DE10237840A1

DE10237840A1 - Heisswasserversorgungssystem mit Heisswasserbevorratungstank

Info

Publication number: DE10237840A1
Application number: DE10237840A
Authority: DE
Inventors: Koji Yoshitake; Teruhiko Taira
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-08-24
Filing date: 2002-08-19
Publication date: 2003-03-06
Also published as: JP2003139405A; JP3969154B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Heißwasserversorgungssystem mit einem Wärmepumpenkreislauf, in dem ein Heißwasserwälzkreislauf (4) umgeschaltet wird auf einen zweiten Heißwasserumwälzpfad (24) durch Öffnen eines Umgehungsrohrs (35) unter Verwendung eines Dreiwegeventils (8), derart, dass erwärmtes Wasser in Zuführrückführrohren (33, 34) umgewälzt wird, während es einen Heißwassertank (9) umgeht. Ein Einfrierverhinderungsvorgang kann deshalb durchgeführt werden, während ein Wassersiedevorgang gestoppt ist oder bevor ein Entfrostungsvorgang gestartet wird. Wenn heißes Wasser einer Badewanne o. dgl. zugeführt wird durch Öffnen eines Wasserhahns, während der Wassersiedevorgang gestoppt ist, kann kaltes Wasser in den Kreislauf (4) nicht in den oberen Abschnitt des Heißwassertanks (9) gelangen auf Grund einer Druckdifferenz im Heißwassertank (9).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Heißwasserversorgungssystem, das einen Heißwassertank zum Bevorraten von heißem Wasser aufweist, das durch eine Wärmequelleneinheit erwärmt wird, und zum Zuführen des heißen Wassers zu Heißwasser verbrauchen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Einfrierverhinderungsvorgang zum Verhindern, dass funktionelle Komponenten und ein Schlauch- bzw. Rohrelement, wie etwa ein Wasserzuführrohr und ein Wasserrückführrohr, einfrieren. Beispielsweise sind durch das Rohrelement die Wärmequelleneinheit und der Heißwassertank im Kreislauf verbunden.

In einem in der JP-B-3127622 erläuterten elektrischen Heißwasserversorgungssystem ist ein Umgehungsrohr bzw. -schlauch, durch das bzw. den heißes Wasser von einer Wärmequelle einen Heißwassertank umgeht, in einem Heißwasserumwälzkreislauf vorgesehen, um heißes Wasser, das durch die Wärmequelleneinheit erwärmt wird, in den Heißwassertank umzuwälzen. In dem elektrischen Heißwasserversorgungssystem wird das Umgehungsrohr durch ein Umschaltventil (Öffnungs-/Schließventil) geöffnet und geschlossen, das in dem Umgehungsrohr vorgesehen ist. Der Heißwasserumwälzkreislauf bildet einen Heißwasserumwälzpfad, durch den heißes Wasser, das in dem Heißwassertank bevorratet ist, in die Wärmequelleneinheit durch ein Verbindungswasserohr und ein Wasserzuführrohr eingeleitet wird, wobei das Wasser von der Wärmequelleneinheit zu dem Heißwassertank über ein Wasserrückführrohr rückgeführt wird. In einer Niedertemperaturumgebung, wie etwa im Winter, werden eine Wasserpumpe und die Wärmequelleneinheit, wie etwa ein elektrisches Heizgerät, mit Strom versorgt auf Grundlage eines Signals von einem Temperatursensor zum Ermitteln der Temperatur von heißem Wasser, und das Umschaltventil öffnet das Umgehungsrohr. Die Temperatur von heißem Wasser wird deshalb in der Wasserpumpe, der Wärmequelleneinheit, den Wasserzuführrohr, dem Umgehungsrohr, dem Wasserrückführrohr u. dgl. erhöht.

Wenn in dem herkömmlichen Heißwasserversorgungssystem die Wasserpumpe betätigt wird, während das Umschaltventil das Umgehungsrohr in der Niedertemperaturumgebung öffnet, kann das umgewälzte Wasser in den Heißwassertank an seiner Oberseite eingeleitet werden oder heißes Wasser kann aus dem Heißwassertank an seiner Unterseite durch das Verbindungswasserrohr ausgeleitet werden. Wenn heißes Wasser einem Heißwasserverbrauch zugeführt wird, wie etwa einem Waschbecken bzw. einer Badewanne oder einer Küche, durch Öffnen eines Heißwasserhahns, wird kühles bzw. kaltes Wasser in dem Heißwasserumwälzkreislauf in die Oberseite des Heißwassertanks auf Grund der darin herrschenden Druckdifferenz eingeleitet, wodurch die Temperatur des zugeführten heißen Wassers verringert wird.

Angesichts der vorstehend angesprochenen Probleme besteht eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, in wirksamer Weise zu verhindern, dass funktionelle Bestandteile eines Heißwasserversorgungssystems einfrieren, während ein Wasserkoch- bzw. siedevorgang bei einer niedrigen Außenlufttemperatur verhindert wird. Insbesondere soll erfindungsgemäß verhindert werden, dass ein Rohr- bzw. Schlauchelement einfriert, wie etwa ein Wasserzuführrohr bzw. -schlauch und ein Wasserrückführrohr bzw. -schlauch.

Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, wirksam zu verhindern, dass ein Rohr- bzw. Schlauchelement, wie etwa ein Wasserzuführrohr bzw. -schlauch und ein Wasserrückführrohr bzw. -schlauch sowie funktionelle Bestandteile des Heißwasserversorgungssystems einfrieren, bevor ein Entfrostungsvorgang des Heißwasserversorgungssystems bei einer niedrigen Außenlufttemperatur durchgeführt wird.

Eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, wirksam zu verhindern, dass der jeweilige funktionelle Bestandteil des Heißwasserversorgungssystems bei niedriger Außenlufttemperatur einfriert, während verhindert wird, dass der jeweilige funktionelle Bestandteil des Heißwasserversorgungssystems überhitzt wird.

Eine vierte Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, zu verhindern, dass Wasser in einem Heißwasserumwälzkreislauf in den Heißwassertank auf Grund einer Druckdifferenz in dem Heißwassertank eingeleitet wird, wenn ein Heißwasserkoch- bzw. -siedevorgang gestoppt wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung schafft demnach ein Heißwasserversorgungssystem, bei dem ein erstes Wasserrohr bzw. ein erster Wasserschlauch mit einem Heißwassertank verbunden ist, um mit diesem zu kommunizieren, wobei ein Wasserzuführrohr bzw. -schlauch vorgesehen ist, um sowohl mit dem ersten Wasserrohr wie einer Wärmequelleneinheit zu kommunizieren, und wobei ein Wasserrückführrohr bzw. -schlauch vorgesehen ist, um mit der Wärmequelle zu kommunizieren, wobei ein zweites Wasserrohr vorgesehen ist, um sowohl mit dem Wasserrückführrohr wie mit dem Heißwassertank zu kommunizieren. Außerdem ist ein Umgehungsrohr bzw. -schlauch mit einem ersten Verzweigungsabschnitt verbunden, an dem das erste Wasserrohr und das Wasserzuführrohr abzweigen, und es ist mit einem zweiten Verzweigungsabschnitt verbunden, an dem das Wasserrückführrohr und das zweite Wasserrohr ab- bzw. verzweigen (im Folgenden wird unter "Rohr" sowohl körperlich ein Rohr wie ein Schlauch verstanden). Ferner ist eine Wasserpfadumschalteinrichtung in dem ersten Verzweigungsabschnitt angeordnet, um auf einen ersten Heißwasserumwälzpfad, in dem das Umgehungsrohr geschlossen ist, während das erste Wasserrohr durch die Strömungspfadumschalteinrichtung geöffnet ist, und einen zweiten Heißwasserumwälzpfad umzuschalten, in dem das Umgehungsrohr geöffnet ist, während das erste Wasserrohr durch die Strömungspfadumschalteinrichtung geschlossen ist. Beim Verhindern eines Einfriervorgangs, um zu verhindern, dass zumindest das Wasserzuführrohr und das Wasserrückführrohr einfrieren, wird der zweite Heißwasserumwälzpfad durch die Strömungspfadumschalteinrichtung umgeschaltet und die Wasserpumpe wird betätigt. In dem Einfrierverhinderungsvorgang strömt demnach Wasser von der Wärmequelleneinheit aus und kehrt zu dieser zurück durch das Wasserrückführrohr, das Umgehungsrohr und das Wasserzuführrohr unter Umgehung des Heißwassertanks, das erste Wasserrohr und das Wasserrohr. Durch Durchführen des Einfrierverhinderungsvorgangs, während ein Wassersiedevorgang gestoppt wird, kann wirksam verhindert werden, dass funktionelle Bestandteile und ein Rohrelement, wie etwa ein Wasserzuführrohr und ein Wasserrückführrohr, in einer Niedertemperaturbedingung einfrieren. Da das Wasser außerdem das erste Verbindungsrohr und das zweite Verbindungsrohr umgeht, die mit dem Heißwassertank verbunden sind, wird Wasser in dem Heißwasserumwälzkreislauf nicht in den Heißwassertank auf Grund einer darin herrschenden Druckdifferenz in dem Einfrierverhinderungsvorgang eingeleitet. Die Temperatur von heißem Wasser in dem Heißwassertank wird deshalb auf Grund der Einleitung von Niedertemperaturwasser in den Heißwasserumwälzkreis nicht verringert.

Bevorzugt handelt es sich bei der Strömungspfadumschalteinrichtung um ein Dreiwegeventil. Ein Strömungspfadumschaltvorgang zwischen dem ersten Heißwasserumwälzpfad und dem zweiten Heißwasserumwälzpfad kann deshalb problemlos durchgeführt werden.

Ferner ist eine Temperaturermittlungseinrichtung vorgesehen, um zumindest entweder die Temperatur der Außenluft oder des umgewälzten Wassers zu ermitteln, und eine Steuereinheit ist vorgesehen, um die Betätigung der Strömungspfadumschalteinrichtung, der Wasserpumpe und der Wärmequelleneinheit zu steuern. In einem Wassersiedevorgang wird der erste Heißwasserumwälzpfad durch die Strömungspfadumschalteinrichtung derart umgeschaltet, dass durch die Wärmequelleneinheit erwärmtes Wasser in den Heißwassertank umgewälzt wird, um darin bevorratet zu werden. Während der Wassersiedevorgang gestoppt ist, steuert die Steuereinheit die Strömungspfadumschalteinrichtung, um den Heißwasserumwälzpfad zu wählen, und die Steuereinheit startet den Betrieb der Wasserpumpe, wenn die durch die Temperaturermittlungseinheit ermittelte Temperatur niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist. Der Einfrierverhinderungsvorgang kann dadurch wirksam durchgeführt werden, während der elektrische Stromverbrauch verringert werden kann.

In der vorliegende Erfindung ist das erste Wasserrohr mit einem unteren Abschnitt in dem Heißwassertank verbunden und das zweite Wasserrohr ist mit einem oberen Abschnitt in dem Heißwassertank verbunden. In dem ersten Heißwasserumwälzpfad wird dadurch Wasser in dem Heißwassertank durch das erste Wasserrohr, das Wasserzuführrohr, die Wärmequelleneinheit, das Wasserrückführrohr und das zweite Wasserrohr in dieser Abfolge umgewälzt und kehrt zum Heißwassertank zurück. In dem zweiten Heißwasserumwälzpfad wird das Wasser andererseits von dem Wasserrückführrohr zu der Wärmequelleneinheit durch das Umgehungsrohr und das Wasserzuführrohr in dieser Abfolge unter Umgehung des zweiten Wasserrohrs, das Heißwassertanks und des ersten Wasserrohrs umgewälzt. Der Einfrierverhinderungsvorgang kann dadurch wirksam durchgeführt werden und die Heißwassertemperatur in dem Heißwassertank kann im Wassersiedebetrieb wirksam erhöht werden.

Der erste Heißwasserumwälzpfad wird bevorzugt durch die Strömungspfadumschalteinrichtung nur im Wassersiedebetrieb umgeschaltet und der zweite Heißwasserumwälzpfad wird durch die Strömungspfadumschalteinrichtung umgeschaltet, während der Wassersiedevorgang gestoppt ist. Die Temperaturermittlungseinheit ist eine Wassertemperaturermittlungsrichtung zum Ermitteln der Wassertemperatur von Wasser, das in dem ersten Heißwasserumwälzpfad und dem zweiten Heißwasserumwälzpfad umgewälzt wird. Wenn in diesem Fall die durch die Wassertemperaturermittlungseinrichtung ermittelte Wassertemperatur höher als eine vorbestimmte Temperatur ist, oder wenn eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, nachdem die Wasserpumpe und die Wärmequelleneinheit betätigt sind, stoppt die Steuereinheit den Betrieb der Wasserpumpe für eine vorbestimmte Zeit. Dadurch kann verhindert werden, dass die Temperatur der funktionellen Bestandteile zu stark ansteigt.

Im Entfrostungsvorgang betreibt die Steuereinheit außerdem zumindest die Wärmequelleneinheit. Die Steuereinheit startet die Betätigung der Wasserpumpe unter Steuerung der Strömungspfadumschalteinrichtung zum Wählen des zweiten Heißwasserumwälzpfads, bevor der Entfrostungsvorgang gestartet wird, wenn die durch die Temperaturermittlungseinheit ermittelte Temperatur niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist. Dadurch kann wirksam verhindert werden, dass das Rohrelement und die funktionellen Bestandteile des Heißwasserversorgungssystems einfrieren, bevor der Entfrostungsvorgang (auch als Entfrostungsvorgang bezeichnet) durchgeführt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; in dieser zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Heißwasserversorgungssystems mit einem Wärmepumpenkreislauf in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 ein Zeitlaufdiagramm eines Betriebszustands einer Wasserpumpe, eines Wärmezufuhrvorgangs zu einem Wasserwärmetauschelement in einem Wasser-Kältemittelwärmetauscher, einer Temperaturänderung von Wasser, das in dem zweiten Heißwasserumwälzpfad umgewälzt wird in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform,
Fig. 3 ein Zeitlaufdiagramm eines Betriebszustands einer Wasserpumpe, eines Wärmezufuhrvorgangs zu einem Wasserwärmetauschelement in einem Wasser-Kältemittelwärmetauscher, einer Temperaturänderung von Wasser, das in dem zweiten Heißwasserumwälzpfad umgewälzt wird, und einer Temperaturänderung eines Kältemittels, das aus einem Verdichter ausgetragen wird in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 4 ein Zeitlaufdiagramm eines Betriebszustands einer Wasserpumpe, eines Wärmezufuhrvorgangs zu einem Wasserwärmetauschelement eines Wasser-Kältemittelwärmetauschers, einer Temperaturänderung von Wasser, das in dem zweiten Heißwasserumwälzpfad umgewälzt wird, und einer Temperaturänderung von Kältemittels, das aus dem Verdichter ausgetragen wird in Übereinstimmung mit einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 5 ein Zeitlaufdiagramm eines Einfrierverhinderungsvorgangs während eines Entfrostungsvorgangs in Übereinstimmung mit einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 6 ein Flussdiagramm eines Einfrierverhinderungsvorgangs, während ein Wassersiedevorgang gestoppt ist, in Übereinstimmung mit einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 7 ein Flussdiagramm eines Einfrierverhinderungsvorgangs, während ein Wassersiedevorgang gestoppt ist, in Übereinstimmung mit der fünften Ausführungsform,
Fig. 8 ein Zeitlaufdiagramm eines Einfrierverhinderungsvorgangs, während der Wassersiedevorgang gestoppt ist, in Übereinstimmung mit der fünften Ausführungsform,
Fig. 9 ein Flussdiagramm eines Einfrierverhinderungsvorgangs, während ein Wassersiedevorgang gestoppt ist, in Übereinstimmung mit einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 10 ein Flussdiagramm eines Einfrierverhinderungsvorgangs, während der Wassersiedevorgang gestoppt ist, in Übereinstimmung mit der sechsten Ausführungsform,
Fig. 11 ein Zeitlaufdiagramm des Einfrierverhinderungsvorgangs, während der Wassersiedevorgang gestoppt ist, in Übereinstimmung mit der sechsten Ausführungsform,
Fig. 12 eine Kennlinienansicht einer Beziehung zwischen dem Öffnungsgrad eines Expansionsventils und der Temperatur von umgewälztem Wasser in Übereinstimmung mit der sechsten Ausführungsform, und
Fig. 13 ein Zeitlaufdiagramm der Änderung einer Außenlufttemperaturkorrektur und eines Betätigungszustands eines Wärmepumpenkreislaufs in Übereinstimmung mit einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ein Heißwasserversorgungssystem bzw. ein Heißwasserzufuhrsystem mit einem Heißwassertank in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird nunmehr anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.

Erste Ausführungsform

Fig. 1 zeigt ein Heißwasserversorgungssystem mit einem Wärmepumpenkreislauf in Übereinstimmung mit den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Das Heißwasserversorgungssystem besteht aus einem elektrischen Heißwasserversorgungssystem, das hauptsächlich unter Verwendung von kostengünstigem Nachtstrom betrieben wird (beispielsweise Mitternachtstrom). Das Heißwasserversorgungssystem umfasst eine Wärmepumpeneinheit 1, die als Wärmequelleneinheit genutzt wird, eine Heißwassertankeinheit 2 mit einem Heißwassertank 9 und eine elektronische Steuereinheit (ECU) 10. Die Wärmepumpeneinheit 1 erwärmt Wasser (beispielsweise Leitungswasser) und das erwärmte Wasser (heißes Wasser) wird in dem Heißwassertank bevorratet. Die ECU 10 steuert automatisch die Temperatur und die Menge des heißen Wassers, das einem Waschbecken bzw. einer Badewanne, der Küche u. dgl. zugeführt wird durch elektrisches Steuern von Stellorganen (funktionellen Bestandteilen), die an der Wärmepumpeneinheit 1 und der Heißwassertankeinheit 2 angebracht sind.
Die Wärmepumpeneinheit 1 umfasst einen Wärmepumpenkreislauf 3 unter Verwendung von Kohlendioxid (CO₂), das eine niedrige kritische Temperatur aufweist, als Kältemittel, und eine Wasserpumpe 7, die in dem Heißwasserumwälzkreislauf 4 vorgesehen ist. In dem Heißwasserumwälzkreislauf 4 wird durch den Wärmepumpenkreislauf 3 erwärmtes Wasser als heißes Wasser umgewälzt, das in dem Heißwassertank 9 durch Betätigung der Wasserpumpe 7 bevorratet ist. Der Wärmepumpenkreislauf 3 wird gebildet durch Verbinden eines elektrischen Verdichters (Kompressor) 5 mit einem Wasser-Kältemittelwärmetauscher 6, eines elektrischen Expansionsventils 11, eines Luftwärmetauschers 12 und eines Akkumulators bzw. Sammelbehälters 13 unter Verwendung von Kältemittelrohren in dieser Abfolge.
Der Verdichter 5 wird durch einen (nicht gezeigten) Elektromotor betätigt, der in ihm enthalten ist. Insbesondere wird der Verdichter 5 angetrieben durch Stromzufuhr zum Elektromotor und gestoppt bzw. angehalten durch Unterbrechen der Stromzufuhr zum Elektromotor. Der Verdichter 5 saugt Kältemittel von dem Luftwärmetauscher 12 an und verdichtet vorübergehend das angesaugte Kältemittel auf einen hohen Druck, der höher ist als der kritische Druck des Kohlendioxids in seinem Betriebszustand, und trägt das verdichtete Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittel aus.
Das elektrische Expansionsventil 11 dekomprimiert Kältemittel, das aus dem Wasser-Kältemittelwärmetauscher 6 ausströmt in Übereinstimmung mit seinem Öffnungsgrad, der durch die ECU 10 elektrisch gesteuert wird. In dem elektrischen Expansionsventil 11 dekomprimiertes Kältemittel strömt in den Luftwärmetauscher 12 und führt mit Luft Wärmetausch durch, die durch einen Lüfter 14 in den Luftwärmetauscher 12 geblasen wird, so dass das in den Luftwärmetauscher 12 strömendes Kältemittel verdampft wird. Das verdampfte Kältemittel (gasförmiges Kältemittel) wird dem Verdichter 5 durch den Akkumulator 13zugeführt. Der Lüfter 14 wird betätigt, wenn der elektrische Strom eingeschaltet wird, und angehalten, wenn der elektrische Strom abgeschaltet wird.
Der Wasser-Kältemittelwärmetauscher 6 gemäß der ersten Ausführungsform entspricht einer Wärmequelleneinheit der vorliegenden Erfindung. Der Wasser-Kältemittelwärmetauscher 6 erwärmt Wasser unter Verwendung von hochdruckseitigem Kältemittel, das aus dem Austraganschluss des Verdichters 5 ausgetragen wird. Der Wasser-Kältemittelwärmetauscher 6 besteht aus einer zweischichtigen Wärmetauschstruktur und einem Kältemittelwärmetauschelement 21 sowie einem Wasserwärmetauschelement 22. In dem Wasser-Kältemittelwärmetauscher 6 steht eine Oberfläche des Kältemittelwärmetauschelements 21 in Kontakt mit einer Oberfläche des Wasserwärmetauschelements 22 zum Durchführen eines Wärmetauschs zwischen Kältemittel, das durch das Kältemittelwärmetauschelement 21 strömt, und Wasser, das durch das Wasserwärmetauschelement 22 strömt. Das Kältemittelwärmetauschelement 21 besteht aus einem Kältemittelrohr, durch das gasförmiges Hochdruckkältemittel, das aus der Austragöffnung des Verdichters 5 ausgetragen wird, strömt. Das gasförmige Hochdruckkältemittel in dem Kältemittelrohr wird zum Wärmetausch mit Wasser gebracht, das aus der Heißwassertankeinheit 2 ausströmt. Das Wasserwärmetauschelement 22 ist derart erstellt, dass das aus der Heißwassertankeinheit 2 ausströmende Wasser zum Wärmetausch mit dem Kältemittel in dem Kältemittelrohr entlang dessen gesamter Länge gebracht wird. Heißes Wasser mit einer ausreichend hohen Temperatur entsprechend der Heißwasserversorgungstemperatur (beispielsweise 65-90°C), kann deshalb aus dem Auslass des Wasserwärmetauschelements 22 entnommen werden und das heiße Wasser aus dem Wasserwärmetauschelement 22 kann in den Heißwassertank 9 zugeführt werden.
Der Wärmepumpenkreislauf 3 nutzt Kohlendioxid (CO₂) mit einer niedrigen kritischen Temperatur als Kältemittel und er besteht aus einem superkritischen Wärmepumpenkreislauf, in dem der Druck des Kältemittels auf der Hochdruckseite gleich oder höher als sein kritischer Druck ist. In dem superkritischen Wärmepumpenkreislauf wird der Kältemitteldruck auf der Hochdruckseite erhöht, so dass eine Kältemitteltemperatur am Einlass des Kältemittelwärmetauschelements 21 (d. h., die Temperatur des Kältemittels, das aus dem Verdichter 5 ausgetragen wird) auf ungefähr 120°C erhöht werden kann. Da das in das Kältemittelwärmetauschelement 21 strömende Kältemittel durch den Verdichter 5 auf einen Druck gleich oder höher als der kritische Druck verdichtet bzw. komprimiert wird, wird das Kältemittel selbst dann nicht kondensiert und verflüssigt, wenn das Kältemittel Wärme in das Kältemittelwärmetauschelement 21 abstrahlt.
Der Heißwasserumwälzkreislauf 4 wird gebildet durch Verbinden des Wasserwärmetauschelements 22 des Wasser- Kältemittelwärmetauschers 6, des Heißwassertanks 9, eines Dreiwegeventils 8 und der Wasserpumpe 7 unter Verwendung von Wasserrohren in dieser Abfolge. Der Heißwasserumwälzkreislauf 4 weist außerdem ein Umgehungsrohr 35 auf, durch das heißes Wasser in dem Wasser-Kältemittelwärmetauscher 6 umgewälzt werden kann, während es den Heißwassertank 9 umgeht. Der Heißwasserumwälzkreislauf 4 umfasst einen ersten Heißwasserumwälzpfad 23, einen zweiten Heißwasserumwälzpfad 24, ein Wasserzuführrohr 25 und ein Heißwasserzuführrohr 26. In dem ersten Heißwasserumwälzpfad 23 kehrt heißes Wasser, das aus dem Auslass des Wasserwärmetauschelements 22 ausströmt, in das Wasserwärmetauschelement 22 durch den Heißwassertank 9 zurück. In dem zweiten Heißwasserumwälzpfad 24 wird heißes Wasser, das aus dem Auslass des Wasserwärmetauschelements 22 ausströmt, in das Wasserwärmetauschelement 22 umgewälzt unter Umgehung des Heißwassertanks 9. Wasser, wie etwa Leitungswasser, wird einer Unterseite in dem Heißwassertank 9 durch das Wasserzuführrohr 25 zugeführt und heißes Wasser mit einer gewünschten Temperatur wird einem Heißwasserverbraucher ausgehend von der Oberseite des Heißwassertanks 9 durch das Heißwasserzuführrohr 26 zugeführt.
Die Wasserpumpe 7 ist in einem Wasserzuführrohr 32 angeordnet, das ein Wärmepumpen-Wasserzuführrohr 31 (erste Wasserpumpe), das nachfolgend näher erläutert ist, mit dem Einlass des Wasserwärmetauschelements 22 verbindet. Die Wasserpumpe 7 wird durch einen (nicht gezeigten) Elektromotor angetrieben, der darin enthalten ist, um heißes Wasser, das durch das Wasserwärmetauschelement 22 erhitzt wird, in den Heißwassertank 9 während eines Wassersiedevorgangs zuzuführen. Die Wasserpumpe 7 wird betätigt, wenn ihr Strom zugeführt wird, und gestoppt, wenn die Stromzufuhr unterbrochen wird. Ein (nicht gezeigtes) Temperatureinstellventil ist in dem Heißwasserzuführrohr 26 zur Einstellung der Temperatur des Heißwasserversorgungswassers vorgesehen. Heißes Wasser in dem Heißwassertank 9 wird einem Heißwasserverbraucher, wie etwa der Küche, dem Waschraum und dem Badezimmer, durch das Heißwasserzuführrohr 26 zugeführt. Stromabwärtige Enden des Heißwasserzuführrohrs 26 sind mit Wasserversorgungshähnen (nicht gezeigt) verbunden, die in der Küche, dem Waschraum, dem Badezimmer beispielsweise vorgesehen sind.
Das Temperatureinstellventil, das in dem Heißwasserzuführrohr 26 vorgesehen ist, stellt die Temperatur des zugeführten heißen Wassers auf eine gewünschte Temperatur ein durch Einstellen eines Mischverhältnisses von heißem Wasser aus dem Heißwassertank 9 zu Niedertemperaturleitungswasser aus einem (nicht gezeigten) Wasserzuführrohr ein. Das Temperatureinstellventil umfasst einen Ventilkörper zum Einstellen des vorstehend genannten Mischverhältnisses und ein Ventilkörper wird durch ein Stellorgan, wie etwa einen (Elektro-)Motor, betätigt. Eine Stellung des Ventilkörpers wird automatisch gesteuert auf Grundlage der Temperatur des heißen Wassers, die durch einen Temperatursensor (Thermistor) ermittelt wird, so dass die Temperatur des heißen Wassers auf einer Zieltemperatur gehalten wird. D. h., eine Wasserzufuhrzieltemperatur kann erhalten werden durch Einstellen der Stellung des Ventilkörpers des Temperatureinstellventils.
Während des Wasserkochvorgangs bzw. Wassersiedevorgangs wird die Temperatur von heißem Wasser, das im Heißwassertank 9 bevorratet ist, auf eine gewünschte Temperatur erhöht durch Betätigen der Wasserpumpe 7 und Zuführen von Wärme von dem Kältemittelwärmetauschelement 21 zu dem Wasserwärmetauschelement 22. Während des Wassersiedevorgangs wird heißes Wasser in dem Heißwassertank 9 in dem ersten Heißwasserumwälzpfad 23 durch das Wärmepumpenzufuhrrohr 31, das Wasserzuführrohr 32 (Wasserzuführ-/-rückführrohr), das Wasserwärmetauschelement 22, ein Wasserrückführrohr (Wasserzuführ-/-rückführrohr) 33 und ein Heißwassertankrohr (zweite Wasserpumpe) in dieser Abfolge umgewälzt und es kehrt zum Heißwassertank 9 zurück. Das Wärmepumpenzufuhrrohr 31 ist das erste Wasserrohr, das den unteren Abschnitt des Wassertanks 9 mit einem ersten Verzweigungsabschnitt 28 verbindet. Das Wasserzuführrohr 32 verbindet den ersten Verzweigungsabschnitt 28 mit dem Einlass des Wasserwärmetauschelements 22 und das Wasserrückführrohr 33 verbindet den Auslass des Wasserwärmetauschelements 22 mit einem zweiten Verzweigungsabschnitt 29. Das Heißwassertankrohr 34 bildet das zweite Wasserrohr, das den zweiten Verzweigungsabschnitt 29 mit einem oberen Abschnitt des Heißwassertanks 9 verbindet. Ein Einfrierverhinderungsvorgang zum Verhindern, dass die funktionellen Bestandteile und das Rohrelement einfrieren, wird gewählt, während der Wassersiedevorgang gestoppt ist. Während des Einfrierverhinderungsvorgangs wird das Wasser in dem Wasserwärmetauschelement 22 in dem zweiten Heißwasserumwälzpfad 24 durch das Wasserrückführrohr 33, das Umgehungsrohr 35, das mit den ersten und zweiten Verzweigungsabschnitten 28, 29 in Verbindung steht, und das Wasserzuführrohr 32 in dieser Abfolge umgewälzt und es kehrt zu dem Wasserwärmetauschelement 22 zurück.
Das Dreiwegeventil 8 ist im ersten Verzweigungsabschnitt 28 vorgesehen, von dem das Wärmepumpenzufuhrrohr 31 und das Wasserzuführrohr 32 abzweigen. Das Dreiwegeventil 8 entspricht einer Strömungspfadumschalteinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein erster Einlass des Dreiwegeventils 8 steht mit dem Wärmepumpenzufuhrrohr 31 in Verbindung und ein zweiter Einlass von ihm steht mit dem Umgehungsrohr 35 in Verbindung. Ein Auslass des Dreiwegeventils 8 steht mit dem Wasserzuführrohr 32 in Verbindung. In dem Wassersiedevorgang dient das Dreiwegeventil 8 dazu, den Heißwasserumwälzkreislauf 4 zu dem ersten Heißwasserumwälzpfad 23 umzuschalten, wo das heiße Wasser von dem Wärmepumpenzufuhrrohr 31 zu dem Wasserzuführrohr 32 umgewälzt wird. Wenn der Wassersiedevorgang gestoppt wird, wird das Dreiwegeventil 8 betätigt, um den Heißwasserumwälzkreislauf 4 zu dem zweiten Heißwasserumwälzpfad 24 umzuschalten, wo das Wasser von dem Umgehungsrohr 35 zu dem Wasserzuführrohr 32 umgewälzt wird.
Wasser wird in dem Wasserwärmetauschelement 22 erwärmt, um Hochtemperaturheißwasser zu gewinnen, und das Hochtemperaturheißwasser wird vorübergehend in dem Heißwassertank 9bevorratet. Ein Wassereinlass und ein Wärmepumpenzufuhrwasserauslass sind am unteren Abschnitt des Heißwassertanks 9 vorgesehen. Der Wassereinlass, von dem Leitungswasser u. dgl. in den Heißwassertank 9 eingeleitet wird, ist mit dem Wasserzuführrohr 25 verbunden. Wasser wird von dem Wärmepumpenzufuhrwasserauslass in das Wasserwärmetauschelement 22 durch das Wärmepumpenzufuhrrohr 31 und das Wasserzuführrohr 32 umgewälzt. Ein Heißwassereinlass und ein Heißwasserauslass sind am oberen Abschnitt des Heißwassertanks 9 vorgesehen. Durch das Wasserwärmetauschelement 22 erhitztes Wasser strömt aus dem Heißwassereinlass in den Heißwassertank 9. Der Heißwasserauslass ist mit dem Heißwasserzuführrohr 26 derart verbunden, dass das in dem Heißwassertank 9 bevorratete heiße Wasser aus dem Heißwasserauslass zu einem mit einem heißen Wasser zu versorgenden Gegenstand durch das Heißwasserzuführrohr 26 zugeführt wird.
Die ECU 10 enthält einen Mikrocomputer mit den Funktionen einer Zentralprozessoreinheit (CPU), eines Nurlesespeichers (ROM), eines Zufallszugriffsspeichers (RAM) und eines Ein- /Auslassanschlusses (I/O-Anschluss). Ein Wassertemperatursensor (eine Wassertemperaturermittlungseinrichtung) 41 ist in dem Wasser-Kältemittelwärmetauscher 6 der Wärmepumpeneinheit 1 vorgesehen, um die Temperatur von Wasser in dem Wasserwärmetauschelement 22 zu ermitteln. Ein Außenlufttemperatursensor (Außenlufttemperaturermittlungseinrichtung) 42 ist außerhalb eines Raums, beispielsweise auf der luftstromaufwärtigen Seite des Luftwärmetauschers 12 oder seiner luftstromabwärtigen Seite vorgesehen. Außerdem ist ein Kältemitteltemperatursensor (eine Kältemitteltemperaturermittlungseinrichtung) 43 um den Austraganschluss des Verdichters 5 vorgesehen, um die Temperatur von Kältemittel zu ermitteln, das aus dem Verdichter 5 ausgetragen wird. Sensorsignale von verschiedenen Sensoren, wie etwa dem Wassertemperatursensor 41, dem Außenlufttemperatursensor 42 und dem Kältemitteltemperatursensor 43, werden in den Mikrocomputer der ECU 10 eingegeben, und daraufhin von analogen Signalen in digitale Signale durch eine (nicht gezeigte) Eingangsschaltung gewandelt.
Die ECU 10 steuert den Verdichter 5, das elektrische Expansionsventil 11, den Lüfter 14 und das Dreiwegeventil 8, das in der Heißwassertankeinheit 2 vorgesehen ist, auf Grundlage von Signalen von einer Badezimmerfernsteuereinheit (nicht gezeigt), die an einer Wand des Badezimmers angebracht ist, einer (nicht gezeigten) Küchenfernsteuereinheit, die an einer Wand der Küche angeordnet ist, und auf Grundlage von Signalen von den Sensoren 41-43 u. dgl.
Sowohl die Badezimmerfernsteuereinheit wie die entfernte Küchensteuereinheit umfassen zumindest einen Siedebetriebsschalter (nicht gezeigt), einen Zufuhrwassertemperaturwahlschalter (nicht gezeigt), einen Tankwassertemperaturwahlschalter (nicht gezeigt), einen Waschbeckenwassermengeneinstellschalter (nicht gezeigt), eine Flüssigkristallanzeige (nicht gezeigt) u. dgl. Der Siedebetriebsschalter dient zum Befehlen eines Starts oder Stopps des Wassersiedevorgangs und ein Zufuhrwassertemperaturwahlschalter dient zum Wählen der Temperatur von heißem Wasser, das einem Waschbecken bzw. einer Badewanne in dem Badezimmer, der Küche und dem Waschraum zugeführt werden soll. Der Tankwassertemperaturschalter dient zum Wählen der Temperatur von heißem Wasser, das in dem Heißwassertank 9 bevorratet ist, und der Waschbeckenwassermengenwahlschalter dient zum Wählen der Füllemenge des Waschbeckens bzw. der Badewanne. Die Flüssigkristallanzeige dient zum Anzeigen eines gewählten Prioritätszustands, einer gewählten Zufuhrwassertemperatur, einer gewählten Tankwassertemperatur u. dgl. Als nächstes wird die Arbeitsweise des Heißwasserversorgungssystems in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform unter Bezug auf Fig. 1 und 2 erläutert. Fig. 2 zeigt ein Zeitlaufdiagramm eines Betriebszustands der Wasserpumpe 7, eines Wärmezufuhrzustands zu dem Wasserwärmetauschelement 22 in dem Wasser-Kältemittelwärmetauscher 6 und einer Temperaturänderung von Wasser, das in dem zweiten Heißwasserumwälzpfad 24 umgewälzt wird in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform.
Wenn befohlen wird, dass der Wassersiedevorgang gestartet werden soll unter Verwendung der Badezimmerfernsteuereinheit oder der Küchenfernsteuereinheit, die auf der Wand des Badezimmers oder der Küche vorgesehen sind, wird das Dreiwegeventil 8 auf Grundlage eines Steuersignals von der ECU 10 betätigt, um den Heißwasserumwälzkreislauf 4 zu dem ersten Heißwasserumwälzpfad 23 umzuschalten. D. h., in dem Wassersiedevorgang öffnet das Dreiwegeventil 8 das Wärmepumpenzufuhrrohr 31 und schließt das Umgehungsrohr 35, so dass Wasser von dem Wärmepumpenzufuhrrohr 31 zu dem Wasserzuführrohr 32 strömt. Zu diesem Zeitpunkt werden die Wärmepumpeneinheit 1, der Verdichter 5, das elektrische Expansionsventil 11, die Wasserpumpe 7 und der Lüfter 14 durch die ECU 10 betätigt. Kältemittel wird deshalb in dem Wärmepumpenkreislauf 3 durch die Betätigung des Verdichters 5 umgewälzt. Der Verdichter 5 verdichtet Kältemittel, so dass die Temperatur des Kältemittels auf etwa 120°C erhöht wird, und das verdichtete Hochtemperaturkältemittel strömt in das Kältemittelwärmetauschelement 21 in dem Wasser-Kältemittelwärmetauscher 6. Das Kältemittel, das durch das Kältemittelwärmetauschelement 21 strömt, wird zum Wärmetausch mit Wasser gebracht, das durch das Wasserwärmetauschelement 22 strömt, um abgekühlt zu werden. Das Kältemittel aus dem Kältemittelwärmetauschelement 21 wird daraufhin durch das elektrische Expansionsventil 11 derart dekomprimiert, dass Niedertemperatur-Niederdruckkältemittel erhalten werden kann. Das dekomprimierte Kältemittel aus dem Expansionsventil 11 strömt in den Luftwärmetauscher 12 und absorbiert Wärme aus Außenluft in dem Luftwärmetauscher 12, um verdampft zu werden. Daraufhin wird das verdampfte Kältemittel aus dem Luftwärmetauscher 12 zu dem Verdichter 5 durch den Akkumulator 13 zurückgeführt.
Während des Wassersiedevorgangs strömt in dem Heißwasserumwälzkreislauf 4 Wasser in der unteren Position in dem Heißwassertank 9 in das Wasserwärmetauschelement 22 des Wasser- Kältemittelwärmetauschers 6 durch das Wärmepumpenzufuhrrohr 31 und das Wasserzuführrohr 32 durch Betätigung der Wasserpumpe 7. Das durch das Wasserwärmetauschelement 22 strömende Wasser wird zum Wärmetausch mit Kältemittel gebracht, das durch das Kältemittelwärmetauschelement 21 strömt, um auf eine Temperatur von ungefähr 65-90°C erwärmt zu werden. Das erwärmte Wasser (Hochtemperaturheißwasser) wird von dem Wasserwärmetauschelement 22 in den Heißwassertank 9 im oberen Abschnitt durch das Wasserrückführrohr 33 und das Heißwassertankrohr 34 rückgeführt. Wenn daraufhin der Wassersiedevorgang gestoppt wird und das Dreiwegeventil 8 ein Steuersignal von der ECU 10 empfängt, wird der Heißwasserumwälzkreislauf 4 zurückgeschaltet auf den zweiten Heißwasserumwälzpfad 24. In diesem Fall strömt das Wasser von dem Umgehungsrohr 35 zu dem Wasserzuführrohr 32 unter Umgehung des Heißwassertanks 9.
Wenn die Temperatur des Wassers in dem Wasserwärmetauschelement 22, ermittelt durch den Wassertemperatursensor 41, oder die Außenlufttemperatur, ermittelt durch den Außenlufttemperatursensor 42, gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Temperatur (beispielsweise 3-4°C) ist, wird der Einfrierverhinderungsvorgang gestartet. Im Einfrierverhinderungsvorgang kann verhindert werden, dass funktionelle Bestandteile und die Rohrelemente, wie etwa das Wasserzuführrohr 32 und das Wasserrückführrohr 33, einfrieren. Wenn der Einfrierverhinderungsvorgang gewählt ist, wird das Dreiwegeventil 8 derart betätigt, dass der Umschaltzustand des Heißwasserumwälzkreislaufs 4 auf den zweiten Heißwasserumwälzpfad 24 aufrecht erhalten bleibt und Wasser strömt von bzw. aus dem Umgehungsrohr 35 zu dem Wasserzuführrohr 32 unter Umgehung des Heißwassertanks 9 und der Rohre 31, 34. In dem Einfrierverhinderungsvorgang kann dadurch verhindert werden, dass Wasser in den oberen Teil des Heißwassertanks 9 durch Betätigung der Wasserpumpe 7 zuströmt.
Wenn die Wassertemperatur, ermittelt durch den Wassertemperatursensor 41, oder die Außenlufttemperatur, ermittelt durch den Außenlufttemperatursensor 42, gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist, wird, wie in Fig. 2 gezeigt, die Betätigung der Wasserpumpe 7 in Übereinstimmung mit einem Steuersignal von der ECU 10 gestartet. Wasser in dem Wasserzuführrohr 32 strömt dadurch durch das Wasserwärmetauschelement 22 in den Wasser-Kältemittelwärmetauscher 6, das Wasserrückführrohr 33 und das Umgehungsrohr 35 in dieser Abfolge und es kehrt zu dem Wasserzuführrohr 32 zurück.
Während einer vorbestimmten Zeitdauer t1 (beispielsweise 2-5 Minuten) nach dem Start der Betätigung der Wasserpumpe 7 und wie in Fig. 2 gezeigt, wird der Verdichter 5 nicht betätigt und lediglich die Wassertemperaturermittlung unter Verwendung des Wassertemperatursensors 41 wird durchgeführt.
Wenn die durch den Wassertemperatursensor 41 ermittelte Wassertemperatur gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Temperatur TB (beispielsweise 1-2°C) ist, nachdem die vorbestimmte Zeitdauer t1 abgelaufen ist, überträgt die ECU 10 Steuersignale zu dem Verdichter 5 und dem elektrischen Expansionsventil 11 u. dgl., so dass die Betätigung des Verdichters 5 und des Expansionsventils 11 gestartet wird. Die Wärmezufuhr von dem Kältemittelwärmetauschelement 21 zu dem Wasserwärmetauschelement 22 in dem Wasser-Kältemittelwärmetauscher 6 wird damit gestartet. D. h., ein Wärmetausch zwischen Wasser und Kältemittel wird in dem Wasser-Kältemittelwärmetauscher 6 durchgeführt und die Temperatur des Wassers wird von ungefähr 20°C auf ungefähr 60°C in dem zweiten Heißwasserumwälzpfad 24 erhöht. Das erwärmte bzw. erhitzte Wasser für das Wasserwärmetauschelement 22 wird dadurch in dem zweiten Heißwasserumwälzpfad 24 umgewälzt, wodurch verhindert wird, dass die funktionellen Bestandteile und das Rohrelement einfrieren. D. h., da das Hochtemperaturwasser in dem zweiten Heißwasserumwälzpfad 24 umgewälzt wird, kann verhindert werden, dass das Rohrelement, wie etwa das Wasserzuführrohr 32 und das Wasserrückführrohr 33, einfrieren, und zwar selbst in einer Niedertemperaturumgebung.
Wenn die Wassertemperatur, ermittelt durch den Wassertemperatursensor 41, gleich oder höher als eine vorbestimmte Temperatur TA (beispielsweise 4°C) ist, oder wenn eine vorbestimmte Zeitdauer t2 (beispielsweise 2-5 Minuten) abgelaufen ist, nachdem die Betätigung des Verdichters 5 gestartet wurde, gibt die ECU 10 Steuersignale an den Verdichter 5 und das elektrische Expansionsventil 11 derart aus, dass die Betätigung des Wärmepumpenkreislaufs 3 gestoppt wird. Die Wärmezufuhr von dem Kältemittelwärmetauschelement 21 zu dem Wasserwärmetauschelement 22 in dem Wasser-Kältemittelwärmetauscher 6 wird deshalb gestoppt. Nachdem eine vorbestimmte Zeitdauer t3 (beispielsweise ungefähr 30 Minuten) abgelaufen ist nach dem Start der Betätigung der Wasserpumpe 7, wird die Betätigung der Wasserpumpe 7 durch die ECU 10 gestartet. Während einer vorbestimmten Zeitdauer t4 (beispielsweise ungefähr 30 Minuten), nachdem die Betätigung der Wasserpumpe 7 gestoppt wurde, wird die Wasserpumpe 7 zum Sparen von elektrischem Strom u. dgl. nicht (mehr) betätigt. Wenn die Wassertemperatur, ermittelt durch den Wassertemperatursensor 41, oder die Außenlufttemperatur, ermittelt durch den Außenlufttemperatursensor 42, gleich oder höher als eine vorbestimmte Temperatur (beispielsweise 4°C) ist, wird daraufhin der Einfrierverhinderungsvorgang beendet. Wenn andererseits die Wassertemperatur, ermittelt durch den Wassertemperatursensor 41, oder die Außenlufttemperatur, ermittelt durch den Außenlufttemperatursensor 42, gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Temperatur TB ist, wird der Einfrierverhinderungsvorgang erneut so gestartet, wie vorstehend erläutert.
Als nächstes wird die betriebsmäßige Wirkung des Heißwasserversorgungssystems in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform erläutert. Da in dem Heißwasserversorgungssystem Kohlendioxid (CO₂) als Kältemittel verwendet wird, sind Dichte und Druck des Kältemittels in einer Niedertemperaturumgebung hoch. Das Heißwasserversorgungssystem in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform kann deshalb wirksam in einer Niedertemperaturumgebung eingesetzt werden im Vergleich zu einem Heißwasserversorgungssystem unter Verwendung von normalem Kältemittel (beispielsweise Kältemittel mit R22). Entweder das Umgehungsrohr 35 oder das Wärmepumpenzufuhrrohr 31 werden außerdem durch das Dreiwegeventil 8 wahlweise geöffnet und geschlossen. Wenn der Heißwasserumwälzkreislauf 4 auf den zweiten Heißwasserumwälzpfad 24 durch das Dreiwegeventil 8umgeschaltet wird und wenn Wasser durch Starten der Wasserpumpe 7 umgewälzt wird, wird deshalb das umgewälzte Wasser (kaltes Wasser) nicht in das Heißwassertankrohr 34 und den oberen Teil des Heißwassertanks 9 eingeleitet. In dem Einfrierverhinderungsvorgang kann außerdem verhindert werden, dass das Wasser in dem Heißwassertank 9 aus dem unteren Teil des Heißwassertanks 9 durch das Wärmepumpenzufuhrrohr 31 entnommen wird.
Während der Wassersiedevorgang gestoppt ist, kann selbst dann, wenn heißes Wasser einer Badewanne oder einer Küche zugeführt wird durch Öffnen eines Wasserhahns, verhindert werden, dass kaltes Wasser in dem Heißwasserumwälzkreislauf 4 in den oberen Teil des Heißwassertanks 9 auf Grund einer Druckdifferenz in dem Heißwassertank eingeleitet wird, wodurch auch verhindert wird, dass die Temperatur von heißem Wasser in dem Heißwassertank 9 verringert wird. In dem Heißwasserversorgungssystem kann dadurch wirksam verhindert werden, dass die funktionellen Bestandteile und das Rohrelement, wie etwa das Wasserzuführrohr 32 und das Wasserrückführrohr 33, einfrieren, während der Wassersiedevorgang in einer Niedertemperaturumgebung gestoppt ist. Kaltes Wasser wird deshalb nicht in den Heißwassertank 9 während des Einfrierverhinderungsvorgangs oder eines Heißwasserzuführvorgangs für heißes Wasser verbrauchende Gegenstände eingeleitet.
Da in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform der Einfrierverhinderungsvorgang problemlos durchgeführt werden kann unter Verwendung des Dreiwegeventils 8, kann das Heißwasserversorgungssystem mit dem Wärmepumpenkreislauf in einer Niedertemperaturbedingung verwendet werden. In dem Heißwasserversorgungssystem verbrauchter elektrischer Strom kann damit verringert werden.
In der vorstehend erläuterten ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Heißwasserumwälzkreislauf 4 auf den ersten Heißwasserumwälzpfad 23 durch das Dreiwegeventil 8 umgeschaltet, wenn das Dreiwegeventil 8 ein Steuersignal für den Wassersiedevorgang von der ECU 10 erhält. Das Dreiwegeventil 8 kann jedoch den Heißwasserumwälzkreislauf 4 auf den ersten Heißwasserumwälzpfad 23 umschalten, wenn eine vorbestimmte Zeit abgelaufen ist nach Einleiten des Wassersiedevorgangs. In diesem Fall kann verhindert werden, dass die Temperatur von heißem Wasser in dem Heißwassertank 9 verringert wird auf Grund der Einleitung von kaltem Wasser in den Heißwasserumwälzkreislauf 4 zu einem anfänglichen Zeitpunkt des Wassersiedevorgangs.

Zweite Ausführungsform

Fig. 3 zeigt ein Zeitlaufdiagramm eines Betriebszustands der Wasserpumpe 7, eines Wärmezufuhrzustands zu dem Wasserwärmetauschelement 22 in dem Wasser-Kältemittelwärmetauscher 6, einer Änderung der Wassertemperatur von Wasser, das in dem zweiten Heißwasserumwälzpfad 24 umgewälzt wird, und einer Änderung der Kältemitteltemperatur von Kältemittel, das aus dem Verdichter 5 ausgetragen wird in einem Heißwasserversorgungssystem in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform. Der Wärmezufuhrzustand von Wärme, die dem Wasserwärmetauschelement 22 in dem Wasser-Kältemittelwärmetauscher 6 zugeführt wird, zeigt den Betriebszustand des Wärmepumpenkreislaufs 3.
Wenn das Heißwasserversorgungssystem in einer Niedertemperaturumgebung verwendet wird, wird CO₂-Kältemittel, gekühlt durch Außenluft, zum Wärmetausch mit Wasser in dem Wasser- Kältemittelwärmetauscher 6 gebracht unmittelbar nach einem Startbetrieb des Wärmepumpenkreislaufs 3. Zu diesem Zeitpunkt kann Wasser durch das gekühlte Kältemittel derart gekühlt werden, dass Wärmezufuhr zum Wasser nicht in wirksamer Weise durchgeführt werden kann. In der in Fig. 3 gezeigten zweiten Ausführungsform überträgt demnach vor Betätigung der Wasserpumpe 7 die ECU 10 Steuersignale zu dem Verdichter bzw. Kompressor 5 und dem elektrischen Expansionsventil 11 derart, dass der Verdichter 5 und das elektrische Expansionsventil 11 betätigt werden. D. h., bevor die Wasserpumpe 7 ihren Betrieb aufnimmt, wird der Wärmepumpenkreislauf 3 betätigt. Durch den Verdichter 5 komprimiertes CO₂-Kältemittel im Wärmepumpenkreislauf 3 und Niedertemperaturkältemittel, das in dem Kältemittelwärmetauschelement 21 verbleibt, strömt aus dem Kältemittelwärmetauschelement 21 aus. Wärme wird folglich dem Wasserwärmetauschelement 22 von dem Kältemittelwärmetauschelement 21 zugeführt, bevor die Wasserpumpe 7 betrieben wird. Wenn die Temperatur des aus dem Verdichter 5 ausgetragenen Kältemittels, ermittelt durch den Kältemitteltemperatursensor 43, gleich oder höher als eine vorbestimmte Temperatur (beispielsweise in etwa 40°C) ist, oder wenn eine vorbestimmte Zeitdauer (beispielsweise etwa 2 Minuten) t5 abgelaufen ist nach dem Starten des Betriebs des Wärmepumpenkreislaufs 3, überträgt die ECU 10 Steuersignale zu der Wasserpumpe 7 derart, dass die Wasserpumpe 7 betätigt wird. Dadurch zirkuliert Wasser in dem Wasser-Kältemittelwärmetauscher 6 und es wird in wirksamer Weise erwärmt bzw. geheizt durch das Hochtemperaturkältemittel in dem Wasser-Kältemittelwärmetauscher 6.

Dritte Ausführungsform

Fig. 4 zeigt ein Zeitlaufdiagramm eines Betriebszustands der Wasserpumpe 7, eines Wärmezufuhrzustands von Wärme, die dem Wasserwärmetauschelement 22 in dem Wasser- Kältemittelwärmetauscher 6 zugeführt wird, einer Änderung der Wassertemperatur von Wasser, das in dem zweiten Heißwasserumwälzpfad 24 zirkuliert, und einer Änderung der Kältemitteltemperatur von Kältemittel, das aus dem Verdichter 5 ausgetragen wird in dem Heißwasserversorgungssystem in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform. Der Wärmezufuhrzustand von dem den Wasserwärmetauschelement 22 in dem Wasser- Kältemittelwärmetauscher 6 zugeführten Wasser zeigt den Betriebs- bzw. Betätigungszustand des Wärmepumpenkreislaufs 3.
Bevor in der in Fig. 4 gezeigten dritten Ausführungsform Wärme von dem Kältemittelwärmetauschelement 21 dem Wasserwärmetauschelement 22 zugeführt wird, wird die Wasserpumpe 7 während einer vorbestimmten Zeitdauer t6 (beispielsweise 2-5 Minuten) betätigt und die Temperatur von Wasser in dem Wasserwärmetauschelement 22 wird exakt ermittelt durch den Wassertemperatursensor 41. Die ECU 10 vermag dadurch exakt zu ermitteln, ob oder ob nicht die Wärmezufuhr von dem Kältemittelwärmetauschelement 21 zu dem Wasserwärmetauschelement 22 erforderlich ist, und zwar auf Grundlage der ermittelten Temperatur. Wenn ermittelt wird, dass keine Wärmezufuhr erforderlich ist, d. h., wenn der Wärmepumpenkreislauf 3, wie etwa der Verdichter 5, nicht betätigt werden muss, wird der Wärmepumpenkreislauf 3 nicht betätigt und der in dem Heißwasserversorgungssystem verbrauchte elektrische Strom kann verringert werden. Wenn andererseits die Wassertemperatur, ermittelt durch den Wassertemperatursensor 41, niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist, wird der Wärmepumpenkreislauf 3 für eine vorbestimmte Zeitdauer t5 derart betätigt, dass die Wassertemperatur erhöht wird.

Vierte Ausführungsform

Fig. 5 zeigt ein Zeitlaufdiagramm eines Steuerverfahrens zum Verhindern, dass ein Rohr in einem Entfrostungsvorgang einfriert, und zwar in Übereinstimmung mit der vierten Ausführungsform.
Wenn die Außenlufttemperatur, ermittelt durch den Außertemperatursensor 42, zu einem Zeitpunkt direkt vor dem Starten des Entfrostungsbetriebs gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist, kann Wasser in dem Rohrelement einfrieren. In diesem Fall und wie in Fig. 5 gezeigt, wird ein Einfrierverhinderungsvorgang (im Folgenden auch alr FPO bezeichnet) für eine vorbestimmte Zeitdauer t11 gewählt, bevor ein normaler Entfrostungsbetrieb durchgeführt wird und der Heißwasserumwälzkreislauf 4 wird umgeschaltet auf den zweiten Heißwasserumwälzpfad 24 durch das Dreiwegeventil 8 in dem Einfrierverhinderungsvorgang. In dem Einfrierverhinderungsvorgang wird der Verdichter 5 mit einer vorbestimmten Drehzahl RA betätigt, die geringer ist als die Drehzahl in dem Wassersiedebetrieb, und die Wasserpumpe 7 wird mit einer vorbestimmten Drehzahl RB betrieben, die geringer ist als die Drehzahl in dem Wassersiedevorgang, wodurch die Temperatur von Wasser erhöht wird, das in dem zweiten Heißwasserumwälzpfad 24 umgewälzt wird. Wenn die Temperatur von Wasser, das in dem zweiten Heißwasserumwälzpfad 24 zirkuliert, erhöht wird auf eine vorbestimmte Temperatur, oder wenn die vorbestimmte Zeit t11 abgelaufen ist nach Durchführung des Einfrierverhinderungsvorgangs (FPO), wird ein normaler Entfrostungsvorgang gewählt ausgehend vom Einfrierverhinderungsvorgang. In dem Einfrierverhinderungsvorgang wird der Verdichter 5 mit einer geringen Drehzahl RA betätigt. In dem Einfrierverhinderungsvorgang kann jedoch lediglich die Wasserpumpe 7 betätigt sein, während der Verdichter 5 gestoppt ist. D. h., im Einfrierverhinderungsvorgang kann lediglich erwärmtes Wasser (heißes Wasser) in dem Wasserrohrelement in dem zweiten Heißwasserumwälzpfad 24 umgewälzt werden.
In dem normalen Entfrostungsvorgang zirkuliert Wasser in dem zweiten Heißwasserumwälzpfad 24 und die Wasserpumpe 7 ist gestoppt, während der Verdichter 5 mit hoher Drehzahl betätigt wird.
Wenn der normale Entfrostungsvorgang auf den normalen Wassersiedevorgang zurückgeschaltet wird, werden sowohl der Verdichter 5 wie die Wasserpumpe 7 mit Drehzahlen des Wassersiedevorgangs betrieben. Zu diesem Zeitpunkt ist der erste Heißwasserumwälzpfad 23 durch das Dreiwegeventil 8 jedoch nicht gewählt; vielmehr kann der zweite Heißwasserumwälzpfad 24 für eine vorbestimmte Zeit t12 aufrecht erhalten werden, wodurch die Wassertemperatur von Wasser, das in dem Heißwasserumwälzkreislauf 4 umgewälzt wird, erhöht wird, wenn der normale Wassersiedevorgang gestartet wird. Dadurch kann verhindert werden, dass Niedertemperaturwasser in dem Heißwassertank 9 bevorratet wird, wodurch heißes Wasser in dem Heißwassertank 9 wirksam bevorratet wird. Dieser Strömungsumschaltvorgang des Dreiwegeventils 8 kann auch für eine kurze Startzeit des Wassersiedevorgangs genutzt werden. D. h., wenn der Wassersiedevorgang gestartet wird, kann der Heißwasserumwälzpfad 25 durch das Dreiwegeventil 8 für eine vorbestimmte Zeitdauer gewählt werden. Daraufhin wird der erste Heißwasserumwälzpfad 24 durch das Dreiwegeventil 8 gewählt und der normale Wassersiedevorgang wird durchgeführt.
Der Einfrierverhinderungsvorgang zum Verhindern, dass ein Wasserrohrelement einfriert, wie etwa das Heißwassertankrohr 34 und das Wärmepumpenzufuhrrohr 31, wird nunmehr unter Bezug auf Fig. 1 erläutert. Wenn der Einfrierverhinderungsvorgang kontinuierlich für eine vorbestimmte lange Zeit durchgeführt wird, wird der erste Heißwasserumwälzpfad 23 umgeschaltet ausgehend vom zweiten Heißwasserumwälzpfad 24, bis eine gewählte kurze Zeit abgelaufen ist. Wasser, das erwärmt wird, während es in dem zweiten Heißwasserumwälzpfad 24 umgewälzt wird, kann deshalb in das Wärmepumpenzufuhrrohr 31, den Heißwassertank 9 und das Heißwassertankrohr 34 umgewälzt werden. Nicht nur das Wasserzuführrohr 32 und das Wasserrückführrohr 33, sondern auch das Wärmepumpenzufuhrrohr 31 und das Heißwassertankrohr 34 können deshalb daran gehindert werden, einzufrieren. Nachdem die gewählte kurze Zeit in dem Einfrierverhinderungsvorgang abgelaufen ist, kann der zweite Heißwasserumwälzpfad 24 ausgehend von dem ersten Heißwasserumwälzpfad 23 durch das Dreiwegeventil 8 umgeschaltet werden. In dem Zeitdiagramm von Fig. 5 ist ein detaillierter Steuerungsvorgang für den Einfrierverhinderungsvorgang für das Heißwassertankrohr 34 und das Wärmepumpenzufuhrrohr 31 weggelassen.

Fünfte Ausführungsform

Die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nunmehr unter Bezug auf Fig. 6-8 erläutert. Fig. 6-8 zeigen ein Steuerverfahren für einen Einfrierverhinderungsvorgang, während der normale Wassersiedevorgang gestoppt ist. Während in der fünften Ausführungsform der normale Wassersiedevorgang gestoppt ist, wird, wie in Fig. 6, 7 gezeigt, eine Steuerroutine mit einem vorbestimmten Steuertakt gestartet. Wie in Fig. 6 gezeigt, wird im Schritt S1 ermittelt, ob oder ob nicht eine Außenlufttemperatur Tam, ermittelt durch den Außenlufttemperatursensor 42, gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Temperatur (beispielsweise 4°C) ist, oder es wird ermittelt, ob oder ob nicht die Temperatur Tw von umgewälztem Wasser, ermittelt durch den Wassertemperatursensor 41, gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Temperatur (beispielsweise 3°C) ist. Wenn die Ermittlung im Schritt S1 NEIN ergibt, wird der Einfrierverhinderungsvorgang nicht gewählt, während der Wassersiedevorgang gestoppt wird. D. h., die Steuerroutine vom Schritt S2 wird in diesem Fall nicht durchgeführt.
Wenn die Ermittlung im Schritt S1 JA ergibt, d. h., wenn die Außenlufttemperatur Tam, ermittelt durch den Außenlufttemperatursensor 42, oder die Temperatur Tw des umgewälzten Wassers, ermittelt durch den Wassertemperatursensor 41; gleich oder niedriger als die vorbestimmte Temperatur im Schritt S1 ist, kann ermittelt werden, dass das Wasserzuführrohr 32 und das Wasserrückführrohr 33 eingefroren sind. Der Einfrierverhinderungsvorgang vom Schritt S2 wird deshalb durchgeführt. Im Schritt S2 wird eine Umwälzwassertemperaturermittlungsprozedur P1 zum Startzeitpunkt des Einfrierverhinderungsvorgangs durchgeführt. D. h., im Schritt S2 wird die Wasserpumpe 7 mit der vorbestimmten Drehzahl RC betrieben, während der Verdichter 5 gestoppt wird, wenn der Einfrierverhinderungsvorgang gestartet wird. Im Schritt S3 wird ermittelt, ob oder ob nicht eine vorbestimmte Zeit t13 abgelaufen ist, nachdem der Einfrierverhinderungsvorgang gestartet wurde. Wenn die Ermittlung im Schritt S3 NEIN ergibt, d. h., wenn ermittelt wird, dass die vorbestimmte Zeit t13 nicht abgelaufen ist, nachdem der Einfrierverhinderungsvorgang gestartet wurde, werden die Schritt S2, S3 wiederholt.
Wenn die Ermittlung im Schritt S3 JA lautet, wird eine niedrigste Wassertemperaturermittlungsprozedur P2 im Schritt S4 durchgeführt. D. h., in der niedrigsten Wassertemperaturermittlungsprozedur P2 wird die niedrigste Temperatur von umgewälzten Wasser durch den Wassertemperatursensor 41 ermittelt.
Im Schritt S4 wird die Wasserpumpe 7 mit der vorbestimmten Drehzahl RC betätigt, während der Verdichter 5 gestoppt ist. Im Schritt S5 wird ermittelt, ob oder ob nicht eine vorbestimmte Zeit t14 abgelaufen ist, nachdem die niedrigste Wassertemperaturermittlungsprozedur P2 gestartet wurde. Wenn die Ermittlung im Schritt S5 NEIN lautet, d. h., wenn ermittelt wird, dass die vorbestimmte Zeit t14 nicht abgelaufen ist, nachdem die niedrigste Wassertemperaturermittlungsprozedur P2 im Schritt S5 gestartet wurde, werden die Schritt S4, 55 wiederholt.
Wenn die Ermittlung im Schritt S5 JA ergibt, wird ermittelt, ob oder ob nicht die niedrigste Wassertemperatur, ermittelt, bis die vorbestimmte Zeit t14 abgelaufen ist, gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Temperatur im Schritt S7 ist. Wenn die Ermittlung im Schritt S7 NEIN lautet, d. h., wenn ermittelt wird, dass die ermittelte niedrigste Wassertemperatur höher als die vorbestimmte Temperatur ist, wird eine Nichtbetriebsprozedur P6 im Schritt S15 durchgeführt. Wenn die Ermittlung im Schritt S7 JA ergibt, wird im Schritt S9 eine Umwälzwassererwärmungsprozedur P3 durchgeführt. D. h., im Schritt S9 wird die Wasserpumpe 7 mit der vorbestimmten Drehzahl RE betätigt, während der Verdichter 5 mit der vorbestimmten Drehzahl RD betätigt wird, wodurch die Temperatur des Wassers erhöht wird, das in dem zweiten Heißwasserumwälzpfad 25 umgewälzt wird. Im Schritt S10 wird ermittelt, ob oder ob nicht eine vorbestimmte Zeit t15 abgelaufen ist, nachdem die Prozedur P3 zum Erwärmen des umgewälzten Wassers gestartet wurde, oder es wird ermittelt, ob oder ob nicht die umgewälzte Wassertemperatur gleich oder höher als eine vorbestimmte Temperatur ist. Wenn die Ermittlung im Schritt S10 NEIN lautet, d. h., wenn ermittelt wird, dass die vorbestimmte Zeit t15 nicht abgelaufen ist, nachdem die Prozedur P3 zum Erwärmen des umgewälzten Wassers gestartet wurde, oder wenn die Temperatur des umgewälzten Wassers niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist, werden die Schritte S9, S10 wiederholt.
Wenn die Ermittlung im Schritt S10 JA lautet, wird im Schritt S11 eine Prozedur P4 zum Aufrechterhalten der Temperatur des umgewälzten Wassers bzw. eine Wärmeaufrechterhaltungsumwälzprozedur P4 durchgeführt. D. h., die Wasserpumpe 7 wird mit einer vorbestimmten Drehzahl RE betätigt, während der Verdichter 5 gestoppt ist, so dass die in dem Kältemittelwärmetauschelement 21 rückgehaltene Wärme rückgewonnen wird und die Temperaturverteilung des umgewälzten Wassers kann gleichmäßig gemacht werden. Im Schritt S12 wird ermittelt, ob eine vorbestimmte Zeit t16 abgelaufen ist, nachdem die Prozedur P4 zum Aufrechterhalten der Wärme des umgewälzten Wasser gestartet worden ist. Wenn die Ermittlung im Schritt S12 NEIN lautet, d. h., wenn ermittelt wird, dass die vorbestimmte Zeit t16 nicht abgelaufen ist, nachdem die Prozedur P4 gestartet wurde, wird der Betriebsablauf in den Schritt S11, S12 wiederholt.
Wenn die Ermittlung im Schritt S12 JA lautet, wird im Schritt S13 eine Wassertemperaturermittlungsprozedur PS durchgeführt. D. h., im Schritt S13 wird die Wasserpumpe 7 mit einer vorbestimmten Drehzahl RE betätigt, während der Verdichter 5 gestoppt ist, und die niedrigste Temperatur des umgewälzten Wassers wird durch den Wassertemperatursensor 41 ermittelt. Im Schritt S14 wird ermittelt, ob eine vorbestimmte Zeit t17 abgelaufen ist, nachdem die niedrigste Wassertemperaturermittlungsprozedur PS gestartet wurde. Wenn die Ermittlung im Schritt S14 NEIN lautet, d. h., wenn ermittelt wird, dass die vorbestimmte Zeit t17 nicht abgelaufen ist, nachdem die niedrigste Wassertemperaturermittlungsprozedur P5 gestartet wurde, wird der Betriebsablauf in den Schritten S13, S14 wiederholt.
Wenn die Ermittlung im Schritt S14 JA lautet, wird im Schritt S15 die Nichtbetätigungsprozedur P6 durchgeführt. D. h., im Schritt S15 wird eine Nichtbetätigungszeit (vorbestimmte Zeit) t18 ermittelt auf Grundlage der ermittelten niedrigsten Wassertemperatur und der ermittelten Außenlufttemperatur und der Verdichter 5 und die Wasserpumpe 7 werden gestoppt. Im Schritt S16 wird ermittelt, ob oder ob nicht die vorbestimmte Zeit t18 abgelaufen ist, nachdem die Nichtbetätigungsprozedur P6 gestartet wurde. Wenn die Ermittlung im Schritt S16 NEIN lautet, d. h., wenn ermittelt wird, dass die vorbestimmte Zeit t18 nicht abgelaufen ist, nachdem die Nichtbetätigungsprozedur P6 gestartet wurde, wird der Betriebsablauf in den Schritten S15, S16 wiederholt. Wenn die Ermittlung im Schritt S16 JA lautet, wird der Einfrierverhinderungsvorgang durchgeführt, während der Wassersiedevorgang beendet bzw. gestoppt wird und die Steuerroutine, die in Fig. 6 und 7 gezeigt ist, ist beendet.
Wenn in Übereinstimmung mit der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zumindest entweder die Außenlufttemperatur, ermittelt durch den Außentemperatursensor 42, oder die Umwälzwassertemperatur, ermittelt durch den Wassertemperatursensor 41, niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist, während der normale Wassersiedevorgang gestoppt ist, ist es möglich, dass das Wasserzuführrohr 32, das Wasserrückführrohr 33 u. dgl. einfrieren. In dem Heißwasserversorgungssystem wird deshalb der vorstehend erläuterte Einfrierverhinderungsvorgang derart durchgeführt, dass das Rohrelement, wie etwa das Wasserzuführrohr 32 und das Wasserrückführrohr 33, wirksam daran gehindert werden können, einzufrieren und die funktionellen Bestandteile können wirksam daran gehindert werden, einzufrieren.

Sechste Ausführungsform

Ein Einfriervorgang für ein Heißwasserversorgungssystem in Übereinstimmung mit der sechsten Ausführungsform wird nunmehr unter Bezug auf Fig. 9-12 erläutert. In Fig. 9 und 10 sind dieselben Schritte wie in Fig. 6 und 7 mit denselben Bezugsziffern bezeichnet und ihre Erläuterung erübrigt sich. D. h., in Fig. 9 und 10 sind im Vergleich zu Fig. 6 und 7 zusätzlich der Schritt S6 und der Schritt S8 vorgesehen. Wenn, wie in Fig. 9 gezeigt, die Ermittlung im Schritt S5 JA ergibt, wird ermittelt, ob die Außenlufttemperatur Tam, ermittelt durch den Außentemperatursensor 42, gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Temperatur (beispielsweise -15°C) im Schritt S6 ist. Wenn die Ermittlung im Schritt S6 NEIN lautet, wird ermittelt, ob die ermittelte niedrigste Wassertemperatur gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist, und zwar im Schritt S7. Wenn die Ermittlung im Schritt S7 NEIN ergibt, wird die niedrigste Wassertemperaturermittlungsprozedur P5 im Schritt S13 durchgeführt.
Wenn die Ermittlung in entweder dem Schritt S6 oder dem Schritt S7 JA ergibt, wird der Öffnungsgrad des elektrischen Expansionsventils 11 ermittelt unter Verwendung der in Fig. 12 gezeigten Kennlinie, und zwar im Schritt S8. Im Schritt S9 wird die Prozedur P3 zum Erwärmen des umgewälzten Wassers durchgeführt. Unter Verwendung von Eigenwärme der funktionellen Bestandteile, die erzeugt wird, wenn der Verdichter 5 betätigt ist, kann deshalb ein Niedertemperaturausfall bzw. eine Niedertemperaturstörung der funktionellen Bestandteile verhindert werden und der Einfrierverhinderungsvorgang kann gleichzeitig durchgeführt werden.
Wenn entweder die Außenlufttemperatur Tam, ermittelt durch den Außentemperatursensor 42, oder die umgewälzte Wassertemperatur Tw, ermittelt durch die Wassertemperatursensoren 41, gleich oder niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist, während der normale Wassersiedevorgang gestoppt wird bzw. ist, ist es möglich, dass das Wasserzuführrohr 32, das Wasserrückführrohr 33 u. dgl. einfrieren. In dem Heißwasserversorgungssystem gemäß der sechsten Ausführungsform wird deshalb der vorstehend erläuterte Einfrierverhinderungsvorgang durchgeführt.
Wenn die ermittelte Außentemperatur Tam jedoch gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Temperatur (beispielsweise -15°C) ist, kann eine Umgebungstemperatur der funktionellen Bestandteile auf eine Temperatur verringert werden, bei der die funktionellen Bestandteile ausfallen während der Nichtbetätigungsprozedur P6, nachdem die Prozedur P3 zum Erwärmen des umgewälzten Wassers durchgeführt worden ist. In der sechsten Ausführungsform kann in diesem Fall die Prozedur P3 zum Erwärmen des umgewälzter. Wassers im Schritt S9 durchgeführt werden und der Verdichter 5 wird betätigt, ungeachtet der ermittelten Temperatur des umgewälzten Wassers. Unter Verwendung von Eigenwärme der funktionellen Bestandteile, erzeugt durch die Betätigung des Verdichters 5, kann eine Niedertemperaturstörung der funktionellen Bestandteile verhindert werden und der Einfrierverhinderungsvorgang kann gleichzeitig durchgeführt werden.

Siebte Ausführungsform

Fig. 13 zeigt ein Zeitlaufdiagramm der siebten Ausführungsform unter Darstellung der Änderung der korrigierten Außenlufttemperatur und des Betriebszustands des Wärmepumpenkreislaufs 3. Die siebte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird nunmehr unter Bezug auf Fig. 1 und 13 näher erläutert. In der vorstehend erläuterten ersten Ausführungsform wird die Temperatur von Kältemittel in dem Luftwärmetauscher 12 erhöht, nachdem der gesamte Wassersiedevorgang beendet ist, d. h., nachdem das gesamte Wasser in dem Heißwassertank 9 auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt worden ist. Von dem Luftwärmetauscher 12 abgestrahlte Wärme beeinflusst deshalb die Außenlufttemperatur, ermittelt durch den Außenlufttemperatursensor 42, und die Außenlufttemperatur Tam kann nicht exakt durch den Außenlufttemperatursensor 42 auf Grund der Wärme ermittelt werden, die von dem Luftwärmetauscher 12 abgestrahlt wird. Selbst dann, wenn die tatsächliche Außenlufttemperatur niedrig ist, kann deshalb der Einfrierverhinderungsvorgang nicht durchgeführt werden, weshalb das Wasserzuführrohr 32, das Wasserrückführrohr 33 u. dgl. einfrieren können.
In der siebten Ausführungsform wird die Außenlufttemperatur, ermittelt durch den Außentemperatursensor 42, korrigiert und der Einfrierverhinderungsvorgang kann durchgeführt werden, wenn die korrigierte Außenlufttemperatur niedrig ist. Der Außentemperatursensor 42 ermittelt die Außenlufttemperatur Tam üblicherweise, während der Lüfter 14 betätigt ist. Eine tatsächliche Außenlufttemperatur ist eine Temperatur, ermittelt durch den Außentemperatursensor 42, während der Lüfter 14 betätigt ist während des normalen Wassersiedevorgangs. In der siebten Ausführungsform wird deshalb die ermittelte Außenlufttemperatur korrigiert unter Verwendung einer mittleren Temperatur der ermittelten Außenlufttemperatur Tam während des normalen Wassersiedevorgangs Sa, Sb, wie in Fig. 13 gezeigt. Da jedoch die ermittelt Außenlufttemperatur durch Wärme beeinträchtigt wird, die von dem Luftwärmetauscher 12 während des Entfrostungsvorgangs abgestrahlt wird, wird die ermittelte Außenlufttemperatur Tam während des Entfrostungsvorgangs nicht als mittlere Temperatur genutzt. Für eine vorbestimmte Zeit t19 (beispielsweise zwei Stunden), nachdem der gesamte Wassersiedevorgang beendet worden ist, wird deshalb eine korrigierte Außenlufttemperatur genutzt. Die korrigierte Außenlufttemperatur wird erhalten unter Verwendung des Mittels der ermittelten Außenlufttemperatur während des normalen Wassersiedevorgangs Sa, Sb. Der Einfrierverhinderungsvorgang kann deshalb exakt durchgeführt werden.

Weitere Ausführungsformen

In den vorstehend erläuterten Ausführungsformen kommt die vorliegende Erfindung typischerweise zum Einsatz für einen Wärmepumpenkreislauf unter Verwendung von eine niedrige kritische Temperatur aufweisendem CO₂ als Kältemittel. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch zum Einsatz kommen für einen Wärmepumpenkreislauf unter Verwendung von R22 als Kältemittel. Ein Gasbrenner, ein Ölbrenner oder ein elektrisches Heizgerät u. dgl. können als Wärmequelleneinheit verwendet werden. Das Wasserwärmetauschelement 22 (der Wasser- Kältemittelwärmetauscher 6) kann in dem Heißwasserversorgungssystem mit dem Heißwassertank entfallen, in dem das Wasser direkt erhitzt wird durch ein elektrisches Heizgerät, das in dem Heißwassertank als Wärmequelleneinheit angeordnet ist.
Sämtliche dieser Abwandlungen und Modifikationen fallen unter den Umfang der vorliegenden Erfindung, der durch die anliegenden Ansprüchen festgelegt ist.

Claims

1. Heißwasserversorgungssystem, aufweisend:
Eine Wärmequelleneinheit (1) zum Zuführen von Wärme, einen Heißwassertank (9), in dem unter Verwendung der Wärme von der Wärmequelleneinheit (1) erwärmtes Wasser als heißes Wasser gespeichert ist, wobei der Heißwassertank (9) vorgesehen ist, um das heiße Wasser zu einem Wasserverbraucher zuzuführen,
eine Wasserpumpe (7) zum Umwälzen des erwärmten Wassers von der Wärtrcequelleneinheit (1) in den Heißwassertank (9),
ein erstes Wasserrohr (31), durch das Wasser in den Heißwassertank (9) zur Wärmequelleneinheit (1) strömt, wobei das erste Wasserrohr (31) mit dem Heißwassertank (9) verbunden ist, um mit dem Heißwassertank (9) zu kommunizieren,
ein Wasserzuführrohr (32), durch das Wasser, das ausgehend von dem ersten Wasserrohr (31) umgewälzt wird, in die Wärmequelleneinheit (1) strömt, wobei das Wasserzuführrohr (32) vorgesehen ist, um sowohl mit dem ersten Wasserrohr (31) wie der Wärmequelleneinheit (1) zu kommunizieren,
ein Wasserrückführrohr (33), durch das das erwärmte Wasser von der Wärmequelleneinheit (1) zum Heißwassertank (9) strömt, wobei das Wasserrückführrohr (33) vorgesehen ist, um mit der Wärmequelleneinheit (1) zu kommunizieren, ein zweites Wasserrohr (34), durch das das erwärmte Wasser von dem Wasserrückführrohr (33) in den Heißwassertank (9) strömt, wobei das zweite Wasserrohr (34) vorgesehen ist, um sowohl mit dem Wasserrückführrohr (33) wie mit dem Heißwassertank (9) zu kommunizieren,
ein Umgehungsrohr (35), durch das das erwärmte Wasser von dem Wasserrückführrohr (33) in das Wasserzuführrohr (32) unter Umgehung des Heißwassertanks (9) strömt, wobei das Umgehungsrohr (35) mit einem ersten Verzweigungsabschnitt (28), an dem das erste Wasserrohr (31) und das Wasserzuführrohr (32) abzweigen, und mit einem zweiten Verzweigungsabschnitt (29) verbunden ist, an dem das Wasserrückführrohr (33) und das zweite Wasserrohr (34) abzweigen, und
eine Strömungspfadumschalteinrichtung (8), die in dem ersten Verzweigungsabschnitt (28) angeordnet ist, um einen ersten Heißwasserumwälzpfad (23), in dem das Umgehungsrohr (35) geschlossen ist und das erste Wasserrohr (31) geöffnet ist durch die Strömungspfadumschalteinrichtung (8), und einen zweiten Heißwasserumwälzpfad (24), in dem das Umgehungsrohr (35) geöffnet ist und das erste Wasserrohr (31) geschlossen ist durch die Strömungspfadumschalteinrichtung (8) zu bilden, wobei
in einem Einfrierverhinderungsvorgang zum Verhindern, dass zumindest das Wasserzuführrohr (32) und das Wasserrückführrohr (33) zufrieren, der zweite Heißwasserumwälzpfad (24) durch die Strömungspfadumschalteinrichtung (8) umgeschaltet wird und die Wasserpumpe (7) betätigt wird.

2. Heißwasserversorgungssystem nach Anspruch 1, wobei die Strömungspfadumschalteinrichtung (8) ein Dreiwegeventil (8) ist.

3. Heißwasserversorgungssystem nach Anspruch 1 oder 2, außerdem aufweisend:
Eine Temperaturermittlungseinrichtung (41, 42) zum Ermitteln von zumindest der Temperatur der Außenluft oder umgewälzten Wassers, und
eine Steuereinheit (10) zum Steuern der Betätigung der Strömungspfadumschalteinrichtung (8), der Wasserpumpe (7) und der Wärmequelleneinheit (1), wobei:
Im Wassersiedevorgang der erste Heißwasserumwälzpfad (23) durch die Strömungspfadumschalteinrichtung (8) derart umgeschaltet wird, dass das durch die Wärmequelleneinheit (1) erwärmte Wasser in den Heißwassertank (9) umgewälzt wird, um dort bevorratet zu werden,
die Steuereinheit (10) die Strömungspfadumschalteinrichtung (8) so steuert, dass der zweite Heißwasserumwälzpfad (24) gewählt wird, während der Wassersiedevorgang gestoppt ist, und
die Steuereinheit (10) die Betätigung der Wasserpumpe (7) startet, wenn die Temperatur, ermittelt durch die Temperaturermittlungseinrichtung (41, 42) niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist, während der Wassersiedevorgang gestoppt ist.

4. Heißwasserversorgungssystem nach Anspruch 3, wobei:
Die Steuereinheit (10) die Betätigung von sowohl der Wasserpumpe (7) wie der Wärmequelleneinheit (1) startet, wenn die Temperatur, ermittelt durch die Temperaturermittlungseinrichtung (41, 42) niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist, und
die Steuereinheit (10) die Betätigung der Wasserpumpe (7) und der Wärmequelleneinheit (1) stoppt, wenn eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, nachdem die Wasserpumpe (7) und die Wärmequelleneinheit (1) betätigt sind.

5. Heißwasserversorgungssystem nach Anspruch 4, wobei die Steuereinheit (10) die Betätigung der Wärmequelleneinheit (1) startet, bevor die Betätigung der Wasserpumpe (7) gestartet wird.

6. Heißwasserversorgungssystem nach Anspruch 4, wobei die Steuereinheit (10) die Betätigung der Wasserpumpe (7) startet, bevor die Betätigung der Wärmequelleneinheit (1) gestartet wird.

7. Heißwasserversorgungssystem nach einem der Ansprüche 3-6, wobei:
Das erste Wasserrohr (31) mit einem unteren Abschnitt in dem Heißwassertank (9) verbunden ist,
das zweite Wasserrohr (34) mit einem oberen Abschnitt in dem Heißwassertank (9) verbunden ist,
in dem ersten Heißwasserumwälzpfad (23) Wasser in dem Heißwassertank (9) durch das erste Wasserrohr (31), das Wasserzuführrohr (32), die Wärmequelleneinheit (1), das Wasserrückführrohr (33) und das zweite Wasserrohr (34) in dieser Abfolge umgewälzt wird und zum Heißwassertank (9) zurückkehrt,
in dem zweiten Heißwasserumwälzpfad Wasser ausgehend von dem Wasserrückführrohr (33) zu der Wärmequelleneinheit (1) durch das Umgehungsrohr (35) und das Wasserzuführrohr (32) in dieser Abfolge umgewälzt wird,
der erste Heißwasserumwälzpfad (23) durch die Strömungspfadumschalteinrichtung (8) ausschließlich im Wassersiedevorgang umgeschaltet wird, und
der zweite Heißwasserumwälzpfad (24) durch die Strömungspfadumschalteinrichtung (8) umgeschaltet wird, während der Wassersiedevorgang gestoppt ist.

8. Heißwasserversorgungssystem nach Anspruch 3, wobei:
Die Temperaturermittlungseinrichtung (41, 42) eine Wassertemperaturermittlungseinrichtung (41) zum Ermitteln einer Wassertemperatur von Wasser ist, das entweder im ersten Heißwasserumwälzpfad (23) oder im zweiten Heißwasserumwälzpfad (24) umgewälzt wird, und
wobei dann, wenn die Wassertemperatur, ermittelt durch die Wassertemperaturermittlungseinrichtung (41), höher als eine vorbestimmte Temperatur ist, oder wenn eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, nachdem die Wasserpumpe (7) und die Wärmequelleneinheit (1) betätigt sind, die Steuereinheit (10) die Betätigung der Wasserpumpe (7) für eine erste vorbestimmte Zeit (Dauer) stoppt.

9. Heißwasserversorgungssystem nach Anspruch 8, wobei die Steuereinheit die erste vorbestimmte Zeit auf Grundlage der Wassertemperatur, ermittelt durch die Wassertemperaturermittlungseinrichtung (41), ermittelt.

10. Heißwasserversorgungssystem nach Anspruch 9, wobei:
Die Wärmequelleneinheit (1) eine Wärmepumpeneinheit mit einem elektrischen Verdichter (5) zum Ansaugen von Kältemittel, zum Verdichten des angesaugten Kältemittels und Austragen des komprimierten Kältemittels und einen Wasser-Kältemittelwärmetauscher (6) zum Erwärmen von Wasser unter Verwendung von hochdruckseitigem Kältemittel umfasst, das aus dem elektrischen Verdichter (5) ausgetragen wird, und
die Steuereinheit die Betätigung der Wärmepumpeneinheit stoppt, wenn eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist nach dem Starten der Betätigung der Wärmepumpeneinheit (1) und die Steuereinheit (10) die Wasserpumpe (7) mit einer vorbestimmten Drehzahl betätigt, bis eine zweite vorbestimmte Zeit abgelaufen ist nach dem Stoppen der Betätigung der Wärmequelleneinheit (1).

11. Heißwasserversorgungssystem nach Anspruch 10, wobei:
Die Steuereinheit (10) die Betätigung der Wasserpumpe (7) stoppt, nachdem eine zweite vorbestimmte Zeit abgelaufen ist, und den Stoppzustand der Wasserpumpe (7) für eine dritte vorbestimmte Zeit aufrecht erhält, nachdem die Betätigung der Wasserpumpe (7) gestoppt wurde.

12. Heißwasserversorgungssystem nach Anspruch 3, wobei:
Die Wärmequelleneinheit (1) ein Wärmepumpenkreislauf ist, der einen elektrischen Verdichter (5) zum Ansaugen von Kältemittel, zum Verdichten des angesaugten Kältemittels und Austragen des komprimierten Kältemittels, einen Wasser-Kältemittelwärmetauscher (6) zum Erwärmen von Wasser unter Verwendung von hochdruckseitigem Kältemittel, ausgetragen aus dem elektrischen Verdichter (5), ein elektrisches Expansionsventil (11) zum Dekomprimieren von Kältemittel, das aus dem Wasser-Kältemittelwärmetauscher (6) entsprechend einem Öffnungsgrad des elektrischen Expansionsventils (11) ausströmt, und einen Luftwärmetauscher (12) zum Verdampfen des dekomprimierten Kältemittels umfasst,
die Temperaturermittlungseinrichtung (41, 42) eine Außenlufttemperaturermittlungseinrichtung (41) umfasst, die um den Luftwärmetauscher (12) zum Ermitteln einer Außenlufttemperatur angeordnet ist, und
die Steuereinheit (10) zumindest die Betätigung die Wärmequelleneinheit (1) und die Betätigung der Wasserpumpe (7) startet, wenn die Außenlufttemperatur, ermittelt durch die Außentemperaturermittlungseinrichtung (41) niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist.

13. Heißwasserversorgungssystem nach Anspruch 12, wobei:
Die Temperaturermittlungseinrichtung (41, 42) außerdem eine Wassertemperaturermittlungseinrichtung (41) zum Ermitteln der Temperatur von Wasser ist, das entweder im ersten Heißwasserumwälzpfad (23) oder im zweiten Heißwasserumwälzpfad (24) umgewälzt wird, und
die Steuereinheit (10) den Öffnungsgrad des elektrischen Expansionsventils (11) auf Grundlage der Wassertemperatur, ermittelt durch die Wassertemperaturermittlungseinrichtung (41), bevor der elektrische Verdichter (5) betätigt wird.

14. Heißwasserversorgungssystem nach Anspruch 1, wobei:
Die Wärmequelleneinheit (1) einen elektrischen Verdichter (5) zum Verdichten von Kältemittel zu Gunsten eines Drucks gleich oder höher als der kritische Druck des Kältemittels und einen Wasser-Kältemittelwärmetauscher (6) zum Durchführen von Wärmetausch zwischen Wasser und Kältemittel umfasst, und
der Wasser-Kältemittelwärmetauscher (6) ein Wasserwärmetauschelement (22), das mit der Wasserpumpe (7) verbunden ist, und ein Kältemittelwärmetauschelement (21) umfasst, das mit einem Austraganschluss des elektrischen Verdichters (5) verbunden ist.

15. Heißwasserversorgungssystem nach Anspruch 3, wobei:
Die Wärmequelleneinheit (1) einen elektrischen Verdichter (5) zum Verdichten von Kältemittel, einen Wasser- Kältemittelwärmetauscher (6) zum Erwärmen von Wasser unter Verwendung von Hochdruckkältemittel, das aus dem elektrischen Verdichter (5) ausgetragen wird, ein elektrisches Expansionsventil (11) zum Dekomprimieren von Kältemittel, das aus dem Wasser-Kältemittelwärmetauscher (6) in Übereinstimmung mit einem Öffnungsgrad des elektrischen Expansionsventils (11) ausströmt, und einen Luftwärmetauscher (12) umfasst, um das dekomprimierte Kältemittel aus dem elektrischen Expansionsventil (11) auszutragen,
die Temperaturermittlungseinrichtung (41, 42) eine Außenlufttemperaturermittlungseinrichtung (41) ist, die um den Luftwärmetauscher (12) zum Ermitteln einer Außenlufttemperatur angeordnet ist, und
die Steuereinheit (10) die Außenlufttemperatur, ermittelt durch die Außenlufttemperaturermittlungseinrichtung (41) unter Verwendung eines Mittelwerts der ermittelten Außenlufttemperatur während des Wassersiedevorgangs korrigiert.

16. Heißwasserversorgungssystem nach Anspruch 1 oder 2, außerdem aufweisend:
Eine Temperaturermittlungseinrichtung (41, 42) zum Ermitteln von zumindest entweder der Außenlufttemperatur oder einer Umwälzwassertemperatur, und
eine Steuereinheit (10) zum Steuern der Strömungspfadumschalteinrichtung (8), der Wasserpumpe (7) und der Wärmequelleneinheit (1), wobei:
In einem Entfrostungsvorgang die Steuereinheit (10) zumindest die Wärmequelleneinheit (1) betätigt, und die Steuereinheit (10) die Betätigung der Wasserpumpe (7) startet, während die Strömungspfadumschalteinrichtung (8) gesteuert wird, um den zweiten Heißwasserumwälzpfad (24) zu wählen, bevor der Entfrostungsvorgang startet, wenn die Temperatur, ermittelt durch die Temperaturermittlungseinrichtung (41, 42), niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist.

17. Heißwasserversorgungssystem nach Anspruch 16, wobei:
Die Wärmequelleneinheit (1) einen elektrischen Verdichter (5) zum Ansaugen von Kältemittel, zum Verdichten des angesaugten Kältemittels und Austragen des verdichteten Kältemittels umfasst, und
die Steuereinheit (10) die Wasserpumpe (7) und den elektrischen Verdichter (5) mit vorbestimmten Drehzahlen betätigt, während die Strömungspfadumschalteinrichtung (8) gesteuert wird, um den zweiten Heißwasserumwälzpfad (24) zu wählen, bevor der Entfrostungsvorgang startet, wenn die Temperatur, ermittelt durch die Temperaturermittlungseinrichtung (41, 42), niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist.

18. Heißwasserversorgungssystem nach Anspruch 1 oder 2, außerdem aufweisend:
Eine Temperaturermittlungseinrichtung (41, 42) zum Ermitteln von zumindest entweder der Temperatur der Außenluft oder des umgewälzten Wassers, und
eine Steuereinheit (10) zum Steuern der Wärmequelleneinheit (1), der Strömungspfadumschalteinrichtung (8) und der Wasserpumpe (7), wobei:
In einem Wassersiedebetrieb durch die Wärmequelleneinheit (1) erwärmtes Wasser in den Heißwassertank (9) zur Bevorratung im Heißwassertank (9) umgewälzt wird, und
die Steuereinheit (10) die Strömungspfadumschalteinrichtung (8) steuert, um den zweiten Heißwasserumwälzpfad (24) für eine vorbestimmte Zeit zu wählen, bevor der Wassersiedevorgang startet.

19. Heißwasserversorgungssystem, aufweisend:
Eine Wärmequelleneinheit (1) zum Zuführen von Wärme, einen Heißwassertank (9), in dem Wasser, erwärmt unter Verwendung der Wärme von der Wärmequelleneinheit (1) als heißes Wasser gespeichert ist, wobei der Heißwassertank (9) vorgesehen ist zum Zuführen des heißen Wassers zu einem Wasserverbraucher,
eine Wasserpumpe (7) zum Umwälzen des erwärmten Wassers von der Wärmequelleneinheit (1) in den Heißwassertank (9),
einen funktionellen Bestandteil zum Durchführen von zumindest einem Startvorgang der Wasserpumpe (7),
ein erstes Wasserrohr (31), durch das Wasser in den Heißwassertank (9) zur Wärmequelleneinheit (1) strömt, wobei das erste Wasserrohr (31) mit dem Heißwassertank (9) verbunden ist, um mit dem Heißwassertank (9) zu kommunizieren,
ein Wasserzuführrohr (32), durch das Wasser von dem ersten Wasserrohr (31) in die Wärmequelleneinheit (1) strömt, wobei das Wasserzuführrohr (32) vorgesehen ist, um sowohl mit dem ersten Wasserrohr (31) wie der Wärmequelleneinheit (1) zu kommunizieren,
ein Wasserrückführrohr (33), durch das das erwärmte Wasser von der Wärmequelleneinheit (1) zum Heißwassertank (9) strömt, wobei das Wasserrückführrohr (33) vorgesehen ist, um mit der Wärmequelleneinheit (1) zu kommunizieren, ein zweites Wasserrohr (34), durch das das erwärmte Wasser von dem Wasserrückführrohr (33) in den Heißwassertank (9) strömt, wobei das zweite Wasserrohr (34) vorgesehen ist, um sowohl mit dem Wasserrückführrohr (33) wie mit dem Heißwassertank (9) zu kommunizieren,
ein Umgehungsrohr (35), durch das das erwärmte Wasser von dem Wasserrückführrohr (33) in das Wasserzuführrohr (32) unter Umgehung des Heißwassertanks (9) strömt, wobei das Umgehungsrohr (35) mit einem ersten Verzweigungsabschnitt (28) verbunden ist, an dem das erste Wasserrohr (31) und das Wasserzuführrohr (32) abzweigen, und mit einem zweiten Verzweigungsabschnitt (29) verbunden ist, an dem das Wasserrückführrohr (33) und das zweite Wasserrohr (34) abzweigen, eine Strömungspfadumschalteinrichtung (8), die im ersten Verzweigungsabschnitt (28) angeordnet ist, um entweder den ersten Heißwasserumwälzpfad (23), in dem das Umgehungsrohr (35) geschlossen ist und das erste Wasserrohr (31) geöffnet ist durch die Strömungspfadumschalteinrichtung (8) und einen zweiten Heißwasserumwälzpfad (24) umzuwälzen, in dem das Umgehungsrohr (35) geöffnet ist und das erste Wasserrohr (31) geschlossen ist durch die Strömungspfadumschalteinrichtung (8),
eine Temperaturermittlungseinrichtung (41, 42) zum Ermitteln von zumindest entweder der Temperatur der Außenluft oder des umgewälzten Wassers, und
eine Steuereinheit (10) zum Steuern der Wärmequelleneinheit (1), der Strömungspfadumschalteinrichtung (8) und der Wasserpumpe (7), wobei
in einem Einfrierverhinderungsvorgang zum Verhindern, dass zumindest das funktionelle Element einfriert, zumindest die Betätigung der Wasserpumpe (7) gestartet wird, während der zweite Heißwasserumwälzpfad (24) durch die Strömungspfadumschalteinrichtung (8) gewählt wird, die Steuereinheit (10) den Einfrierverhinderungsvorgang durchführt, wenn die Temperatur, ermittelt durch die Temperaturermittlungseinrichtung (41, 42), niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist, und
die Steuereinheit (10) die Strömungspfadumschalteinrichtung (8) derart steuert, dass der erste Heißwasserumwälzpfad (23) umgeschaltet wird vom zweiten Heißwasserumwälzpfad (24) nach Durchführung des Einfrierverhinderungsvorgangs für eine vorbestimmte Zeit.