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    • 专利摘要:
    Die Erfindung betrifft eine Auswerteeinheit für Kältemaschinen, insbesondere für Wärmepumpen, mit einer Messeinrichtung zur Ermittlung von ausgangsseitig der Kältemaschine vorliegenden leistungsausgaberelevanten Größen, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (21) zusätzlich Verbrauchsgrößen ausschließlich von kältemaschinen- und/oder wärmepumpenrelevanten Bauteilen ermittelt, dass eine Recheneinrichtung (22) vorgesehen ist, die aus den leistungsausgaberelevanten Größen und den Verbrauchsgrößen eine Kenngröße berechnet, und dass eine Anzeigeeinrichtung (23) vorgesehen ist zur Anzeige der Kenngröße.
    公开号:DE102004011357A1
    申请号:DE200410011357
    申请日:2004-03-05
    公开日:2005-09-22
    发明作者:Oliver Kohlsch；Friedbert Wiesing
    申请人:Oliver Kohlsch；Friedbert Wiesing；
    IPC主号:F25B49-00
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft eine Auswerteeinheit für Kältemaschine, insbesondere für Wärmepumpen, miteiner Messeinrichtung zur Ermittlung von ausgangsseitig der Kältemaschinevorliegenden leistungsausgaberelevanten Größen.
    [0002] Ausder DE 41 19 454 A1 isteine Auswerteeinheit füreine Heizungsanlage bekannt, bei der leistungsausgaberelevante Größen wiedie Vorlauftemperatur, die Rücklauftemperaturund der Volumenstrom/Massenstrom des Wärmeträgers gemessen werden zur Ermittlungeines Wirkungsgrades der Heizungsanlage. Bei dieser Kenngrößenbestimmung fließen jedochnur den Wärmeträger unmittelbarbetreffende Größen, nämlich beispielsweiseder Massenstrom, ein. Nachteilig an der bekannten Auswerteeinheitist, dass nicht alle wesentlichen Größen, insbesondere elektrischeGrößen, beider Kenngrößenbestimmungberücksichtigtwerden.
    [0003] Aufgabeder vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Auswerteeinheit für Kältemaschinenderart weiterzubilden, dass einem Benutzer komfortabel Kenngrößen derKältemaschineunter Berücksichtigungaller leistungsrelevanten Größen bereitgestellt werden.
    [0004] ZurLösungdieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriffdes Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die MesseinrichtungzusätzlichVerbrauchsgrößen ausschließlich vonkältemaschinen-und/oder wärmepumpenrelevantenBauteilen ermittelt, dass eine Recheneinrichtung vorgesehen ist,die aus den leistungsausgaberelevanten Größen und den Verbrauchsgrößen eineKenngröße berechnet,und dass eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen ist zur Anzeige derKenngröße.
    [0005] Derbesondere Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass dem Benutzerder Kältemaschine durchdie erfindungsgemäß ausgebildeteAuswerteeinheit eine vollständigeund genaue Angabe von Kenngrößen bereitgestelltwird.
    [0006] Grundgedankeder Erfindung ist es, alle leistungsrelevanten Größen einerKältemaschine,also zum einen die leistungsausgaberelevanten und zum anderen dieleistungseingaberelevanten Größen messtechnischzu ermitteln, in einer Recheneinrichtung zu verarbeiten und anschließend ineiner Anzeigeeinrichtung fürden Benutzer zur Anzeige zu bringen. Dabei ermittelt die Messeinrichtungausschließlichdie von kältemaschinen-bzw. wärmepumpenrelevantenBauteilen abgegebenen bzw. aufgenommenen Leistungsgrößen, sodass die kältemaschinenspezifischenKenngrößen identifiziertund gesondert angezeigt werden können.
    [0007] Nacheiner besonderen Ausführungsform derErfindung ist die Kältemaschineals eine Wärmepumpeausgebildet, die einen Bestandteil einer Heizungsanlage bildet.Neben leis tungsausgaberelevanten Größen der Vorlauftemperatur,der Rücklauftemperaturund des Volumenstromes werden auch leistungseingaberelevante Verbrauchsgrößen, wiez. B. die elektrische Leistungsaufnahme der Wärmepumpe, gemessen und in derRecheneinrichtung weiterverarbeitet. Vorteilhaft ermöglicht dieAuswerteeinheit die Berechnung und Anzeige einer Leistungszahl ε, die dieEffizienz der Wärmepumpewiedergibt. Weiterhin kann die Arbeitszahl εa bezogen aufeinen Tag oder eines Jahres oder eines frei bestimmbaren Zeitraumesberechnet und dargestellt werden. Bei Einsatz einer elektrischenWärmepumpe kannder aktuelle Energieverbrauch (elektrische Wirkleistung), die aktuellenTemperaturwärme,die Nutzwärmemengeetc. angezeigt werden.
    [0008] Nacheiner Weiterbildung der Erfindung weist die Auswerteeinheit einenMikrokontroller auf, der übereinen Speicher und ein Kenngrößenprogrammverfügt,so dass alle relevanten Kennwerte ermittelt, abgespeichert, weiterverarbeitet,mit abgespeicherten Kennwerten verglichen und dann angezeigt werdenkönnen.
    [0009] Vorzugsweiseist der Mikrokontroller reprogrammierbar ausgebildet, so dass Programmänderungenmöglichsind.
    [0010] Vorteilhaftkann die Auswerteeinheit in eine vorhandene Heizungsanlage integriertwerden, in der beispielsweise eine Wärmepumpe installiert ist. Es brauchenlediglich Messwertaufnehmer an den entsprechenden Verbindungsleitungendes Wärmeträgers bzw.des Energieträgers(elektrischer Strom) eingerichtet werden, die über entsprechende Messleitungenan die Auswerteeinheit angekoppelt sind. Vorteilhaft kann eine vorhandeneHeizungsanlage mit einer erfindungsgemäßen Auswerteeinheit nachgerüstet werden.
    [0011] WeitereVorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
    [0012] EinAusführungsbeispielder Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
    [0013] Eszeigen:
    [0014] 1 einschematisches Blockschaltbild einer Heizungsanlage mit einer erfindungsgemäßen Auswerteeinheitund
    [0015] 2 einBlockschaltbild eines Mikrokontrollers der Auswerteeinheit.
    [0016] DieErfindung findet Anwendung in Heizungssystemen, die auf Basis einerWärmepumpe miteinem flüssigenWärmeträger für die Wärmeverteilungund/oder Kälteverteilungarbeiten. Zusätzlich kanndas Heizungssystem 1 eine mit fossilen Brennstoffen befeuertenWärmeerzeugerund/oder eine Solaranlage aufweisen. Das Heizungssystem 1 kann eineEnergiequelle auf Basis von Luft oder Wasser oder Erdwärme nutzen.
    [0017] In 1 isteine elektrische Wärmepumpe 3 desHeizungssystems 1 dargestellt, die in üblicher Weise einen mittelseines Elektromotor 4 betriebenen Verdichters 3', ein Drosselventil 3'' sowie zwei Wärmeübertrager 5, 5' aufweist. Einerster Wärmeüberträger 5 istmit einem Energiequellenkreis 7' gekoppelt, der zweite Wärmeübertrager 5' ist mit einem Heizkreis 2 gekoppelt.Der Wärmeübertrager 5 ermöglicht beispielsweisedie in der Erde gespeicherte Wärmeenergieauf ein Kältemittelzu übertragenund mittels eines (oder mehrerer) elektrischer Verdichter 3' auf ein zum Heizennutzbares Temperaturniveau zu heben, um dann über den Wärmeübertrager 5' auf den Wärmeträger desHeizkreises 2 zu übertragen indemder Wärmeträger mittelseiner Umwälzpumpe 9 zueinem Heizkörper 10 odermittels einer Umwälzpumpe 11 zueinem Brauchwasserspeicher 12 gefördert wird. Zur Umwälzung desWärmeträgers inden Bodenspeicher 7 ist eine weitere Umwälzpumpe 13 vorgesehen.
    [0018] DieUmwälzpumpen 9 und 11 werdenmittels eines Relais' 14 betätigt, wobeilediglich dessen Steueranschluss 15 genauso wie die Anschlüsse 16, 17, 18 desMotors 4 von einem Energieeingang 19 einer Auswerteeinheit 20 abgegriffenwerden. Der Arbeitsstrom der Umwälzpumpen 9 und 11 wirddurch die Auswerteeinheit nicht erfasst. Der Steuerstrom des Relais' 14 istvernachlässigbarklein, so dass lediglich die Verbrauchsgrößen der unmittelbar wärmepumpenrelevantenBauteile erfasst werden.
    [0019] DieAuswerteeinheit 20 weist zum einen eine Messeinrichtung 21,eine Recheneinrichtung 22 und eine Anzeigeeinrichtung 23 auf,so dass leistungsausgabe- und leistungseingaberelevante Größen der Wärmepumpe 3 stetsermittelt, verarbeitet und ausgegeben werden können.
    [0020] Wiebesser aus 2 zu ersehen ist, umfasst dieMesseinrichtung 21 zum einen eine Wirkleistungsmessanordnung 24,mittels derer die Wirkleistung der Wärmepumpe 3 sowie derUmwälzpumpen 9, 11, 13 sowiedes Relais 14 ermittelt werden kann. Zu diesem Zweck wirdin üblicherWeise der elektrische Strom bzw. der Spannungsfall an den jeweiligenPhasen L1, L2, L3 abgegriffen. Überden Energieeingang 19 werden die leistungseingaberelevantenGrößen derWärmepumpe 3 ermittelt.Sie stellen Verbrauchsgrößen für die wärmepumpenrelevantenBauteile, nämlichfür dieWärmepumpe 3,für dieUmwälzpumpen 9, 11, 13 undfür dasRelais 14 dar.
    [0021] Gegebenenfallskönnennoch weitere Verbrauchsgrößen ermitteltwerden, wenn weitere Bauteile vorgesehen sind.
    [0022] DieMesseinrichtung 21 weist weiterhin einen Temperatureingang 25 auf,an dem die aktuelle Vorlauftemperatur 26 und die aktuelleRücklauftemperatur 27 desHeizkreises 2 anliegen. Zu diesem Zweck sind in einem Vorlauf 29 desHeizkreises 2 und in einem Rücklauf 30 desselbenein Messwertaufnehmer T1 bzw. T2 sowie entsprechende Verbindungsleitungen 31, 32 vorgesehen,so dass stets die aktuellen Vorlauf- bzw. und Rücklauftemperaturen an dem Temperatureingang 25 anliegen.Eine Temperaturdifferenzmessanordnung 32 ist vorgesehen,um die Temperaturdifferenz in digitaler Form einem Eingang einesMikrokontrollers 33 der Recheneinrichtung 22 bereitzustellen.
    [0023] Fernerumfasst die Messeinrichtung 21 eine Volumenstrommessanordnung 34,an dessen Eingang 35 ein mittels eines an dem Vorlauf bzw.Rücklauf 29 angeordnetenMesswertaufnehmers 36 ermittelten Volumenstromsignal 37 anliegt.
    [0024] Beiden Temperatursignalen 26, 27 und dem Volumenstromsignal 37 handeltes sich um leistungsausgaberelevante Größen der Wärmepumpe 3, die indigitaler Form aufbereitet an dem Eingang des Mikrokontrollers 33 zurVerfügungstehen. Die Wirkleistungsmessanordnung 24 stellt dem Mirkokontroller 33 einWirkleistungsmesssignal 38 zur Verfügung, so dass mittels einesin dem Mirkokontroller 33 implementierten KenngrößenprogrammsKenngrößen der Wärmepumpe 3 berechnetund dann in einer LCD-Anzeige 39 der Anzeigeeinrichtung 23 visualisiertwerden können.
    [0025] Vorzugsweiseist der Mikrokontroller 33 reprogrammierbar ausgebildet,so dass Änderungen andem Programm leicht vorgenommen werden können.
    [0026] DerMikrokontroller 33 ermöglichtdie Berechnung folgender Kennwerte: – Ermittlungder Leistungskennzahl ε alsQuotient aus der abgegebenen Wärmeleistungzu der erforderlichen elektrischen Antriebsleistung; – Ermittlungeiner Arbeitskennzahl εa als Quotient aus der von der Heizungsanlage 1 abgegebenen Wärme in einemZeitintervall zu der elektrisch aufgenommenen Antriebsenergie bezogenauf einen Zeitintervall. Bei dem Zeitintervall kann es sich um einenTag, ein Jahr oder einer anderen Zeiteinheit handeln; – Ermittlungdes aktuellen Energieverbrauchs (Wirkleistungsverbrauch); – Anzeigeder aktuellen Temperaturwerte (Vorlauftemperatur, Rücklauftemperatur); – Ermittlungder aktuellen Nutzwärmemenge; – Ermittlungeines Summen-Verbrauchszählers derelektrischen Energie; – Ermittlungeines Summennutz-Wärmemengenzählers; – Ermittlungeiner durchschnittlichen Arbeitskennzahl der Heizungsanlage 1; – Betriebsstundenzähler desElektromotors (Motorverdichters);
    [0027] Dieermittelten Kennzahlen könnenin der LCD-Anzeige 39 angezeigt werden. Mittels Bedientasten 40 kannder Mikrokontroller 33 von außen gesteuert werden. DurchBetätigungder Bedientasten 40 könnenbeispielsweise die entsprechenden Kennzahlen abgerufen und zur Darstellunggebracht werden. Weiterhin könnenauch Parameteränderungen eingegebenwerden.
    [0028] DerMikrokontroller 33 ist mittels einer V24-Schnittstelle 41 miteinem externen Rechner, beispielsweise mit einem Notebook oder einemPersonal Computer, verbindbar, so dass Programmänderungen auf einfache Weiseextern vorgenommen und zu dem Mikrokontroller 33 übertragenwerden können.
    [0029] DemMikrokontroller 33 kann ein Messdatenspeicher 42 zugeordnetsein, in dem die ermittelten Messdaten zu Dokumentations- bzw. Protokollzweckenabgespeichert werden können.
    [0030] Darüber hinausist der Mikrokontroller 33 mit einem Netzteil 43 undeinem RTC 44 verbunden.
    [0031] Nacheiner alternativen Ausführungsform kanndie Heizungsanlage auch eine anders ausgestaltete Wärmepumpeaufweisen. Es ist auch möglich,die Auswerteeinheit 20 für Kühlanlagen einzusetzen. AlsWärmeträger kannneben Wasser auch ein Wasserfrostschutzgemisch oder Luft eingesetzt werden.Die Auswerteeinheit beschränktsich auf die Anwendung eines flüssigkeitsgeführten Heiz-oder Kühlkreises.
    [0032] Esversteht sich, dass die Auswerteeinheit für das Heizungssystem 1 aufBasis der Wärmepumpenicht nur zu Heizzwecken, sondern auch zu Kühlzwecken genutzt werden kann.
    权利要求:
    Claims (9)
    [1] Auswerteeinheit für Kältemaschinen, insbesonderefür Wärmepumpen,mit einer Messeinrichtung zur Ermittlung von ausgangsseitig derKältemaschinevorliegenden leistungsausgaberelevanten Größen, dadurch gekennzeichnet,dass die Messeinrichtung (21) zusätzlich Verbrauchsgrößen ausschließlich vonkältemaschinen- und/oder wärmepumpenrelevantenBauteilen ermittelt, dass eine Recheneinrichtung (22) vorgesehenist, die aus den leistungsausgaberelevanten Größen und den Verbrauchsgrößen eineKenngröße berechnet,und dass eine Anzeigeeinrichtung (23) vorgesehen ist zurAnzeige der Kenngröße.
    [2] Auswerteeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Messeinrichtung (21) an einer Heizungsanlage (1)enthaltend eine Wärmepumpe(3) mit einem elektrischen Motorverdichter (4)anschließbarist, wobei als leistungsausgaberelevante Größen die Vorlauftemperatur (26),die Rücklauftemperatur(27) und der Volumenstrom (36, 37) desWärmeträgers (2)und als Verbrauchsgrößen dieelektrische Leistungsaufnahme des Motorverdichters (4) außer derim Heizkreis vorhandenen Pumpen (9, 11) gemessenwird, so dass in der Recheneinrichtung (22) als Kenngröße zumindesteine Leistungskennzahl (ε)und eine auf eine Zeiteinheit bezogene Arbeitskennzahl (εa)berechenbar sowie in der Anzeigeeinrichtung (23) visuelldarstellbar ist.
    [3] Auswerteeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass die Heizungsanlage (1) mit einem flüssigen Wärmeträger (2)betreibbar ist und einen mit fossilen Brennstoffen befeuerten Wärmeerzeuger und/odereine Solaranlage und/oder einen Wärmeenergiespeicher (7, 12)umfasst.
    [4] Auswerteeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Messeinrichtung (21)als Verbrauchsgröße die elektrische Leistungsaufnahmeeiner in einem Energiequellenkreis eingangsseitig der Wärmepumpe(3) angeordnete Umwälzpumpe(13) und im Heizkreis ausgangsseitig der Wärmepumpe(3) lediglich der Steuerstrom eines Relais' (14), mittelsdessen die Umwälzpumpen(9, 11) des Heizkreises betrieben werden, messbarist und dass der ermittelte Messwert in die durch die Recheneinrichtung(22) bewirkte Berechnung der Kenngröße einfließt.
    [5] Auswerteeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis4, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung (22)einen Mikrokontroller (33) umfasst mit mindestens einemSpeicher und/oder einem Analog-Digital-Wandler und/oder Schnittstellenzu externen Datengeräten.
    [6] Auswerteeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrokontroller (33)reprogrammierbar ist.
    [7] Auswerteeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis6, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrokontroller (33)ein Kenngrößenprogrammzur Steuerung eines Auswerteprozesses aufweist, mittels dessen diezur Berechnung der Kenngröße erforderlichen Messgrößen ermittelt,berechnet und dann in der Anzeigeeinrichtung (23) angezeigtwerden.
    [8] Auswerteeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmepumpe (3) ein Relais(14) zugeordnet ist zum Schalten von mindestens einer Umwälzpumpe(9, 11) und dass nur die Energieaufnahme des Relais' (14) als Verbrauchsgröße in dieBerechnung der Kenngrößen einfließt.
    [9] Verwendung der Auswerteeinheit (20) zurIntegration in einer vorhandenen Heizungsanlage (1), wobeiEingangsgrößen derAuswerteeinheit (20) durch Anschluss derselben an vorhandeneVerbindungsleitungen der Bauteile (3, 10, 12)der Heizungsanlage (1) erfolgt.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004011357B4|2006-07-13|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-09-22| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2006-03-23| 8125| Change of the main classification|Ipc: F25B 49/02 AFI20051017BHDE |
    2007-01-04| 8364| No opposition during term of opposition|
    2011-01-27| 8327| Change in the person/name/address of the patent owner|Owner name: WIESING, FRIEDBERT, 33129 DELBRUECK, DE |
    2011-01-27| 8381| Inventor (new situation)|Inventor name: KOHLSCH, OLIVER, 33129 DELBRUECK, DE Inventor name: WIESING, FRIEDBERT, 33129 DELBRUECK, DE |
    2011-07-14| R081| Change of applicant/patentee|Owner name: FLEITMANN, JOERG MICHAEL, DE Free format text: FORMER OWNER: WIESING, FRIEDBERT, 33129 DELBRUECK, DE Effective date: 20110509 Owner name: WIESING, FRIEDBERT, DE Free format text: FORMER OWNER: WIESING, FRIEDBERT, 33129 DELBRUECK, DE Effective date: 20110509 |
    2014-10-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    2015-01-15| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|Effective date: 20141001 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410011357|DE102004011357B4|2004-03-05|2004-03-05|Auswerteeinheit für eine Wärmepumpe einer Heizungsanlage|DE200410011357| DE102004011357B4|2004-03-05|2004-03-05|Auswerteeinheit für eine Wärmepumpe einer Heizungsanlage|
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