Die Erfindung betrifft ein Steuergerät gemäß Patentanspruch 1, ein System gemäß Patentanspruch 2 und ein Verfahren gemäß Patentanspruch 12.The invention relates to a control device according to claim 1, a system according to claim 2 and a method according to claim 12.
Stand der TechnikState of the art
Es ist ein Wärmepumpenkreislauf mit einer Grundwasserpumpe bekannt.A heat pump circuit with a groundwater pump is known.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes System und ein verbessertes Verfahren zum Betrieb solch eines Systems bereitzustellen.It is an object of the invention to provide an improved system and an improved method for operating such a system.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Diese Aufgabe wird mittels eines Steuergeräts gemäß Patentanspruch 1, eines Systems gemäß Anspruch 2 und eines Verfahrens gemäß Patentanspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by means of a control device according to claim 1, a system according to claim 2 and a method according to claim 12. Advantageous embodiments are specified in the dependent claims.
Es wurde erkannt, dass ein verbessertes Steuergerät dadurch bereitgestellt werden kann, dass das Steuergerät einen Datenspeicher, eine Schnittstelle und eine Steuereinrichtung aufweist, wobei der Datenspeicher und die Schnittstelle mit der Steuereinrichtung verbunden sind, wobei die Schnittstelle mit einem Verdichter einer Wärmepumpeneinrichtung des Systems und mit einem Temperatursensor zur Erfassung einer Temperatur eines Grundwassers stromabwärtsseitig einer Primärseite einer Wärmetauschereinheit der Wärmepumpeneinrichtung verbindbar ist, wobei die Schnittstelle ausgebildet ist, ein Temperatursignal des Temperatursensors zu erfassen, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, ein Steuersignal zur Steuerung des Verdichters in Abhängigkeit der erfassten Temperatur an der Schnittstelle bereitzustellen.It was recognized that an improved control device can be provided in that the control device has a data store, an interface and a control device, the data store and the interface being connected to the control device, the interface being connected to a compressor of a heat pump device of the system and a temperature sensor for detecting a temperature of a groundwater downstream of a primary side of a heat exchanger unit of the heat pump device can be connected, the interface being designed to detect a temperature signal from the temperature sensor, the control device being designed to control the compressor as a function of the detected temperature at the Provide interface.
Es wurde erkannt, dass ein verbessertes System und ein verbessertes Verfahren dadurch bereitgestellt werden kann, dass das System einen Wärmepumpeneinrichtung, ein Steuergerät und eine Förderpumpe aufweist, wobei die Wärmepumpeneinrichtung einen Verdichter, eine Wärmetauschereinheit und ein erstes Wärmeträgermedium umfasst, wobei der Verdichter mit dem Steuergerät verbunden ist, wobei die Förderpumpe mit dem Steuergerät verbunden und ausgebildet ist, Grundwasser an die Wärmetauschereinheit zu fördern. Stromabwärtsseitig der Wärmetauschereinheit ist ein Temperatursensor angeordnet, wobei der Temperatursensor mit dem Steuergerät verbunden und ausgebildet ist, eine Temperatur des Grundwassers stromabwärtsseitig der Wärmetauschereinheit zu erfassen und dem Steuergerät ein zu der erfassten Temperatur korrelierendes Temperatursignal bereitzustellen, wobei das Steuergerät ausgebildet ist, den Verdichter zur Förderung des ersten Wärmeträgermediums an eine Sekundärseite der Wärmetauschereinheit in Abhängigkeit der erfassten Temperatur zu steuern.It has been recognized that an improved system and an improved method can be provided in that the system has a heat pump device, a control device and a feed pump, the heat pump device comprising a compressor, a heat exchanger unit and a first heat transfer medium, the compressor with the control device is connected, the feed pump being connected to the control device and designed to deliver ground water to the heat exchanger unit. A temperature sensor is arranged downstream of the heat exchanger unit, the temperature sensor being connected to the control unit and designed to detect a temperature of the groundwater downstream of the heat exchanger unit and to provide the control unit with a temperature signal that correlates with the detected temperature, the control unit being designed to convey the compressor to control the first heat transfer medium on a secondary side of the heat exchanger unit as a function of the detected temperature.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass eine Förderpumpe die andersartig angesteuert wird als der Verdichter auf einfache Weise miteinander betrieben werden können ohne dass hierdurch zu gegenseitige Störungen auftreten. Insbesondere kann eine nicht moduliert betriebene Förderpumpe mit einem moduliert betriebenen Verdichter kombiniert werden.This embodiment has the advantage that a feed pump which is controlled differently than the compressor can be operated with one another in a simple manner without causing mutual interference. In particular, a non-modulated feed pump can be combined with a modulator operated compressor.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Steuergerät einen Datenspeicher und eine mit dem Datenspeicher verbundene Steuereinrichtung auf, wobei der Wärmepumpeneinrichtung einen Kondensator aufweist, wobei der Kondensator sekundärseitig mit einem Verbraucher verbindbar ist. Das Steuergerät ist ausgebildet, eine Last sekundärseitig am Kondensator zu ermitteln, wobei die Steuereinrichtung weiter ausgebildet ist, die ermittelte Last mit einem im Datenspeicher vordefinierten Lastschwellenwert zu vergleichen, wobei bei Überschreiten des Lastschwellenwerts die Steuereinrichtung ausgebildet ist, den Verdichter zu aktivieren und die ermittelte Last bei der Steuerung des Verdichters zu berücksichtigen.In a further embodiment, the control device has a data store and a control device connected to the data store, the heat pump device having a condenser, the condenser being connectable to a consumer on the secondary side. The control device is designed to determine a load on the secondary side of the capacitor, the control device being further designed to compare the determined load with a load threshold value predefined in the data memory, the control device being designed to activate the compressor and the determined load when the load threshold value is exceeded to be taken into account when controlling the compressor.
In einer weiteren Ausführungsform ist in dem Datenspeicher wenigstens ein erster vordefinierter Temperaturschwellenwert abgelegt, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, die erfasste Temperatur mit dem ersten vordefinierten Temperaturschwellenwert zu vergleichen, wobei bei Unterschreiten des vordefinierten ersten Temperaturschwellenwerts durch die Temperatur die Steuereinrichtung weiter ausgebildet ist, eine Verdichterleistung des Verdichters auf eine vordefinierte erste minimale Verdichterleistung zu reduzieren. Die erste minimale Verdichterleistung ist geringer ist als die ermittelte Verdichterleistung.In a further embodiment, at least one first predefined temperature threshold value is stored in the data memory, the control device being designed to compare the detected temperature with the first predefined temperature threshold value, the compressor device being further developed when the temperature falls below the predefined first temperature threshold value, a compressor output of the compressor to a predefined first minimum compressor capacity. The first minimum compressor output is less than the determined compressor output.
In einer weiteren Ausführungsform ist in dem Datenspeicher wenigstens ein zweiter vordefinierter Temperaturschwellenwert abgelegt, wobei der zweite vordefinierte Temperaturschwellenwert geringer ist als der erste vordefinierte Temperaturschwellenwert. Die Steuereinrichtung ist ausgebildet, die erfasste Temperatur mit dem zweiten vordefinierten Temperaturschwellenwert zu vergleichen. Bei Unterschreiten des vordefinierten zweiten Temperaturschwellenwerts durch die Temperatur ist die Steuereinrichtung ausgebildet, die Verdichterleistung des Verdichters auf eine vordefinierte zweite minimale Verdichterleistung reduzieren, wobei die zweite minimale Verdichterleistung geringer ist als die erste minimale Verdichterleistung.In a further embodiment, at least one second predefined temperature threshold value is stored in the data memory, the second predefined temperature threshold value being lower than the first predefined temperature threshold value. The control device is designed to compare the detected temperature with the second predefined temperature threshold value. If the temperature falls below the predefined second temperature threshold value, the control device is designed to reduce the compressor capacity of the compressor to a predefined second minimum compressor capacity, the second minimum compressor capacity being less than the first minimum compressor capacity.
Dadurch kann auch bereits bei einem bereits kalten zweiten Wärmeträgermedium ein weiteres Unterkühlen des Grundwassers vermieden werden. As a result, further subcooling of the groundwater can be avoided even when the second heat transfer medium is already cold.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinrichtung ausgebildet, bei Unterscheiten des ersten Temperaturschwellenwerts und bei Überschreiten des zweiten Temperaturschwellenwerts die erste minimale Verdichterleistung auf Grundlage der ermittelten Last zu steuern, wobei die erste minimale Verdichterleistung 10 bis 40 Prozent oder 40 bis 60 Prozent einer maximalen Verdichterleistung des Verdichters entspricht. Dadurch wird auch eine zuverlässige Funktion des Systems sichergestellt.In a further embodiment, the control device is designed to control the first minimum compressor capacity on the basis of the determined load when the first temperature threshold value is undershot and when the second temperature threshold value is exceeded, the first minimum compressor capacity being 10 to 40 percent or 40 to 60 percent of a maximum compressor capacity Corresponds to the compressor. This also ensures that the system functions reliably.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinrichtung ausgebildet, bei Unterschreiten des zweiten Temperaturschwellenwerts durch die erfasste Temperatur den Verdichter mit einer zweiten minimalen Verdichterleistung anzusteuern, wobei die zweite minimale Verdichterleistung konstant gehalten wird. Zweckmäßig ist hierbei insbesondere, wenn die zweite minimale Verdichterleistung 10 Prozent einer maximalen Verdichterleistung des Verdichters oder einer minimalen Verdichterleistung des Verdichters entspricht.In a further embodiment, the control device is designed to control the compressor with a second minimum compressor output when the temperature falls below the second temperature value, the second minimum compressor output being kept constant. It is particularly expedient here if the second minimum compressor capacity corresponds to 10 percent of a maximum compressor capacity of the compressor or a minimum compressor capacity of the compressor.
In einer weiteren Ausführungsform ist in dem Datenspeicher wenigstens ein dritter vordefinierter Temperaturschwellenwert abgelegt, wobei der dritte vordefinierte Temperaturschwellenwert geringer ist als der erste vordefinierte Temperaturschwellenwert und der zweite vordefinierte Temperaturschwellenwert. Die Steuereinrichtung ist ausgebildet, die erfasste Temperatur mit dem dritten vordefinierten Temperaturschwellenwert zu vergleichen, wobei bei Unterschreiten des vordefinierten dritten Temperaturschwellenwerts durch die Temperatur die Steuereinrichtung ausgebildet ist, den Verdichter und die Förderpumpe zu deaktivieren.In a further embodiment, at least a third predefined temperature threshold value is stored in the data memory, the third predefined temperature threshold value being lower than the first predefined temperature threshold value and the second predefined temperature threshold value. The control device is designed to compare the detected temperature with the third predefined temperature threshold value, wherein if the temperature falls below the predefined third temperature threshold value, the control device is designed to deactivate the compressor and the feed pump.
In einer weiteren Ausführungsform weist der erste Temperaturschwellenwert einen Wert von 4 °C, der zweite Temperaturschwellenwert einen Wert von 2 °C und der dritte Temperaturschwellenwert einen Wert von 1 °C auf. Alternativ weist der erste Temperaturschwellenwert einen Wert von 4 °C, der zweite Temperaturschwellenwert einen Wert von 3 °C und der dritte Temperaturschwellenwert einen Wert von 2 °C auf.In a further embodiment, the first temperature threshold has a value of 4 ° C, the second temperature threshold has a value of 2 ° C and the third temperature threshold has a value of 1 ° C. Alternatively, the first temperature threshold has a value of 4 ° C, the second temperature threshold has a value of 3 ° C and the third temperature threshold has a value of 2 ° C.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Förderpumpe einen ersten Betriebszustand und einen zweiten Betriebszustand auf, wobei im ersten Betriebszustand die Förderpumpe deaktiviert ist. Im zweiten Betriebszustand ist die Förderpumpe aktiviert und fördert im Wesentlichen mit einer maximalen Förderleistung das zweite Wärmeträgermedium an den Verdampfer. Oberhalb des zweiten Temperaturschwellenwerts befindet sich die Förderpumpe im zweiten Betriebszustand und die zweite Förderleistung ist im Wesentlichen konstant.In a further embodiment, the feed pump has a first operating state and a second operating state, the feed pump being deactivated in the first operating state. In the second operating state, the feed pump is activated and essentially delivers the second heat transfer medium to the evaporator with a maximum delivery rate. Above the second temperature threshold, the feed pump is in the second operating state and the second delivery rate is essentially constant.
In einer weiteren Ausführungsform weist das zweite Wärmeträgermedium Grundwasser oder Sole auf.In a further embodiment, the second heat transfer medium has groundwater or brine.
Ein verbessertes Verfahren des oben beschrieben Systems wird dadurch breitgestellt, dass die Förderpumpe das zweite Wärmeträgermedium von der Wärmequelle zu der Primärseite der Wärmetauschereinheit fördert, wobei stromabwärtsseitig der Primärseite der Wärmetauschereinheit eine Temperatur des Grundwassers ermittelt wird, wobei der Verdichter zur Förderung des ersten Wärmeträgermediums an die Sekundärseite der Wärmetauschereinheit in Abhängigkeit der erfassten Temperatur gesteuert wird.An improved method of the system described above is provided in that the feed pump conveys the second heat transfer medium from the heat source to the primary side of the heat exchanger unit, a temperature of the groundwater being determined downstream of the primary side of the heat exchanger unit, the compressor for conveying the first heat transfer medium to the Secondary side of the heat exchanger unit is controlled depending on the detected temperature.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines System 10 gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform zum Betrieb des in 1 gezeigten Systems;
- 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform zum Betrieb des in 3 gezeigten Systems;
The invention is explained in more detail below with reference to figures. Show: - 1 a schematic representation of a system 10 according to a first embodiment;
- 2 a flowchart of a method according to a first embodiment for operating the in 1 shown system;
- 3 a flowchart of a method according to a second embodiment for operating the in 3 shown system;
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems 10 gemäß einer ersten Ausführungsform. 1 shows a schematic representation of a system 10 according to a first embodiment.
Das System 10 weist eine Wärmepumpeneinrichtung 15, ein Steuergerät 20, eine Förderpumpe 25 und ein Wärmequelle 30 auf. Die Wärmepumpeneinrichtung 15 weist eine Wärmetauschereinheit 16 und einen Wärmepumpenkreislauf 17 mit einem Verdichter 35, einem Kondensator 45 und eine Drossel 50 auf. Der Wärmepumpenkreislauf 17 ist mit einem ersten Wärmeträgermedium 55 befüllt. Das erste Wärmeträgermedium 55 kann beispielweise eines der folgenden Kältemittel umfassen: R134a, R717, R744; R600, R600a, R290.The system 10 has a heat pump device 15 , a control unit 20th , a feed pump 25th and a heat source 30th on. The heat pump device 15 has a heat exchanger unit 16 and a heat pump cycle 17 with a compressor 35 , a capacitor 45 and a throttle 50 on. The heat pump cycle 17 is with a first heat transfer medium 55 filled. The first heat transfer medium 55 can include, for example, one of the following refrigerants: R134a . R717 . R744 ; R600 . R600a . R290 ,
Das Steuergerät 20 weist eine Steuereinrichtung 60, einen Datenspeicher 65 und eine Schnittstelle 70 auf. Die Steuereinrichtung 60 ist mittels einer ersten Verbindung 75 mit dem Datenspeicher 65 verbunden. Die Schnittstelle 70 ist mittels einer zweiten Verbindung 80 mit der Steuereinrichtung 60 verbunden. Ferner ist der Verdichter 35 über eine dritte Verbindung 85 mit der Schnittstelle 70 verbunden. Eine vierte Verbindung 90 verbindet die Schnittstelle 70 mit der Förderpumpe 25.The control unit 20th has a control device 60 , a data storage 65 and an interface 70 on. The control device 60 is by means of a first connection 75 with the data store 65 connected. the interface 70 is by means of a second connection 80 with the control device 60 connected. Furthermore, the compressor 35 over a third connection 85 with the interface 70 connected. A fourth connection 90 connects the interface 70 with the feed pump 25th ,
In dem Datenspeicher 65 ist ein Set, aufweisend einen ersten vordefinierten Temperaturschwellenwert S1, einen zweiten vordefinierten Temperaturschwellenwert S2 und einen dritten vordefinierten Temperaturschwellenwert S3, abgelegt. Ferner sind in dem Datenspeicher 65 eine erste vordefinierte minimale Verdichterleistung des Verdichters 35 und eine zweite vordefinierte minimale Verdichterleistung abgespeichert. Ferner sind zusätzlich in dem Datenspeicher 65 ein vordefinierter Lastschwellenwert, ein vordefinierter Stoppschwellenwert und ein vordefinierter Steuerparameter abgelegt. Der Steuerparameter kann als Kennfeld, mathematischer Algorithmus, tabellarische Zuordnung ausgebildet seinIn the data store 65 is a set comprising a first predefined one Temperature threshold S1 , a second predefined temperature threshold S2 and a third predefined temperature threshold S3 , filed. Furthermore, in the data memory 65 a first predefined minimum compressor output of the compressor 35 and a second predefined minimum compressor output is stored. Furthermore, are also in the data memory 65 a predefined load threshold value, a predefined stop threshold value and a predefined control parameter are stored. The control parameter can be designed as a map, mathematical algorithm, tabular assignment
Der erste vordefinierte Temperaturschwellenwert S1 kann in der Ausführungsform beispielsweise einen Wert von 4 °C aufweisen. Der zweite Temperaturschwellenwert S2 kann einen Wert von 2 °C und der dritte Temperaturschwellenwert S3 einen Wert von 1 °C aufweisen. Die erste minimale Verdichterleistung kann beispielsweise 10 bis 40 Prozent einer maximalen Verdichterleistung des Verdichters 35 betragen. Die zweite minimale Verdichterleistung kann 10 Prozent der maximalen Verdichterleistung des Verdichters 35 betragen.The first predefined temperature threshold S1 can have a value of 4 ° C in the embodiment, for example. The second temperature threshold S2 can have a value of 2 ° C and the third temperature threshold S3 have a value of 1 ° C. The first minimum compressor capacity can be, for example, 10 to 40 percent of a maximum compressor capacity of the compressor 35 be. The second minimum compressor capacity can be 10 percent of the maximum compressor capacity of the compressor 35 be.
Der vordefinierte Lastschwellenwert kann beispielsweise einen Wert von 40 bis 50 Prozent der maximalen Verdichterleistung des Verdichters 35 des Wärmepumpeneinrichtungs 15 betragen. Alternativ ist auch denkbar, dass der vordefinierte Lastschwellenwert einen Wert von 70 bis 80 Prozent der maximalen Verdichterleistung des Verdichters 35 des Wärmepumpeneinrichtungs 15 aufweist. Dabei kann der vordefinierte Lastschwellenwert auch in Form einer der oben angegebenen Verdichterleistung entsprechenden Temperaturdifferenz abgelegt sein. Der vordefinierte Stoppschwellenwert weist einen Wert auf, der geringer ist als der vordefinierte Lastschwellenwert. In der Ausführungsform kann beispielsweise der Stoppschwellenwert einen Wert von 40 Prozent der maximalen Verdichterleistung des Verdichters 35 betragen. Auch der Stoppschwellenwert kann in Form einer die Verdichterleistung repräsentierenden Temperaturdifferenz abgelegt sein.The predefined load threshold value can be, for example, a value of 40 to 50 percent of the maximum compressor output of the compressor 35 of the heat pump device 15 be. Alternatively, it is also conceivable that the predefined load threshold value is a value of 70 to 80 percent of the maximum compressor output of the compressor 35 of the heat pump device 15 having. The predefined load threshold value can also be stored in the form of a temperature difference corresponding to the compressor output specified above. The predefined stop threshold has a value that is less than the predefined load threshold. For example, in the embodiment, the stop threshold may be a value of 40 percent of the maximum compressor output of the compressor 35 be. The stop threshold value can also be stored in the form of a temperature difference representing the compressor output.
Selbstverständlich können auch andere Werte für die Temperaturschwellenwerte S1, S2, S3, die erste minimale Verdichterleistung, den vordefinierten Schwellenwert und/oder den vordefinierten Stoppschwellenwert gewählt werden.Of course, other values for the temperature threshold values can also be used S1 . S2 . S3 , the first minimum compressor output, the predefined threshold value and / or the predefined stop threshold value can be selected.
Des Weiteren weist das System 10 beispielhaft einen ersten Temperatursensor 175, einen zweiten Temperatursensor 176 und einen dritten Temperatursensor 177 auf, wobei der erste Temperatursensor 175 mittels einer fünften Verbindung 180 mit der Schnittstelle 70 des Steuergeräts 20 verbunden ist. Der zweite Temperatursensor 176 ist mittels einer sechsten Verbindung 178 und der dritte Temperatursensor 177 mittels einer siebten Verbindung 179 mit der Schnittstelle 70 verbunden.Furthermore, the system points 10 an example of a first temperature sensor 175 , a second temperature sensor 176 and a third temperature sensor 177 on, the first temperature sensor 175 through a fifth connection 180 with the interface 70 of the control unit 20th connected is. The second temperature sensor 176 is through a sixth connection 178 and the third temperature sensor 177 through a seventh connection 179 with the interface 70 connected.
Die erste und zweite Verbindung 75, 80 sowie die fünfte bis siebte Verbindung 180, 178, 179 sind beispielhaft als Datenverbindung ausgebildet. Die Datenverbindung kann drahtgestützt oder drahtlos ausgebildet sein. Die dritte und/oder vierte Verbindungen 85, 90 können sowohl als Datenverbindung auch als Leistungsverbindung ausgebildet sein, über die nicht nur Informationen, sondern auch elektrische Leistung zur Steuerung der Förderpumpe 25 und/oder des Verdichters 35 übertragen werden.The first and second connection 75 . 80 as well as the fifth to seventh connection 180 . 178 . 179 are exemplarily designed as a data connection. The data connection can be wire-based or wireless. The third and / or fourth connections 85 . 90 can be designed both as a data connection and as a power connection, via which not only information but also electrical power for controlling the feed pump 25th and / or the compressor 35 be transmitted.
Ferner umfasst in der Ausführungsform beispielhaft das System 10 eine Brunneneinrichtung 95. Die Brunneneinrichtung 95 weist einen ersten Brunnen 100 auf, der in ein Erdreich 105 gebohrt oder gegraben ist. In dem Erdreich 105 ist ein Reservoir 107 von Grundwasser 110 vorhanden. Das Erdreich 105 bzw. das Reservoir bildet in der Ausführungsform die Wärmequelle 30 aus. Ferner weist die Brunneneinrichtung 95 einen zweiten Brunnen 106 auf. Der zweite Brunnen 106 ist versetzt zu dem ersten Brunnen 105 angeordnet und in das Erdreich 105 gebohrt oder gegraben.Furthermore, in the embodiment, the system includes, for example 10 a fountain facility 95 , The fountain facility 95 shows a first fountain 100 on that in a soil 105 is drilled or dug. In the ground 105 is a reservoir 107 of groundwater 110 available. The earth 105 or the reservoir forms the heat source in the embodiment 30th out. Furthermore, the fountain equipment 95 a second well 106 on. The second fountain 106 is offset to the first well 105 arranged and in the ground 105 drilled or dug.
Die Wärmetauschereinheit 16 weist einen ersten Wärmetauscher 111 mit einer ersten Primärseite 120 und einer ersten Sekundärseite 112. Die Wärmetauschereinheit 16 weist ferner einen Verdampfer 40 mit einer zweiten Sekundärseite 130 und einer zweiten Primärseite 131. Die zweite Sekundärseite 130 ist Teil des Wärmepumpenkreislaufs 17 und mit dem ersten Wärmeträgermedium 55 befüllt. Die Wärmetauschereinheit 16 weist ein zweites Wärmeträgermedium 112 auf. Das zweite Wärmeträgermedium 112 kann ein Gemisch aus Wasser und einem Frostschutzmittel aufweisen. Die erste Sekundärseite 120 des ersten Wärmetauschers 111 und die zweite Primärseite 131 des Verdampfers 40 sind fluidisch in einem Kreislauf miteinander verbunden und mit dem zweiten Wärmeträgermedium 112 befüllt. Das zweite Wärmeträgermedium 112 verbindet thermisch die erste Sekundärseite 112 mit der zweiten Primärseite 131.The heat exchanger unit 16 has a first heat exchanger 111 with a first primary side 120 and a first secondary side 112 , The heat exchanger unit 16 also has an evaporator 40 with a second secondary side 130 and a second primary side 131 , The second secondary page 130 is part of the heat pump cycle 17 and with the first heat transfer medium 55 filled. The heat exchanger unit 16 has a second heat transfer medium 112 on. The second heat transfer medium 112 can have a mixture of water and an antifreeze. The first secondary page 120 of the first heat exchanger 111 and the second primary side 131 of the evaporator 40 are fluidly connected in a circuit with each other and with the second heat transfer medium 112 filled. The second heat transfer medium 112 thermally connects the first secondary side 112 with the second primary side 131 ,
Die Förderpumpe 25 ist ausgangsseitig mittels einer ersten Leitung 115 mit der ersten Primärseite 120 des ersten Wärmetauschers 111 fluidisch verbunden. Eingangsseitig ist die Förderpumpe 25 mittels einer zweiten Leitung 122 mit dem ersten Brunnen 105 fluidisch verbunden. Eine dritte Leitung 126 mit verbindet ausgangsseitig der ersten Primärseite 120 die erste Primärseite 120 fluidisch mit dem zweiten Brunnen 105. An der dritten Leitung 126 ist der erste Temperatursensor 175 angeordnet.The feed pump 25th is on the output side by means of a first line 115 with the first primary page 120 of the first heat exchanger 111 fluidly connected. The feed pump is on the input side 25th by means of a second line 122 with the first fountain 105 fluidly connected. A third line 126 with connects the output side of the first primary side 120 the first primary page 120 fluidic with the second well 105 , On the third line 126 is the first temperature sensor 175 arranged.
Ferner weist das System 10 einen Verbraucher 135 auf. Der Verbraucher 135 weist beispielhaft einen zweiten Wärmetauscher 145, eine weitere Förderpumpe 165 und ein drittes Wärmeträgermedium 155 auf, wobei der zweite Wärmetauscher 145 in Form einer Fußbodenheizung in einem Gebäude 150 ausgebildet ist. Der zweite Wärmetauscher 145 kann auch in einem Warmwasserspeicher 140 zur Erwärmung eines Brauchwassers angeordnet sein. Das dritte Wärmeträgermedium 155 weist beispielsweise Wasser auf.Furthermore, the system 10 a consumer 135 on. The consumer 135 points an example of a second heat exchanger 145 , another feed pump 165 and a third heat transfer medium 155 on, the second heat exchanger 145 in the form of underfloor heating in a building 150 is trained. The second heat exchanger 145 can also be in a hot water tank 140 be arranged for heating a domestic water. The third heat transfer medium 155 has water, for example.
Der zweite Wärmetauscher 145 ist eingangsseitig fluidisch mittels einer vierten Leitung 156 mit einer Ausgangsseite der weiteren Förderpumpe 165 verbunden. Eingangsseitig ist die weitere Förderpumpe 165 mit einer Ausgangsseite 185 der zweiten Sekundärseite 160 des Kondensators 45 mittels einer fünften Leitung 161 fluidisch verbunden. An/in der fünften Leitung 161 ist der zweite Temperatursensor 176 angeordnet. Ausgangsseitig ist der Wärmetauscher 145 mittels einer sechsten Leitung 162 mit einer Eingangsseite 190 der zweiten Sekundärseite 160 des Kondensators 45 verbunden. An/in der sechsten Leitung 162 ist der dritte Temperatursensor 177 angeordnet.The second heat exchanger 145 is fluid on the inlet side by means of a fourth line 156 with an output side of the further feed pump 165 connected. The other feed pump is on the input side 165 with an exit page 185 the second secondary side 160 of the capacitor 45 by means of a fifth line 161 fluidly connected. On / in the fifth line 161 is the second temperature sensor 176 arranged. The heat exchanger is on the output side 145 by means of a sixth line 162 with an entry page 190 the second secondary side 160 of the capacitor 45 connected. On / in the sixth line 162 is the third temperature sensor 177 arranged.
Die Förderpumpe 25 weist in der Ausführungsform beispielhaft ausschließlich zwei Betriebszustände auf. Alternativ kann die Förderpumpe 25 auch als modulierende Förderpumpe 25 ausgebildet sein. In einem ersten Betriebszustand ist die Förderpumpe 25 deaktiviert. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, dass ein Antriebsmotor der Förderpumpe 25 nicht mit elektrischer Energie versorgt wird. In diesem Fall steht die Förderpumpe 25 still und das Grundwasser 110 wird nicht gefördert.The feed pump 25th has only two operating states in the embodiment as an example. Alternatively, the feed pump 25th also as a modulating feed pump 25th be trained. The feed pump is in a first operating state 25th disabled. This takes place, for example, in that a drive motor of the feed pump 25th is not supplied with electrical energy. In this case the feed pump is stopped 25th silent and the groundwater 110 is not funded.
Im zweiten Betriebszustand ist die Förderpumpe 25 aktiviert und fördert das Grundwasser 110 mit einer vordefinierten Leistung. Dabei saugt die Förderpumpe 25 das Grundwasser 110 aus dem ersten Brunnen 100 aus dem Reservoir 107 an. Das Grundwasser 110 strömt nach Verlassen der Förderpumpe 25 über die erste Leitung 115 in die erste Primärseite 120 des ersten Wärmetauschers 111. Bei einer Durchströmung des ersten Wärmetauschers 111 gibt das Grundwasser 110 zumindest einen Teil einer Wärme W an die erste Sekundärseite 112 ab. Das abgekühlte Grundwasser 110 strömt hin zum Ausgang 125 ersten Wärmetauschers 111. Von dem Ausgang 125 strömt das Grundwasser 110 über die dritte Leitung 126 dem zweiten Brunnen 106. Im zweiten Brunnen 106 wird das (abgekühlte) Grundwasser 110 wieder in das Reservoir 107 im Erdreich 105 eingeleitet.The feed pump is in the second operating state 25th activates and promotes the groundwater 110 with a predefined performance. The feed pump sucks 25th the groundwater 110 from the first well 100 from the reservoir 107 on. The groundwater 110 flows after leaving the feed pump 25th over the first line 115 in the first primary page 120 of the first heat exchanger 111 , When the first heat exchanger flows through 111 gives the groundwater 110 at least part of a heat W to the first secondary side 112 from. The cooled groundwater 110 flows towards the exit 125 first heat exchanger 111 , From the exit 125 the groundwater flows 110 over the third line 126 the second well 106 , In the second well 106 becomes the (cooled) groundwater 110 back into the reservoir 107 in the ground 105 initiated.
Der Wärmepumpenkreislauf 17 ist nach bekannter Art ausgebildet. Der Verdichter 35 fördert dabei das erste Wärmeträgermedium 55 in einem Kreislauf zwischen dem Verdampfer 40 und dem Kondensator 45. An der zweiten Sekundärseite 130 wird das erste Wärmeträgermedium 55 durch die Wärme W erwärmt. Das erwärmte erste Wärmeträgermedium 55 wird von der zweiten Sekundärseite 130 des Verdampfers 40 über den Verdichter 35 hin zu einer dritten Primärseite 170 des Kondensators 45 gefördert. An der dritten Primärseite 170 gibt das erste Wärmeträgermedium 55 die Wärme W an die dritte Sekundärseite 160 zur Erwärmung des dritten Wärmeträgermediums 155 ab. Das abgekühlte erste Wärmeträgermedium 55 wird weiterhin zur Drossel 50 gefördert. An der Drossel 50 wird das erste Wärmeträgermedium 55 expandiert, von wo aus das erste Wärmeträgermedium 55 hin zur zweiten Sekundärseite 130 des Verdampfers 40 strömt.The heat pump cycle 17 is designed in a known manner. The compressor 35 promotes the first heat transfer medium 55 in a circuit between the evaporator 40 and the capacitor 45 , On the second secondary side 130 becomes the first heat transfer medium 55 warmed by the heat W. The heated first heat transfer medium 55 is from the second secondary side 130 of the evaporator 40 over the compressor 35 towards a third primary page 170 of the capacitor 45 promoted. On the third primary side 170 gives the first heat transfer medium 55 the heat W to the third secondary side 160 for heating the third heat transfer medium 155 from. The cooled first heat transfer medium 55 continues to be a choke 50 promoted. At the throttle 50 becomes the first heat transfer medium 55 expands from where the first heat transfer medium 55 towards the second secondary page 130 of the evaporator 40 flows.
An der dritten Sekundärseite 160 wird das dritte Wärmeträgermedium 155 durch die Wärme W erwärmt. Im Betrieb des Verbrauchers 135 wird mittels der weiteren Förderpumpe 165 das erwärmte dritte Wärmeträgermedium 155 von der dritten Sekundärseite 160 des Kondensators 45 über die vierte und fünfte Leitung 156, 161 zum zweiten Wärmetauscher 145 gefördert. Am zweiten Wärmetauscher 145 wird das dritte Wärmeträgermedium 155 zur Erwärmung des Gebäudes 150 abgekühlt. Dabei gibt das dritte Wärmeträgermedium 155 die Wärme W ab. Über die sechste Leitung 162 strömt das abgekühlte dritte Wärmeträgermedium 155 zur zweiten Sekundärseite 160.On the third secondary page 160 becomes the third heat transfer medium 155 warmed by the heat W. In the operation of the consumer 135 is by means of the further feed pump 165 the heated third heat transfer medium 155 from the third secondary side 160 of the capacitor 45 via the fourth and fifth line 156 . 161 to the second heat exchanger 145 promoted. On the second heat exchanger 145 becomes the third heat transfer medium 155 for heating the building 150 cooled down. The third heat transfer medium 155 the heat W from. Via the sixth line 162 flows the cooled third heat transfer medium 155 to the second secondary page 160 ,
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform zum Betrieb des in 1 gezeigten Systems 10. Dabei ist in 2 eine Erfüllung einer Bedingung mittels eines Häkchens und die Nichterfüllung der Bedingung mittels eins Kreuzes symbolisch markiert. 2 shows a flowchart of a method according to a first embodiment for operating the in 1 shown system 10 , Here is in 2 the fulfillment of a condition with a check mark and the non-fulfillment of the condition with a cross symbolically marked.
In einem ersten Verfahrensschritt 205 wird eine Last des Verbrauchers 135 ermittelt. Die Last des Verbrauchers 135 kann beispielsweise durch einen Temperaturabfall zwischen der Ausgangsseite 185 der dritten Sekundärseite 160 des Kondensators 45 und der Eingangsseite 190 der dritten Sekundärseite 160 ermittelt werden. Die Last kann auch anders ermittelt werden.In a first step 205 becomes a burden on the consumer 135 determined. The burden of the consumer 135 can be caused, for example, by a temperature drop between the output side 185 the third secondary page 160 of the capacitor 45 and the entry page 190 the third secondary page 160 be determined. The load can also be determined differently.
In der Ausführungsform misst der zweite Temperatursensor 176 eine erste Temperatur des dritten Wärmeträgermediums 155 in der vierten Leitung 156 und stellt ein zur ersten Temperatur entsprechendes erstes Temperatursignal über die sechste Verbindung 178 der Schnittstelle 70 bereit. Die Schnittstelle 70 erfasst das erste Temperatursignal und leitet es an die Steuereinrichtung 60 über die zweite Verbindung 80 weiter.In the embodiment, the second temperature sensor measures 176 a first temperature of the third heat transfer medium 155 on the fourth line 156 and provides a first temperature signal corresponding to the first temperature via the sixth connection 178 the interface 70 ready. the interface 70 detects the first temperature signal and forwards it to the control device 60 over the second connection 80 further.
Ferner misst der dritte Temperatursensor 177 eine zweite Temperatur des dritten Wärmeträgermediums 155 in der sechsten Leitung 162 und stellt ein zur zweiten Temperatur entsprechendes zweites Temperatursignal über die siebte Verbindung 179 der Schnittstelle 70 bereit. Die Schnittstelle 70 erfasst das zweite Temperatursignal und leitet es an die Steuereinrichtung 60 über die zweite Verbindung 80 weiter.The third temperature sensor also measures 177 a second temperature of the third heat transfer medium 155 on the sixth line 162 and provides a second temperature signal corresponding to the second temperature via the seventh connection 179 the interface 70 ready. the interface 70 detects the second temperature signal and forwards it to the control device 60 over the second connection 80 further.
Die Steuereinrichtung 60 ermittelt aus der ersten Temperatur und der zweiten Temperatur einen Temperaturabfall. Der Temperaturabfall korreliert mit einer Last, beispielsweise des Wärmetauschers 145, zur Übertragung von Wärme an einen Raum des Gebäudes 150.The control device 60 determines a temperature drop from the first temperature and the second temperature. The drop in temperature correlates with a load, for example the heat exchanger 145 , to transfer heat to a room in the building 150 ,
Ist beispielsweise der Raum bereits erwärmt, so ist die Temperaturdifferenz des dritten Wärmeträgermediums 155 geringer als wenn der Raum ausgekühlt ist und ein hoher Wärmeeintrag durch das Grundwasser 110 in den Raum des Gebäudes 150 über den Wärmetauscher 145 zu erfolgen hat, um den Raum zu erwärmen.If, for example, the room has already been heated, the temperature difference of the third heat transfer medium is 155 less than when the room has cooled down and a high heat input from the groundwater 110 in the room of the building 150 via the heat exchanger 145 has to be done to warm the room.
Ferner vergleicht die Steuereinrichtung 60 die Last abbildende ermittelte Temperaturdifferenz mit dem vordefinierten Lastschwellenwert. Überschreitet die ermittelte Temperaturdifferenz den vordefinierten Lastschwellenwert, so wird mit einem zweiten Verfahrensschritt 210 fortgefahren. Ist die ermittelte Last (Temperaturdifferenz) geringer als der vordefinierte Lastschwellenwert, so wird mit dem ersten Verfahrensschritt 205 so lange fortgefahren, bis die ermittelte Last den vordefinierten Lastschwellenwert überschreitet.The control device also compares 60 the determined temperature difference depicting the load with the predefined load threshold value. If the determined temperature difference exceeds the predefined load threshold value, a second step is carried out 210 continued. If the determined load (temperature difference) is less than the predefined load threshold value, the first step in the method 205 continue until the determined load exceeds the predefined load threshold.
In dem zweiten Verfahrensschritt 210 ermittelt die Steuereinrichtung 60 auf Grundlage der ermittelten Last und des vordefinierten Steuerparameters eine Verdichterleistung für einen Normalbetrieb. Die Steuereinrichtung 60 steuert mittels eines ersten Steuersignals den Verdichter 35 derart an, dass der Verdichter 35 mit der ermittelten Verdichterleistung für den Normalbetrieb das erste Wärmeträgermedium 55 von dem Verdampfer 40 zum Kondensator 45 im Kreislauf fördert. Die Verdichterleistung ist dabei derart gewählt, dass die vom Wärmepumpeneinrichtung 15 von der Wärmequelle 30 zu dem Verbraucher 135 übertragene Wärme W der an den Wärmepumpeneinrichtung 15 angeforderten Last entspricht und dadurch vollständig von dem Verbraucher 135 noch abgenommen werden kann.In the second step 210 determines the control device 60 a compressor output for normal operation based on the determined load and the predefined control parameter. The control device 60 controls the compressor by means of a first control signal 35 such that the compressor 35 the first heat transfer medium with the determined compressor output for normal operation 55 from the evaporator 40 to the capacitor 45 in circulation. The compressor output is chosen such that that of the heat pump device 15 from the heat source 30th to the consumer 135 transferred heat W to the heat pump device 15 corresponds to the requested load and therefore completely by the consumer 135 can still be removed.
In einem dritten Verfahrensschritt 215, der parallel oder sequentiell auf den zweiten Verfahrensschritt 210 folgend durchgeführt werden kann, aktiviert die Steuereinrichtung 60 beispielsweise mittels eines zweiten Steuersignals die Förderpumpe 25 und schaltet die Förderpumpe 25 vom ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand. Alternativ kann im zweiten und dritten Verfahrensschritt 210, 215 die Steuereinrichtung 60 über die Schnittstelle 70 die Förderpumpe 25 und/oder den Verdichter 35 direkt mit elektrischer Energie versorgen und somit aktivieren. In diesem Fall ist die dritte und vierte Verbindung 85, 90 als Leistungsverbindung ausgebildet.In a third step 215 , which is parallel or sequential to the second process step 210 can be carried out subsequently, the control device activates 60 the feed pump, for example by means of a second control signal 25th and switches the feed pump 25th from the first operating state to the second operating state. Alternatively, in the second and third process step 210 . 215 the control device 60 over the interface 70 the feed pump 25th and / or the compressor 35 Supply directly with electrical energy and thus activate it. In this case, the third and fourth connection 85 . 90 trained as a power link.
In einem vierten Verfahrensschritt 220, der parallel oder sequentiell zum zweiten oder dritten Verfahrensschritt 210, 215 durchgeführt werden kann, ermittelt der erste Temperatursensor 175 eine dritte Temperatur T des Grundwassers 110 in der dritten Leitung 126. Der erste Temperatursensor 175 stellt über die fünfte Verbindung 180 ein drittes Temperatursignal der Schnittstelle 70 bereit. Die Schnittstelle 70 leitet das dritte Temperatursignal über die zweite Verbindung 80 an die Steuereinrichtung 60 weiter, die das dritte Temperatursignal erfasst.In a fourth step 220 , which is parallel or sequential to the second or third process step 210 . 215 can be carried out, the first temperature sensor determines 175 a third temperature T of the groundwater 110 on the third line 126 , The first temperature sensor 175 puts over the fifth connection 180 a third temperature signal from the interface 70 ready. the interface 70 routes the third temperature signal over the second connection 80 to the control device 60 further, which detects the third temperature signal.
In einem fünften Verfahrensschritt 225 vergleicht die Steuereinrichtung 60 die vom ersten Temperatursensor 175 ermittelte dritte Temperatur T des Grundwassers 110 mit dem ersten Temperaturschwellenwert S1.In a fifth step 225 compares the control device 60 that of the first temperature sensor 175 determined third temperature T of the groundwater 110 with the first temperature threshold S1 ,
In der Ausführungsform wird das Verfahren anhand des oben beschriebenen Sets des ersten bis dritten Temperaturschwellenwerts S1-S3 erläutert (erster Temperaturschwellenwert S1 = 4 °C, zweiter Temperaturschwellenwert S2 = 2 °C und dritter Temperaturschwellenwert S3 = 1 °C).In the embodiment, the method is based on the set of the first to third temperature thresholds described above S1 - S3 explained (first temperature threshold S1 = 4 ° C, second temperature threshold S2 = 2 ° C and third temperature threshold S3 = 1 ° C).
Im fünften Verfahrensschritt 225 vergleicht die Steuereinrichtung 60 die ermittelte dritte Temperatur T des ersten Temperatursensors 175 mit dem ersten Temperaturschwellenwert S1. Überschreitet die ermittelte dritte Temperatur T des Grundwassers 110 den ersten Temperaturschwellenwert S1, so fährt die Steuereinrichtung 60 mit einem sechsten Verfahrensschritt 230 fort. In the fifth step 225 compares the control device 60 the determined third temperature T of the first temperature sensor 175 with the first temperature threshold S1 , Exceeds the determined third temperature T of the groundwater 110 the first temperature threshold S1 , the control device moves 60 with a sixth step 230 away.
Unterschreitet die ermittelte dritte Temperatur T des Grundwassers 110 den ersten Temperaturschwellenwert S1, so fährt die Steuereinrichtung 60 mit einem siebten Verfahrensschritt 235 fort.Falls below the determined third temperature T of the groundwater 110 the first temperature threshold S1 , the control device moves 60 with a seventh step 235 away.
Im sechsten Verfahrensschritt 230 steuert die Steuereinrichtung 60 den Verdichter 35 gemäß einem zweiten Verfahrensschritt 210 auf Grundlage der ermittelten Verdichterleistung für Normalbetrieb an. Der Verdichter 35 fördert das erste Wärmeträgermedium 55 mit der ermittelten Verdichterleistung. Der Wärmepumpeneinrichtung 15 befindet sich im zweiten Verfahrensschritt 210 im Normalbetrieb, bei dem der Wärmepumpeneinrichtung 15 die Wärme W von der Wärmequelle 30 hin zum Verbraucher 135 im Normalbetrieb fördert. Während des Betriebs der Wärmepumpeneinrichtung 15 ist gleichzeitig die Förderpumpe 25 von der Steuereinrichtung 60 vom ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand geschaltet, sodass im zweiten Betriebszustand die Förderpumpe 25 aktiviert ist und im Wesentlichen mit einer Förderleistung, die einer maximalen Förderleistung der Förderpumpe 25 entspricht, das Grundwasser 110 vom ersten Brunnen 100 hin an die erste Primärseite 120 fördert. Die Wärme W wird zumindest teilweise vom Grundwasser 110 im zweiten Wärmetauscher 111 an das zweite Wärmeträgermedium 111 übertragen. Das zweite Wärmeträgermedium 111 zirkuliert im Kreislauf zwischen der ersten Sekundärseite 112 und der zweiten Primärseite 131 und überträgt die Wärme W an die zweite Primärseite 131. Die Wärme W wird im Verdampfer 40 an das erste Wärmeträgermedium 55 übertragen. Das erste Wärmeträgermedium 55 übergibt die Wärme W weiter am Kondensator 45 an das dritte Wärmeträgermedium 155 zur Erwärmung des Verbrauchers 135.In the sixth step 230 controls the control device 60 the compressor 35 according to a second process step 210 based on the determined compressor output for normal operation. The compressor 35 promotes the first heat transfer medium 55 with the determined compressor output. The heat pump device 15 is in the second step 210 in normal operation, in which the heat pump device 15 the heat W from the heat source 30th towards the consumer 135 promotes in normal operation. During the operation of the heat pump device 15 is the feed pump at the same time 25th from the control device 60 switched from the first operating state to the second operating state, so that the feed pump in the second operating state 25th is activated and essentially with a delivery rate that corresponds to a maximum delivery rate of the delivery pump 25th corresponds to that Groundwater 110 from the first fountain 100 towards the first primary page 120 promotes. The heat W is at least partially from the groundwater 110 in the second heat exchanger 111 to the second heat transfer medium 111 transfer. The second heat transfer medium 111 circulates in a circuit between the first secondary side 112 and the second primary side 131 and transfers the heat W to the second primary side 131 , The heat W is in the evaporator 40 to the first heat transfer medium 55 transfer. The first heat transfer medium 55 passes the heat W continue on the capacitor 45 to the third heat transfer medium 155 for heating the consumer 135 ,
Steht nicht hinreichend Grundwasser(-volumen) zur Verfügung, beispielsweise wenn nicht hinreichend Grundwasser in das Reservoir 107 nachfließt, so kühlt das Erdreich 105 und das Reservoir 107 während des sechsten Verfahrensschritts 230 langsam ab. Dadurch reduziert sich auch die dritte Temperatur T des Grundwassers 110.There is insufficient groundwater (volume) available, for example if there is insufficient groundwater in the reservoir 107 continues to flow, the soil cools 105 and the reservoir 107 during the sixth process step 230 slowly. This also reduces the third temperature T of the groundwater 110 ,
Der fünfte Verfahrensschritt 225 wird in regelmäßigen Zeitabständen, beispielsweise minütlich, wiederholt.The fifth step 225 is repeated at regular intervals, for example every minute.
In dem siebten Verfahrensschritt 235 vergleicht die Steuereinrichtung 60 die ermittelte dritte Temperatur T des Grundwassers 110 mit dem zweiten Temperaturschwellenwert S2. Überschreitet die dritte Temperatur T den zweiten Temperaturschwellenwert S2, so fährt die Steuereinrichtung 60 mit einem achten Verfahrensschritt 240 fort. Unterschreitet die ermittelte dritte Temperatur T den zweiten Temperaturschwellenwert S2, so fährt die Steuereinrichtung 60 mit einem neunten Verfahrensschritt 245 fort.In the seventh step 235 compares the control device 60 the determined third temperature T of the groundwater 110 with the second temperature threshold S2 , The third temperature T exceeds the second temperature threshold S2 , the control device moves 60 with an eighth process step 240 away. If the determined third temperature T falls below the second temperature threshold S2 , the control device moves 60 with a ninth process step 245 away.
Im achten Verfahrensschritt 240 steuert die Steuereinrichtung 60 den Verdichter 35 derart an, dass die Verdichterleistung des Verdichters 35 gegenüber dem Normalbetrieb auf eine vordefinierte erste minimale Verdichterleistung reduziert wird. Die erste minimale Verdichterleistung ist geringer als die ermittelte Verdichterleistung im Normalbetrieb. Dadurch ist die durch den Wärmepumpeneinrichtung 15 von der Wärmequelle 30 an den Verbraucher 135 übertragene Wärme W geringer als ein mit der Last des Verbrauchers 135 einhergehender Wärmebedarf des Verbrauchers 135. Dies führt dazu, dass zum einen das Grundwasser 110 nicht unterkühlt wird, zum anderen wird zwar die durch den Verbraucher 135 an der zweiten Sekundärseite 160 des Kondensators 45 abgenommene Wärme W teilweise bereitgestellt, so dass eine Beheizung des Gebäudes 150 weiterhin erfolgt, jedoch langsamer als im Normalbetrieb.In the eighth step 240 controls the control device 60 the compressor 35 such that the compressor capacity of the compressor 35 compared to normal operation is reduced to a predefined first minimum compressor capacity. The first minimum compressor output is less than the determined compressor output in normal operation. This is through the heat pump device 15 from the heat source 30th to the consumer 135 transferred heat W less than one with the load of the consumer 135 associated heat requirements of the consumer 135 , This leads to the groundwater on the one hand 110 is not undercooled, on the other hand, the consumer 135 on the second secondary side 160 of the capacitor 45 decreased heat W partially provided so that heating the building 150 continues, but more slowly than in normal operation.
Besonders zweckmäßig ist, wenn im achten Verfahrensschritt 240 die erste minimale Verdichterleistung auf Grundlage der ermittelten Last, in der Ausführungsform auf Grundlage der ermittelten Temperaturdifferenz, ermittelt wird. Dies hat zur Folge, dass, wenn die Last bzw. die Temperaturdifferenz im achten Verfahrensschritt 240 weiter ansteigt, auch die erste minimale Verdichterleistung des Verdichters 35 angepasst und angehoben wird, sie ist jedoch dann nach wie vor geringer als die ermittelte Verdichterleistung im Normalbetrieb.It is particularly useful if in the eighth process step 240 the first minimum compressor capacity is determined on the basis of the determined load, in the embodiment on the basis of the determined temperature difference. This has the consequence that when the load or the temperature difference in the eighth process step 240 continues to rise, also the first minimum compressor output of the compressor 35 is adjusted and raised, but it is still lower than the determined compressor output in normal operation.
In dem neunten Verfahrensschritt 245 vergleicht die Steuereinrichtung 60 die ermittelte dritte Temperatur T des Grundwassers 110 mit dem dritten Temperaturschwellenwert S3. Überschreitet die ermittelte dritte Temperatur T des Grundwassers 110 den dritten Temperaturschwellenwert S3, so fährt die Steuereinrichtung 60 mit einem zehnten Verfahrensschritt 250 fort. Unterschreitet die dritte Temperatur T den dritten Temperaturschwellenwert S3, so fährt die Steuereinrichtung 60 mit einem elften Verfahrensschritt 255 fort.In the ninth step 245 compares the control device 60 the determined third temperature T of the groundwater 110 with the third temperature threshold S3 , Exceeds the determined third temperature T of the groundwater 110 the third temperature threshold S3 , the control device moves 60 with a tenth process step 250 away. If the third temperature T falls below the third temperature threshold S3 , the control device moves 60 with an eleventh process step 255 away.
Im zehnten Verfahrensschritt 250 reduziert die Steuereinrichtung 60 die Verdichterleistung auf die zweite minimale Verdichterleistung. Durch das weitere Reduzieren der Verdichterleistung auf die zweite minimale Verdichterleistung gegenüber der ersten minimalen Verdichterleistung und der Verdichterleistung im Normalbetrieb ist eine Wärmeübertragung von Wärme W von der Wärmequelle 30 an den Verbraucher 135 nach wie vor gewährleistet, auch wenn dies nur in geringem Umfang erfolgt. Dadurch wird zwar die Erwärmung des Raums in dem Gebäude 150 weiter verzögert, jedoch wird zumindest etwas Wärme W von der Wärmequelle 30 hin zum Verbraucher 135 gefördert. Gleichzeitig wird ein Vereisen des Grundwassers 110, insbesondere an der ersten Primärseite 120, verhindert. Dadurch wird ein zuverlässiger Durchfluss des Grundwassers 110 durch die erste Primärseite 120 des Verdampfers 40 sichergestellt.In the tenth process step 250 reduces the control device 60 the compressor capacity to the second minimum compressor capacity. By further reducing the compressor capacity to the second minimum compressor capacity compared to the first minimum compressor capacity and the compressor capacity in normal operation, heat is transferred from heat W from the heat source 30th to the consumer 135 still guaranteed, even if this is done only to a small extent. This does indeed heat the room in the building 150 further delayed, but at least some warmth W from the heat source 30th towards the consumer 135 promoted. At the same time, the groundwater freezes 110 , especially on the first primary side 120 , prevents. This will ensure a reliable flow of groundwater 110 through the first primary page 120 of the evaporator 40 ensured.
In dem elften Verfahrensschritt 255 deaktiviert die Steuereinrichtung 60 sowohl den Verdichter 35 als auch die Förderpumpe 25. Dabei schaltet die Steuereinrichtung 60 die Förderpumpe 25 vom zweiten Betriebszustand in den ersten Betriebszustand. Dadurch wird eine Förderung des ersten Wärmeträgermediums 55 als auch des Grundwassers 110 eingestellt.In the eleventh step 255 deactivates the control device 60 both the compressor 35 as well as the feed pump 25th , The control device switches 60 the feed pump 25th from the second operating state to the first operating state. This will promote the first heat transfer medium 55 as well as the groundwater 110 set.
Parallel zu den zweiten bis zehnten Verfahrensschritten 210 bis 250 überwacht die Steuereinrichtung 60 die Last, in der Ausführungsform die Temperaturdifferenz, des Verbrauchers 135 in einem zwölften Verfahrensschritt 260. Im zwölften Verfahrensschritt 260 vergleicht die Steuereinrichtung 60 die Last des Verbrauchers 135 mit dem vordefinierten Stoppschwellenwert. Unterschreitet die Last den vordefinierten Stoppschwellenwert, so unterbricht die Steuereinrichtung 60 das laufende Verfahren gemäß des zweiten bis zehnten Verfahrensschritts 210 bis 250 und deaktiviert den Verdichter 35 sowie die Förderpumpe 25. Dabei wird die Förderpumpe 25 vom zweiten Betriebszustand wieder in den ersten Betriebszustand geschaltet.Parallel to the second to tenth process steps 210 to 250 monitors the control device 60 the load, in the embodiment the temperature difference, of the consumer 135 in a twelfth process step 260 , In the twelfth step 260 compares the control device 60 the burden of the consumer 135 with the predefined stop threshold. If the load falls below the predefined stop threshold value, the control device interrupts 60 the ongoing process according to the second to tenth process step 210 to 250 and deactivates the compressor 35 as well as the feed pump 25th , The feed pump 25th switched from the second operating state back to the first operating state.
Durch die oben beschriebenen Werte der Temperaturschwellenwerte S1-S3 als auch des vordefinierten Lastschwellenwerts und der ersten und zweiten minimalen Verdichterleistung kann das System 10 besonders energieeffizient betrieben werden.By the temperature threshold values described above S1 - S3 as well as the predefined load threshold and the first and second minimum compressor outputs 10 operated particularly energy-efficiently.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform zum Betrieb des in 1 gezeigten Systems 10. 3 shows a flowchart of a method according to a second embodiment for operating the in 1 shown system 10 ,
Das Verfahren ist im Wesentlichen identisch zu dem in den 2 beschriebenen Verfahren ausgebildet. Abweichend ist im Datenspeicher 65 ein alternatives Set des ersten bis dritten Temperaturschwellenwerts S1-S3 abgelegt. Dabei weist der erste Temperaturschwellenwert S1 den Wert von 4 °C, der zweite Temperaturschwellenwert S2 den Wert von 3 °C und der dritte Temperaturschwellenwert S3 den Wert von 2 °C auf. Ferner weist der vordefinierte Lastschwellenwert einen Wert von 80 Prozent einer maximalen Last auf. Ferner beträgt der Wert des vordefinierts Stoppschwellenwerts 70 Prozent. Die erste minimale Verdichterleistung kann beispielsweise 40 bis 50 Prozent einer maximalen Verdichterleistung des Verdichters 35 betragen. Die zweite vordefinierte Verdichterleistung ist derart gewählt, dass bei der zweiten minimalen Verdichterleistung der Verdichter 35 mit einer Minimaldrehzahl dreht.The procedure is essentially identical to that in the 2 described method trained. The difference is in the data storage 65 an alternative set of the first to third temperature thresholds S1 - S3 filed. The first temperature threshold value S1 the value of 4 ° C, the second temperature threshold S2 the value of 3 ° C and the third temperature threshold S3 the value of 2 ° C. Furthermore, the predefined load threshold value has a value of 80 percent of a maximum load. Furthermore, the value of the predefined stop threshold is 70 Percent. The first minimum compressor capacity can be, for example, 40 to 50 percent of a maximum compressor capacity of the compressor 35 be. The second predefined compressor output is selected such that the compressor is used for the second minimum compressor output 35 rotates at a minimum speed.
Das in 3 beschriebene Verfahren hat den Vorteil, dass die Betriebszeit der Förderpumpe 25 besonders kurz ist, sodass die Menge des Grundwassers 110, die durch die Förderpumpe 25 gefördert wird, besonders gering ist.This in 3 The method described has the advantage that the operating time of the feed pump 25th is particularly short, so the amount of groundwater 110 by the feed pump 25th is promoted, is particularly low.
Die oben beschriebenen Ausgestaltungen des Systems 10 haben den Vorteil, dass ein modulierender Wärmepumpeneinrichtung 15, das heißt mit einem Verdichter 35, dessen Verdichterleistung im Wesentlichen stufenlos einstellbar ist, zusammen mit einer nicht modulierten Förderpumpe 25, die beispielsweise nur an- und ausgeschaltet werden kann, auf effektive Weise betrieben werden kann. Selbstverständlich kann auch die Förderpumpe 25 modulierend ausgebildet sein, d. h., dass eine Förderleistung der Förderpumpe 25 auch in einem Teillastbereich einstellbar ist. Ferner kann dadurch ein besonders effizientes und optimiertes System 10 bezüglich Energie oder Verbrauch an Grundwasser 110 bereitgestellt werden.The configurations of the system described above 10 have the advantage of being a modulating heat pump device 15 , that is with a compressor 35 , whose compressor capacity is essentially infinitely variable, together with a non-modulated feed pump 25th which, for example, can only be switched on and off, can be operated effectively. Of course, the feed pump can also 25th be designed to be modulating, that is to say that a delivery rate of the delivery pump 25th is also adjustable in a partial load range. This also enables a particularly efficient and optimized system 10 regarding energy or consumption of groundwater 110 to be provided.
Das in 3 erläuterte Verfahren hat den Vorteil, dass der Verbrauch von Grundwasser besonders gering ist. Dadurch kann zum einen der Strombedarf zum Betrieb der Förderpumpe 25 niedrig gehalten werden. Ferner kann das System 10 auch bei geringen Grundwasservorräten zuverlässig betrieben werden.This in 3 The method explained has the advantage that the consumption of groundwater is particularly low. On the one hand, this allows the electricity required to operate the feed pump 25th be kept low. Furthermore, the system 10 can be operated reliably even with low groundwater reserves.
