DE102011001158A1

DE102011001158A1 - Method for determination of control variables for influencing indoor climate in building and for achieving or maintaining predetermined climate, involves detecting actual indoor climate data by indoor climate sensor

Info

Publication number: DE102011001158A1
Application number: DE102011001158A
Authority: DE
Inventors: Christian Arnold
Original assignee: HOCHSCHULE FULDA
Current assignee: HOCHSCHULE FULDA
Priority date: 2011-03-09
Filing date: 2011-03-09
Publication date: 2012-09-13

Abstract

The method involves detecting the actual indoor climate data by an indoor climate sensor (32) that is arranged in the building (10). The actual outdoor climate data is detected by an outdoor climate sensor (33). The forecast data is memorized for the outdoor climate. The control variables are determined for influencing the indoor climate depending on the detected indoor climate data, the detected outdoor climate data, the forecast data for the outdoor climate and the target sizes. An independent claim is also included for a device for determination of control variables.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Stellgrößen, die ein Raumklima in einem Gebäude beeinflussen, zur Erreichung und/oder Aufrechterhaltung eines vorgegebenen Klimas. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung, die zur Durchführung des genannten Verfahrens geeignet ist.The invention relates to a method for determining manipulated variables that influence a room climate in a building to achieve and / or maintain a predetermined climate. The invention further relates to a device which is suitable for carrying out said method.

Es ist bekannt, dass das Klima in einem Raum oder einem Gebäude, im Folgenden auch Raumklima genannt, sich nicht nur auf das Wohlbefinden (Behaglichkeit, Gesundheit) von Personen in dem Gebäude auswirkt, sondern auch Auswirkungen auf die Substanz des Gebäudes selbst und auf in dem Gebäude vorhandene Gegenstände hat. Wichtige Größen des Raumklimas sind insbesondere die klimatischen Zustände der Luft (Temperatur, Luftfeuchtigkeit) aber auch Zustände der Gebäudehülle.It is known that the climate in a room or a building, hereafter referred to as indoor climate, not only affects the well-being (comfort, health) of persons in the building, but also affects the substance of the building itself and on the building has existing objects. Important parameters of the indoor climate are in particular the climatic conditions of the air (temperature, humidity) but also conditions of the building envelope.

Insbesondere wenn sensible Kulturgüter, beispielsweise historische Bauten wie Schlösser oder Kirchen, oder in Gebäuden ausgestellte oder gelagerte Kunstwerke oder Exponate zu schützen sind, bestehen besonders hohe Ansprüche an das Raumklima selbst und an eine Konstanz (Stabilität) des Raumklimas. Zudem besteht in historischen und ggf. denkmalgeschützten Bauten anders als beispielsweise in Wohngebäuden, meist nicht die Möglichkeit einer nachträglichen Installation zentraler oder dezentraler technischer Einrichtungen, mit denen das Raumklima im Gebäude massiv beeinflussbar wäre. Zur Beeinflussung des Raumklimas sind meist nur einfache Maßnahmen verfügbar. Solche Maßnahmen, auch Eingriffsmöglichkeiten (insbesondere bei manueller Betätigung) oder Stellgrößen (insbesondere bei automatischer Betätigung) genannt, sind beispielsweise eine Änderung einer Sollwertvorgabe an einzelnen Heizkörpern oder der gesamten Heizanlage, ein Lüften durch manuelles oder automatisches Öffnen von Fenstern, Verschatten gegenüber einer Sonneneinstrahlung, ein Ein- und Ausschalten von Luftbe- und Endfeuchter sowie – im Fall von Gebäuden, die der Allgemeinheit zugänglich sind, wie Museen – eine Beschränkung oder Lenkung eines Besucherstroms. Die genannten Maßnahmen beeinflussen zwar das Raumklima, manchmal jedoch nur in kleinem Umfang und punktuell. Zudem ist das Ausmaß der Beeinflussung für eine Maßnahme nicht unbedingt immer konstant und vorhersehbar. Bei einem Lüften über ein Öffnen eines Fensters sind beispielsweise die Luftfeuchtigkeits- und Temperaturwerte im und außerhalb des Gebäudes relevant, um den Einfluss des Lüftens auf die Luftfeuchtigkeit im Gebäude zu bestimmen. Häufig weicht das subjektive Empfinden von Personen im Gebäude über den Effekt einer Maßnahme dabei zudem von dem tatsächlichen Einfluss der Maßnahme ab.In particular, when sensitive cultural assets, such as historic buildings such as castles or churches, or exhibited or stored in buildings or works of art are to be protected, there are particularly high demands on the indoor climate itself and on a constancy (stability) of the indoor environment. In addition, unlike, for example, residential buildings, in historical and listed buildings, there is usually no possibility of retrospective installation of centralized or decentralized technical facilities with which the indoor climate in the building could be massively influenced. To influence the room climate usually only simple measures are available. Such measures, also intervention options (especially in manual operation) or manipulated variables (especially in automatic operation) called, for example, a change in a setpoint specification of individual radiators or the entire heating system, a ventilation by manual or automatic opening of windows, shading from sunlight, Switching air humidifiers and final humidifiers on and off and, in the case of buildings accessible to the public, such as museums, restricting or directing a flow of visitors. Although the measures mentioned influence the indoor climate, sometimes only to a small extent and at certain points. In addition, the degree of influence on a measure is not necessarily always constant and predictable. For example, when ventilating by opening a window, the humidity and temperature readings inside and outside the building are relevant to determining the effect of ventilation on the humidity in the building. In many cases, the subjective perception of people in the building about the effect of a measure also deviates from the actual influence of the measure.

Zur gezielten Beeinflussung eines Raumklimas von Gebäuden sind verschiedene Verfahren und Systeme bekannt, beispielsweise aus den Dokumenten DE 33 003 89 A1 , DE 101 22 435 A1 und DE 10 2008 044 439 A1 . Die in den genannten Schriften beschriebene Verfahren und Systeme beruhen auf einer Messung von Raumklimadaten, beispielsweise Temperaturen und/oder Luftfeuchtigkeiten, und bei den beiden zuletzt genannten Schriften zusätzlich Außenklimadaten, wiederum beispielsweise eine Außenfeuchtigkeit und eine Außentemperatur. Anhand eines Vergleichs von aktuell gemessenen Innen- mit Außenklimadaten werden Stellgrößen für ein Heizen und/oder Lüften und/oder optional Kühlen der Innenräume angegeben. Umgesetzt werden diese Stellgrößen entweder unmittelbar, beispielsweise durch automatische Lüftungseinrichtungen, oder mittelbar durch eine Handlungsanweisung an einen Bewohner des Gebäudes.For specific influencing of a room climate of buildings, various methods and systems are known, for example from the documents DE 33 003 89 A1 . DE 101 22 435 A1 and DE 10 2008 044 439 A1 , The methods and systems described in the cited documents are based on a measurement of indoor climate data, for example temperatures and / or atmospheric humidities, and in the latter two publications additionally outdoor climate data, again, for example, an external humidity and an outside temperature. Based on a comparison of currently measured indoor with outdoor climate data manipulated variables for heating and / or ventilation and / or optional cooling of the interiors are specified. These manipulated variables are implemented either directly, for example by automatic ventilation devices, or indirectly by an instruction to an occupant of the building.

Nachteilig an den beschriebenen Verfahren und Systemen ist, dass sie nur dann zu zufriedenstellenden Ergebnissen für das Raumklima führen, wenn die Stellgrößen immer und jederzeit gemäß den aktuellen Klimadaten spontan auf die entsprechenden Maßnahmen angewendet werden können. Dieses ist, beispielsweise auf Grund von Besuchern, auf die in einem Museum Rücksicht genommen werden muss, oder auf Grund von fehlenden technischen Einrichtungen zur automatischen Umsetzung der Stellgrößen bei der Klimatisierung von Kulturgütern häufig nicht gegeben. Auch werden durch die genannten Systemen und Verfahren die hohen Anforderungen an die Klimabedingungen selbst als auch an ihre Konstanz (möglichst geringe zeitliche und/oder räumliche Änderung der des Raumklimas) häufig nicht erfüllt.A disadvantage of the described methods and systems is that they only lead to satisfactory results for the room climate, if the variables can always and always be applied according to the current climate data spontaneously to the appropriate measures. This is often not the case, for example, because of visitors who have to be taken into consideration in a museum or due to the lack of technical equipment for the automatic conversion of the control variables in the air conditioning of cultural objects. Also, the high demands on the climatic conditions themselves as well as their constancy (as small a temporal and / or spatial change of the indoor climate) are often not met by the above systems and methods.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das auch bei nur eingeschränkten Möglichkeiten zur Beeinflussung des Raumklimas eines Gebäudes hohen Anforderungen an die Stabilität und die Konstanz des Raumklimas gerecht wird. Es ist eine weitere Aufgabe, ein System zu schaffen, dass zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist.It is therefore an object of the present invention to provide a method of the type mentioned that even with limited possibilities for influencing the indoor climate of a building high demands on the stability and the consistency of the indoor environment is fair. It is another object to provide a system that is suitable for carrying out the method.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des jeweiligen unabhängigen Anspruchs.This object is achieved by a method and a device having the features of the respective independent claim.

Das erfindungsgemäße Verfahren der eingangs genannte Art weist die folgenden Schritte auf: Es werden aktuelle Raumklimadaten durch mindestens einen in dem Gebäude angeordneten Raumklimasensor und aktuelle Außenklimadaten durch mindestens einen außerhalb des Gebäudes angeordneten Außenklimasensor erfasst. Weiter werden Vorhersagedaten für das Außenklima eingelesen. Dann werden die Stellgrößen zur Beeinflussung des Raumklimas abhängig von den erfassten Raumklimadaten, den erfassten Außenklimadaten, den Vorhersagedaten für das Außenklima und den Zielgrößen bestimmt.The inventive method of the type mentioned has the following steps: It will be detected by at least one arranged in the building room climate sensor and current outdoor climate data by at least one outside of the building outside climate sensor current room climate data. Furthermore, forecast data for the outdoor climate are read. Then the manipulated variables for influencing the room climate are dependent on the acquired indoor climate data, the acquired outdoor climate data, the outdoor climate forecast data, and the target sizes.

Dadurch, dass Vorhersagedaten für das Außenklima mitberücksichtigt werden, können die zur Verfügung stehenden Einrichtungen zur Beeinflussung der Raumklimas effektiv eingesetzt werden.The fact that predictive data for the outdoor climate are taken into account, the available facilities for influencing the indoor climate can be used effectively.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens sind klimarelevante Daten des Gebäudes hinterlegt und es wird zur Bestimmung der Stellgrößen ein zu erwartender Verlauf des Raumklimas unter Berücksichtigung der klimarelevante Daten des Gebäudes modelliert. Auf diese Weise kann die Wirkung eines geplanten Eingriffs in das Raumklima vorausgesagt werden, wodurch die Zielvorgaben zuverlässig erreicht werden können.In an advantageous embodiment of the method, climate-relevant data of the building are stored and, to determine the manipulated variables, an expected course of the indoor climate is modeled taking into account the climate-relevant data of the building. In this way, the effect of a planned intervention in the indoor climate can be predicted, whereby the targets can be achieved reliably.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden zu erwartende Störgrößen des Raumklimas hinterlegt und bei der Bestimmung der Stellgrößen berücksichtigt. Auf diese Weise kann der Einfluss von Störgrößen vorab ausgeglichen werden, was das Erreichen bzw. Einhalten der Zielvorgaben unterstützt.In a further advantageous embodiment of the method, expected disturbances of the indoor climate are stored and taken into account in the determination of the manipulated variables. In this way, the influence of disturbance variables can be compensated in advance, which supports the achievement or adherence to the targets.

Die Vorrichtung zur Bestimmung von Stellgrößen weist mindestens einen Eingang zur Erfassung von aktuellen Raumklimadaten und aktuellen Außenklimadaten und mindestens einen Ausgang zur Ausgabe der Stellgrößen auf. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass ein Eingang zum Einlesen von Vorhersagedaten für das Außenklima vorgesehen ist und die Vorrichtung zur Durchführung des zuvor genannten Verfahrens eingerichtet ist. Die Vorteile der Vorrichtung entsprechen denen des Verfahrens.The device for determining manipulated variables has at least one input for acquiring current indoor climate data and current outdoor climate data and at least one output for outputting the manipulated variables. It is characterized in that an input for reading in forecast data for the outdoor climate is provided and the device is arranged for carrying out the aforementioned method. The advantages of the device correspond to those of the method.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further advantageous embodiments and modifications of the invention are specified in the dependent claims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe von zwei Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen:The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment with the aid of two figures. The figures show:

1 schematisch ein Gebäude mit einem System zur Ausgabe von Stellgrößen zur Beeinflussung des Raumklimas in dem Gebäude und 1 schematically a building with a system for the output of manipulated variables for influencing the indoor climate in the building and

2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Ausgabe von Stellgrößen zur Beeinflussung des Raumklimas in einem Gebäude. 2 a flowchart of a method for output of manipulated variables for influencing the indoor environment in a building.

Die 1 zeigt schematisch ein Gebäude 10 mit einem System zur Klimatisierung des Gebäudes 10, wobei das System eine Vorrichtung 20 umfasst, die auf verschiedene Datenquellen 30 von Klimadaten zurückgreift.The 1 schematically shows a building 10 with a system for air conditioning of the building 10 wherein the system is a device 20 includes on different data sources 30 of climate data.

Das schematisch wiedergegebene Gebäude 10, beispielsweise eine Etage eines Museumsgebäudes, weist verschiedene Eingriffsmöglichkeiten in das Raumklima des Gebäudes auf. Dieses sind vorliegend Fenster 11, Heizkörper 12 und eine Be- und Entfeuchtungsanlage 13. Regelungstechnisch stellen diese Eingriffsmöglichkeiten Stelleinrichtungen, auch Aktoren genannt, dar, die über Stellgrößen eingestellt werden können. Dabei ist es zunächst unerheblich, ob ein Einstellen der Stelleinrichtungen gemäß den Stellgrößen manuell oder über eine elektrische, mechanische oder pneumatische Stelleinrichtung erfolgt. Im Rahmen der Anmeldung soll in diesem Sinne der Begriff „Stellgröße” auch als manuell umzusetzende Eingriffsmöglichkeit verstanden werden. Im vorliegenden Beispiel sind die Fenster 11 und die Heizkörper 12 nur manuell betätigbar, die Fenster 11 durch die Anweisung (Stellgröße) „öffnen” oder „schließen”, die Heizkörper 12 über einen an einem Thermostatventil einstellbaren Wert. Dagegen kann die Be- und Entfeuchtungsanlage 13 im dargestellten Fall elektrisch angesteuert werden kann. Es versteht sich jedoch, dass auch die Heizkörper 12 mit ansteuerbaren Ventilen ausgestattet sein könnten, ebenso wie die Fenster 11 oder andere Lüftungseinrichtungen, beispielsweise Lüftungsklappen oder Ventilatoren, über Stelleinrichtungen elektrisch ansteuerbar sein könnten. Auch Grundeinstellungen der gesamten Heizungsanlage, beispielsweise eine Wasservorlauftemperatur, können über entsprechende Steuerleitungen manuell oder auch nicht manuell kontrolliert werden.The schematically reproduced building 10 , For example, a floor of a museum building, has various ways to intervene in the indoor climate of the building. These are present windows 11 , Radiator 12 and a humidification and dehumidification system 13 , From a control point of view, these intervention possibilities are actuating devices, also called actuators, which can be adjusted via manipulated variables. It is initially irrelevant whether an adjustment of the adjusting devices takes place manually or via an electrical, mechanical or pneumatic adjusting device according to the manipulated variables. In the context of the application should be understood in this sense, the term "control variable" as a manually implemented intervention. In this example, the windows are 11 and the radiators 12 only manually operated, the windows 11 by means of the instruction (control variable) "open" or "close" the radiators 12 via a value that can be set on a thermostatic valve. In contrast, the humidification and dehumidification system 13 can be electrically controlled in the illustrated case. It is understood, however, that even the radiators 12 could be equipped with controllable valves, as well as the windows 11 or other ventilation devices, such as ventilation flaps or fans, could be electrically controlled via adjusting devices. Even basic settings of the entire heating system, such as a water supply temperature can be manually or manually controlled via corresponding control lines.

Weiterhin ist in dem Gebäude 10 ist eine Absperrung 14 dargestellt, mit der ein Zutritt in einen der Räume, hier den oben rechts dargestellten Raum des Gebäudes 10, verwehrt werden kann und ein Besucherstrom 15 entsprechend geleitet werden kann. Da mit dem Besucherstrom 15 Wärme und vor allem Feuchtigkeit eingebracht wird, stellt auch die Absperrung 14 eine Eingriffsmöglichkeit in das Raumklima des Gebäudes 10 dar.Furthermore, in the building 10 is a barrier 14 represented, with the access to one of the rooms, here the space shown on the upper right of the building 10 , can be denied and a stream of visitors 15 can be conducted accordingly. As with the flow of visitors 15 Heat and, above all, moisture is introduced, also provides the barrier 14 an opportunity to intervene in the room climate of the building 10 represents.

Es wird angemerkt, dass die in diesem Ausführungsbeispiel angegebenen Stelleinrichtungen für das Raumklima lediglich beispielhaft sind und dass das anmeldungsgemäße Verfahren auch mit weiteren, hier nicht dargestellten Eingriffsmöglichkeiten in das Raumklima eines Gebäudes umgesetzt werden kann.It is noted that the control devices for the indoor climate specified in this embodiment are merely exemplary and that the method according to the application can also be implemented with further, not shown here intervention possibilities in the indoor climate of a building.

Der Bestimmung von Eingriffsmöglichkeiten und/oder Stellgrößen, die über die genannten Stelleinrichtungen das Raumklima beeinflussen, dient die Vorrichtung 20 mit einem Zentralrechner 21. In dem Zentralrechner 21 werden Softwarekomponente 22 ausgeführt, mit deren Hilfe ein anmeldungsgemäßes Verfahren, wie es beispielsweise im Zusammenhang mit 2 näher erläutert ist, von der Zentralrechnereinheit 21 ausgeführt wird.The determination of intervention options and / or manipulated variables, which influence the room climate via said control devices, is used by the device 20 with a central computer 21 , In the central computer 21 become software component 22 executed, with the help of a method according to the application, as for example in connection with 2 is explained in more detail by the central computer unit 21 is performed.

Der Zentralrechner 21 weist Dateneingänge 23a, b sowie Datenausgänge 24a–c auf. Über die Dateneingänge 23a, b werden Daten von den Datenquellen 30 eingelesen. The central computer 21 has data inputs 23a , b and data outputs 24a -C on. About the data inputs 23a , b will be data from the data sources 30 read.

Über die Datenausgänge 24a–c werden die vom Zentralrechner 21 bestimmten Stellgrößen ausgegeben. Diese Ausgabe kann wie im Fall des Ausgangs 24a direkt zu einer der Stelleinrichtung erfolgen, hier der Be- und Entlüftungsanlage 33, wodurch diese über die entsprechende Stellgröße gesteuert wird, also beispielsweise ein- oder ausgeschaltet oder bezüglich der Größe ihrer Einflussnahme auf das Raumklima eingestellt wird.About the data outputs 24a -C are those from the central computer 21 output specific control variables. This output can be as in the case of the output 24a directly to one of the adjusting device, here the ventilation system 33 , whereby it is controlled by the appropriate manipulated variable, so for example, on or off or adjusted with respect to the size of their influence on the room climate.

Die Datenausgänge 24b und c sind dazu ausgelegt, Stellgrößen graphisch oder akustisch in Form von Handlungsempfehlungen auszugeben, sodass diese von Personen wahrgenommen und umgesetzt werden können. Der Datenausgang 24b ist dabei drahtlos mit einem mobilen Anzeigegerät 25 verbunden und der Datenausgang 24c unmittelbar mit einem lokalen Anzeigegerät 26, beispielsweise einen unmittelbaren Zentralrechner 21 angeschlossenen Computermonitor. Die mobilen Anzeigeräte 25 können eigens zu diesem Zweck ausgebildete Empfangsgeräte mit Anzeige (Display) sein, oder aber auch handelsübliche Mobilgeräte wie Telefone, Personal Digital Assistents (PDAs), die über eine Anzeige verfügen. Als Übertragungsweg für die drahtlose Übertragung kann beispielsweise eine WLAN(Wireless Local Area Network)-Verbindung oder eine Mobilfunkverbindung eingesetzt werden.The data outputs 24b and c are designed to output manipulated variables graphically or acoustically in the form of recommendations for action, so that they can be perceived and implemented by persons. The data output 24b is wireless with a mobile display device 25 connected and the data output 24c directly with a local display device 26 For example, an immediate central computer 21 connected computer monitor. The mobile display devices 25 may be specially designed for this purpose receiving devices with display (display), or even commercially available mobile devices such as telephones, personal digital assistants (PDAs), which have a display. As a transmission path for the wireless transmission, for example, a WLAN (Wireless Local Area Network) connection or a cellular connection can be used.

Der Zentralrechner 21 ist zudem über eine Datenverbindung 27 mit einem Datenspeicher 28 verbunden. Der Datenspeicher 28 kann dabei wie dargestellt extern sein, aber auch intern im Zentralrechner 21 angeordnet sein. Es versteht sich, dass die Datenausgänge 24a, b ebenso wie die Dateneingänge 23a, b und die Datenverbindung 27, auch wenn sie hier jeweils separat dargestellt sind, vom Zentralrechner 21 aus über eine gemeinsame Datenverbindung, beispielsweise eine Ethernetverbindung, geführt sein können.The central computer 21 is also via a data connection 27 with a data store 28 connected. The data store 28 can be external as shown, but also internally in the central computer 21 be arranged. It is understood that the data outputs 24a , b as well as the data inputs 23a , b and the data connection 27 even if they are shown separately here, from the central computer 21 from via a common data connection, such as an Ethernet connection, can be performed.

Als Datenquellen 30 sind über ein Sensornetzwerk 31 mit dem Dateneingang 23a verbundene Raumklimasensoren 32 sowie Außenklimasensoren 33 vorgesehen. Die Raumklimasensoren 32 sind an verschiedenen Stellen im Gebäude 10 angeordnete Sensoren, die für das Raumklima relevante physikalische Parameter messen. Solche Parameter sind beispielsweise die Lufttemperatur, die absolute oder relative Luftfeuchtigkeit, eine Luftbewegung, eine Wandtemperatur oder ähnliches. Gleiches gilt für die Außenklimasensoren 33, die jedoch außerhalb des Gebäudes, gegebenenfalls an verschiedenen Gebäudeseiten angeordnet sind. Der Dateneingang 23b ist mit einem Datennetzwerk 34 verbunden, über das der Zentralrechner 21 Vorhersagedaten für das Außenklima, kurz Wettervorhersagedaten genannt, abrufen und einlesen kann. Vorhersagedaten können beispielsweise über das Internet als Datennetzwerk 34 von verschiedenen Serviceanbietern bezogen werden. Auch ist es möglich, die Vorhersagedaten für die Verwendung im Rahmen der Anmeldung durch geeignete Systeme eigens zu generieren und über das Datennetzwerk 34 bereitzustellen.As data sources 30 are via a sensor network 31 with the data input 23a connected room climate sensors 32 and outdoor climate sensors 33 intended. The room climate sensors 32 are in different places in the building 10 arranged sensors that measure physical parameters relevant to the indoor climate. Such parameters are, for example, the air temperature, the absolute or relative humidity, an air movement, a wall temperature or the like. The same applies to the outdoor climate sensors 33 However, which are located outside the building, possibly on different sides of the building. The data input 23b is with a data network 34 connected via the the central computer 21 Forecast data for the outdoor climate, called weather forecast data, retrieve and read. Prediction data can be, for example, over the Internet as a data network 34 from different service providers. It is also possible to generate the forecast data for use in the context of the application by means of suitable systems and via the data network 34 provide.

In alternativen Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, die Klimadaten der Datenquellen 30 statt an einen Zentralrechner unmittelbar an einen oder mehrere, ggf. mobile Rechner zu übertragen. Diese Rechner können PCs, Laptops, PDAs aber auch Smartphones sein. Die Rechner führen dann die Bestimmung der Stellgrößen aus und können sie auch unmittelbar darstellen. In diesem Sinne vereinen solche Rechner die Funktionen des Zentralrechners 21 und der Anzeigegeräte 25, 26 des Ausführungsbeispiels der 1.In alternative embodiments, the climate data of the data sources can be provided 30 instead of directly to a central computer to one or more, possibly mobile computers to transfer. These computers can be PCs, laptops, PDAs as well as smartphones. The computers then carry out the determination of the manipulated variables and can also display them directly. In this sense, such computers combine the functions of the central computer 21 and the display devices 25 . 26 of the embodiment of 1 ,

2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Bestimmung von Stellgrößen, die ein Raumklima in einem Gebäude beeinflussen. Das gezeigte Verfahren kann beispielsweise mit dem in 1 dargestellten System durchgeführt werden. Es wird daher im Folgenden mit Bezug auf 1 und die dort benutzten Bezugszeichen näher erläutert. 2 shows an embodiment of a method for determining manipulated variables that influence a room climate in a building. The method shown can be used, for example, with the in 1 shown system are performed. It is therefore referred to below with reference to 1 and the reference numerals used there explained in more detail.

Nach dem Start des Verfahrens werden in einem ersten Schritt S1, einem Konfigurationsschritt, klimarelevante Gebäudeparameter des Gebäudes 10 hinterlegt. Solche Informationen betreffen beispielsweise Grundrisse, Wandflächen, Wärmeleitdaten der Wände, Luftaustauschkoeffizienten von Wänden und dienen einer Modellierung der im Gebäude 10 ablaufenden klimarelevanten Prozesse (vgl. auch Schritt S8). Weiterhin werden auch Informationen, die nicht klimarelevant sind, jedoch für das Verfahren bedeutsam sind, hinterlegt. Solche Informationen betreffen beispielsweise die Art, Anzahl und Position der Raumklimasensoren 32 und Außenklimasensoren 33 und die geographische Position und Ausrichtung des Gebäudes 10. Die genannten Informationen können entweder in den Datenspeicher 28 vorgehalten werden, sodass die Softwarekomponenten 22 darauf zugreifen können, oder bereits in der Softwarekomponente 22 selbst integriert sein.After the start of the method, in a first step S1, a configuration step, climate-relevant building parameters of the building 10 deposited. Such information relates, for example, floor plans, wall surfaces, Wärmeleitdaten the walls, air exchange coefficients of walls and are used to model the in the building 10 ongoing climate-relevant processes (see also step S8). Furthermore, information that is not relevant to the climate, but are significant for the process, deposited. Such information relates, for example, to the type, number and position of the indoor climate sensors 32 and outdoor climate sensors 33 and the geographical position and orientation of the building 10 , The information mentioned can either be in the data store 28 be held so that the software components 22 or in the software component 22 be integrated yourself.

In einem nächsten Schritt S2 werden Zielgrößen für Parameter des Raumklimas eingelesen. Solche Zielgrößen, auch Zielvorgaben oder Sollwerte genannt, betreffen die Art des betrachteten Parameters, also beispielsweise Temperatur, Luftfeuchtigkeit usw., sowie einen Zielbereich, innerhalb dessen dieser Parameter liegen sollte. Daneben können Informationen über eine maximal zulässige zeitliche Änderungsgeschwindigkeit (zeitlicher Gradient) der Parameter angegeben sein. Der Grund für eine Festlegung eines maximal tolerierbaren Gradienten ist, dass eine Temperaturänderung oder auch eine Feuchtigkeitsänderung beispielsweise zu Spannungen im Material führt, und das Material stärker beansprucht und ggf. schädigt, als dieses bei konstanten Temperatur- oder Feuchtigkeitsbedingungen wäre.In a next step S2, target variables for parameters of the indoor climate are read. Such targets, also called targets or setpoints, affect the type of parameter considered, such as temperature, humidity, etc., as well as a target range within which this parameter should be. In addition, information about a maximum permissible temporal rate of change (temporal gradient) of the parameters can be specified. The reason for one Establishing a maximum tolerable gradient is that a temperature change or a change in humidity, for example, leads to stresses in the material, and the material is more stressed and possibly damaged than this would be at constant temperature or humidity conditions.

In einem nächsten Schritt S3 werden optional Randbedingungen eingelesen und im Datenspeicher 28 abgelegt, die beispielsweise zu erwartende Störgrößen des Raumklimas betreffen. Solche Störgrößen sind in Museen beispielsweise durch zu erwartende Besucherströme innerhalb der Öffnungszeiten des Museums gegeben. Weitere Randbedingungen können die zeitliche Verfügbarkeit der Stelleinrichtungen betreffen. Beispielsweise kann es sich aus Sicherheitsgründen verbieten, während der Öffnungszeiten von Museen Fenster zu öffnen. Im Fall von manuell zu bedienenden Stelleinrichtungen ist auch nicht zu jeder Zeit gewährleistet, dass Personen zum Betätigen der Stelleinrichtungen verfügbar sind.In a next step S3, boundary conditions are optionally read in and stored in the data memory 28 stored, for example, concern the expected disturbances of the indoor environment. Such disturbances are given in museums, for example, by the expected flow of visitors within the opening hours of the museum. Further boundary conditions may relate to the availability of the control devices over time. For example, for security reasons, it may be prohibited to open windows during museum opening hours. In the case of manually operated actuators, it is also not guaranteed at all times that persons are available to actuate the actuators.

In einem nächsten Schritt S4 werden aktuelle Klimadaten über das Sensornetzwerk 31 von den Raumklimasensoren 32 und den Außenklimasensoren 33 eingelesen, beispielsweise die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit betreffend.In a next step S4, current climate data are transmitted via the sensor network 31 from the room climate sensors 32 and the outdoor climate sensors 33 read in, for example, concerning the temperature and the humidity.

In einem nächsten Schritt S5 werden Wettervorhersagedaten über das Netzwerk 34 eingelesen. Bevorzugt sind diese Wettervorhersagedaten spezifisch auf den Ort des Gebäudes 10 bezogen. Geeignete Wettervorhersagedaten werden von verschiedenen Diensten über das Internet als Datennetzwerk 34 bereit gestellt.In a next step S5, weather forecast data is transmitted over the network 34 read. Preferably, these weather forecast data are specific to the location of the building 10 based. Suitable weather forecast data is provided by various services over the Internet as a data network 34 provided.

In einem optionalen nächsten Schritt S6 können die eingelesenen Wettervorhersagedaten an die aktuellen Klimadaten angepasst werden. Üblicher weise stehen Wettervorhersagedaten nicht mit der gewünschten lateralen Ortsauflösung zur Verfügung. Ein Vergleich der aktuellen Klimadaten mit zeitlich naheliegenden Vorhersagedaten ermöglicht, auch für die in der Zukunft liegenden Vorhersagedaten eine Anpassung an die tatsächlichen örtlichen Gegebenheiten vorzunehmen.In an optional next step S6, the read weather forecast data can be adapted to the current climate data. Usually, weather forecast data are not available with the desired lateral spatial resolution. A comparison of the current climate data with temporally obvious forecast data makes it possible to adapt to the actual local conditions even for the future forecast data.

In einem nächsten Schritt S7 werden mögliche Stellgrößen bzw. Eingriffsmöglichkeiten für eine oder mehrere Stelleinrichtungen festgelegt, die geeignet sein könnten, das Raumklima so zu beeinflussen, dass die Zielvorgaben erreicht und/oder gehalten werden. Dieses kann beispielsweise auf Basis einer Sammlung (Bibliothek) möglichen Eingriffsmaßnahmen, die mit den in Schritt S3 eingelesenen Rahmenbedingungen vereinbar sind, geschehen. Auch können ebenfalls in den Datenspeicher 28 hinterlegte, bisher durchgeführte Eingriffsmaßnahmen in das Raumklima bei der Auswahl herangezogen werden.In a next step S7, possible manipulated variables or intervention possibilities for one or more actuating devices are determined which could be suitable for influencing the room climate in such a way that the target values are reached and / or maintained. This can be done, for example, on the basis of a collection (library) of possible intervention measures which are compatible with the framework conditions read in step S3. Also can also be in the data store 28 deposited, previously performed intervention measures in the room climate in the selection are used.

In einem nächsten Schritt S8 anhand der in Schrittes 1 hinterlegten Gebäudeparameter modelliert, wie sich ausgehend von den aktuellen Raumklimadaten unter Anwendung der entsprechenden durch die Stellgrößen definierten Maßnahmen das Raumklima unter Berücksichtigung des aktuellen und des zu erwartenden Außenklimas entwickeln wird.In a next step S8, based on the building parameters stored in step 1, it is modeled how, based on the current indoor climate data, using the corresponding measures defined by the manipulated variables, the room climate will develop taking into account the current and expected outdoor climate.

In einem Schritt S9 wird überprüft, ob die im Schritt S8 vorausgesagte Beeinflussung des Raumklimas tatsächlich geeignet ist, die Zielvorgaben zu erreichen. Ist dieses nicht oder nicht im gewünschten Maße der Fall, verzweigt das Verfahren zurück zum Schritt S7, in dem der Vorschlag zur Beeinflussung des Raumklimas modifiziert oder durch einen neuen Vorschlag ersetzt wird. Die Schritte S7 bis S9 werden gegebenenfalls iterativ durchlaufen, bis eine geeignete oder sogar optimale Stellgröße bestimmt ist.In a step S9 it is checked whether the predicted in step S8 influencing the indoor climate is actually suitable to achieve the targets. If this is not or not the case to the desired extent, the method branches back to step S7, in which the proposal for influencing the indoor climate is modified or replaced by a new proposal. The steps S7 to S9 are optionally iterated until a suitable or even optimal manipulated variable is determined.

Wenn eine solche Stellgröße (Eingriffsmöglichkeit) bestimmt ist, wird das Verfahren mit dem Schritt S10 fortgesetzt, in dem diese Stellgröße und die Stelleinrichtung, die diese Stellgröße betrifft, ausgegeben wird. Wenn die Stellgröße eine Stelleinrichtung betrifft, die automatisch angesteuert werden kann, z. B. der Be- und Endfeuchter 33 in dem Ausführungsbeispiel der 1, kann dieses unmittelbar geschehen. Alternativ oder zusätzlich ist möglich, die ermittelten Stellgrößen einem Anzeigegerät, beispielsweise dem mobilen Anzeigegerät 25 oder dem lokalen Anzeigegerät 26, zuzuführen, und so einen Benutzer des Systems von den aufgefundenen Stellgrößen zu informieren. Dabei kann vorgesehen sein, eine Rückmeldung vom Benutzer anzufordern, wenn die entsprechende Stellgröße an der jeweiligen Stelleinrichtung tatsächlich umgesetzt wurde. Anschließend kann vorgesehen sein, die bestimmten Stellgrößen und die tatsächlich vorgenommen Maßnahmen in dem Datenspeicher 28 abzulegen, was einerseits der Dokumentation der vorgenommenen Maßnahmen dient und andererseits benutzt werden kann, um die Modellierung des Verlaufs des Raumklimas abhängig von bestimmten Maßnahmen in Schritt S8 zu optimieren.If such a manipulated variable (possibility of intervention) is determined, the method is continued with step S10, in which this manipulated variable and the actuator, which relates to this manipulated variable, is output. If the manipulated variable relates to an adjusting device that can be controlled automatically, z. B. the humidifier and final humidifier 33 in the embodiment of 1 This can happen directly. Alternatively or additionally, the determined manipulated variables are possible to a display device, for example the mobile display device 25 or the local display device 26 to supply, and so inform a user of the system of the detected manipulated variables. It can be provided to request a response from the user when the corresponding manipulated variable was actually implemented at the respective actuator. It can then be provided that the specific manipulated variables and the measures actually taken in the data memory 28 which, on the one hand, serves to document the measures taken and, on the other hand, can be used to optimize the modeling of the course of the indoor climate depending on certain measures in step S8.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Gebäudebuilding
1111: Fensterwindow
1212: Heizkörperradiator
1313: Be- und EndfeuchtungsanlageFinal and final humidification system
1414: Absperrungbarrier
1515: Besucherstromof visitors
2020: Rechnersystemcomputer system
2121: Zentralrechnermainframe
2222: Softwarekomponentesoftware component
23a), b)23a), b): Dateneingangdata input
24a)–c)24a) -c): Datenausgangdata output
2525: mobiles Anzeigegerätmobile display device
2626: lokales Anzeigegerätlocal display device
27 27: DatenverbindungData Connection
2828: Datenspeicherdata storage
3030: DatenquelleData Source
3131: SensornetzwerkSensor network
3232: RaumklimasensorRoom air sensor
3333: AußenklimasensorOutside Air Sensor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 3300389 A1 [0004]
DE 10122435 A1 [0004]
DE 102008044439 A1 [0004]

Claims

Method for determining manipulated variables that determine a room climate in a building ( 10 ), to achieve and / or comply with indoor climate parameters, with the following steps: acquiring current indoor climate data by at least one in the building ( 10 ) arranged room climate sensor ( 32 ), - capturing of current outdoor climate data by at least one outside the building ( 10 ) arranged outdoor climate sensor ( 33 ), - reading in forecast data for the outdoor climate; Determining the manipulated variables for influencing the room climate as a function of the acquired indoor climate data, the acquired outdoor climate data, the forecast data for the outdoor climate and the target variables.

The method of claim 1, wherein the forecast data for the outdoor climate is provided over a data network ( 34 ).

Method according to claim 1 or 2, in which the forecast data for the outdoor climate is determined from the current outdoor climate data to a geographical location of the building ( 10 ) be adjusted.

Method according to one of claims 1 to 3, wherein the manipulated variables are transmitted as electrical signals to a device for influencing the indoor environment.

Method according to one of claims 1 to 4, wherein the manipulated variables as an intervention recommendation to a display device ( 25 . 26 ), from which they are visualized.

Method according to one of Claims 1 to 5, in which one or more of the following devices are used as the device for influencing the room climate: windows ( 11 ), Heaters, in particular radiators ( 12 ), Humidification and dehumidification ( 13 ), Shading devices, distractions ( 14 ) of visitor flows ( 15 ), Barriers to visitor flows ( 15 ), Air conditioners.

Method according to one of claims 1 to 6, in which climate-relevant data of the building ( 10 ) and in which, for determining the manipulated variables, an expected course of the indoor climate taking into account the climate-relevant data of the building ( 10 ) is modeled.

Method according to one of claims 1 to 7, are stored in the expected disturbances of the indoor climate and taken into account in the determination of the control variables.

Contraption ( 20 ) for determining manipulated variables, comprising at least one input ( 23a ) for the acquisition of current indoor climate data and current outdoor climate data and at least one output ( 24a , b, c) is provided for outputting the manipulated variables, characterized in that an input ( 24b ) is provided for reading in prediction data for the outdoor climate and the apparatus is arranged for carrying out a method according to one of the preceding claims.