WO2020182462A1 - Wärmepumpeneinrichtung, heizungs- und/oder warmwasserbereitungssystem und verfahren zu \/l betrieb einer wärmepumpeneinrichtung - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a heat pump device for a heating and / or hot water system with a refrigerant circuit and a water circuit, a heating and / or hot water system with a refrigerant circuit and a water circuit, and a method for operating a heat pump device.
  • Heat pumps generally include a condenser, an expansion valve, an evaporator, and a compressor.
  • the condenser is usually designed as a heat exchanger, for example as a condenser, in order to transfer heat from the heat pump circuit, for example to a heating circuit.
  • the compressor usually has a compressor drive. In conventional systems, the compressor either runs at maximum capacity or is switched off. The performance is adjusted by changing periods of operation and standstill of the compressor of different lengths. Alternatively, it is possible to couple the compressor drive with an inverter.
  • the inverter is a frequency converter. In inverter-controlled systems, the performance of the compressor is adapted to the power requirement.
  • the alternating current from the power grid is first converted into direct current with the help of a rectifier, while the downstream inverter converts the current back into alternating current of different frequencies.
  • the compressor motor then rotates faster or slower and thus changes the performance of the compressor.
  • heat is generated. As a result, the inverter must be cooled.
  • EP 2 863 155 A1 describes a heat pump with condensation protection, wherein a control unit and a power output stage for operating a compressor are cooled by a cooling element. If the cooling capacity of the cooling element becomes too strong, semiconductor switch half-bridges are operated in the power output stage in such a way that they generate heat. The semiconductor switch half bridges therefore work against the cooling element in order to avoid condensation on the power output stage.
  • the disadvantage of the construction of EP 2 863 155 A1 is the high energy consumption.
  • the invention relates to the idea of providing a heat pump device which has a compressor that can be switched on and off for compressing a refrigerant in the refrigerant circuit.
  • the compressor which can be switched on and off, can be operated in inverter mode so that the compressor output can be variably adjusted.
  • the compressor cannot only be operated at maximum power and when it is switched off.
  • the compressor has a compressor drive.
  • the compressor drive is coupled to an inverter.
  • the inverter is electrically coupled to the compressor drive, for example via an electrical line.
  • the inverter includes at least one heat-generating inverter component.
  • the inverter preferably has exactly one heat-generating inverter component.
  • the inverter can have two or more heat-generating inverter components.
  • the heat-generating inverter component can be, for example, a rectifier or an inverter.
  • the heat-generating inverter component can be coupled to transfer heat to a water circuit of a heating and / or hot water heating system. The water cycle as such is therefore not part of the heat pump device.
  • Heat-generating inverter components must be cooled regularly. The cooling takes place through the coupling of the heat-generating inverter components with the water circuit. Often the heat generating Inverter components coupled with a heating overrun of a heating circuit.
  • the heat pump device further comprises a control device which is set up to control the heat-generating inverter component when the compressor is switched off in such a way that the heat-generating inverter component is heated to a setpoint temperature.
  • a control device which is set up to control the heat-generating inverter component when the compressor is switched off in such a way that the heat-generating inverter component is heated to a setpoint temperature.
  • the inverter component is designed to generate heat. Through the skillful control of the inverter component, it can be heated to a target temperature that avoids condensation. For example, the setpoint temperature can be selected above the dew point temperature and thus condensation on the inverter component can be avoided.
  • the aforementioned object is achieved by a heating and / or hot water generation system according to claim 7.
  • the heating and / or hot water generation system according to the invention and the method as well as their possible developments have features or method steps which make them particularly suitable for being used for a heat pump device according to the invention and its further developments.
  • design variants and design details of these further aspects and their possible further training reference is also made to the description given above for the corresponding features and further training of the heat pump device.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a heating and / or
  • FIG. 2 shows the heating and / or hot water generation system from FIG. 1 in a second operating mode
  • FIG. 3 shows the heating and / or hot water generation system from FIG. 1 in a third operating mode
  • Fig. 4 shows a schematic view of a heat pump with a connected
  • the heating and / or hot water generation system 1 shown in FIGS. 1 to 3 has a water circuit 100, a refrigerant circuit 200 and a control room 400 with a heat pump device 2.
  • the water circuit 100 comprises a heat sink heat exchanger 110, a downstream heat sink pump 120, a heat exchanger tube 130 connected to this and a condenser 20 connected to it.
  • the condenser 20 is coupled on the outlet side to the heat sink heat exchanger 110 so that a closed circuit is created.
  • the capacitor 20 has a first capacitor component 140, a second
  • the first and second capacitor components 140, 141 are assigned to the water circuit.
  • the third condenser component 241 is assigned to the refrigerant circuit.
  • the refrigerant circuit 200 has an expansion valve 210 on its outlet side.
  • the exit side is the
  • Expansion valve 210 is followed by an evaporator 10, which has a second evaporator component 220 and a first evaporator component 320.
  • the second evaporator component 220 is assigned to the refrigerant circuit 200.
  • On the outlet side of the second evaporator component 220 is a first Compressor component 230 of a compressor 30 is arranged.
  • the third condenser component 241 is arranged on the outlet side of the first compressor component 230.
  • the evaporator 10 has a first evaporator component 320.
  • the first evaporator component 320 is part of the brine path 300.
  • a heat exchanger 340 is also arranged in the brine path 300. The heat exchanger 340 is coupled to the first condenser component 140 and thus forms a bypass for passive cooling.
  • the control and the drive for the compressor 30 are also arranged in the control room 400.
  • the compressor 30 has a compressor drive 430.
  • the compressor drive 430 is coupled to the first compressor component 230 in such a way that the first compressor component 230 can compress a refrigerant in the refrigerant circuit 200.
  • the compressor drive 430 is operated by an inverter 420.
  • the inverter 420 includes at least one heat-generating inverter component 422, for example a power component.
  • the inverter 420 preferably comprises a plurality of heat-generating inverter components 422, for example power components.
  • the inverter 420 is coupled to a control device 410.
  • the control device 410 controls the inverter 420 such that the heat-generating inverter component 422 can be heated to a setpoint temperature when the compressor 30 is switched off.
  • the inverter 30 has the heat-generating inverter component 422.
  • the air 42 in the switch room is heated or cooled by the components arranged in the switch room. Furthermore, ambient air 40 can penetrate into the switchgear room.
  • the inverter 420 is coupled to a heat sink 440, the heat sink 440 being coupled to the heat exchanger tube 130 described above.
  • the heat exchanger pipe 130 arranged in the return of the water circuit 100 enables cooling of the inverter 420 through the coupling with the heat sink 440. If the inverter 420 does not drive the compressor 30, under certain circumstances the inverter 420 can be cooled in such a way that it becomes very has a low temperature. If the temperature of the inverter is very low and there is a corresponding ambient temperature and humidity, condensation of water on the inverter 420 can occur.
  • the inverter 420 has the heat-generating inverter components 422, which generate heat when controlled accordingly by the control device 410.
  • the controller 410 controls the inverter component 422 when the compressor is switched off in such a way that it is heated to a setpoint temperature.
  • the target temperature can either be a predefined value or a value to be determined.
  • the setpoint temperature is determined as a function of a temperature, in particular an air temperature, in the control room 400.
  • the setpoint temperature can alternatively or additionally be determined as a function of the humidity in the control room 400.
  • the target temperature can be determined as a function of temperatures or humidity outside the control room.
  • a multiplicity of temperature sensors 450, 452, 454, 456, 458, 460, 462, 464 are arranged in the heating and / or hot water generation system 1.
  • the system also includes an ambient temperature sensor 500.
  • FIGS. 2 and 3 differ from the system shown in FIG. 1 in that they do not have a bypass for passive cooling. These therefore do not include a first condenser component 140 and a heat exchanger 340.
  • the system is used for passive cooling.
  • a cooling operation is shown because the refrigerant flow direction is inverted.
  • Fig. 3 the system is shown in typical heating mode.
  • the heating and / or hot water generation system 600 in FIG. 4 comprises a heat pump and a heating circuit.
  • the heat pump comprises a heat exchanger 620, a sight glass 624, an expansion valve 626, an evaporator 628 and a compressor 630.
  • the heat exchanger 620 is coupled to a heating circuit in a heat transferring manner.
  • a circulation pump 602 of the heating circuit is shown here.
  • there is an inverter cooling system 606 in the heating circuit which is coupled to an inverter 604 for driving the compressor 630.
  • the low temperature that can arise in the heat exchanger 620 can lead to condensate deposits on the heat exchanger surface 622. The risk of corrosion is therefore particularly high on the heat exchanger surface 622.
  • the inverter 604 has heat-generating inverter components that generate a certain temperature so that no condensation takes place.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmepumpeneinrichtung (2) für ein Heizungs- und/oder Warmwasserbereitungssystem (1) mit einem Kältemittelkreislauf (200) und einem Wasserkreislauf (100), ein Heizungs- und/oder Warmwasserbereitungssystem (1) mit einem Kältemittelkreislauf (200) und einem Wasserkreislauf (100) sowie Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpeneinrichtung (2). Insbesondere betrifft die Erfindung eine Wärmepumpeneinrichtung (2) für ein Heizungs- und/oder Warmwasserbereitungssystem (1) mit einem Kältemittelkreislauf (200) und einem Wasserkreislauf (100), umfassend: einen ein- und ausschaltbaren Verdichter (30) zum Verdichten eines Kältemittels in dem Kältemittelkreislauf (200), wobei der Verdichter (30) einen Verdichterantrieb (430) aufweist, einen mit dem Verdichterantrieb (430) gekoppelten Inverter (420) zum Betreiben des Verdichters (30), wobei der Inverter (420) mindestens eine wärmeerzeugende Inverterkomponente aufweist, die mit dem Wasserkreislauf (100) wärmeübertragend koppelbar ist, und eine Steuerungseinrichtung (410), die eingerichtet ist, die Inverterkomponente derart bei ausgeschaltetem Verdichter (30) zu steuern, dass sich die lnverterkomponente auf eine Solltemperatur erwärmt.

Description

WÄRMEPUMPENEINRICHTUNG, HEIZUNGS- UND/ODER
WARMWASSERBEREITUNGSSYSTEM UND VERFAHREN ZU VL BETRIEB EINER WÄRMEPUMPENEINRICHTUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmepumpeneinrichtung für ein Heizungsund/oder Warmwasserbereitungssystem mit einem Kältemittelkreislauf und einem Wasserkreislauf, ein Heizungs- und/oder Warmwasserbereitungssystem mit einem Kältemittelkreislauf und einem Wasserkreislauf sowie Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpeneinrichtung.
Wärmepumpen umfassen im Allgemeinen einen Kondensator, ein Expansionsventil, einen Verdampfer und einen Verdichter. Der Kondensator ist in der Regel als Wärmeübertrager, beispielsweise als Verflüssiger, ausgebildet, um Wärme aus dem Wärmepumpenkreislauf beispielsweise auf einen Heizkreislauf zu übertragen. Der Verdichter weist üblicherweise einen Verdichterantrieb auf. Bei herkömmlichen Anlagen läuft der Verdichter entweder auf Höchstleistung oder ist abgeschaltet. Die Anpassung der Leistung erfolgt durch den Wechsel verschieden langer Perioden von Betrieb und Stillstand des Verdichters. Alternativ besteht die Möglichkeit, den Verdichterantrieb mit einem Inverter zu koppeln. Der Inverter ist ein Frequenzumrichter. In Inverter-gesteuerten Anlagen wird die Leistung des Verdichters dem Leistungsbedarf angepasst. Im Inverter wird der Wechselstrom aus dem Stromnetz zunächst mit Hilfe eines Gleichrichters in Gleichstrom gewandelt, während der nachgeschaltete Wechselrichter den Strom wieder in Wechselstrom unterschiedlicher Frequenzen umwandelt. Je nach Wechselstromfrequenz dreht sich der Motor des Verdichters dann schneller oder langsamer und verändert so die Leistung des Verdichters. Beim Betrieb des Verdichterantriebs mit dem Inverter entsteht Wärme. Infolgedessen muss der Inverter gekühlt werden.
Bei bestehenden Anlagen ist eine Ausfallursache Korrosion. Die Korrosion kann einerseits an Gehäusebauteilen, aber auch an einzelnen Leistungsbauteilen des Inverters auftreten. Die EP 2 863 155 A1 beschreibt eine Wärmepumpe mit einem Betauungsschutz, wobei eine Steuereinheit und eine Leistungsendstufe zum Betreiben eines Verdichters durch ein Kühlelement gekühlt werden. Wenn die Kühlleistung des Kühlelements zu stark wird, werden in der Leistungsendstufe Halbleiterschalter-Halbbrücken derart betrieben, dass diese Wärme erzeugen. Die Halbleiterschalter-Halbbrücken arbeiten demzufolge dem Kühlelement entgegen, um eine Betauung der Leistungsendstufe zu vermeiden. Nachteilig an der Konstruktion der EP 2 863 155 A1 ist der hohe Energieverbrauch.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wärmepumpeneinrichtung für ein Heizungs- und/oder Warmwasserbereitungssystem mit einem Kältemittelkreislauf und einem Wasserkreislauf, ein Heizungs- und/oder Warmwasserbereitungssystem mit einem Kältemittel kreislauf und einem Wasserkreislauf sowie Verfahren zum Betrieb einer
Wärmepumpeneinrichtung bereitzustellen, welche eine oder mehrere der genannten Nachteile vermindern oder beseitigen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, die einen energieeffizienten Betauungsschutz gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch eine Wärmepumpeneinrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Die Erfindung betrifft den Gedanken, eine Wärmepumpeneinrichtung vorzusehen, die einen ein- und ausschaltbaren Verdichter zum Verdichten eines Kältemittels in dem Kältemittelkreislauf aufweist. Der ein- und ausschaltbare Verdichter kann im Inverterbetrieb betrieben werden, sodass die Verdichterleistung des Verdichters variabel einstellbar ist. Der Verdichter ist also nicht lediglich mit Höchstleistung und im ausgeschalteten Zustand betreibbar. Um ein Kältemittel des Kältemittelkreislaufs zu verdichten, weist der Verdichter einen Verdichterantrieb auf. Der Verdichterantrieb ist meinem einem Inverter gekoppelt. Insbesondere ist der Inverter mit dem Verdichterantrieb elektrisch gekoppelt, beispielsweise über eine elektrische Leitung.
Der Inverter umfasst mindestens eine wärmeerzeugende Inverterkomponente. Vorzugsweise weist der Inverter genau eine wärmeerzeugende Inverterkomponente auf. Darüber hinaus kann der Inverter zwei oder mehr wärmeerzeugende Inverterkomponenten aufweisen. Die wärmeerzeugende Inverterkomponente kann beispielsweise ein Gleichrichter oder ein Wechselrichter sein. Die wärmeerzeugende Inverterkomponente ist mit einem Wasserkreislauf eines Heizungs- und/oder Warmwasserbereitungssystem wärmeübertragend koppelbar. Der Wasserkreislauf als solcher ist somit nicht Teil der Wärmepumpeneinrichtung. Wärmeerzeugende Inverterkomponenten müssen regelmäßig gekühlt werden. Die Kühlung erfolgt durch die Kopplung der wärmeerzeugenden Inverterkomponenten mit dem Wasserkreislauf. Häufig werden die wärmeerzeugenden Inverterkomponenten mit einem Heizungsnachlauf eines Heizkreises gekoppelt. Infolgedessen werden die wärmeerzeugenden Inverterkomponenten durch den Heizungsnachlauf gekühlt und der Heizungsnachlauf wird aufgewärmt. Infolgedessen ist die Effizienz der Wärmepumpe weiter gesteigert. Die Wärmepumpeneinrichtung umfasst ferner eine Steuerungseinrichtung, die eingerichtet ist, die wärmeerzeugende Inverterkomponente derart bei ausgeschaltetem Verdichter zu steuern, dass sich die wärmeerzeugende Inverterkomponente auf eine Solltemperatur erwärmt. Durch die Kopplung der Inverterkomponente mit dem Wasserkreislauf erfolgt eine kontinuierliche Kühlung der Inverterkomponente. Wenn der Verdichter ausgeschaltet ist, wird in der Inverterkomponente in der Regel keine Wärme erzeugt. Durch die dennoch erfolgende Kühlung der Inverterkomponente reduziert sich die Temperatur der Inverterkomponente auf eine niedrige Temperatur. Durch die niedrige Temperatur der Inverterkomponente kann in Abhängigkeit der Umgebungslufttemperatur und der Umgebungsluftfeuchtigkeit eine Kondensation von Wasser auf der Inverterkomponente stattfinden. Das auf der Inverterkomponente kondensierende Wasser kann zu Korrosion führen und gegebenenfalls Korrosionsschäden verursachen.
Erfindungsgemäß ist die Inverterkomponente wärmeerzeugend ausgebildet. Durch die geschickte Ansteuerung der Inverterkomponente kann diese auf eine Solltemperatur erwärmt werden, die eine Kondensation vermeidet. Beispielsweise kann die Solltemperatur über der Taupunkttemperatur gewählt werden und somit eine Kondensation an der Inverterkomponente vermieden werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Heizungs- und/oder Warmwasserbereitungssystem nach Anspruch 7.
Ferner wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 8.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Das erfindungsgemäße Heizungs- und/oder Warmwasserbereitungssystem und das Verfahren sowie deren mögliche Fortbildungen weisen Merkmale bzw. Verfahrensschritte auf, die sie insbesondere dafür geeignet machen, für eine erfindungsgemäße Wärmepumpeneinrichtung und ihre Fortbildungen verwendet zu werden. Für weitere Vorteile, Ausführungsvarianten und Ausführungsdetails dieser weiteren Aspekte und ihrer möglichen Fortbildungen wird auch auf die zuvor erfolgte Beschreibung zu den entsprechenden Merkmalen und Fortbildungen der Wärmepumpeneinrichtung verwiesen.
Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Heizungs- und/oder
Warmwasserbereitungssystem in einer ersten Betriebsart;
Fig. 2 zeigt das Heizungs- und/oder Warmwasserbereitungssystem aus Fig. 1 in einer zweiten Betriebsart;
Fig. 3 zeigt das Heizungs- und/oder Warmwasserbereitungssystem aus Fig. 1 in einer dritten Betriebsart;
Fig. 4 zeigt eine schematische Ansicht einer Wärmepumpe mit angeschlossenem
Heizkreis.
Das in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Heizungs- und/oder Warmwasserbereitungssystem 1 weist einen Wasserkreis 100, einen Kältemittelkreislauf 200 und einen Schaltraum 400 mit einer Wärmepumpeneinrichtung 2 auf. Der Wasserkreis 100 umfasst einen Wärmesenken- Wärmeübertrager 110, eine nachgeschaltete Wärmesenkenpumpe 120, ein an diese nachgeschaltetes Wärmeübertragerrohr 130 und einen hieran angeschlossenen Kondensator 20. Der Kondensator 20 ist austrittsseitig mit dem Wärmesenken- Wärmeübertrager 110 gekoppelt, sodass ein geschlossener Kreis entsteht. Der Kondensator 20 weist eine erste Kondensatorkomponente 140, eine zweite
Kondensatorkomponente 141 und eine dritte Kondensatorkomponente 241 auf. Die erste und zweite Kondensatorkomponente 140, 141 sind dem Wasserkreis zugeordnet. Die dritte Kondensatorkomponente 241 ist dem Kältemittelkreislauf zugeordnet.
Der Kältemittel kreislauf 200 weist neben der dritten Kondensatorkomponente 241 austrittsseitig von dieser ein Expansionsventil 210 auf. Austrittsseitig ist dem
Expansionsventil 210 ein Verdampfer 10 nachgeschaltet, der eine zweite Verdampferkomponente 220 und eine erste Verdampferkomponente 320 aufweist. Die zweite Verdampferkomponente 220 ist dem Kältemittelkreislauf 200 zugeordnet. Austrittsseitig von der zweiten Verdampferkomponente 220 ist eine erste Verdichterkomponente 230 eines Verdichters 30 angeordnet. Austrittsseitig von der ersten Verdichterkomponente 230 ist die dritte Kondensatorkomponente 241 angeordnet.
Der Verdampfer 10 weist neben der zweiten Verdampferkomponente 220 eine erste Verdampferkomponente 320 auf. Die erste Verdampferkomponente 320 ist Teil des Solepfads 300. In dem Solepfad 300 ist ferner ein Wärmetauscher 340 angeordnet. Der Wärmetauscher 340 ist mit der ersten Kondensatorkomponente 140 gekoppelt und bildet somit einen Bypass für eine Passivkühlung.
In dem Schaltraum 400 ist ferner die Steuerung und der Antrieb für den Verdichter 30 angeordnet. Der Verdichter 30 weist neben der ersten Verdichterkomponente 230 einen Verdichterantrieb 430 auf. Der Verdichterantrieb 430 ist derart mit der ersten Verdichterkomponente 230 gekoppelt, dass die erste Verdichterkomponente 230 ein Kältemittel im Kältemittelkreislauf 200 verdichten kann. Der Verdichterantrieb 430 wird von einem Inverter 420 betrieben. Der Inverter 420 umfasst mindestens eine wärmeerzeugende Inverterkomponente 422, beispielsweise ein Leistungsbauteil. Vorzugsweise umfasst der Inverter 420 mehrere wärmeerzeugende Inverterkomponenten 422, beispielsweise Leistungsbauteile. Der Inverter 420 ist mit einer Steuerungseinrichtung 410 gekoppelt. Die Steuerungseinrichtung 410 steuert den Inverter 420 derart, dass die wärmeerzeugende Inverterkomponente 422 bei ausgeschaltetem Verdichter 30 auf eine Solltemperatur erwärmt werden kann. Zu diesem Zweck weist der Inverter 30 die wärmeerzeugende Inverterkomponente 422 auf. Die Luft 42 in dem Schaltraum wird durch die im Schaltraum angeordneten Komponenten erwärmt oder gekühlt. Ferner kann eine Umgebungsluft 40 in den Schaltraum eindringen.
Der Inverter 420 ist mit einem Kühlkörper 440 gekoppelt, wobei der Kühlkörper 440 mit dem im Vorherigen beschriebenen Wärmeübertragerrohr 130 gekoppelt ist. Das im Rücklauf des Wasserkreises 100 angeordnete Wärmeübertragerrohr 130 ermöglicht durch die Kopplung mit dem Kühlkörper 440 eine Kühlung des Inverters 420. Wenn der Inverter 420 den Verdichter 30 nicht antreibt, kann es unter Umständen zu einer derartigen Kühlung des Inverters 420 kommen, dass dieser eine sehr niedrige Temperatur aufweist. Bei einer sehr niedrigen Temperatur des Inverters sowie entsprechender Umgebungstemperatur und -feuchtigkeit kann es zur Kondensation von Wasser an dem Inverter 420 kommen.
Um eine derartige Kondensation zu vermeiden, weist der Inverter 420 die wärmeerzeugenden Inverterkomponenten 422 auf, die bei entsprechender Ansteuerung durch die Steuerungseinrichtung 410 Wärme erzeugen. Die Steuerungseinrichtung 410 steuert die Inverterkomponente 422 bei ausgeschaltetem Verdichter derart, dass sich diese auf eine Solltemperatur erwärmt. Die Solltemperatur kann entweder ein vordefinierter Wert sein oder ein zu bestimmender Wert sein. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Solltemperatur in Abhängigkeit von einer Temperatur, insbesondere einer Lufttemperatur, im Schaltraum 400 bestimmt wird. Darüber hinaus kann die Solltemperatur alternativ oder zusätzlich in Abhängigkeit von einer Luftfeuchtigkeit im Schaltraum 400 bestimmt werden. Darüber hinaus kann die Solltemperatur in Abhängigkeit von Temperaturen oder Feuchtigkeiten außerhalb des Schaltraumes bestimmt werden.
Zu diesem Zweck sind in dem Heizungs- und/oder Warmwasserbereitungssystem 1 eine Vielzahl von Temperatursensoren 450, 452, 454, 456, 458, 460, 462, 464 angeordnet. Darüber hinaus umfasst das System einen Umgebungstemperatursensor 500.
Die in den Fig. 2 und 3 gezeigten Systeme unterscheiden sich von dem in Fig. 1 gezeigten System dadurch, dass diese keinen Bypass für eine Passivkühlung aufweisen. Diese umfassen somit keine erste Kondensatorkomponente 140 und keinen Wärmetauscher 340. In Fig. 1 wird das System zur Passivkühlung genutzt. In Fig. 2 ist ein Kühlbetrieb gezeigt, da die Kältemittelströmungsrichtung invertiert ist. In Fig. 3 ist das System im typischen Heizbetrieb gezeigt.
Das Heizungs- und/oder Warmwasserbereitungssystem 600 in Fig. 4 umfasst eine Wärmepumpe und einen Heizkreis. Die Wärmepumpe umfasst einen Wärmetauscher 620, ein Schauglas 624, ein Expansionsventil 626, einen Verdampfer 628 und einen Verdichter 630. Der Wärmetauscher 620 ist wärmeübertragend mit einem Heizkreis gekoppelt. Von dem Heizkreis ist hier eine Umwälzpumpe 602 gezeigt. Darüber hinaus befindet sich in dem Heizkreis eine Inverterkühlung 606, die mit einem Inverter 604 zum Antrieb des Verdichters 630 gekoppelt ist. Durch die niedrige Temperatur, die im Wärmetauscher 620 entstehen kann, kann es zu Kondensatablagerungen an der Wärmetauscheroberfläche 622 kommen. An der Wärmetauscheroberfläche 622 ist somit das Risiko einer Korrosion besonders hoch. Zu diesem Zweck weist der Inverter 604 wärmeerzeugende Inverterkomponenten auf, die eine gewisse Temperatur erzeugen, sodass keine Kondensatbildung stattfindet.

Claims

ANSPRÜCHE
Wärmepumpeneinrichtung (2) für ein Heizungs- und/oder Warmwasserbereitungssystem (1 ) mit einem Kältemittelkreislauf (200) und einem Wasserkreislauf (100), umfassend:
einen ein- und ausschaltbaren Verdichter (30) zum Verdichten eines Kältemittels in dem Kältemittelkreislauf (200), wobei der Verdichter (30) einen Verdichterantrieb (430) aufweist,
einen mit dem Verdichterantrieb (430) gekoppelten Inverter (420) zum Betreiben des Verdichters (30), wobei der Inverter (420) mindestens eine wärmeerzeugende Inverterkomponente (422) aufweist, die mit dem Wasserkreislauf (100) wärmeübertragend koppelbar ist, und
eine Steuerungseinrichtung (410), die eingerichtet ist, die wärmeerzeugende Inverterkomponente (422) derart bei ausgeschaltetem Verdichter (30) zu steuern, dass sich die wärmeerzeugende Inverterkomponente (422) auf eine Solltemperatur erwärmt.
Wärmepumpeneinrichtung (2) nach Anspruch 1 , wobei die Steuerungseinrichtung (410) zum Erzeugen eines Heizsignals ausgebildet ist und die wärmeerzeugende Inverterkomponente (422) zum Empfang des Heizsignals ausgebildet ist, wobei das Heizsignal die Solltemperatur der wärmeerzeugenden Inverterkomponente (422) charakterisiert, und die wärmeerzeugende Inverterkomponente (422) ausgebildet ist, bei Empfang des Heizsignals eine derartige Wärmemenge zu erzeugen, dass sich die wärmeerzeugende Inverterkomponente (422) auf die Solltemperatur erwärmt.
Wärmepumpeneinrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend einen ersten Temperatursensor zum Erzeugen eines ersten Temperatursignals, das eine Temperatur an der wärmeerzeugenden Inverterkomponente (422) charakterisiert, wobei die Steuerungseinrichtung (410) zum Empfang des ersten Temperatursignals ausgebildet ist, wobei die Steuerungseinrichtung (410) eingerichtet ist, das Heizsignal in Abhängigkeit des ersten Temperatursignals zu erzeugen. 4. Wärmepumpeneinrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend einen zweiten Temperatursensor zum Erzeugen eines zweiten Temperatursignals, das eine Umgebungslufttemperatur in der Umgebung der Inverterkomponente charakterisiert, wobei die Steuerungseinrichtung (410) zum Empfang des zweiten Temperatursignals ausgebildet ist, wobei die Steuerungseinrichtung (410) eingerichtet ist, das Heizsignal in Abhängigkeit des zweiten Temperatursignals zu erzeugen, wobei vorzugsweise der zweite Temperatursensor mehr als 5cm, mehr als 20 cm oder mehr als 50 cm von der wärmeerzeugenden Inverterkomponente (422) beabstandet ist, wobei vorzugsweise die Steuerungseinrichtung (410) eingerichtet ist, das Heizsignal in Abhängigkeit des ersten Temperatursignals und des zweiten Temperatursignals zu erzeugen.
5. Wärmepumpeneinrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die wärmeerzeugende Inverterkomponente (422) zur Erzeugung von Wärme durch Umwandlung elektrischer Energie ausgebildet ist.
6. Wärmepumpeneinrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die wärmeerzeugende Inverterkomponente (422) Leistungshalbleiter aufweist und die Steuerungseinrichtung (410) eingerichtet ist, die Leistungshalbleiter mit einem ein Pulsmuster aufweisendes Heizsignal anzusteuern, wobei das Pulsmuster vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass dieses im Wesentlichen keine Betätigung des Verdichterantriebs (430) bewirkt.
7. Heizungs- und/oder Warm wasserbereitungssystem (1 ) mit einem
Kältemittel kreislauf (200), einem Wasserkreislauf (100) und einer Wärmepumpeneinrichtung (2), wobei die Wärmepumpeneinrichtung (2) umfasst:
einen ein- und ausschaltbaren Verdichter (30) zum Verdichten eines Kältemittels in dem Kältemittelkreislauf (200), wobei der Verdichter (30) einen Verdichterantrieb (430) aufweist,
einen mit dem Verdichterantrieb (430) gekoppelten Inverter (420) zum Betreiben des Verdichters (30), wobei der Inverter (420) mindestens eine wärmeerzeugende Inverterkomponente (422) aufweist, die mit dem Wasserkreislauf (100) wärmeübertragend gekoppelt ist, und
eine Steuerungseinrichtung (410), wobei die Steuerungseinrichtung (410) eingerichtet ist, die wärmeerzeugende Inverterkomponente (422) derart bei ausgeschaltetem Verdichter (30) zu steuern, dass sich die wärmeerzeugende
Inverterkomponente (422) auf eine Solltemperatur erwärmt.
8. Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpeneinrichtung (2) mit einem von einem Inverter (420) betriebenen Verdichterantrieb (430) eines Verdichters (30), wobei der Inverter (420) mindestens eine wärmeerzeugende
Inverterkomponente (422), die mit einem Wasserkreislauf (100) wärmeübertragend gekoppelt ist, aufweist, umfassend
Erwärmen der wärmeerzeugenden Inverterkomponente auf eine Solltemperatur bei ausgeschaltetem Verdichter (30).
9. Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpeneinrichtung (2) nach Anspruch 8, umfassend
Bestimmen einer Kondensationstemperatur der die wärmeerzeugende Inverterkomponente (422) umgebenden Luft und einer Temperatur an der Inverterkomponente,
Aufwärmen der Inverterkomponente bis auf mindestens die Kondensationstemperatur, wenn die Kondensationstemperatur über der Temperatur an der wärmeerzeugenden Inverterkomponente (422) liegt.
10. Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpeneinrichtung (2) nach Anspruch 8-
9, umfassend
Umwandeln von elektrischer Leistung in Wärmeenergie, wobei die Wärmeenergie zum Erwärmen der wärmeerzeugenden Inverterkomponente (422) genutzt wird.
1 1 . Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpeneinrichtung (2) nach den Ansprüchen 8-10, umfassend Ansteuern von Leistungshalbleitern der wärmeerzeugenden Inverterkomponente (422) mit einem Heizsignal, wobei das Heizsignal ein Pulsmuster und eine variable Einschaltdauer aufweist, wobei das Pulsmuster vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass das Heizsignal im Wesentlichen keine Betätigung des Verdichterantriebs (430) bewirkt.
12. Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpeneinrichtung (2) nach den Ansprüchen 8-11 , umfassend
Steuerung einer Umwälzpumpe in einem Sole- und/oder Heizkreis derart, dass sich zwischen der erfassten Temperatur an der wärmeerzeugenden
Inverterkomponente (422) und einer erfassten Umgebungstemperatur eine Temperaturdifferenz einstellt, die ein Kondensieren von Wasser an der wärmeerzeugenden Inverterkomponente (422) verhindert.
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