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Die Erfindung betrifft eine energiemanagementfähige Wärmepumpe sowie ein Verfahren zum Betrieb einer energiemanagementfähigen Wärmepumpe.
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Großgebäude, insbesondere kommerzielle Großgebäude oder Bürogebäude, verfügen typischerweise über ein Gebäude-Automationssystem (englisch: Building Automation System; abgekürzt: BAS). Das genannte Automationssystem steuert hierbei die dem Gebäude zugrundliegende Infrastruktur, insbesondere elektrische Batterien, thermische Energiespeicher oder Wärmepumpen.
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Typischerweise weist ein Gebäude-Automationssystem mehrere abstrakte Ebenen auf. Beispielsweise weist die Managementebene übergeordnete Funktionen, beispielsweise eine Visualisierung der Gebäude-Infrastruktur, auf. Die Automationsebene führt einzelne Feldgeräte zusammen und steuert insbesondere Gerätegruppen an. Innerhalb der Feldebene (englisch: Field Level) werden einzelne Komponenten der Gebäudeinfrastruktur mit dem Gebäude-Automationssystem verbunden.
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Ein Teilsystem des Gebäude-Automationssystems ist ein Gebäude-Energiemanagementsystem, kurz Energiemanagementsystem (englisch: Building Energy Management System; abgekürzt: BEMS). Nach dem Stand der Technik sind die Kernfunktionen eines Energiemanagementsystems die energieeffiziente Steuerung der daran angeschlossenen Komponenten, der Schutz der Infrastruktur sowie die Bereitstellung eines bestimmten Komforts, beispielsweise die Einstellung der Innentemperatur in den einzelnen Räumen des Gebäudes.
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Aktuell werden hierbei neue Anforderungen an ein Energiemanagementsystem gestellt, insbesondere eine Reduktion von Treibhausgasemissionen sowie eine Nachhaltigkeits-Zertifizierung, beispielsweise nach dem Standard von Leadership in Energy and Environmental Design (abgekürzt: LEED) oder ENERGY STAR.
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Zukünftige Energiemanagementsysteme umfassen als eine ihrer Hauptaufgaben eine Koordination von gebäudeinterner Erzeugung und Verbrauch. Dies umfasst ein Management von erneuerbaren Energiequellen, insbesondere Photovoltaik-Anlagen, elektrischen Energiespeichern oder steuerbaren Lasten, beispielsweise ein Laden von Elektroautos. Weiterhin umfasst ein Energiemanagementsystem beispielsweise elektrische Messungen, eine Überwachung der Infrastruktur, eine Datenanalyse sowie Prognoseverfahren.
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Hierbei kann das Energiemanagementsystem (abgekürzt: EMS) beim Verbrauch und bei der Erzeugung von Energie beispielsweise dynamische Preise berücksichtigen. Weiterhin kann ein Energiemanagementsystem eine Vorhersage von Lastprofilen, beispielsweise über einen zukünftigen Zeitraum von 24 Stunden, durch ein Planungsmodul durchführen. Insbesondere für regenerative Energiequellen, beispielsweise bei Photovoltaik-Anlagen, ist eine solche Planung oder Vorhersage schwierig.
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Im Hinblick auf ein Energiemanagementsystem ist die Kopplung von Strom und Wärme von besonderem Interesse. Für eine Wärmebereitstellung mit einem möglichst niedrigen Primärenergiebedarf ist eine Wärmepumpe besonders geeignet.
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Allerdings ergeben sich bei einer Anbindung oder Einbindung einer Wärmepumpe in ein Energiemanagementsystem vielseitige Probleme. Insbesondere ist die Regelung von bekannten Wärmepumpen hardwarenah und zudem typischerweise nicht bekannt oder nicht ausreichend durch die Hersteller dokumentiert. Für eine Kopplung einer Wärmepumpe an ein Energiemanagementsystem sind daher aufwendige mathematische Modelle und aktuelle Messungen zur Bestimmung der für die mathematischen Modelle vorgesehenen Parameter erforderlich.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmepumpe bereitzustellen, deren Einbindung an ein Energiemanagementsystem erleichtert ist.
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Die Aufgabe wird durch eine Wärmepumpe mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 12 gelöst. In den abhängigen Patentansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
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Die erfindungsgemäße Wärmepumpe, umfasst
- - eine Rechenvorrichtung und eine Regeleinheit, die zum Datenaustausch derart miteinander gekoppelt sind, dass mittels eines ersten Kommunikationsprotokolls interne Parameter der Wärmepumpe an die Rechenvorrichtung übertragbar sind; wobei
- - die Rechenvorrichtung dazu ausgebildet ist, aus den internen Parametern abgeleitete Parameter zu bilden; wobei
- - die Rechenvorrichtung zum Datenaustausch mit einer Kommunikationsschnittstelle der Wärmepumpe derart gekoppelt ist, dass mittels eines in Bezug auf das erste Kommunikationsprotokoll übergeordneten zweiten Kommunikationsprotokolls die abgeleiteten Parameter extern bereitstellbar sind.
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Ein übergeordnetes Kommunikationsprotokoll bezeichnet ein Kommunikationsprotokoll, welches wenigstens einen größeren Funktionenumfang aufweist. Mit anderen Worten weist das zweite Kommunikationsprotokoll bezüglich des ersten Kommunikationsprotokolls einen vergrößerten Funktionenumfang auf. Weiterhin kann das zweite Kommunikationsprotokoll in Bezug auf das erste Kommunikationsprotokoll eine vergrößerte Anzahl von Ebenen (englisch: Layer), eine höhere Priorität und/oder ein Autoerkennungsprotokoll (englisch Auto-Discovery Protocol) aufweisen.
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Die Regeleinheit ist zur Regelung der Wärmepumpe vorgesehen.
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Die Verbindungen zum Datenaustausch können bidirektional oder unidirektional ausgestaltet sein.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die abgeleiteten Parameter extern bereitgestellt. Dadurch wird eine Anbindung oder Einbindung der erfindungsgemäßen Wärmepumpe in ein Energiemanagementsystem ermöglicht. Das ist deshalb der Fall, da die für die Regelung oder Steuerung der Wärmepumpe relevanten Parameter (abgeleitete Parameter) über ein übergeordnetes Kommunikationsprotokoll bereitgestellt werden. Typischerweise ist das erste Kommunikationsprotokoll ein hardwarenahes Kommunikationsprotokoll mit einem geringen Funktionsumfang, welches auch als Basisprotokoll bezeichnet wird. Das höherwertige zweite Kommunikationsprotokoll ermöglicht über die Kommunikationsschnittstelle eine Regelung der Wärmepumpe mit einem in Bezug auf das Basisprotokoll vergrößerten Funktionsumfang. Dadurch wird die Einbindung der erfindungsgemäßen Wärmepumpe in ein Energiemanagementsystem erleichtert. Zudem wird eine Standardisierung der Schnittstelle zwischen Wärmepumpe und Energiemanagementsystem ermöglicht.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung bildet die Rechenvorrichtung wenigstens eine Protokollumsetzung aus, bei der das erste Kommunikationsprotokoll in das übergeordnete, das heißt in das höherwertige zweite Kommunikationsprotokoll, übersetzt wird. Dadurch weist die erfindungsgemäße Wärmepumpe einen internen Protokollumsetzer auf. Die Rechenvorrichtung kann hierzu einen Protokollumsetzer mit dem Handelsnamen Siemens Simatic S7 umfassen.
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Durch die erfindungsgemäße Wärmepumpe können weiterhin Skaleneffekte innerhalb eines Energiemanagementsystems verbessert genutzt werden. Weiterhin können Kosten zur Einbindung der Wärmepumpe in ein Energiemanagementsystem reduziert werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpe mit einer Rechenvorrichtung und einer Regeleinheit, die zum Datenaustausch miteinander gekoppelt sind, werden
- - mittels einem ersten Kommunikationsprotokoll interne Parameter der Wärmepumpe von der Regeleinheit zur Recheneinheit übertragen;
- - mittels der Rechenvorrichtung aus den internen Parametern abgeleitete Parameter gebildet; und
- - die abgeleiteten Parameter mittels einem in Bezug auf das erste Kommunikationsprotokoll übergeordneten zweiten Kommunikationsprotokoll über eine Kommunikationsschnittstelle der Wärmepumpe extern bereitgestellt.
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Es ergeben sich zur erfindungsgemäßen Wärmepumpe gleichartige und gleichwertige Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfassen die internen Parameter Sollwerte und/oder Istwerte der Wärmepumpe.
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Mit anderen Worten werden die Sollwerte und/oder Istwerte der Regeleinheit mittels des ersten Kommunikationsprotokolls (Basisprotokoll) an die Rechenvorrichtung weitergegeben. Die Istwerte können mittels Sensoren der Wärmepumpe erfasst werden. Die Sensoren leiten die erfassten Istwerte an die Regeleinheit weiter.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das zweite Kommunikationsprotokoll BACnet, OPC UA oder ein Kommunikationsprotokoll gemäß IEC 60870-5-104.
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Dadurch wird vorteilhafterweise ein standardisiertes höherwertiges zweites Kommunikationsprotokoll verwendet. Die genannten vorteilhaften Kommunikationsprotokolle weisen einen hohen Funktionsumfang sowie weitere vorteilhafte Eigenschaften auf.
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Insbesondere sind über die genannten übergeordneten, das heißt höherwertigen Kommunikationsprotokolle alle relevanten internen Parameter, beispielsweise Sollwerte und/oder Istwerte, über die Kommunikationsschnittstelle extern verfügbar.
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Die internen Parameter können der Zustand (An/Aus) des Verdichters, die Verdampfungstemperatur eines Arbeitsfluids der Wärmepumpe, die Außentemperatur und/oder Weiteres sein.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist mittels der Rechenvorrichtung ein mathematisches Modell zur Bildung der abgeleiteten Parameter gespeichert.
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Mit anderen Worten werden die abgeleiteten Parameter mittels des mathematischen Modells aus den mittels des ersten Kommunikationsprotokolls weitergegebenen internen Parametern gebildet. Ein mathematisches Modell kann wenigstens eine Gleichung, welche die internen Parametern mit den abgeleiteten Parametern in Beziehung stellt, sowie Gleichungsparameter umfassen. Vereinfacht und exemplarisch ist
ein mathematisches Modell, wobei T
1 die Temperatur eines Kondensators der Wärmepumpe, T
2 die Temperatur eines Verdampfers der Wärmepumpe und G den Grad der Güte (englisch: Efficiency Rating) der Wärmepumpe bezeichnet. Die Leistungszahl der Wärmepumpe (englisch: Coefficient of Performance; abgekürzt COP) wird mit COP bezeichnet. Hierbei sind die Temperaturen T
1 und T
2 sowie der Grad der Güte G interne Parameter. Die Leistungszahl COP ist typischerweise ein aus den internen Parametern gemäß der oben stehenden Gleichung (mathematisches Modell) abgeleiteter Parameter. Die Leistungszahl kann über die Kommunikationsschnittstelle extern ausgelesen werden.
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Weitere Gleichungen, die das mathematische Modell umfassen kann, sind Qthermisch = ∫ Q̇thermisch dt und/oder Q̇thermisch = COP · Q̇elektrisch, wobei Q̇thermisch die thermische Leistung, Q̇elektrisch die elektrische Leistung und Q̇thermisch die durch die Wärmepumpe insgesamt bereitgestellte Wärmeenergie bezeichnet.
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Das mathematische Modell wird auch als Modell der Wärmepumpe oder Wärmepumpenmodell bezeichnet.
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Es ist besonders bevorzugt, wenn das mathematische Modell über die Kommunikationsschnittstelle mittels des übergeordneten zweiten Kommunikationsprotokolls extern bereitstellbar ist.
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Dadurch wird vorteilhafterweise das mathematische Modell automatisiert über das höherwertige zweite Kommunikationsprotokoll nach außen ausgegeben, das heißt extern bereitgestellt. Insbesondere wird dadurch die interne Regelung der Wärmepumpe vorteilhafterweise dokumentiert und/oder nachvollziehbar. Weiterhin umfasst die Wärmepumpe dadurch vorteilhafterweise eine Plug-and-Play-Funktionalität. Zudem werden dadurch die Sollwerte und/oder Istwerte richtig mit dem entsprechend hinterlegten mathematischen Modell verknüpft.
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Hierbei ist es insbesondere von Vorteil die Gleichungsparameter des mathematischen Modells extern über die Kommunikationsschnittstelle bereitzustellen. Dadurch wird eine Adaption, das heißt Anpassung oder Veränderung der Gleichungsparameter über die Einsatzdauer der Wärmepumpe ermöglicht.
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Es ist daher von Vorteil die Gleichungsparameter des mathematischen Modells in Abhängigkeit der Laufzeit der Wärmepumpe und/oder in Abhängigkeit von Ist- und/oder Sollwerten der Regeleinheit zu verändern.
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Hierbei können sich Änderungen der Gleichungsparameter durch eine Alterung der Wärmepumpe, durch eine Abnutzung und/oder Verschmutzung ergeben. Beispielsweise könnte sich der Grad der Güte von 0,4 auf 0,35 ändern. Dies würde zu einer wesentlich geringeren Wärmebereitstellung pro eingesetzter Kilowattstunde elektrischer Energie führen.
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Bevorzugt können die abgeleiteten Parameter den Betriebszustand der Wärmepumpe, die elektrische Leistung der Wärmepumpe, die thermische Leistung der Wärmepumpe, die Kondensationstemperatur eines Arbeitsfluids der Wärmepumpe, und/oder die Leistungszahl der Wärmepumpe umfassen.
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Der Begriff Betriebszustand der Wärmepumpe kann einen oder eine Mehrzahl der folgenden Zustände der Wärmepumpe umfassen: An, Aus, Störung, Enteisung oder Einschaltvorgang.
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Zur Erfassung der internen Parameter kann die Wärmepumpe bevorzugt eine Sensoreinheit umfassen.
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Die Sensoreinheit kann eine Mehrzahl von Sensoren umfassen.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Wärmepumpe über die Kommunikationsschnittstelle mit einem Energiemanagementsystem, insbesondere einem Gebäudeenergiemanagementsystem oder einem Energiemanagementsystem für ein elektrisches Verteilnetz oder einem industriellen Energiemanagementsystem verbunden.
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Aufgrund des erfindungsgemäß vorgesehenen höherwertigen zweiten Kommunikationsprotokolls ermöglicht die Wärmepumpe eine einfache und kostengünstige Einbindung in die oben genannten Systeme. Hierbei können die abgeleiteten Parameter beispielsweise an das Energiemanagementsystem zur Regelung oder Steuerung der Wärmepumpe weitergegeben werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Rechenvorrichtung eine erste, zweite und dritte Recheneinheit,
- - wobei die erste Recheneinheit und die Regeleinheit zum Datenaustausch derart miteinander gekoppelt sind, dass mittels des ersten Kommunikationsprotokolls interne Parameter der Wärmepumpe an die erste Recheneinheit übertragbar sind; wobei
- - die erste Recheneinheit zum Datenaustausch mit der Kommunikationsschnittstelle der Wärmepumpe derart gekoppelt ist, dass mittels des in Bezug auf das erste Kommunikationsprotokoll übergeordneten zweiten Kommunikationsprotokolls die abgeleiteten Parameter extern bereitstellbar sind; wobei
- - die zweite Recheneinheit dazu ausgebildet ist, mittels eines mathematischen Modells aus den internen Parametern die abgeleiteten Parameter zu bilden; und
- - die dritte Recheneinheit dazu ausgebildet ist, Gleichungsparameter des mathematischen Modells für die zweite Recheneinheit bereitzustellen.
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Vorteilhafterweise wird dadurch ein modularer Aufbau der Wärmepumpe ermöglicht. Jede der Recheneinheiten ist bezüglich der ihr zugeordneten Aufgabe spezialisiert. Weiterhin können die Recheneinheiten zum gegenseitigen Datenaustausch untereinander verbunden sein. Diese Verbindung kann bidirektional oder unidirektional sein.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind/ist die zweite und/oder dritte Recheneinheit zum Datenaustausch mit der Regeleinheit gekoppelt.
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Die zweite Recheneinheit ist zur Bildung der abgeleiteten Parameter mittels des mathematischen Modells vorgesehen. Durch die Datenkopplung der zweiten Recheneinheit mit der Regeleinheit können die Gleichungsparameter des mathematischen Modells angepasst werden.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn in dem mathematischen Modell eine Rechenvorschrift der Regeleinheit berücksichtigt wird. Hierzu ist die Datenkopplung insbesondere die Datenkopplung der dritten Recheneinheit mit der Regeleinheit vorgesehen. Die Regeleinheit kann eine Sensoreinheit umfassen, wobei dann die dritte Recheneinheit direkt mit der Sensoreinheit zum Datenaustausch gekoppelt sein kann.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Wärmepumpe einen Energiespeicher, der mit der zweiten Recheneinheit zum Datenaustausch gekoppelt ist, wobei der Energiespeicher dazu vorgesehen ist, Lastabweichungen von dem mathematischen Modell, insbesondere bei einer Enteisung der Wärmepumpe, auszugleichen.
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Dadurch kann vorteilhafterweise eine Glättung der elektrischen Last der Wärmepumpe erfolgen.
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Insbesondere ist der Energiespeicher dann von Vorteil, wenn die Schaltzeiten der Wärmepumpe über das Energiemanagementsystem mittels der Kommunikationsschnittstelle der Wärmepumpe geregelt oder gesteuert werden. Mit anderen Worten werden hierbei auch interne Informationen über die Wärmepumpe extern bereitgestellt. Beispielsweise kann die Zuschaltzeit der Wärmepumpe nach einem Stromausfall durch einen Zufallsgenerator bestimmt werden. Diese Information kann ebenfalls mittels der Kommunikationsschnittstelle der Wärmepumpe extern bereitgestellt werden. Vor dem Zuschalten der Wärmepumpe könnte der Energiespeicher, insbesondere eine Batterie, vorteilhafterweise den Energiebedarf für eine Enteisung, die bestenfalls vor dem Zuschalten der Wärmepumpe erfolgt, abdecken.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen schematisiert:
- 1 ein Schaltdiagramm einer Wärmepumpe gemäß des Standes der Technik; und
- 2 ein Schaltdiagramm einer Wärmepumpe gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
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Gleichartige, gleichwertige oder gleichwirkende Elemente können in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen sein.
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Die Pfeile in den Figuren kennzeichnen eine Kopplung zum Datenaustausch, insbesondere mittels Kommunikationsprotokollen.
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1 zeigt das Schaltdiagramm der nach dem Stand der Technik bekannten Wärmepumpe 1. Die bekannte Wärmepumpe 1 weist eine Regeleinheit 4 und eine Sensoreinheit 6 auf. Die Sensoreinheit 6 kann als Teil der Regeleinheit 4 angesehen werden. Weiterhin umfasst die Sensoreinheit 6 Sensoren zur Erfassung von Messwerten beziehungsweise Istwerten. Durch einen Abgleich der erfassten Istwerte mit innerhalb der Regeleinheit 4 hinterlegten Sollwerten erfolgt eine Regelung 46 der bekannten Wärmepumpe 1 gemäß einer oder mehrerer bestimmter Rechenvorschriften.
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Weiterhin kann die bekannte Wärmepumpe 1 eine Basis-Kommunikationsschnittstelle 41 umfassen. Über die Basis-Kommunikationsschnittstelle 41 können mittels eines hardwarenahen Basis-Kommunikationsprotokolls (erstes Kommunikationsprotokoll), beispielsweise Modbus oder CAN, bestimmte interne Parameter ausgelesen oder bereitgestellt werden. Aufgrund des hardwarenahen Basis-Kommunikationsprotokolls ist eine Anbindung oder eine Einbindung der bekannten Wärmepumpe 1 in ein Energiemanagementsystem schwierig und aufwendig.
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In 2 ist ein schematisches Schaltdiagramm der Wärmepumpe 1 gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung dargestellt.
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Die Wärmepumpe 1 in 1 umfasst eine Rechenvorrichtung 2 und eine Regeleinheit 4. Weiterhin umfasst diese eine Sensoreinheit 6 zur Erfassung von Messwerten, das heißt Istwerten. Die Sensoreinheit 6 kann ebenfalls als Teil der Regeleinheit 4 angesehen werden. Wie bereits bei der bekannten Wärmepumpe in 1 kann durch einen Abgleich der Istwerte mit den innerhalb der Regeleinheit 4 hinterlegten Sollwerten eine Regelung 46 der Wärmepumpe 1 erfolgen.
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Die Rechenvorrichtung 2 der Wärmepumpe 1 ist über ein erstes Kommunikationsprotokoll 41 (Basis-Kommunikationsprotokoll) mit der Regeleinheit 4 zum Datenaustausch gekoppelt. Erfindungsgemäß ist die Rechenvorrichtung 2 als Protokollumsetzer ausgebildet, sodass das erste Kommunikationsprotokoll 41 in ein übergeordnetes zweites Kommunikationsprotokoll 42 umgesetzt werden kann.
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Die Rechenvorrichtung 2 umfasst eine erste, zweite und dritte Recheneinheit 21, 22, 23.
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Interne Parameter der Wärmepumpe 1, insbesondere Istwerte und/oder Sollwerte sowie weitere interne Spezifizierungen und/oder Informationen der Wärmepumpe 1, werden mittels des ersten Kommunikationsprotokolls 41 von der Regeleinheit 4 auf die erste Recheneinheit 21 der Rechenvorrichtung 2 übertragen. Weiterhin werden mittels der ersten Recheneinheit 21 aus den internen Parametern abgeleitete Parameter gebildet. Die abgeleiteten Parameter können mittels eines mathematischen Modells gebildet werden. Das mathematische Modell kann eine oder eine Mehrzahl von Gleichungen umfassen, die beispielsweise Istwerte und/oder Sollwerte als Variablen aufweisen. Zudem können die dem mathematischen Modell zugrundeliegenden Gleichungen Gleichungsparamater aufweisen. Mit anderen Worten bildet das mathematische Modell ein Modell der Wärmepumpe 1 aus, mittels welchem für die Wärmepumpe 1 relevante Parameter aus den internen Parametern abgeleitet werden können.
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Die erste Recheneinheit 21 ist über das übergeordnete zweite Kommunikationsprotokoll 42 mit einer Kommunikationsschnittstelle 42 der Wärmepumpe 1 zum Datenaustausch gekoppelt. Die durch die erste Recheneinheit 21 abgeleiteten Parameter werden durch die Kommunikationsschnittstelle 42 mittels des höherwertigen zweiten Kommunikationsprotokolls 42 extern bereitgestellt. Diese externe Bereitstellung ermöglicht vorteilhafterweise eine schnelle, einfache sowie gegebenenfalls standardisierte Anbindung oder Einbindung der Wärmepumpe 1 in ein nicht dargestelltes Energiemanagementsystem.
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Die zweite Recheneinheit 22 ist zur Bildung und Auswertung des mathematischen Modells vorgesehen. Insbesondere kann das mathematische Modell mittels der zweiten Recheneinheit 22 gespeichert sein. Die zweite Recheneinheit 22 ist zum Datenaustausch mit der ersten Recheneinheit 21 und der Regeleinheit 4 gekoppelt. Dadurch kann das mathematische Modell vorteilhafterweise ebenfalls extern bereitgestellt werden. Dadurch kann das mathematische Modell ausgelesen und/oder gegebenenfalls geändert und/oder angepasst werden und/oder auf den neuesten Stand gebracht werden (Update). Durch die Datenkopplung der zweiten Recheneinheit 22 mit der Regeleinheit 4 können insbesondere die Istwerte und/oder Sollwerte und/oder eine Regelvorschrift der Regeleinheit 4 durch das mathematische Modell berücksichtigt werden.
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Weiterhin ist die zweite Regeleinheit 22 mit einem Energiespeicher 8, insbesondere einer Batterie, der Wärmepumpe 1 gekoppelt. Dadurch können insbesondere elektrische Lasten, die nicht oder bisher nicht durch das mathematische Modell berücksichtigt sind, abgedeckt werden. Dadurch wird ein Ausgleich von nicht vorhergesehenen Lasten ermöglicht. Hierzu kann der Energiespeicher 8 direkt mit der Sensoreinheit 6 zum Datenaustausch gekoppelt sein. Eine Anpassung des mathematischen Modells an die bisher nicht berücksichtigten Lasten ist über die externe Bereitstellung des mathematischen Modells möglich.
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Die dritte Recheneinheit 23 ist zur Anpassung und/oder Bereitstellung der Gleichungsparameter des mathematischen Modells vorgesehen. Hierzu ist die dritte Recheneinheit 23 zum Datenaustausch mit der zweiten Recheneinheit 22, mit der Regeleinheit 4 sowie mit der Sensoreinheit 6 gekoppelt. Dadurch wird ein Anpassen oder Ändern der Gleichungsparameter ermöglicht, da diese sich über die Betriebsdauer der Wärmepumpe 1, beispielsweise durch ihre Alterung, ändern können.
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Die Wärmepumpe 1 kann somit effizient in ein Energiemanagementsystem eingebunden werden. Alle relevanten, das heißt abgeleiteten Parameter werden mittels des höherwertigen Kommunikationsprotokolls 42 (zweites Kommunikationsprotokoll), beispielsweise BACnet, für das Energiemanagementsystem zur Verfügung gestellt.
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Die Implementierung von vorstehend beschriebenen Prozessen oder Verfahrensschritten, insbesondere die Bildung der abgeleiteten Parameter mittels des mathematischen Modells, kann anhand von Instruktionen erfolgen, die auf computerlesbaren Speichermedien oder in flüchtigen Computerspeichern (im Folgenden zusammenfassend als computerlesbare Speicher bezeichnet) vorliegen. Computerlesbare Speicher sind beispielsweise flüchtige Speicher wie Caches, Puffer oder RAM sowie nichtflüchtige Speicher wie Wechseldatenträger oder Festplatten.
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Die vorstehend beschriebenen Funktionen oder Verfahrensschritte können dabei in Form wenigstens eines Instruktionssatzes in oder auf einem computerlesbaren Speicher vorliegen. Die Funktionen oder Verfahrensschritte sind dabei nicht an einen bestimmten Instruktionssatz oder an eine bestimmte Form von Instruktionssätzen oder an ein bestimmtes Speichermedium oder an einen bestimmten Prozessor oder an bestimmte Ausführungsschemata gebunden und können durch Software, Firmware, Microcode, Hardware, Prozessoren oder integrierte Schaltungen im Alleinbetrieb oder in beliebiger Kombination ausgeführt werden. Dabei können verschiedenste Verarbeitungsstrategien zum Einsatz kommen, beispielsweise serielle Verarbeitung durch einen einzelnen Prozessor, Multiprocessing, Multitasking oder Parallelverarbeitung.
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Die Instruktionen können in lokalen Speichern abgelegt sein, es ist aber auch möglich, die Instruktionen auf einem entfernten System abzulegen und darauf via Netzwerk zuzugreifen.
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Die Begriffe Rechenvorrichtung und Recheneinheit, wie hier verwendet, umfasst Prozessoren und Verarbeitungsmittel im weitesten Sinne, beispielsweise Server, Universalprozessoren, Grafikprozessoren, digitale Signalprozessoren, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), programmierbare Logikschaltungen wie FPGAs, diskrete analoge oder digitale Schaltungen und beliebige Kombinationen davon, einschließlich aller anderen dem Fachmann bekannten oder in Zukunft entwickelten Verarbeitungsmittel. Prozessoren können dabei aus einer oder mehreren Vorrichtungen bestehen. Besteht ein Prozessor aus mehreren Vorrichtungen, können diese zur parallelen oder sequentiellen Verarbeitung von Instruktionen konfiguriert sein.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt oder andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
