4647672A1 (de)
DE (1) DE102024112924A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2827948A1 (fr) * 2001-07-26 2003-01-31 Jacques Bernier Pompe a chaleur a dispositif de ventilation de securite
EP3712531A1 (de) 2019-03-22 2020-09-23 Vaillant GmbH Sicherheitsspülvorrichtung für eine wärmepumpe
EP3792572A1 (de) * 2019-09-12 2021-03-17 Vaillant GmbH Sicherheitsspülvorrichtung für eine wärmepumpe
EP4194769A1 (de) * 2021-12-07 2023-06-14 Glen Dimplex Deutschland GmbH Kältemittelanlage sowie kältemittelmodul

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3587947B1 (de) * 2017-02-21 2024-08-28 Mitsubishi Electric Corporation Klimatisierungsvorrichtung
DE102021201712A1 (de) * 2021-02-23 2022-08-25 Glen Dimplex Deutschland Gmbh Wärmepumpenanlage sowie Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpenanlage
JPWO2023095427A1 (de) * 2021-11-29 2023-06-01

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2827948A1 (fr) * 2001-07-26 2003-01-31 Jacques Bernier Pompe a chaleur a dispositif de ventilation de securite
EP3712531A1 (de) 2019-03-22 2020-09-23 Vaillant GmbH Sicherheitsspülvorrichtung für eine wärmepumpe
EP3792572A1 (de) * 2019-09-12 2021-03-17 Vaillant GmbH Sicherheitsspülvorrichtung für eine wärmepumpe
EP4194769A1 (de) * 2021-12-07 2023-06-14 Glen Dimplex Deutschland GmbH Kältemittelanlage sowie kältemittelmodul

Also Published As

Publication number Publication date
DE102024112924A1 (de) 2025-11-13
EP4733676A2 (de) 2026-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1526974B1 (de) Klimaanlage für ein kraftfahrzeug
EP3697635A1 (de) Verfahren zum betreiben eines kältemittelkreislaufs sowie fahrzeugkälteanlage
DE19803196A1 (de) Klimaanlage
EP3833562A1 (de) Verfahren zum betreiben einer kälteanlage für ein fahrzeug mit einem eine wärmepumpenfunktion aufweisenden kältemittelkreislauf
CH700018B1 (de) Verfahren zum Regeln der Temperatur in Turbinenlaufradzwischenräumen.
US8109101B2 (en) Heating, ventilation, air conditioning and refrigeration system with multi-zone monitoring and diagnostics
EP3767186B1 (de) Verfahren zur steuerung einer ausseneinheit einer wärmepumpe
DE102017217685A1 (de) Anordnung zur Temperierung einer Batterie und weiterer elektrischer Komponenten eines Fahrzeugs, Fahrzeug sowie Verfahren zur Steuerung der Anordnung
DE112019007141T5 (de) Klimaanlage
EP4647672A1 (de) Steuervorrichtung für eine wärmepumpenanlage, verfahren zum steuern einer wärmepumpenanlage, wärmepumpensystem und computerprogrammprodukt
EP2128534A1 (de) Vorrichtung zum Minimieren eines ungewollten Fluidübertritts von einem ersten Sektor zu einem zweiten Sektor sowie Wärmetauschersystem mit einer derartigen Vorrichtung
EP4675200A1 (de) Sicherheitseinrichtung für wärmepumpenvorrichtung und wärmepumpenvorrichtung
EP4433765A1 (de) Klimaanlage
EP3533930A1 (de) Verfahren zum bereitstellen eines geregelten unterdrucks in mindestens einer trockentrommel einer anlage zur asphaltherstellung sowie derartige anlage zur asphaltherstellung
DE102007005498A1 (de) Klimaanlage, insbesondere Kraftfahrzeug-Klimaanlage, und Verfahren zum Regeln einer solchen
EP4232761A1 (de) Verfahren zur kältemittelmaximierung in aktiven systemabschnitten einer kälteanlage, kälteanlage und kraftfahrzeug mit einer solchen kälteanlage
EP4072874A1 (de) Nachheizverfahren zum betreiben einer kälteanlage für ein kraftfahrzeug, kälteanlage und kraftfahrzeug mit einer solchen kälteanlage
EP3767187B1 (de) Verfahren zur steuerung einer wärmepumpenanordnung
DE102005034826B4 (de) Wärmepumpe sowie Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpe
DE112009000657B4 (de) Verfahren zum Betrieb eines Kühlgeräts sowie Kühlgerät zum Durchführen eines solchen Verfahrens
DE102016010254A1 (de) Wärmepumpenvorrichtung
DE102022117366A1 (de) Verfahren für den betrieb eines kühlgeräts im leckagefall und ein entsprechendes kühlgerät
EP4343213B1 (de) Verfahren zum durchführen eines hydraulischen abgleichs einer heizungsanlage
DE102024204655A1 (de) Wärmepumpeneinheit und Verfahren zum Steuern einer Wärmpumpeneinheit
EP4471342A1 (de) Wärmepumpeneinheit und verfahren zum steuern einer wärmpumpeneinheit

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

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

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20260108