DE2553006A1

DE2553006A1 - Regeleinrichtung fuer eine waermepumpe

Info

Publication number: DE2553006A1
Application number: DE19752553006
Authority: DE
Inventors: Herbert Ing Bolter; Alfred Vogt
Original assignee: Interliz Anstalt
Current assignee: Interliz Anstalt
Priority date: 1974-12-20
Filing date: 1975-11-26
Publication date: 1976-07-01
Also published as: FR2295377A1; BE836836A; IT1051451B; ATA1024474A; JPS51105653A; AT335671B; CH601739A5; NL7514684A; SE7513209L; GB1516379A; US4019679A

Description

mterliz Anstalt Vaduz (Liechtenstein)

Regeleinrichtung für eine V/ärmepumpe

beanspruchte Unionspriorität: Österreich, 197^-Ί2 20;

A 10244/74-

Erfinder: Vogt Alfred, Schaan (Liechtenstein) Bolter Herbert, Blufdenz (Österreich)

HE 4375 ' :' 9/sa/24

i.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für eine Wärmepumpe mit mindestens je einem Kondensator, einem Verdampfer, einem Drosselorgan und einem mehrere Leistungsstufen aufweisenden Verdichter, welche in einem linkslaufenden Carnotprozeß zwischen einer Temperatur To und einer höheren Temperatur T arbeitet, wobei die für die Heizzwecke erforderliche Wärmemenge bei der höheren Temperatur abgegeben wird und der mit dem Verdichter in Wirkverbindung stehenden Regeleinrichtung eine den Verdichter zu- bzw. abschaltende Störgröße, beispielsweise die zwischen Außentemperatur und Vorlauftemperatur bestehende Temperaturdifferenz, zuführbar ist.

Brennstoffe welcher Art immer sind teuer und rar geworden. Eine zentrale Heizungsanlage gehört jedoch im mitteleuropäischen Lebensraum zur Standardausrüstung eines Hauses oder einer Wohnung. Aus statistischen Veröffentlichungen ist entnehmbar, daß ca. die Hälfte des gesamten Energiebedarfes in Mitteleuropa für die Raumheizung aufgewendet wird. Mehr denn je ist man heute gezwungen, jede Heizungsart auf ihre Wirtschaftlichkeit hin kritisch zu untersuchen. Wer immer heute eine Heizung mit flüssigen Brennstoffen betreibt-, ist seit jüngster Zeit vor schwerwiegende Probleme bei der Brennstoffbeschaffung gestellt worden. Wissenschaft und Technik

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der westlichen Welt suchen nach neuen Wegen, um den zukünftigen Energiebedarf- vom Ausland unabhängig zu sichern und abdecken zu können. Eine beschränkte Möglichkeit dazu bildet die Wärmepumpe. Die Wärmepumpe selbst erzeugt keine Wärme, wie dies beispielsweise beim Heizungskessel durch die Verbrennung von öl, Kohle oder Gas der Fall ist, vielmehr wird die Wärme aus vorhandenen, noch ungenutzten Wärmequellen, z.B. aus der Luft, aus dem Wasser oder dem Erdreich entnommen oder aus industrieller Abwärme und auf höheres, für die Heizung geeignetes Temperaturniveau gepumpt und so nutzbar gemacht. Die Wärmepumpe ist eine Maschine, die im linkslaufenden Kreisprozeß zwischen einer Ausgangstemperatur To und einer höheren Temperatur T arbeitet. Sie gibt bei der höheren Temperatur T eine Wärmemenge Qu ab, die zu Heizung ausgenutzt v/erden kann. Dieser Wärmeprozeß unterscheidet sich von einem Kältemaschinenprozeß nur durch die Lage der Temperaturen. Während bei einer Kältemaschine die bei niedriger Temperatur aufgenommene Wärmemenge Quo interessiert, ist für die Wärmepumpe die bei der höheren Temperatur abgegebene Wärme Qu maßgebend. Die thermische Güte des Prozesses wird durch eine Leistungsziffer Qu/A angegeben. A ist die zur Durchführung des Prozesses notwendige elektrische oder mechanische Arbeit. Für den

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linkslaufenden Carnotprozeß geht der Ausdruck für die Leiätungsziffer über in

Q _ T

A ~

T-To

Beim Verbrauch einer zum Beispie]/eleketrischen Arbeit A wird eine Wärmemenge Q erzeugt, die (·——)-mal größer ist als das Wärmeäquivalent der Arbeit, welches bei direkter Widerstandsheizung gewonnen würde. Die Leistungsziffer für technische Anlagen liegt zwischen 3 und 5·

Als unterer Wärmebehälter, dem die Wärme Qo entnommen wird, stehen besonders für Wohnraumheizungen 3?luß- und Meerwasser, der Erdboden und die atmosphärische Luft zur Verfügung.

Das Prinzip der Wärmepumpe ist seit langem bekannt. Die heutige Entwicklung zielt auf die Verbesserung des Leistungsgrades ab und die Wirtschaftlichkeit einer solchen Wärmepumpe hängt' weitgehend von deren optimaler Regelung ab.

Hier nun setzt die Erfindung ein, welche zur Erzielung einer optimalen Regelung vorschlägt, daß den einzelnen Stufen des mehrstufigen Verdichters je ein die Zu- bzw. Abschaltung der Stufe bewirkender Schaltverstärker zugeordnet ist und die

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parallel an der die Störgröße führenden Leitung angeschlossenen Schaltverstärker unterschiedliche Ansprechwerte aufweisen. Dabei können, um eine maximale Anpassung an die Führungsfunktion der Heizanlage zu erhalten, die Differenzen der Ansprechwerte der in der Schaltfolge jeweils unmittelbar aufeinanderfolgenden Schaltverstärker gleiche Größe aufweisen. Es ist aber auch zxi/eckmäßig, die Ansprechwerte der Schaltverstärker variabel zu gestalten, so daß auch an gebogen verlaufende Führungsfunktionen eine Anpassung möglich ist. Zur Beeinflussung der Schaltverstärker kann die,Störgröße einem Diagonalbrückenzweig einer Brückenschaltung als elektrische Spannung entnommen werden.

Zur Veranschaulichung der Erfindung wird diese anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schamiische Darstellung der Wärmepumpe und ihrer einzelnen Aggregate; Fig. 2 ein Steuerungsdiagramm einer Wärmepumpe und Fig. 3 eine schematische Darstellung der Steuerung selbst; die Fig. 4- und 5 "Varianten der Steuerung nach Fig. 3.

Die Wärmepumpe nach Fig. 1, die hier beispielsweise zur Beheizung eines Gebäudes 1 dient, besitzt als xvesentliche Hauptbestandteile einen Verdampfer 2, einen mehrere Leistungsstufen aufv/eisenden Verdichter 3, einen Kondensator 4- und

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ein Drosselorgan 5 innerhalb eines in sich geschlossenen Kreislaufes 6, in welchem das als Arbeitsmittel dieiiende Kältemittel zirkuliert. Die Temperatur des Kältemittels ist dabei im dampfförmigen Zustand niedriger als die Temperatur der eigentlichen Wärmequelle, welche im vorliegenden Beispiel durch das Grundwasser 7 angedeutet ist. Mittels der Pumpe 8 wird das Grundwasser über die Leitung 9 durch den Verdampfer 2 gedrückt, wobei im Verdampfer Wärme an das Kältemittel übertragen wird. Durch den Entzug der Wärme aus dem Grundwasser verdampft das Arbeitsmittel oder das Kältemittel, die Wärme ist somit vom Grundwasser an das Kältemittel übertragen worden. Der Kältemitteldampf wird vom Verdichter 3 angesaugt und auf höheren Druck und höhere Temperatur verdichtet. Die Wärmepumpe hat dabei eine Hubarbeit geleistet. Diese Arbeit kann beispielsweise in kWh gemessen werden oder in Wärmeäquivalent. Der verdichtete also unter höherem Druck stehende Arbeitsmitteldampf gelangt nun in den Kondensator 4. Im Kondensator oder Verflüssiger 4 gibt das Arbeitsmittel die Wärme an das Heizmedium, im vorliegenden 3PaIl an den Heizkreislauf 10 des Gebäudes 1 ab und verflüssigt sich dabei. Das nunmehr flüssige Kältemittel durchströmt in weiterer Folge das Drosselventil 5» in welchem der hohe Kondensationsdruck wieder auf den niedrigen Verdampfungsdruck herabgedrosselt wird. Der Kreisprozeß

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ist damit geschlossen. Im vorliegenden Fall wurde dem Grundwasser 7 im Verdampfer 2 die Wärme entzogen, dieselbe im Verdichter 3 auf eine entsprechende Heiztemperatur erhöht und im Verflüssiger oder Kondensator 4 an das Heizsystem des Gebäudes 1 abgegeben. Die abgegebene Wärme im Kondensator 4 setzt sich somit zusammen aus der aufgenommenen Wärme aus der Wärmequelle 7 und der aus der Verdichtung des Kältemitteldampfes geleisteten Arbeit.

Im Gegensatz zu anderen konventionellen Heizquellen ist die Wärmepumpe in der Lage, mehr Wärme abzugeben, als dies der geleisteten Arbeit vom Kompressor her entspricht. Die erzielbare Heizleistung ist um· die zusätzlich aufgenommene Wärmemenge aus dem Grund-wasser größer. Das Verhältnis von Wärmeleistung zur aufgewandten Energie ist stets größer als 1 und wird als Leistungsziffer der Wärmepumpe bezeichnet. Erzielbare Leistungsziffern liegen, wie schon eingangs erwähnt, zwischen 3 und 5- Die Leistungsziffer ist dabei abhängig von der Temperaturdifferenz zwischen Verdampfer und Kondensator, je geringer das Temperaturniveau ist desto weniger Hubarbeit muß aufgewendet werden, desto besser ist der Leistungsgewinn der Pumpe.

Um den Leistungsgewinn zu optimieren, soll aus dem elektrischen

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Anschlußnetz so wenig wie möglich Energie bezogen werden, dazu besitzt der "Verdichter 3 mehrere Leistungsstufen, im vorliegenden Fall sind beispielsweise acht solcher Leistungsstufen vorgesehen. Die einzelnen Stufen sind parallel geschaltet, sie arbeiten gegen dasselbe Druckniveau und durch die Zu- bzw. Abschaltung mehrerer Stufen wird die Fördermenge vergrößert bzw. verkleinert. Der Verdichter 3 und seine einzelnen Stufen I bis VIII sind in der Fig. 3 schematisch dargestellt. Jede einzelne Stufe besitzt einen Schaltverstärker SV^ bis SVg. Der Ansprechwert der einzelnen Schaltverstärker und auch deren eventuelle Ansprechverzögerung ist mittels einstellbarer Organe W^ bis Wg frei wählbar innerhalb der durch die Konstruktion gegebenen Grenzen. Alle Schaltverstärker SV sind parallel zueinander an die Leitung 12 angeschlossen, welche die Störgröße führt, die die Zu— bzw. Abschaltung der Verdichterstufen bewirkt. Im vorliegenden Fall wird die Störgröße in einer elektrischen Brückenschaltung 13 ermittelt und zwar als Temperaturdifferenz zwischen einer von einem Außentemperaturfühler T. gemessenen Außentemperatur und einem die Vorlauftemperatur IU messenden Vorlauftemperaturfühler. Ober die Klemmen 14 wird die Brücke gespeist. Am Regelverstärker 15 ist die Leitung 12 angeschlossen. Es sei an dieser Stelle erwähnt, daß zur Ermittlung der Störgröße außer der Außen- und der Vorlauf-

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temperatur noch andere Paktoren herangezogen werden können, beispielsweise Windgeschwindigkeit, Sonneneinstrahlung und dgl. mehr, welche Größen ebenfalls elektrisch über eine Brückenschaltung ermittelbar sind. Die über den Anschlußpunkten der Schaltverstärker SV^ bis SV_g an der Leitung 12 gezeichnete schräg ansteigende Gerade 16 soll die Zunahme der Störgröße mit wachsender Temperaturdifferenz (T. - T^) darstellen. Vorliegendenfalls wird davon ausgegangen, daß die Differenz der Ansprechwerte Δ A für die einzelnen Schaltverstärker SV^ bis SVg gleiche Größe aufweisen. Ferner wird hier noch vorausgesetzt, daß die Zuschaltung einer Kompressorstufe eine Erhöhung der Vorlauftemperatur um 1 Grad bewirkt. Die einzelnen Kompressorstufen oder Verdichterstufen können aber auch anders dimensioniert sein, so daß durch die jeweilige Zuschaltung eine höhere oder auch geringere Temperaturzunahme des Vorlaufes erreicht wird. In der Fig. 3 zeigt die schräg ansteigende Linie 16, die das Anwachsen der Störgröße mit zunehmender Temperaturdifferenz (T. - T-y) andeutet, in welcher V/eise die Schaltverstärker SV^ bis SV₀ der Regeleinrichtung zugeordnet sind. Die erste Stu£e I ist im Betrieb, wenn die Anlage eingeschaltet ist, und zwar auch dann, wenn die Störgröße den Wert O hat, da innerhalb des Kreislaufes 6 (Fig. 1) ein bestimmter Druck aufrecht erhalten v/erden muß. Wenn nun auf Grund irgendwelcher Einflüsse

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das Störsignal ansteigt, also größer wird, so wird die zweite Verdichterstufe II zugeschaltet, sobald das Störsignal den Wert Rp erreicht hat. Wächst die Störgröße aus irgendeinem Grund weiter an, so werden nacheinander die Stufen III, IV usf. zugeschaltet, sobald die Störgröße die jeweiligen Werte R^ bzw. R^ usw. erreicht hat. Sobald die Störgröße den Wert Rg erreicht oder überschritten hat, sind alle Verdichterstufen in Betrieb. Sinkt die Störgröße auf Grund der Abnahme der gemessenen Temperaturdifferenz, so werden die Verdichterstufen in umgekehrter Reihenfolge abgeschaltet. Sowohl das Ein- wie auch das Ausschalten kann verzögert erfolgen, was durch herkömmliche Schaltmittel ohne weiteres erreichbar ist. Die Verzögerung kann zweckmäßigerweise einstellbar und frei wählbar sein. Im vorliegenden Beispiel sind die Schaltverstärker bzw. deren Ansprechwerte so eingestellt, daß die Differenz^A cLer Ansprechwerte gleiche Werte besitzen.

Unter Berücksichtigung der vorstehenden Ausführungen wird nun das Steuerdiagramm der Wärmepumpe nach Fig. 2 betrachtet. Im rechtwinkligen Koordinatensystem ist auf der Abszisse die Außentemperatur T^, auf de? Ordinate die Vorlauftemperatur Ty aufgetragen. Die mit T bezeichnete Gerade ist die Führungsfunktion und sie gibt an die Abhängigkeit der je-

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weiligen Vorlauftemperatur von der Außentemperatur für konstante Temperaturwerte T die beispielsweise in einem Wohnraum oder sonst in einer zu beheizenden Anlage zu erreichen sein soll. Da die Wärmepumpenanlage derart ausgelegt ist, daß im ungünstigsten Falle, also bei einer Außentemperatur von minus 15 Grad der gesamte Maschinensatz in Betrieb steht, im günstigsten Fall jedoch nur eine erste Stufe des Verdichters eingeschaltet ist, werden an die Vorlauftemperatur von 50 Grad anschließend auf der Ordinate die den einzelnen Verdichterstufen zugeordneten Wärmegrade als Wärmepumpenstufen ausgeführt. Es wurde schon oben erwähnt, daß beispielsweise bei einem hier besprochenen Ausführungsbeispiel jeder Leistungsstufe eine Temperaturerhöhung der Vorlauftemperatur von 1 Grad zugeordnet ist. Im günstigsten Falle, wenn also die Außentemperatur ca. 17,5 Grad beträgt, befindet sich die Wärmepumpe, sofern die Aggregate eingeschaltet sind, sozusagen im Leerlauf, eine einzelne Verdichterstufe ist eingeschaltet und hält den Druck im Kreislaufsystem 6 aufrecht. Im Abszissenpunkt 17,5 Grad werden daher parallel zur Ordinate die Stufen des Verdichters aufgetragen und nun

. werden die einander entsprechenden Punkte verbunden, so daß sich eine Kurvenschar aus parallelen Geraden ergibt, welche

. die Führungsfunktionslinie Τ___Λ schneiden. Aus diesem Diagramm ist nun erkennbar, daß die von den Koordinatenachsen

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und der der achten Leistungstufe des Verdichters 3 zugeordneten Geraden begrenzte Fläche jenen Betriebszustand der Anlage veranschaulicht, bei welchem sämtliche Stufen des Verdichters in Betrieb stehen. Beispielsweise betrage die äußere Temperatur minus 6 Grad Celsius, die Vorlauftemperatur aus irgendeinem Grunde im Augenblick 29 Grad Celsius. Dies entspricht dem Punkt P in Fig. 2. Sämtliche Stufen des Verdichters sind zugeschaltet, da die Störgröße einen Wert besitzt, der größer ist als Rg (siehe Fig. 3)· Da nun bei konstanter Außentemperatur von minus 6 Grad die Vorlauftemperatur IL. allmählich steigt, wandert der Punkt P auf der zur Ordinate parallelen Geraden g senkrecht nach oben, bis er die Stelle C erreicht, das ist der Schnitt-* punkt der Geraden g mit der untersten Kenn-Linie der Wärmepumpenstufe 8. Ist diese Stelle durch das Ansteigen der Vorlauftemperatur überfahren, so senkt die Störgröße unter den Wert R_Q ab und die Stufe 8 des Verdichters wird abgeschaltet. Der Verdichter 3 läuft nun mit den restlichen sieben Stufen so lange, bis der Punkt P die Stelle B erreicht hat, die Vorlauftemperatur also auf 40,5 Grad angestiegen ist. Dadurch nimmt die Störgröße oder die-Temperaturdifferenz zwischen der Außentemperatur und Vorlauftemperatur weiterhin ab, sie verkleinert sich und so wird nach dem überfahren der<Stelle B die siebte Stufe des Ver-

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dichters abgeschaltet. Durch weiteres Ansteigen der Vorlauf temperatur wird allmählich die Stelle A auf der Führungsfunktion erreicht und es ist aus diesem Diagramm erkennbar, daß nunmehr sechs Verdichterstufen in Betrieb stehen müssen, um diese Temperatur zu halten. Auf dem Diagramm nach Fig. 2 liegt der Punkt A im Schnittpunkt von Führungsfunktion Q? und der Kenngeraden der sechsten Verdichterstufe. Es ist natürlich möglich, daß dieser Punkt auch auf einer anderen Stelle der Führungsfunktion T liegen kann. Die Führungsfunktion selbst kann in an sich bekannter V/eise parallel zu sich selbst verschoben oder aber um einen Punkt gedreht v/erden. Unabhängig vom Verdrehen oder auch Parallelverschieben der Führungsfunktion T gilt das oben Gesagte in analoger Weise.

Aus dem Steuerungsdiagramm nach Fig. 2 ist erkennbar, daß die Wärmepumpe in optimaler Weise geregelt ist. Sind große Sollwertabweichungen vorhanden so wird der Sollwert mit vollem Maschinensatz angefahren und vor Erreichen des Sollwertes wird der Maschinensatz allmählich zurückgeschaltet, so daß der Sollwert nur mehr mit verminderter Maschinenleistung erreicht wird. Die der achten Verdichterstufe zugeordnete Kennlinie begrenzt zusammen mit den Achsen des Koordinatensystems jene Fläche, die mit den Betriebszuständen

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ident ist, die den vollen Maschineneinsatz erfordern, also das Eingeschaltetsein sämtlicher Stufen des Verdichters 3. Hingegen wird von der Führungs funkt ions linie T und der Kennlinie der achten Stufe des Verdichters sowie durch einen Teil der Abszissenachse jener oereich der Betriebszustände eingefaßt, die nur einen teilweisen Einsatz des Verdichters erfordern, um den angestrebten Sollwert zu erreichen. Der für die Aufrechterhaltung des gewünschten Sollwertes erforderliche Maschineneinsatz ist jener Fläche zu entnehmen, die einerseits von der Führungsfunktionslinie Q? und andererseits von der der ersten Verdichterstufe zugeordneten Kennlinie begrenzt ist.

Im Steuerungsdiagramm nach Fig. 2 ist die Führungs funkt ion T„. als Gerade dargestellt. Diese kann auch einen gebogenen Verlauf besitzen. Die Anpassung der beschriebenen Regeleinrichtung an einem solchen Verlauf der Führungsfunktion ist ohne weiteres möglich, da die Ansprechwerte der Schaltverstärker für die einzelnen Leistungsstufen des Verdichters veränderbar sind, so daß die Differenzen der Ansprechwerte der in der Schaltfolge unmittelbar aufeinanderfolgenden Schaltverstärker ungleiche Werte besitzen.

Wenn vorstehenddie Wärmepumpe anhand einer Gebäudeheizung gescüldert und beschrieben worden ist, so soll die Anwendung

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dieses Heizungssystems auf solche Zwecke nicht beschränkt

•4* sein. Mit dem geschilderten System können beispielsweise I^ auch Schwimmbäder beheizt werden. An das Heizungssystem 10 können Flächenheizkörper· beliebiger Art angeschlossen werden.

Abschließend wird noch einmal auf Fig. 1 zurückgekommen und der Fall betrachtet, daß parallel zur Gebäudehiezung, die hier durch Flächenheizkörper 20 ganz allgemein veranschaulicht wurde, eine Warmwasserbereitungsanlage angeschlossen ist, die aus dem Boiler 21, dem Zulauf 22 und dem Ablauf 23 für das Brauchwasser besteht. Beheizt wird das Brauchwasser durch den Vorlauf der Wärmepumpe und der. Boilerkreislauf 1O¹ ist über ein Umschaltventil M- das als Magnetventil ausgebildet sein kann, parallel an den Heizkreislauf 10 angeschlossen. Durch einen Relaiskontakt B wird daß Magnetventil M an seine jeweilige Betriebsspannung N angelegt, wodurch das Magnetventil den Kreislauf 10 umschaltet, so daß der gesamte Vorlauf über den Boiler 21 geführt wird. Im Boiler 21 können ein oder mehrere Temperaturfühler T-g^i bzw. T₃₂ vorgesehen sein. Damit nun der Boiler beim Abfall der Temperatur des Brauchwassers sofort aufgeheizt wird, unabhängig von der jeweiligen Außentemperatur T^ bzw. von der Temperaturdifferenz (T^ - T^) sind zu

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den Schaltverstärkern S^ der Kompressorstufen I bis VIII bzw. zu den von diesen Schaltverstärkern betätigbaren Kontakten jeweils Parallel-Kontakte B_x, bis B„ und B vor- ' gesehen, welche von einem Relais R^ betätigbar sind. Dies ist nun in Fig. 4 dargestellt, welche im wesentlichen der Fig. entspricht, jedoch zusätzlich diese Schaltelemente beinhaltet. Das Relais R^ wird vom Schaltverstärker 23 betätigt, der seine Funktionen wiederum in Abhängigkeit von der Temperatur im Boiler bzw. von der Geschwindigkeit der Abnahme der Temperatur im Boiler gesteuert sein kann. Sinkt die einstellbare Temperatur des Boilerbrauchwassers ab und wird über den Regelverstärker 23 das Relais R, betätigt, dann werden durch dieses Relais die Kontakte B geschlossen, so daß sämtliche Kompressorstuf.en I bis VIII ein und das Motorventil M umgeschaltet ist. Ist der Boilersollwert erreicht, so schaltet der Regelverstärker 23 das Relais R, wiederum ab, die Kontakte B_m gehen in ihre Ruhestellung und das Magnetventil M wird wieder zurückgeschaltet. Die Anlage geht damit wiederum in den vom Regelverstärker 15 diktierten Zustand über. Grundsätzlich ist es möglich, die über den Schaltverstärker 23 betätigbaren Kontakte B_x, bis Bq ebenfalls hinsichtlich ihrer Schaltfolge zu stufen oder zu unterteilen. Diese Stufung könnte abhängig gemacht werden von der Geschwindigkeit des Temperaturabfalles im Boilerbrauchwasser, so daß bei rascher Temperaturabnahme alle Korn-

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pressorstufen, bei langsamer Abnahme der Temperatur jedoch nur wenige Kompressorstufen zugeschaltet v/erden. Die Stufung kann aber auch nur in Abhängigkeit von der Größe der Temperatur gewählt v/erden.

Fig. 5 zeigt nun eine weitere Schaltungsmöglichkeit für die Steuerung. In der Abgleichbrücke 1V sind in einem Zweig anstelle nur eines einzigen Meßwiderstandes nunmehr zwei Widerstände T₁₃ ¹ und T^¹ untergebracht, die durch ein Relais R¹ wechselweise umgeschaltet v/erden können. Der Widerstand T.¹ mißt die Außentemperatur, der Widerstand Tg' ist als Potentiometer ausgelegt und von Hand einstellbar. An ihn wird die gewünschte Vorlauftemperatur für beispielsweise die Boileraufladung eingestellt. Die Schaltstufenautomatik nach dem Regelverstärker I5¹ arbeitet sowohl bei Boilerbetrieb als auch beim Heizbetrieb vollkommen gleichartig, wie dies schon vorstehend näher erläutert v/orden ist. Die Spule des Relais R¹ wird dann unter Spannung gesetzt, wenn ein Boilerthermostat B¹^ den Stromkreis schließt. In diesem Stromkreis liegt das Umschaltventil My¹, die sogenannte Wasserweiche, die den Wasserkreislauf von der Heizung über dem Boilerdoppelmantel schaltet, wenn der Boilerthermostat B'rpk Wärme fordert. Es wird zweckmäßig sein, wenn man den Boilervorlauf-Sollwertgeber T₇₃' ca. ο bis 5 Grad

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Celsius höher einstellt als den Boilerthermostat B' , , damit eine ausreichende Temperaturdifferenz zwischen Heizwasser im Boilerdoppelmantel und Brauchwasser im Boilerinneren vorhanden ist. Die Funktionsweise der in Fig. 5 gezeigten Schaltanordnung ergibt sich aus dem vorstehend Gesagten unmittelbar.

Durch die vorgeschalgene Maßnahme wird erreicht, daß im Fall der Temperatur ab nähme im Boiler die Heizungsanlage in ihrer Gesamtheit zur Aufbereitung der Boilerspeicherenergie verwendet wird, so daß relativ rasch die Anlage wiederum für die Gebäudeheizung zur Verfügung steht.

Eine weitere Ausführungsmöglichkeit soll hier noch abschließend angedeutet werden. Es ist denkbar, daß die aus den Radiatoren 20 (Fig. Ί) bestehende Heizanlage nicht nur über eine Wärmepumpe sondern noch zusätzlich über einen Heizkessel für die Verbrennung herkömmlicher Brennstoffe (gasförmig, flüssig, fest) mit Wärme beschickt werden kann, so daß eine Heizanlage vorliegt,mit zwei an sich getrennten, jedoch koppelbaren Heizsystemen. In einem solchen Fall ist es zweckmäßig, daß die Wärmegrundlast von der Wärmepumpe aufgebracht wird. Liegen extreme Temperaturverhältnisse vor, die die Kapazität der Wärmepumpe überfordern, so wird das zweite Heizsystem

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zugeschaltet. Zu diesem Zweck wird der letzten Verdichterstufe bzw. dem letzten Schaltverstärker (VIII bzw. SY₀ -

Pig. 3) ein zusätzlicher Kontakt zugeordnet, bei dessen Betätigung das zweite Heizsystem zugeschaltet wird, wobei über Mischventile und geeignete Schaltmaßnahmen der Kreislauf des zweiten Heizsystems mit dem der Wärmepumpe verbunden wird. Erreicht also die Störgröße ihren größten Wert (Ro), so werden beide Heizungssysteme gekoppelt. Fällt die Störgröße nach Erreichen der entsprechenden Temperaturwerte wiederum ab, so läuft die Wärmepumpe allein weiter.

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Claims

P a t e η t a η s ρ r ü ch e :

'1. !Regeleinrichtung für eine Wärmepumpe mit mindestens ,je einem Kondensator, einem Verdampfer, einem Drosselorgan und einem mehrere Leistungsstufen aufweisenden. Verdichter, welche in einem linkslaufenden Carnotprozeß zwischen einer Temperatur To und einer höheren Temperatur T arbeitet, wobei die für Heizzwecke erforderliche Wärmemenge bei der höheren Temperatur abgegeben wird und der mit dem Verdichter in Wirkverbindung stehenden Regeleinrichtung eine den Verdichter zu- bzw. abschaltende Störgröße, beispielsweise die zwischen Außentemperatur und Vorlauftemperatur bestehende Temperaturdifferenz, zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß den einzelnen Stufen des mehrstufigen Verdichters je ein die Zu- bzw. Abschaltung der Stufe bewirkender Schaltverstärker zugeordnet ist und die parallel an der die Störgröße führenden Leitung angeschlossenen Schaltverstärker unterschiedliche Ansprechwerte aufweisen.
2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzen der Ansprechwerte der in der Schaltfolge jeweils unmittelbar aufeinanderfolgenden Schaltverstärker gleiche Größe aufweisen.

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3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzen der Ansprechwerte der in der Schaltfolge jeweils unmittelbar aufeinanderfolgenden Schaltverstärker unterschiedliche Größe aufweisen.
4·. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechwerte der Schaltverstärker einstellbar, also variierbar sind.
5. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- und Abschaltung mindestens einer Stufe vom Wert der Störgröße unabhängig ist.
6. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Schaltverstärker gegenüber dem Auftreten der ihnen zugeführten Stö.igröße eine zeitlich verzögerte Schaltung bewirken.
7. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Beeinflußung der Schaltverstärker vorgesehene Störgröße in an sich bekannter ¥eise eine einem Diagonalbrückenzweig einer Brückenschaltung entnehmbare elektrische Spannung ist.

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8. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß zu den die Zu- bzw. Abschaltung der Verdichterstufen bewirkenden, von den Schaltverstärkern betätigtraren Kontakten Parallelkontakte vorgesehen sind, welche von einem oder auch mehreren Relais betätigbar sind und die Zu- bzw. Abschaltung dieser Parallelkontakte von der Temperatur bzw. vom Temperaturgefälle des Brauchwassers eines Warmwasserspeichers bewirkbar ist, und der Heizkreislauf des Warmwasserspeichers über ein Umschaltventil zum Vorlauf der Wärmepumpe zu- bzw. von diesem abschaltbar ist.

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