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Aufgabengebiet und Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Haushaltsgerät, insbesondere einen Backofen. Das Haushaltsgerät weist Folgendes auf: einen zu temperierenden Nutzraum zur Aufnahme von zu wärmenden oder zu kühlenden Gegenständen, insbesondere Gargut, eine erste mittels eines ersten Energieträgers betriebene Heizeinrichtung mit einstellbarer Leistung und mindestens eine zweite mittels eines zweiten Energieträgers betriebene Heizeinrichtung mit einstellbarer Leistung.
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Das Haushaltsgerät weist eine erste Betriebsart auf, während der ausschließlich die erste Heizeinrichtung eine Heizleistung erzeugt, und mindestens eine zweite Betriebsart, während der ausschließlich die zweite Heizeinrichtung eine Heizleistung erzeugt.
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Typische solche Haushaltsgeräte sind beispielsweise Backöfen, Dampfgarer, Kombigeräte mit Mikrowelle, Kühlschränke oder Kochfelder. Bei Haushaltsgeräten wie Kühlschränken oder Backöfen ist der Nutzraum typischerweise umschlossen und durch eine Türe oder ein ähnliches Element zugänglich. Während des Betriebs ist der Nutzraum typischerweise vollständig umschlossen, so dass ein Wärmeaustausch mit der Umgebung möglichst unterbunden wird. Bei Haushaltsgeräten wie Kochfeldern wird der Nutzraum durch ein Nutzvolumen oberhalb des Kochfelds definiert und ist nach oben hin und auch zur Seite hin typischerweise nicht abgeschlossen.
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Durch die Verwendung von zwei oder mehr Heizeinrichtungen mit unterschiedlichen Energieträgern wird vermieden, dass das Haushaltsgerät lediglich von einem Energieträger abhängig ist. Beispielsweise kann es sich bei dem ersten Energieträger um elektrische Energie handeln, während es sich bei dem zweiten Energieträger um Gas handeln kann.
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Sofern es sich bei dem Haushaltsgerät um einen Kühlschrank handelt, kommt insbesondere eine Ausführung als so genannter Absorberkühlschrank in Frage. In einem solchen Absorberkühlschrank wird typischerweise ein Kühlmittelvolumen erwärmt, wofür die beiden Heizeinrichtungen wie oben erwähnt verwendet werden können. Die weiteren Bestandteile der Kühlvorrichtung eines Absorberkühlschranks sind nicht zwingender Teil der Erfindung. Es genügt somit im vorliegenden Fall auch für den Fall eines Kühlschranks auf die weiter oben bereits erwähnten Heizeinrichtungen einzugehen.
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Bei bekannten gattungsgemäßen Haushaltsgeräten kann ein Benutzer beispielsweise die Betriebsart wechseln, wenn einer der Energieträger ausgefallen ist oder der Benutzer aufgrund abgeschlossener Verträge weiß, welcher Energieträger momentan günstiger ist. Dies erfolgt in aller Regel zu einer Zeit, in welcher das Haushaltsgerät nicht in Betrieb ist. Während des Betriebs ist es nämlich typischerweise erforderlich, nicht nur die Temperatur, sondern auch ein spezifisches Mikroklima in dem Nutzraum möglichst konstant zu halten, um einen ablaufenden Koch-, Brat- oder Kühlvorgang nicht zu unterbrechen. Dies würde bei gattungsgemäßen Haushaltsgeräten typischerweise eine Benutzerinteraktion erfordern, bei welcher eine der Heizeinrichtungen vom Benutzer graduell abgeschaltet wird und die andere Heizeinrichtung entsprechend graduell eingeschaltet wird, so dass Temperatur und andere Parameter eines Mikroklimas im Nutzraum möglichst konstant bleiben. Ein solches Vorgehen ist jedoch nicht praxisgerecht.
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Die
DE 10 2010 039 776 A1 zeigt ein Verfahren zum Betreiben eines Haushaltsgeräts, welches mittels eines ersten Energieträgers und mittels eines zweiten Energieträgers betreibbar ist.
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Die
FR 2 758 385 A1 zeigt einen Ofen, der mittels Gas und Elektrizität betreibbar ist.
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Die
US 2011/0302802 A1 zeigt einen Trockner, der mittels eines ersten und eines zweiten Energieträgers betreibbar ist.
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Aufgabe und Lösung
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Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, ein Haushaltsgerät bereitzustellen, welches einen Kühl- oder Garprozess bei einem Energieträgerwechsel im laufenden Betrieb ohne Veränderung möglichst konstant weitergeführt, insbesondere ohne dass hierzu vom Benutzer Eingaben notwendig sind.
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Dies wird erfindungsgemäß durch ein Haushaltsgerät nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen können beispielsweise den Unteransprüchen entnommen werden.
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Das Haushaltsgerät weist Folgendes auf: einen zu temperierenden Nutzraum zur Aufnahme von zu wärmenden oder zu kühlenden Gegenständen, insbesondere Gargut, eine erste mittels eines ersten Energieträgers betriebene Heizeinrichtung mit einstellbarer Leistung und mindestens eine zweite mittels eines zweiten Energieträgers betriebene Heizeinrichtung mit einstellbarer Leistung.
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Das Haushaltsgerät weist eine erste Betriebsart auf, während der ausschließlich die erste Heizeinrichtung eine Heizleistung erzeugt, und es weist ferner mindestens eine zweite Betriebsart auf, während der ausschließlich die zweite Heizeinrichtung eine Heizleistung erzeugt. Es versteht sich, dass beispielsweise auch eine dritte Betriebsart vorgesehen sein kann, während der beide Heizeinrichtungen gleichzeitig eine Heizleistung erzeugen.
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Erfindungsgemäß ist eine elektronische Steuerungsvorrichtung vorgesehen, welche mit der ersten und der zweiten Heizeinrichtung zur Einstellung der jeweiligen Heizleistung verbunden ist. Steuerungsvorrichtung ist dazu ausgebildet, einen Betriebsartenwechsel von der ersten Betriebsart auf die zweite Betriebsart und/oder einen Betriebsartenwechsel von der zweiten Betriebsart auf die erste Betriebsart derart durchzuführen, dass ein Mikroklima in dem Nutzraum während des Umschaltvorgangs möglichst konstant bleibt.
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Mit dem erfindungsgemäßen Haushaltsgerät ist es möglich, einen Wechsel der Energieträger während des Betriebs vorzunehmen, ohne dass eine Qualität eines Gar- und/oder Kühlprozesses darunter leidet. Das Haushaltsgerät kann derart ausgeführt sein, dass ein Betriebsartenwechsel ohne Interaktion eines Benutzers erfolgt.
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Wie bereits weiter oben erwähnt, handelt es sich bei dem ersten Energieträger beispielsweise um elektrische Energie und bei dem zweiten Energieträger beispielsweise um Gas, wie beispielsweise übliches Erdgas. In einem solchen Fall kann beispielsweise bei einem Überangebot von elektrischer Energie im Stromnetz von Gas- auf Elektrobetrieb umgeschaltet werden, um dem Stromnetz eine zusätzliche Last zur Verfügung zu stellen. Wenn andererseits zu wenig Erzeugungskapazität im Netz vorhanden ist, kann von Elektro- auf Gasbetrieb umgestellt werden. Dies ist insbesondere deshalb möglich, weil Gas als Energieträger wesentlich einfacher zwischengespeichert werden kann als elektrische Energie und somit unkritisch auch bei schwankendem Bedarf zur Verfügung steht.
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Wenn die erste Heizeinrichtung mit elektrischer Energie betrieben wird, kann die erste Heizeinrichtung beispielsweise eine Heizwendel, ein Infrarotstrahler, ein Elektrogrill, ein Mikrowellenmodul oder ein anderes bekanntes elektrisch betriebenes wärmeerzeugendes Gerät sein. Die erste Heizeinrichtung kann auch durch eine Kombination derartiger Geräte gebildet sein. Dies ist insbesondere sinnvoll in Backöfen, welche unterschiedliche Betriebsarten aufweisen, beispielsweise Ober- und/oder Unterhitze sowie Umluft.
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Sofern es sich bei der zweiten Heizeinrichtung um eine mit Gas betriebene Heizeinrichtung handelt, kann die zweite Heizeinrichtung ein herkömmlicher Gasbrenner sein. Ein solches Gassystem bzw. ein solcher Gasbrenner weist typischerweise Mittel zum Zünden und zum Regeln des Gasdurchflusses und damit der Leistung auf.
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Bei einem Kühlgerät kann beispielsweise in einem Gerät ein Zweikreissystem durch zwei Zweikreissysteme unterschiedlicher Energienutzung oder durch zwei Einkreissysteme unterschiedlicher Energienutzung ergänzt werden, oder aber auch durch ein Einkreissystem mit unterschiedlicher Energieträgernutzung. Bei einem Gastrockner wird beispielsweise jeweils die Lufterwärmung parallel aufgebaut und entsprechend angesteuert.
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Die elektronische Steuerungsvorrichtung kann beispielsweise Speichermittel und Prozessormittel aufweisen, wobei in den Speichermitteln Programmcode gespeichert ist, welcher bei Ausführung durch die Prozessormittel das Verhalten der Steuerungsvorrichtung bestimmt. Dies ermöglicht ein einfaches Bestimmen des Verhaltens der Steuerungsvorrichtung durch Programmieren sowie gegebenenfalls auch ein Aktualisieren eines Programmcodes über bekannte Mittel.
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Bevorzugt ist die Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet, eine Anzahl von Benutzereingaben zum Einstellen von Sollwerten einer Anzahl von Parametern zu empfangen, wobei die Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, Istwerte der Parameter entsprechend der jeweiligen eingestellten Sollwerte zu regeln.
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Bei den einstellbaren Parametern kann es sich sowohl um Parameter handeln, welche von der Steuerungsvorrichtung nur mittelbar kontrolliert werden können, beispielsweise eine Kerntemperatur eines Bratens. Es kann sich jedoch auch um Parameter handeln, welche einer unmittelbaren Einstellung oder Regelung zugänglich sind, beispielsweise die Temperatur im Nutzraum, eine Leistungsstellung, eine Beheizungsart wie beispielsweise Unter- und/oder Oberhitze oder Umluft oder ähnliche übliche Parameter eines Backofens, Kochfelds oder Kühlschranks. Des Weiteren können auch Parameter wie Kochgut oder Gewicht des zu kühlenden Gegenstands, also beispielsweise Gewicht eines im Backofen befindlichen Bratens, eingestellt werden, wobei derartige Parameter der Steuerungsvorrichtung Informationen über die zu wärmenden oder zu kühlenden Gegenstände geben, welche bei der Steuerung des Haushaltsgeräts verwendet werden können. Außerdem können Zusatzfunktionen wie Dampf eingestellt werden oder es kann eine maximale Zeit, welche das Haushaltsgerät in Betrieb sein soll, eingestellt werden. Die einstellbaren Parameter können auch externe Größen betreffen, beispielsweise eine Außentemperatur, die Meereshöhe, in welcher das Gerät steht, etc.
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Die genannten Parameter können auch derart eingestellt werden, dass die Steuerungsvorrichtung zeitliche Verläufe von Sollwerten solcher Parameter empfängt. Damit kann beispielsweise eine Temperaturrampe vom Benutzer vorgegeben werden. Es kann beispielsweise auch vorgegeben werden, dass sich nach einer bestimmten Zeit die Betriebsart ändern soll oder eine Zusatzfunktion wie Dampf zu- oder abgeschaltet werden soll.
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Weiter bevorzugt ist die Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet, eine Benutzereingabe zum Auswählen einer anfänglich zu verwendenden Betriebsart zu empfangen. Damit kann der Benutzer vorgeben, mit welcher Heizeinrichtung – und damit mit welchem Energieträger – das Haushaltsgerät zumindest zunächst arbeiten soll. Ergibt sich beispielswiese aus den Anforderungen des Stromnetzes, an welchem das Haushaltsgerät angeschlossen ist, der Bedarf, zu einer anderen Betriebsart zu wechseln, so kann dies durch die Steuerungsvorrichtung zu einem späteren Zeitpunkt autonom durchgeführt werden.
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Weiter bevorzugt ist die Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet, eine Benutzereingabe zum Auslösen eines Betriebsartenwechsels zu empfangen. Damit kann beispielsweise der Benutzer auf eigene Entscheidung hin die Betriebsart auswählen, beispielsweise weil er weiß, dass ein bestimmter Energieträger günstiger ist. Außerdem kann der Benutzer eine telefonische Anforderung zum Zu- oder Abschalten eines elektrischen Verbrauchers erhalten, wie sie im Bereich der Minutenreserve als Regelenergie für Übertragungsnetze nach wie vor üblich ist. Der Benutzer kann dann auf eine solche telefonische Anforderung hin manuell reagieren und die Betriebsart des Haushaltsgeräts wechseln.
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Weiter bevorzugt ist die Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet, eine Nachricht eines Übertragungsnetzbetreibers zu empfangen, wobei aus der Nachricht die zu verwendende Betriebsart hervorgeht, und wobei die Steuerungsvorrichtung einen Betriebsartenwechsel dann auslöst, wenn die momentane Betriebsart nicht der zu verwendenden Betriebsart entspricht.
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Unter der momentanen Betriebsart wird dabei im Regelfall die bei Empfang der Nachricht verwendete Betriebsart verstanden.
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Unter einem Übertragungsnetzbetreiber wird ein Unternehmen verstanden, welches die Infrastruktur eines überregionalen Stromnetzes zur elektrischen Energieübertragung operativ betreibt. Einem solchen Übertragungsnetzbetreiber kommt insbesondere die Aufgabe zu, bei Bedarf Regelleistung zu beschaffen und dem System zur Verfügung zu stellen. Damit werden Netzschwankungen, welche sich aus einem Missverhältnis zwischen erzeugter und verbrauchter elektrischer Energie ergeben, möglichst gering gehalten. In Deutschland gibt es derzeit vier Übertragungsnetzbetreiber, welche in unterschiedlichen Gebieten die Verantwortung für den Betrieb eines Übertragungsnetzes haben. Durch die eben beschriebene Ausführung der Steuerungsvorrichtung eines Haushaltsgeräts ist es möglich, die Steuerungsvorrichtung unmittelbar an die Netzsteuerungsinfrastruktur des Übertragungsnetzbetreibers zu koppeln, so dass der Übertragungsnetzbetreiber unmittelbar einen Betriebsartenwechsel auslösen kann, wenn dies aufgrund der Netzauslastung erforderlich ist. Damit kann die vorteilhafte erfindungsgemäß zur Verfügung gestellte Funktionalität weiter perfektioniert werden, beispielsweise indem ein solches Haushaltsgerät als Regelenergiekraftwerk betrieben wird.
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Das Haushaltsgerät kann auch das Erreichen eines autarken Status eines Hauses unterstützen, beispielsweise indem das Haushaltsgerät in Abhängigkeit von einer aktuellen Erzeugungsleistung einer Photovoltaikanlage auf dem Haus gesteuert wird. Darüber hinaus ist auch eine Nutzung von hausinternen Speichern möglich und/oder eine Nutzung eines virtuellen Kraftwerkes zwischen verschiedenen Wohneinheiten eines Wohngebietes, wobei als Energieträger sowohl Gas als auch Strom in Frage kommt.
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Bevorzugt weist das Haushaltsgerät mindestens einen Temperatursensor zur Messung einer Temperatur des Nutzraums auf, wobei der Temperatursensor mit der Steuerungsvorrichtung verbunden ist. Dies ermöglicht der Steuerungsvorrichtung eine unmittelbare Messung der Temperatur im Nutzraum, welche vorteilhaft zur Regelung der Heizeinrichtungen verwendet werden kann. Es versteht sich, dass weitere Sensoren vorgesehen sein können, beispielsweise Feuchtesensoren, Drucksensoren, etc.
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Die Steuerungsvorrichtung ist dazu ausgebildet, während des tatsächlichen Betriebs mit einer der beiden Betriebsarten einen zeitlich parallelen virtuellen Betrieb mit der anderen der beiden Betriebsarten unter Ermittlung solcher Parameterwerte zu simulieren, die zu einem identischen Mikroklima führen würden, wobei der Betriebsartenwechsel durchgeführt wird, indem die simulierte Betriebsart zur tatsächlichen Betriebsart geändert wird und die tatsächliche Betriebsart zur virtuellen Betriebsart geändert wird, wobei die zuvor während des virtuellen Betriebs ermittelten Parameterwerte nach dem Wechsel in den tatsächlichen Betrieb übernommen bzw. weiterverwendet werden. Bei den Parametern kann es sich beispielsweise um die bereits weiter oben erwähnten Parameter handeln, welche sich auf zu wärmende oder zu kühlende Gegenstände, beispielsweise Gargut, in dem Nutzraum beziehen können oder welche sich auf Betriebsparameter der beiden Heizeinrichtungen oder Zusatzfunktionen beziehen können. Beispielsweise kann es sich bei solchen Parametern um Leistungseinstellungen bzw. Heizstufen der jeweiligen Heizeinrichtungen handeln. Wenn beispielsweise für die virtuelle Betriebsart eine bestimmte Gasheizstufe als (virtueller) Parameterwert ermittelt worden ist, der theoretisch zu demselben Mikroklima der tatsächlichen Betriebsart geführt hätte, kann nach dem Umschalten in den tatsächlichen Betrieb die ermittelte Heizstufe als (tatsächlicher) Parameterwert verwendet werden. Bei den Parametern kann es kann sich weiter auch um eine Betriebsart wie beispielsweise Unter- und/oder Oberhitze oder Umluft handeln.
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Unter einem Mikroklima wird vorliegend die Kombination jeweils gar- und/oder kühlrelevanter Parameter wie beispielsweise Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder Luftströmung verstanden, welche ein in dem Nutzraum befindlicher Gegenstand erfährt. Bei einem Braten kann es sich beispielsweise um die Kombination aus Temperatur und Luftfeuchtigkeit handeln. Bei einem zu kühlenden verderblichen Lebensmittel in einem Kühlschrank kann eine Betrachtung der Temperatur genügen.
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Durch die beschriebene Funktionalität, bei welcher ein virtueller Betrieb zeitlich parallel mit einem tatsächlichen Betrieb durchgeführt wird, kann der Wechsel von einer Betriebsart auf die andere Betriebsart besonders schnell und effizient durchgeführt werden. Die Parameter für einen Betrieb mit der jeweils anderen Heizeinrichtung sind von der Steuerungsvorrichtung bereits berechnet oder ermittelt worden, wenn ein Betriebsartenwechsel durchgeführt werden soll.
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Zur Ermittlung der Parameter im virtuellen Betrieb kann beispielsweise eine Parameterbibliothek verwendet werden, welche bestimmte Parameter einer Betriebsart anderen Parametern der anderen Betriebsart zuordnet. So kann beispielsweise eine Bibliothek hinterlegt sein, welche Leistungsstufen einer elektrisch betriebenen Heizeinrichtung Leistungsstufen einer gasbetriebenen Heizeinrichtung zuordnet. Dabei kann beispielsweise auch berücksichtigt werden, dass ein Gasbrenner im Gegensatz zu einer elektrischen Heizeinrichtung nicht nur Wärme, sondern auch Wasserdampf erzeugt. Hierfür können geeignete kompensierende Parameter gespeichert sein, welche beispielsweise auch heizartspezifische Kennwerte durch die Massenträgheit von Heizelementen berücksichtigen können. Solche Effekte, beispielsweise die parallele Entstehung von Wasserdampf, sind bei der Auswahl der spezifischen Betriebsart durch den Nutzer gewollt, daher kann beispielsweise nicht das konstant Halten des Prozesses hinsichtlich beispielsweise der Temperatur im Fokus stehen, sondern auch weitere Gargrößen, wie beispielsweise Wasserdampf, usw.
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Anstelle einer Parameterbibliothek oder zusätzlich dazu können hinterlegte Gleichungssätze verwendet werden, durch welche die Steuerungsvorrichtung Zuordnungen zwischen den Parametern unterschiedlicher Betriebsarten berechnen kann. Diese Gleichungssätze können auch nutzraumspezifisch sein, d. h. an den jeweils verwendeten Nutzraum oder an andere vorgegebene betriebswesentliche Elemente angepasst sein.
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Weiter bevorzugt weist das Haushaltsgerät eine Anzeigeeinrichtung zur Ausgabe von Informationen an einen Benutzer auf, wobei die Anzeigeeinrichtung insbesondere dazu ausgebildet ist, einen Betriebsartenwechsel anzuzeigen und/oder anzuzeigen, welche Betriebsart aktiv ist. Damit kann dem Benutzer eine Rückmeldung über die tatsächlich verwendete Betriebsart oder über einen Betriebsartenwechsel gegeben werden.
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Bevorzugt wird das Mikroklima durch mindestens einen der Parameter Temperatur, Kerntemperatur, Feuchtigkeit und/oder Beheizungsart bestimmt. Wie bereits weiter oben erwähnt, handelt es sich bei einem solchen Mikroklima um die Gesamtheit relevanter Parameter, welche von einem zu wärmenden oder zu kühlenden Gegenstand, beispielsweise einem Gargut, erfahren werden. Hierbei können die eben erwähnten Parameter in vielen Situationen besonders relevant sein. Unter einer Beheizungsart wird dabei beispielsweise die Art der Wärmeabgabe, also beispielsweise Unter- und/oder Oberhitze, Umluft, Infrarotstrahlung, Grill, etc. verstanden.
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Weiter bevorzugt ist die Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet, bei einem Betriebsartenwechsel eine oder mehrere lastabhängige Adaptionen von energieartbedingten Besonderheiten zu berücksichtigen. Bei solchen energieartbedingten Besonderheiten kann es sich beispielsweise um installationsseitige, länderspezifische Merkmale handeln. Beispielsweise gibt es in Italien eine Leistungsbegrenzung für Strom. Außerdem kann beispielsweise die Zündproblematik von Gas in heißer Umgebung berücksichtigt werden, worunter verstanden wird, dass Gas sich beim Zünden in einem heißen Brenner, welcher durch den bereits warmen Gasofen auf eine Temperatur deutlich oberhalb der Raumtemperatur erhitzt ist, anders verhält als bei einem Kaltstart. Außerdem kann die Verfügbarkeit der Energieart berücksichtigt werden, beispielsweise bei der Verwendung von Smart-Metern und/oder bei der Verwendung von vorausbezahlter Energie wie bei Prepaid-Angeboten. Beispielsweise kann berücksichtigt werden, dass nach Ablauf eines Prepaid-Guthabens eine bestimmte Energieart nicht mehr zur Verfügung steht. In diesem Fall kann ein Wechsel der Betriebsart, welcher eine Verwendung dieses nicht mehr zur Verfügung stehenden Energieträgers erfordern würde, verhindert werden.
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Weiter bevorzugt ist die Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet, bei einem Betriebsartenwechsel einen Übergangszeitraum bzw. eine Übergangsbetriebsart vorzusehen, in welchem bzw. welcher beide Heizeinrichtungen gleichzeitig betrieben werden, wobei bevorzugt ein gradueller Übergang von der vorher verwendeten auf die zu verwendende Heizeinrichtung erfolgt. Durch einen solchen graduellen Übergang werden die Auswirkungen des Betriebsartenwechsels auf den zu wärmenden oder zu kühlenden Gegenstand wie beispielsweise das Gargut weiter minimiert. Außerdem ermöglicht ein solcher gradueller Übergang eine bessere Überwachung der Parameter wie beispielsweise der Temperatur, da bereits die Auswirkung eines nur geringfügigen Ersatzes der Gesamtheizleistung einer Heizeinrichtung durch die andere Heizeinrichtung mittels geeigneter Sensoren erfasst werden kann. Mit anderen Worten kann ein Betriebsartenwechsel derart erfolgen, dass während des Übergangszeitraums eine Heizleistung der vorher verwendeten Heizeinrichtung kontinuierlich reduziert wird und eine Heizleistung der zu verwendenden Heizeinrichtung entsprechend kontinuierlich erhöht wird, so dass eine Summe beider Heizleistungen konstant bleibt, um beim Betriebsartenwechsel das Mikroklima konstant zu halten.
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Grundsätzlich kann eine Angleichung an die aktive Heizeinrichtung stattfinden. Es kann derart verfahren werden, dass ein Umschalten auf die nicht aktive Heizeinrichtung erst dann erfolgt, wenn die Heizeigenschaften der nicht aktiven Heizeinrichtung geeignet sind.
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Weiter bevorzugt ist die Steuerungsvorrichtung hinsichtlich des Betriebsartenwechsels ein selbstlernendes System, und zwar insbesondere hinsichtlich eines graduellen Abschaltens der vorher verwendeten Heizeinrichtung und/oder eines graduellen Anschaltens der zu verwendenden Heizeinrichtung. Zur Implementierung eines selbstlernenden Systems können bekannte Ausführungen wie beispielsweise künstliche Intelligenz verwendet werden. Auf diese Weise kann der Betriebsartenwechsel kontinuierlich optimiert werden, wobei insbesondere auch auf Gewohnheiten eines bestimmten Benutzers, beispielsweise ein häufig verwendetes Gargut, eingegangen werden kann, was bei einer werkseitigen Programmierung so normalerweise nicht möglich wäre.
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Weiter bevorzugt ist in Speichermitteln der Steuerungsvorrichtung eine Zuordnungstabelle von Beheizungsarten zwischen dem ersten Energieträger und dem zweiten Energieträger gespeichert, welche zur Durchführung eines Betriebsartenwechsels verwendet wird. Beispielsweise können folgende in vielen typischen Backöfen gültige Zuordnungen gespeichert sein: Elektroumluft (Ringheizkörper) entspricht Gasober- und Gasunterhitze mit Umluft-Lüfter, Elektrogrill oder STHK-Grill entspricht Gasgrill oder Strahlungs-Grill, Elektrounterhitze entspricht Gasunterhitze. Eine derartige Zuordnungstabelle erleichtert die Durchführung eines Betriebsartenwechsels insbesondere hinsichtlich der zu verwendenden Beheizungsarten.
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In Speichermitteln der Steuerungsvorrichtung sind ferner bevorzugt Daten der ersten Heizeinrichtung und/oder der zweiten Heizeinrichtung gespeichert, welche zur Durchführung eines Betriebsartenwechsels verwendet werden. Dabei kann es sich insbesondere um typische technische Parameter handeln. Beispielsweise können folgende spezifische Daten gespeichert sein: offene/geschlossene Gasbrenner für die Unterhitze, Kombinationsheizungen wie Gasgrill mit Rohrheizkörper, Gasbrenner für Umluft, Ein- und Zweikreis für Elektroheizungen, Flächenheizungen mit Dickschicht, Verwendung oder Vorhandensein einer Mikrowellenheizeinrichtung. Durch die Vorgabe solcher Parameter kann ein Betriebsartenwechsel weiter optimiert werden, da die Steuerungsvorrichtung bereits über das zu erwartende Verhalten der jeweiligen Heizeinrichtungen detailliert Kenntnis hat.
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Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert beschrieben.
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Dabei zeigt die 1 ein beispielhaftes Haushaltsgerät in Form eines Backofens 10, mit welchem ein Verfahren gemäß der Erfindung durchgeführt werden kann.
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Der Backofen 10 weist einen Nutzraum in Form eines Garraums 20 auf, in welchen Gargut, beispielsweise ein Braten, zum Backen oder Braten eingebracht werden kann. Hierzu wird die Temperatur im Garraum 20 bekanntermaßen typischerweise erhöht.
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Zum Erhitzen des Garraums 20 sind eine erste Heizeinrichtung in Form eines Elektroheizers 21, welcher als Widerstandsheizeinrichtung ausgebildet ist, sowie eine zweite Heizeinrichtung in Form eines Gasbrenners 22 dem Garraum 20 zugeordnet. Mittels der beiden Heizeinrichtungen 21, 22 ist es möglich, die Temperatur innerhalb des Garraums 20 zu erhöhen. Dabei kann sowohl elektrische Energie bzw. Strom als Energieträger zum Einsatz kommen als auch Gas. Die Auswahl hängt davon ab, welche der Heizeinrichtungen 21, 22 in Betrieb ist.
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Der Backofen 10 weist ferner eine elektronische Steuerungsvorrichtung 30 auf. Die elektronische Steuerungsvorrichtung 30 weist Prozessormittel 32 und damit verbundene Speichermittel 34 auf. In den Speichermitteln 34 ist Programmcode gespeichert, welcher durch die Prozessormittel 32 ausgeführt werden kann. Durch die Ausführung dieses Programmcodes wird das Verhalten der Steuerungsvorrichtung 30 bestimmt.
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Die Steuerungsvorrichtung 30 ist mit den beiden Heizeinrichtungen 21, 22 verbunden. Sie kann damit die Heizeinrichtungen 21, 22 jeweils ein- und ausschalten sowie deren jeweilige Leistung steuern.
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Der Backofen 10 weist ferner ein Bedienteil 40 auf, welches zur Interaktion mit einem Benutzer dient. Das Bedienteil 40 weist Eingabeelemente 42 in Form von Reglern und Knöpfen auf. Das Bedienteil 40 weist ferner eine Anzeigevorrichtung 44 in Form eines Displays auf.
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Mittels der Eingabeelemente 42 kann der Benutzer Eingaben vornehmen, beispielsweise die gewünschte Temperatur oder die gewünschte Betriebsart des Backofens 10 einstellen. Über die Anzeigevorrichtung 44 kann der Benutzer beispielsweise erkennen, wie hoch die aktuelle Innenraumtemperatur in dem Garraum 20 ist und mit welchem Energieträger der Backofen 10 zurzeit betrieben wird.
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Die Steuerungsvorrichtung 30 ist dazu ausgebildet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Dies bedeutet insbesondere, dass sie während des Betriebs des Backofens 10 im Normalfall eine der beiden Heizeinrichtungen 21, 22 aktiviert und die andere deaktiviert, so dass der Backofen 10 normalerweise lediglich mit einem einzelnen Energieträger, also entweder elektrischer Energie oder Gas, betrieben wird.
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Sofern ein Benutzer über das Bedienelement 40 eine Eingabe derart vornimmt, dass die Betriebsart, d. h. der verwendete Energieträger, gewechselt werden soll, so führt die Steuerungsvorrichtung 30 einen Betriebsartenwechsel durch. Hierzu wird bereits während des Betriebs mit nur einer der beiden Heizeinrichtungen 21, 22 in den Prozessormitteln 32 ein paralleler virtueller Garprozess simuliert, im Rahmen von welchem die relevanten Parameter der jeweils nicht in Betrieb befindlichen Heizeinrichtung 21, 22 derart ermittelt bzw. berechnet werden, dass in dem Garraum 20 bei Betrieb der jeweils nicht in Betrieb befindlichen Heizeinrichtung 21, 22 das gleiche Mikroklima entstehen würde, welches aktuell tatsächlich vorherrscht.
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Sofern nun eine Anforderung zum Betriebsartenwechsel empfangen wird, wird der virtuelle Prozess in den tatsächlichen Prozess umgewandelt und der tatsächliche Prozess wird in einen parallelen virtuellen Prozess umgewandelt. Dies erfolgt kontinuierlich, so dass der Übergang zwischen den Energieträgern ebenfalls kontinuierlich erfolgt und die Steuerungsvorrichtung 30 während des Betriebsartenwechsels je nach Bedarf nachregeln kann.
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Soll später erneut ein Betriebsartenwechsel durchgeführt werden, so kann dies in gleicher Weise durch Austausch des tatsächlichen Prozesses und des virtuellen Prozesses erfolgen.
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Die Steuerungsvorrichtung 30 ist ferner zur Kommunikation mit einem Übertragungsnetzbetreiber ausgebildet. Somit kann die Steuerungsvorrichtung 30 unmittelbar eine Anforderung eines Übertragungsnetzbetreibers empfangen, welcher vorgibt, in welcher Betriebsart der Backofen 10 nachfolgend betrieben werden soll. Beispielsweise kann der Übertragungsnetzbetreiber anfordern, den Backofen 10 mit Gas zu betreiben, wenn gerade nicht genügend Erzeugungskapazität im Netz vorhanden ist. In diesem Fall löst die Steuerungsvorrichtung 30 einen Betriebsartenwechsel wie eben beschrieben aus, wenn der Backofen 10 gerade mit der anderen als der angeforderten Betriebsart betrieben wird.
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Die Erfindung betrifft ein Haushaltsgerät, welches mit mindestens zwei unterschiedlichen Energieträgern betrieben werden kann. Mittels einer elektronischen Steuerungsvorrichtung ist ein Betriebsartenwechsel derart möglich, dass ein Mikroklima in einem Nutzraum bzw. Garraum unverändert bleibt.
