Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpe

Abstract

 Bei einer Wärmepumpe werden die Heizbetriebszeiten abhängig von der Zeit und von dem Momentanwert einer Zustandsgröße, wie Druck oder Temperatur des Kältemittels im Verdampfer oder Außentemperatur bestimmt. Ab einem unteren Grenzwert der Zustandsgröße wird abgetaut und eine erste Zeitnahme begonnen. Es wird auf Heizbetrieb umgeschaltet und die Zeitnahme beendet, wenn ein oberer Grenzwert der Zustandsgröße erreicht ist. Der Heizbetrieb läuft weiter, wenn nach einer Grundzeit (t_G) der untere Grenzwert der Zustansgröße nicht wieder erreicht ist. Erneut wird abgetaut und Zeit genommen wenn nach der Grundzeit der Momentanwert der Zustandsgröße gleich oder kleiner dem unteren Grenzwert ist. Nach diesem Abtauvorgang wird die zweite Zeitnahme beendet. Alle folgenden Zeiten des Heizbetriebes werden durch die Grundzeit (t_G) und einem dazu addierten Korrekturwert bestimmt, der aus der Differenz der beiden letzten vorausgegangenen Zeitnahmewerte und einer Konstanten (K) gebildet ist. Bei negativer Differenz wird die Heizbetriebszeit kürzer, bei positiver Differenz wird die Heizbetriebszeit länger als die Grundzeit (t_.).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

[0002] Es ist bereits ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art vorgeschlagen worden. Der Verdampfer der Wärmepumpe wird hierbei abgetaut, wenn der in ihm herrschende Verdampfungsdruck des Kältemittels auf einen ersten Wert abgesunken ist. Der Heizbetrieb der Wärmepumpe wird jedoch nach dem Abtauen fortgesetzt, wenn er innerhalb einer vorgegebenen Zeit mindestens zweimal wegen Erreichen des ersten Wertes des Verdampfungsdruckes stillgesetzt war. Es wird erneut abgetaut, wenn ein unter dem ersten Wert liegender zweiter Wert des Verdampfungsdruckes erreicht ist.

[0003] Bei einem bereits bekannten Verfahren wird bei Außentemperaturen, bei denen eine Vereisungsgefahr des Verdampfers besteht (meist zwischen + 5° C und - 5⁰ C), die Laufzeit der Wärmepumpe summiert. Nach Erreichen einer vorgegebenen Zeit wird der Heizbetrieb der Wärmepumpe stillgesetzt und der Verdampfer innerhalb einer Zeit, zum Beispiel innerhalb einer halben Stunde, durch Umkehren des Kältemittelkreislaufes abgetaut. Nach Ablauf der Abtauzeit wird der Heizbetrieb wieder aufgenommen und erneut die Laufzeit summiert und so fort. Die Abtauvorgänge werden hierbei abhängig von der Außentemperatur ungeachtet dessen durchgeführt, ob eine Vereisung des Verdampfers vorliegt oder nicht. Diese Betriebsweise verkleinert die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe, da der Heizbetrieb zeitweise auch dann stellgesetzt wird, wenn keine Vereisung gegeben ist und Nutzwärme gewonnen werden könnte.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, das Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Gattung noch weiter zu verfeinern und zu verbessern.

[0005] Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Verfahrensschritte gelöst.

[0006] Die gefundene Lösung hat den Vorteil, daß die Abtauvorgänge, zu Gunsten des Heizbetriebes der Wärmepumpe, auf das unbedingt notwendige Maß beschränkt werden.

[0007] Eine alternative Verfahrensmaßnahme ist im Anspruch 2 angegeben.

[0008] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand eines Schemas des zeitlichen Verlaufs von Heizbetriebszeiten und Abtauzeiten beschrieben.

[0009] Die in der Zeichnung rechts einer Mittellinie M gezeichneten Kästchen gelten für die Heizbetriebszeiten und die links der Mittellinie M gezeichneten Kästchen gelten für die Abtauzeiten.

[0010] Bei dem nachstehend näher geschilderten Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpe erfolgt der Heizbetrieb der Wärmepumpe und das Abtauen ihres Verdampfers zeitabhängig und abhängig vom Momentanwert einer Zustandsgröße des im Verdampfer der Wärmepumpe befindlichen Kältemittels. Es kann entweder der Verdampfungsdruck oder die Verdampfungstemperatur als Zustandsgröße herangezogen werden. Es ist auch möglich, die Außentemperatur als Zustandsgröße zu verwenden. Die Momentanwerte der gewählten Zustandsgröße sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Es wird jedoch davon ausgegangen, daß die Momentanwerte der gewählten Zustandsgröße mit steigendem Vereisungsgrad des Verdampfers sinken und umgekehrt.

[0011] Im Falle des Verdampfungsdruckes oder der Verdampfungstemperatur als Zustandsgröße wird mit steigender Vereisung die Wärmezufuhr zum Kältemittel und damit die Verdampfungstemperatur und der Verdampfungsdruck gemindert. Mit abnehmender Vereisung dagegen steigt die Wärmezufuhr zum Kältemittel, worauf die Verdampfungstemperatur sowie der Verdampfungsdruck steigen.

[0012] Wenn die gewählte Zustandsgröße einen unteren Grenzwert, beispielsweise - 8° C Verdampfungstemperatur oder 6° C Außentemperatur, erreicht hat, wird die Wärmepumpe an der im Zeitschema mit 1 bezeichneten Stelle vom Heizbetrieb auf Abtauen umgeschaltet und eine erste Zeitnahme t begonnen. Das Abtauen kann auf beliebige Weise erfolgen, beispielsweise durch Berieselung des Verdampfers mit einer Sole oder durch Umkehren des Kältemittelkreislaufes oder sonstwie.

[0013] Sobald nun während des Abtauens die Zustandsgröße auf einen oberen Wert, beispielsweise + 2₀° C Verdampfungstemperatur ansteigt, wird die Wärmepumpe an der Stelle 2 des Zeitschemas von Abtauen auf Heizbetrieb umgeschaltet. Ferner wird zugleich die erste Zeitnahme beendet und das Ergebnis der Zeitnahme festgehalten.

[0014] Der Heizbetrieb läuft weiter, wenn nach einer festgelegten Grundzeit tG, zum Beispiel 6o Minuten, die Zustandsgröße noch über dem unteren Grenzwert liegt.

[0015] Eine Unterbrechung des Heizbetriebes und eine Umschaltung auf Abtauen erfolgt erst dann, wenn nach Ablauf der Grundzeit t_G der Momentanwert der Zustandsgröße gleich oder kleiner dem unteren Grenzwert ist. Mit dem an der Stelle 3 des Schemas erfolgenden Umschalten vom Heizbetrieb auf Abtauen wird zugleich eine zweite Zeitnahme begonnen.

[0016] Stellt sich während des Abtauens wieder der obere Grenzwert der Zustandsgröße ein, wird das Abtauen und die zweite Zeitnahme beendet sowie das Ergebnis der zweiten Zeitnahme festgehalten (Stelle 4 des Zeitschemas).

[0017] Alle folgenden Zeiten des Heizbetriebes der Wärmepumpe werden dann bestimmt durch die Grundzeit t_G und einem zu der Grundzeit t_Ghinzuaddierten Korrekturwert, der aus dem vorletzten Zeitnahmewert minus dem letzten Zeitnahmewert und einer Konstanten K gebildet ist.

[0018] Durch die zuletzt genannte Maßnahme ergibt sich:

Ist der Wert der letzten Zeitnahme größer als der Wert der vorletzten Zeitnahme, wenn also die letzte Abtauzeit länger war als die vorausgegangene, dann wird der Korrekturwert negativ, mit der Folge, daß die auf die letzte Abtauzeit folgende Heizbetriebszeit kürzer als die Grundzeit tG wird.

[0019] Wenn dagegen der Wert der letzten Zeitnahme kleiner als der vorausgegangene Zeitnahmewert ist, wenn also die letzte Abtauzeit wegen geringerer Vereisung kürzer war als die vorausgegangene, dann wird der Korrekturwert positiv. Die nach der letzten Abtauzeit folgende Heizbetriebszeit wird hierbei länger als die Grundzeit t_G.

Ansprüche

1. Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpe, bei welchem der Heizbetrieb der Wärmepumpe und das Abtauen ihres Verdampfers zeitabhängig und abhängig vom Momentanwert einer Zustandsgröße des im Verdampfer der Wärmepumpe befindlichen Kältemittels erfolgt;
gekennzeichnet durch die Merkmale:

1.1 beim Erreichen eines unteren Grenzwertes der Zustandsgröße wird die Wärmepumpe auf Abtauen geschaltet und eine erste Zeitnahme (t) begonnen; 1.2 sobald während des Abtauens die Zustandsgröße auf einen oberen Wert angestiegen ist, wird die Wärmepumpe von Abtauen auf Heizbetrieb umgeschaltet und zugleich die erste Zeitnahme (t) beendet sowie das Ergebnis der Zeitnahme festgehalten;

1.3 der Heizbetrieb wird fortgesetzt, wenn nach einer festgelegten Grundzeit (t_G) die Zustandsgröße noch über dem unteren Grenzwert liegt;

1.4 der Heizbetrieb wird erneut unterbrochen und der Verdampfer abgetaut, wenn nach Ablauf der Grundzeit (t_G) der Momentanwert der Zustandsgröße gleich oder kleiner dem unteren Grenzwert ist, ferner wird mit Beginn des neuerlichen Abtauens eine zweite Zeitnahme (t) begonnen;

1.5 mit der sodann beim Erreichen des oberen Grenzwertes der Zustandsgröße eintretenden Beendigung des neuerlichen Abtauens wird auch die zweite Zeitnahme (t) beendet und das Ergebnis dieser Zeitnahme festgehalten;

1.6 alle folgenden Zeiten des Heizbetriebes werden durch die Grundzeit (t_G) und einem zu dieser Grundzeit hinzuaddierten Korrekturwert bestimmt, der aus dem vorletzten Zeitnahmewert minus dem letzten Zeitnahmewert und einer Konstanten gebildet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der gewählten Zustandsgröße des Kältemittels im Verdampfer der Wärmepumpe die Außentemperatur als Zustandsgröße zur Abtaueinleitung gewählt wird.

Zeichnung