用于操作热泵的方法与流程

本发明涉及一种用于操作具有加热棒的热泵的方法。特别地，该方法是防止当外部温度高于极限温度时意外地操作热泵的加热棒。结果是，能够避免不必要的高能量消耗和相应的高成本。

背景技术：

1、为了节省成本，用于加热建筑物和/或提供热水的热泵通常不会配置为在特定位置全年最好的绝对最低温度。相反，热泵通常具有电加热棒，以便在单独的热泵不能再输送所需的热输出时提供额外的热输出。特别是当外部温度非常低时，可以出现这种情况。尤其是，空气-水热泵在特别低的外部温度下工作效率较低。

2、电加热棒的效率低于热泵，且在理想情况下只能从1千瓦时的电能中产生1千瓦小时的热能。另一方面，热泵的效率明显更高，并且根据外部条件，可以从1千瓦时的电能中产生3到4千瓦时的热能。因此，从经济角度来看，加热棒的长期操作是不可取的，并且如果可以的话应该避免。特别地，只有当热泵不能单独提供足够的热输出时，才应该操作加热棒。

3、另一方面，加热棒的长期和/或频繁操作可能表明热泵或热泵加热系统的另一部分存在缺陷和/或需要维护。为了确保具有热泵的加热系统的有效和经济的操作，因此希望具有可靠且快速地识别加热棒的长期和/或频繁操作的能力，以便能够采取适当的对策。

4、例如，在de 699 25 389t2中描述了一种具有附加电加热元件的热泵。当外部温度低于极限值时，附加的电加热元件被激活，以便加热供应到热泵的空气。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术中已知的问题，并提供一种与现有技术相比改进的操作热泵的方法。该目的通过根据权利要求1所述的方法实现。本发明的其他方面是从属权利要求、示例性实施例的以下描述和附图的内容。

2、根据本发明的热泵将热量传递到在加热回路中循环的流体传热介质。特别地，流体传热介质可以是水。特别地，加热回路可被配置为传热介质在其中循环的管道或管路系统。此外，多个散热器可布置在加热回路中，以将热量从传热介质传递到房间中的空气。

3、例如，加热回路可分为多个液压回路，这些液压回路根据加热目的分开。例如，来自热泵的流可分支到两个或多个流动管路中。第一流可被提供用于加热房间，例如经由散热器或地暖。例如，第二流可被设置为加热水，即通向建筑物中的水龙头，在那里可以导出热水。可替换地，流可从热泵引导到热饮用水存储器，在那里由热泵加热的传热介质可将热量传递到饮用水。这里，传热介质可在闭合回路中从热泵循环。

4、加热回路可进一步包括储热器，例如热水存储器。热泵、用于热泵的控制装置、加热回路、储热器和散热器形成用于提供热量的加热系统，例如用于加热建筑物。特别地，热水存储器可设置在第二流中。例如，热水罐可以是如上所述的热饮用水存储器。

5、优选地，加热系统包括一个外部温度传感器，用于检测建筑物的外部温度。热泵包括用于将热量传递到流体传热介质的电加热棒。控制装置用于控制热泵和加热棒的运行状态。控制装置被配置为执行根据本发明的用于操作热泵的方法。

6、控制装置可配置为根据所获取的加热棒运行时间和/或加热棒消耗的能量以及根据第一和第二极限值设置储热器的储存温度。

7、特别地，外部温度可由外部温度传感器感测。或者，也可以以不同的方式感测外部温度。例如，外部温度可经由网络从服务器接收，或者从另一外部装置发送到热泵的控制装置。

8、当外部温度高于极限温度时，例如通过控制装置获取热泵电加热棒的运行时间。极限温度可被指定，例如，根据建筑物的地理位置。极限温度可特别地对应于热泵的设计温度。通常，热泵可被配置为在一年中的大多数日子有效地运行。为了避免昂贵的超大规模的热泵，热泵可被配置为使得在一年中最冷的日子，当外部温度非常低时，热泵的效率损失可被接受。如果外部温度下降到极限温度以下，电加热棒可提供额外的热输出。

9、极限温度通常是零度以下的温度，且特别地，是可调节的。例如，极限温度可以在-15℃到-5℃之间。当外部温度高于极限温度时，加热棒不应运行。当加热棒被操作时，这可能是热泵的缺陷或效率降低的指示。

10、例如，加热棒的运行时间可以以秒、分钟或小时为单位获取。加热棒的运行时间是指加热棒运行、即消耗电能或将其转化为热能的综合时间段。特别地，获取每天或每24小时的运行时间。此外，还可以获取从热泵的调试开始和/或从热泵的最后维护日期开始的每周、每月、每年的运行时间和/或总运行时间。

11、优选地，加热棒的运行时间与加热棒的相应操作时间一起获取。通过这种方式，可以在以后评估加热棒的使用时间，以及是否存在加热棒特别频繁地操作的特定时间。例如，在夜间温度降低后，加热过快可能导致加热棒被打开以支持热泵达到目标值。

12、当外部温度高于极限温度时，例如通过控制装置可以检测加热棒消耗的能量。消耗的能量也可以通过测量消耗的功率和运行时间并将它们相乘来确定。

13、运行时间的第一个极限值是在固定的时间段内设置的。例如，可以在一天的固定时间段内或在24小时内设置最大运行时间。特别地，第一极限值可以是可变的，并且可以根据各种因素(例如一年中的时间或加热目的)被定义。例如，可以指定几分钟或几个小时的每日最大运行时间，特别是在从15分钟到2小时的范围内。

14、为指定时间段内消耗的能量设置第二个极限值。因此，可以特别监测一天或24小时内消耗的能量是否超过第二极限值。其目的是防止或检测加热棒消耗的能量超过允许的量。与仅单独监测运行时间相比，因此能够可靠地检测加热棒的不期望的操作。第二极限值的示例性范围可以在1和5kwh/天之间，特别是第二极限数值可以是3kwh/天。

15、当超过第一极限值和/或第二极限值时，输出消息。特别地，如果只有在超过两个极限值时才输出消息，这是有利的。在某些情况下，可能希望在短时间内容忍加热棒的高功耗。例如，当在短时间内需要大量热水时，例如当填充浴缸等时，可能会出现这种情况。在某些情况下，仅靠热泵无法满足对热水的这种短期需求。上述“短时间”特别是不超过一小时，优选不超过半小时，特别优选不超过15分钟。当热泵处于紧急运行状态时，不需要输出该消息。

16、特别地，该消息可以是警告，以提醒热泵用户注意加热棒正在或曾经的运行更长时间和/或能耗高于允许或期望的事实。在下文中，用户尤其还可以被理解为被指派和/或负责热泵的维护或加热系统的操作的人等，例如加热技术人员或加热安装人员。

17、此外，消息可以是任何可以进一步电子处理的输出例如以便进行控制干预。为此，消息可以例如通过网络传输到服务器或云。特别地，该消息可以包括关于热泵和/或加热棒的操作状态的大量数据，使得该数据可以在服务器上或云中被进一步存储和/或处理，这将在下面更详细地描述。

18、控制干预可自动进行，也可由控制装置根据消息建议进行以便只有在用户确认后才能进行。或者，该消息可以已经包括对控制干预的建议。有利地，可以报告热泵的可能问题以及该问题的适当解决方案。

19、控制干预可以包括，例如，降低储热器目标温度。当热泵输出不足以达到储热器目标温度时，这可以是特别有利的。

20、控制干预可包括提高储热器目标温度。当热泵输出足以超过储热器目标温度时，这可能是特别有利的。此外，热水可以存储在储热器中以满足高需求(例如，用于填充浴缸)。

21、控制干预可包括调整夜间温度降低。夜间温度降低可能意味着目标温度(例如流和/或储热器的)在夜间降低。夜间温度降低可以在夜间节省能量。然而，一夜之间降低目标温度可具有这样的优点，即热泵在早上的更温和的操作足以在白天再次达到设定温度。然后可以减少加热棒的操作，特别是在较低的外部温度下。

22、控制干预可包括调整加热时间(或操作时间)。例如，当检测到加热棒在早上定期用于加热时(参见夜间温度降低)，可以设置用于通过热泵启动加热过程的较早时间，使得可以在没有(或更少)加热棒的帮助的情况下在指定时间达到目标温度。

23、控制干预可包括调整加热曲线(即目标流动温度对外部温度的依赖性)。这里可以调节加热曲线的梯度和/或平行偏移。

24、热泵的控制装置可以将警告输出到用户的终端，特别是移动终端，如智能手机、平板电脑、笔记本电脑或其他合适的设备。终端可以特别地通过网络(例如互联网)接收警告。可以附加地或者替代地经由控制装置的显示装置来显示警告。

25、该消息或警告可以有利地用于避免热泵的不期望的操作状态。特别地，该警告可以用于确定加热棒已经超过第一和/或第二极限值。然后可以相应地采取适当的对策。例如，该警告可以是热泵运行效率低并且应该执行热泵的维护的指示。

26、特别地，根据一个或多个参数，例如目标流动温度、目标储热温度、外部温度等，热泵的控制装置对热泵进行闭环和/或开环控制。控制装置可以例如经由网络从外部设备接收参数。然而，用于执行热泵的闭环和/或闭环控制的参数也可以被预编程或存储在本地存储设备中。此外，可以通过加热曲线来控制热泵。特别地，操作参数被存储在控制装置中，以用于紧急操作。

27、获取的加热棒的外部温度和/或运行时间和/或加热棒消耗的能量和/或热泵的第一极限值和/或第二极限值和/或控制参数的值可以通过网络从热泵的控制装置传输到云和/或服务器。该值的传输可以独立于上述消息而进行。传输可以以规则的时间间隔进行，例如，使得数据的时间序列在服务器和/或云中变得可用。

28、云和/或服务器可以进一步处理传输的数据和值，特别地，根据第一极限值和第二极限值进行评估。例如，这里也可以使用机器学习，例如为了在早期阶段检测或预测热泵效率的降低。因此，该消息也可以由服务器生成和输出。

29、当指定时间段内的运行时间超过第一极限值和/或加热棒在指定时间段消耗的能量超过第二极限值时，服务器可以确定用于热泵和加热棒的操作的优化控制参数，并且经由网络将优化控制参数传输到热泵的控制装置。

30、第一极限值和/或第二极限值可以根据热泵运行状态进行定义。特别地，可以根据热泵的加热目的来定义操作状态。例如，可以在用于提供热水(即，诸如饮用水的服务用水、例如用于淋浴和/或浴缸)的第一操作状态和用于为加热房间提供热量的第二操作状态之间进行区分。

31、如上所述，在第一操作状态下，加热棒的高功耗可以在短时间内容忍。当热泵处于第一操作状态较长时间时，第二极限值可以相应地增加。

32、在第二种运行状态下，热泵应主要在没有加热棒帮助的情况下运行。第一极限值和/或第二极限值因此可以在第二操作状态下减小。

33、第一极限值和/或第二极限值可以通过加权的方式适应加热目的。相应地，极限值的权重可以在第一操作状态中减小。在第二操作状态中，极限值的权重可以相应地增加。特别地，可以设置加权，使得当加热棒用于加热时(第二操作状态)更早地输出消息。

34、例如，权重可以配置为使功能在加热模式(第二运行状态)下反应更剧烈，即特别是从设定的极限值(权重＝1)开始，而在服务用水加热(第一操作状态)期间加热棒的操作可以被更多地容忍(权重＞1)，因为在短期内需要高输出以能够提供足够的热水。因此，特别是在第一操作状态下，提供热水比避免加热棒的操作更重要。为了实现这一点，允许的运行时间(第一极限值)或允许的能量消耗(第二极限值)可以通过将其乘以大于1的加权因子来增加。

35、例如，可以使用等于2的加权因子。例如，这可以以这样的方式实现，即加热棒可以运行30分钟(第一极限值)用于加热并且运行一小时用于制备热水。相应地，第二极限值可以被定义为使得每天允许用于加热操作的加热棒消耗2kwh的能量和用于制备热水的加热棒的消耗4kwh的能量。系数为2的权重在这里应理解为，在采取适当的对策之前，加热棒在第一操作状态下的运行时间可能是第二操作状态的两倍，或者消耗的能量可能是第二操作状态的两倍。