DE102016215569A1

DE102016215569A1 - Verfahren zur Überwachung einer Heizeffizienz und/oder eines Fehlverhaltens einer Heizungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102016215569A1
Application number: DE102016215569.5A
Authority: DE
Inventors: Kai Haeussermann; Claus Christoph Schaal
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-08-19
Filing date: 2016-08-19
Publication date: 2018-02-22

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Überwachung einer Heizeffizienz und/oder eines Fehlverhaltens einer Heizungsvorrichtung vorgeschlagen, bei welchem wenigstens eine Heizeffizienzkenngröße (10a) ermittelt, ein zeitlicher Verlauf der Heizeffizienzkenngröße (10a) während eines gesamten Überwachungszeitintervalls (12a) überwacht und anhand des zeitlichen Verlaufs der Heizeffizienzkenngröße (10a) zumindest eine Veränderung der Heizeffizienz bestimmt wird.

Description

Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind Heizkörpervorrichtungen bekannt, bei welchen mechanische Verklemmungen und/oder eine vermindernde Bewegungsfähigkeit eines Ventilstößels eines Heizthermostaten detektiert werden, um einen Benutzer auf eine Fehlfunktion des Heizthermostaten hinzuweisen.
Offenbarung der Erfindung
Es wird ein Verfahren zur Überwachung einer Heizeffizienz und/oder eines Fehlverhaltens einer Heizungsvorrichtung vorgeschlagen, bei welchem wenigstens eine Heizeffizienzkenngröße ermittelt, insbesondere bestimmt und/oder berechnet, ein zeitlicher Verlauf, insbesondere eine zeitliche Veränderung, der Heizeffizienzkenngröße während eines gesamten Überwachungszeitintervalls überwacht und vorteilhaft mittels wenigstens eines Auswerteverfahrens, insbesondere einem Vergleich mit festgelegten und/oder festlegbaren Referenzwerten, einer Zeitreihenanalyse und/oder einem unüberwachten, vorteilhaft maschinellen, Lernverfahren, ausgewertet und anhand des zeitlichen Verlaufs, insbesondere der zeitlichen Veränderung, der Heizeffizienzkenngröße zumindest eine Veränderung der Heizeffizienz, insbesondere eine Verschlechterung und/oder ein Abfall der Heizeffizienz, bestimmt wird.
Unter einer „Heizungsvorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, einer Heizungsanlage, wenigstens eines mit der Heizungsanlage korrelierten Sensors, wenigstens eines Heizthermostaten, insbesondere Heizungsthermostatventils, wenigstens eines Heizkörpers und/oder wenigstens eines weiteren Bauteils der Heizungsanlage verstanden werden. Insbesondere kann die Heizungsvorrichtung auch die gesamte Heizungsanlage, den wenigstens einen mit der Heizungsanlage korrelierten Sensor, den wenigstens einen Heizthermostaten, den wenigstens einen Heizkörper und/oder das wenigstens eine weitere Bauteil der Heizungsanlage umfassen. Vorteilhaft kann die Heizungsvorrichtung auch mehrere, insbesondere zumindest zwei, zumindest drei, zumindest vier und/oder zumindest fünf, mit der Heizungsanlage korrelierte Sensoren, Heizthermostate und/oder Heizkörper umfassen. Zudem umfasst die Heizungsvorrichtung bevorzugt eine Recheneinheit, welche insbesondere dazu vorgesehen ist, das Verfahren zur Überwachung der Heizeffizienz und/oder des Fehlverhaltens auszuführen. Insbesondere ist die Recheneinheit somit dazu vorgesehen, insbesondere zur Überwachung der Heizeffizienz und/oder des Fehlverhaltens der Heizungsvorrichtung, wenigstens eine Heizeffizienzkenngröße zu ermitteln, insbesondere zu bestimmen und/oder zu berechnen, einen zeitlichen Verlauf, insbesondere eine zeitliche Veränderung, der Heizeffizienzkenngröße während eines gesamten Überwachungszeitintervalls zu überwachen und vorteilhaft mittels wenigstens eines Auswerteverfahrens, insbesondere einem Vergleich mit festgelegten und/oder festlegbaren Referenzwerten, einer Zeitreihenanalyse und/oder einem unüberwachten, vorteilhaft maschinellen, Lernverfahren, auszuwerten und anhand des zeitlichen Verlaufs, insbesondere der zeitlichen Veränderung, der Heizeffizienzkenngröße zumindest eine Veränderung der Heizeffizienz, insbesondere eine Verschlechterung und/oder ein Abfall der Heizeffizienz, zu bestimmen. Unter einer „Recheneinheit“ soll dabei insbesondere eine elektrische und/oder elektronische Einheit verstanden werden, welche insbesondere einen Informationseingang, eine Informationsverarbeitung und eine Informationsausgabe aufweist. Vorteilhaft weist die Recheneinheit ferner zumindest einen Prozessor, zumindest einen Speicher, zumindest ein Ein- und/oder Ausgabemittel, zumindest ein Betriebsprogramm, zumindest eine Regelroutine, zumindest eine Steuerroutine, zumindest eine Berechnungsroutine und/oder zumindest eine Auswerteroutine, insbesondere zur Durchführung des Auswerteverfahrens, auf. Insbesondere kann die Recheneinheit dabei in ein zentrales Rechensystem eines Gebäudes integriert sein oder in zumindest ein Bauteil der Heizungsvorrichtung, vorteilhaft das Heizthermostat der Heizungsvorrichtung. Vorteilhaft kann die Recheneinheit dabei als Mikrocontroller und/oder besonders bevorzugt als eingebettetes System ausgebildet sein. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
Ferner soll unter einer „Heizeffizienzkenngröße“ insbesondere eine Kenngröße verstanden werden, welche insbesondere mit der Heizeffizienz, insbesondere der Heizungsvorrichtung, korreliert ist. Vorteilhaft kann die Recheneinheit wenigstens anhand der Heizeffizienzkenngröße auf eine Veränderung und/oder eine Güte der Heizeffizienz schließen und/oder die Veränderung und/oder die Güte der Heizeffizienz ermitteln. Vorteilhaft ist die Heizeffizienzkenngröße dabei mit zumindest einem, vorteilhaft genau einem, die Heizeffizienz abbildenden und/oder charakterisierenden Messwert korreliert, wie beispielsweise einer Heizleistung und/oder einer Temperatur, insbesondere einer Raumtemperatur. Insbesondere kann die Heizeffizienzkenngröße auch mit der Heizeffizienz identisch sein. Darüber hinaus soll unter einer „Veränderung der Heizeffizienz“ insbesondere eine, vorteilhaft länger andauernde, wie beispielsweise über zumindest eine Woche, und/oder dauerhafte, bevorzugt zumindest ohne Eingriff und/oder entsprechende Wartung irreversible, Abweichung von einem Sollwert und/oder einer Soll-Heizeffizienz verstanden werden. Insbesondere ist die Veränderung der Heizeffizienz von einer kurzzeitigen und/oder temporären Veränderung der Heizeffizienz, wie beispielsweise über wenige Minuten, Stunden, und/oder Tage, verschieden, insbesondere um temporäre Störungen und/oder Fehlfunktionen der Heizungsvorrichtung, wie beispielsweise eine temporäre Abschaltung der Heizungsvorrichtung, beispielsweise zu einer Wartung, und/oder ein temporärer Ausfall der Heizungsvorrichtung, auszuschließen. Hierdurch kann insbesondere eine Effizienz, insbesondere eine Heizeffizienz, eine Leistungseffizienz, eine Wartungseffizienz und/oder eine Kosteneffizienz, verbessert werden. Zudem kann eine Dauerfestigkeit und/oder eine mögliche Schädigung, beispielsweise aufgrund von mangelnder Wartung der Heizungsvorrichtung, reduziert und/oder vorteilhaft gänzlich ausgeschlossen werden. Zudem kann vorteilhaft eine Betriebssicherheit verbessert werden.
Weist das Überwachungszeitintervall einen Zeitraum von zumindest einer Woche, vorteilhaft mehreren Wochen, bevorzugt mehreren Monaten und besonders bevorzugt mehreren Jahren, auf, können vorteilhaft temporäre Ereignisse, wie beispielsweise eine temporäre Abschaltung und/oder ein temporärer Ausfall der Heizungsvorrichtung, welche insbesondere zu einer kurzzeitigen und/oder temporären Veränderung der Heizeffizienz führen können, ausgeschlossen und/oder ausgemittelt werden. Zudem kann vorteilhaft eine typische Veränderung einer Heizeffizienz von einer untypischen Veränderung der Heizeffizienz unterschieden werden.
Ein Wert der Heizeffizienzkenngröße könnte beispielsweise kontinuierlich ermittelt werden. Vorteilhaft wird ein Wert der Heizeffizienzkenngröße, insbesondere in dem Überwachungszeitintervall, jedoch in regelmäßigen zeitlichen Abständen ermittelt, wodurch vorteilhaft einfach ein zeitlicher Verlauf der Heizeffizienzkenngröße und/oder der Heizeffizienz ermittelt werden kann. Vorteilhaft wird ein Wert der Heizeffizienzkenngröße, insbesondere in dem Überwachungszeitintervall, dabei in Abständen von einigen Tagen, einigen Wochen und/oder einigen Monaten, ermittelt, wodurch vorteilhaft eine Energieeffizienz verbessert und/oder eine Benutzerfreundlichkeit erhöht werden kann. Insbesondere ist die Recheneinheit dabei dazu vorgesehen, einen Wert der Heizeffizienzkenngröße in regelmäßigen zeitlichen Abständen zu ermitteln.
Ferner wird vorgeschlagen, dass Werte der Heizeffizienzkenngröße zu vergleichbaren Zeitpunkten ermittelt werden. Unter „vergleichbaren Zeitpunkten“ sollen in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest zwei Zeitpunkte verstanden werden, in welchen ein Betrieb der Heizungsvorrichtung und/oder ein Heizverhalten und damit insbesondere eine Heizeffizienz abgesehen von Toleranzen identisch ist/sind und/oder eine Wahrscheinlichkeit, dass ein Betrieb der Heizungsvorrichtung und/oder ein Heizverhalten und damit insbesondere eine Heizeffizienz abgesehen von Toleranzen identisch ist/sind, erhöht ist. Derartige vergleichbare Zeitpunkte können dabei beispielsweise dieselben Wochentage und/oder dieselbe Uhrzeit und/oder Zeitpunkte sein, in welchen eine Außentemperatur und/oder Raumtemperatur vergleichbar ist. Insbesondere ist die Recheneinheit dabei dazu vorgesehen, Werte der Heizeffizienzkenngröße zu vergleichbaren Zeitpunkten zu ermitteln. Hierdurch können insbesondere vorteilhaft vergleichbare Werte der Heizeffizienzkenngröße ermittelt werden, wodurch insbesondere eine Bestimmung einer Veränderung der Heizeffizienz vereinfacht ist.
Vorteilhaft wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein Referenzwert für die Heizeffizienzkenngröße und vorteilhaft ein Referenzbereich, insbesondere eines normalen Systemverhaltens, in einem Kalibrierungsbetriebszustand ermittelt wird und vorteilhaft in einer Speichereinheit, bevorzugt dem Speicher der Recheneinheit, hinterlegt wird. Unter einem „Kalibrierungsbetriebszustand“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein, insbesondere zumindest teilautomatisiert und/oder vorteilhaft vollständig automatisch ablaufender, Betriebszustand verstanden werden, in welchem der Referenzwert für die Heizeffizienzkenngröße, insbesondere wenigstens ein Anfangswert und/oder Anfangsparameter und/oder wenigstens ein Randwert und/oder Randparameter der Heizeffizienzkenngröße, ermittelt, insbesondere bestimmt und/oder berechnet, wird. Insbesondere kann ein Kalibrierungsprozess in dem Kalibrierungsbetriebszustand lediglich kurzzeitig, beispielsweise an einem Tag, erfolgen und/oder längerfristig, wie beispielsweise über mehrere Wochen und/oder Monate. Vorteilhaft wird der Kalibrierungsbetriebszustand dabei zumindest nach einer Neuinstallation, einem Neustart, einer Rückstellung und/oder einer Wartung der Heizungsvorrichtung durchgeführt. Alternativ oder zusätzlich könnte ein Kalibrierungsbetriebszustand jedoch auch in regelmäßigen zeitlichen Abständen wiederholt werden. Zudem könnten zumindest zwei verschiedene Kalibrierungsprozesse, vorteilhaft in zumindest zwei, insbesondere zeitlich getrennten, Kalibrierungsbetriebszuständen, durchgeführt werden, wie beispielsweise zu verschiedenen Tageszeiten und/oder Jahreszeiten. Insbesondere ist die Recheneinheit dabei dazu vorgesehen, wenigstens einen Referenzwert für die Heizeffizienzkenngröße und vorteilhaft einen Referenzbereich, insbesondere eines normalen Systemverhaltens, in dem Kalibrierungsbetriebszustand zu ermitteln und vorteilhaft in einer Speichereinheit, bevorzugt dem Speicher der Recheneinheit, zu hinterlegen. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhafte Nachrüstbarkeit erreicht werden und/oder ein Einsatz auch bei bestehenden Heizkörpern erfolgen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, dass die Heizeffizienzkenngröße und/oder wenigstens eine mit der Heizeffizienzkenngröße korrelierte Größe mittels eines, vorteilhaft unüberwachten, bevorzugt maschinellen, Lernalgorithmus bestimmt wird. Vorteilhaft wird dabei zumindest der Referenzwert und vorteilhaft der Referenzbereich, insbesondere des normalen Systemverhaltens, mittels des, vorteilhaft unüberwachten, bevorzugt maschinellen, Lernalgorithmus bestimmt. Vorteilhaft wird dabei mittels des Lernalgorithmus ein typisches und insbesondere von einem Fehlerbetrieb abweichendes Verhalten der Heizeffizienz und/oder der Veränderung der Heizeffizienz erlernt. Bevorzugt entspricht der Lernalgorithmus einem datengetriebenen Lernalgorithmus, wobei vorteilhaft sämtliche ermittelten und/oder ermittelbaren Daten und/oder Parameter der Heizungsvorrichtung verwendet und/oder miteinander verknüpft werden. Besonders bevorzugt basiert der Lernalgorithmus auf einem Quantisierungsalgorithmus, insbesondere zu einer Dimensionsreduktion, und verwendet bevorzugt selbstorganisierende Karten, wodurch insbesondere eine vorteilhafte Visualisierung erreicht werden kann. Insbesondere ist die Recheneinheit dazu vorgesehen, den Referenzwert und vorteilhaft den Referenzbereich, insbesondere des normalen Systemverhaltens, mittels des, vorteilhaft unüberwachten, bevorzugt maschinellen, Lernalgorithmus zu bestimmen. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhaft einfache und/oder selbsttätige Ermittlung des Referenzwerts und/oder Referenzbereichs, insbesondere anhand statistischer Häufigkeitsanalysen des beobachteten Normalverhaltens, erreicht werden, wobei insbesondere auf eine explizite Vorgabe verzichtet werden kann.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass wenigstens eine Fehlermeldung erzeugt wird, falls die Heizeffizienzkenngröße über einen festgelegten Zeitraum, beispielsweise eine Woche und/oder ein Monat, und/oder mehrere, vorteilhaft zeitlich unmittelbar aufeinanderfolgende, Messungen, beispielsweise zumindest drei, zumindest fünf und/oder zumindest zehn, vorteilhaft zeitlich unmittelbar aufeinanderfolgende, Messungen, außerhalb eines Sollwertintervalls und/oder Sollwertbereichs liegt und dabei insbesondere variable, dynamisch anpassbare, festgelegte und/oder festlegbare Grenzwerte und/oder Bereichsgrenzen unterschreitet und/oder überschreitet. Vorteilhaft wird dabei ein absoluter Wert und/oder ein Gradient der Heizeffizienzkenngröße überwacht und insbesondere zur Ermittlung eines Fehlbetriebs mit den Grenzwerten, insbesondere absoluten Grenzwerten und/oder einem Grenzwert für den Gradienten der Heizeffizienzkenngröße, verglichen. Besonders bevorzugt entsprechen die Grenzwerte einer prozentualen Abweichung der Heizeffizienzkenngröße, insbesondere eines absoluten Werts und/oder eines Gradienten der Heizeffizienzkenngröße, von einem Referenzwert der Heizeffizienzkenngröße, welcher vorteilhaft mittels des Kalibrierungsbetriebszustands ermittelt wird. Insbesondere kann wenigstens einer der Grenzwerte auch zeitabhängig und/oder dynamisch angepasst werden, wie beispielsweise abhängig von einer Jahreszeit und/oder einer Tageszeit. Darüber hinaus kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass zumindest zwei unterschiedliche Fehlermeldungen erzeugt werden. In diesem Fall ist insbesondere denkbar, dass eine erste Fehlermeldung erzeugt wird, falls die Heizeffizienzkenngröße über einen ersten festgelegten Zeitraum, beispielsweise eine Woche und/oder ein Monat, außerhalb eines ersten Sollwertintervalls und/oder eines ersten Sollwertbereichs liegt und dabei insbesondere variable, dynamisch anpassbare, festgelegte und/oder festlegbare erste Grenzwerte und/oder erste Bereichsgrenzen unterschreitet und/oder überschreitet und eine zweite Fehlermeldung erzeugt wird, falls die Heizeffizienzkenngröße über einen zweiten festgelegten Zeitraum, beispielsweise eine Woche und/oder ein Monat, außerhalb eines, insbesondere das erste Sollwertintervall und/oder den ersten Sollwertbereich umfassenden und/oder einschließenden, zweiten Sollwertintervalls und/oder zweiten Sollwertbereichs liegt und dabei insbesondere variable, dynamisch anpassbare, festgelegte und/oder festlegbare zweite Grenzwerte und/oder zweite Bereichsgrenzen unterschreitet und/oder überschreitet. Auf analoge Art und Weise kann auch vorgesehen sein, dass zumindest drei und/oder zumindest vier unterschiedliche Fehlermeldungen erzeugt werden. Das Sollwertintervall, der Sollwertbereich, die Sollwertintervalle, die Sollwertbereiche, die Grenzwerte und/oder die Bereichsgrenzen können dabei in einer Speichereinheit, vorteilhaft dem Speicher der Recheneinheit, hinterlegt werden, beispielsweise von einem Servicepersonal, und/oder in dem Kalibrierungsbetriebszustand bestimmt werden, beispielsweise mittels eines festgelegten Konfidenzintervalls. Insbesondere ist die Recheneinheit dabei dazu vorgesehen, die wenigstens eine Fehlermeldung zu erzeugen, falls die Heizeffizienzkenngröße über den festgelegten Zeitraum außerhalb des Sollwertintervalls und/oder Sollwertbereichs liegt. Hierdurch kann vorteilhaft eine Betriebssicherheit erhöht werden. Zudem können vorteilhaft kurzfristige Ausfälle der Heizungsvorrichtung herausgemittelt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass zu einer Bestimmung einer Veränderung der Heizeffizienz, insbesondere zu einer Ermittlung der Heizeffizienzkenngröße, wenigstens ein Heizthermostatparameter eines Heizthermostats, insbesondere eines Heizungsthermostatventils, der Heizungsvorrichtung berücksichtigt wird. Vorteilhaft umfasst die Heizungsvorrichtung und/oder das Heizthermostat in diesem Fall zumindest einen Heizthermostatsensor, welcher zu einer Erfassung des Heizthermostatparameters vorgesehen ist. Alternativ oder zusätzlich können zu einer Bestimmung einer Veränderung der Heizeffizienz, insbesondere zu einer Ermittlung der Heizeffizienzkenngröße, jedoch auch Heizthermostatparameter mehrerer verschiedener Heizthermostate, insbesondere Heizungsthermostatventile, vorteilhaft in einem selben Raum, einer selben Wohnung und/oder einem selben Gebäude, berücksichtigt werden. Insbesondere ist die Recheneinheit dabei dazu vorgesehen, zu einer Bestimmung einer Veränderung der Heizeffizienz, insbesondere zu einer Ermittlung der Heizeffizienzkenngröße, den wenigstens einen Heizthermostatparameter des Heizthermostats, insbesondere des Heizungsthermostatventils, der Heizungsvorrichtung zu berücksichtigen. Hierdurch kann eine vorteilhaft einfache und/oder kostengünstige Bestimmung der Heizeffizienz und/oder der Heizeffizienzkenngröße erreicht werden.
Der Heizthermostatparameter kann beispielsweise einem mechanischen Widerstand einer Stelleinheit des Heizthermostats, insbesondere zu einer Einstellung eines Ventilstößels des Heizthermostats, entsprechen. Vorzugsweise wird jedoch vorgeschlagen, dass der wenigstens eine Heizthermostatparameter zumindest ein Ventilparameter, insbesondere eine Position eines Ventilstößels, des Heizthermostats und/oder zumindest ein, insbesondere mit dem Ventilparameter korrelierter, Temperaturparameter, insbesondere eine Ist-Temperatur und/oder eine Soll-Temperatur, des Heizthermostats ist. Vorteilhaft umfasst die Heizungsvorrichtung und/oder das Heizthermostat dabei zumindest eine Stelleinheit, welche zu einer Einstellung einer Position des Ventilstößels vorgesehen ist. Bevorzugt umfasst die Heizungsvorrichtung und/oder das Heizthermostat ferner zumindest einen als Temperatursensor ausgebildeten Heizthermostatsensor, welcher insbesondere zu einer Erfassung des Temperaturparameters vorgesehen ist, und/oder zumindest einen als Ventilsensor ausgebildeten Heizthermostatsensor, vorteilhaft Positionserfassungssensor, welcher insbesondere zu einer Erfassung des Ventilparameters, vorteilhaft der Position des Ventilstößels, vorgesehen ist. Alternativ kann ein Ventilparameter, insbesondere die Position des Ventilstößels, jedoch auch anhand eines, vorteilhaft von der Recheneinheit bereitgestellten, Ansteuersignals der Stelleinheit abgeleitet und/oder mittels eines, insbesondere der Recheneinheit übermittelten und/oder übermittelbaren, Signals der Stelleinheit erfasst werden. Hierdurch kann eine vorteilhaft exakte Bestimmung der Heizeffizienz und/oder der Heizeffizienzkenngröße erreicht werden.
Wird der Heizthermostatparameter, insbesondere der Ventilparameter, zur Bestimmung der Veränderung der Heizeffizienz kurzzeitig und zwar über einen Zeitraum, welcher höchstens 10 %, vorzugsweise höchstens 5 %, vorteilhaft höchstens 1 % und besonders bevorzugt höchstens 0,5 % und/oder zumindest 0,01 %, vorteilhaft zumindest 0,02 % und besonders bevorzugt zumindest 0,05 % des Überwachungszeitintervalls entspricht, verändert und/oder variiert, vorteilhaft mittels einer Ansteuerung der Stelleinheit, insbesondere um den Heizthermostatparameter, insbesondere den Ventilparameter, auf einen definierten Wert einzustellen, kann insbesondere eine Bestimmung der Heizeffizienz und/oder der Heizeffizienzkenngröße weiter verbessert werden. Vorteilhaft wird der Heizthermostatparameter, insbesondere der Ventilparameter, zur Bestimmung der Veränderung der Heizeffizienz über einen Zeitraum von höchstens 300 min, vorteilhaft von höchstens 200 min, vorzugsweise von höchstens 120 min und besonders bevorzugt von höchstens 90 min und/oder von zumindest 15 min, vorteilhaft von zumindest 30 min, vorzugsweise von zumindest 45 min und besonders bevorzugt von zumindest 60 min, verändert und/oder variiert und insbesondere anschließend wieder auf einen Ausgangswert zurückgestellt. Insbesondere ist die Recheneinheit dabei dazu vorgesehen, den Heizthermostatparameter, insbesondere den Ventilparameter, zur Bestimmung der Veränderung der Heizeffizienz kurzzeitig und zwar über einen Zeitraum, welcher höchstens 10 %, vorzugsweise höchstens 5 %, vorteilhaft höchstens 1 % und besonders bevorzugt höchstens 0,5 % und/oder zumindest 0,01 %, vorteilhaft zumindest 0,02 % und besonders bevorzugt zumindest 0,05 % des Überwachungszeitintervalls entspricht, zu verändern und/oder zu variieren.
Alternativ oder zusätzlich wird vorgeschlagen, dass zu einer Bestimmung einer Veränderung der Heizeffizienz, insbesondere zu einer Ermittlung der Heizeffizienzkenngröße, wenigstens ein Umgebungsparameter, vorteilhaft ein gebäudespezifischer Umgebungsparameter, berücksichtigt wird und vorteilhaft eine Vielzahl verschiedener Umgebungsparameter, insbesondere zumindest drei, zumindest sechs und/oder zumindest neun Umgebungsparameter, berücksichtigt werden. Ein Umgebungsparameter kann dabei einem beliebigen Umgebungsparameter entsprechen, wie beispielsweise einer Temperatur, vorteilhaft einer Vorlauftemperatur, eines Heizungswassers, einer Raumtemperatur, einer Außentemperatur, einem Lüftungsstatus, einem Fensterzustand (geöffnet/geschlossen), eine Wetterlage, einer aktuellen Sonneneinstrahlung, einer Jahreszeit, einer Uhrzeit, einem Datum und/oder einem Heizthermostatparameter eines weiteren Heizthermostaten. Vorteilhaft umfasst die Heizungsvorrichtung dabei zumindest einen Umgebungssensor, welcher zu einer Erfassung wenigstens eines Umgebungsparameters vorgesehen ist. Vorteilhaft wird dabei mittels eines Lernalgorithmus, vorteilhaft des zuvor genannten Lernalgorithmus, eine Dimensionsreduktion erreicht, und bevorzugt durch selbstorganisierende Methoden ein typisches und insbesondere von einem Fehlbetrieb abweichendes Verhalten der Heizeffizienz und/oder der Veränderung der Heizeffizienz erlernt. Bevorzugt entspricht der Lernalgorithmus einem datengetriebenen Lernalgorithmus, wobei vorteilhaft sämtliche ermittelten und/oder ermittelbaren Umgebungsdaten und/oder weitere Parameter der Heizungsvorrichtung verwendet und/oder miteinander als Eingabegrößen verknüpft werden. Alternativ oder zusätzlich ist jedoch auch denkbar, dass die Heizungsvorrichtung eine Kommunikationseinheit aufweist, welche insbesondere dazu vorgesehen ist, Umgebungsparameter von externen Sensoren abzurufen, beispielsweise mittels einer Funkverbindung, einer lokalen Netzwerkverbindung und/oder einer Internetverbindung, und/oder Umgebungsparameter aus entsprechenden Datenbanken, beispielsweise im Internet, abzurufen. Insbesondere ist die Recheneinheit dabei dazu vorgesehen, zur Bestimmung der Veränderung der Heizeffizienz, insbesondere zur Ermittlung der Heizeffizienzkenngröße, wenigstens einen Umgebungsparameter, vorteilhaft einen gebäudespezifischen Umgebungsparameter, zu berücksichtigen. Hierdurch kann insbesondere eine Ermittlung der Heizeffizienzkenngröße und/oder eine Bestimmung der Veränderung der Heizeffizienz optimiert werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Heizthermostatparameter und/oder der Umgebungsparameter, insbesondere abhängig von einem Einfluss auf und/oder einer Relevanz für die Heizeffizienz, gewichtet wird. Vorzugsweise werden sämtliche Umgebungsparameter, insbesondere abhängig von einem Einfluss auf und/oder einer Relevanz für die Heizeffizienz, gewichtet. Bevorzugt ist die Recheneinheit dabei dazu vorgesehen, den Heizthermostatparameter und/oder den Umgebungsparameter, insbesondere abhängig von einem Einfluss auf und/oder einer Relevanz für die Heizeffizienz zu gewichten. Besonders bevorzugt erfolgt eine Gewichtung des Heizthermostatparameters und/oder des Umgebungsparameters zumindest teilautomatisiert und/oder besonders bevorzugt automatisch. Hierdurch kann vorteilhaft eine Relevanz der einzelnen Parameter für die Heizeffizienz berücksichtigt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass mittels einer Ausgabeeinheit wenigstens eine mit der Veränderung der Heizeffizienz korrelierte Ausgabeinformation, insbesondere eine aktuelle Heizeffizienz, Vorschläge zu einer Verbesserung einer Heizeffizienz und/oder vorteilhaft zumindest die wenigstens eine Fehlermeldung, ausgegeben wird. Unter einer „Ausgabeeinheit“ soll dabei insbesondere eine Einheit mit zumindest einem Ausgabeelement verstanden werden, welches insbesondere zumindest zwei Ausgabezustände, vorteilhaft zumindest einen aktiven Ausgabezustand und zumindest einen inaktiven Ausgabezustand, aufweist und insbesondere in zumindest einem der Ausgabezustände, insbesondere dem aktiven Ausgabezustand, zu einer haptischen, akustischen und/oder vorteilhaft optischen Ausgabe der, insbesondere von einem Benutzer wahrnehmbaren, Ausgabeinformation, vorteilhaft eines, insbesondere von einem Benutzer wahrnehmbaren, Ausgabesignals, vorgesehen ist. Bevorzugt ist die Ausgabeeinheit als Anzeigeeinheit ausgebildet und weist vorteilhaft zumindest ein als LED, als OLED, als Segmentanzeige und/oder als Display ausgebildetes Ausgabeelement auf. Die Ausgabeeinheit kann dabei insbesondere Teil der Heizungsvorrichtung sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Ausgabeeinheit jedoch auch in ein externes Gerät integriert sein, wie beispielsweise in einen fest-installierten Computer und/oder vorteilhaft in ein mobiles externes Gerät, insbesondere ein Notebook, ein Tablet, ein Smartphone und/oder ein gleichwertiges elektronisches Gerät. Hierdurch können insbesondere Hinweise, wie beispielsweise eine Fehlermeldung, an einen Benutzer ausgegeben werden.
Das Verfahren zur Überwachung der Heizeffizienz und/oder des Fehlverhaltens der Heizungsvorrichtung und die Heizungsvorrichtung sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann das Verfahren zur Überwachung der Heizeffizienz und/oder des Fehlverhaltens der Heizungsvorrichtung und die Heizungsvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
Zeichnung
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
1 eine beispielhafte Heizungsanlage mit einer Heizungsvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
2 ein Heizthermostat der Heizungsvorrichtung in einer schematischen Außenansicht,
3 das Heizthermostat in einer schematischen Innenansicht,
4 ein Schaubild eines zeitlichen Verlauf einer Heizeffizienzkenngröße,
5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahren zur Überwachung einer Heizeffizienz der Heizungsvorrichtung,
6 eine Heizungsvorrichtung eines zweiten Ausführungsbeispiels und
7a–c eine Darstellung typischer Cluster und/oder Muster, welche in einem Verfahren zur Überwachung einer Heizeffizienz und/oder eines Fehlverhaltens der Heizungsvorrichtung aus 6 erhalten werden.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt zumindest einen Teil einer beispielhaft als Warmwasserbereitungssystem ausgebildeten Heizungsanlage 20a eines, insbesondere zu beheizenden, Gebäudes in einer schematischen Darstellung. Die Heizungsanlage 20a ist zu einer Brauch- und/oder Heizungswasserbereitung, im vorliegenden Fall insbesondere einer zentralen Heizungswasserbereitung, vorgesehen. Die Heizungsanlage 20a umfasst einen Fluidkreislauf 22a. Der Fluidkreislauf 22a ist als Wasserkreislauf, insbesondere Warmwasserkreislauf, ausgebildet. Zumindest ein Teil des Fluidkreislaufs 22a ist zudem als Heizungskreislauf 24a ausgebildet und zu einer Heizungswasserbereitung vorgesehen. Alternativ könnte eine Heizungsanlage jedoch auch als beliebige von einem Warmwasserbereitungssystem abweichende Heizungsanlage ausgebildet sein, wie beispielsweise als dezentrale Heizungsanlage und/oder als einzelner Heizkörper oder dergleichen.
Die Heizungsanlage 20a umfasst eine Heizungsvorrichtung. Alternativ könnte eine Heizungsvorrichtung auch eine gesamte Heizungsanlage umfassen. Die Heizungsvorrichtung umfasst zumindest einen Heizkörper 26a. Im vorliegenden Fall umfasst die Heizungsvorrichtung genau einen Heizkörper 26a. Der Heizkörper 26a ist als Wärmetauscher ausgebildet. Der Heizkörper 26a ist im vorliegenden Fall als Radiator ausgebildet. Der Heizkörper 26a ist als Raumheizkörper ausgebildet. Der Heizkörper 26a weist eine Wirkverbindung, im vorliegenden Fall insbesondere eine thermische Verbindung, mit dem Heizungskreislauf 24a auf. Der Heizkörper 26a ist zumindest teilweise in den Heizungskreislauf 24a integriert. Der Heizkörper 26a ist dazu vorgesehen, eine thermische Energie eines Heizungswassers des Heizungskreislauf 24a zumindest teilweise an eine Umgebung des Heizkörpers 26a abzugeben. Alternativ könnte eine Heizungsvorrichtung jedoch auch eine beliebige andere Anzahl an Heizkörpern aufweisen, wie beispielsweise zumindest zwei, zumindest vier und/oder zumindest acht Heizkörper.
Ferner umfasst die Heizungsvorrichtung wenigstens ein Heizthermostat 14a (vgl. 2 und 3). Im vorliegenden Fall umfasst die Heizungsvorrichtung genau ein Heizthermostat 14a. Das Heizthermostat 14a ist als elektrisches und/oder elektronisches Heizthermostat ausgebildet. Das Heizthermostat 14a ist als Heizungsthermostatventil ausgebildet. Das Heizthermostat 14a ist an dem Heizkörper 26a angeordnet. Das Heizthermostat 14a dient zu einer Regelung und/oder zu einer Regulierung einer Heizleistung des Heizkörpers 26a. Alternativ könnte eine Heizungsvorrichtung jedoch auch eine beliebige andere Anzahl an, vorteilhaft zumindest im Wesentlichen baugleichen, Heizthermostaten aufweisen, wie beispielsweise zumindest zwei, zumindest vier und/oder zumindest acht Heizthermostate. Vorteilhaft ist eine Anzahl an Heizthermostaten dabei an eine Anzahl an Heizkörpern angepasst.
Zur Regelung und/oder Regulierung der Heizleistung des Heizkörpers 26a umfasst das Heizthermostat 14a einen Ventilkörper 28a. Der Ventilkörper 28a entspricht einem Ventilunterteil des Heizthermostaten 14a. Der Ventilkörper 28a kontaktiert den Heizkörper 26a unmittelbar. Der Ventilkörper 28a weist eine Wirkverbindung mit dem Fluidkreislauf 22a und/oder dem Heizungskreislauf 24a auf. Der Ventilkörper 28a ist auf an sich bekannte Art zu einer Regulierung eines Durchflusses durch den Heizkörper 26a vorgesehen.
Dazu umfasst der Ventilkörper 28a einen Ventilstößel 30a (vgl. insbesondere 3). Der Ventilstößel 30a ist beweglich, insbesondere linear beweglich, gelagert. Der Ventilstößel 30a ist zwischen einer ersten Position, in welcher ein Durchfluss durch den Heizkörper 26a verhindert ist, und einer zweiten Position, in welcher ein maximaler Durchfluss durch den Heizkörper 26a ermöglicht ist, bewegbar. Der Ventilstößel 30a ist im vorliegenden Fall auf an sich bekannte Art dazu vorgesehen, einen Ventilteller gegen einen Ventilsitz zu bewegen und hierdurch den Durchfluss durch den Heizkörper 26a zu variieren (nicht dargestellt).
Darüber hinaus umfasst das Heizthermostat 14a einen Thermostataufsatz 32a. Der Thermostataufsatz 32a entspricht einem Thermostatkopf des Heizthermostaten 14a. Der Thermostataufsatz 32a ist getrennt von dem Ventilkörper 28a ausgebildet. Der Thermostataufsatz 32a kontaktiert in einem montierten Zustand den Ventilkörper 28a unmittelbar. Der Thermostataufsatz 32a ist im montierten Zustand kraft- und/oder formschlüssig mit dem Ventilkörper 28a verbunden. Zudem weist der Thermostataufsatz 32a im montierten Zustand eine Wirkverbindung mit dem Ventilstößel 30a auf. Der Thermostataufsatz 32a ist dabei zumindest zu einer Bewegung des Ventilstößels 30a vorgesehen.
Dazu umfasst der Thermostataufsatz 32a eine Stelleinheit 34a. Die Stelleinheit 34a ist als Aktoreinheit ausgebildet. Die Stelleinheit 34a ist elektrisch ausgebildet. Die Stelleinheit 34a ist als Stellmotor ausgebildet. Die Stelleinheit 34a kontaktiert im montierten Zustand den Ventilstößel 30a unmittelbar. Die Stelleinheit 34a ist dazu vorgesehen, den Ventilstößel 30a in eine Vielzahl unterschiedlicher Positionen, insbesondere zwischen der ersten Position und der zweiten Position, zu bewegen und hierdurch insbesondere eine Heizleistung einzustellen. Prinzipiell kann eine Stelleinheit jedoch auch als beliebige von einem Stellmotor abweichende Stelleinheit, wie beispielsweise als hydraulische, magnetische und/oder pneumatische Stelleinheit, ausgebildet sein. Zudem könnten ein Ventilkörper und ein Thermostataufsatz grundsätzlich auch einstückig und/oder einteilig ausgebildet sein.
Des Weiteren umfasst die Heizungsvorrichtung eine Recheneinheit 18a. Die Recheneinheit 18a ist als elektrische und/oder elektronische Einheit ausgebildet. Die Recheneinheit 18a ist im vorliegenden Fall als eingebettetes System ausgebildet. Die Recheneinheit 18a umfasst zumindest einen Prozessor 36a und zumindest einen Speicher 38a. Zudem umfasst die Recheneinheit 18a zumindest ein im Speicher 38a hinterlegtes Betriebsprogramm mit zumindest einer Regelroutine, zumindest einer Steuerroutine, zumindest einer Berechnungsroutine und zumindest einer Auswerteroutine. Die Recheneinheit 18a ist in das Heizthermostat 14a, im vorliegenden Fall insbesondere den Thermostataufsatz 32a, integriert. Die Recheneinheit 18a weist eine Wirkverbindung mit der Stelleinheit 34a auf. Im vorliegenden Fall weist die Recheneinheit 18a eine elektrische Verbindung mit der Stelleinheit 34a auf. Die Recheneinheit 18a ist zumindest zu einer Ansteuerung der Stelleinheit 34a und somit insbesondere zu einer Einstellung der Position des Ventilstößels 30a vorgesehen. Alternativ ist jedoch auch denkbar, eine Recheneinheit getrennt von einem Heizthermostat auszubilden und beispielsweise in ein zentrales Rechensystem eines, insbesondere zu beheizenden, Gebäudes zu integrieren. Zudem könnte eine Recheneinheit prinzipiell auch als Mikrocontroller oder dergleichen ausgebildet sein. Darüber hinaus könnte eine Recheneinheit auch mittels einer drahtlosen Verbindung, beispielsweise einer Funkverbindung, mit einer Stelleinheit verbunden sein. Darüber hinaus könnte eine Recheneinheit mehrere, vorteilhaft getrennt ausgebildete und/oder ansprechbare, Prozessoren und/oder Speicher umfassen.
Zudem umfasst die Heizungsvorrichtung wenigstens einen Heizthermostatsensor 40a. Der Heizthermostatsensor 40a ist im vorliegenden Fall als Temperatursensor ausgebildet. Der Heizthermostatsensor 40a weist eine Wirkverbindung mit dem Heizthermostat 14a auf. Der Heizthermostatsensor 40a ist in einem Nahbereich des Heizthermostaten 14a angeordnet. Ein maximaler Abstand zwischen dem Heizthermostatsensor 40a und dem Heizthermostat 14a beträgt dabei weniger als 2 m, vorzugsweise weniger als 1 m und besonders vorteilhaft weniger als 0,5 m. Im vorliegenden Fall ist der Heizthermostatsensor 40a in das Heizthermostat 14a, insbesondere den Thermostataufsatz 32a, integriert. Der Heizthermostatsensor 40a ist dazu vorgesehen, eine Temperatur der Umgebung des Heizkörpers 26a zu erfassen. Im vorliegenden Fall ist der Heizthermostatsensor 40a dazu vorgesehen, eine Temperatur, insbesondere eine Ist-Temperatur, des Heizthermostaten 14a zu erfassen.
Der Heizthermostatsensor 40a weist ferner eine Wirkverbindung mit der Recheneinheit 18a auf. Im vorliegenden Fall weist der Heizthermostatsensor 40a eine elektrische Verbindung mit der Recheneinheit 18a auf. Der Heizthermostatsensor 40a ist dazu vorgesehen, die erfasste Temperatur zu einer, insbesondere automatischen, Regelung der Stelleinheit 34a und/oder des Ventilstößels 30a an die Recheneinheit 18a zu übermitteln. Alternativ ist denkbar, einen Heizthermostatsensor mittels einer drahtlosen Verbindung, beispielsweise einer Funkverbindung, mit einer Recheneinheit zu verbinden. Zudem könnte ein Heizthermostatsensor an einer abweichenden Stelle angeordnet sein, wie beispielsweise an einer Außenseite eines Heizthermostaten und/oder an einem Heizkörper. Darüber hinaus könnte ein Heizthermostatsensor grundsätzlich auch an einer relativ zu einem Heizthermostat und/oder einem Heizkörper entfernten Stelle angeordnet sein, wie beispielsweise an einer Wand, einer Decke und/oder einem Boden eines zu beheizenden Raums.
Darüber hinaus umfasst die Heizungsvorrichtung eine Ausgabeeinheit 16a (vgl. insbesondere 2). Die Ausgabeeinheit 16a ist im vorliegenden Fall als Anzeigeeinheit ausgebildet. Die Ausgabeeinheit 16a weist eine Wirkverbindung mit dem Heizthermostat 14a auf. Die Ausgabeeinheit 16a weist zudem eine Wirkverbindung mit der Recheneinheit 18a auf. Im vorliegenden Fall weist die Ausgabeeinheit 16a eine elektrische Verbindung mit der Recheneinheit 18a auf. Die Ausgabeeinheit 16a ist dazu vorgesehen, wenigstens eine Ausgabeinformation von der Recheneinheit 18a zu empfangen und insbesondere auszugeben. Die Ausgabeeinheit 16a ist im vorliegenden Fall zumindest dazu vorgesehen, eine aktuelle Temperatur, insbesondere Raumtemperatur, und/oder eine aktuell eingestellte Temperatur auszugeben.
Dazu umfasst die Ausgabeeinheit 16a zumindest ein Ausgabeelement 42a. Im vorliegenden Fall umfasst die Ausgabeeinheit 16a genau ein Ausgabeelement 42a. Das Ausgabeelement 42a ist in einem Nahbereich des Heizthermostaten 14a angeordnet. Ein maximaler Abstand zwischen dem Ausgabeelement 42a und dem Heizthermostat 14a beträgt dabei weniger als 2 m, vorzugsweise weniger als 1 m und besonders vorteilhaft weniger als 0,5 m. Im vorliegenden Fall ist das Ausgabeelement 42a an einer, insbesondere einem Benutzer zugewandten, Außenseite des Heizthermostaten 14a, insbesondere dem Thermostataufsatz 32a, angeordnet. Das Ausgabeelement 42a ist als Display ausgebildet. Alternativ könnte eine Ausgabeeinheit mehrere Ausgabeelemente und/oder, insbesondere in einem zu beheizenden Raum, verteilt angeordnete Ausgabeelemente aufweisen. Auch könnte ein Ausgabeelement als Segmentanzeige und/oder einzelne, vorteilhaft mehrfarbige, LED und/oder OLED ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich könnte eine Ausgabeeinheit prinzipiell auch akustisch und/oder haptisch ausgebildet sein. In diesem Fall ist insbesondere auch denkbar, eine Ausgabeeinheit zumindest teilweise in ein Heizthermostat zu integrieren. Darüber hinaus könnte eine Ausgabeeinheit alternativ oder zusätzlich zumindest ein Ausgabeelement umfassen, welches Teil eines externen Geräts ist, wie beispielsweise eines fest-installierten Computers und/oder vorteilhaft eines mobilen externen Geräts, insbesondere eines Notebooks, eines Tablets, eines Smartphones und/oder eines gleichwertigen elektronischen Geräts. Auch könnte zumindest ein Ausgabeelement an einer relativ zu einem Heizthermostat und/oder einem Heizkörper entfernten Stelle angeordnet sein, wie beispielsweise an einer Wand, einer Decke und/oder einem Boden eines zu beheizenden Raums.
Gemäß eines Aspekts der Erfindung ist die Recheneinheit 18a nun dazu vorgesehen, ein Verfahren zur Überwachung einer Heizeffizienz und/oder eines Fehlverhaltens, insbesondere des Heizthermostaten 14a und/oder des Heizkörpers 26a, auszuführen. Dabei ist die Recheneinheit 18a dazu vorgesehen, wenigstens eine Heizeffizienzkenngröße 10a zu ermitteln, einen zeitlichen Verlauf der Heizeffizienzkenngröße 10a während eines gesamten Überwachungszeitintervalls 12a zu überwachen und anhand des zeitlichen Verlaufs der Heizeffizienzkenngröße 10a zumindest eine Veränderung der Heizeffizienz, im vorliegenden Fall insbesondere eine längerfristige Verschlechterung der Heizeffizienz, zu bestimmen.
Zur Ermittlung der Heizeffizienzkenngröße 10a und somit insbesondere zur Bestimmung der Veränderung der Heizeffizienz, ist die Recheneinheit 18a dazu vorgesehen, wenigstens einen Heizthermostatparameter des Heizthermostats 14a zu berücksichtigen. Im vorliegenden Fall ist die Recheneinheit 18a dazu vorgesehen, zwei Heizthermostatparameter des Heizthermostats 14a zu berücksichtigen. Alternativ ist jedoch auch denkbar, bei einer Ermittlung einer Heizeffizienzkenngröße auf Heizthermostatparameter eines Heizthermostats vollständig zu verzichten und die Heizeffizienzkenngröße lediglich anhand von Umgebungsparametern, wie beispielsweise einer Vorlauftemperatur eines Fluidkreislaufs und/oder einer Raumtemperatur eines Raumthermometers, zu ermitteln. Zudem könnte genau ein Heizthermostatparameter berücksichtigt werden.
Ein erster Heizthermostatparameter entspricht einem Ventilparameter, im vorliegenden Fall insbesondere einer Position des Ventilstößels 30a. Zur Erfassung des ersten Heizthermostatparameters ist die Recheneinheit 18a dazu vorgesehen, den ersten Heizthermostatparameter anhand eines, insbesondere von der Recheneinheit 18a bereitgestellten, Ansteuersignals der Stelleinheit 34a abzuleiten. Alternativ ist jedoch auch denkbar, einen weiteren, insbesondere als Ventilsensor und/oder Positionserfassungssensor ausgebildeten, Heizthermostatsensor zur Erfassung des ersten Heizthermostatparameters zu verwenden.
Ein zweiter Heizthermostatparameter entspricht einem Temperaturparameter, im vorliegenden Fall insbesondere einer Ist-Temperatur des Heizthermostaten 14a. Der zweite Heizthermostatparameter wird von dem, insbesondere als Temperatursensor ausgebildeten, Heizthermostatsensor 40a erfasst und der Recheneinheit 18a bereitgestellt. Alternativ ist jedoch auch denkbar, einen zusätzlichen, insbesondere internen und/oder externen, Temperatursensor zur Erfassung des ersten Heizthermostatparameters zu verwenden.
Um anhand der Heizthermostatparameter auf die Heizeffizienz zu schließen, ist die Recheneinheit 18a zudem dazu vorgesehen, in einem Kalibrierungsbetriebszustand wenigstens einen Referenzwert, insbesondere für die Heizeffizienzkenngröße 10a, zu ermitteln. Der Kalibrierungsbetriebszustand entspricht im vorliegenden Fall einer anfänglichen Kalibrierung nach einer Neuinstallation des Heizthermostaten 14a und ist insbesondere innerhalb weniger Minuten bis Stunden abgeschlossen. Dabei ist die Recheneinheit 18a dazu vorgesehen, Anfangswerte und/oder Randwerte des ersten Heizthermostatparameters und/oder des zweiten Heizthermostatparameters zu ermitteln.
Im vorliegenden Fall ist die Recheneinheit 18a zumindest dazu vorgesehen, in dem Kalibrierungsbetriebszustand durch eine Bewegung des Ventilstößels 30a von der ersten Position, in welcher insbesondere ein Durchfluss durch den Heizkörper 26a verhindert ist, in die zweite Position, in welcher insbesondere ein maximaler Durchfluss durch den Heizkörper 26a ermöglicht ist, einen maximalen Ausfahrweg und/oder eine maximale Bewegungstrecke des Ventilstößels 30a zu bestimmen. Zudem ist die Recheneinheit 18a in dem Kalibrierungsbetriebszustand dazu vorgesehen, eine anfängliche Korrelation zwischen dem ersten Heizthermostatparameter und dem zweiten Heizthermostatparameter zu ermitteln. Die so ermittelten Referenzwerte können dann in dem Speicher 38a der Recheneinheit 18a hinterlegt werden. Prinzipiell ist auch denkbar, einen Kalibrierungsbetriebszustand zeitlich nach einer Neuinstallation, beispielsweise eine Woche nach einer Neuinstallation, durchzuführen und/oder in regelmäßigen zeitlichen Abständen. Zudem ist prinzipiell denkbar, auf einen Kalibrierungsbetriebszustand vollständig zu verzichten und/oder Referenzwerte manuell einzugeben.
Die Heizeffizienzkenngröße 10a ergibt sich im vorliegenden Fall beispielhaft über folgende verallgemeinerte Gleichung könnte prinzipiell jedoch auch auf eine andere Art ermittelt werden: c_t = V_x/T_I (1)
Dabei entspricht c_t der Heizeffizienzkenngröße 10a. Ferner entspricht V_x dem ersten Heizthermostatparameter, vorteilhaft in Relation zu dem, insbesondere in dem Kalibrierungsbetriebszustand ermittelten, maximalen Ausfahrweg und/oder der, insbesondere in dem Kalibrierungsbetriebszustand ermittelten, maximale Bewegungstrecke des Ventilstößels 30a. Der erste Heizthermostatparameter entspricht insbesondere einer Position des Ventilstößels 30a. Zudem entspricht T_I dem zweiten Heizthermostatparameter, vorteilhaft in Relation zu einer, insbesondere in dem Kalibrierungsbetriebszustand ermittelten, maximalen Temperatur des Heizthermostaten 14a. Der zweite Heizthermostatparameter entspricht insbesondere einer Ist-Temperatur des Heizthermostaten 14a.
Zur Ermittlung der Heizeffizienzkenngröße 10a und/oder eines aktuellen Werts der Heizeffizienzkenngröße 10a, ist die Recheneinheit 18a ferner dazu vorgesehen, den ersten Heizthermostatparameter, insbesondere den Ventilparameter, kurzzeitig und zwar über einen Zeitraum von zumindest 60 min und höchstens 120 min zu verändern und/oder zu variieren. Der Zeitraum entspricht dabei insbesondere höchstens 1 % des Überwachungszeitintervalls 12a.
Dabei ist die Recheneinheit 18a dazu vorgesehen, mittels einer Ansteuerung der Stelleinheit 34a den Ventilstößel 30a, insbesondere ausgehend von einer Ausgangsposition, in eine festgelegte und/oder festlegbare Position zu bewegen und insbesondere in dieser Position über den gesamten Zeitraum zu belassen, wodurch insbesondere eine thermische Trägheit des Heizkörpers 26a ausgeglichen werden kann. Am Ende des genannten Zeitraums, an welchem sich insbesondere ein thermisches Gleichgewicht eingestellt hat, ist die Recheneinheit 18a dazu vorgesehen, einen Wert des ersten Heizthermostatparameters und des zweiten Heizthermostatparameters zu ermitteln. Anschließend ist die Recheneinheit 18a dazu vorgesehen, den Ventilstößel 30a in seine Ausgangsposition zurückzubewegen.
Zudem ist die Recheneinheit 18a dazu vorgesehen, aus den ermittelten Werten des ersten Heizthermostatparameters und des zweiten Heizthermostatparameters und/oder den im Kalibrierungsbetriebszustand ermittelten Referenzwerten und insbesondere unter Verwendung oben genannter Gleichung (1), einen aktuellen Wert der Heizeffizienzkenngröße 10a zu ermitteln. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass eine Recheneinheit dazu vorgesehen sein kann, zu einer Ermittlung eines aktuellen Werts einer Heizeffizienzkenngröße einen Ventilstößel in mehrere unterschiedliche Positionen zu bewegen und die Heizeffizienzkenngröße mittels einer Mittelwertbildung über sämtliche erfasste Werte eines ersten Heizthermostatparameters und/oder eines zweiten Heizthermostatparameters zu ermitteln.
Zu einer Bestimmung der Veränderung der Heizeffizienz ist die Recheneinheit 18a zudem dazu vorgesehen, die Heizeffizienzkenngröße 10a und/oder einen zeitlichen Verlauf der Heizeffizienzkenngröße 10a über das gesamte Überwachungszeitintervall 12a, welches im vorliegenden Fall insbesondere einen Zeitraum von mehreren Monaten und vorteilhaft mehreren Jahren aufweist, zu überwachen. Dabei ist die Recheneinheit 18a dazu vorgesehen, anhand des zuvor genannten Prozesses einen Wert der Heizeffizienzkenngröße 10a in regelmäßigen zeitlichen Abständen zu ermitteln. Zudem ist die Recheneinheit 18a dazu vorgesehen, anhand des zuvor genannten Prozesses Werte der Heizeffizienzkenngröße 10a zu vergleichbaren Zeitpunkten zu ermitteln. Sämtliche ermittelte Werte werden dann im Speicher 38a der Recheneinheit 18a hinterlegt. Ein Wert der Heizeffizienzkenngröße 10a kann dabei beispielsweise in Abständen von einer Woche und zwar an einem selben Wochentag und zu einer selben Uhrzeit ermittelt werden, wodurch vorteilhaft nahezu vergleichbare Werte der Heizeffizienzkenngröße 10a ermittelt werden können.
Somit ist die Recheneinheit 18a, im vorliegenden Fall auch dazu vorgehen, zur Bestimmung der Veränderung der Heizeffizienz wenigstens einen Umgebungsparameter, im vorliegenden Fall insbesondere ein aktuelles Datum und/oder ein aktuelle Uhrzeit, zu berücksichtigen. Hierzu umfasst die Recheneinheit 18a zumindest eine, im vorliegenden Fall insbesondere drahtlose, Kommunikationseinheit 44a, welche insbesondere dazu vorgesehen ist, die Umgebungsparameter aus dem Internet und/oder einer anderen Datenbank abzurufen. Alternativ könnte auf eine Kommunikationseinheit und/oder die Berücksichtigung von Umgebungsparametern jedoch auch verzichtet werden. In diesem Fall könnte eine Recheneinheit beispielsweise interne Taktgeber und/oder Datenbanken aufweisen. Auch ist denkbar, eine Kommunikationseinheit als Funkmodul auszubilden und beispielsweise mit beliebigen anderen Sensoren, wie beispielsweise Funkthermometern, insbesondere zur Ermittlung einer Temperatur eines Heizungswassers, einer Raumtemperatur und/oder einer Außentemperatur, Lichtsensoren und/oder Lüftungsstatussensoren, zu vernetzen, wie beispielsweise in Smart-Home-Umgebungen. Darüber hinaus ist denkbar, mehrere Heizthermostate miteinander zu verbinden, um eine Bestimmung der Heizeffizienz mittels einer Korrelationsanalyse zwischen den Heizthermostaten zu verbessern.
Im Falle, dass die Heizeffizienzkenngröße 10a über einen festgelegten Zeitraum, beispielsweise mehrere Wochen und/oder mehrere Monate, und/oder mehrere aufeinanderfolgende Messungen, beispielsweise zumindest drei Messungen, außerhalb eines Sollwertintervalls liegt und dabei insbesondere festgelegte und/oder festlegbare Grenzwerte dauerhaft unterschreitet und/oder überschreitet, was insbesondere auf eine dauerhafte Verschlechterung der Heizeffizienz hindeutet, ist die Recheneinheit 18a ferner dazu vorgesehen, wenigstens eine Fehlermeldung auszugeben. Im vorliegenden Fall ist die Recheneinheit 18a dazu vorgesehen, einen absoluten Wert und einen Gradienten der Heizeffizienzkenngröße 10a zu überwachen und insbesondere zur Ermittlung eines Fehlbetriebs mit in dem Speicher 38a hinterlegten Grenzwerten zu vergleichen. Die Recheneinheit 18a ist demnach dazu vorgesehen, einmalige Ausreißer der Heizeffizienzkenngröße 10a zu ignorieren, wodurch vorteilhaft kurzfristige Ausfälle der Heizungsvorrichtung herausgemittelt werden können.
Im vorliegenden Fall ist die Recheneinheit 18a dazu vorgesehen, eine Position des Ventilstößels 30a mit einer Ist-Temperatur des Heizthermostaten 14a zu vergleichen. Weicht die Ist-Temperatur des Heizthermostaten 14a bei gleicher Position des Ventilstößels 30a über einen festgelegten Zeitraum und/oder mehrere Messungen deutlich von einer Soll-Temperatur des Heizthermostaten 14a und/oder dem anfänglich ermittelten Referenzwert ab, ist die Recheneinheit 18a dazu vorgesehen, eine Fehlermeldung zu erzeugen.
Wurde eine Verschlechterung der Heizeffizienz und/oder ein Fehlbetrieb festgestellt, ist die Recheneinheit 18a dazu vorgesehen, die Ausgabeeinheit 16a derart anzusteuern, dass diese mittels des Ausgabeelements 42a eine mit der Veränderung der Heizeffizienz korrelierte Ausgabeinformation, insbesondere die wenigstens eine Fehlermeldung, ausgibt. Dabei kann beispielsweise bei einer 15 prozentigen Verschlechterung der Heizeffizienz ein Hinweis, bei einer 30 prozentigen Verschlechterung der Heizeffizienz eine Warnung und bei einer 50 prozentigen Verschlechterung der Heizeffizienz ein Fehler ausgegeben werden. Alternativ könnte eine Fehlermeldung jedoch auch mittels einer weiteren Ausgabeeinheit ausgegeben werden und/oder direkt auf ein externes Gerät, wie beispielsweise ein Tablet und/oder Smartphone. Zudem könnte lediglich eine Fehlermeldung ausgegeben werden, insbesondere bei einem Fehlbetrieb. Darüber hinaus könnte eine Ausgabeeinheit auch dazu vorgesehen sein, andere Ausgabeinformationen, wie beispielsweise eine aktuelle Heizeffizienz und/oder Vorschläge zur Verbesserung einer Heizeffizienz, auszugeben.
4 zeigt beispielhaft ein Schaubild eines möglichen zeitlichen Verlaufs der Heizeffizienzkenngröße 10a. Eine Ordinatenachse 46a ist als Größenachse ausgebildet. Auf einer Abszissenachse 48a ist eine Zeit dargestellt. Eine Kurve 50a zeigt einen beispielhaften zeitlichen Verlauf der Heizeffizienzkenngröße 10a über das gesamte Überwachungszeitintervall 12a. Im vorliegenden Fall wurde ein Wert der Heizeffizienzkenngröße 10a in Abständen von einem Monat über mehrere Jahre ermittelt. Dabei ist die Recheneinheit 18a dazu vorgesehen, im Falle, dass die Heizeffizienzkenngröße 10a über einen festgelegten Zeitraum, im vorliegenden Fall drei Monate, einen Wert von 0,8 überschreitet, eine Fehlermeldung auszugeben.
Wie aus 4 zu erkennen wird ein einmaliger Ausreißer der Heizeffizienzkenngröße 10a zu einem Zeitpunkt T₁ ignoriert, wodurch vorteilhaft kurzfristige Ausfälle der Heizungsvorrichtung herausgemittelt werden können. Zudem wird zu einem Zeitpunkt T₂ eine Fehlermeldung getriggert, da die Heizeffizienzkenngröße 10a über den festgelegten Zeitraum den Wert von 0,8 überschreitet, was insbesondere auf eine dauerhafte Verschlechterung der Heizeffizienz hindeutet.
5 zeigt ein beispielhaftes Ablaufdiagramm des Verfahrens zur Überwachung der Heizeffizienz.
In einem Schritt 60a erfolgt eine Neuinstallation des Heizthermostaten 14a an dem Heizkörper 26a.
Daraufhin wird in einem Schritt 62a der Kalibrierungsbetriebszustand getriggert, in welchem die Referenzwerte für die Heizeffizienzkenngröße 10a ermittelt werden.
Ein Schritt 64a entspricht einem Ermittlungsvorgang. Dabei wird die Heizeffizienzkenngröße 10a und/oder ein aktueller Wert der Heizeffizienzkenngröße 10a mittels des ersten Heizthermostatparameters, insbesondere dem Ventilparameter, dem zweiten Heizthermostatparameter, insbesondere dem Temperaturparameter, den zuvor ermittelten Referenzwerten sowie der Gleichung (1) ermittelt.
Ein Schritt 66a entspricht einem Überwachungsvorgang. Dabei wird ein zeitlicher Verlauf der Heizeffizienzkenngröße 10a während des gesamten Überwachungszeitintervalls 12a überwacht. Hierzu wird ein Wert der Heizeffizienzkenngröße 10a analog zu Schritt 64a in regelmäßigen zeitlichen Abständen ermittelt. Dabei werden sämtliche ermittelte Werte der Heizeffizienzkenngröße 10a zu vergleichbaren Zeitpunkten ermittelt und im Speicher 38a der Recheneinheit 18a hinterlegt, um anhand des zeitlichen Verlaufs der Heizeffizienzkenngröße 10a eine Veränderung der Heizeffizienz, im vorliegenden Fall insbesondere eine dauerhafte Verschlechterung der Heizeffizienz, zu bestimmen. Im vorliegenden Fall werden dabei zur Bestimmung der Verschlechterung der Heizeffizienz und/oder zur Ermittlung der Heizeffizienzkenngröße 10a zusätzlich Umgebungsparameter, insbesondere ein aktuelles Datum und/oder eine aktuelle Uhrzeit, berücksichtigt.
Ein Schritt 68a entspricht einem Fehlbetrieb. Liegt die Heizeffizienzkenngröße 10a über einen festgelegten Zeitraum und/oder mehrere aufeinanderfolgende Messungen außerhalb eines Sollwertintervalls, wird wenigstens eine Fehlermeldung erzeugt. Im vorliegenden Fall wird dabei ein absoluter Wert und ein Gradient der Heizeffizienzkenngröße 10a überwacht und zur Ermittlung eines Fehlbetriebs mit in dem Speicher 38a hinterlegten Grenzwerten verglichen.
Ein Schritt 70a entspricht einem Benutzerhinweis, wobei ein Benutzer auf die Verschlechterung der Heizeffizienz hingewiesen wird. Hierzu wird mittels der Ausgabeeinheit 16a wenigstens eine mit der Veränderung der Heizeffizienz korrelierte Ausgabeinformation ausgegeben. Im vorliegenden Fall wird zumindest die Fehlermeldung ausgegeben. Zusätzlich können eine aktuelle Heizeffizienz und/oder Vorschläge zur Verbesserung der Heizeffizienz ausgegeben werden.
Das beispielhafte Ablaufdiagramm in 5 soll dabei insbesondere lediglich ein beispielhaftes Verfahren zur Überwachung einer Heizeffizienz beschreiben. Insbesondere können einzelne Schritte und/oder eine Abfolge der Schritte variieren. Dabei könnte insbesondere auf eine Neuinstallation eines Heizthermostaten und/oder einen Kalibrierungsbetriebszustand verzichtet werden.
In den 6 bis 7c ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 5, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 5 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der 6 bis 7c ist der Buchstabe a durch den Buchstaben b ersetzt.
Das weitere Ausführungsbeispiel der 6 bis 7c unterscheidet sich von dem vorherigen Ausführungsbeispiel zumindest im Wesentlichen durch eine Anzahl an berücksichtigten Umgebungsparametern zur Ermittlung einer Heizeffizienzkenngröße und/oder zur Bestimmung einer Veränderung, im vorliegenden Fall insbesondere einer Verschlechterung, einer Heizeffizienz.
Im vorliegenden Fall umfasst die Heizungsvorrichtung eine gesamte Heizungsanlage zur Beheizung eines, insbesondere zu beheizenden, Gebäudes 72b, sowie eine Vielzahl von mit der Heizungsanlage korrelierten Sensoren. Das Gebäude 72b bildet dabei eine Smart-Home-Umgebung aus.
Dabei ist eine Recheneinheit 18b, welche insbesondere dazu vorgesehen ist, ein Verfahren zur Überwachung einer Heizeffizienz auszuführen, in ein zentrales Rechensystem des Gebäudes 72b integriert.
Darüber hinaus umfasst die Heizungsvorrichtung eine Mehrzahl von Heizkörpern 26b, im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielhaft sechs Heizkörper 26b, wobei in 6 der Übersichtlichkeit halber lediglich einer der Heizkörper 26b mit Bezugszeichen versehen ist. Jeder der Heizkörper 26b entspricht dabei zumindest im Wesentlichen dem Heizkörper 26a des vorherigen Ausführungsbeispiels. Die Heizkörper 26b sind zu einer Beheizung des gesamten Gebäudes 72b vorgesehen und insbesondere zumindest teilweise in verschiedenen Räumen des Gebäudes 72b angeordnet.
Darüber hinaus umfasst die Heizungsvorrichtung eine Mehrzahl von Heizthermostaten 14b, im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielhaft sechs Heizthermostate 14b, wobei in 6 der Übersichtlichkeit halber lediglich einer der Heizthermostate 14b mit Bezugszeichen versehen ist. Jedem dem Heizkörper 26b ist im vorliegenden Fall einer der Heizthermostate 14b zugeordnet. Die Heizthermostate 14b sind zumindest im Wesentlichen baugleich. Die Heizthermostate 14b sind als Funkthermostaten ausgebildet. Die Heizthermostate 14b sind dabei zu einer, insbesondere drahtlosen, Kommunikation mit der Recheneinheit 18b vorgesehen. Zusätzlich können die Heizthermostate 14b zu einer, insbesondere drahtlosen, Kommunikation untereinander vorgesehen sein. Ansonsten entspricht jeder der Heizthermostate 14b zumindest im Wesentlichen dem Heizthermostat 14a des vorherigen Ausführungsbeispiels, wobei jedoch eine insbesondere in die Heizthermostate 14b integrierte Recheneinheit fehlt und/oder zumindest nicht zur Ausführung des Verfahren zur Überwachung der Heizeffizienz vorgesehen ist. Demnach umfasst jeder der Heizthermostate 14b wenigstens einen Heizthermostatsensor, welche jeweils zu einer Bereitstellung wenigstens eines Heizthermostatparameters, vorteilhaft einer Position eines Ventilstößels, einer Ist-Temperatur und/oder einer Soll-Temperatur eines jeweiligen Heizthermostaten 14b, vorgesehen sind (nicht dargestellt).
Darüber hinaus umfasst das Gebäude 72b und/oder die Heizungsvorrichtung eine Vielzahl von Umgebungssensoren 74b, 76b, 78b, 80b, 82b, 84b. Die Umgebungssensoren 74b, 76b, 78b, 80b, 82b, 84b sind dabei jeweils zu einer, insbesondere drahtlosen, Kommunikation mit der Recheneinheit 18b vorgesehen. Im vorliegenden Fall umfasst das Gebäude 72b und/oder die Heizungsvorrichtung wenigstens sechs unterschiedliche Gruppen von Umgebungssensoren 74b, 76b, 78b, 80b, 82b, 84b, wobei jede Gruppe von Umgebungssensoren 74b, 76b, 78b, 80b, 82b, 84b wenigstens einen Umgebungssensor 74b, 76b, 78b, 80b, 82b, 84b umfasst.
Eine erste Gruppe der Gruppen von Umgebungssensoren 74b, 76b, 78b, 80b, 82b, 84b umfasst rein beispielhaft zwei erste Umgebungssensoren 74b. Die ersten Umgebungssensoren 74b sind jeweils als Temperatursensoren ausgebildet. Die ersten Umgebungssensoren 74b sind innerhalb des Gebäudes 72b angeordnet. Die ersten Umgebungssensoren 74b sind in verschiedenen Räumen des Gebäudes 72b angeordnet. Die ersten Umgebungssensoren 74b sind dazu vorgesehen, einen ersten Umgebungsparameter bereitzustellen. Dazu sind die ersten Umgebungssensoren 74b zu einer Erfassung einer jeweiligen Raumtemperatur vorgesehen.
Eine zweite Gruppe der Gruppen von Umgebungssensoren 74b, 76b, 78b, 80b, 82b, 84b umfasst rein beispielhaft einen zweiten Umgebungssensor 76b. Der zweite Umgebungssensor 76b ist als Temperatursensor ausgebildet. Der zweite Umgebungssensor 76b ist außerhalb des Gebäudes 72b angeordnet. Der zweite Umgebungssensor 76b ist dazu vorgesehen, einen zweiten Umgebungsparameter bereitzustellen. Der zweite Umgebungssensor 76b ist dabei zu einer Erfassung einer Umgebungstemperatur und/oder einer Außentemperatur vorgesehen.
Eine dritte Gruppe der Gruppen von Umgebungssensoren 74b, 76b, 78b, 80b, 82b, 84b umfasst rein beispielhaft drei dritte Umgebungssensoren 78b. Die dritten Umgebungssensoren 78b sind jeweils als Fenstersensoren ausgebildet. Jeder der dritten Umgebungssensoren 78b ist somit einem Fenster des Gebäudes 72b zugeordnet. Die dritten Umgebungssensoren 78b sind dazu vorgesehen, einen dritten Umgebungsparameter bereitzustellen. Die dritten Umgebungssensoren 78b sind dabei zu einer Erfassung eines jeweiligen Fensterzustands (geöffnet/geschlossen) vorgesehen.
Eine vierte Gruppe der Gruppen von Umgebungssensoren 74b, 76b, 78b, 80b, 82b, 84b umfasst rein beispielhaft drei vierte Umgebungssensoren 80b. Die vierten Umgebungssensoren 80b sind jeweils als Helligkeitssensoren, beispielsweise als Photodioden, ausgebildet. Jeder der vierten Umgebungssensoren 80b ist einem der Fenster des Gebäudes 72b zugeordnet. Die vierten Umgebungssensoren 80b sind dazu vorgesehen, einen vierten Umgebungsparameter bereitzustellen. Die vierten Umgebungssensoren 80b sind dabei zu einer Erfassung einer jeweiligen Sonneneinstrahlung vorgesehen.
Eine fünfte Gruppe der Gruppen von Umgebungssensoren 74b, 76b, 78b, 80b, 82b, 84b umfasst rein beispielhaft drei fünfte Umgebungssensoren 82b. Die fünften Umgebungssensoren 82b sind jeweils als Türsensoren ausgebildet. Jeder der fünften Umgebungssensoren 82b ist einer Tür des Gebäudes 72b zugeordnet. Die fünften Umgebungssensoren 82b sind dazu vorgesehen, einen fünften Umgebungsparameter bereitzustellen. Die fünften Umgebungssensoren 82b sind dabei zu einer Erfassung eines jeweiligen Türzustands (geöffnet/geschlossen) vorgesehen.
Eine sechste Gruppe der Gruppen von Umgebungssensoren 74b, 76b, 78b, 80b, 82b, 84b umfasst rein beispielhaft ein sechsten Umgebungssensor 84b. Der sechste Umgebungssensor 84b ist als Temperatursensor ausgebildet. Der sechste Umgebungssensor 84b ist einem Fluidkreislauf und/oder einem Heizungskreislauf zugeordnet. Der sechste Umgebungssensor 84b ist dazu vorgesehen, einen sechsten Umgebungsparameter bereitzustellen. Der sechste Umgebungssensor 84b ist dabei zu einer Erfassung einer Temperatur, im vorliegenden Fall insbesondere einer Vorlauftemperatur, eines Heizungswassers vorgesehen. Alternativ kann jede Gruppe der Gruppen von Umgebungssensoren eine beliebige andere Anzahl an Umgebungssensoren aufweisen. Zudem könnte auf wenigstens eine der Gruppen von Umgebungssensoren auch verzichtet werden. Zudem ist denkbar, weitere Umgebungssensoren vorzusehen, wie beispielsweise zur Ermittlung einer Wetterlage und/oder einer Anzahl an Personen im Gebäude und/oder in den einzelnen Räumen oder dergleichen.
Zur Ermittlung einer, insbesondere auswertbaren, Heizeffizienzkenngröße, ist die Recheneinheit 18b dazu vorgesehen, sämtliche Daten des Gebäudes 72a, insbesondere sämtliche Heizthermostatparameter und sämtliche Umgebungsparameter, zu berücksichtigen. Zudem ist die Recheneinheit 18b dazu vorgesehen, sämtliche Heizthermostatparameter und sämtliche Umgebungsparameter, abhängig von ihrem jeweiligen Einfluss auf und/oder ihrer jeweiligen Relevanz für die Heizeffizienz zu gewichten.
Um anhand der Heizeffizienzkenngröße und insbesondere der Heizthermostatparameter sowie der Umgebungsparameter auf die Heizeffizienz zu schließen, ist die Recheneinheit 18a zudem dazu vorgesehen, in einem Kalibrierungsbetriebszustand wenigstens einen Referenzwert für die Heizeffizienzkenngröße zu ermitteln. Der Kalibrierungsbetriebszustand entspricht einer anfänglichen Kalibrierung und erfolgt vorteilhaft über mehrere Wochen und/oder Monate. Der Kalibrierungsbetriebszustand entspricht dabei einem Trainingsbetriebszustand und/oder einem Lernbetriebszustand.
Im vorliegenden Fall ist die Recheneinheit 18b dazu vorgesehen, den wenigsten einen Referenzwert in dem Kalibrierungsbetriebszustand mittels eines, insbesondere datengetriebenen, Lernalgorithmus zu bestimmen. Dabei wird mittels des Lernalgorithmus ein typisches und insbesondere von einem Fehlerbetrieb abweichendes Verhalten der Heizeffizienz und/oder der Veränderung der Heizeffizienz über die Zeit erlernt. Der Lernalgorithmus basiert auf einem Quantisierungsalgorithmus zu einer Dimensionsreduktion und verwendet bevorzugt selbstorganisierende Karten. Der Lernalgorithmus entspricht dabei einem datengetriebenen Lernalgorithmus, bei welchem sämtliche Daten des Gebäudes 72a, insbesondere sämtliche Heizthermostatparameter und sämtliche Umgebungsparameter, als Eingabe verwendet und/oder miteinander verknüpft werden, wodurch insbesondere eine Gebäudemodellierung implizit erlernt und insbesondere nicht explizit vorgegeben werden muss.
Dazu werden sämtliche Daten des Gebäudes 72b, insbesondere sämtliche Heizthermostatparameter und sämtliche Umgebungsparameter, zunächst normiert und in einem mehrdimensionalen Eingabevektor zusammengefasst. Insbesondere wird dabei zu unterschiedlichen Zeitpunkten, vorteilhaft über mehrere Wochen und/oder Monate hinweg, eine Mehrzahl von Eingabevektoren erzeugt. Zudem werden die Heizthermostatparameter und Umgebungsparameter vorteilhaft abhängig von ihrem jeweiligen Einfluss auf und/oder ihrer jeweiligen Relevanz für die Heizeffizienz mittels eines vorgegebenen und/oder vorgebbaren Gewichtungsfaktors gewichtet, wodurch vorteilhaft ein Lernprozess beschleunigt werden kann. Im vorliegenden Fall ist beispielsweise ein Einfluss der Heizthermostatparameter und/oder des sechsten Umgebungsparameters auf die Heizeffizienz größer als ein Einfluss der übrigen genannten Umgebungsparameter.
Der Lernalgorithmus nutzt im vorliegenden Fall einen geordneten zwei und/oder drei dimensionalen Strukturraum, dessen einzelne Einheiten über eine Nachbarschaftsbeziehung miteinander verknüpft sind. Eine Struktur, also eine Anzahl an Einheiten, muss dabei in der Regel vorgegeben werden, wobei jedoch prinzipiell auch wachsende Strukturen, beispielsweise wachsende selbstorganisierende Karten, eingesetzt werden können. Unabhängig einer verwendenden Struktur (fix vorgegeben oder wachsend) besitzt jede Einheit einen Gewichtungsvektor. Eine Dimension des Gewichtungsvektors ist dabei gleich einer Dimension des Eingabevektors.
Während des Kalibrierungsbetriebszustands bestimmt der Lernalgorithmus, vorteilhaft über eine Abstandsfunktion, wie beispielsweise eine euklidische Abstandsfunktion, die Einheit der zuvor genannten Einheiten, deren Gewichtungsvektor dem Eingabevektor am ähnlichsten ist. Der Gewichtungsvektor dieser Einheit sowie deren unmittelbarer Nachbarschaft-Einheiten wird/werden anschließend an den Eingabevektor angenähert, beispielsweise mittels der sogenannten Hebb‘schen Lernregel oder dergleichen. Dazu werden die Einheiten und/oder Nachbarschafts-Einheiten abhängig ihrer strukturellen Entfernung angepasst, wobei insbesondere nahe Einheiten stärker und weiter entfernt liegende Einheiten weniger stark angepasst werden.
Um dabei ein oszillierendes Verhalten zu vermeiden und eine Konvergenz des Lernprozesses zu garantieren, wird vorteilhaft eine zeitabhängige monoton fallende Adaptionsrate bei der Angleichung der Gewichtungsvektoren und der Eingabevektoren gewählt. Aufgrund der kontinuierlichen Annährung und den Nachbarschaftsstrukturen „bewegen“ sich die Gewichtungsvektoren über die Zeit immer weiter in Richtung der real beobachteten Daten der Heizthermostatsensoren und/oder der Umgebungssensoren 74b, 76b, 78b, 80b, 82b, 84b. Hierdurch bilden sich typische Cluster und/oder Muster, welche insbesondere visualisiert werden können (vgl. insbesondere auch 7a–7c).
Der Kalibrierungsbetriebszustand und/oder der Kalibrierungsprozess ist beendet, wenn die mittlere Abstandsfunktion aller Einheiten konvergiert und/oder unter einen festgelegten und/oder festlegbaren Schwellwert fällt. In diesem Fall kann ein mittlerer Abstand zwischen allen Einheiten bestimmt und als Referenzwert für die Heizeffizienzkenngröße gespeichert werden.
Zu einer Bestimmung der Veränderung der Heizeffizienz ist die Recheneinheit 18b anschließend dazu vorgesehen, die Heizeffizienzkenngröße und/oder einen zeitlichen Verlauf der Heizeffizienzkenngröße über das gesamte Überwachungszeitintervall, welches im vorliegenden Fall insbesondere einen Zeitraum von mehreren Monaten und vorteilhaft mehreren Jahren aufweist, zu überwachen. Dabei ist die Recheneinheit 18b dazu vorgesehen, zur Ermittlung der Heizeffizienzkenngröße, insbesondere analog zum vorherigen Schritt, einen minimalen Abstand eines aktuellen beobachteten Eingabevektoren zu den Gewichtungsvektoren zu bestimmen und insbesondere die so ermittelte Heizeffizienzkenngröße anschließend mit dem hinterlegten Referenzwert zu vergleichen.
Im Falle, dass die Heizeffizienzkenngröße über einen festgelegten Zeitraum, beispielsweise mehrere Wochen und/oder mehrere Monate, und/oder mehrere aufeinanderfolgende Messungen, beispielsweise zumindest drei Messungen, außerhalb eines Sollwertintervalls liegt und dabei insbesondere festgelegte und/oder festlegbare Grenzwerte dauerhaft unterschreitet und/oder überschreitet, was insbesondere auf eine dauerhafte Verschlechterung der Heizeffizienz hindeutet, ist die Recheneinheit 18b dazu vorgesehen, analog zu dem im ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Verfahren eine Fehlermeldung auszugeben.
Die 7a–7c zeigen typische Cluster und/oder Muster, anhand welcher sich Rückschlüsse auf ein Verhalten des Systems ziehen lassen. Unterschiedliche Strukturen entsprechen dabei unterschiedlichen potentiellen Fehlern und/oder Gründen für eine Veränderung der Heizeffizienz.

Claims

Verfahren zur Überwachung einer Heizeffizienz und/oder eines Fehlverhaltens einer Heizungsvorrichtung, bei welchem wenigstens eine Heizeffizienzkenngröße (10a) ermittelt, ein zeitlicher Verlauf der Heizeffizienzkenngröße (10a) während eines gesamten Überwachungszeitintervalls (12a) überwacht und anhand des zeitlichen Verlaufs der Heizeffizienzkenngröße (10a) zumindest eine Veränderung der Heizeffizienz bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Überwachungszeitintervall (12a) einen Zeitraum von zumindest einer Woche aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wert der Heizeffizienzkenngröße (10a) in regelmäßigen zeitlichen Abständen ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Werte der Heizeffizienzkenngröße (10a) zu vergleichbaren Zeitpunkten ermittelt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Referenzwert für die Heizeffizienzkenngröße (10a) in einem Kalibrierungsbetriebszustand ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeffizienzkenngröße und/oder wenigstens eine mit der Heizeffizienzkenngröße korrelierte Größe mittels eines Lernalgorithmus bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Fehlermeldung erzeugt wird, falls die Heizeffizienzkenngröße (10a) über einen festgelegten Zeitraum außerhalb eines Sollwertintervalls liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu einer Bestimmung einer Veränderung der Heizeffizienz wenigstens ein Heizthermostatparameter eines Heizthermostats (14a; 14b) der Heizungsvorrichtung berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Heizthermostatparameter zumindest ein Ventilparameter des Heizthermostats (14a; 14b) und/oder zumindest ein Temperaturparameter des Heizthermostats (14a; 14b) ist.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizthermostatparameter zur Bestimmung der Veränderung der Heizeffizienz kurzzeitig und zwar über einen Zeitraum, welcher höchstens 10 % des Überwachungszeitintervalls (12a) entspricht, verändert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu einer Bestimmung einer Veränderung der Heizeffizienz wenigstens ein Umgebungsparameter berücksichtigt wird.
Verfahren zumindest nach Anspruch 8 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizthermostatparameter und/oder der Umgebungsparameter gewichtet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Ausgabeeinheit (16a) wenigstens eine mit der Veränderung der Heizeffizienz korrelierte Ausgabeinformation ausgegeben wird.
Heizungsvorrichtung mit einer Recheneinheit (18a; 18b), welche insbesondere dazu vorgesehen ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen, und welche dazu vorgesehen ist, wenigstens eine Heizeffizienzkenngröße (10a) zu ermitteln, einen zeitlichen Verlauf der Heizeffizienzkenngröße (10a) während eines gesamten Überwachungszeitintervalls (12a) zu überwachen und anhand des zeitlichen Verlaufs der Heizeffizienzkenngröße (10a) zumindest eine Veränderung einer Heizeffizienz zu bestimmen.
Heizungsvorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch ein Heizthermostat (14a), in welches die Recheneinheit (18a) integriert ist.
Heizungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (18b) in ein zentrales Rechensystem eines Gebäudes (72b) integriert ist.