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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Energiesystems, welches ein Heizsystem und ein Lüftungssystem umfasst.
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Stand der Technik
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Es sind Heizsysteme für Gebäude bekannt, die witterungsgeführt betrieben werden. Dabei kann das Heizsystem sich in einem Heizbetrieb befinden, wobei das Gebäude keine Wärme benötigt.
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Ferner sind Lüftungssysteme bekannt, die neben einer ausreichenden Belüftung auch für eine Kühlung innerhalb des Gebäudes sorgen können.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Vorliegende Erfindung hat demgegenüber den Vorteil, dass mindestens eine Information über einen Betriebsmodus des Lüftungssystems von dem Lüftungssystem an das Heizsystem kommunikationstechnisch übermittelt wird, wodurch der Betrieb des Heizsystems nachhaltig an den Betrieb des Lüftungssystems angepasst werden kann.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung nach dem Hauptanspruch möglich. So entspricht der Betriebsmodus des Lüftungssystems vorzugsweise einem Kühlbetrieb oder einem Wärmerückgewinnungsbetrieb, wodurch das Lüftungssystem je nach Bedarf zur Kühlung des Gebäudes oder lediglich zur Belüftung des Gebäudes mit minimalen Wärmeverlusten eingesetzt werden kann.
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Bevorzugt wird der Betriebsmodus des Lüftungssystems durch Öffnen und/oder Schließen eines Bypasses, insbesondere ein Kühlbetrieb durch Öffnen und/oder ein Wärmerückgewinnungsbetrieb durch Schließen des Bypasses, eingestellt, wodurch ein effizientes Umschalten zwischen einem Kühlbetrieb und einem Wärmerückgewinnungsbetrieb des Lüftungssystems ermöglicht wird.
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Vorteilhaft ist es, wenn der Betriebsmodus des Lüftungssystems in Abhängigkeit mindestens eines Temperaturwerts und/oder mindestens eines Temperaturwertverlaufs eingestellt wird, welcher insbesondere durch mindestens einen dem Lüftungssystem zugeordneten Sensor erfasst wird, wodurch der Betriebsmodus unter Berücksichtigung des Klimas im Gebäude und/oder außerhalb des Gebäudes eingestellt werden kann.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführung, wird als Information über einen Betriebsmodus des Lüftungssystems ein dem Betriebsmodus des Lüftungssystems entsprechender Parameter von dem Lüftungssystem an das Heizsystem übermittelt, welcher insbesondere auf einen einem Kühlbetrieb entsprechenden Wert oder einen einem Wärmerückgewinnungsbetrieb entsprechenden Wert festgelegt wird, wodurch der Betrieb des Heizsystems auf technisch elegante Weise an den Betrieb des Lüftungssystems angepasst werden kann.
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Besonders Vorteilhaft ist es, wenn das Heizsystem nicht in einem Heizbetrieb betrieben wird, wenn das Lüftungssystem in einem Kühlbetrieb betrieben wird, wodurch der Gesamtwirkungsgrad des Energiesystems effizient erhöht wird.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführung erfolgt zumindest der folgende Verfahrensschritt, insbesondere durch eine dem Lüftungssystem zugeordnete Regelungseinheit:
- a) Übermitteln der mindestens einen Information über den Betriebsmodus des Lüftungssystems, insbesondere des dem Betriebsmodus des Lüftungssystems entsprechenden Parameters, von dem mindestens einen Lüftungssystem an das Heizsystem.
So kann das Heizsystem ausreichend Informationen über den Betrieb des Lüftungssystems erhalten.
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Ebenso vorteilhaft ist es, wenn zumindest der folgende Verfahrensschritt, insbesondere durch eine dem Heizsystem zugeordnete Regelungseinheit, erfolgt:
- b) Deaktivieren des Heizbetriebs des Heizungssystems, wenn sich das Lüftungssystem in einem Kühlbetrieb befindet.
Dadurch kann eine nachhaltige Regelung des Heizsystems erfolgen.
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Die Erfindung betrifft auch ein Energiesystem welches mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche betrieben wird.
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Zeichnungen
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In der einzigen Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Energiesystems, welches mit einem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird.
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Beschreibung
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In der Figur ist eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Energiesystems 10 gezeigt, welches mit einem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird. Das Energiesystem 10 ist für den Einsatz in einem Gebäude geeignet und umfasst ein Heizsystem 12 und ein Lüftungssystem 14. Bei dem Lüftungssystem 14 handelt es sich um ein zentrales Lüftungssystem. Alternativ ist es aber auch möglich, das Lüftungssystem 14 als ein dezentrales Lüftungssystem auszugestalten.
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Das gezeigte Energiesystem 10 weist vier Sensoren 16, 18, 20, 22 zur Erfassung mindestens eines Temperaturwerts T oder eines Temperaturwertverlaufs T(t) auf die dem Lüftungssystem 14 zugeordnet sind. Bei den Sensoren 16, 18, 20, 22 handelt es sich um Temperatursensoren die zur Messung einer Temperatur geeignet sind. Dabei kann unter einem Temperatursensor auch ein Temperaturfühler verstanden werden.
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Die dem Lüftungssystem 14 zugeordneten Sensoren 16, 18, 20, 22 sind bezogen auf einen Luftstrom im Lüftungssystem 14 stromabwärts und stromaufwärts eines Wärmeübertragers 24 zur Wärmerückgewinnung angeordnet. So können mit den Sensoren alle für eine Regelung des Energiesystems 10 benötigten Temperaturwerte erfasst werden.
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Der Sensor 16 ist in einem Luftstrom LA-R , bei dem die Luft von außen in einen Raum des Gebäudes strömt, stromaufwärts des Wärmeübertragers 24 angeordnet. Dadurch kann mit dem Sensor 16 unmittelbar ein Außentemperaturwert TA erfasst werden. Auch kann ein Außentemperaturwertverlauf TA (t) erfasst werden.
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Der Sensor 18 ist in dem Luftstrom LA-R , bei dem die Luft von außen in einen Raum des Gebäudes strömt, stromabwärts des Wärmeübertragers 24 angeordnet. Dadurch kann ein Temperaturwert T oder Temperaturwertverlauf T(t) erfasst werden, welcher einem Aufwärmen oder Abkühlen der Luft im Luftstrom LA-R durch den Wärmeübertrager 24 entspricht.
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Der Sensor 20 ist in einem Luftstrom LR-A , bei dem die Luft aus einem Raum des Gebäudes nach außen strömt, stromaufwärts des Wärmeübertragers 24 angeordnet. Dadurch kann mit dem Sensor 20 unmittelbar ein Raumtemperaturwert TR erfasst werden. Auch kann ein Raumtemperaturwertverlauf TR (t) erfasst werden.
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Der Sensor 22 ist in dem Luftstrom LR-A , bei dem die Luft aus einem Raum des Gebäudes nach außen strömt, stromabwärts des Wärmeübertragers 24 angeordnet. Dadurch kann ein Temperaturwert T oder Temperaturwertverlauf T(t) erfasst werden, welcher einem Aufwärmen oder Abkühlen der Luft im Luftstrom LR-A durch den Wärmeübertrager 24 entspricht.
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Der Wärmetauscher 24 ist derart angeordnet, dass er Wärme von dem Luftstrom LR-A auf den Luftstrom LA-R überträgt oder umgekehrt.
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Der Luftstrom LA-R wird durch einen ersten Verdichter 26 erzeugt, welcher in dem gezeigten Ausführungsbeispiel bezogen auf die Strömungsrichtung des Luftstroms LA-R stromabwärts des Wärmeübertragers 24 angeordnet ist. Der Luftstrom LR-A wiederum wird durch einen zweiten Verdichter 28 erzeugt, welcher in dem gezeigten Ausführungsbeispiel bezogen auf die Strömungsrichtung des Luftstroms LR-A stromabwärts des Wärmeübertragers 24 angeordnet ist.
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Die Regelung des Lüftungssystems 14 erfolgt mittels einer Regelungseinheit 30, die dem Lüftungssystem 14 zugeordnet ist. Entsprechend werden die Verdichter 26, 28 durch die Regelungseinheit 30 gesteuert. Die Sensoren 16, 18, 20, 22 sind ebenfalls mit der Regelungseinheit 30 kommunikationstechnisch verbunden.
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Die Regelung des Heizsystems 12 erfolgt mittels einer weiteren Regelungseinheit 32, die dem Heizsystem 12 zugeordnet ist. Die weitere Regelungseinheit 32 regelt im Heizsystem 12 die Vorlauftemperatur für einen im Gebäude verlegten Heizkreis 23, durch welchen die Räume des Gebäudes erwärmt werden. Der Heizkreis 23 des Heizsystems 12 ist dabei getrennt von dem Lüftungssystem 14 ausgebildet.
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Die Regelungseinheit 30 des Lüftungssystems 14 und die weitere Regelungseinheit 32 des Heizsystems 12 sind kommunikationstechnisch miteinander verbunden.
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Das Energiesystem 10 wird nun derart betrieben, dass mindestens eine Information über einen Betriebsmodus des Lüftungssystems 14 von dem Lüftungssystem 14 an das Heizsystem 12 kommunikationstechnisch übermittelt wird, wodurch der Betrieb des Heizsystems 12 an den Betrieb des Lüftungssystems 14 nachhaltig angepasst werden kann.
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Der Betriebsmodus des Lüftungssystems 14 entspricht einem Kühlbetrieb oder einem Wärmerückgewinnungsbetrieb, wodurch je nach Bedarf eine Kühlung des Gebäudes oder eine Belüftung des Gebäudes mit geringen Wärmeverlusten eingestellt werden kann. Der Wärmerückgewinnungsbetrieb kommt in der Regel im Winter zum Einsatz. Entsprechend handelt sich bei dem Wärmerückgewinnungsbetrieb um einen Winterbetrieb. Der Kühlbetrieb kommt in der Regel im Sommer zum Einsatz. Entsprechend handelt es sich bei dem Kühlbetrieb um einen Sommerbetrieb.
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Der Betriebsmodus des Lüftungssystems 14 wird durch Öffnen und/oder Schließen eines Bypasses 34, im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Kühlbetrieb durch Öffnen oder ein Wärmerückgewinnungsbetrieb durch Schließen des Bypasses 34, eingestellt. So sind im Bypass 34, bzw. in der Bypass-Leitung 34, eine Klappe 36 und ein Schrittmotor 38 angeordnet. Der Schrittmotor 38 ist kommunikationstechnisch mit der Regeleinheit 30 verbunden. Die Regeleinheit 30 steuert den Schrittmotor 38 und kann damit ein Schließen oder Öffnen der Klappe 36 und damit des Bypasses 34 einleiten. Entsprechend wird der Betriebsmodus des Lüftungssystems 14 durch die Regeleinheit 30 eingestellt.
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In dem gezeigten Ausführungsbespiel wird der Betriebsmodus des Lüftungssystems 14 in Abhängigkeit der Außentemperatur TA und der Raumtemperatur TR eingestellt, welche durch die dem Lüftungssystem 14 zugeordneten Sensoren 16, 20 erfasst werden. Alternativ ist es aber auch möglich, dass der Betriebsmodus des Lüftungssystems 14 in Abhängigkeit eines Temperaturwerts T oder eines Temperaturwertverlaufs T(t) eingestellt wird, welcher einem Aufwärmen oder Abkühlen der Luft in einem der Luftströme LA-R , LR-A durch den Wärmeübertrager 24 entspricht und durch die dem Lüftungssystem 14 zugeordneten Sensoren 18, 22 erfasst wird.
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In der Regel ist im Winter die Raumtemperatur TR im Gebäude höher als im Außenbereich. In diesem Fall wird durch den Wärmeübertrager 24 Wärme von dem Luftstrom LR-A auf den Luftstrom LA-R übertragen. So wird ein großer Teil der Wärme quasi zurück gewonnen. Dieser Betrieb des Lüftungssystems entspricht einem Wärmerückgewinnungsbetrieb.
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Im Sommer hingegen ist die Außentemperatur meist höher als die Raumtemperatur TR . In diesem Fall wird durch den Wärmeübertrager 24 Wärme von dem Luftstrom LA-R auf den Luftstrom LR-A übertragen, wodurch vermieden wird, dass sich die Räume im Gebäude zu sehr aufwärmen.
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In der Regel befindet sich das Lüftungssystem stets in einem Wärmerückgewinnungsbetriebt, bei dem der Bypass 34 geschlossen ist.
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Tritt jedoch der Fall ein, dass die Raumtemperatur TR höher ist als ein oberer Schwellenwert TSW,max, beispielsweise TR ≥ Tsw = 25 °C, die Außentemperatur TA aber geringer ist als die Raumtemperatur TR, d.h. TA ≤ TR, so wird das Lüftungssystem 14 in einem Kühlbetrieb betrieben, indem die Regeleinheit 30 den Bypass 34 öffnet und der Luftstrom LR-A über den Bypass 34 an dem Wärmetauscher 24 vorbei geführt wird. So findet keine Wärmerückgewinnung statt, wodurch die - im Vergleich zur Außentemperatur - warme Luft aus dem Gebäude abtransportiert wird, während die kältere Außenluft dem Gebäude zugeführt wird. Dies kommt einer Kühlung des Gebäudes gleich, weshalb dieser Betriebsmodus auch als Kühlbetrieb verstanden wird.
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Die Wirkung des Kühlbetriebs kann zusätzlich gesteigert werden, indem der Luftstrom LA-R erhöht wird oder der Kühlbetrieb zeitlich verlängert wird, indem er zu einem früheren Zeitpunkt gestartet wird und/oder zu einem späteren Zeitpunkt beendet wird. Auch ist es möglich, dass der untere Schwellenwert TSW,min und/oder der obere Schwellenwert TSW,max zeitlich angepasst werden, was zu einem früheren Start und/oder einem späteren Beenden des Kühlbetriebs führen kann.
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Optional kann für das Einstellen eines Kühlbetriebs, d.h. das Öffnen des Bypasses 34, die Bedingung eingeführt werden, dass die Außentemperatur TA nicht geringer sein darf, als ein unterer Schwellenwert TSW,min, wodurch die Bildung von Kondensat im Luftstrom LR-A vermieden werden kann. Darüber hinaus wäre es möglich die Kondensation im Luftstrom LR-A zu überwachen. So könnte der untere Schwellenwert TSW,min an die Kondensation angepasst werden, wodurch die Wirkung des Kühlbetriebs zusätzlich gesteigert werden kann.
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Sinkt die Raumtemperatur TR wieder unter die obere Schwelltemperatur TSW,max, beispielsweise TR < TSW,max = 25 °C, so wird das Lüftungssystem 14 wieder in einen Wärmerückgewinnungsbetrieb versetzt, indem die Regeleinheit 30 den Bypass 34 wieder schließt und der Luftstrom LR-A über den Wärmetauscher 24 nach außen strömt.
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Das gezeigte Energiesystem 10 wird nun derart betrieben, dass als Information über einen Betriebsmodus des Lüftungssystems 14 ein dem Betriebsmodus des Lüftungssystems 14 entsprechender Parameter von dem Lüftungssystem 14 an das Heizsystem 12 übermittelt wird. Der Parameter wird dabei auf einen einem Wärmerückgewinnungsbetrieb entsprechenden Wert oder einen einem Kühlbetrieb entsprechenden Wert festgelegt. In Abhängigkeit dieses Parameters wird dann das Heizsystem 12 geregelt, wodurch eine energetisch nachhaltige Regelung des Heizsystems 12 ermöglicht wird.
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In dem gezeigten Fall wird ausschließlich der dem Betriebsmodus des Lüftungssystems 14 entsprechende Parameter dem Heizsystem 12 übermittelt, wodurch es nicht mehr notwendig ist eine Vielzahl von Temperaturdaten zur Regelung an das Heizsystem 12 zu übermitteln.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Heizsystem 12 nicht in einem Heizbetrieb betrieben, wenn das Lüftungssystem 12 in einem Kühlbetrieb betrieben wird. Wenn sich also das Lüftungssystem 14 in einem Kühlbetrieb befindet, so sendet das Lüftungssystem 14, bzw. die Regeleinheit 30 des Lüftungssystems 30, die Information über den Betriebsmodus, d.h. die Information darüber, dass sich das Lüftungssystems 14 in einem Kühlbetrieb befindet, an das Heizsystem 12, bzw. an die Regelungseinheit 32 des Heizsystems 12, woraufhin diese den Heizbetrieb deaktiviert. Dadurch wird vermieden, dass das Heizsystem 12 und das Lüftungssystem 14 thermisch gegeneinander arbeiten.
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Wird durch die Regelungseinheit 30 des Lüftungssystems 14 ein Betriebsmodus eingestellt, so wird durch das Lüftungssystem 14, bzw. durch die Regelungseinheit 30 des Lüftungssystems 14, der Verfahrensschritt
- a) Übermitteln der Information über den Betriebsmodus des Lüftungssystems 14, bzw. des dem Betriebsmodus des Lüftungssystems 14 entsprechenden Parameters, von dem Lüftungssystem 14 an das Heizsystem 12;
durchgeführt.
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Das Heizsystem 14 empfängt die Information über den Betriebsmodus des Lüftungssystems 14, bzw. des dem Betriebsmodus des Lüftungssystems 14 entsprechenden Parameters, woraufhin das Heizsystem 14, bzw. die die Regelungseinheit 32 des Heizsystems 12, den Verfahrensschritt
- b) Deaktivieren des Heizbetriebs des Heizungssystems 12, wenn sich das Lüftungssystem 14 in einem Kühlbetrieb befindet
durchführt.
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Dabei ist es möglich, dass das Heizsystem 12, bzw. die Regelungseinheit 32 des Heizsystems 12, den Heizbetrieb durch Schließen von Ventilen und/oder deaktivieren von Pumpen und/oder zurücknehmen von Wärmeanforderungen deaktiviert. Im gezeigten Fall wird die Wärmeanforderung steuerungstechnisch zurück genommen, wodurch das Deaktivieren des Heizbetriebs eingeleitet wird.
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In einer alternativen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, ist es möglich, dass ein Kühlbetrieb oder ein Wärmerückgewinnungsbetrieb in Abhängigkeit von historischen Daten, bspw. von Daten des vorhergehenden Tages, oder in Abhängigkeit von Wetterdaten, die beispielsweise über Funk oder das Internet ermittelt werden, eingestellt wird. So könnte ein Kühlbetrieb beispielsweise eingeleitet werden, unter der Annahme, dass wenn bereits am vorherigen Tag ein Kühlbetrieb aktiv war, auch aktuell ein Kühlbedarf vorliegt bzw. ein Kühlbedarf mit einer hohen Wahrscheinlichkeit zu erwarten ist.
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In einer weiteren alternativen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, ist es auch möglich, dass beim Einstellen eines Kühlbetriebs oder eines Wärmerückgewinnungsbetriebs die thermische Trägheit des Gebäudes berücksichtigt wird.
