DE102005032621B4

DE102005032621B4 - Verfahren zur Regelung eines Heiz-, Kühl- und/oder Klimatisierungsgerätes

Info

Publication number: DE102005032621B4
Application number: DE102005032621.8A
Authority: DE
Inventors: Matthias Habbe
Original assignee: Vaillant GmbH
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 2004-07-19
Filing date: 2005-07-13
Publication date: 2021-05-20
Anticipated expiration: 2025-07-14
Also published as: DE102005032621A1; CH697505B1

Abstract

Verfahren zur Regelung eines Heiz-, Kühl- und / oder Klimatisierungsgerätes (1) mit einer Regelung (2) mit daran angeschlossenem Datenempfänger (3), bei dem über den Datenempfänger (3) Wettervorhersagedaten empfangen werden und mittels dieser Wettervorhersagedaten die Regelung (2) den Betrieb des Heiz-, Kühl- und / oder Klimatisierungsgerätes (1) an das zu erwartende Wetter anpasst, dadurch gekennzeichnet, dass bei fluidführenden Heiz-, Kühl- und / oder Klimatisierungsgeräten (1) die Temperatur des Rücklaufs (14) erfasst wird, die Regelung (2) aus dem Temperaturgradienten des Rücklaufs (14) in Abhängigkeit von der Geräteleistung eine Kenngröße für die Trägheit des zu heizenden, kühlenden oder klimatisierenden Objektes ableitet und hieraus die Vorlaufzeit zur Anpassung an das zu erwartende Wetter bestimmt.

Description

Heiz-, Kühl- und / oder Klimatisierungsgeräte werden gemäß dem Stand der Technik mittels aktueller Messwerte relevanter Umweltgrößen geregelt. Bei Heizungsanlagen findet man häufig einen Außenfühler vor, welcher die Temperatur der Umgebung erfasst. Mittels dieser Temperatur und Thermostaten in den zu beheizenden Räumen wird die Heizleistung geregelt. Je kühler die gemessenen Temperaturen sind, desto höher ist die notwendige Heizleistung zur Erzielung der vorgegebenen Solltemperatur.
Die Aufheizcharakteristik des zu beheizenden Raumes ist abhängig von der zu überwindenden Temperaturdifferenz, der zur Verfügung stehenden Heizleistung sowie der Trägheit des Heizungssystems. Insbesondere bei Fußbodenheizungen kommt es zu relevanten Verzögerungen zwischen dem Einsetzen der Heizleistung sowie dem Erreichen der Solltemperatur. Kommt es zu einem plötzlichen Witterungsumschwung, so liegen bedarfsgerechte Bedingungen erst mit einer nennenswerten zeitlichen Verzögerung vor. So können einerseits bei einem Kälteeinbruch die zu beheizenden Räume zeitweise zu kalt sein, andererseits kann bei einem plötzlichen Anstieg der Umgebungstemperatur ein wesentlich zu warmer Heizkörper vorliegen, welcher das Wohlbefinden beeinträchtigt.
Äquivalentes gilt für Kühl- und Klimatisierungsgeräte.
Aus DE 10 2004 032 562 A1 ist bekannt, Wettervorhersagedaten bezüglich der voraussichtlichen mittleren Bewölkung bei einer Klimatisierungsregelung zu nutzen. In DE 100 13 447 C1 ist beschrieben, dass zusätzlich Wind- und Sonnenstrahlungsdaten verwendet werden können; durch einen Vergleich lokaler Wetterdaten mit den Vorhersagedaten erfolgt eine Justierung des Systems. DE 102 34 365 A1 offenbart eine Klimatisierungs- und Heizungsregelung mit Berücksichtigung der Wettervorhersage, bei welcher der Standort über GPS bestimmt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Regelung eines Heiz-, Kühl- und / oder Klimatisierungsgerätes zu schaffen, welches der noch nicht messbaren Wettererwartung gerecht wird und sich individuell adaptiert.
Erfindungsgemäß wird dies gemäß einem Verfahren nach Anspruch 1 dadurch erreicht, dass bei der Regelung eines Heiz-, Kühl- und / oder Klimatisierungsgerätes Wettervorhersagedaten bei der Regelung berücksichtigt werden. Dies wird ermöglicht, indem das Heiz-, Kühl- und / oder Klimatisierungsgerät über eine Regelung mit einem Datenempfänger verfügt, und entsprechende Wettervorhersagedaten über diesen Datenempfänger empfangen werden. Hierdurch können Daten berücksichtigt werden, die noch nicht in Messform vorliegen. Hierbei ist es möglich, eine Kenngröße für die Trägheit der Heizungsanlage zu ermitteln, in dem die Rücklauftemperatur als Funktion der Heizleistung erfasst wird. Dementsprechend ist es möglich, die Wettervorhersage mit entsprechendem zeitlichem Vorlauf zu berücksichtigen.
Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 werden bei der Regelung zusätzlich auch die Daten des Außenfühlers berücksichtigt.
Gemäß den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 3 verfügt die Regelung über einen Datenspeicher. Es werden Wettervorhersagedaten aus der Vergangenheit mit den real ermittelten Wetterdaten verglichen. Aus der Differenz, die dabei ermittelt wurde, ergibt sich ein Maß, welches charakteristisch für die Abweichung der speziellen Anlage von den für die Region zu erwartenden Daten darstellt. Hierdurch können beispielsweise Süd- oder Nordhanglage oder eine windgeschützte Stelle im Regelverfahren Berücksichtigung finden.
Gemäß den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 4 kann die geographische Position des Heiz-, Kühl- und / oder Klimatisierungsgerätes ermittelt werden, indem beispielsweise ein GPS-Signal oder ein empfangsstarker Mobiltelefonsender als Orientierungshilfe dient.
Alternativ hierzu kann gemäß dem Anspruch 5 die geographische Position manuell vom Bediener eingestellt werden.
Gemäß den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 6 werden die Wettervorhersagedaten dem Heiz-, Kühl- und / oder Klimatisierungsgerät in einem speziell abgestimmten Datenformat übermittelt.
Die Erfindung wird nun anhand der Figur erläutert.
Die Figur zeigt ein Heizgerät 1 mit einer Regelung 2, welche über einen Datenspeicher 13 verfügt. Mit der Regelung 2 sind Außenfühler zur Erfassung der Temperatur 8, des Umgebungsdruckes 9 und der Umgebungsfeuchte 10 verbunden. Das Heizgerät verfügt über eine Vorlaufleitung 16 sowie eine Rücklaufleitung 14, in welcher ein Temperatursensor 15 angeordnet ist. Ferner ist die Regelung mit einem Datenempfänger 3, welcher einen GPS-Empfänger 12 enthält, verbunden. Der GPS-Empfänger 12 steht in Kontakt mit mehreren Satelliten 11.
Bei der ersten Inbetriebnahme empfängt der GPS-Empfänger 12 Sendesignale von Satelliten 11. Hieraus kann exakt seine Position bestimmt werden. Diese Information wird weitergegeben in die Regelung 2, und in dem Datenspeicher 13 abgelegt.
Im Heizbetrieb wird das Gerät zunächst wie ein konventionelles Heizgerät betrieben. Zusätzlich werden Wetterdaten, welche über den Datenempfänger 3 empfangen werden, zur Regelung verwendet. Eine konventionelle Heizungsregelung regelt üblicherweise die Vorlauf- oder Rücklauftemperatur, die in diesem Fall mit dem Temperatursensor 15 in der Rücklaufleitung 14 erfasst wird. Erfindungsgemäß werden zusätzlich Wettervorhersagedaten in der Regelung 2 zur Regelung der Geräteleistung berücksichtigt. Der Datenempfänger 3 kann ein Funkempfänger, ein Modem oder ein anderes Empfangsgerät sein. Da moderne Heizungsgeräte häufig über eine Telefonleitung mittels Modem verbunden sind, bietet es sich hier an, zusätzlich Informationen über diese Datenleitung, beispielsweise eine Internetverbindung herzustellen.
Um die Trägheit des Systems zu ermitteln, wird nach der Erstinbetriebnahme das Heizgerät 1 mit einer bestimmten Heizleistung betrieben und die Temperatur, welche der Temperatursensor 15 in der Rücklaufleitung 14 erfasst, als Funktion der Zeit aufgenommen. Hierdurch ergibt sich ein Maß für die Trägheit der Heizungsanlage.
Es wird nun der Fall eines unerwarteten Kälteeinbruchs unterstellt. Das Gerät läuft zunächst mit einer Leistung, welche den aktuellen Umgebungstemperaturen entspricht. Der Datenempfänger 3 erhält über das Internet von einer vorgegebenen Homepage speziell aufbereitete Daten, welche Informationen über den Wetterverlauf in den nächsten Stunden geben. In der Regelung 2 wird der Datensatz mit der Information bezüglich der geographischen Position, welche im Datenspeicher 13 abgelegt ist, verglichen und hieraus die relevanten lokalen Wetterinformationen herausgezogen. Dementsprechend ist bekannt, welche Wärmeleistung in den nächsten Stunden benötigt wird. In Abhängigkeit der Trägheit beginnt der Aufheizvorgang, bevor der Außentemperaturfühler 8 einen entsprechenden Temperaturabfall realisiert. Somit ist das Heizungssystem bereits dann entsprechend vorgeheizt, wenn der Kälteeinbruch erfolgt.
Zugleich werden die Wetterprognosen mit den durch die Außenfühler 8, 9, 10 erfassten Daten verglichen. Hierdurch lässt sich feststellen, ob das Gebiet, in dem das beheizte Haus steht, in der Regel wärmer oder kälter ist als der laut Wetterprognose prognostizierte Temperaturverlauf. Diese Information wird im Datenspeicher 13 abgelegt. Bei einer signifikant großen Anzahl von Vergleichen liegt somit eine aussagekräftige Abweichung vor.
Bei der nächsten Regelung unter Einbeziehung von Wettervorhersagedaten wird diese Abweichung zur Korrektur des Temperatursollwertes verwendet.
Das Regelungsverfahren lässt sich nicht nur bei Heizgeräten anwenden. Es ist beispielsweise auch möglich, ein Kühlsystem einzusetzen, bei dem beispielsweise Räumen Wärme von einer Wärmepumpe oder Klimatisierungsanlage entzogen wird und die so gewonnene Wärme auf einen Warmwasserspeicher übertragen wird. Hierzu lässt sich eine Wärmepumpe einbeziehen. Ferner ist es möglich, auch ein Belüftungssystem mit den Wetterdaten entsprechend zu steuern.
Bezüglich der lokalen Wetterdaten, welche übertragen werden, ist eine Option, dass bei einer Position, die sich zwischen mehreren Referenzpunkten befindet, die Regelung einen dementsprechend errechneten fiktiven Temperaturvorhersagewert verwendet.
Die Wettervorhersagedaten müssen in einer lesbaren Art und Weise vorliegen. Daher bietet es sich beispielsweise an, dass als Datenempfänger ein Modem, welches mit dem Internet verbunden ist, eingesetzt wird. Das Modem loggt sich auf einer vorgegebenen Homepage ein, die vorzugsweise vom Gerätehersteller zur Verfügung gestellt wird. Hierauf sind die Informationen bezüglich Temperatur, Zeitpunkt und Ort in einem vorbereiteten Datenformat abrufbereit. Die Daten können jedoch auch in Form eines Funksignals oder Telefonsignals (SMS) übermittelt werden.
In der Regelung sind auch konventionelle Regelungselemente (Heizkurven bzw. Heizkennlinien) vorhanden.
Ist eine Solaranlage in das System integriert, so kann die Regelung berücksichtigen, dass zu entsprechenden Zeiten thermische Wärme zur Verfügung steht und dementsprechend die Heizleistung anpassen.

Claims

Verfahren zur Regelung eines Heiz-, Kühl- und / oder Klimatisierungsgerätes (1) mit einer Regelung (2) mit daran angeschlossenem Datenempfänger (3), bei dem über den Datenempfänger (3) Wettervorhersagedaten empfangen werden und mittels dieser Wettervorhersagedaten die Regelung (2) den Betrieb des Heiz-, Kühl- und / oder Klimatisierungsgerätes (1) an das zu erwartende Wetter anpasst, dadurch gekennzeichnet, dass bei fluidführenden Heiz-, Kühl- und / oder Klimatisierungsgeräten (1) die Temperatur des Rücklaufs (14) erfasst wird, die Regelung (2) aus dem Temperaturgradienten des Rücklaufs (14) in Abhängigkeit von der Geräteleistung eine Kenngröße für die Trägheit des zu heizenden, kühlenden oder klimatisierenden Objektes ableitet und hieraus die Vorlaufzeit zur Anpassung an das zu erwartende Wetter bestimmt.
Verfahren zur Regelung eines Heiz-, Kühl- und / oder Klimatisierungsgerätes (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung (2) auch Daten mindestens eines Außenfühlers (8, 9, 10) berücksichtigt.
Verfahren zur Regelung eines Heiz-, Kühl- und / oder Klimatisierungsgerätes (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung (2) über einen Datenspeicher (13) verfügt, aus der Vergangenheit Wettervorhersagedaten mit ermittelten Wetterdaten vergleicht und aus der Differenz die empfangenen Wettervorhersagedaten dahingehend korrigiert, dass mittels der korrigierten Wettervorhersagedaten die Regelung (2) den Betrieb des Heiz-, Kühl- und / oder Klimatisierungsgerätes (1) an das zu erwartende Wetter anpasst.
Verfahren zur Regelung eines Heiz-, Kühl- und / oder Klimatisierungsgerätes (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die geographische Position des Heiz-, Kühl- und / oder Klimatisierungsgerätes (1) mittels GPS-Signal oder Signal des empfangsstärksten Mobiltelefonsenders erfolgt.
Verfahren zur Regelung eines Heiz-, Kühl- und / oder Klimatisierungsgerätes (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die geographische Position des Heiz-, Kühl- und / oder Klimatisierungsgerätes (1) manuell eingestellt wird.
Verfahren zur Regelung eines Heiz-, Kühl- und / oder Klimatisierungsgerätes (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Datenempfänger (3) die Wettervorhersagedaten mit dazugehörigen Ortsangaben in einem speziell abgestimmten Datenformat übermittelt werden.