Wärmepumpenvorrichtung, Wärmepumpe mit einer solchen Wärmepumpenvorrichtung und Verfahren zum Betrieb einer solchen Wärmepumpenvorrichtung

Stand der Technik

Es ist bereits eine Wärmepumpenvorrichtung mit zumindest einer Steuereinheit zu einem Steuern, insbesondere Regeln, einer Wärmepumpe und mit zumindest einer Speichereinheit zu einem Speichern zumindest eines Betriebsparameters der Wärmepumpe, der dazu vorgesehen ist, von der Steuereinheit zu einem Steuern, insbesondere Regeln, der Wärmepumpe verarbeitet zu werden, vorgeschlagen worden.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einer Wärmepumpenvorrichtung mit zumindest einer Steuereinheit zu einem Steuern, insbesondere Regeln, einer Wärmepumpe und mit zumindest einer Speichereinheit zu einem Speichern zumindest eines Betriebsparameters der Wärmepumpe, der dazu vorgesehen ist, von der Steuereinheit zu einem Steuern, insbesondere Regeln, der Wärmepumpe verarbeitet zu werden.

Es wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, einen in der Speichereinheit hinterlegten aus einer zulässigen Wertespanne des Betriebsparameters ausgewählten zu vermeidenden Wert des Betriebsparameters bei einem Steuern, insbesondere Regeln, der Wärmepumpe zu berücksichtigen. Die Wärmepumpenvorrichtung ist insbesondere eine Elektronikbaugruppe, optional eine Montageeinheit, für eine Wärmepumpe. Alternativ kann die Wärmepumpen- Vorrichtung die gesamte Wärmepumpe, insbesondere einschließlich eines Kältemittelkreises der Wärmepumpe, umfassen. Die Wärmepumpe ist insbesondere zu einem Temperieren, insbesondere Beheizen und/oder Kühlen, zumindest eines Raums, insbesondere eines Raums eines Gebäudes, eines Fahrzeugs, eines fliegenden Baus oder dergleichen vorgesehen. Besonders bevorzugt ist die Wärmepumpe als Einzelgerät ausgebildet. Alternativ ist die Wärmepumpe als Split-Wärmepumpe ausgebildet. Die Wärmepumpe ist insbesondere zu einer Innenaufstellung und/oder Inneninstallation innerhalb des Gebäudes, des Fahrzeugs und/oder des fliegenden Baus vorgesehen. Alternativ ist die Wärmepumpe zu einer Außenaufstellung außerhalb des Gebäudes, des Fahrzeugs und/oder des fliegenden Baus vorgesehen.

Die Wärmepumpenvorrichtung ist vorzugsweise dazu vorgesehen, einen Betrieb der Wärmepumpe in Abhängigkeit von einer Einsatzsituation der Wärmepumpe anzupassen. Die Einsatzsituation ist beispielsweise abhängig von einem Einsatzort der Wärmepumpe und/oder von einem Bediener der Wärmepumpe, insbesondere einem Nutzer des von der Wärmepumpe temperierten Raums. Die Wärmepumpenvorrichtung ist insbesondere dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von der Einsatzsituation der Wärmepumpe zumindest einen Betriebszustand der Wärmepumpe zu vermeiden.

Die Steuereinheit umfasst zumindest eine Steuerelektronik. Insbesondere umfasst die Steuerelektronik eine Prozessoreinheit und einen Speicher sowie ein in dem Speicher gespeichertes Betriebsprogramm. Alternativ ist die Steuerelektronik durch eine analoge Logikschaltung realisiert. Der Speicher der Steuereinheit kann einstückig mit der Speichereinheit ausgebildet sein oder durch ein von der Speichereinheit unabhängiges Bauteil realisiert sein. Die Speichereinheit umfasst vorzugsweise zumindest ein nicht flüchtiges Speicherelement, in welchem der zu vermeidende Wert des Betriebsparameters hinterlegt ist. Das Speicherelement kann beispielsweise als Festwertspeicher, als Flash-Speicher, als electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM), als erasable programmable read-only memory (EPROM), als, insbesondere batteriegepuffertes und/oder nicht-flüchtiges, Random-Access Memory (RAM) oder dergleichen ausgebildet sein. Vorzugsweise weist die Steuereinheit und die Speichereinheit eine gemeinsame Platine auf, auf welcher die Steuerelektronik und das Speicherele- ment gemeinsam angeordnet sind. Alternativ sind die Steuereinheit und die Speichereinheit separat voneinander, insbesondere auf unterschiedlichen Platinen, angeordnet.

Die Steuereinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, die Wärmepumpe in Abhängigkeit von dem zu vermeidenden Wert des Betriebsparameters zu steuern, insbesondere zu regeln. Insbesondere ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, einen Sollwert des Betriebsparameters zu ermitteln, insbesondere um einen angefragten Temperierungsbedarf des mit der Wärmepumpe temperierten Raums zu decken. Der Sollwert wird beispielsweise in Abhängigkeit von einer Außentemperatur, einer Heizkurve, einer Rücklauftemperatur oder dergleichen ermittelt. Insbesondere umfasst das Betriebsprogramm der Steuervorrichtung zumindest eine Anweisung, bei einer Ermittlung des Sollwerts des Betriebsparameters einen anderen Wert des Betriebsparameters als den zu vermeidenden Wert zu verwenden. Vorzugsweise ist in der Speichereinheit ein zu vermeidender Wertebereich hinterlegt, der den zu vermeidenden Wert umfasst. Insbesondere ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, den Sollwert des Betriebsparameters außerhalb des zu vermeidenden Wertebereichs zu wählen. Alternativ ist in der Speichereinheit ein Mindestabstand für den Sollwert von dem zu vermeidenden Wert in einem Parameterraum des Betriebsparameters hinterlegt. In der Speichereinheit sind optional mehrere zu vermeidende Werte und/oder Wertebereiche des Betriebsparameters und/oder zu vermeidende Werte und/oder Wertebereiche eines weiteren Betriebsparameters hinterlegt, welche von der Steuereinheit bei einem Steuern, insbesondere Regeln, der Wärmepumpe berücksichtigt werden.

Der Betriebsparameter beschreibt insbesondere einen Betriebszustand einer Fluidfördereinheit der Wärmepumpe. Die Fluidfördereinheit ist beispielsweise als Kompressor, als Pumpe oder als Ventilator ausgebildet und umfasst insbesondere einen Motor. Der Betriebsparameter ist beispielsweise als Drehzahl oder als elektrische Leistungsaufnahme der Fluidfördereinheit, insbesondere des Motors, ausgebildet. Die Fluidfördereinheit kann dazu vorgesehen sein, ein Kältemittel des Kältemittelkreises der Wärmepumpe umzuwälzen und/oder einen mit dem Kältemittelkreis temperierten Wärmeträger, insbesondere Heizungswasser oder Raumluft, zu fördern. Der zu vermeidende Wert des Betriebsparameters liegt insbesondere innerhalb der zulässigen Wertespanne des Betriebsparameters. Die zulässige Wertespanne des Betriebsparameters wird von einem Hersteller der Wärmepumpe und/oder einem Hersteller von Einzelkomponenten der Wärmepumpe, beispielsweise unter Laborbedingungen, in einem Testzentrum oder unter sonstigen standardisierten Bedingungen, ermittelt und/oder, insbesondere in Abhängigkeit von Erfahrungswerten, festgelegt. Vorzugsweise ist die zulässige Wertespanne insbesondere als Konstante in dem Betriebsprogramm der Steuereinheit festgelegt. Der zu vermeidende Wert des Betriebsparameters ergibt sich insbesondere aus dem Zusammenspiel der Wärmepumpe mit der Einsatzsituation der Wärmepumpe. Beispielsweise wird eine Emission der Wärmepumpe während eines Betriebs der Wärmepumpe in zumindest einer Einsatzsituation bei dem zu vermeidenden Wert ungenügend gedämpft, verstärkt, interagiert auf unvorhergesehene Weise mit der Umgebung und/oder wird von einem Bediener als besonders unangenehm empfunden. Eine Emission kann insbesondere eine Schallemission, eine Lichtemission, mechanische Vibrationen, elektromagnetische Strahlung im Radiowellen- und/oder Mikrowellenbereich oder dergleichen sein. Beispielsweise ist die Wärmepumpe in einer bestimmten Einsatzsituation bei dem zu vermeidenden Wert ineffektiv und/oder wird von einem Bediener als ineffektiv wahrgenommen. Die Wärmepumpe ist insbesondere bei einer zu niedrigen oder zu hohen Heizleistung und/oder Kühlleistung ineffektiv. Der zu vermeidende Wert kann insbesondere von einem Installateur der Wärmepumpe und/oder von einem Bediener während eines Betriebs der Wärmepumpe in dem Speicherelement hinterlegt und/oder geändert werden.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Wärmepumpenvorrichtung kann ein Betrieb der Wärmepumpe vorteilhaft an eine bestimmte Einsatzsituation flexibel und präzise angepasst werden. Insbesondere kann ein für eine bestimmte Einsatzsituation ungünstiger und/oder unerwünschter Betriebszustand vorteilhaft vermieden werden.

Ferner wird vorgeschlagen, dass in der Speichereinheit eine mit dem zu vermeidenden Wert des Betriebsparameters verknüpfte Straffunktion hinterlegt ist. Die Straffunktion gibt insbesondere einen Grad der Vermeidung an. Die Steuereinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, mittels eines Verfahrens zur Optimierung den Sollwert des Betriebsparameters zu ermitteln. Das Verfahren zur Optimierung kann den Sollwert beispielsweise für einen möglichst geräuscharmen Betrieb, einen möglichst energieeffizienten Betrieb, eine möglichst schnelle Temperierung des Raums oder dergleichen optimieren. Insbesondere gewichtet die Steuereinheit in dem Verfahren zur Optimierung den zu vermeidenden Wert mit der Straffunktion. Die Straffunktion kann beispielsweise eine Wahrscheinlichkeit beeinflussen, mit welcher der zu vermeidende Wert als Sollwert benutzt wird, und/oder ein Maß für den Mindestabstand des Sollwerts von dem zu vermeidenden Wert variieren. Insbesondere ist die Wahrscheinlichkeit, dass der zu vermeidende Wert dennoch verwendet wird, umso geringer, je größer der von der Straffunktion codierte Grad der Vermeidung ist. Insbesondere ist der Mindestabstand umso größer, je größer der von der Straffunktion codierte Grad der Vermeidung ist. Die Straffunktion kann den Grad der Vermeidung stufenweise oder kontinuierlich codieren. Beispielsweise ist in der Speichereinheit eine Tabelle mit allen zu vermeidenden Werten des Betriebsparameters und einem jeweiligen Grad der Vermeidung, insbesondere als Einzelwert, hinterlegt. Alternativ oder zusätzlich ist dem zu vermeidenden Wert eine Verteilungsfunktion im Parameterraum des Betriebsparameters zugeordnet, beispielsweise eine Gaußverteilung, wobei der zu vermeidende Wert den Mittelwert bildet und der Grad der Vermeidung insbesondere durch Höhe und/oder Halbwertsbreite ausgedrückt wird. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird ein Betrieb der Wärmepumpe trotz zu vermeidender Werte des Betriebsparameters vorteilhaft wenig eingeschränkt. Insbesondere kann vorteilhaft oft ein Kompromiss zwischen zu vermeidenden Werten und optimalen Sollwerten gefunden werden.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die Speichereinheit zumindest ein Rückmeldespeicherelement aufweist, welches zu einem Speichern einer Bewertung eines Werts des Betriebsparameters vorgesehen ist. Das Rückmeldespeicherelement ist vorzugsweise zumindest ein nicht flüchtiges Speicherelement, um die Bewertung des Betriebsparameters abzuspeichern. Das Rückmeldespeicherelement kann beispielsweise als Festwertspeicher, als Flash-Speicher, als electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM), als erasable programmable read-only memory (EPROM), als, insbesondere batteriegepuffertes und/oder nicht-flüchtiges, Random-Access Memory (RAM) oder dergleichen ausgebildet sein. Das Rückmeldespeicherelement kann identisch mit dem Spei- cherelement für den zu vermeidenden Wert sein oder separat von dem Speicherelement für den zu vermeidenden Wert abgespeichert sein. Das Rückmeldespeicherelement ist insbesondere dazu vorgesehen, eine Vielzahl von Bewertungen zu sammeln, um den zu vermeidenden Wert und/oder einen weiteren zu vermeidenden Wert in Abhängigkeit von den Bewertungen zu ermitteln. Optional umfasst die Wärmepumpenvorrichtung zumindest eine Sensoreinheit, um einen Parameter als Bewertung zu erfassen und insbesondere mit dem Wert des Betriebsparameters zum Zeitpunkt der Erfassung des Parameters in dem Rückmeldespeicherelement zu speichern. Zusätzlich oder alternativ erfolgt eine Bewertung durch eine Bedienereingabe mittels einer Bedienerschnittstelle der Wärmepumpenvorrichtung. Die Bedienerschnittstelle umfasst vorzugsweise Eingabeelemente und/oder Ausgabeelemente, beispielsweise ein Display, insbesondere einen Touchscreen, Tasten, Schieber, ein Mikrofon, ein Lautsprecher oder dergleichen. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, die Bewertung auszuwerten. Alternativ weist die Wärmepumpenvorrichtung zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zu einer Übermittelung der Bewertung an eine externe Recheneinheit auf. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung können Bewertungen verschiedener Werte des Betriebsparameters über einen vorteilhaft langen Zeitraum gesammelt werden. Insbesondere können Bewertungen der Werte des Betriebsparameters vorteilhaft unter den tatsächlich vorhandenen Bedingungen der Einsatzsituation erfasst werden.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Wärmepumpenvorrichtung zumindest eine, insbesondere die bereits genannte, Kommunikationsschnittstelle zu einer Änderung des zu vermeidenden Werts und/oder zu einem Hinterlegen eines weiteren zu vermeidenden Werts umfasst. Die Kommunikationsschnittstelle ist insbesondere dazu vorgesehen, mit einer externen Bedieneinheit Daten auszutauschen, insbesondere die Bewertung des Betriebsparameters von der externen Bedieneinheit abzufragen. Die externe Bedieneinheit kann beispielsweise ein Smartphone, ein Tablet, eine Smarthome-Bedieneinheit, eine Fernbedienung der Wärmepumpenvorrichtung, ein Sprachassistent oder dergleichen sein. Die Kommunikationsschnittstelle ist besonders bevorzugt drahtlos, insbesondere funkwellengebunden, ausgebildet. Die Kommunikationsschnittstelle umfasst beispielsweise eine wireless local area network (WLAN)-Schnittstelle, eine Wi Fi- Schnittstelle, eine Bluetooth-Schnittstelle, eine ZigBee-Schnittstelle oder derglei- chen. Zusätzlich oder alternativ umfasst die Kommunikationsschnittstelle zumindest eine leitungsgebundene Schnittstelle, insbesondere eine Ethernetschnittstelle. Die Kommunikationseinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, via Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) und/oder User Datagram Protocol (UPD) Daten auszutauschen. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine Bewertung des Betriebsparameters vorteilhaft bedienerfreundlich, beispielsweise über eine App, erfolgen.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Wärmepumpenvorrichtung zumindest eine, insbesondere die bereits genannte, Sensoreinheit zu einer Ermittlung des zu vermeidenden Werts des Betriebsparameters umfasst. Vorzugsweise ist die Sensoreinheit frei beweglich relativ zu der Steuereinheit ausgebildet. Insbesondere umfasst die Sensoreinheit zumindest ein Kommunikationselement, insbesondere pro Sensorelement, zu einer Übertragung von Daten von einem Sensorelement der Sensoreinheit zu der Steuereinheit und/oder der Speichereinheit, insbesondere mittels der Kommunikationseinheit. Das Kommunikationselement ist beispielsweise als Ethernetschnittstelle ausgebildet. Das Kommunikationselement ist insbesondere dazu vorgesehen, via TCP/IP und/oder UPD Daten an die Steuereinheit zu senden. Alternativ ist das Kommunikationselement als drahtloses, insbesondere funkwellengebundenes, Kommunikationselement ausgebildet, insbesondere als WLAN-Schnittstelle, als Wi Fi-Schnittstelle, als Bluetooth- Schnittstelle, als ZigBee-Schnittstelle oder dergleichen. Die Sensoreinheit umfasst beispielsweise zumindest ein akustisches Sensorelement, insbesondere zumindest ein Mikrofon und/oder einen Infraschallsensor, insbesondere zu einer Erfassung einer Geräuschemission der Wärmepumpe und/oder von Vibrationen. Vorzugsweise umfasst die Sensoreinheit eine Vielzahl an akustischen Sensorelementen. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann die Bewertung des Werts des Betriebsparameters vorteilhaft automatisiert durchgeführt werden.

Weiterhin wird eine Wärmepumpe mit zumindest einem Kältemittel kreis und mit zumindest einer erfindungsgemäßen Wärmepumpenvorrichtung vorgeschlagen. Die Wärmepumpe kann als Absorptionswärmepumpe oder als Kompressionswärmepumpe ausgebildet sein. Vorzugsweise umfasst die Wärmepumpe zumindest ein Gehäuse, in welchem der Kältemittelkreis und die Wärmepumpenvorrichtung angeordnet sind. Alternativ sind der Kältemittelkreis und die Wärme- pumpenvorrichtung in unterschiedlichen, insbesondere voneinander separaten, Gehäusen angeordnet. Die Sensoreinheit ist bevorzugt frei beweglich gegen das/die Gehäuse ausgebildet. Der Kältekreis umfasst insbesondere die Fluidfördereinheit zu einem Umwälzen eines Kältemittels. Der Kältekreis umfasst insbesondere zumindest einen Wärmereservoirwärmeübertrager zu einer Übertragung von Wärme von oder zu einem Wärmereservoir, insbesondere Umgebungsluft, einem Gewässer und/oder Erdreich. Der Kältekreis umfasst insbesondere zumindest einen Zielwärmeübertrager, zu einer Übertragung von Wärme auf ein oder von einem Zielfluid, insbesondere Raumluft, Heizungswasser, Trinkwasser, Brauchwasser oder dergleichen. Optional umfasst die Wärmepumpe zumindest eine weitere Fluidfördereinheit zu einem Fördern des Zielfluids. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine Wärmepumpe bereitgestellt werden, deren Betrieb vorteilhaft spezifisch mit vorteilhaft wenig Aufwand an eine Einsatzsituation angepasst werden kann, insbesondere ohne die Notwendigkeit die Einsatzsituation im Voraus zu kennen.

Ferner wird ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Wärmepumpenvorrichtung vorgeschlagen, wobei die Steuereinheit in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens einen, insbesondere den bereits erwähnten, Sollwert des Betriebsparameters ermittelt, den ermittelten Sollwert mit dem zu vermeidenden Wert des Betriebsparameters vergleicht und in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens bei einer Übereinstimmung des ermittelten Sollwerts mit dem zu vermeidenden Wert einen anderen Sollwert ermittelt, der nicht mit dem zu vermeidenden Wert übereinstimmt. Die Steuereinheit ermittelt den Sollwert insbesondere in Abhängigkeit von einem angefragten Temperierungsbedarf, einer Außentemperatur, einer Heizkurve, einer Rücklauftemperatur des Zielfluids oder dergleichen. In einer vorteilhaft einfachen Ausgestaltung des Verfahrens wählt die Steuereinheit beispielsweise als anderen Sollwert ausgehend von dem zu vermeidenden Wert den nächstliegenden, insbesondere den nächsthöheren, möglichen Wert des Betriebsparameters. Der nächstliegende mögliche Wert ist vorzugsweise, insbesondere bei einem kontinuierlich einstellbaren Betriebsparameter, um den Mindestabstand größer oder kleiner als der zu vermeidende Wert des Betriebsparameters. Vorzugsweise optimiert die Steuereinheit den Sollwert unter zumindest einer Nebenbedingung, beispielsweise für einen möglichst geräuscharmen Betrieb, für einen möglichst energieeffizienten Betrieb, für eine möglichst schnelle Temperierung des Raums oder dergleichen. In zumindest einer Ausgestaltung des Verfahrens beaufschlagt die Steuereinheit während des Optimierens den zu vermeidenden Wert mit der Straffunktion, insbesondere um einen gewünschten Grad der Vermeidung relativ zu einem Optimierungsdruck in Beziehung zu setzen. Die Steuereinheit ist insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet, um das Verfahren auszuführen. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ein Betrieb der Wärmepumpe mit dem zu vermeidenden Wert vorteilhaft eingeschränkt werden.

Ferner wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens eine Akustikanalyse durchgeführt wird, um den zu vermeidenden Wert des Betriebsparameters zu ermitteln. Vorzugsweise wird die Sensoreinheit und/oder ein externes Mikrofonsystem von einem Bediener in einer Umgebung der Wärmepumpe angeordnet. Die Umgebung kann dabei den mit der Wärmepumpe temperierten Raum, angrenzende Räume, insbesondere desselben Einsatzorts der Wärmepumpe, einen Außenbereich des Einsatzorts der Wärmepumpe, zu dem Einsatzort benachbarte Orte, insbesondere benachbarte Gebäude, oder dergleichen umfassen. Vorzugsweise lässt die Steuereinheit zumindest einen Teil der zulässigen Wertespanne, insbesondere die gesamte zulässige Wertespanne, des Betriebsparameters während der Akustikanalyse durchlaufen. Vorzugsweise erfasst die Sensoreinheit und/oder das externe Mikrofonsystem während der Akustikanalyse Geräusche und/oder Vibrationen aus der Umgebung der Wärmepumpe. Besonders bevorzugt wird die Erfassung durch die Sensoreinheit und/oder das externe Mikrofonsystem zeitsynchron mit dem Durchlaufen des Betriebsparameters durchgeführt. Beispielsweise wird die Erfassung durch die Sensoreinheit und/oder das externe Mikrofonsystem durch Triggersignale von der Steuereinheit ausgelöst, insbesondere nachdem die Steuereinheit den Wert des Betriebsparameters gewechselt hat. Die Triggersignale werden beispielsweise mittels Ethernet, TCP/IP und/der UDP übertragen. Alternativ oder zusätzlich erstellt die Steuereinheit ein Zeitprotokoll des Durchlaufs des Betriebsparameters und die Sensoreinheit versieht die erfassten Daten mit einem Zeitstempel. Die Steuereinheit ermittelt aus den von der Sensoreinheit und/oder dem externen Mikrofonsystem erfassten Daten insbesondere einen Akustikparameter in Abhängigkeit von dem Betriebsparameter. Der Akustikparameter ist beispielsweise ein maximaler Schalldruckpegel, ein Frequenzspektrum oder dergleichen. Vorzugsweise vergleicht die Steuereinheit den ermittelten Akustikparameter mit einem Referenzwert, welcher beispielsweise unter Laborbedingungen erfasst wurde. Insbesondere ermittelt die Steuereinheit in Abhängigkeit einer Abweichung des Akustikparameters von dem Referenzwert den zu vermeidenden Wert. Insbesondere ermittelt die Steuereinheit in Abhängigkeit eines Ausmaßes einer Abweichung des Akustikparameters von dem Referenzwert einen Grad der Vermeidung, insbesondere die mit dem ermittelten zu vermeidenden Wert zu verknüpfende Straffunktion. Alternativ oder zusätzlich gibt die Steuereinheit den erfassten Akustikparameter, insbesondere gemeinsam mit dem Referenzwert über die Bedienerschnittstelle und/oder die externe Bedieneinheit aus, insbesondere sodass ein Bediener anhand des ermittelten Akustikparameters den zu vermeidenden Wert auswählt und/oder einen von der Steuereinheit ermittelten Wert als zu vermeidender Wert bestätigt, als regulären Wert zulässt und/oder einen Grad der Vermeidung für den ermittelten Wert festlegt. Alternativ oder zusätzlich wird der Akustikparameter mittels eines psychoakustischen Modells von der Steuereinheit interpretiert. In einer vorteilhaft einfachen Ausgestaltung werden beispielsweise die ermittelten Frequenzspektren beim Durchlaufen des Betriebsparameters mit Hilfe eines Hörschwellenmodells des menschlichen Gehörs verglichen, insbesondere um eine potenzielle Lärmstörung durch eine Anhebung des Schalldruckpegels in bestimmten Frequenzbereichen festzustellen. Eine komplexere Ausgestaltung bezieht beispielsweise weitere psychoakustische Merkmale und Umgebungsparameter (z.B. Rauigkeit, Vorverdeckungen) bei der Interpretation mit ein. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann der zu vermeidende Wert, insbesondere alle zu vermeidenden Werte, vorteilhaft schnell gefunden werden.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens eine Bewertung eines zum Zeitpunkt der Abfrage verwendeten Werts des Betriebsparameters von einem Bediener der Wärmepumpenvorrichtung abgefragt wird. Insbesondere fragt die Steuereinheit die Bewertung über die Bedienerschnittstelle und/oder über die externe Bedieneinheit ab. Vorzugsweise speichert die Steuereinheit bei einer negativen Bewertung des bei der Abfrage verwendeten Werts des Betriebsparameters diesen Wert des Betriebsparameters als zu vermeidender Betriebsparameter ab und/oder erhöht einen Grad der Vermeidung dieses Betriebsparameters. Optional löscht die Steuereinheit bei einer positiven Bewertung des bei der Abfrage verwendeten Werts des Betriebsparameters diesen Wert als zu vermeidender Betriebsparameter und/oder verringert einen Grad der Vermeidung dieses Werts. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann der zu vermeidende Betriebsparameter mit vorteilhaft wenig Aufwand flexibel geändert werden und/oder neue zu vermeidende Betriebsparameter festgelegt werden.

Weiter wird vorgeschlagen, dass mehrere Bewertungen von Werten des Betriebsparameters gesammelt ausgewertet werden, um den zu vermeidenden Betriebsparameter zu ermitteln. Insbesondere speichert die Steuereinheit die Bewertungen zusammen mit dem Wert des Betriebsparameters zum Zeitpunkt der Abfrage in dem Rückmeldespeicherelement. Vorzugsweise wertet die Steuereinheit die gesammelten Werte des Betriebsparameters in regelmäßigen Zeitabschnitten aus, beispielsweise einmal pro Woche, einmal alle zwei Wochen, einmal pro Monat, einmal pro Quartal, einmal pro Jahr oder dergleichen. Alternativ oder zusätzlich löst das Abspeichern einer Bewertung eine Auswertung aller bereits gespeicherten Bewertungen aus. Optional werden Bewertungen, die älter als eine festgelegte Mindestspeicherzeit sind, gelöscht oder zu einem Überschreiben freigegeben. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung können, beispielsweise anhand von statistischen Häufungen und/oder Clusterbildung, vorteilhaft viele von zu vermeidenden Werten des Betriebsparameters vorteilhaft frühzeitig erkannt werden, insbesondere auch ohne, dass diese Werte tatsächlich von der Steuereinheit eingestellt wurden.

Ferner wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt ein Grund für eine negative Bewertung des verwendeten Werts des Betriebsparameters abgefragt wird. Insbesondere speichert die Steuereinheit den Grund für die negative Bewertung zusammen mit der Bewertung in dem Rückmeldespeicherelement. Vorzugsweise gibt eine Bedieneroberfläche der Bedienerschnittstelle oder einer App für die externe Bedieneinheit mögliche Gründe vor, aus denen ein Bediener auswählen kann. Beispielsweise unterscheidet die Steuereinheit als Gründe zu starke Emission, insbesondere zu starke Geräuschentwicklung, und/oder ungenügende Temperierungsleistung. Optional legt die Steuereinheit für zu vermeidende Werte mit unterschiedlichen Gründen unterschiedliche Straffunktionen, insbesondere unterschiedliche Grade der Vermeidung, fest. Durch die erfin- dungsgemäße Ausgestaltung kann die Steuereinheit vorteilhaft gezielt auf unterschiedliche Einsatzsituationen reagieren.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens situationsspezifisch, insbesondere in Abhängigkeit von der Einsatzsituation, entscheidet, ob der zu vermeidende Wert als Sollwert genutzt wird oder ein anderer Sollwert ermittelt wird. Insbesondere wägt die Steuereinheit in einem Optimierungsschritt des Verfahrens mittels der Straffunktion ab, ob ein Grad der Vermeidung eines Sollwerts gewichtiger ist, als das Erreichen eines Optimums. Insbesondere wägt die Steuereinheit in dem Optimierungsschritt mittels der Straffunktion ab, wie nah der Sollwert an dem zu vermeidenden Wert liegen darf und/oder für welche Zeitdauer dieser Sollwert aufrechterhalten werden darf. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann die Wärmepumpe trotz zu vermeidender Werte des Betriebsparameters mit vorteilhaft wenigen Einschränkungen betrieben werden. Insbesondere kann ein Risiko, dass für einen bestimmten angefragten Temperierungsbedarf kein stationärer Wert des Betriebsparameters gefunden werden kann, vorteilhaft gering gehalten werden.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens der zu vermeidende Wert und/oder die Bewertung der verwendeten Werte des Betriebsparameters mittels eines maschinellen Lernprozesses ausgewertet werden. Bevorzugt wird der maschinelle Lernprozess von einem neuronalen Netzwerk ausgeführt. Der maschinelle Lernprozess verarbeitet als Eingangsparameter beispielsweise den Wert des Betriebsparameters, die Bewertung und/oder ein Ergebnis der Akustikanalyse, einen Zeitpunkt der Bewertung, insbesondere ein Tageszeit und/oder einen Wochentag, den Grund für eine negative Bewertung, einen angefragten Temperierungsbedarf, Parameter zu einer Ermittlung des Sollwerts in Abhängigkeit von dem Temperierungsbedarf, beispielsweise Außentemperatur, Heizkurve, Rücklauftemperatur des Zielfluids oder dergleichen. Vorzugsweise verarbeitet der maschinelle Lernprozess, insbesondere zusätzlich, die Einsatzsituation beschreibende Parameter, beispielsweise einen Gebäudeplan des Einsatzorts, ein Wandmaterial und/oder Bodenmaterial des Einsatzorts, eine Ausstattung des Einsatzorts, ob Personen mit erhöhtem Ruhebedürfnis sich an dem Einsatzort aufhalten, oder dergleichen. Der maschi- nelle Lernprozess gibt beispielsweise den zu vermeidenden Wert des Betriebsparameters und optional die mit diesem Wert verknüpfte Straffunktion aus. Der maschinelle Lernprozess kann in der Steuereinheit implementiert sein oder auf einer externen, insbesondere internetbasierten, Rechenanlage. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung können vorteilhaft große Datenmengen zu einer Ermittlung des zu vermeidenden Werts verarbeitet werden. Insbesondere können vorteilhaft bereits ermittelte zu vermeidende Werte des Betriebsparameters für ähnliche Einsatzsituationen wiederverwendet werden.

Die erfindungsgemäße Wärmepumpenvorrichtung, die erfindungsgemäße Wärmepumpe und/oder das erfindungsgemäße Verfahren sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Wärmepumpenvorrichtung, die erfindungsgemäße Wärmepumpe und/oder das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.

Zeichnungen

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Wärmepumpe mit einer erfindungsgemäßen Wärmepumpenvorrichtung und Fig. 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Figur 1 zeigt eine Wärmepumpe 14. Die Wärmepumpe 14 umfasst zumindest einen Kältemittelkreis 24. Die Wärmepumpe 14 umfasst zumindest eine Wärmepumpenvorrichtung 10. Der Kältemittelkreis 24 umfasst insbesondere einen Wärmereservoirwärmeübertrager 31, insbesondere einen Verdampfer, insbesondere zu einem Austausch von Wärme zwischen einem Wärmereservoir und einem Kältemittel des Kältemittelkreises 24. Der Kältemittelkreis 24 umfasst vorzugsweise einen Zielwärmeübertrager 34, beispielsweise einen Kondensator, insbesondere zu einem Austausch von Wärme zwischen dem Kältemittel und einem Zielfluid. Der Kältemittelkreis 24 umfasst insbesondere eine Fluidfördereinheit 36, insbesondere einen Kompressor, zu einem Umwälzen des Kältemittels in dem Kältemittelkreis 24. Die Wärmepumpe 14 umfasst beispielsweise eine, insbesondere offene oder geschlossene, Zielfluidführung 38 zu einer Führung des Zielfluids. Das Zielfluid kann als Heizungswasser, Brauchwasser, Trinkwasser, Raumluft oder dergleichen ausgebildet sein. Die Wärmepumpe 14 umfasst vorzugsweise zumindest eine weitere Fluidfördereinheit 40, insbesondere eine Pumpe oder einen Ventilator, zu einem Fördern des Zielfluids durch die Zielfluidführung 38. Die Wärmepumpe 14 ist insbesondere dazu vorgesehen, das Zielfluid zu temperieren, insbesondere zu heizen oder zu kühlen.

Die Wärmepumpenvorrichtung 10 umfasst zumindest eine Steuereinheit 12 zu einem Steuern, insbesondere Regeln, der Wärmepumpe 14. Die Steuereinheit 12 ist insbesondere dazu vorgesehen, die Fluidfördereinheit 36 und/oder die weitere Fluidfördereinheit 40 einzustellen, insbesondere um einen angefragten Temperierungsbedarf zu decken. Die Wärmepumpenvorrichtung 10 umfasst zumindest eine Speichereinheit 16, zu einem Speichern zumindest eines Betriebsparameters der Wärmepumpe 14. Der Betriebsparameter ist dazu vorgesehen, von der Steuereinheit 12 zu einem Steuern, insbesondere Regeln, der Wärmepumpe 14 verarbeitet zu werden. Der Betriebsparameter ist vorzugsweise eine Solldrehzahl der Fluidfördereinheit 36 und/oder eine weitere Solldrehzahl der weiteren Flu- idfördereinheit 40. In der Speichereinheit 16 ist zumindest ein aus einer zulässigen Wertespanne des Betriebsparameters ausgewählter zu vermeidender Wert des Betriebsparameters hinterlegt. Die Steuereinheit 12 ist dazu vorgesehen, den zu vermeidenden Wert des Betriebsparameters bei einem Steuern, insbesondere Regeln, der Wärmepumpe 14 zu berücksichtigen.

Die Speichereinheit 16 umfasst insbesondere zumindest ein Speicherelement 42, in welchem der zu vermeidende Wert hinterlegt ist. In der Speichereinheit 16 ist eine mit dem zu vermeidenden Wert des Betriebsparameters verknüpfte Straffunktion hinterlegt. Die Speichereinheit 16 umfasst zumindest ein Rückmeldespeicherelement 18, welches zu einem Speichern einer Bewertung 32 eines Werts des Betriebsparameters vorgesehen ist.

Die Wärmepumpenvorrichtung 10 umfasst eine Kommunikationsschnittstelle 20. Die Kommunikationsschnittstelle 20 ist zu einer Änderung des zu vermeidenden Werts und/oder zu einem Hinterlegen eines weiteren zu vermeidenden Werts vorgesehen. Die Kommunikationsschnittstelle 20 ist insbesondere dazu vorgesehen, Daten mit einer externen Bedieneinheit 44, insbesondere einem Smartphone oder einem Tablet, auszutauschen. Die externe Bedieneinheit 44 umfasst insbesondere eine App der Wärmepumpenvorrichtung 10, mittels derer ein Bediener die Bewertung 32 des zum Zeitpunkt der Bewertung 32 verwendeten Werts des Betriebsparameters durchführen kann. Die App der Wärmepumpenvorrichtung 10 ist insbesondere dazu vorgesehen, zusammen mit der Bewertung 32 einen Grund 30 für die Bewertung 32 abzufragen.

Die Wärmepumpenvorrichtung 10 umfasst zumindest eine Sensoreinheit 22. Die Sensoreinheit 22 umfasst vorzugsweise zumindest ein Sensorelement zu einem Regeln oder Steuern der Wärmepumpe 14, beispielsweise ein Temperatursensorelement 46 zu einem Erfassen einer Rücklauftemperatur des Zielfluids, beispielsweise einen weiteren Temperatursensor zu einer Erfassung einer Temperatur des Wärmereservoirs und/oder einer Außentemperatur. Die Sensoreinheit 22 umfasst vorzugsweise zumindest ein akustisches Sensorelement 48, insbesondere ein Mikrofon, zu einer Ermittlung des zu vermeidenden Werts des Betriebsparameters. Das akustische Sensorelement 48 ist insbesondere zu einer von der Wärmepumpenvorrichtung 10 unabhängigen Anordnung, insbesondere außer- halb eines Gehäuses der Wärmepumpe 14, vorgesehen. Das akustische Sensorelement 48 ist insbesondere dazu vorgesehen, eine Geräuschemission der Wärmepumpe 14 und/oder durch die Wärmepumpe 14 verursachte Vibrationen in einer Umgebung der Wärmepumpe 14 zu erfassen. Die Geräuschemissionen und/oder Vibrationen werden insbesondere von einem Betrieb der Fluidfördereinheit 36 und/oder der weiteren Fluidfördereinheit 40 verursacht. Die Geräuschemissionen und/oder Vibrationen sind insbesondere abhängig von dem Betriebsparameter und einer Einsatzsituation der Wärmepumpe 14, beispielsweise einem Aufstellungsort.

Figur 2 zeigt ein Verfahren 26. Das Verfahren 26 umfasst insbesondere eine Inbetriebnahme 50 der Wärmepumpe 14. In der Inbetriebnahme 50 wird die Wärmepumpe 14 an einem spezifischen Einsatzort, insbesondere erstmals, in Betrieb genommen. Optional legt ein Installateur der Wärmepumpe 14 in der Inbetriebnahme 50 Informationen zu dem Einsatzort in der Speichereinheit 16 ab, beispielsweise einen Gebäudeplan, eine Raumgröße eines Raums, in welchem die Wärmepumpe 14 aufgestellt oder installiert ist, ein Material eines Bodens und/oder eine Wand, an welcher die Wärmepumpe 14 aufgestellt und/oder befestigt ist oder dergleichen. Die Information zu dem Einsatzort sind insbesondere dazu vorgesehen, ein vorab in der Speichereinheit 16 hinterlegtes Profil für zu vermeidende Werte des Betriebsparameters auszuwählen. Alternativ oder zusätzlich ist die Information zu dem Einsatzort zu einer späteren Auswertung, insbesondere durch einen maschinellen Lernprozess, vorgesehen. Insbesondere prüft ein Installateur der Wärmepumpe 14 in der Inbetriebnahme 50, ob die Wärmepumpe 14 bestimmungsgemäß, insbesondere herstellergemäß, an dem Einsatzort funktioniert.

In zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens 26 wird optional eine Akustikanalyse 28 durchgeführt, um den zu vermeidenden Wert des Betriebsparameters zu ermitteln. Die Akustikanalyse 28 umfasst insbesondere eine Betriebsparameteränderung 52. In der Betriebsparameteränderung 52 stellt die Steuereinheit 12 einen Wert des Betriebsparameters ein. Die Akustikanalyse 28 umfasst insbesondere einen Erfassungsschritt 54. Vorzugsweise sendet die Steuereinheit 12 ein Triggersignal an das akustische Sensorelement 48, wenn der Wert des Betriebsparameters eingestellt ist. Insbesondere erfasst das akustische Senso- relement 48 in dem Erfassungsschritt 54 einen Akustikparameter, insbesondere Geräuschemissionen und/oder Vibrationen in einer Umgebung der Wärmepumpe 14. Vorzugsweise wiederholt die Steuereinheit 12 die Betriebsparameteränderung 52 und den Erfassungsschritt 54 mit einem weiteren Wert des Betriebsparameters, insbesondere bis für die gesamte zulässige Wertespanne des Betriebsparameters, insbesondere mit einer freiwählbaren Abtastrate, jeweils ein Akustikparameter oder ein Verlauf des Akustikparameters in Abhängigkeit von dem Betriebsparameter erfasst wurde.

Die Akustikanalyse 28 umfasst insbesondere einen Vergleichsschritt 56. In dem Vergleichsschritt 56 vergleicht die Steuereinheit 12 den erfassten Wert des Akustikparameters insbesondere mit einem vom Hersteller vorgegebenen Referenzwert. Der Referenzwert kann ein Einzelwert oder ein Verlauf des Akustikparameters in Abhängigkeit von dem Betriebsparameter sein. Insbesondere sucht die Steuereinheit 12 Abweichungen des erfassten Akustikparameters von dem Referenzwert. Die Akustikanalyse 28 umfasst vorzugsweise einen Wertermittlungsschritt 58. In dem Wertermittlungsschritt 58 stuft die Steuereinheit 12 vorzugsweise alle Werte des Betriebsparameters, deren Abweichung von dem Referenzwert um mehr als einen Toleranzwert abweichen, als potentiell zu vermeidende Werte ein. Optional fragt die Steuereinheit 12 über die Bedieneinheit 44 eine Bestätigung der zu vermeidenden Werte von einem Bediener ab. Die Akustikanalyse 28 umfasst bevorzugt einen Speicherschritt 60. In dem Speicherschritt 60 speichert die Steuereinheit 12 die potentiell zu vermeidenden Werte, welche insbesondere von dem Bediener bestätigt wurden, als zu vermeidende Werte in der Speichereinheit 16 ab.

Das Verfahren 26 umfasst insbesondere einen Regulärbetrieb 62. In dem Regulärbetrieb 62 steuert, insbesondere regelt die Steuereinheit 12 die Wärmepumpe 14, insbesondere mittels der Fluidfördereinheit 36 und/oder der weiteren Fluidfördereinheit 40. Die Steuereinheit 12 ermittelt in dem Regulärbetrieb 62 einen Sollwert des Betriebsparameters, insbesondere die Solldrehzahl und/oder die weitere Solldrehzahl. Die Steuereinheit 12 ermittelt den Sollwert beispielsweise in Abhängigkeit von einem angefragten Temperierungsbedarf, von einer mit dem Temperatursensorelement 46 erfassten Rücklauftemperatur, von einer mit dem weiteren Temperatursensorelement erfassten Außentemperatur oder derglei- chen. Die Steuereinheit 12 vergleicht den ermittelten Sollwert mit dem zu vermeidenden Wert des Betriebsparameters. Bei einer Übereinstimmung des ermittelten Sollwerts mit dem zu vermeidenden Wert ermittelt die Steuereinheit 12 in dem Regulärbetrieb 62 einen anderen Sollwert, der nicht mit dem zu vermeidenden Wert übereinstimmt. Die Steuereinheit 12 entscheidet in dem Regulärbetrieb 62 situationsspezifisch, insbesondere in Abhängigkeit der Straffunktion, ob der zu vermeidende Wert als Sollwert genutzt wird oder ein anderer Sollwert ermittelt wird.

Das Verfahren 26 umfasst vorzugsweise einen Abfrageschritt 64. In dem Abfrageschritt 64 fragt die Steuereinheit 12, insbesondere über die Bedieneinheit 44, die Bewertung 32 eines zum Zeitpunkt des Abfrageschritts 64 verwendeten Werts des Betriebsparameters von einem Bediener der Wärmepumpenvorrichtung 10 ab. In dem Abfrageschritt 64 fragt die Steuereinheit 12, insbesondere über die Bedieneinheit 44, den Grund 30 für die negative Bewertung 32 des verwendeten Werts des Betriebsparameters ab. Der Abfrageschritt 64 kann von der Steuereinheit 12 oder von dem Bediener über die Bedieneinheit 44 initiiert werden.

Das Verfahren 26 umfasst vorzugsweise einen Bedienerwertermittlungsschritt 66. In dem Bedienerwertermittlungsschritt 66 wird der Sollwert des Bedienparameters vorzugsweise neu ermittelt insbesondere unter Berücksichtigung der Bewertung 32. Das Verfahren 26 umfasst vorzugsweise einen Bedienerspeicherschritt 70. In dem Bedienerspeicherschritt 70 wird abhängig von der Bewertung 32 der Wert des Betriebsparameters zum Zeitpunkt des Abfrageschritts 64 als zusätzlicher zu vermeidendender Wert in der Speichereinheit 16 hinterlegt oder ein Grad der Vermeidung des bereits zu vermeidenden Werts erhöht.

Das Verfahren 26 umfasst vorzugsweise einen Sammelschritt 68. In dem Sammelschritt 68 wird die Bewertung 32, insbesondere gemeinsam mit dem Grund 30 und/oder dem Wert des Betriebsparameters zum Zeitpunkt des Abfrageschritts 64 in dem Rückmeldespeicherelement 18 gespeichert. Vorzugsweise wertet die Steuereinheit 12 mehrere Bewertungen 32 von Werten des Betriebsparameters gesammelt aus, um den zu vermeidenden Betriebsparameter zu ermitteln. Die gesammelte Auswertung kann insbesondere in dem Bedienerwer- termittl ungsschritt 66 erfolgen und/oder in einem insbesondere von der Steuereinheit 12 regelmäßig, beispielsweise wöchentlich, monatlich, quartalsweise oder dergleichen, durchgeführten separaten Verfahrensschritt des Verfahrens 26. In dem Bedienerwertermittlungsschritt 66 und/oder in dem Wertermittlungsschritt 58 wird der zu vermeidende Wert und/oder die Bewertung 32 der verwendeten Werte des Betriebsparameters mittels eines maschinellen Lernprozesses ausgewertet.