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Anordnung
und Verfahren zur Ausgabe von Sprachbedienbefehlen für
die Bedienung gebäudetechnischer Anlagen, wie z. B. der
aus Heizkesseln, Warmwasserbereitern, Lüftungs- sowie Kälte-
und Klimaanlagen bestehenden Gebäudetechnik eines Gewerbegebäudes.
Eine Erweiterung auf andere Anwendungen kann durch die Anbringung
anderer Messgeber mit den dazugehörigen Einrichtungen und
durch den Austausch des Signalwandlers mit den spezifischen Sprachbefehlen
erfolgen.
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Für
die Bedienung der Gebäudetechnik beispielsweise eines Gewerbegebäudes
sind mehrere hundert bis zu über eintausend Seiten der
Hersteller von Anlagenteilen und Nebenaggregaten sowie Projektingenieuren
für Wärme, Lüftung, Kälte und
Elektrotechnik mit Aufbaubeschreibungen einzelner Geräte
und des Gesamtsystems, Funktionsbeschreibungen, Bedienungsanleitungen,
sowie den Handbüchern der Steuer- und Regelgeräte
mit komplizierten Beschreibungen, Diagrammen, Übersichtsplänen und
Elektroschaltplänen zu studieren.
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Außerdem
sind die Brennstoffrechnungen, Stromrechnungen, Lastprofile, Energielieferverträge sowie
die Rechnungen des technischen Gebäudeservice über
die Instandhaltung laufend zu kontrollieren, um die Betriebskosten
möglichst gering zu halten.
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Zusätzlich
sind zum Verständnis der Dokumente tiefgründige
technische, physikalische und energiewirtschaftliche Kenntnisse
erforderlich.
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Die
Gebäudetechnik ist so kompliziert und deren Dokumente sind
so schwierig zu formulieren, zu studieren und zu verstehen, dass
der extrem hohe Aufwand einer fachgerechten Bedienung der Gebäudetechnik
in den meisten Fällen nicht bezahlbar ist.
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Anlagenteile,
Schalttafeln, Schaltschränke sowie die Steuer- und Regelgeräte
sind häufig mit schwer verständlichen Beschriftungen
versehen. Infolgedessen sind viele Schalterstellungen an Schalttafeln
und Schaltschränken, sowie Einstellungen von Steuer- und
Regelgeräten fehlerhaft oder zumindest ungenau.
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Die
Gebäudetechnik wird deshalb in vielen Fällen mit
hohen Verlusten in Abgasrohren, an Rohrleitungssystemen, in Lüftungskanälen,
sowie in den Motorwicklungen zum Antrieb von Pumpen, Lüftern und
Kältemaschinen betrieben.
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Die
Auswirkungen sind ein viel zu hoher Verbrauch von Brennstoff und
Strom und der damit verbundene zu hohe Schadstoffausstoß.
Der hohe Energieverbrauch verursacht hohe Energiekosten und einen
erhöhten Verschleiß an der teuren Gebäudetechnik,
so dass auch die Instandhaltungskosten erhöht werden.
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Solche
Betriebsfehler und deren schädlichen Auswirkungen werden
wegen der Kompliziertheit der Gebäudetechnik oft jahrelang
nicht bemerkt, obwohl fachgerechte Instandhaltungsmaßnahmen
durchgeführt werden.
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Die
volkswirtschaftlich schädlichen Auswirkungen sind die viel
zu schnell erschöpfenden Energieträgervorräte,
die viel zu hohe Umweltbelastung und die viel zu hohen Energiekosten,
durch die eine Beeinträchtigung der Wirtschaftlichkeit
und Wettbewerbsfähigkeit in Gewerbe und Produktion erfolgt.
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Die
gebäudetechnischen Anlagen für wärme,
Lüftung, Kälte, Klima, Druckluft sowie die Anlagen
in Gewerbe und Produktion, werden mit Brennstoff und mit Elektroenergie
versorgt.
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Alternativ
kann die Versorgung über Fern- bzw. Nahwärme erfolgen.
Ebenso wird Prozesswärme unter Nutzung unterschiedlicher
Energieträger in Energieumwandlungsanlagen bereitgestellt.
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Die
Vorkommen an fossilen Energieträgern sind nicht unerschöpflich
und deren Vergeudung ist mit negativen Umweltfolgen verbunden. Alle
Energieträger sind kostenrelevant. Demzufolge ist die Reduzierung
des Energieeinsatzes geboten. Dies kann insbesondere dadurch erfolgen,
dass durch Erhöhung des Wirkungsgrades bei der Energieumwandlung
bei gleichem Nutzen weniger Energie eingesetzt werden muss. Letztlich
werden auf diese Weise die Umwandlungsverluste verringert.
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Um
die Energie möglichst effizient zu verwenden, bietet die
Industrie eine Vielzahl von Messgeräten sowie von Steuer-
und Regelgeräten an. Diese Geräte dienen größtenteils
der Einhaltung optimaler Temperaturen von Heizkesseln, Warmwasserbereitern,
Nutzräumen, etc. Heizkesselregler, Heizungsregler und Lüftungsregler
sparen insbesondere mit den Temperaturregelungen Brennstoff und
zusätzlich Elektroenergie beim Betrieb der Nebenaggregate,
wie z. B. Heizungspumpen und Lüftermotoren. Messgeräte,
wie Temperaturmessgeräte für Vorlauftemperaturen
und Rücklauftemperaturen, dienen zur Kontrolle der Betriebsgrößen
und damit der Wirksamkeit der Steuerungen und Regelungen. Elektroenergiezähler,
Gaszähler, Wärmezähler und Ölzähler werden
zur Abrechnung der Energie- bzw. Brennstoffkosten verwendet. Zur
fortlaufenden Kontrolle mehrerer Betriebsgrößen
werden Computer an die Elektroenergiezähler oder Wärmezähler
angeschlossen, die Messwertaufzeichnungen relevanter Betriebsgrößen
ermöglichen und als Zahlenreihen oder als Kennlinien in
Diagrammen dargestellt werden können.
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Der
Energieverbrauch der einzelnen Energieumwandlungsanlagen ist außer
von den Außentemperaturen auch von der Wärmeisolierung
des Gebäudes und Anlagentechnik sowie von den Gebäudenutzern,
hautsächlich aber vom Wirkungsgrad der Gebäudetechnik
abhängig. Die Energieeinsparverordnung schreibt für
Gebäude bestimmte Energieverbrauchskennwerte vor, die durch
Wärmeisolierung und Einsatz von Energiespartechnik erreicht werden
können. Die Heizkostenverordnung schreibt für
Mieträume eine genaue Verteilung der Heizkosten nach den
Anteilen der einzelnen Energieverbraucher vor.
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Beim
derzeitigen Stand der Technik verbrauchen die Gebäudetechnik
und die Energieanlagen in Gewerbe und Produktion, zu viel Brennstoff
und Elektroenergie. Die Gebäudetechnik bzw. die Energieanlagen
in Produktion und Gewerbe sind komplexe Systeme aus den Herstellerdokumenten,
den Projektdokumenten, den gebäudetechnischen Anlagen sowie
den Baugruppen für die Bedienung und zur Kontrolle, den Steuerungen
und Regelungen und den energiewirtschaftlichen Dokumenten.
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Es
sind eine Vielzahl von Messgeräten und Zählgeräten
und den dazugehörigen Schaltungsanordnungen zur Ermittlung
und Anzeige der Energiezufuhr und abgegebener Wärmemengen
bekannt. Die Mess- und Zählgeräte können
an Computer angeschlossen werden, um über einen beliebig
langen Zeitraum eine beliebige Anzahl von Momentwerten aufzuzeichnen,
die zur Erlangung einer möglichst hohe Auflösung
erforderlich sind und zur Anzeige zu bringen.
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Neuerdings
erfolgt zusätzlich oder anstelle einer Anzeige eine Sprachausgabe,
um die Informationserfassung auf mehrere Sinnesorgane zu verteilen.
Beispielsweise hat die Sprachausgabe den Vorteil, dass visuell andere
Informationen aufgenommen werden können, so dass z. B.
beim Autofahren die Ablesung von Instrumenten mit der gefährlichen
Ablenkung verringert werden kann.
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Vorteile
der Sprachausgabe sind, dass gleichzeitig mehr Informationen aufgenommen
werden, dass die Sprachausgabe nur bei bestimmten Ereignissen erfolgt,
so dass die eintönige Beobachtung von Anzeigen entfällt
und dass die Informationsaufnahme sicherer wird, weil wichtige Hinweise
besser aufgenommen werden können. Seiner Natur nach ist der
Mensch besser daran gewöhnt, im Bedarfsfall angesprochen
zu werden, als stundenlange Beobachtungen von Anzeigen durchzuführen.
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In
der
DE 202 02 466
U1 ist eine Anordnung zur Sprachausgabe von Betriebsdaten
eines Kraftfahrzeugs mit einem im Kraftfahrzeug untergebrachten
Sprachsynthesizer, der die Betriebsdaten empfangen und in ein akustisches
Sprachsignal umwandeln kann, und einer akustischen Wiedergabeeinrichtung,
die das Sprachsignal von dem Sprachsynthesizer erhöht und
in Schallwellen umsetzt, beschrieben. Die Wiedergabeeinrichtung
ist im Bereich des Sitzes eines Kraftfahrzeugführers angeordnet,
wobei der Bereich im Wesentlichen dem Kopf des den Sitz belegenden
Kraftfahrzeugführers zugeordnet ist.
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In
der
DE 297 15 973
U1 wird ein klinisches Thermometer mit numerischer Anzeige
und Sprachausgabe beschrieben, bei dem es sich um Anordnungen zur
Messung und zur Wandlung der Bitmuster von Zahlen, Maßeinheiten
und Worten, wie beispielsweise erläuternder Text, und zur
Ausgabe in der menschliche Sprache handelt.
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Die
Schrift
EP 1 555 608
A1 beschreibt ein elektronisches Gerät zur Sprachbedienung
insbesondere in einem Kraftfahrzeug. Mit einer Anordnung zur Sprachbedienung
eines elektronischen Gerätes werden auf einem Grafikbildschirm
Sprachbefehle und den Sprachbefehlen jeweils zugeordnete Bedienfunktionen
des elektronischen Gerätes als Text angezeigt und die Zuordnung
zwischen den Sprachbefehlen und den Bedienfunktionen wird grafisch
kenntlich gemacht. Auf diese Weise wird die Bedienerfreundlichkeit
erhöht, da die Sprachbefehle direkt abgelesen werden können
und nicht mehr auswendig gelernt werden müssen.
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Die
DE 199 63 142 A1 beschreibt
ein Verfahren und Vorrichtung zur sprachgesteuerten Bedienung eines
Kiosksystems. Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur
Umwandlung von Spracheingaben in Programmbefehle und/oder zur Umwandlung
von Programmbefehlen in Sprachausgabe. Um ein Verfahren und eine
Vorrichtung zu schaffen, die bei z. B. Kiosksystemen eine zuverlässige automatische
Umsetzung von Sprache in Tastaturbefehle, Programmbefehle, Mausbewegungen und/oder
Text sicherstellt, effizient und robust auch bei Störungen
durch Hintergrundgeräusche funktioniert und eine verlässliche
Identifikation des Sprechers/-in ermöglicht sowie eine
zuverlässige Umwandlung von Programmbefehlen in Sprachausgabe sicherstellt,
wandelt insbesondere eine Rechnereinheit mit einer Spracherkennungseinheit
und einer Spracherzeugungseinheit Bedienkommandos in Programmbefehle
und/oder Programmbefehle in Sprachausgaben mittels automatischer
Spracherkennung/Sprachidentifizierung und/oder Spracherzeugung um,
die in Form digitaler Werteüber das Mikrofon eingegeben
und/oder einem Lautsprecher ausgegeben werden.
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In
der
DE 698 30 271
T2 wird eine Navigationsvorrichtung mit Sprachausgabe beschrieben,
bei der die möglichen Fahrtrouten eines Anfangspunktes durch
die Verknüpfung von Undfunktionen (Straßenverläufe)
mit Oderfunktionen (mögliche Fahrtrouten) zu einem gewünschten
Endpunkt ermittelt werden.
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Es
erfolgt eine Signalwandlung der Bitmuster der Undfunktionen sowie
der Oderfunktionen und der Ausgabe in Sprachbefehle zur Bedienung
des Kraftfahrzeugs, um eine optimale Fahrtroute zu finden.
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Bei
den genannten Vorrichtungen und Verfahren werden Signale erfasst,
angepasst und in ein Bitmuster umgewandelt, anschließend
in eine Sprachinformation umgewandelt, ausgegeben oder als Sprachbedienbefehl
eingegeben, in das Bitmuster eines entsprechenden Bedienbefehls
umgewandelt und als Bitmuster verarbeitet.
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Die
Ausgabeinformationen und die Sprachbedienbefehle können
lediglich durch Signalwandlungen erzeugt werden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine gerätetechnische Anordnung und
ein Verfahren zur automatischen Messwertverarbeitung und zur Ausgabe und
zur Auswahl von Sprachbedienbefehlen zu schaffen, mit denen die
Bedienung wesentlich vereinfacht und die Wirtschaftlichkeit der
gebäudetechnischen Anlagen wesentlich erhöht wird.
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Im
Unterschied zu den im Stand der Technik aufgeführten Schriften
ist bei den gebäudetechnischen Anlagen ein Wirkungsgrad
zu berücksichtigen, dessen Kontrolle und Beeinflussung
eine Vorrichtung mit einer spezifischen künstlichen Intelligenz
benötigt wird. Bei der Erfindung der Anordnung und des
Verfahrens zur Erzeugung von Sprachbedienbefehlen für die
Bedienung gebäudetechnischer Anlagen ist zur Optimierung
des Wirkungsgrades zwischen Signalerzeugung und Signalwandlung in
Sprachsignale zusätzlich eine Signalverarbeitung mit einer
künstlichen Intelligenz zu schalten. Beispielsweise genügt es
nicht, eine Raumtemperatur durch einen Sprachbefehl vorzugeben,
sondern durch die zwischengeschaltete Vorrichtung mit der künstlichen
Intelligenz ist zu gewährleisten, dass die Raumtemperatur
mit einem höchstmöglichen Heizkesselwirkungsgrad
erreicht wird. Diese Vorrichtung (mit künstlicher Intelligenz)
ermittelt Unregelmäßigkeiten bei den Betriebsgrößen
und schaltet die Ausgabe von Sprachbedienbefehlen, die zur Erhöhung
des Wirkungsgrades erforderlich sind, und die beispielsweise aus
Bedienbefehlen, Steuer- und Regelbefehlen oder aus Instandhaltungsanweisungen
bestehen können.
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Der
Wirkungsgrad schwankt durch wechselseitiges Schalten von Energiewandlern,
wie z. B. Heizkesseln, Kältemaschinen, usw. und Verbrauchern,
wie Heizungen, Warmwasserbereiter, Lüftungen, usw. zwischen
Null und unendlich. Beispielsweise Z/0 geht gegen unendlich bzw.
0/Z gleich Null, wobei Z eine beliebige Zahl ist. Zur Ermittlung
und Beeinflussung eines Wirkungsgrades wird deshalb eine Anordnung
mit künstlicher Intelligenz benötigt.
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Die
Bedienung der komplizierten gebäudetechnischen Anlagen
wird wesentlich vereinfacht, weil die Kenntnis der
- – technischen Dokumente über Aufbau, Wirkung, elektrische
Schaltung, Funktion, und Bedienung,
- – technischen Anlage sowie deren Konfiguration und
Wirkungsweise,
- – Steuer- und Regelgeräte, einschließlich
deren Anordnung, Funktion, Wirkungsweise, Bedienung und Kontrolle
und der
- – energiewirtschaftlichen Dokumente, wie z. B. Rechnungen
für Brennstoff, Strom, Lastprofile und Energielieferverträge
nicht mehr als Vorraussetzung für die Bedienung benötigt
werden. Gebäudetechnische Einrichtungen können
somit aufgrund der Sprachbedienbefehle ohne Vorkenntnisse über
Aufbau, Wirkungsweise und Funktion fehlerfrei von Laien bedient
werden.
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Die
Ermittlung und Ausgabe von Sprachbedienbefehlen erfolgt zur schnellen
Fehlererkennung, wie z. B. bei unangepassten Heizkurven, zu hohen Motordrehzahlen
bei Lüftern und Pumpen, defekten Mess-, oder Stellgliedern,
der isolierenden Russbildung in Feuerungsräumen, usw.
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Mit
der erfindungsgemäßen Anordnung und dem erfindungsgemäßen
Verfahren zur Erzeugung von Sprachbedienbefehlen zur Bedienung von
Energieumwandlungsanlagen, insbesondere Wärmeanlagen wie
beispielsweise Heizungsanlagen oder Dampfanlagen in Gewerbe und
Industrie, an großen Warmwasserbereitern, Lüftungsanlagen
sowie an Kälte- und Klimaanlagen, sollen die Verluste zeitnah erfassbar
und damit Voraussetzungen für eine fachgerechte Bedienung
und Optimierung der Steuer- und Regelfunktionen und infolgedessen
eine Brennstoff- und eine Elektroenergieeinsparung in wirtschaftlich
bedeutender Größenordnung erfolgen.
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Die
Anordnung und das Verfahren zur Erzeugung von Sprachbedienbefehlen
zur Bedienung, insbesondere von Wärme-, Kälte-,
Lüftungsanlagen usw. zeichnet sich dadurch aus, dass der
momentane Wirkungsgrad und wirkungsgradrelevante Größen der
Energieumwandlungsanlagen ermittelt, automatisch ausgewertet und
zeitnahe Sprachbedienungsbefehle ausgegeben werden. Die Ausgabe
der Sprachbedienbefehle erfolgt zum Zwecke der Auswahl und zur anschließenden
Eingabe in einer beliebigen Form, wie z. B. als Schalterstellung,
als Spracheingabe oder als Eingabe in beliebiger anderer Form.
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Insofern
erhält der Bediener eine Information über die
erforderlichen Bedienhandlungen zur Erzielung einer höchstmöglichen
Effizienz der Energieumwandlungsanlage. Die ausgegebenen Sprachbedienbefehle
sind zur optimalen Einstellung und Inbetriebnahme der Anlage ebenso
hilfreich wie für die Betriebsüberwachung und
zur Fehlerbeseitigung bei Wartungsarbeiten. Mit der Anordnung und
dem Verfahren zur Erzeugung von Sprachbedienbefehlen kann ein verminderter
Wirkungsgrad, beispielsweise durch Defekte infolge Annutzung, Planungs-
bzw. Montagefehler oder durch die Verschmutzung von Wärmetauschern,
zeitnah erkannt werden. Damit ist die Erfindung Voraussetzung dafür,
dass außer der reglungstechnischen Beeinflussung des Wirkungsgrades
ein entsprechender Mangel überhaupt erkannt und beseitigt,
oder die Ermittlung der Ursachen veranlasst werden kann.
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Infolgedessen
können Mängel an der Anlage behoben werden. Ebenso
kann die Anordnung die Einstellung der Regelparameter der Energieumwandlungsanlage
automatisch verbessern und erleichtern.
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Auf
diese Weise kann die Effizienz der Anlage erhöht, der Energieeinsatz
verringert und damit Kosten reduziert sowie und die Lebensdauer
der Anlage erhöht werden.
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Das
optimale Ergebnis der Steuerung und Regelung einer Energieumwandlungsanlage
ist die Deckung des Energiebedarfs mit dem höchstmöglichen
erzielbaren Wirkungsgrad. Die zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrad
erforderlichen Sprachbedienbefehle sind sogar für Nichtfachleute
verständlich und zur Auswahl und zur Eingabe und damit
zur Kontrolle von Funktion, Instandhaltung und Energieverbrauchs
geeignet.
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Auch
Nichtfachleute können den Energieaufwand und damit den
Verschleiß und die Kosten von Brennstoff, Strom und Instandhaltung,
sowie die Umweltbelastung verringern.
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Vorteilhafte
Ausführungsbeispiele der Anordnung zur Ausgabe von Sprachbedienbefehlen
für die Bedienung gebäudetechnischer Anlagen,
insbesondere von Energieumwandlungsanlagen, wie Wärmeanlagen
in Verbindung mit Lüftungsanlagen und Kälteanlagen,
ergeben sich aus den Unteransprüchen 1 bis 8 und des Verfahrens
aus den Unteransprüchen 10 bis 16.
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Die
Weiterbildung nach Anspruch 2 ermöglicht dem Bediener über
ein Bedienfeld solche Werte einzugeben, die nicht messbar sind,
die aber zur Ermittlung von Wärmemengen, des Wirkungsgrades oder
für wirkungsgradrelevante Größen notwendig sind.
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Die
Weiterbildung nach Anspruch 2 ermöglicht Vorgaben bezüglich
der Anzeigeoptionen und der Speicherung bzw. Langzeitspeicherung
von Werten zur Erfassung des Energiegehaltes unterschiedlicher zugeführter
Brennstoffe und damit z. B. auch die Ermittlung eines Heizkesselwirkungsgrades.
Durch die Erfassung der Elektroenergie und damit insbesondere bei
elektrischen Wärmepumpenanlagen wird die Ermittlung der
Leistungszahl und der Jahresarbeitszahl möglich. Bei allen
Anlagen kann die Antriebsenergie (z. B. Pumpen) berücksichtigt
werden. Für Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen kann
der elektrische Wirkungsgrad bestimmt werden.
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Die
Weiterbildung nach Anspruch 3 ermöglicht die Ausgabe von
Sprachbedienbefehlen genau zu dem Zeitpunkt, wenn bestimmte Grenzwerte über- oder
unterschritten werden.
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Die
Weiterbildung nach Anspruch 4 ermöglicht die Hinzufügung
einer Maßzahl zum Bedienbefehl, so dass eine optimale Heizkurve
bzw. Heizkesseltemperatur eingestellt werden kann. Die Weiterbildung
nach Anspruch 5 ermöglicht die einfache Bedienung nach
den ausgegebenen Sprachbedienbefehlen ohne besondere Vorkenntnisse.
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Die
Weiterbildung nach Anspruch 6 verhindert durch einen Befehlsprüfer,
der fehlerhafte Bedienbefehle blockiert und Fehlerinformationen
ausgibt, dass Schäden durch Bedienfehler entstehen können.
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Die
Weiterbildung nach Anspruch 7 vereinfacht die Bedienung, indem die
Befehlseingaben nach den ausgegebenen Sprachbedienbefehlen erfolgen,
so dass die schwierig durchzuführenden Bedienhandlungen
wesentlich vereinfacht werden und zum richtigen Zeitpunkt erfolgen.
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Die
Weiterbildung nach Anspruch 8 ermöglicht die Ausgabe der
Sprachbedienbefehle an einem beliebigen Ort durch den Anschluss
einer zusätzlichen Einrichtung für die Fernübertragung.
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Das
Verfahren nach Anspruch 9 ermöglicht bei der Inbetriebnahme
die Leistungsanpassung eines Energieerzeugers/-wandlers an die Abnehmeranlagen,
indem eine Leistungsanpassung nach den Sprachbedienbefehlen erfolgt.
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Die
Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 10 ermöglicht
eine Bedienung der Haupt- und Nebenaggregate, wie beispielsweise
Pumpenmotoren, Lüftermotoren, Lüfterklappenstellmotoren,
Motorventilen usw. zur Einstellung optimalen Größen, wie
beispielsweise Drehzahl, Stellwinkel, Stellstrecke.
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Die
Weiterbildung nach Anspruch 11 ermöglicht die Einstellung
der Steuer- und Regelgeräte, indem Sprachbedienbefehle
zur Einstellung einer konkreten Heizkurve, Vorlauftemperaturen,
Rücklauftemperaturen usw.
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Die
Weiterbildung nach Anspruch 12 ermöglicht die Ausgabe konkreter
Instandhaltungsnachweise, wie beispielsweise die Reinigung eines
verrußten Heizkesselrostes.
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Die
Weiterbildung nach Anspruch 13 ermöglicht die Energieeinsparung
(Brennstoff und Strom) durch die laufende Überwachung der
Einschaltdauer aller Aggregate und Nebenaggregate und der Ausgabe
von Sprachbedienbefehlen zu deren Abschaltung. Zum richtigen Zeitpunkt
von Weiterbildung nach Anspruch 14 ermöglicht die Erhöhung
der Anlagensicherheit durch die Ausgabe von Sprachbedienbefehlen,
beispielsweise zur Vermeidung von Überdruck, Übertemperatur,
Frostschäden durch Frost usw.
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Die
Weiterbildung nach Anspruch 15 ermöglicht eine wesentlich
vereinfachte Bedienung der komplizierten gebäudetechnischen
Anlagen durch die Ausgabe konkreter Bedienhandlungen und konkreter
Einstellwerte.
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Die
Weiterbildung nach Anspruch 16 ermöglicht die Erzeugung
und Ausgabe einer Vielzahl von relevanten Informationen für
die Bedienung gebäudetechnischer Anlagen und durch die
automatische Fehlerkontrolle werden Bedienfehler beseitigt, bei der
Inbetriebnahme, dem laufenden Betrieb, der Instandhaltung, um den
Verbrauch von Brennstoff und Strom zu verringern, sowie die Beanspruchung
und Abnutzung, und damit um deren Kosten zu verringern. Außerdem
wird die Ausscheidung von Schadstoffen verringert.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
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Die
drei Hauptbestandteile der erfindungsgemäßen Anordnung
sind ein aus einem Vergleichsmodul 9 bestehendes Analysesystem
zur Ermittlung der Funktionsunregelmäßigkeiten,
ein Quantifizierungsrechner 12 zur Ermittlung der Abweichung
der Istwerte von den Sollwerten und ein aus dem Signalwandlermodul 17 bestehender
Informationswandler zur Umwandlung elektronischer Signale für
die Ausgabe von Sprachbedienbefehlen.
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Der
Bediener erhält die Informationen in der Form von leicht
verständlichen Informationen und Sprachbedienbefehlen,
so dass er die gebäudetechnische Anlage ohne die Kenntnis
der Umfangreichen Dokumente über Aufbau, Funktion, Bedienung
und Energieverbrauch problemlos bedienen kann.
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Insofern
erhält der Betreiber Informationen bezüglich der
Effizienz der gesamten Energieanlage. Die Kenntnis des Wirkungsgrades
ist zur optimalen Einstellung und Inbetriebnahme der Anlage nicht mehr
notwendig, und auch nicht die Kenntnis des Anlagenzustand bei Wartungsarbeiten.
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Die
Anordnung und das Verfahren zur Erzeugung von Sprachbedienbefehlen
für die Bedienung gebäudetechnischer anlagen informiert über
einen verminderten Wirkungsgrad, über Defekte, Planungs-
bzw. Montagefehler, ungünstige Reglereinstellungen oder
auch die Verschmutzung von Heizkessefeuerrosten, Wärmetauschern
usw. Damit ist die Erfindung Voraussetzung dafür, dass
ein entsprechender Mangel überhaupt zeitnah erkannt und
die Ermittlung der Ursachen veranlasst werden kann. Infolgedessen
können Mängel an der Anlage behoben und die entsprechend
optimalen Parameter eingestellt werden. Auf diese Weise kann die
Effizienz der Anlage erhöht, der Energieeinsatz verringert
und damit Kosten reduziert und die Lebensdauer der Anlage erhöht
werden.
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Zugleich
wird die Inbetriebnahme der Anlage erleichtert.
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Ein
bisher völlig ungelöstes Problem war die Leistungsanpassung
von Energieumwandlungsanlagen an die zumeist hydraulisch angeschlossenen
Energieverbrauchsanlagen. Die Nennleistung der Energieumwandlungsanlage
ist die vom Projektingenieur ermittelte höchste beim Betrieb,
unter der Annahme eines Gleichzeitigkeitsfaktors, der die Leistung
aller von der Energieumwandlungsanlage versorgten Energieverbrauchsanlagen
berücksichtigen soll. Beim Betrieb der gesamten Energieanlage
treten große Schwankungen bei Energie und Leistung auf.
Die Leistung der Energieumwandlungsanlage wird ohne Leistungsanpassung
ungenügend reduziert, so dass an der Energieumwandlungsanlage,
in Abgasrohren oder Verflüssigern (Kälteanlage),
am gesamten Rohrleitungssystem, in den Rückleitungsrohrleitungen
bei Fernwärmeanlagen, an Lüftungskanälen, usw.
hohe Wärmeverluste auftreten, die den Energieaufwand bis
auf das Zweifache erhöhen können, so dass bis
zu 50 Prozent der eingesetzten Energie in Verluste umgewandelt werden.
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Durch
die Anordnung und das Verfahren zur Erzeugung von Sprachbedienbefehlen
für die Bedienung gebäudetechnischer Anlagen werden
die Verluste größtenteils beseitigt und die verbleibenden Restverluste
werden kontrollierbar.
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Die
Anordnung ist folgendermaßen realisiert. Zur Koeffizienteneingabe
ist ein Bedienfeld 1, wie beispielsweise eine Tastatur,
angebracht, das an einen Koeffizientenspeicher 2 mit einem
Koeffizientenspeicherverwaltungsmodul 3 angeschlossen ist.
Parallel dazu ist ein Messsignalgeber 4 für Betriebsgrößen,
wie beispielsweise Temperaturgeber und Volumenstromgeber, die an
Messsignalwandler 5, wie beispielsweise A/D-Wandler und
Messsignalanpassmodule 6 und einem Messsignalspeicher 7 und
einem Messsignalspeicherverwaltungsmodul 8 angeschlossen.
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Ein
aus einem Mikrorechner bestehendes Vergleichsmodul 9 ist
an ein Ergebnisspeichermodul 10 und ein Ergebnisspeicherverwaltungsmodul 11, einen
Signalwandler 13 mit einem Signalwandlerverwaltungsmodul 14 und
ein Signalausgabemodul 15 angeschlossen.
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Ein
aus beispielsweise einem Umschalter für die Befehlsauswahl
und Befehlseingabe (ja oder nein) bestehendes Signaleingabemodul 16 ist
an ein Signalwandlermodul 17, dass Signale in die Bitmuster
der entsprechenden Bedienbefehle umwandelt und dass an ein Befehlsanpassmodul 18,
sowie an ein Befehlsanalysemodul 19, an ein Befehlsspeicher 20,
an ein Befehlsprüfungsmodul 21, sowie an ein Regelsignalerzeugungsmodul 22,
ein Regelsignalanpassmodul 23, mit Zeittaktmodul 24 und
eine Spannungsquelle 25 angeschlossen.
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Mit
der Anordnung werden unter Berücksichtigung eines zu optimierenden
Wirkungsgrades der gebäudetechnischen Anlage Sprachbedienbefehle erzeugt
und ausgegeben.
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Die
Sprachbedienbefehle dienen der Inbetriebnahme, der Einstellung der
Steuer- und Regelgeräte, der Instandhaltung, der Energieeinsparung und
der Anlagen- und Störsicherheit.
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Damit
erlangt der Betreiber die notwendige Kenntnis über seine
Anlage, ohne die vielen Dokumente der Hersteller und Projektingenieure
studieren zu müssen und kann defekte Komponenten lokalisieren
und bedarfsgerechte Einstellungen optimieren oder die entsprechenden
Maßnahmen veranlassen. Dieses wird dadurch erleichtert,
dass bei Veränderungen an der Anlage (Ruß, Schmutz,
Abnutzung, Defekte, usw.) zeitnah Sprachbedienbefehle ausgegeben
werden können und damit eine Handlung möglich
wird.
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Verfahren
zur Ausgabe von Sprachbedienbefehlen für die Bedienung
gebäudetechnischer Anlagen unterscheidet sich bei der Inbetriebnahme
und bei der laufenden Bedienung. Bei der Inbetriebnahme gebäudetechnischer
Anlagen erfolgt eine Leistungsanpassung des Energieerzeugers/-wandlers
an den oder die Energieverbraucher, indem ein Messgrößenrechner 6 die
Istwerte und die Sollwerte ermittelt, die vom Vergleichsmodul 9 verglichen
und bei Grenzwertüberschreitung vom Signalwandler 13 die Sprachbefehle
zur Leistungsanpassung, die beispielsweise durch die Korrektur der
Drehzahl eines Heizölpumpenmotors oder der Einstellung
eines Motorventils für Heizgas, erfolgen kann.
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Die
laufende Bedienung erfolgt nach Sprachbedienbefehlen und die Sprachbedienbefehle
werden zur Korrektur der Einstellungen von Pumpendrehzahlen, Lüfterklappenstellungen und
Ventilstellungen nach dem jahreszeitlichen Energiebedarf ausgegeben.
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Die
Steuerung und Regelung erfolgt so, dass bei einer Überschreitung
einer Heizkesseltemperatur Sprachbedienbefehle zur Einstellung einer
optimalen Heizkurve ausgegeben werden, wobei zu diesem Zweck Messsignalgeber 4 für
Außentemperatur, Heizkesselwassertemperatur und Abgastemperatur positioniert
werden und bei einer Grenzwertüberschreitung Sprachbedienbefehle
erzeugt und ausgegeben werden.
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Weiterhin
kann Sprachbedienbefehle zu wichtigen Instandhaltungsmaßnahmen
aufgefordert werden, wobei dazu weitere Messsignalgeber an den Energieverbrauchsanlagen
positioniert werden, wie beispielsweise zur Reinigung des Heizkesselrostes, zum
Austausch einer verschlissenen Heizgasdüse, der Entlüftung
einer Heizanlage usw.
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Weiterhin
können Sprachbedienbefehle zur Energieeinsparung erzeugt
werden, in dem die Einschaltdauer und die Einschaltbedingungen der
Energieerzeuger/-wandler, Energieverbrauchsanlagen und der Nebenaggregate,
wie beispielsweise Pumpenmotoren, Lüftermotoren, Lüfterklappenstellmotoren
und Motorventile kontinuierlich überwacht und bei einer
Grenzwertüberschreitung Abschaltbefehle ausgegeben werden,
die je nach Konfiguration automatisch oder manuell erfolgen.
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Für
die Überwachung der Anlagensicherheit werden Sprachbedienbefehle
erzeugt und ausgegeben, wobei zusätzlich Messsignalgeber 4 für
Drück und Temperatur angebracht werden, wobei bei Grenzwertüberschreitung
die Sprachbedienbefehle auf betreffende Anlagenteile und die durchzuführenden
Maßnahmen hinweisen.
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Die
Bedienung eines Befehlseingabemoduls und weiterer Bedienelemente
nach der Ausgabe von Sprachbedienbefehlen kann auch so erfolgen,
indem fehlerhafte Bedienbefehle im Befehlsprüfmodul 21 blockiert
und Fehlerhinweise ausgegeben werden.
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Bei
dem Verfahren können auch nach der aus den Messsignalgebern 4 und
den Messwertverarbeitungsmodulen 5 bis 8 und den
Koeffizientenmodulen 1 bis 3 und die weiteren
Module zur Signalverarbeitung 9 bis 12 zwischengeschaltet
werden, um aus den Messsignalen einer Regelgröße
die Stellsignale einer Stellgröße zu ermitteln
und in Sprachbedienbefehle wandeln, die aus einer Handlung und einer konkreten
Maßzahl mit Maßeinheit bestehen.
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- 1
- Koeffizienteneingabemodul
- 2
- Koeffizientenspeicher
- 3
- Koeffizientenspeicherverwaltungsmodul
- 4
- Messsignalgeber
- 5
- Messsignalwandler
(A–D)
- 6
- Messsignalanpassmodul
- 7
- Messsignalspeicher
- 8
- Messsignalspeicherverwaltungsmodul
- 9
- Vergleichsmodul
(Istwerte-Sollwerte)
- 10
- Ergebnisspeicher
- 11
- Ergebnisspeicherverwaltungsmodul
- 12
- Rechenmodul
- 13
- Signalwandler
(Signale-Sprache)
- 14
- Signalwandlerverwaltungsmodul
- 15
- Sprachausgabemodul
- 16
- Signaleingabemodul
- 17
- Signalwandlermodul
- 18
- Befehlsanpassmodul
- 19
- Befehlsanalysemodul
- 20
- Befehlsspeicher
- 21
- Befehlsprüfmodul
- 22
- Regelsignalerzeugungsmodul
- 23
- Regelsignalanpassmodul
- 24
- Zeittaktmodul
- 25
- Spannungsquelle
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 20202466
U1 [0020]
- - DE 29715973 U1 [0021]
- - EP 1555608 A1 [0022]
- - DE 19963142 A1 [0023]
- - DE 69830271 T2 [0024]