Verfahren zur Betriebsarteinstellung einer Wärmepumpe

Abstract

 Bei einem Verfahren zur Betriebsarteinstellung einer Wärmepumpe mit einem Außentemperaturfühler dient der Mittelwert über einen vorgegebenen Zeitraum der mittels des Außentemperaturfühlers erfassten Temperatur zur Umschaltung zwischen dem Heizbetrieb, dem Kühlbetrieb und der Bereitschaft.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Betriebsarteinstellung einer Wärmepumpe.

[0002] Wärmepumpen können zu Heiz- oder Kühlzwecken eingesetzt werden. Beim Heizbetrieb wird Energie in der Regel aus einer Umweltwärmequelle auf ein höheres Temperaturniveau angehoben, so dass Brauch- oder Heizungswasser erhitzt werden kann. Beim Kühlbetrieb wird dem zu kühlenden Raum gezielt Wärme entzogen, die an einer anderen Stelle abgeführt wird. Letztendlich kann eine Wärmepumpe sich in der Bereitschaft befinden. Dies ist ein Betriebszustand, in dem weder eine Heiz- noch eine Kühlanforderung vorliegen.

[0003] Bei konventionellen Heizgeräten gemäß dem Stand der Technik wird häufig mit einem manuell zu bedienenden Schalter zwischen dem Winterbetrieb und Sommerbetrieb unterschieden. Während im Sommerbetrieb lediglich Brauchwasser erwärmt wird, wird im Winter Wärme sowohl für Brauchwasser als auch für die Raumheizung zur Verfügung gestellt. Einige Heizgeräte verfügen über einen Außentemperaturfühler, welcher automatisch die Heizung vom Sommer- auf den Winterbetrieb umschaltet. Überschreitet die Außentemperatur einen voreingestellten Wert, so wird auf Sommerbetrieb umgeschaltet. Unterschreitet die gemessene Außentemperatur wiederum einen Wert, wird auf Winterbetrieb umgeschaltet.

[0004] Wärmepumpen können zusätzlich zum Heizbetrieb auch im Kühlbetrieb betrieben werden. Überschreitet die Außentemperatur einen bestimmten Wert, so kann eine Wärmepumpe vom Heiz- auf den Kühlbetrieb umgeschaltet werden. Hierbei ergibt sich der Nachteil, dass Außentemperaturschwankungen im Laufe eines Tages zum ständigen Umschalten führen.

[0005] Die Druckschrift US 5 924 289 A zeigt ein Verfahren zur Umschaltung zwischen Heiz- und Kühlbetrieb bei einer Wärmepumpe, bei dem das Signal eines Außenfühlers zur Umschaltung dient.

[0006] Aus Druckschrift JP 2004-028440 A ist bekannt, dass bei einer Klimaanlage der Mittelwert des Messsignals eines Außentemperaturfühlers der letzten 20 Tage zur Umschaltung zwischen dem Heiz- und Kühlbetrieb dient.

[0007] Die Druckschrift JP 59-035745 A offenbart ein Verfahren zum Betrieb einer Klimaanlage, bei der jeden Tag zu einer bestimmten Zeit die Temperatur der Umgebung mit der Vortagstemperatur zu der gleichen Zeit verglichen wird. Ist die Temperaturdifferenz kleiner als ein Schwellgrenzwert, so wird die Anlage unverändert weiterbetrieben, andernfalls werden die Betriebsparameter angepasst. Ferner wird gleichzeitig die gemessene Temperatur mit einer Temperatur, welche der Durchschnittstemperatur im März zwischen 9 und 17 Uhr in einem durchschnittlichen Jahr entspricht, verglichen. Ist die gemessene Temperatur geringer, so schaltet die Anlage in den Winter-Modus. Ist die gemessene Temperatur hingegen größer als die Durchschnittstemperatur im Juni zwischen 9 und 17 Uhr in einem durchschnittlichen Jahr, so schaltet die Anlage in den Sommer-Modus.

[0008] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, ein Verfahren zu finden, welches eine automatische Umschaltung der Betriebsmodi bedarfsgerecht ermöglicht und hierbei die thermische Trägheit des Gesamtsystems berücksichtigt.

[0009] Erfindungsgemäß wird dies gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Betriebsarteinstellung einer Wärmepumpe in Abhängigkeit des Mittelwerts der in einem vorgegebenen Zeitraum durch einen Außentemperaturfühler erfassten Temperatur zur Umschaltung zwischen dem Heizbetrieb, dem Kühlbetrieb und der Bereitschaft genutzt wird. Um den gesamten Tagesverlauf zu berücksichtigen, ist es zweckmäßig, als vorgegebene Zeit einen gesamten Tag zu wählen. Es ist sinnvoll eine gerade Zahl ganzer Tage zu wählen, um tageszeitliche Schwankungen nicht überproportional zu berücksichtigen.

[0010] Hierbei kann gemäß Anspruch 2 die Nachtphase unberücksichtigt bleiben, da in dieser in der Regel nicht auf die Solltemperatur geregelt werden muss. Dies ist vor allem bei gut gedämmten Häusern sinnvoll, während bei schlecht gedämmten Häusern auch das Auskühlen im Winter beziehungsweise das Aufheizen im Sommer während der Nachphase berücksichtigt werden muss. In diesen Fällen kann die Regelung die Nachphasen mit geringerer Gewichtung berücksichtigen. Unter der Nachphase können generell eine bestimmte Zeitspanne oder die Zeiten der Nachtabsenkung betrachtet werden.

[0011] Gemäß Anspruch 3 kann die vorgegebene Zeit einstellbar sein. Bei einer guten Wärmedämmung eines Gebäudes ist es möglich, einen lange vorgegebenen Zeitraum zu wählen, da die thermische Trägheit des Gebäudes in diesem Fall größere Schwankungen verhindert. Ist hingegen die Wärmedämmung eines Gebäudes schlecht, so muss die vorgegebene Zeit entsprechend klein gewählt werden, um ein Auskühlen oder ein Überhitzen zu vermeiden.

[0012] Die Erfindung wird nun anhand der Figur erläutert. Die Figur zeigt einerseits die Aufnahme der momentan gemessenen Außentemperatur T_current an einem Objekt und andererseits die über die letzten 24 Std. gemittelte Außentemperaturlinie T_average,24h, welche definitionsgemäß geringeren Schwankungen unterliegt. Es wird im Ausführungsbeispiel davon ausgegangen, dass unterhalb von 18° C (T_heat) ein Heizbetrieb stattfinden soll, während oberhalb von 22° C (T_cool,on/off) der Kühlbetrieb einsetzt. Die Betriebsartenkennlinie zeigt, dass hierdurch nur wenige Umschaltungen des Betriebsmodus (standby, heating mode, cooling mode) erfolgen müssen. Zudem wird ein manuelles Umschalten des Benutzers zwischen Heizung und Kühlung überflüssig.

[0013] Wenn sich die Wärmepumpe im Heizbetrieb befindet, so bedeutet dies nicht zwangsläufig, dass sie stets betrieben werden muss, sondern auch lediglich auf eine Wärmeanforderung warten kann. Gleiches gilt für den Kühlbetrieb. Der Betriebsmodus gibt jedoch die Verschaltung der Anlage vor, so dass bei Bedarf die Wärmepumpe heizend oder kühlend für den Benutzer betrieben werden kann. Im Kühlbetrieb kann die von einem Raum abgeführte Wärme in der Regel zu Brauchwasserzwecken verwendet werden.

Ansprüche

1. Verfahren zur Betriebsarteinstellung einer Wärmepumpe mit einem Außentemperaturfühler, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelwert (T_average) der mittels des Außentemperaturfühlers erfassten Temperatur (T_current) über einen Zeitraum von einer geraden Zahl ganzer Tage, vorzugsweise eines Tages zur Umschaltung zwischen dem Heizbetrieb (heating mode), dem Kühlbetrieb (cooling mode) und der Bereitschaft (standby) dient.

2. Verfahren zur Betriebsarteinstellung einer Wärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeiten der Nachtphase unberücksichtigt bleiben oder mit geringerer Gewichtung berücksichtigt werden.

3. Verfahren zur Betriebsarteinstellung einer Wärmepumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebenen Zeitraum einstellbar ist, wobei vorzugsweise eine gute Wärmedämmung und hohe Speicherfähigkeit des Gebäudes, in welchem die Wärmepumpe betrieben wird, für lange Zeiträume genutzt wird.

Zeichnung