DE10057834A1 - Verfahren zur Kontrolle des Energieverbrauchs einer Heiz- und/oder Kühlanlage - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Kontrolle des Energieverbrauchs einer Heiz- und/oder Kühlanlage beschrieben, das insbesondere zur Analyse des Heizenergieverbrauchs eines Gebäudes verwendet werden kann. DOLLAR A Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Energieverbrauchswert der Heiz- und/oder Kühlanlage sowie ein Innentemperaturwert und ein Außentemperaturwert erfasst. Ein Differenzwert wird aus dem Innentemperaturwert und dem Außentemperaturwert gebildet und ein Kontrollwert für den Energieverbrauch unter Verwendung des Energieverbrauchswertes normiert auf den Differenzwert ermittelt. Der Kontrollwert kann lokal oder in einer zentralen Stelle angezeigt werden. Vorzugsweise werden mehrere Kontrollwerte ermittelt, die sich aus der Ermittlung über verschiedene Zeiträume ergeben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle des Ener­ gieverbrauchs einer Heiz- und/oder Kühlanlage nach dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1, welches insbesondere zur Über­ wachung des Heizenergieverbrauchs eines Gebäudes eingesetzt werden kann.

Je nach geografischer Lage und Jahreszeit können die Kosten für den Energieverbrauch einer Heizungsanlage oder auch einer Kühl- bzw. Klimaanlage für ein Gebäude erheblich sein. Ein gestiegener Energieverbrauch, beispielsweise durch ein geän­ dertes Heizverhalten oder Defekte in der Heizungsanlage, kön­ nen bei der Jahresabrechnung für die Heizkosten oder bei der jährlichen Auffüllung des Öltanks bei der Verwendung von Heizöl auffallen. Diese einfache Überwachung des Energie­ verbrauchs hat jedoch verschiedene Nachteile. So können die oben genannten Veränderungen nur jahresweise detektiert wer­ den und ermöglichen damit keine schnelle Reaktion auf diese Veränderungen. Weiterhin können genaue Aussagen nur getroffen werden, wenn eine Witterungsbereinigung vorgenommen wird. So fallen beispielsweise bei einem besonders harten Winter deut­ lich höhere Heizkosten an oder entsprechend bei einem beson­ ders langen und warmen Sommer hohe Energieaufwendungen für eine Kühl- bzw. Klimaanlage.

Um eine Überwachung der Energieverbrauchskosten in kürzeren Abständen zu ermöglichen, werden daher Überwachungssysteme für Heiz- und/oder Kühlanlagen eingesetzt. So beschreibt die US-A-4 234 927 einen mikroprozessorgesteuertes Sensorsystem für ein Appartementhaus, bei dem periodisch die Temperatur von jedem Appartement für vorgewählte Zeitintervalle erfasst wird. Weiterhin wird mit diesem System periodisch erfasst, ob die Heizung für die jeweiligen Appartements an- oder ausge­ schaltet ist. Die erfassten Werte sollen dann Aufschluss über die Effizienz des Heizsystems dieses Appartementhauses geben.

Weiterhin ist aus der US-A-4 685 615 ein Diagnosethermostat bekannt, welcher für ein Gebäude die Heizeffizienz für eine vorgeschriebene Zeitdauer bestimmt und anzeigt. Hierfür wird die Zeit akkumuliert, welche die Heizung angeschaltet worden ist, um die gewünschte Innentemperatur zu erreichen. Ein erstes Thermometer ist vorgesehen, um die Abweichung der gemes­ senen Innentemperatur von der gewünschten Innentemperatur zu erfassen. Weiterhin ist ein zweites Thermometer vorgesehen, um die Außentemperatur mit einem vorgegebenen Wert zu ver­ gleichen. Wenn die gemessene Außentemperatur über dem vorge­ gebenen Wert liegt, wird der Heizenergieverbrauch nicht er­ fasst, um so Verfälschungen der Messung zu verhindern. Wei­ terhin wird zur Eliminierung von Wettereinflüssen eine Mit­ telung über mehrere Wochen vorgenommen.

Diese Überwachungssysteme haben jedoch den Nachteil, dass sie keine Kontrolle in sehr kurzen Zeitintervallen, beispielswei­ se tagesweise, ermöglichen. Damit verzögert sich das Erkennen von Störungen, so dass erhebliche Energieverbräuche auftreten können bevor entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Kontrolle des Energieverbrauches einer Heiz- und/oder Kühlan­ lage anzugeben, welches den vorgenannten Nachteil vermeidet.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im Kennzeichen angegebenen Merkmale gelöst.

Im Gegensatz zu den oben beschriebenen Verfahren, bei denen Witterungseffekte durch Mittelung über einen längeren Zeit­ raum eliminiert werden, wird erfindungsgemäß kontinuierlich eine witterungsbereinigte Kenngröße ermittelt. Neben einem Energieverbrauchswert wird ein Innentemperaturwert und ein Außentemperaturwert erfasst, wobei aus dem Innentemperatur­ wert und dem Außentemperaturwert ein Differenzwert ermittelt wird und ein Kontrollwert für den Energieverbrauch unter Ver­ wendung des Energieverbrauchswertes normiert auf den Diffe­ renzwert ermittelt wird.

Vorzugsweise werden Energieverbrauchswerte, Innentemperatur­ werte und Außentemperaturwerte über einen gewissen Zeitraum gemittelt. Dieses ermöglicht, kurzfristige Schwankungen, die nicht auf Defekten der Heizungsanlage, sondern beispielsweise auf dem An- und Ausschalten der Heizungsanlage bei Erreichen der gewünschten Innentemperatur beruhen, zu eliminieren.

Besonders vorteilhaft ist es, die Mittelwerte für einen oder mehrere der folgenden Zeiträume zu bilden:

• - aktueller Tag;
• - letzter voller Tag;
• - letzte drei Tage;
• - letzte sieben Tage.

Die verschiedenen Mittelwerte liefern hierbei verschiedene Kriterien zur Bewertung der Heizungsanlage.

Der Kontrollwert kann lokal an der Heiz- und/oder Kühlanlage angezeigt werden. Ebenso kann dieser Kontrollwert jedoch auch an eine Zentralstelle für die Steuerung mehrerer Heiz- und/oder Kühlanlagen übertragen werden. Neben einer Anzeige der Kontrollwerte an der Zentralstelle kann hierbei auch eine Korrelation der Kontrollwerte mehrerer Heiz- und/oder Kühlan­ lagen erfolgen.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, Kontrollwerte nicht zu ermitteln oder nicht zu berücksichtigen, wenn der Differenz­ wert aus der Innentemperatur und Außentemperatur unter einen vorgegebenen Wert fällt. Auf diese Weise können Verfälschungen, die unter anderem auf der Messgenauigkeit der Tempera­ turerfassung beruhen, verhindert werden.

Schließlich kann es zur Steigerung der Genauigkeit des Kon­ trollwertes vorteilhaft sein, weitere den Energieverbrauch beeinflussende Werte wie die Sonnenlichtbestrahlungsstärke, die Windstärke oder die Luftfeuchtigkeit zu erfassen und zu berücksichtigen.

Gemäß einer ersten Ausführungsform wird das Verfahren einge­ setzt, um vollautomatisch den Heizenergieverbrauch eines ein­ zelnen Gebäudes zu erfassen und zu analysieren. Im Falle ei­ nes Wohnhauses kann dieses zur Information des Bewohners oder der Bewohner erfolgen. Ebenso kann das Verfahren jedoch auch zur Kontrolle des Heizenergieverbrauches eines größeren Ge­ bäudes, wie etwa einer Schule oder eines Krankenhauses ge­ nutzt werden. In diesem Fall erfolgt eine Information des Be­ triebspersonals, beispielsweise des Hausmeisters.

Kontinuierlich und witterungsbereinigt wird ein Kontrollwert ermittelt, anhand dessen Störungen und ein erhöhter Energie­ einsatz erkannt werden können, noch bevor die nächste Rech­ nung des jeweiligen Energieversorgers erstellt wird. Hierfür wird der aktuelle Energieverbrauch, beispielsweise der Verbrauch von Erdgas, Heizöl oder Fernwärme, über Impulsein­ gänge erfasst. Weiterhin wird die Außentemperatur außerhalb des Gebäudes mittels einer oder mehrerer Temperatursensoren, beispielsweise temperaturabhängige Widerstände, erfasst. Aus dem Außentemperaturwert und einem Innentemperaturwert, der ebenfalls durch Temperatursensoren erfasst werden kann oder aber auch dem der Heizungsanlage vorgegebenen Innentempera­ turwert entspricht, wird dann ein Differenzwert erzeugt. Der Kontrollwert ergibt sich dann aus dem Energieverbrauch nor­ miert auf den genannten Differenzwert. Sollte der Differenz­ wert unter einen vorgegebenen Wert fallen, beispielsweise wenn bei einer Innentemperatur von 20°C die Außentemperatur auf über 15°C steigt, so werden die Kontrollwerte nicht er­ mittelt bzw. nicht berücksichtigt, um so Verfälschungen zu vermeiden.

Der Kontrollwert kann lokal auf einem Display der Heizungsan­ lage angezeigt werden. Ebenso kann der Kontrollwert bei einem Wohnhaus auf einem Display eines Thermostats angezeigt wer­ den, der sich im Wohnbereich befindet. Schließlich kann der Kontrollwert bei einem größeren Gebäude auch an eine zentrale Stelle, an der auch andere Kontrollwerte für das Management des Gebäudes angezeigt werden, übermittelt werden. Eine An­ zeige kann dort auf einem separaten Display oder auf einem Monitor erfolgen, auf dem Anzeigen verschiedener Kontrollwer­ te zusammengefasst dargestellt werden. Ebenso können einzelne Kontrollwerte oder auch Verläufe der Kontrollwerte über einen längeren Zeitraum abgespeichert oder ausgedruckt werden.

Die Messwerte der Außentemperatur und des Energieverbrauchs werden arithmetisch gemittelt. Hierdurch werden einerseits Messungenauigkeiten sowie kurzfristige Schwankungen bei­ spielsweise durch das An- und Abschalten der Heizungsanlage eliminiert. Weiterhin ermöglicht die Ermittlung von Mittel­ werten für verschieden lange Zeiträume unterschiedliche Kri­ terien für die Bewertung der Heizungsanlage aufzustellen. Als vorteilhaft hat sich erwiesen, entsprechende Mittelwerte für den aktuellen Tag, den letzten vollen Tag, die letzten drei Tage und die letzten sieben Tage aufzustellen, wobei für je­ den Zeitraum der Temperaturdifferenzwert bezogen auf die mittlere Innentemperatur gebildet wird.

Für die Kontrolle der Heizungsanlage dienen im wesentlichen die folgenden drei Kriterien. Der Kontrollwert für die letz­ ten sieben Tage, der somit einen Wochenkennwert wiedergibt, sollte nahezu konstant sein. Nach einer Wochenendabsinkphase, beispielsweise in einem Schulgebäude, sollte sich der Drei- Tages-Wert reduzieren. Der Vortageswert gibt den kurzfristi­ gen Verlauf des Energieverbrauchs wieder. Wenn dieser Wert eine vorgegebene Grenze überschreitet, sollte ein schnelles Eingreifen erfolgen. Um auf die Grenzüberschreitung des Wer­ tes aufmerksam zu machen, kann ein optischer oder akustischer Alarm ausgelöst werden, beispielsweise durch ein blinkendes Display oder die Ausgabe eines Signaltones.

Um die Genauigkeit der Überwachung weiter zu verbessern bzw. Außeneinflüsse besser zu berücksichtigen, können die Kon­ trollwerte auch an eine zentrale Stelle, beispielsweise an ein hierauf spezialisiertes Unternehmen, übertragen werden. Die Werte können hierfür von den jeweiligen Anzeigen abgele­ sen, in einem Erfassungsbogen eingetragen und an die zentrale Stelle per Telefax übertragen werden. Ebenso ist jedoch auch eine elektronische Übertragung, beispielsweise von der Hei­ zungsanlage über das Internet an einen Rechner an der Zent­ ralstelle möglich. Auf diese Weise lassen sich die Kontroll­ werte von einer Vielzahl von Heizungsanlagen miteinander ver­ gleichen und korrelieren. Eine Veränderung der Verbrauchswer­ te, die auf äußeren Einflüssen beruht, welche unabhängig von der einzelnen Heizungsanlage sind, lässt sich so leicht fest­ stellen. Das Betriebspersonal kann dann hierüber von der Zentralstelle informiert werden. Dieses kann auf beliebige Weise erfolgen, beispielsweise ebenso per Fax oder auf elekt­ ronischem Wege.

Weiterhin kann zur Verbesserung der Genauigkeit des Kontroll­ verfahrens die den Energieverbrauch beeinflussende Außenwit­ terung auch lokal erfasst werden. So können die Sonnenlicht­ bestrahlungsstärke, die Windstärke oder die Luftfeuchtigkeit durch geeignete Sensoren erfasst werden und bei der Ermitt­ lung des Kontrollwertes berücksichtigt werden.

Das beschriebene Verfahren und eine entsprechende erfindungs­ gemäße Vorrichtung können zur Kontrolle des Energieverbrauchs von beliebigen Heizungsanlagen verwendet werden. Ebenso ist eine Verwendung für Kühl- bzw. Klimaanlagen möglich.

Claims (10)

1. Verfahren zur Kontrolle des Energieverbrauchs einer Heiz- und/oder Kühlanlage, bei dem ein Energieverbrauchswert der Heiz- und/oder Kühlanlage sowie ein Innentemperaturwert und ein Außentemperaturwert erfasst wird, dadurch gekenn­ zeichnet, dass ein Differenzwert aus dem Innentemperaturwert und dem Außentemperaturwert gebildet wird und ein Kontroll­ wert für den Energieverbrauch unter Verwendung des Energie­ verbrauchswertes normiert auf den Differenzwert ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieverbrauchswerte und/oder die Innentemperaturwerte und/oder die Außentemperaturwerte über einen Zeitraum gemit­ telt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für einen oder mehrere der folgenden Zeiträume arithmetische Mittelwerte gebildet werden:
aktueller Tag;
letzter voller Tag;
die letzten drei Tage;
die letzten sieben Tage.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Kontrollwert lokal an der Heiz- und/oder Kühlanlage angezeigt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Kontrollwert an eine Zentralstelle für die Steuerung mehrerer Heiz- und/oder Kühlanlagen übertragen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontrollwert an der Zentralstelle angezeigt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich­ net, dass die Kontrollwerte mehrerer Heiz- und/oder Kühlanla­ gen korreliert werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass keine Kontrollwerte ermittelt werden, wenn der Differenzwert unter einem vorgegebenen Wert fällt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass weitere den Energieverbrauch be­ einflussende Werte, wie die Sonnenlichtbestrahlungsstärke, die Windstärke oder die Luftfeuchtigkeit erfasst werden und bei der Ermittlung des Kontrollwertes berücksichtigt werden.

10. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.