BESCHREIBUNG

Technisches Gebiet

[0001] Die vorliegende Erfindungbetrifftein Verfahren zum Steuern eines Heizungssystems, ein Heizungssystem sowie eine Steuervorrichtung zum Einsatz in einem Heizungssystem.

Hintergrund der Erfindung

[0002] Aus dem Stand der Technik sind Heizungssysteme zur Klimatisierung eines Gebäudes bekannt, bei deren üblichem Einsatz Raumtemperaturen in den Räumen des Gebäudes gezielt gesteuert werden sollen.

[0003] Derartige Heizungssysteme umfassen in der Regel eine Wärmequellenvorrichtung zum Temperieren eines Energietransportmediums sowie ein von diesem Energietransportmedium durchströmtes Netzwerk. Im Netzwerk kann sich das Energietransportmedium dabei auf ein oder mehrere Heizkreise verteilen, die jeweils ein oder mehrere Wärmetauschvorrichtungen umfassen, die üblicherweise einem zu klimatisierenden Raum zugeordnet sind und über die ein Wärmetausch zwischen dem Energietransportmedium im Netzwerk und einer Umgebung der Wärmetauschvorrichtung erfolgt, um zum Beispiel eine Raumtemperatur im jeweiligen Raum zu regulieren.

[0004] Eine Durchflussmenge des Energietransportmediums in einem Heizkreis ist dabei von einer Vielzahl von Faktoren abhängig. Wird beispielsweise ein Steuerungsventil einer Wärmetauschvorrichtung bei Erreichen einer gewünschten Soll-Temperatur geschlossen, so wird dadurch unter Umständen ein Durchfluss des Energietransportmediums im zugehörigen Heizkreis vollständig unterbunden, wodurch es zu einem Abfall einer Durchflussrate oder im Extremfall sogar zu einem vollständigen Erliegen des Durchflusses des Energietransportmediums im Netzwerk kommen kann.

[0005] Infolgedessen kann das temperierte Energietransportmedium nicht mehr ausreichend aus der Wärmequellenvorrichtung abgeführt werden und es kommt sowohl zu einem extrem überhöhten Strömungswiderstand im Netzwerk als auch zu einem energetischen Rückstau, die unter Umständen zu einer Notabschaltung oder sogar zu einer Beschädigung des Heizungssystems führen können.

[0006] Um diesen nachteiligen Betriebszustand zu vermeiden, finden sich im Stand der Technik Bypasslösungen, bei denen ein Durchfluss des Energietransportmediums auch im oben skizzierten Extremfall eines geschlossenen Heizkreises ermöglicht wird, indem ein den Heizkreis überbrückender Bypass über ein Bypassventil geöffnet wird, sodass der Durchfluss des Energietransportmediums im Netzwerk eben nicht zum vollständigen Erliegen kommt. Der Bypass wird hierbei vorzugsweise in Abhängigkeit eines erfassten Volumenstroms oder einer Durchflussrate des Energietransportmediums im Netzwerk geöffnet

[0007] So offenbart die DE 10 2011 001223 Al ein Heizungssystem mit einer Wärmequellenvorrichtung und einem hydraulischen Netzwerk mit einem Heizkreis, einer Bypassvorrichtung und einem Volumenstromsensor. Eine Steuervorrichtung des Heizungssystem ist dabei dazu eingerichtet, durch Öffnen eines Bypassventils den Heizkreis über die Bypassvorrichtung zu überbrücken, sofern ein durch den Volumenstromsensor erfasster Gesamtvolumenstrom einen Mindestwert des Gesamtvolumenstroms im Heizungssystem unterschreitet, zum Beispiel für den Fall, dass ein Steuerungsventil im Heizkreis schließt

[0008] Um unter anderem die Kosten sowie den Wartungsaufwand für das Netzwerk gering zu halten, verfügen besagte Heizungssysteme meist nur über einen Volumenstromsensor, der an einem zentralen Vorlauf oder Rücklauf an der Schnittstelle zur Wärmequellenvorrichtung angeordnet ist und einen resultierenden Gesamtvolumenstrom, also eine Summe aller Teilvolumenströme im Netzwerk, erfasst

[0009] Infolgedessen fehlt es an spezifischen Informationen hinsichtlich besagter Teilvolumenströme, zum Beispiel in Bezug auf einen Heizkreis oder auf die Bypassvorrichtung, wodurch ein Steuern des Heizungssystems erschwert wird. Insbesondere kann es hierbei zu einem energetisch gesehenen Festfahren des Heizungssystems kommen, bei dem das Energietransportmedium unnötigerweise durch die Bypassvorrichtung geleitet wird, obwohl dieses in einem Heizkreis benötigt werden würde.

Zusammenfassung der Erfindung

[0010] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine gegenüber dem Stand der Technik effizientere Möglichkeit zum Steuern eines Heizungssystems bereitzustellen.

[0011] Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zum Steuern eines Heizungssystems gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.

[0012] Ferner ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gegenüber dem Stand der Technik effizienteres Heizungssystem bereitzustellen.

[0013] Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Heizungssystem gemäß Anspruch 15 sowie eine Steuervorrichtung für ein Heizungssystem gemäß Anspruch 16 bereitgestellt.

[0014] Die jeweiligen abhängigen Ansprüche beziehen sich dabei auf bevorzugte Ausführungsformen, die jeweils für sich genommen oder in Kombination bereitgestellt werden können. [0015] Gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern eines Heizungssystems bereitgestellt, wobei das Heizungssystem zumindest eine Wärmequellenvorrichtung zum Temperieren eines Energietransportmediums und ein mit der Wärmequellenvorrichtung verbundenes Netzwerk zum Durchleiten des Energietransportmediums umfasst. Letzteres umfasst wiederum einen Vorlauf zum Einleiten des von der Wärmequellenvorrichtung temperierten Energietransportmediums in das Netzwerk, einen Rücklauf zum Rückführen des Energietransportmediums im Netzwerk in die Wärmequellenvorrichtung, einen zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf angeordneten ersten Heizkreis, der eine mit dem Energietransportmedium zu versorgende Wärmetauschvorrichtung umfasst, und eine zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf angeordnete Bypassvorrichtung zum Überbrücken des ersten Heizkreises, die eine schaltbare Ventileinheit zum Regulieren des durch die Bypassvorrichtung durchgeleiteten Energietransportmediums umfasst. Das Verfahren umfasst ein Festlegen eines ersten Grenzwerts für einen Gesamtvolumenstrom des Energietransportmediums im Netzwerk, der einen einzuhaltenden Mindestwert des Gesamtvolumenstroms des Energietransportmediums im Netzwerk beschreibt, ein Festlegen eines zweiten Grenzwerts für den Gesamtvolumenstrom des Energietransportmediums im Netzwerk, der größer ausfällt als der erste Grenzwert, ein Erfassen eines Gesamtvolumenstroms des Energietransportmediums im Netzwerk und ein Steuern des Heizungssystems in Abhängigkeit des erfassten Gesamtvolumenstroms, wiederum umfassend ein Erhöhen eines Öffnungsgrads der Ventileinheit der Bypassvorrichtung, falls der erfasste Gesamtvolumenstrom den festgelegten ersten Grenzwert unterschreitet, und ein Reduzieren des Öffnungsgrads der Ventileinheit der Bypassvorrichtung, falls der erfasste Gesamtvolumenstrom den festgelegten zweiten Grenzwert überschreitet.

[0016] Das Energietransportmedium verteilt sich ausgehend von der Wärmequellenvorrichtung über das Netzwerk, das als ein hydraulisches oder als ein pneumatisches Netzwerk mit die Komponenten des Netzwerks (zum Beispiel ein oder mehrere Heizkreise, Wärmespeicher etc.) verbindenden Leitungen bzw. einem verbindenden Leitungsnetzwerk zu verstehen ist.

[0017] Ein mit dem Energietransportmedium versorgter Heizkreis des Netzwerks weist zumindest eine Wärmetauschvorrichtung auf, über die ein Wärmetausch zwischen dem im Netzwerk strömendem Energietransportmedium und einer Umgebung der Wärmetauschvorrichtung, insbesondere einem durch die Wärmetauschvorrichtung zu klimatisierenden Raumes eines Gebäudes, erfolgt. Der Energiefluss richtet sich dabei im Zuge eines Wärmetauschs nach einer vorherrschenden Temperaturdifferenz und kann dabei in beide Richtungen gerichtet sein, also ausgehend vom Energietransportmedium oder zum Energietransportmedium hin. Die Wärmetauschvorrichtungen können beispielsweise und nicht beschränkend als Flächenwärmetauscher zum Einsatz in einem Fußboden, einer Wand oder einer Decke eines zu klimatisierenden Raumes oder als hinlänglich bekannte, im zu klimatisierenden Raum angeordnete Radiatoren ausgeführt sein.

[0018] Ein Heizkreis des Heizungssystems ist dabei als ein Teil des Netzwerks zu verstehen, der zumindest eine aber auch eine Vielzahl von Wärmetauschvorrichtungen umfassen kann, die bezogen auf ein Durchleitungsrichtung des Energietransportmediums in Reihe, parallel oder in einer beliebigen Kombination der beiden vorstehend genannten Schaltungen angeordnet sein können.

[0019] Beispielsweise kann ein erster Heizkreis lediglich einen Flächenwärmetauscher umfassen oder aber eine Vielzahl parallel geschalteter Flächenwärmetauscher, zum Beispiel alle Flächenwärmtaucher eines Stockwerks des Gebäudes.

[0020] Als Energietransportmedium kann jedwedes flüssige oder gasförmige Medium verwendet werden, dass sich für einen Energietransport bzw. für einen Wärmetausch in den Wärmetauschvorrichtungen im Netzwerk eignet. Im hydraulischen Fall kommt bevorzugt Wasser oder eine wässrige Lösung zum Einsatz und im pneumatischen Fall kommt bevorzugt Luft zum Einsatz.

[0021] Die Wärmequellenvorrichtung ist zum Temperieren des Energietransportmediums eingerichtet und kann dazu in einem Heizungs- und/oder in einem Kühlungsbetrieb verwendet werden, um das Energietransportmedium zu erhitzen und/oder abzukühlen. Der Heizungsbetrieb eignet sich dabei zum Erhöhen einer Raumtemperatur eines exemplarischen, durch das Heizungssystem zu klimatisierenden Raumes auf eine gewünschte höhere Raumtemperatur, wohingegen sich der Kühlungsbetrieb zum Absenken der Raumtemperatur des exemplarischen Raumes auf eine gewünschte niedrigere Raumtemperatur eignet. Obgleich die Bezeichnung „Heizungssystem" gewählt wurde, ist dies nicht als Beschränkung auf den vorstehenden Heizungsbetrieb zu verstehen.

[0022] Beispielsweise und nicht beschränkend kann es sich bei der Wärmequellenvorrichtung um eine Gas-/Öl- oder Pellet-Heizung handeln. Besonders bevorzugt handelt es sich jedoch um eine Wärmepumpe, die ein besonders energieeffizientes Temperieren (Erhitzen und/oder Abkühlen) des Energietransportmediums ermöglicht Die Funktionsweise einer Wärmepumpe ist dem Fachmann hinlänglich bekannt und wird nachfolgend nicht im Detail erörtert [0023] Die schaltbare Ventileinheit der Bypassvorrichtung kann zwischen einem vollständig geöffneten und einem geschlossenen Zustand geschaltet werden und umfasst vorzugsweise ein oder mehrere Zwischenstufen. Besonders bevorzugt ist die Ventileinheit stufenlos zwischen dem geschlossenen und dem vollständig geöffneten Zustand schaltbar. Gleiches gilt auch für alle nachfolgend beschriebenen Ventileinheiten, die mit dem Zusatz „schaltbar" versehen sind.

[0024] Unter dem Gesamtvolumenstrom ist dabei der durch das Netzwerk durchgeleitete resultierende Volumenstrom des Energietransportmediums zu verstehen, der beispielsweise am Vorlauf oder am Rücklauf anliegt bzw. erfasst werden kann und die Summe aller Teilvolumenströme durch jeweils parallel im Netzwerk angeordnete Komponenten und/oder Komponentengruppen beschreibt

[0025] Das Verfahren stellt eine besonders effiziente Möglichkeit zum Steuern des Heizungssystems bereit, im Zuge dessen unvorteilhafte Betriebszustände des Heizungssystems vermieden werden. Besagte unvorteilhafte Betriebszuständen umfassen unter anderem einen Betriebszustand mit unzureichender Energieabnahme an der Wärmequellenvorrichtung aber auch einen Betriebszustand mit unzureichender Versorgung des ersten Heizkreises mit dem temperierten Energietransportmedium.

[0026] Ist der Energiebedarf im ersten Heizkreis gedeckt, kommt es zu einem Absenken des dortigen Durchflusses des Energietransportmediums, beispielsweise bedingt durch ein Schließen eines Steuerungsventils im ersten Heizkreis, zum Beispiel eines Thermostatventils des Wärmetauschers im ersten Heizkreis, was zu einem Abfall des Gesamtvolumenstroms des Energietransportmediums im Netzwerk führt

[0027] Sinkt der Gesamtvolumenstrom (oder kommt im Extremfall gänzlich zum Erliegen), so kann die auf das Energietransportmedium von der Wärmequellenvorrichtung übertragene Wärmeenergie (oder Kälteenergie im Kühlungsbetrieb) nicht mehr in ausreichender Weise aus der Wärmequellenvorrichtung über das Netzwerk ab geführt werden, wodurch es ohne Abhilfe zu einer Notabschaltung oder unter Umständen sogar zu einer Beschädigung der Wärmequellenvorrichtung kommen kann.

[0028] Das Öffnen der Ventileinheit der Bypassvorrichtung in Abhängigkeit eines Unterschreitens des ersten Grenzwerts verhindert einen derart unvorteilhaften Betriebszustand und stellt sicher, dass der erste Heizkreis im Falle eines verminderten Durchflusses überbrückt wird, indem dem Energietransportmedium die Möglichkeit gegeben wird, durch die Bypassvorrichtung zum Rücklauf zurückzuströmen. Auf diese Weise kann ein entsprechender Mindestwert des Gesamtvolumenstroms im Netzwerk und damit eine Energieabnahme an der Wärmequellenvorrichtung eingehalten werden.

[0029] Wird nun ausgehend von dem Zustand mit geöffneter Ventileinheit der Bypassvorrichtung wieder Energie im ersten Heizkreis benötigt, öffnet sich das beispielhafte Steuerungsventil im ersten Heizkreis, um wieder das Energietransportmedium durch den selbigen durchströmen zu lassen. Es ergibt sich ein Betriebszustand, in dem das Energietransportmedium nun sowohl durch den wieder geöffneten ersten Heizkreis als auch durch die Bypassvorrichtung strömt. Ein solcher Betriebszustand ist aus energetischer Sicht allerdings unvorteilhaft, da ein Teil der durch das Energietransportmedium bereitgestellten Wärme- oder Kälteenergie ungenutzt durch die Bypassvorrichtung geleitet wird, obwohl ein Bedarf im ersten Heizkreis besteht. [0030] Um diesen unvorteilhaften Betriebszustand zu vermeiden, erfolgt ein Schließen der Ventileinheit der Bypassvorrichtung, sofern der erfasste Gesamtvolumenstrom den zweiten Grenzwert überschreitet. Das Überschreiten des zweiten Grenzwerts gibt Aufschluss über sich im Netzwerk ändernde Teilvolumenströme und dient insbesondere als Indikator für eine Zunahme des Durchflusses des Energietransportmediums im ersten Heizkreis und damit für einen entsprechenden Energiebedarf in dem selbigen. Um diesen auf effiziente Weise zu decken, wird der Öffnungsgrad der Ventileinheit der Bypassvorrichtung nach Überschreiten des zweiten Grenzwertes reduziert, wodurch eine Umverteilung der andernfalls ungenutzten Wärme- oder Kälteenergie von der Bypassvorrichtung auf den ersten Heizkreis erfolgt

[0031] Das Reduzieren des Öffnungsgrades der Ventileinheit der Bypassvorrichtung erfolgt dabei vorzugsweise unter der Maßgabe, den vorgegebenen Mindestwert des Gesamtvolumenstroms einzuhalten (erster Grenzwert). Der Öffnungsgrad wird also nur insoweit verringert, als dass dies nicht zu einem Unterschreiten des ersten Grenzwertes führt

[0032] Das Verfahren gestattet somit ein effizientes Steuern des Heizungssystems mit dem sowohl eine Energieabnahme an der Wärmequellenvorrichtung durch Einhaltung des Mindestwerts des Gesamtvolumenstroms als auch eine effiziente und vor allem bedarfsorientierte Energieversorgung des ersten Heizkreises bei Einsatz einer Bypassvorrichtung ermöglicht wird, ohne dabei auf zusätzliche Volumenstromsensoren im ersten Heizkreis oder in der Bypassvorrichtung angewiesen zu sein.

[0033] Auf diese Weise können unter anderem Herstellungskosten, aber auch Energiekosten beim Betrieb des Heizungssystems oder ein Schadensrisiko an der Wärmequellenvorrichtung verringert werden.

[0034] In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Netzwerk weiterhin eine dem erste Heizkreis vorgeschaltete, schaltbare erste Ventileinheit zum Regulieren des durch den ersten Heizkreis durchgeleiteten Energietransportmediums, wobei das Steuern des Heizungssystem weiterhin ein Erhöhen eines Öffnungsgrads der ersten Ventileinheit umfasst, falls der erfasste Gesamtvolumenstrom den festgelegten zweiten Grenzwert überschreitet

[0035] Auf diese Weise wird dem Verfahren eine zusätzliches Stellglied zum Steuern des Heizungssystems bereitgestellt, mit dem der Durchfluss des Energietransportmediums durch den ersten Heizkreis reguliert werden kann.

[0036] In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Ventileinheit der Bypassvorrichtung und die erste Ventileinheit beide als Teil einer Verteilervorrichtung des Netzwerks ausgeführt, insbesondere handelt es sich bei der Verteilervorrichtung um ein Dreiwegeventil, derart, dass ein Erhöhen des Öffnungsgrads der Ventileinheit der Bypassvorrichtung ein Reduzieren des Öffnungsgrads der ersten Ventileinheit und umgekehrt bedingt und ein Reduzieren des Öffnungsgrads der Ventileinheit der Bypassvorrichtung ein Erhöhen des Öffnungsgrads der ersten Ventileinheit und umgekehrt bedingt

[0037] Auf dieses Weise können die besagten Ventileinheiten als Teil einer einzigen Verteilervorrichtung ausgeführt werden, was sowohl die Herstellungskosten des Heizungssystems als auch den Wartungsaufwand beim Betrieb reduziert. Ebenso wird ein durch unter Umständen fehlerhaftes Schalten bedingtes, zeitgleiches Schließen beider Ventileinheiten verhindert, infolgedessen die Wärmequellenvorrichtung gegen ein geschlossenes Netzwerk anarbeiten müsste, was zu einer Notabschaltung oder im Extremfall sogar zu einer Beschädigung führen würde.

[0038] In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Netzwerk einen zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf angeordneten zweiten Heizkreis, der eine mit dem Energietransportmedium zu versorgende weitere Wärmetauschvorrichtung umfasst, wobei das Steuern des Heizungssystems ferner ein Regulieren eines Mengenverhältnisses zwischen einer durch den ersten Heizkreis durchgeleiteten Menge des Energietransportmediums und einer durch den zweiten Heizkreis durchgeleiteten Menge des Energietransportmediums umfasst.

[0039] Auf diese Weise wird das Heizungssystem um einen weiteren mit dem Energietransportmedium zu versorgenden Heizkreis erweitert, wobei das Mengenverhältnis des durch die beiden Heizkreise zu leitenden Energietransportmediums reguliert werden kann, vorzugsweise in Abhängigkeit eines jeweiligen Energiebedarfs. Die erfindungsgemäßen Vorteile der Einhaltung des Mindestwerts des Gesamtvolumenstroms als auch der effizienten Energieversorgung erstrecken sich dabei ebenso auf den zweiten Heizkreis. Der Einsatz eines zweiten Heizkreises bietet sich dahingehend an, als dass dadurch modular aufgebaute Heizungssysteme bereitgestellt werden können, bei den ein einzelner Heizkreis beispielsweise sämtliche Wärmetauscher eines einzelnen Stockwerks eines Gebäudes umfasst.

[0040] In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Netzwerk eine dem zweiten Heizkreis vorgeschaltete, schaltbare zweite Ventileinheit zum Regulieren des durch den zweiten Heizkreis durchgeleiteten Energietransportmediums, wobei das Regulieren des Mengenverhältnisses durch ein Einstellen eines Öffnungsgrads der zweiten Ventileinheit erfolgt

[0041] Auf diese Weise wird dem Verfahren eine zusätzliches Stellglied zum Steuern des Heizungssystems bereitgestellt, mit dem der Durchfluss des Energietransportmediums durch den zweiten Heizkreis reguliert werden kann, was wiederum Einfluss auf das Mengenverhältnis hat

[0042] In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Heizkreis als Teil der Bypassvorrichtung ausgeführt, wobei die Bypassvorrichtung eine zwischen der Ventileinheit der Bypassvorrichtung und dem Rücklauf des Netzwerks angeordnete Bypassleitung umfasst und der zweite Heizkreis parallel zur Bypassleitung angeordnet ist, wobei das Regulieren des Mengenverhältnisses durch ein Einstellen des Öffnungsgrads der Ventileinheit der Bypassvorrichtung und/oder der ersten Ventileinheit (sofern vorhanden) erfolgt

[0043] Auf diese Weise wird der zweite Heizkreis in die Bypassvorrichtung integriert, wodurch ein besonders kompakter Aufbau des Heizungssystems ohne zusätzliche Verteilervorrichtungen bereitgestellt werden kann. Ferner fungiert der zweite Heizkreis in der Bypassvorrichtung als Energieabnehmer, sodass im Falle eines geschlossenen ersten Heizkreises die Wärme- oder Kälteenergie des durch den Bypass strömenden Energietransportmediums in der Wärmetauschvorrichtung des zweiten Heizkreises genutzt werden kann. Dies bedingt zudem ein Erhöhen der Temperaturdifferenz des Energietransportmediums zwischen Vorlauf und Rücklauf und wirkt somit einem durch mangelnde Energieabführung bedingtem Überhitzen oder Unterkühlen der Wärmequellenvorrichtung entgegen.

[0044] In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der zweite Heizkreis eine Heizkreispumpe zum Regulieren des durch den zweiten Heizkreis durchgeleiteten Energietransportmediums, wobei das Regulieren des Mengenverhältnisses durch ein Einstellen einer Pumpleistung oder einer Drehzahl der Heizkreispumpe erfolgt.

[0045] Auf diese Weise wird dem Verfahren eine zusätzliches Stellglied zum Steuern des Heizungssystems bereitgestellt, mit dem der Durchfluss des Energietransportmediums durch den zweiten Heizkreis reguliert werden kann.

[0046] In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin ein Ermitteln eines ersten Heizleistungsanforderungswertes für den ersten Heizkreis, der eine dem ersten Heizkreis durch das Energietransportmedium bereitzustellende Energiemenge beschreibt, und ein Ermitteln eines zweiten Heizleistungsanforderungswertes für den zweiten Heizkreis, der eine dem zweiten Heizkreis durch das Energietransportmedium bereitzustellende Energiemenge beschreibt, wobei das Steuern des Heizungssystem in Abhängigkeit der ermittelten ersten und zweiten Heizleistungsanforderungswerte erfolgt, insbesondere erfolgt das Regulieren des Mengenverhältnisses in Abhängigkeit besagter Heizleistungsanforderungswerte.

[0047] Auf diese Weise wird das Verfahren um eine energiebedarfsbasierte Funktionalität erweitert, im Zuge derer eine Verteilung des Energietransportmediums auf Basis der genannten Heizleistungsanforderungswerte erfolgt. Dadurch kann das temperierte Energietransportmedium verstärkt dem Heizkreis zur Verfügung gestellt werden, in dem ein höherer Energie- bzw. Leistungsbedarf besteht.

[0048] Vorzugsweise sind die Abhängigkeiten bei Steuern des Heizungssystems priorisiert, dergestalt, dass das Steuern des Heizungssystems in Abhängigkeit des erfassten Gesamtvolumenstroms gegenüber dem Steuern des Heizungssystems in Abhängigkeit der Heizleistungsanforderungswerte Vorrang genießt. [0049] Dies bedeutet, dass durch das Verfahren durchzuführende Steueraktionen betreffend des erfassten Gesamtvolumenstroms im Konfliktfall stets anderweitige auf den Heizleistungsanforderungswerten basierende Steueraktionen verdrängen, um so primär die Einhaltung der volumenstrombasierten Randbedingungen sicherzustellen.

[0050] In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Regulieren des Mengenverhältnisses ein Erhöhen der durch den ersten Heizkreis durchgeleiteten Menge des Energietransportmediums, falls der erste Heizleistungsanforderungswert den zweiten Heizleistungsanforderungswert übersteigt, und ein Erhöhen der durch den zweiten Heizkreis durchgeleiteten Menge des Energietransportmediums, falls der erste Heizleistungsanforderungswert den zweiten Heizleistungsanforderungswert unterschreitet

[0051] In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Ermitteln des ersten Heizleistungsanforderungswertes ein Festlegen einer Soll-Temperatur für eine durch die Wärmetauschvorrichtung des ersten Heizkreises zu temperierende erste Umgebung, ein Erfassen einer Ist-Temperatur der ersten Umgebung und ein Ermitteln des ersten Heizleistungsanforderungswertes in Abhängigkeit einer Differenz zwischen festgelegter Soll- Temperatur und erfasster Ist-Temperatur der ersten Umgebung. Zusätzlich oder alternativ umfasst das Ermitteln des zweiten Heizleistungsanforderungswertes ein Festlegen einer Soll-Temperatur für eine durch die weitere Wärmetauschvorrichtung des zweiten Heizkreises zu temperierende zweite Umgebung, ein Erfassen einer Ist-Temperatur der zweiten Umgebung und ein Ermitteln des zweiten Heizleistungsanforderungswertes in Abhängigkeit einer Differenz zwischen festgelegter Soll- Temperatur und erfasster Ist-Temperatur der zweiten Umgebung.

[0052] Auf diese Weise erfolgt ein Bereitstellen der Heizleistungsanforderungswerte in Abhängigkeit der durch die Wärmetauschvorrichtung zu klimatisierenden Umgebung, sodass das Steuern des Heizungssystem in vorteilhafter Weise im Hinblick auf zu steuernde Raumtemperaturen erfolgen kann.

[0053] In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Ermitteln des ersten Heizleistungsanforderungswertes ein Festlegen einer Soll-Temperatur des Energietransportmediums im ersten Heizkreis für eine bezüglich einer Durchleitungsrichtung des Energietransportmediums der Wärmetauschvorrichtung vorgelagerten ersten Stelle, ein Erfassen einer Ist-Temperatur des Energietransportmediums an der ersten Stelle und ein Ermitteln des ersten Heizleistungsanforderungswertes in Abhängigkeit einer Differenz zwischen festgelegter Soll- Temperatur und erfasster Ist-Temperatur an der ersten Stelle. Zusätzlich oder alternativ umfasst das Ermitteln des zweiten Heizleistungsanforderungswertes ein Festlegen einer Soll-Temperatur des Energietransportmediums im zweiten Heizkreis für eine bezüglich einer Durchleitungsrichtung des Energietransportmediums der weiteren Wärmetauschvorrichtung vorgelagerten zweiten Stelle, ein Erfassen einer Ist-Temperatur des Energietransportmediums an der zweiten Stelle und ein Ermitteln des zweiten Heizleistungsanforderungswertes in Abhängigkeit einer Differenz zwischen festgelegter Soll-Temperatur und erfasster Ist-Temperatur an der zweiten Stelle.

[0054] Auf diese Weise erfolgt ein Bereitstellen der Heizleistungsanforderungswerte mit dem Ziel, eine vorgegebene Soll-Temperatur des Energietransportmediums im jeweiligen Heizkreis einzuhalten. Dadurch kann insbesondere ein Steuern von Raumtemperaturen in den durch die Wärmetauschvorrichtungen des Heizungssystems temperierten Räume dahingehend optimiert werden, als dass das Steuern durch Steuerungsventile der Wärmetauschvorrichtungen selbst erfolgen kann, wobei von einer weitestgehend konstanten Eingangstemperatur des Energietransportmediums ausgegangen werden kann. Dies gestattet eine einfach gehaltene Kombination einer Steuerung des Heizungssystems mit einer separat bereitgestellten Raumtemperatursteuerung, die in vorteilhafter Weise von einer konstanten Temperatur des der Wärmetauschvorrichtung bereitgestellten Energietransportmediums ausgehen kann.

[0055] In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin ein Steuern einer Temperatur des Energietransportmediums im zweiten Heizkreis, wobei das Steuern der Temperatur des Energietransportmediums im zweiten Heizkreis insbesondere ein Rückführen eines Anteils des aus der weiteren Wärmetauschvorrichtung ausgeleiteten Energietransportmediums zu einem Zulauf des zweiten Heizkreises und ein Beimischen des rückgeführten Anteils zu dem durch den Zulauf des zweiten Heizkreises zugeführten Energietransportmedium umfasst.

[0056] Auf diese Weise wird eine Möglichkeit bereitgestellt, die Temperatur des Energietransportmediums im zweiten Heizkreis anzupassen, wobei insbesondere eine Temperatur des Energietransportmediums im ersten Heizkreis, die sich über die Temperatur des Energietransportmediums am Vorlauf bestimmt, unverändert bleibt. Dadurch können zwei Heizkreise mit jeweils verschiedenen Temperaturen des Energietransportmediums bereitgestellt werden, ohne dass ein Betriebszustand der Wärmequellenvorrichtung verändert werden muss.

[0057] Gemäß eines zweiten Aspekts der Erfindung wird ein Heizungssystem bereitgestellt, umfassend eine Wärmequellenvorrichtung zum Temperieren eines Energietransportmediums und ein mit der Wärmequellenvorrichtung verbundenes Netzwerk zum Durchleiten des Energietransportmediums, das wiederum einen Vorlauf zum Einleiten des von der Wärmequellenvorrichtung temperierten Energietransportmediums in das Netzwerk, einen Rücklauf zum Rückführen des Energietransportmediums im Netzwerk in die Wärmequellenvorrichtung, einen zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf angeordneten ersten Heizkreis, der eine mit dem Energietransportmedium zu versorgende Wärmetauschvorrichtung umfasst, eine zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf angeordnete Bypassvorrichtung zum Überbrücken des ersten Heizkreises, die eine schaltbare Ventileinheit zum Regulieren des durch die Bypassvorrichtung durchgeleiteten Energietransportmediums umfasst, und eine Volumenstrommessvorrichtung zum Erfassen eines Gesamtvolumenstroms des Energietransportmediums im Netzwerk, die insbesondere am Vorlauf oder am Rücklauf angeordnet ist, umfasst. Weiterhin umfasst das Heizungssystem eine Steuervorrichtung zum Steuern des Heizungssystems, die zumindest mit der Ventileinheit der Bypassvorrichtung gekoppelt ist und zum Einstellen eines Öffnungsgrades der Ventileinheit eingerichtet ist, wobei die Steuervorrichtung im Zuge des Steuerns des Heizungssystems eingerichtet ist, den Öffnungsgrad der Ventileinheit der Bypassvorrichtung zu erhöhen, falls ein durch die Volumenstromessvorrichtung erfasster Gesamtvolumenstrom einen festgelegten, der Steuervorrichtung bereitgestellten ersten Grenzwert für einen Gesamtvolumenstrom des Energietransportmediums im Netzwerk, der einen einzuhaltenden Mindestwert des Gesamtvolumenstroms des Energietransportmediums im Netzwerk beschreibt, unterschreitet, und dazu eingerichtet ist, den Öffnungsgrad der Ventileinheit der Bypassvorrichtung zu reduzieren, falls der durch die Volumenstromessvorrichtung erfasste Gesamtvolumenstrom einen festgelegten, der Steuervorrichtung bereitgestellten zweiten Grenzwert für den Gesamtvolumenstrom des Energietransportmediums im Netzwerk, der größer ausfällt als der erste Grenzwert, überschreitet.

[0058] Das Heizungssystem gemäß des zweiten Aspekts kann damit auf Basis des Verfahrens gemäß des ersten Aspekts mit allen diesbezüglich genannten Vorteilen gesteuert werden.

[0059] Vorzugsweise umfasst das Netzwerk weiterhin eine dem ersten Heizkreis vorgeschaltete, mit der Steuervorrichtung gekoppelte, schaltbare erste Ventileinheit zum Regulieren des durch den ersten Heizkreis durchgeleiteten Energietransportmediums, wobei die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, einen Öffnungsgrad der ersten Ventileinheit zu erhöhen, falls der erfasste Gesamtvolumenstrom den festgelegten zweiten Grenzwert überschreitet

[0060] Vorzugsweise sind die Ventileinheit der Bypassvorrichtung und die erste Ventileinheit beide als Teil einer Verteilervorrichtung des Netzwerks ausgeführt sind, insbesondere handelt es sich bei der Verteilervorrichtung um ein Dreiwegeventil, derart, dass ein Erhöhen des Öffnungsgrads der Ventileinheit der Bypassvorrichtung ein Reduzieren des Öffnungsgrads der ersten Ventileinheit und umgekehrt bedingt und ein Reduzieren des Öffnungsgrads der Ventileinheit der Bypassvorrichtung ein Erhöhen des Öffnungsgrads der ersten Ventileinheit und umgekehrt bedingt

[0061] Vorzugsweise umfasst das Netzwerk einen zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf angeordneten zweiten Heizkreis, der eine mit dem Energietransportmedium zu versorgende weitere Wärmetauschvorrichtung umfasst.

[0062] Vorzugsweise umfasst das Netzwerk eine dem zweiten Heizkreis vorgeschaltete, mit der Steuervorrichtung gekoppelte, schaltbare zweite Ventileinheit zum Regulieren des durch den zweiten Heizkreis durchgeleiteten Energietransportmediums, wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, ein Mengenverhältnisses zwischen einer durch den ersten Heizkreis durchgeleiteten Menge des Energietransportmediums und einer durch den zweiten Heizkreis durchgeleiteten Menge des Energietransportmedium durch ein Einstellen eines Öffnungsgrads der zweiten Ventileinheit und/oder der Ventileinheit des ersten Heizkreises (sofern vorhanden) zu regulieren. [0063] Vorzugsweise ist der zweite Heizkreis als Teil der Bypassvorrichtung ausgeführt, wobei die Bypassvorrichtung eine zwischen der Ventileinheit der Bypassvorrichtung und dem Rücklauf des Netzwerks angeordnete Bypassleitung umfasst und der zweite Heizkreis parallel zur Bypassleitung angeordnet ist, wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, das Mengenverhältnis durch ein Einstellen des Öffnungsgrads der Ventileinheit der Bypassvorrichtung zu regulieren.

[0064] Vorzugsweise umfasst der zweite Heizkreis eine mit der Steuervorrichtung gekoppelte Heizkreispumpe zum Regulieren des durch den zweiten Heizkreis durchgeleiteten Energietransportmediums, wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, das Mengenverhältnis durch ein Einstellen einer Pumpleistung der Heizkreispumpe zu regulieren.

[0065] Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung eingerichtet, einen ersten Heizleistungsanforderungswert für den ersten Heizkreis, der eine dem ersten Heizkreis durch das Energietransportmedium bereitzustellende Energiemenge beschreibt, und einen zweiten Heizleistungsanforderungswert für den zweiten Heizkreis, der eine dem zweiten Heizkreis durch das Energietransportmedium bereitzustellende Energiemenge beschreibt, zu ermitteln und das Heizungssystem in Abhängigkeit der ermittelten ersten und zweiten Heizleistungsanforderungswerte zu steuern und dabei insbesondere das Mengenverhältnis in Abhängigkeit der ermittelten ersten und zweiten Heizleistungsanforderungswerte zu regulieren.

[0066] Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung dabei dazu eingerichtet, die durch den ersten Heizkreis durchgeleitete Menge des Energietransportmediums zu erhöhen, falls der erste Heizleistungsanforderungswert den zweiten Heizleistungsanforderungswert übersteigt, und die durch den zweiten Heizkreis durchgeleitete Menge des Energietransportmediums zu erhöhen, falls der erste Heizleistungsanforderungswert den zweiten Heizleistungsanforderungswert unterschreitet

[0067] Vorzugsweise umfasst das Heizungssystem einen ersten Sollwertgeber zum Festlegen einer Soll-Temperatur für eine durch die Wärmetauschvorrichtung des ersten Heizkreises zu temperierende erste Umgebung und einen ersten Temperatursensor zum Erfassen einer Ist- Temperatur der ersten Umgebung, wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, den ersten Heizleistungsanforderungswert in Abhängigkeit einer Differenz zwischen festgelegter Soll- Temperatur und erfasster Ist-Temperatur der ersten Umgebung zu ermitteln.

[0068] Vorzugsweise umfasst das Heizungssystem einen zweiten Sollwertgeber zum Festlegen einer Soll-Temperatur für eine durch die Wärmetauschvorrichtung des zweiten Heizkreises zu temperierende zweite Umgebung und einen zweiten Temperatursensor zum Erfassen einer Ist-Temperatur der zweiten Umgebung, wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, den zweiten Heizleistungsanforderungswert in Abhängigkeit einer Differenz zwischen festgelegter Soll- Temperatur und erfasster Ist-Temperatur der zweiten Umgebung zu ermitteln. [0069] Alternativ umfasst das Heizungssystem vorzugsweise einen dritten Sollwertgeber zum Festlegen einer Soll-Temperatur des Energietransportmediums im ersten Heizkreis für eine bezüglich einer Durchleitungsrichtung des Energietransportmediums der Wärmetauschvorrichtung vorgelagerten ersten Stelle und einen dritten Temperatursensor zum Erfassen einer Ist-Temperatur des Energietransportmediums an der ersten Stelle, wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, den ersten Heizleistungsanforderungswert in Abhängigkeit einer Differenz zwischen festgelegter Soll- Temperatur und erfasster Ist-Temperatur an der ersten Stelle zu ermitteln.

[0070] Vorzugsweise umfasst das Heizungssystem einen vierten Sollwertgeber zum Festlegen einer Soll-Temperatur des Energietransportmediums im zweiten Heizkreis für eine bezüglich einer Durchleitungsrichtung des Energietransportmediums der weiteren Wärmetauschvorrichtung vorgelagerten zweiten Stelle und einen vierten Temperatursensor zum Erfassen einer Ist-Temperatur des Energietransportmediums an der zweiten Stelle, wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, den zweiten Heizleistungsanforderungswert in Abhängigkeit einer Differenz zwischen festgelegter Soll-Temperatur und erfasster Ist-Temperatur an der zweiten Stelle zu ermitteln.

[0071] Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung zum Steuern einer Temperatur des Energietransportmediums im zweiten Heizkreis eingerichtet und umfasst hierzu insbesondere eine Rückführungsvorrichtung mit der ein Anteil des aus dem zweiten Heizkreis ausgeleiteten Energietransportmediums zu einem Zulauf des zweiten Heizkreises zurückgeführt wird und der rückgeführte Anteils zu dem durch den Zulauf des zweiten Heizkreises zugeführten, von der Wärmequellenvorrichtung kommenden temperierten Energietransportmedium beigemischt wird.

[0072] Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung eingerichtet, den rückzuführenden Anteil über ein Einstellen der Pumpleistung oder der Drehzahl der Heizkreispumpe des zweiten Heizkreises anzupassen.

[0073] Gemäß eines dritten Aspekts der Erfindung wird eine Steuervorrichtung zum Einsatz in einem Heizungssystem gemäß des zweiten Aspekts der Erfindung bereitgestellt.

[0074] Auf diese Weise wird eine Nachrüstmöglichkeit bereitgestellt, über die ein bereits bestehendes Heizungssystem auf einfache und kostengünstige Weise mit der Steuervorrichtung nachgerüstet werden kann, um dieses um die vorteilhaften Funktionalitäten des Heizungssystems gemäß des zweiten Aspekts der Erfindung zu erweitern.

[0075] Fig. 1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern des Heizungssystems.

[0076] Fig. 2 und Fig. 3 zeigen schematische Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Heizungssystems. [0077] Fig. 4 zeigt schematisch verschiedene Betriebszustände eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Heizungssystems.

[0078] Fig. 5 zeigt exemplarische Zeitverläufe verschiedener Betriebsgrößen im Zuge eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern des Heizungssystems.

[0079] Es wird hervorgehoben, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Ausführungsmerkmale begrenzt ist. Die Erfindung umfasst weiterhin Modifikationen der genannten Ausführungsbeispiele, insbesondere diejenigen, die aus Modifikationen und/oder Kombinationen einzelner oder mehrerer Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele im Rahmen des Schutzumfanges der unabhängigen Ansprüche hervorgehen.

Ausführliche Figurenbeschreibung

[0080] Fig. 1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern des Heizungssystems.

[0081] Das zugrundeliegende Heizungssystem umfasst zumindest eine Wärmequellenvorrichtung zum Temperieren eines Energietransportmediums und ein mit der Wärmequellenvorrichtung verbundenes Netzwerk zum Durchleiten des Energietransportmediums umfasst. Letzteres umfasst wiederum einen Vorlauf zum Einleiten des von der Wärmequellenvorrichtung temperierten Energietransportmediums in das Netzwerk, einen Rücklauf zum Rückführen des Energietransportmediums im Netzwerk in die Wärmequellenvorrichtung, einen zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf angeordneten ersten Heizkreis, der eine mit dem Energietransportmedium zu versorgende Wärmetauschvorrichtung umfasst, und eine zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf angeordnete Bypassvorrichtung zum Überbrücken des ersten Heizkreises, die eine schaltbare Ventileinheit zum Regulieren des durch die Bypassvorrichtung durchgeleiteten Energietransportmediums umfasst.

[0082] In Schritt S1 erfolgt ein Festlegen eines ersten Grenzwerts Gi für einen Gesamtvolumenstrom des Energietransportmediums im Netzwerk, der einen einzuhaltenden Mindestwert des Gesamtvolumenstroms des Energietransportmediums im Netzwerk beschreibt

[0083] In Schritt S2 erfolgt ein Festlegen eines zweiten Grenzwerts G2 für den Gesamtvolumenstrom des Energietransportmediums im Netzwerk, der größer ausfällt als der erste Grenzwert.

[0084] In Schritt S3 erfolgt ein Erfassen eines Gesamtvolumenstroms Q _to t des Energietransportmediums im Netzwerk, insbesondere am Vor- oder am Rücklauf.

[0085] In Schritt S4 erfolgt ein Steuern des Heizungssystems in Abhängigkeit des in Schritt S3 erfassten Gesamtvolumenstroms Q _to t sowie der Grenzwerte Gi und G2 aus den Schritten S1 und S2. Schritt S4 umfasst hierzu einen Vergleichsschritt S4.1, von dem ausgehend einer der Schritte S4.2, S4.3 oder S5 nachfolgt

[0086] Unterschreitet der erfasste Gesamtvolumenstrom Q _to t den festgelegten ersten Grenzwert Gi, so erfolgt in Schritt S4.2 ein Erhöhen eines Öffnungsgrads der Ventileinheit der Bypassvorrichtung.

[0087] Überschreitet der erfasste Gesamtvolumenstrom Q _to t dagegen den festgelegten zweiten Grenzwert G2, so erfolgt in Schritt S4.3 ein Reduzieren eines Öffnungsgrads der Ventileinheit der Bypassvorrichtung.

[0088] In allen anderen Fällen bleibt der Öffnungsgrad der Ventileinheit unverändert und das Verfahren fährt mit Schritt S5 fort Das Verfahren sei nicht auf diesen Fall des direkten Übergangs von Schritt S4.1 auf Schritt S5 beschränkt. Wahlweise können alternativ an dieser Stelle beliebig viele weitere Schritte zur Anpassung von Betriebsgrößen des Heizungssystems in Abhängigkeit des erfassten Gesamtvolumenstroms erfolgen. Beispielsweise kann in besagtem Zwischenbereich zwischen Gi und G2 ein Anpassen von Betriebsgrößen der Wärmequellenvorrichtung, zum Beispiel einer Betriebsleistung oder einem Versorgungsdruck des Energietransportmediums am Vorlauf, vorgenommen werden.

[0089] In Schritt S5 erfolgt eine zeitliche Pause vorbestimmter Länge, bevor das Verfahren ausgehend von Schritt S3 wiederholt wird. Vorzugsweise werden die Verfahrensschritte beliebig oft wiederholt, um so eine zeitlich kontinuierliche Steuerung des Heizungssystems bereitzustellen.

[0090] Fig. 2A zeigt ein schematische Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Heizungssystems 1.

[0091] Das Heizungssystem 1 umfassteine Wärmepumpe 10 als Wärmequellenvorrichtung, ein hydraulisches Netzwerk 20 und eine Steuervorrichtung 30 zum Steuern des Heizungssystems 1.

[0092] Die Wärmepumpe 10 ist über ein Vorlauf 201 und einen Rücklauf 209 mit dem hydraulischen Netzwerk 20 verbunden und dazu eingerichtet, ein Energietransportmedium zu temperieren. Die Wärmepumpe 10 ist hierzu über entsprechende Anschlussleitungen 2 mit einer Umgebungsenergiequelle, zum Beispiel einer geo- oder aerothermischen Energiequelle, verbunden. Das temperierte Energietransportmedium wird im Anschluss entsprechend der dargestellten Pfeilrichtungen durch das hydraulische Netzwerk 20 geleitet.

[0093] Das zum Durchleiten des Energietransportmediums eingerichtete hydraulische Netzwerk 20 umfasst mehrere Leitungen 200 (fett gestaltete Verbindungslinien) sowie durch diese miteinander verbundene Komponenten. Hierzu zählen ein Verteilersystem 202a, ein davon abzweigender erster Heizkreis 203, eine Bypassvorrichtung 204, ein am Rücklauf 209 angeordneter Volumenstromsensor 205 zum Erfassen eines Volumenstroms des durch den Rücklauf 209 des hydraulischen Netzwerks 20 durchgeleiteten Energietransportmediums sowie ein am Vorlauf 201 angeordneter Temperatursensor 251 zum Erfassen einer Temperatur des Energietransportmediums am Vorlauf 201 des hydraulischen Netzwerks.

[0094] Der Volumenstromsensor 205 und der Temperatursensor 251 sind mit der Steuervorrichtung 30 gekoppelt und zum Übertragen der durch die Sensoren jeweils erfassten Messwerte an die Steuervorrichtung 30 eingerichtet

[0095] Über den Vorlauf 201 wird das von der Wärmepumpe 10 temperierte Energietransportmedium in das hydraulische Netzwerk 20 eingespeist, durch dieses hindurch geleitet und über den Rücklauf 209 in die Wärmepumpe 10 zurückgeführt

[0096] Der erste Heizkreis 203 umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel mehrere Wärmetauscher 232, die als eine Parallelschaltung aus einem Wärmetauscher 232 und einer Reihenschaltung aus zwei weiteren Wärmetauschern 232 ausgeführt ist Die einzelnen Wärmetauscher können jeweils Steuerungsventile umfassen, zum Beispiel Thermostatventile, die in Fig. 2A allerdings nicht dargestellt sind.

[0097] Die zwischen dem Vorlauf 201 und dem Rücklauf 209 angeordnete Bypassvorrichtung 204 dient dem Überbrücken des ersten Heizkreises 203 und umfasst vorliegend ein schaltbares, mit der Steuervorrichtung 30 gekoppeltes Bypassventil 241 zum Regulieren des durch die Bypassvorrichtung 204 durchgeleiteten Energietransportmediums sowie ein dem Bypassventil 241 nachgeschaltetes Bypasssystem 240a, das vorliegend lediglich eine in den Rücklauf 209 mündende Bypassleitung 242 umfasst.

[0098] Das Bypassventil 241 istTeil des Verteilersystems 202a, welches auch in alternativen Ausführungen gemäß Fig. 2B oder Fig. 2C ausgestaltet sein kann.

[0099] Die Steuervorrichtung 30 ist vorliegend separat ausgeführt und mit der Wärmepumpe 10 gekoppelt, kann aber auch als Teil der Wärmepumpe 10 ausgeführt sein. Die Steuervorrichtung 30 ist zumindest zum Einstellen eines Öffnungsgrades des Bypassventils 241 der Bypassvorrichtung 204 eingerichtet.

[0100] Im Zuge des Steuerns des Heizungssystems 1 ist die Steuervorrichtung 30 eingerichtet, den Öffnungsgrad des Bypassventils 241 zu erhöhen, falls ein durch den Volumenstromsensor 205 erfasster Volumenstrom am Rücklauf 209 (=Gesamtvolumenstrom im hydraulischen Netzwerk 20) einen festgelegten, der Steuervorrichtung 30 bereitgestellten ersten Grenzwert für einen Gesamtvolumenstrom des Energietransportmediums im Netzwerk 20, der einen einzuhaltenden Mindestwert des Gesamtvolumenstroms des Energietransportmediums im Netzwerk 20 beschreibt, unterschreitet. Auf diese Weise wird der erste Heizkreis 203 überbrückt, sofern durch diesen kein ausreichender Gesamtvolumenstrom im hydraulischen Netzwerk mehr gewährleistet werden kann, zum Beispiel infolge eines sich schließenden Steuerungsventils in einem Wärmetauscher 232. [0101] Ferner ist die Steuervorrichtung 30 dazu eingerichtet, den Öffnungsgrad des Bypassventils 241 zu reduzieren, falls der durch die Volumenstromsensor 205 erfasste Gesamtvolumenstrom einen festgelegten, der Steuervorrichtung 30 bereitgestellten zweiten Grenzwert für den Gesamtvolumenstrom des Energietransportmediums im Netzwerk 20, der größer ausfällt als der erste Grenzwert, überschreitet. Auf diese Weise wird ein energetisch unvorteilhafter Zustand mit einer an sich unnötigen Überbrückung des ersten Heizkreises 203 über die Bypassvorrichtung 204 vermieden, in dem das Energietransportmedium im genannten Fall wieder primär durch den ersten Heizkreis 203 geleitet wird.

[0102] Es wird somit ein besonders effizientes Heizungssystem 1 bereitgestellt, bei dem unvorteilhafte Betriebszustände vermieden werden. Besagte unvorteilhafte Betriebszustände umfassen unter anderem einen Betriebszustand mit unzureichender Energieabnahme an der Wärmepumpe 10 aber auch einen Betriebszustand mit unzureichender Versorgung des ersten Heizkreises 203 mit dem temperierten Energietransportmedium.

[0103] Fig. 2B bis Fig. 2E zeigen verschiedene Alternativen für Komponenten des Heizungssystems 1 aus Fig. 2A in schematischer Darstellung.

[0104] Fig. 2B und Fig. 2C zeigen alternative Verteilersysteme 202b und 202c, die anstelle des Verteilersystems 202a aus Fig. 2A eingesetzt werden können. Die jeweiligen Anschlüsse der Verteilersysteme sind dabei mit V für Vorlauf, B für Bypasssystem und Hi für den ersten Heizkreis bezeichnet.

[0105] Das Verteilersystem 202b aus Fig. 2B umfasst neben dem Bypassventil 241 ein schaltbares Steuerungsventil 231 für den ersten Heizkreis 203, das elektrisch ebenfalls mit der Steuervorrichtung 30 aus Fig. 2A verbunden ist. Dadurch steht der Steuervorrichtung 30 ein weiteres Stellglied zum Steuern des Heizungssystems 1 zur Verfügung, über das insbesondere der Durchfluss durch den ersten Heizkreis 203 reguliert werden kann.

[0106] Beim Verteilersystem 202c aus Fig. 2C sind das Bypassventil 241 und das schaltbare Steuerungsventil 231 für den ersten Heizkreis 203 in einer schaltbaren Ventilvorrichtung zusammengefasst, die vorliegend als ein schaltbares 3/2-Wegeventil 221 ausgeführt ist, welches elektrisch mit der Steuervorrichtung 30 aus Fig. 2A verbunden ist.

[0107] Die Steuervorrichtung 30 ist dabei in allen Fällen dazu eingerichtet, Öffnungsgrade der jeweils gekoppelten Ventile 231, 241 bzw. 221 einzustellen.

[0108] Fig. 2D und Fig. 2E zeigen alternative Bypasssysteme 240b und 240c, die anstelle des Bypasssystems 240a aus Fig. 2A eingesetzt werden können.

[0109] Das Bypasssystem 240b aus Fig. 2D umfassteinen parallel zu einer Bypassleitung 242 angeordneten zweiten Heizkreis 206 mit einem durch das Energietransportmedium zu versorgenden weiteren Wärmetauscher 232 und einer mit der Steuervorrichtung 30 aus Fig. 2A elektrisch verbundenen Heizkreispumpe 233, über deren Pumpleistung eine Menge des durch den zweiten Heizkreis 206 durchgeleiteten Energietransportmediums reguliert werden kann.

[0110] Vor dem zweiten Heizkreis 206 ist ein mit der Steuervorrichtung 30 aus Fig. 2A elektrisch verbundener Temperatursensor 252 zum Erfassen einer Temperatur des in den zweiten Heizkreis 206 einfließenden Energietransportmediums angeordnet.

[0111] Über den Wärmetauscher 232 des als Teil der Bypassvorrichtung 204 ausgeführten zweiten Heizkreises 206 kann die im Energietransportmedium enthaltene Wärme- oder Kälteenergie (je nach Betriebszustand der Wärmepumpe 1) auf eine Umgebung des Wärmetauschers 232 übertragen werden, um so die für den effizienten Betrieb der Wärmequellenvorrichtung 10 erforderliche Temperaturdifferenz des Energietransportmediums zwischen Vorlauf 201 und Rücklauf 209 zu erhöhen und dabei besagte Energie zum Temperieren der Umgebung des Wärmetauschers 232 des zweiten Heizkreises 206 zu nutzen.

[0112] Das Bypasssystem 240c aus Fig. 2E umfassteinen Energiespeicher 270 für ein in den Energiespeicher 270 ein- und ableitbares Speichermedium (zum Beispiel Wasser), wobei das Speichermedium über einen Wärmetauscher von dem durch das Bypasssystem 240c strömenden Energietransportmedium erwärmt oder gekühlt wird.

[0113] Auf diese Weise kann im Falle einer Überbrückung des ersten Heizkreises 203 die im Energietransportmedium enthaltene Wärme- oder Kälteenergie (je nach Betriebszustand der Wärmepumpe 1) auf das Speichermedium übertragen werden, um so die für den effizienten Betrieb der Wärmequellenvorrichtung 10 erforderliche Temperaturdifferenz des Energietransportmediums zwischen Vorlauf 201 und Rücklauf 209 zu erhöhen, ohne die dafür dem Energietransportmedium zu entziehende Wärme- oder Kälteenergie ungenutzt in eine Umgebung des Heizungssystems 1 zu entlassen. So kann beispielsweise Wärmeenergie des durch das Bypasssystem 240c strömenden Energietransportmediums zum Erwärmen von Brauchwasser eingesetzt werden.

[0114] Fig. 3 zeigt ein weiteres schematisches Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Heizungssystems 1. Der Grundaufbau entspricht im Wesentlichen dem aus Fig. 2A, wobei hier ein Verteilersystem 202d mit einem zusätzlichen Auslass zum Einsatz kommt Das Verteilersystem 202d umfasst hierzu ein schaltbares 4/3-Wegeventil, wobei ein Auslass zu einem ersten Heizkreis 203, ein Auslass zu einer Bypassvorrichtung 204 mit einem Bypasssystem 240b mit einem zweiten Heizkreis 206 gemäß Fig. 2D und ein Auslass zu einem Energiespeichersystem 207 führt, welches einen Energiespeicher 270 gemäß Fig. 2E umfasst.

[0115] Auf diese Weise wird ein Heizungssystem 1 bereitgestellt, welches zusätzlich zur Bypassvorrichtung 204, die den zweiten Heizkreis 206 umfasst, den Energiespeicher 270 bereitstellt. Auf diese Weise kann im Falle eines inaktiven ersten Heizkreises 203 überschüssige Wärme- oder Kälteenergie des Energietransportmediums entweder über den Wärmetauscher 232 im zweiten Heizkreis 206 entzogen werden, oder, falls ein Energiebedarf im zweiten Heizkreis 206 ebenfalls gedeckt ist, kann diese über den Energiespeicher 270 auf das darin enthaltene Speichermedium übertragen werden.

[0116] Fig. 4 zeigt in der Abfolge von Fig. 4A bis Fig. 4F schematisch verschiedene Betriebszustände eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Heizungssystems.

[0117] Das Fig. 4 zugrundeliegende Heizungssystem entspricht dabei dem in Fig. 2A dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem das Verteilersystem 202c gemäß Fig. 2C gewählt wurde.

[0118] Die jeweils oberen Abschnitte der Fig. 4A bis Fig. 4F zeigen eine Ventilposition des ein schaltbares 3/2-Wegeventil umfassenden Verteilersystems, wobei diese über die Pfeilposition angegeben wird, die ein Verhältnis der Öffnungsgrade zwischen der ersten Ventileinheit für den ersten Heizkreis (Hi) und der Ventileinheit der Bypassvorrichtung (B) beschreibt Ausgehend von der Stellung bei Hi (siehe Fig. 4A) entspricht eine Pfeilstellung von 90° einer 50-prozentigen Öffnung der ersten Ventileinheit und einer 50-prozentigen Öffnung der Ventileinheit der Bypassvorrichtung und eine Pfeilstellung von 180° entspricht einer geschlossenen ersten Ventileinheit (0% Öffnungsgrad) und einer vollständig geöffneten Ventileinheit der Bypassvorrichtung (100% Öffnungsgrad).

[0119] Die jeweils unteren Abschnitte der Fig. 4A bis Fig. 4F zeigen die zugehören Volumenströme (Q) im Netzwerk, insbesondere den Volumenstrom am Rücklauf (=Gesamtvolumenstrom), im ersten Heizkreis (Hi) und in der Bypassvorrichtung (B). Der erste und der zweite Grenzwert sind dabei durch Gi und G2 gegeben.

[0120] Ausgehend von Fig. 4A ist die Ventileinheit der Bypassvorrichtung (B) geschlossen und der Gesamtvolumenstrom (Rücklauf) entspricht dem Volumenstrom durch den ersten Heizkreis (Hr).

[0121] Kommt es nun zu einem Abfall des Volumenstroms im ersten Heizkreis (Hi), zum Beispiel durch ein zumindest teilweises Schließen eines Steuerungsventils im ersten Heizkreis (Hi), wie eines Thermostatventils einer Wärmetauschvorrichtung, sinkt auch der Gesamtvolumenstrom (Rücklauf) (siehe Fig. 4B). Vorliegend sinkt dieser sogar unterhalb des den Mindestwert des Gesamtvolumenstroms beschreibenden ersten Grenzwertes Gi.

[0122] Infolgedessen erfolgt im Zuge des Verfahrens zum Steuern des Heizungssystems ein Erhöhen des Öffnungsgrads der Ventileinheit der Bypassvorrichtung (siehe Fig. 4C), sodass der Volumenstrom durch die Bypassvorrichtung (B) sowie der Gesamtvolumenstrom (Rücklauf) als Summe der Volumenströme durch den ersten Heizkreis (Hi) und durch die Bypassvorrichtung (B) ansteigen. [0123] Steigt der Volumenstrom im ersten Heizkreis (Hi) wieder an, zum Beispiel durch ein teilweises Öffnen des Steuerungsventils im ersten Heizkreis (Hi), kommt es zu einem Anstieg des Gesamtvolumenstroms (Rücklauf), der vorliegend über den zweiten Grenzwert G2 hinweg ansteigt.

[0124] Dies dient als Indikator für den sich wieder öffnenden ersten Heizkreis (Hi), sodass im Sinne des Verfahrens zum Steuern des Heizungssystems der Öffnungsgrad der Ventileinheit der Bypassvorrichtung (B) wieder reduziert wird, wodurch der Volumenstrom im ersten Heizkreis (Hi) steigt und der Volumenstrom in der Bypassvorrichtung (B) sinkt (siehe Fig. 4E).

[0125] Letztlich wird die Ventileinheit der Bypassvorrichtung (B) vollständig geschlossen und die des ersten Heizkreises (Hi) ist damit wieder vollständig geöffnet, sodass der Gesamtvolumenstrom (Rücklauf) wieder dem Volumenstrom durch den ersten Heizkreis (Hi) entspricht (siehe Fig. 4F).

[0126] Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das zugrundeliegende Heizungssystem derart vorteilhaft gesteuert werden, dass eine Überbrückung des ersten Heizkreises über die Bypassvorrichtung in energetisch unvorteilhaften Betriebszuständen vermieden wird, also in Betriebszuständen mit einem einsetzenden Energiebedarf des ersten Heizkreises bei zumindest teilweise geöffneter Ventileinheit der Bypassvorrichtung.

[0127] Fig. 5A und Fig. 5B zeigen exemplarische Zeitverläufe verschiedener Betriebsgrößen im Zuge eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern eines Heizungssystems, welches dem in Fig. 2A dargestellten Ausführungsbeispiel zugrunde liegt, bei dem das Bypasssystem 240b gemäß Fig. 2D gewählt wurde.

[0128] In beiden Diagrammen ist dabei der Öffnungsgrad des Bypassventils der Bypassvorrichtung auf der jeweils rechten Ordinate dargestellt. Der Öffnungsgrad kann Werte zwischen „0" und „1" annehmen, wobei „0 „einem geschlossenen Bypassventil und „1" einem vollständig geöffneten Bypassventil entspricht

[0129] Fig. 5A zeigt die zeitlichen Verläufe des Gesamtvolumenstroms Q _to t sowie des Volumenstroms Qi im ersten Heizkreis. Obgleich lediglich der Gesamtvolumenstrom im Zuge des Verfahrens zum Steuern des Heizungssystems erfasst wird, ist der Volumenstrom Qi zwecks Erläuterung des Verfahrens dargestellt.

[0130] Ausgehend vom Zeitpunkt to fällt der Volumenstrom Qi und damit auch der Gesamtvolumenstrom Q _to t aufgrund eines sich schließenden Steuerungsventils im ersten Heizkreis ab. Um den Zeitpunkt ti schließt besagtes Steuerungsventil vollständig, infolgedessen der Volumenstrom Qi auf null fällt und auch der Gesamtvolumenstrom Q _to t abfällt. Um ein völliges Erliegen des Gesamtvolumenstroms Qtot zu vermeiden, wird der Öffnungsgrad des Bypassventils der Bypassvorrichtung zum Zeitpunkt ti, an dem der Gesamtvolumenstrom Q _to t einen ersten Grenzwert Gi unterschreitet, erhöht Der erste Heizkreis wird verstärkt überbrückt und der Gesamtvolumenstrom Q _to t steigt wieder an.

[0131] Um den Zeitpunkt t2 steigt der Volumenstrom Qi und damit auch der Gesamtvolumenstrom Q _to t aufgrund des sich öffnenden Steuerungsventils im ersten Heizkreis wieder an. Der Gesamtvolumenstrom Q _to t überschreitet einen zweiten Grenzwert G2, infolgedessen der Öffnungsgrad des Bypassventils wieder reduziert wird, da nunmehr ein Energiebedarf im ersten Heizkreis besteht und die Überbrückung über die Bypassvorrichtung reduziert werden kann.

[0132] Fig. 5B zeigt die zu Fig. 5A zugehörigen Temperaturverläufe des Energietransportmediums im Netzwerk. Ti beschreibt die Temperatur des Energietransportmediums am Vorlauf, so wie vom Temperatursensor 251 erfasst (siehe Fig. 2A), und entspricht ebenso der Temperatur am Eingang des ersten Heizkreises, falls dieser geöffnet ist. T2 beschreibt die Temperatur vor dem zweiten Heizkreis, so wie vom Temperatursensor 252 erfasst (siehe Fig. 2D). Die Temperaturen Ti bzw. T2 des Energietransportmediums sollen im Zuge des Steuerns des Heizungssystems möglichst auf den jeweils vorgegebenen Soll-Temperaturen Tsoii.i bzw. Tsoii,2 gehalten werden.

[0133] Nach Schließen des Steuerungsventils im ersten Heizkreis und Abfall des Volumenstroms Qi zum Zeitpunkt ti (siehe Fig. 5A) besteht kein Energiebedarf des ersten Heizkreises, sodass die Vorlauftemperatur T 1 seitens der Wärmepumpe abgesenkt wird, da nunmehr lediglich die Temperatur T2 vor dem zweiten Heizkreis auf der Soll-Temperatur Tsoii, 2 < Tsoii.i gehalten werden muss. Dadurch wird ein effizienter Betrieb des Heizungssystems mit reduzierten Energiekosten ermöglicht

[0134] Mit Schließen des Bypassventils zum Zeitpunkt t2 und zunehmenden Volumenstrom Qi im ersten Heizkreis wird die Vorlauftemperatur Ti seitens der Wärmepumpe wieder auf den bereitzustellenden Sollwert Tsoii.i hin erhöht, um den aufkommenden Energiebedarf im ersten Heizkreis abzudecken. Da zeitgleich ein Schließen des Bypassventils erfolgt, kommt es dabei kurzzeitig zu einem Abfall der Temperatur T2.

[0135] Mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren zum Steuern eines Heizungssystems können insbesondere unvorteilhafte Betriebszustände des Heizungssystems vermieden werden, in denen beispielsweise eine unzureichende Energieabnahme an der Wärmepumpe, eine unzureichende Energieversorgung eines Heizkreises oder ein energetisch suboptimaler Betrieb der Wärmepumpe vorliegen.

[0136] Abschließend wird erneut hervorgehoben, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Ausführungsmerkmale begrenzt ist Die Erfindung umfasst weiterhin Modifikationen der genannten Ausführungsbeispiele, insbesondere diejenigen, die aus Modifikationen und/oder Kombinationen einzelner oder mehrerer Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele im Rahmen des Schutzumfanges der unabhängigen Ansprüche hervorgehen.

Liste der Bezugszeichen

1 Heizungssystem

2 Verbindung zu Umgebungsenergiequelle

10 Wärmepumpe

20 hydraulisches Netzwerk

30 Steuervorrichtung

200 Leitung

201 Vorlauf

202a-d Verteilersystem

203 erster Heizkreis

204 Bypassvorrichtung

205 Volumenstromsensor

206 zweiter Heizkreis

207 Energiespeichersystem

209 Rücklauf

221 3/2-Wegeventil

222 4/3-Wegeventil

231 Steuerungsventil erster Heizkreis

232 Wärmetauscher

233 Heizkreispumpe

240a-c Bypasssystem

241 Bypassventil

242 Bypassleitung

251 Temperatursensor Vorlauf

252 Temperatursensor zweiter Heizkreis

270 Energiespeicher

Gi erster Grenzwert

G ₂ zweiter Grenzwert

Qtot Gesamtvolumenstrom