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Die Erfindung betrifft ein Steuersystem für eine Heizanlage und ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Steuersystems.
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In Wohnhäusern findet man in der Regel Zentralheizanlagen, bei denen eine zentrale Heizeinheit ein Heizmedium (zumeist Wasser) erhitzt und das warme Heizmedium durch ein Rohrsystem zu Radiatoren in den einzelnen Zimmern geleitet wird. Die Wärmeabgabe der Radiatoren kann über den Zufluss des Heizmediums mittels Regelmodulen (Thermostatventile oder einfache Schließventile) eingestellt werden. Fließt wenig Heizmedium pro Zeiteinheit durch den Radiator, ist dieser kälter als wenn viel Heizmedium pro Zeiteinheit durch diesen fließt.
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Nachteil dieser Vorrichtungen ist, dass die Wärmeabgabe nicht zentral geregelt werden kann. So ist eine direkte Bezahlung oder ein Prepaid-Dienst für entnommene Heizleistung bisher nicht realisiert. Ebenso ist ein automatisches Ausschalten einzelner Radiatoren oder Radiatorgruppen bisher nur mittels komplizierter Anordnungen möglich.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Steuersystem für eine Heizanlage und ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Steuersystems zur Verfügung zu stellen, mittels derer der Betrieb von Radiatoren einfach geregelt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Steuersystem für eine Heizanlage und ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Steuersystems gemäß den Ansprüchen gelöst.
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Das erfindungsgemäße Steuersystem zum Steuern von Radiatorsystemen einer Heizanlage umfasst mindestens eine Wahleinheit, mittels der ein Benutzer einen Heizvorgang für ein Radiatorsystem auswählen kann, mindestens eine Bezahleinheit, über die eine Bezahlung des ausgewählten Heizvorgangs erfolgen kann, mindestens zwei Steuereinheiten zum Steuern des Zuflusses eines Heizmediums von einer zentralen Heizeinheit der Heizanlage zu den Radiatorsystemen, wobei jede der Steuereinheiten den Zufluss des Heizmediums zu jeweils einem Radiatorsystem steuert, und ein Rechensystem zum Steuern der Steuereinheiten gemäß dem ausgewählten Heizvorgang oder den ausgewählten Heizvorgängen.
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Das Radiatorsystem umfasst mindestens einen Radiator, insbesondere mehrere Radiatoren, welche bezüglich ihrer Anordnung in dem betreffenden Gebäude vorzugsweise in einem heiztechnischen Zusammenhang stehen. Dieser heiztechnische Zusammenhang betrifft den Bereich, der durch diese Radiatoren beheizt wird, welcher räumlich zusammenhängend ist, wie z. B. eine Wohneinheit oder eine Gruppe von Wohneinheiten (gleiches gilt für Werk- oder Büroeinheiten), und/oder funktional zusammenhängend ist, wie z. B. einzelne Räume, die zwar nicht direkt zusammenhängen, jedoch im Rahmen einer Tätigkeit wechselweise betreten werden. Die Menge der Radiatoren unterschiedlicher Radiatorsysteme sind je nach Anwendung disjunkt oder auch nicht.
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Die Heizanlage umfasst mindestens eine zentrale Heizeinheit und mehrere Radiatorsysteme. Solche Heizanlagen sind dem Fachmann bekannt und werden in vielen Gebäuden eingesetzt. Meist existiert eine zentrale Heizeinheit, z. B. ein Gas- oder Ölbrenner, eine Fern- oder Erdwärmeheizung (Wärmepumpe) oder eine Holzpelletanlage, es können aber auch unterschiedliche Heizeinheiten vorhanden sein. Wichtig ist, dass die Heizanlage ein Heizmedium erwärmt, welches über ein Rohrsystem zu Radiatoren geführt wird. Das Heizmedium ist in der Regel ein Fluid, zumeist flüssig, wie z. B. Wasser oder Öl. Über die Radiatoren gibt das erwärmte Heizmedium seine Wärme an die Umgebung ab und beheizt so Räume des Gebäudes.
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Die Wahleinheit ist dazu ausgelegt, dass ein Benutzer einen Heizvorgang für ein Radiatorsystem auswählen kann. Dazu umfasst die Wahleinheit bevorzugt ein Display zur Anzeige der wählbaren Heizvorgänge und eine Eingabeeinheit zur Auswahl eines Heizvorgangs. Die Auswahl eines Heizvorgangs betrifft ein bestimmtes Radiatorsystem und bevorzugt zusätzlich eine bestimmte Heizzeit bzw. eine bestimmte Wärmemenge (Heizleistung für eine bestimmte Zeit). Diese Zeit kann jedoch auch vorbestimmt sein und ein bestimmter Heizvorgang kann mehrmals angewählt werden, um eine bevorzugte zeitliche Länge eines Aufheizens zu erhalten.
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Die Bezahleinheit ist dazu ausgelegt, dass über sie eine Bezahlung des ausgewählten Heizvorgangs erfolgen kann. Solche Bezahleinheiten sind dem Fachmann bekannt und erlauben je nach Ausführungsform die Bezahlung mittels spezieller Münzen und/oder Bargeld, EC- oder Kreditkarte, Abbuchung/Lastschrift oder eines Mobilfunkgerätes bzw. Computers. Auch die Reduzierung eines Guthabenbetrags, der auf einem extra dafür eingerichteten Konto eingezahlt wurde, ist bevorzugt.
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Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die Wahleinheit und/oder die Bezahleinheit über ein Netzwerk (insbesondere Inter- oder Intranet) von einem Benutzer kontaktiert werden kann und die Auswahl und/oder Bezahlung ohne physischen Kontakt zu diesen Einheiten erfolgen kann (z. B. direkt aus der betreffenden Wohnung, aus dem Urlaub oder von der Arbeit).
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Je nach Anwendung kann es von Vorteil sein, eine Wärmemenge zu wählen und zu bezahlen, da diese Bezahlung direkt mit einer zur Heizung aufgewendeten Energiemenge in Beziehung steht, es kann jedoch für die praktische Anwendung auch von Vorteil sein, die Heizung über eine bestimmte Heizzeit hinweg zur Auswahl zu stellen, wobei es in diesem Falle von Vorteil ist, einen vorbestimmten Wert einer Wärmemenge im Vorfeld zu bezahlen, die voraussichtlich während dieser Zeit verbraucht wird oder eine Bezahlung später basierend auf der verbrauchten Wärmemenge vorzunehmen (z. B. durch Belastung eines Kontos).
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Die Steuereinheiten sind dazu ausgelegt, den Zufluss des Heizmediums von der zentralen Heizeinheit der Heizanlage zu den Radiatorsystemen zu steuern. Bevorzugt geschieht dies, in dem die Steuereinheiten den Fluss des Heizmediums zwischen der zentralen Heizeinheit und dem Radiatorsystem steuert (z. B. den Fluss durch ein Heizungsrohr zu diesem System). Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform steuert eine für ein Radiatorsystem vorgesehene Steuereinheit nicht den Fluss des Heizmediums zu dem Radiatorsystem, sondern den Zufluss des Heizmediums in jeden Radiator des betreffenden Radiatorsystems. Bevorzugt umfassen dafür die Radiatoren mindestens eines der Radiatorsysteme elektronisch steuerbare Ventile (bzw. Thermostate), mittels derer der Zufluss des Heizmediums in den jeweiligen Radiator mittels elektronischer Signale eingestellt werden kann. Diese Ausführungsform hat den Vorteil dass die Zuordnung von Radiatoren zu einem Radiatorsystem leicht durch eine Programmierung vorgenommen werden und auch ohne teure Umbauten geändert werden kann.
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Zwar steuern die Steuereinheiten den Zufluss des Heizmediums zu jeweils einem Radiatorsystem, jedoch ist die Zusammensetzung der jeweiligen Radiatorsysteme gemäß einer bevorzugten Ausführungsform änderbar. So können Radiatoren bevorzugt mittels Änderung der Programmierung des Rechensystems oder durch eine Programmierung einer Steuereinheit der Steuerung durch die betreffende Steuereinheit hinzugefügt oder entfernt werden. Auf diese Weise ist es möglich auf Änderungen der Nutzung des Gebäudes flexibel zu reagieren (z. B. wenn Wohneinheiten zusammengezogen oder getrennt werden oder wenn Räume einer anderen Nutzung zugewiesen werden). Dies kann besonders einfach bei einer Ausführungsform geschehen, bei der die Steuereinheiten den Zufluss des Heizmediums an den Radiatoren selbst steuert (z. B. mittels der beschriebenen elektronisch steuerbaren Ventile).
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Es ist je nach Ausführung bevorzugt, dass die Steuereinheiten in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Steuereinheiten aber nicht in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, sondern lediglich über Datenkanäle mit dem Rechensystem verbunden. Dies erlaubt die Anordnung eines Steuersystems in der Nähe des von diesem Steuersystem gesteuerten Radiatorsystems. Beispielsweise ließe sich in einer Wohnung mit einem Radiatorsystem (Radiatoren in den Zimmern der Wohnung), das für diese Radiatoren bestimmte Steuersystem in der Wohnung selber, insbesondere zusammen mit einer Wahleinheit (und ggf. auch einer Bezahleinheit) anordnen.
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Das Rechensystem zum Steuern der Steuereinheiten ist dem Fachmann prinzipiell bekannt. Es können handelsübliche Recheneinheiten (z. B. Computer) verwendet werden. Diese müssen jedoch für die besondere Funktion der Steuerung der Steuereinheiten gemäß dem ausgewählten Heizvorgang oder den ausgewählten Heizvorgängen konfiguriert sein. Die erfindungsgemäße Konfiguration erfolgt durch einen Algorithmus (z. B. ein Programm), welcher die folgenden Schritte ausführt:
- – ggf. Verifizierung einer Bezahlung,
- – Senden eines ersten Signals zu einer Steuereinheit, wenn ein Radiatorsystem eingeschaltet werden soll,
- – Überwachen der Laufzeit des betreffenden Radiatorsystems oder des Wertes einer Wärmemenge, welche mit diesem Radiatorsystem verknüpft ist (z. B. die Wärmeabgabe oder die Menge des zugeflossenen Heizmediums),
- – Senden eines zweiten Signals zu einer Steuereinheit, wenn ein Radiatorsystem ausgeschaltet werden soll (wenn die voreingestellte Zeit abgelaufen ist, die voreingestellte Wärmemenge oder das Guthaben verbraucht wurde).
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern von Radiatorsystemen einer Heizanlage umfasst die Schritte:
- – Auswahl eines Heizvorgangs durch einen Benutzer,
- – Bezahlen eines vorbestimmten Geldbetrags für diese Auswahl oder Gestatten einer Abbuchung über diesen Betrag oder Überprüfung eines Kontos auf Deckung über diesen Betrag,
- – ggf. Verifizierung einer Bezahlung durch das System,
- – Senden eines ersten Signals zu einer Steuereinheit, wenn ein Radiatorsystem eingeschaltet werden soll,
- – Überwachen der Laufzeit des betreffenden Radiatorsystems oder des Wertes einer Wärmemenge, welche mit diesem Radiatorsystem verknüpft ist (z. B. die Wärmeabgabe oder die Menge des zugeflossenen Heizmediums),
- – Senden eines zweiten Signals zu einer Steuereinheit, wenn ein Radiatorsystem ausgeschaltet werden soll (wenn die voreingestellte Zeit abgelaufen ist, die voreingestellte Wärmemenge oder das Guthaben verbraucht wurde).
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Die Auswahl des Heizvorgangs durch den Benutzer soll dem System Rückschlüsse auf ein Radiatorsystem und eine Länge/Intensität der Heizung ermöglichen. Einfachstes Beispiel ist die direkte Auswahl eines Radiatorsystems. Zur Verbesserung der Bedienungsfreundlichkeit kann auch eine Wohn- oder Büroeinheit in dem betreffenden Gebäudekomplex angewählt werden, wobei in dem System diese Auswahl mit einem bestimmten Radiatorsystem verknüpft ist (wobei die Zuordnung der Radiatoren möglicherweise durch Programmierung des Systems geändert werden kann, um Anpassungen bei einer Änderung der Nutzung vorzunehmen). Im Grunde genügt diese Auswahl, wenn das System eine festgelegte Zeit oder Wärmemenge mit dieser Auswahl verbindet. Beispielsweise könnte automatisch die Heizung für eine voreingestellte Zeit (z. B. einen Tag oder Monat) erfolgen. Es könnte je nach Anwendung jedoch auch für den Benutzer die Möglichkeit bestehen, eine Zeit oder Wärmemenge manuell einzugeben oder durch das eingezahlte Guthaben zu bestimmen.
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Das erfindungsgemäße System ist somit funktional zwischen einer Heizanlage und Wohn-/Werk- oder Büroeinheiten angeordnet und hat im Grunde die Funktion eines Mehrkanalschalters. Nach dem Bezahlen kann geheizt werden. Bei einer Kopplung der Bezahlung an die verbrauchte Wärmemenge und manuell bedienbaren Radiatoren werden die eingezahlten Einheiten erst dann verbraucht, wenn die jeweiligen Radiatoren aufgedreht werden.
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Wird einmal ein Radiator vergessen, kann bei einer geeigneten Wahl der Heizzeit (oder Wärmemenge) ein übermäßiger Verlust vermieden werden, da das System die betreffenden Radiatoren nach Ablauf der Zeit oder Verbrauch des Guthabens automatisch abschaltet.
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Die Vorteile der Erfindung sind:
Ein Sinken der direkten Mietkosten, da die Heizung einer Wohnung vom Vermieter selber abhängt und eine Garantie für eine Bezahlung der Heizkosten für den Vermieter, da diese Bezahlung vorab erfolgt. Dadurch hat aber auch der Mieter eine sehr gute Kontrolle über seine Heizkosten, da nur bezahlt wird, was man direkt verbraucht. Es erübrigen sich auch Kosten für Firmen, die eine Überprüfung der verbrauchten Wärmemenge vornehmen, z. B. mittels Auslese von Verdunsterröhrchen, was auch für den Mieter von Vorteil ist, da er nicht mehr für Ablesetermine zu Hause sein muss. Es muss auch kein separater Heizkostenverteiler vorhanden sein.
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Insbesondere bei einer Anbindung an das Internet kann auch eine externe Steuerung durch den Benutzer erfolgen. Beispielsweise kann man von der Arbeit aus die Wohnung für den Feierabend aufheizen lassen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das System auch eine Eingabeeinheit (z. B. Abbruch- oder Pause-Taste), mittels der der Benutzer in der Lage ist, den Heizvorgang zu unterbrechen oder abzubrechen. Bezahlte Beträge können dann bevorzugt als Guthaben im System bestehen bleiben oder zurückgezahlt werden.
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Beispiele für bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Abbildungen dargestellt.
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1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform mit einer Steuerung über die Verteilung des Heizmediums.
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2 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform mit einer Steuerung über die Ventile an den Radiatoren.
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In 1 ist schematisch eine bevorzugte Ausführungsform dargestellt, bei der die Zuführung des Heizmediums von einer zentralen Heizanlage 4 zu den Radiatoren 1 durch das Steuersystem 3 gesteuert wird. Jeder Radiator 1 steht hier für ein Radiatorsystem. Das warme Heizmedium, welches gemäß der dicken Pfeile von der zentralen Heizeinheit 4 zu den einzelnen Radiatoren 1 fließt, deren Zufluss mittels der Radiatorventile 2 für jeden Radiator 1 individuell eingestellt werden kann, fließt durch das Steuersystem 3, welches den Zufluss für jeden Radiator 1 (oder ggf. auch für Radiatorgruppen) steuert.
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In 2 ist schematisch eine bevorzugte Ausführungsform dargestellt, bei der die Zuführung des Heizmediums von einer zentralen Heizanlage 4 zu den Radiatoren 1 im Unterschied zu 1 von dem Steuersystem 3 unbeeinflusst ist und die Heizleistung der Radiatoren 1 über die Steuerung der Radiatorventile 2 mittels des Steuersystems 3 erfolgt (gestrichelte Pfeile). Auch hier steht jeder Radiator 1 für ein Radiatorsystem. Die gestrichelten Pfeile stellen eine Steuerverbindung zwischen dem Steuersystem und den Radiatorventilen dar. Die Radiatorventile 2 sollten dazu eine automatische Verstelleinheit aufweisen, oder das Steuersystem 3 umfasst Verstelleinheiten, die an den Radiatorventilen 2 angreifen und diese verstellen.
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Die Steuerverbindung kann eine direkte Verstellung sein aber auch eine Datenverbindung (über Kabel oder Funk), mittels derer eine Verstellung der Radiatorventile 2 erreicht werden kann.
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Bei beiden der vorgenannten Ausführungsformen erfolgt die Steuerung der Heizleistung stets nachdem eine Bezahlung stattgefunden hat.
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Zum Heizen einer Wohnung oder eines Büros müssen beispielsweise die folgenden Schritte durchgeführt werden:
- 1) Bezahlen eines Geldbetrags und Auswahl eines Heizvorgangs durch den Benutzer. Die Bezahlung wird z. B. mittels Bargeld, Handy, EC-Karte oder vorheriges Aufladen eines Guthabenkontos durchgeführt. Die Auswahl kann durch Anwahl einer bestimmten Wohn- oder Büroeinheit erfolgen, wobei zur Sicherheit eine Bestätigung der Auswahl erforderlich sein kann.
- 2) Anzeige der Minuten oder Einheiten, die für diesen Heizvorgang ausgewählt wurden zusammen mit Daten zum Radiatorsystem (z. B. die betreffende Wohnung). Dies dient der Kontrolle.
- 3) Ggf. Änderungen der Wahl oder der Bezahlung durch den Benutzer.
- 4) Einschalten eines Radiators durch den Benutzer oder die betreffende Steuereinheit. Im ersteren Fall hat der Benutzer eine direkte Möglichkeit, die verbrauchte Wärmemenge zu handhaben, im zweiten ist eine automatische Heizung von Räumen möglich. Beide Fälle können auch kombiniert werden, wobei der Nutzer die Steuerung der Heizung manuell jederzeit übernehmen kann.
- 5) Optional kann der Benutzer benachrichtigt werden, wenn der Heizvorgang nahezu beendet ist, z. B. mittels einer App für ein Mobilfunkgerät.
