DE102019004962A1 - Procedure for monitoring the energy content of a water storage system - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zur Steuerung des Aufheizens eines Haushalts-Warmwasserspeichers, wobei die Speichertemperaturen gemessen werden. Die Speichertemperaturen werden in eine Steuereinheit eingegeben und eine Heizvorrichtung wird aktiviert, um das Wasser im Speicher aufzuheizen, wenn die Steuereinheit Heizbedarf meldet. Das Verfahren umfasst einen Schritt der Eingabe eines Temperaturwerts des zugeführten Kaltwassers in die Steuereinheit und des Generierens eines durch diese Temperatur des zugeführten Kaltwassers bedingten Parameters. Die Speichertemperatur wird gemessen und hängt mit dem Wärmeenergiegehalt des Speichers zusammen, wobei die Speichertemperatur mit einem eingebauten am Speicher angebrachten Wassertemperatursensor gemessen wird und weiteren Einfluss auf den Parameter nimmt. Es wird dann, abhängig von einem Vergleich zwischen einem Sollwert und dem Parameter, der anhand der Speichertemperatur und der gemessenen Kaltwassertemperatur generiert wird, eine Heizbedarfsmeldung verarbeitet.A method for controlling the heating of a domestic hot water tank, wherein the tank temperatures are measured. The store temperatures are entered into a control unit and a heater is activated to heat the water in the store when the control unit reports heating needs. The method comprises a step of entering a temperature value of the cold water supplied into the control unit and generating a parameter caused by this temperature of the cold water supplied. The storage tank temperature is measured and is related to the thermal energy content of the storage tank, whereby the storage tank temperature is measured with a built-in water temperature sensor attached to the storage tank and has further influence on the parameter. Depending on a comparison between a setpoint and the parameter that is generated on the basis of the storage tank temperature and the measured cold water temperature, a heating demand message is then processed.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwachung des Energiegehalts eines Wasserspeichersystems.The present invention relates to a method for monitoring the energy content of a water storage system.

Es ist anzumerken, dass das Zitieren oder Identifizieren irgendeines Dokuments in dieser Anmeldung nicht dahingehend auszulegen ist, dass das betreffende Dokument als Stand der Technik zur vorliegenden Erfindung zur Verfügung steht.It should be noted that the citation or identification of any document in this application should not be interpreted to mean that the document in question is available as prior art for the present invention.

Für künftige bedarfsgesteuerte Netzsysteme sind aus Gründen der Lastspitzenvermeidung und Netzstabilisierung Informationen zum Energiegehalt von Speichersystemen erforderlich. Insbesondere die Speicherkapazität elektrisch geheizter Wasserspeichersysteme spielt für die Netzstabilisierung eine wichtige Rolle, bedenkt man die Erzeugung elektrischer Energie aus Wind- und Solarquellen.For future demand-controlled network systems, information on the energy content of storage systems is required to avoid load peaks and stabilize the network. In particular, the storage capacity of electrically heated water storage systems plays an important role in network stabilization, considering the generation of electrical energy from wind and solar sources.

Mit der Einführung eines bedarfsgesteuerten Wasserheizsystems wird es möglich, die Stromerzeugung unter Berücksichtigung einer kostengünstigen Stromverteilung und der Netzstabilität zu optimieren. In Zukunft können Verbraucher ihre Wasserspeicherkapazitäten Versorgungsunternehmen zur Verfügung stellen, um in Zeiten reichlich vorhandener Wind- und Solarenergie Wärmeenergie zu speichern. Gemäß dem aktuellen Stand der Technik wird unter Verwendung eines in Kontakt mit dem Wasserspeicher befindlichen, ein wärmeempfindliches Fluid enthaltenden Kapillarrohrs eine Information zur Temperatur in einem Wasserspeicher bereitgestellt. US200910019931A1 liefert Informationen zu einem solchen System.With the introduction of a demand-controlled water heating system, it will be possible to optimize power generation taking into account cost-effective power distribution and grid stability. In the future, consumers will be able to make their water storage capacity available to utility companies to store thermal energy in times of abundant wind and solar energy. According to the current state of the art, information about the temperature in a water reservoir is provided using a capillary tube that is in contact with the water reservoir and contains a heat-sensitive fluid. US200910019931A1 provides information on such a system.

DE102010047368B3 zeigt ein Verfahren zur Steuerung eines mit einem elektrischen Element geheizten Wasserspeichers. Die Aufheizdauer des Wasserspeichers basiert auf Informationen zur Entnahmehistorie des Verbrauchers unter Verwendung verschiedener Laderaten für die Temperatureinstellungen. DE102010047368B3 shows a method for controlling a water reservoir heated with an electrical element. The heating-up time of the water storage tank is based on information on the tapping history of the consumer using different charging rates for the temperature settings.

Beide Verfahren sind teuer und/oder nicht präzise, um exakte Informationen zu einem nützlichen Energiegehalt im Wasserspeicher zu liefern.Both methods are expensive and / or not precise in order to provide exact information about a useful energy content in the water reservoir.

DE102004018034B4 zeigt eine Wärmepumpe, die mit einem Warmwasserspeichersystem mit einem Kaltwasseranschluss im unteren Bereich und einem Warmwasseranschluss im oberen Bereich, zwischen denen ein Wärmetauscher angeordnet ist, verbunden ist. Im unteren Bereich des Speichers befindet sich ein Temperatursensor. Alternativ befindet sich ein Flügelraddurchflussmesser in der Wasserleitung. Der Sensor oder der Durchflussmesser setzt die Wärmepumpe in Gang, wenn die Menge entnommenen Wassers einen festgelegten Schwellenwert überschreitet. DE102004018034B4 shows a heat pump, which is connected to a hot water storage system with a cold water connection in the lower area and a hot water connection in the upper area, between which a heat exchanger is arranged. A temperature sensor is located in the lower area of the memory. Alternatively, there is an impeller flow meter in the water pipe. The sensor or flow meter starts the heat pump when the amount of water withdrawn exceeds a set threshold.

Ziel dieser Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verringerung des Energieverbrauchs eines Wasserspeicher-Heizsystems bereitzustellen. Es liegt im Rahmen der Erfindung, präzise Informationen zu einem Wasserspeichersystem bereitzustellen.The aim of this invention is to provide a method for reducing the energy consumption of a water storage heating system. It is within the scope of the invention to provide precise information about a water storage system.

Dieses Ziel wird durch ein Verfahren erreicht, bei dem eine Speichertemperatur gemessen und die Speichertemperatur in eine Steuereinheit eingegeben wird. Wenn die Steuereinheit Heizbedarf meldet, wird ein Heizelement aktiviert, um Warmwasser im Speicher aufzuheizen. Es wird ein Temperaturwert des zugeführten Kaltwassers in die Steuereinheit eingegeben und diese generiert einen durch die Temperatur des zugeführten Kaltwassers bedingten Parameter. Die gemessene Speichertemperatur steht in Zusammenhang mit dem Wärmeenergiegehalt des Speichers. Die Speichertemperatur wird mit einem am Speicher angebrachten Wassertemperatursensor gemessen, wobei die Speichertemperatur weiteren Einfluss auf den Parameter nimmt. Abhängig von einem Vergleich zwischen einem Sollwert und dem Parameter, der anhand der Speichertemperatur und der gemessenen Kaltwassertemperatur generiert wird, wird eine Heizbedarfsmeldung verarbeitet.This goal is achieved by a method in which a storage tank temperature is measured and the storage tank temperature is entered into a control unit. When the control unit reports heating demand, a heating element is activated to heat hot water in the storage tank. A temperature value of the cold water supplied is entered into the control unit and this generates a parameter dependent on the temperature of the cold water supplied. The measured storage temperature is related to the thermal energy content of the storage. The storage tank temperature is measured with a water temperature sensor attached to the storage tank, with the storage tank temperature having a further influence on the parameter. Depending on a comparison between a setpoint and the parameter that is generated on the basis of the storage tank temperature and the measured cold water temperature, a heating demand message is processed.

„Mit einem am Speicher angebrachten Wassertemperatursensor“ bedeutet, dass dieser Temperatursensor innen im Speicher oder außen am Speicher angebracht sein kann. Bei einer Anbringung außen am Speicher wird der Temperatursensor speziell auf einer Außenfläche des Speichers angebracht.“With a water temperature sensor attached to the storage tank” means that this temperature sensor can be attached inside the storage tank or outside of the storage tank. When attached to the outside of the storage tank, the temperature sensor is specially attached to an outer surface of the storage tank.

Ein Aspekt der Erfindung besteht darin, einem Versorgungsunternehmen permanent präzise Informationen zum Energiegehalt des Wasserspeichersystems bereitzustellen, um die Anforderungen in Sachen Nutzerkomfort und des Versorgungsunternehmens zu erfüllen, Kosten zu sparen und das Netz zu stabilisieren.One aspect of the invention is to provide a utility company with permanently precise information about the energy content of the water storage system in order to meet the requirements in terms of user comfort and the utility company, to save costs and to stabilize the network.

Ein Aspekt der Erfindung besteht darin, einen exakten Wert des Wärmeenergiegehalts in Abhängigkeit der Bezugsmasse und des generierten Parameters zu berechnen.One aspect of the invention is to calculate an exact value of the thermal energy content depending on the reference mass and the generated parameter.

Ein anderer Aspekt der Erfindung besteht in dem Schritt, die innere Wassertemperatur des Speichers mithilfe eines eingebauten Temperatursensors zu messen. Another aspect of the invention is the step of measuring the internal water temperature of the reservoir using a built-in temperature sensor.

Zudem beschreibt ein weiterer Aspekt der Erfindung eine Heizbedarfsmeldung, wenn der exakte Temperaturwert unter dem Sollwert liegt.In addition, another aspect of the invention describes a heating requirement message when the exact temperature value is below the setpoint.

Es ist möglich, dass der Schritt der Aktivierung der Heizvorrichtung vom Betrag des berechneten exakten Werts abhängt.It is possible that the step of activating the heating device depends on the amount of the calculated exact value.

In einer Ausführungsform folgt der Schritt der Aktivierung des Heizelements, wenn der Betrag des berechneten exakten Werts geringer als ein festgelegter Wert des Wärmeenergiegehalts ist.In one embodiment, the step of activating the heating element follows when the amount of the calculated exact value is less than a fixed value of the thermal energy content.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist beschrieben, den exakten Wert des Wärmeenergiegehalts durch Multiplikation des Bezugsmasse-Parameters mit einem Temperaturanstiegswert zu berechnen.According to a further aspect of the invention, it is described to calculate the exact value of the thermal energy content by multiplying the reference mass parameter by a temperature increase value.

Gemäß diesem Aspekt handelt es sich bei dem Temperaturanstieg um die Differenz zwischen der Solltemperatur und der Temperatur des zugeführten Kaltwassers.According to this aspect, the temperature rise is the difference between the target temperature and the temperature of the cold water supplied.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist beschrieben, das gemessene aktuelle Kaltwasser-Temperatursignal mit einer vorherigen Kaltwassertemperatur zu vergleichen, das aktuelle Kaltwasser-Temperatursignal zu aktualisieren, wenn es von einem vorherigen abweicht, und das aktualisierte zur Berechnung des Parameters zu verwenden.According to a further aspect of the invention, it is described to compare the measured current cold water temperature signal with a previous cold water temperature, to update the current cold water temperature signal if it differs from a previous one, and to use the updated one to calculate the parameter.

Gemäß diesem Aspekt folgt ein Aktualisierungsschritt, wenn das aktuelle Kaltwasser-Temperatursignal unter dem vorherigen liegt.According to this aspect, an update step follows when the current cold water temperature signal is below the previous one.

In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Aktualisierungsschritt, wenn das aktuelle Kaltwasser-Temperatursignal von einem festgelegten Wert abweicht.In one embodiment, the method comprises the updating step if the current cold water temperature signal deviates from a defined value.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Schritt der Identifizierung eines Entnahmevorgangs beschrieben, um die tatsächliche Kaltwassertemperatur innerhalb eines geeigneten Zeitraums nach Beginn einer Entnahme zu erfassen.According to a further aspect of the invention, a step of identifying a withdrawal process is described in order to record the actual cold water temperature within a suitable period of time after the start of a withdrawal.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Schritt der Erfassung der Kaltwassertemperatur in einem geeigneten Zeitraum beschrieben, wobei ein geeigneter Zeitraum nach dem Ende eines ungeeigneten Zeitraums beginnt.According to a further aspect of the invention, a step of detecting the cold water temperature in a suitable time period is described, a suitable time period beginning after the end of an unsuitable time period.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Schritt zur Bestimmung des ungeeigneten Zeitraums beschrieben, wenn der Zeitrahmen überschritten wird.According to a further aspect of the invention, a step for determining the unsuitable time period is described if the time frame is exceeded.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Schritt zur Bestimmung des Zeitrahmens von etwa 5 bis 40 Sekunden beschrieben.According to a further aspect of the invention, a step for determining the time frame of approximately 5 to 40 seconds is described.

In einer Ausführungsform beginnt der geeignete Zeitraum mit dem Ende des ungeeigneten Zeitraums und endet nach mehr als 30 Sekunden oder am Ende des Entnahmevorgangs.In one embodiment, the appropriate time period begins at the end of the inappropriate time period and ends after more than 30 seconds or at the end of the extraction process.

In einer Ausführungsform umfasst die Erfindung den Schritt des Vergleichs aufeinanderfolgender Kaltwassertemperaturen mit Differenzen unter Verwendung der Temperatursensor-Informationen und einer Zeitbasis.In one embodiment, the invention comprises the step of comparing successive cold water temperatures with differences using the temperature sensor information and a time base.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist beschrieben, den Entnahmebeginn zu erfassen, wenn die Differenz von zwei aufeinanderfolgenden Kaltwasser-Temperaturwerten über 2 K während der ersten Zeitbasis beträgt.According to a further aspect of the invention, it is described to detect the start of the withdrawal when the difference between two successive cold water temperature values is over 2 K during the first time base.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Schritt zum Starten eines ersten Timers 1 mit einem ungeeigneten Zeitraum beschrieben.According to a further aspect of the invention, a step for starting a first timer 1 with an unsuitable time period is described.

Gemäß diesem Aspekt folgt der Schritt des Vergleichs einer aktuellen Kaltwassertemperatur mit einer vorherigen, um eine Differenz zu berechnen. Beträgt die Differenz weniger als ein spezieller Parameter, wird ein Timer zwei aktiviert, um während einer Zeitbasis mithilfe des Temperatursensors die aktuelle Kaltwasser-Temperaturinformation zu messen.According to this aspect, the step of comparing a current cold water temperature with a previous one follows to calculate a difference. If the difference is less than a special parameter, a timer activates two to measure the current cold water temperature information using the temperature sensor during a time base.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind Schritte beschrieben, um nachdem der zweite Timer 2 gestartet wurde, die Temperatur des zugeführten Kaltwassers regelmäßig für eine Mindestdauer zwischen 5 und 30 Sekunden zu erfassen, jeden einzelnen folgenden Kaltwasser-Temperaturwert in ein Register einzugeben und die aufeinanderfolgenden gemessenen Werte zu vergleichen. Besteht eine Differenz, die geringer ist als ein zweiter Parameter, ist die Messung gültig.According to a further aspect of the invention, steps are described in order, after the second timer 2 has been started, to record the temperature of the cold water supplied regularly for a minimum period of between 5 and 30 seconds, to enter each subsequent cold water temperature value in a register and the successive measured values Compare values. If there is a difference that is less than a second parameter, the measurement is valid.

Es ist möglich, den Mittelwert der Kaltwasser-Temperaturwerte im Register zu ermitteln und einen aktuellen Kaltwassertemperatur-Mittelwert mit dem früheren gespeicherten Mittelwert zu vergleichen und, wenn die Differenz des aktuell berechneten Werts im Vergleich zu dem früheren gespeicherten Wert über 2 K beträgt, wird der frühere gespeicherte Wert aktualisiert, und zwar unter Verwendung eines einfachen gleitenden Mittelwertbildungsprozesses, um jedwedes Springen von Werten auf einem Display zu vermeiden.It is possible to determine the mean value of the cold water temperature values in the register and to compare a current cold water temperature mean value with the previously stored mean value and if the difference between the currently calculated value and the previously stored value is over 2 K, the Updated previous stored value using a simple moving averaging process to avoid any jumping of values on a display.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist beschrieben, einen Entnahmevorgang mit einem geeigneten Zeitraum zu identifizieren, um die tatsächliche Kaltwassertemperatur durch Vergleich vorheriger Kaltwasser-Temperaturwerte mit dem gemessenen aktuellen Kaltwasser-Temperatursignal zu erfassen, wobei ein niedrigster Kaltwasser-Temperaturwert der vorherigen Kaltwasser-Temperaturwerte und das gemessene aktuelle Kaltwasser-Temperatursignal gespeichert werden und der gespeicherte niedrigste Wert zur Berechnung des exakten Wärmeenergiewerts herangezogen wird.According to a further aspect of the invention, it is described to identify a removal process with a suitable period of time in order to detect the actual cold water temperature by comparing previous cold water temperature values with the measured current cold water temperature signal, a lowest cold water temperature value of the previous cold water temperature values and the measured current cold water temperature signal is saved and the stored lowest value is used to calculate the exact thermal energy value.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Schritt beschrieben, bei dem der Energiebedarf von mindestens einem Speicher bereitgestellt oder an einen Energieversorger übermittelt wird.According to a further aspect of the invention, a step is described in which the energy requirement is provided by at least one storage device or is transmitted to an energy supplier.

Gemäß diesem Aspekt folgt der Schritt für Versorgungsunternehmen, die Verbraucher in verschiedene Energiebedarfsklassen einzuteilen, um die Netzspannung oder -frequenz zu stabilisieren.According to this aspect, the step for utilities follows to divide the consumers into different energy requirement classes in order to stabilize the mains voltage or frequency.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst diese einen Schritt, dass die Wasserheizeinheit vom Versorgungsunternehmen ferngesteuert werden kann.According to a further aspect of the invention, this comprises a step such that the water heating unit can be remotely controlled by the supply company.

In einer Ausführungsform liegt die nutzbare Warmwassertemperatur in einem Bereich zwischen 30 °C und 50 °C.In one embodiment, the usable hot water temperature is in a range between 30 ° C and 50 ° C.

In einer Ausführungsform liegt die niedrigste nutzbare Warmwassertemperatur dicht bei 40 °C.In one embodiment, the lowest usable hot water temperature is close to 40 ° C.

In einer Ausführungsform liegt eine Warmwassertemperatur zur Desinfektion dicht bei 55 °C, 60 °C oder mehr.In one embodiment, a hot water temperature for disinfection is close to 55 ° C, 60 ° C or more.

Die Warmwassertemperatur zur Desinfektion wird in Abhängigkeit von einer Menge entnommenen Wassers in einem Zeitraum speziell aktiviert.The hot water temperature for disinfection is activated in a period depending on the amount of water removed.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung handelt es sich bei dem Heizelement um ein elektrisches Heizelement.According to a further aspect of the invention, the heating element is an electrical heating element.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung handelt es sich bei der Heizvorrichtung um einen Wärmetauscher einer Wärmepumpe oder der Speicher ist mit einem Wärmepumpen- oder Kältekreis verbunden. Die Wärmepumpe wird aktiviert, wenn die elektronische Vorrichtung oder das Thermostat einen Heizbedarf meldet.According to a further aspect of the invention, the heating device is a heat exchanger of a heat pump or the accumulator is connected to a heat pump or cooling circuit. The heat pump is activated when the electronic device or the thermostat reports a heating requirement.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung muss der Inhalt des Wassererhitzers innerhalb eines bestimmten Zeitraums entnommen oder erneuert werden.According to a further aspect of the invention, the content of the water heater must be removed or replaced within a certain period of time.

Gemäß einem weiteren Aspekt könnte die Zeit zur Erneuerung oder Entnahme des Inhalts des Speichers drei Tage betragen.In another aspect, the time to renew or remove the contents of the memory could be three days.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird die Solltemperatur des Wassers im Speicher auf eine unter 60 °C liegende Temperatur, insbesondere auf 55 °C oder weniger reduziert.According to a further aspect, the target temperature of the water in the storage tank is reduced to a temperature below 60 ° C., in particular to 55 ° C. or less.

Die verfügbare Mischwassermenge ist eine wichtige Information für den Verbraucher und hängt vom Speichervolumen, der Mischwirkung am kalten Boden des Speichers unter dem Element und natürlich der erwarteten Warmwassertemperatur und der Temperatur des zugeführten Kaltwassers ab. Beträgt beispielsweise die erwartete Warmwassertemperatur im Speicher 85 °C bei 100 Litern erhitztem Speichervolumen und die nutzbare Wassertemperatur 40 °C für eine Temperatur des zugeführten Kaltwassers von 15 °C und 10 °C, wird die Mischwassermenge berechnet, Gleichung [0]:

  • In Zahlen, Gleichung [1]: Mm = Mhw ( Tsw Tcw )      Tmw Tcw
    Figure DE102019004962A1_0001
    Mm
    Mischwassermenge
    Tmw
    Mischwassertemperatur
    Mhw
    verfügbares erhitztes Speichervolumen
    Tsw
    erwartete Warmwassertemperatur (Sollwert)
    Tcw
    Temperatur des zugeführten Kaltwassers
    Mm 15 = 100 l ( 85 15 ) ( ° C ) 40 15 ( ° C ) = 280  l        Mm 10 = 100 l ( 85 10 ) ( ° C ) 40 10 ( ° C ) = 250  l
    Figure DE102019004962A1_0002
The amount of mixed water available is important information for the consumer and depends on the storage volume, the mixing effect on the cold bottom of the storage below the element and of course the expected hot water temperature and the temperature of the cold water supplied. For example, if the expected hot water temperature in the storage tank is 85 ° C with 100 liters of heated storage volume and the usable water temperature is 40 ° C for a temperature of the cold water supply of 15 ° C and 10 ° C, the mixed water quantity is calculated, equation [0]:
  • In numbers, equation [1]: mm = mhw * ( Tsw - Tcw ) TWA - Tcw
    Figure DE102019004962A1_0001
    mm
    Mixed water volume
    TWA
    Mixed water temperature
    mhw
    available heated storage volume
    Tsw
    expected hot water temperature (setpoint)
    Tcw
    Temperature of the cold water supplied
    mm 15 = 100 l * ( 85 - 15 ) ( ° C ) 40 - 15 ( ° C ) = 280 l mm 10 = 100 l * ( 85 - 10 ) ( ° C ) 40 - 10 ( ° C ) = 250 l
    Figure DE102019004962A1_0002

In diesem Beispiel wird die Menge an nutzbarem Wasser um über 10 % verringert, wenn die Abweichung des zugeführten Kaltwasser 5 K übersteigt. Eine 5-K-Abweichung der Temperatur des zugeführten Kaltwassers ist ein guter Mittelwert, wenn die saisonale Umgebungstemperatur zwischen Sommer- und Winterzeit berücksichtigt wird.In this example, the amount of usable water is reduced by more than 10% if the deviation of the cold water supplied exceeds 5 K. A 5 K deviation in the temperature of the cold water supplied is a good mean value if the seasonal ambient temperature between summer and winter is taken into account.

Außerdem gibt es eine Abweichung der jährlichen Durchschnittstemperatur des zugeführten Kaltwassers in Abhängigkeit von der geographischen Lage.There is also a variation in the average annual temperature of the cold water supplied depending on the geographic location.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden Speicherdaten an Versorgungsunternehmen übermittelt, wo ein Bedarf an elektrischer Energie für eine Aufheizdauer berechnet wird.In another embodiment of the invention, storage data is transmitted to utilities, where a requirement for electrical energy is calculated for a heating-up period.

Mit diesen Daten von verschiedenen Speichersystemen können Versorgungsunternehmen die Speicher fernsteuern und den Aufheizstart oder die Aktivierung der Heizvorrichtung festlegen.With this data from various storage systems, utilities can remotely control the stores and set the start of heating or activation of the heater.

Damit ist im Netz des Versorgungsunternehmens eine Lastverschiebung möglich, insbesondere um die Netzspannung oder die Netzfrequenz zu steuern.

  • 1 zeigt eine relative Ungenauigkeit einer Mischwassermenge bei verschiedenen Temperaturen zugeführten Kaltwassers.
  • 2 zeigt die durchschnittliche Grundwassertemperatur in den USA nach Standort.
  • 3 zeigt ein Wasserspeichersystem.
  • 4 zeigt ein Wasserspeichersystem mit einer geneigten Heizvorrichtung.
  • 5 zeigt ein Wasserspeichersystem mit einem Durchfluss-Sensor.
  • 6 zeigt ein Ergebnis einer Rückmeldung verschiedener Wassererhitzer-Vorrichtungen.
A load shift is thus possible in the network of the supply company, in particular in order to control the network voltage or the network frequency.
  • 1 shows a relative inaccuracy of a mixed water quantity at different temperatures of cold water supplied.
  • 2 shows the average groundwater temperature in the United States by location.
  • 3 shows a water storage system.
  • 4 shows a water storage system with an inclined heating device.
  • 5 shows a water storage system with a flow sensor.
  • 6 shows a result of a feedback of various water heater devices.

Es versteht sich, dass die Figuren und Beschreibungen der vorliegenden Erfindung vereinfacht worden sind, um Elemente zu veranschaulichen, die zum klaren Verständnis der vorliegenden Erfindung relevant sind, wohingegen viele andere Elemente, die in dieser Technik üblich sind, zum Zwecke der Klarheit weggelassen wurden. Der Durchschnittsfachmann erkennt, dass zur Umsetzung der vorliegenden Erfindung weitere Elemente wünschenswert sind. Da diese Elemente in der Technik jedoch bekannt sind und sie das bessere Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht erleichtern, werden diese Elemente hier nicht erörtert.It is understood that the figures and descriptions of the present invention have been simplified to illustrate elements relevant to a clear understanding of the present invention, whereas many other elements common in this technique have been omitted for the sake of clarity. Those of ordinary skill in the art will recognize that other elements are desirable to implement the present invention. However, since these elements are known in the art and do not facilitate a better understanding of the present invention, these elements are not discussed here.

Die vorliegende Erfindung wird nun auf der Grundlage von Ausführungsbeispielen im Detail beschrieben.The present invention will now be described in detail based on embodiments.

Beispielsweise gibt es in den USA eine Abweichung der jährlichen Durchschnittstemperatur des zugeführten Wassers nach Standort von 40 °F. Eine Berechnung zeigt, dass der Verbraucher im Falle einer Temperatur des zugeführten Wassers von 15 °C und eines vollgefüllten Speichers 280 1 Mischwasser aus dem Speicher bekommt. Ändert sich die Temperatur des zugeführten Kaltwassers von 15 °C auf 10 °C, beträgt die Menge an mit dem gleichen Speicher produziertem Warmwasser 30 l weniger als der angegebene Wert. Für eine präzise Energieüberwachungsvorrichtung ist es wichtig, einer Abweichung der Temperatur des zugeführten Kaltwassers Rechnung zu tragen oder mehr, wenn Einheiten an einem Standort installiert sind, wo die Temperatur des zugeführten Kaltwassers vom geschätzten Wert abweicht. For example, in the United States there is a deviation of 40 ° F in the annual average temperature of water supplied by location. A calculation shows that if the temperature of the supplied water is 15 ° C and the tank is full, 280 1 of mixed water is obtained from the tank. If the temperature of the cold water supplied changes from 15 ° C to 10 ° C, the amount of hot water produced with the same storage tank is 30 l less than the specified value. For a precise energy monitoring device, it is important to accommodate a deviation in the temperature of the cold water supplied, or more, when units are installed in a location where the temperature of the cold water supplied deviates from the estimated value.

Das folgende Diagramm (1) zeigt die Ungenauigkeit der angegebenen Mischwassermenge, wenn von einer geschätzten Temperatur des zugeführten Kaltwassers von 15 °C ausgegangen wird. Das Beispiel basiert auf einem 300-1-Speicher mit eingebautem Sensor und einer eingestellten Warmwasser-Temperatur von 60 °C.The following diagram ( 1 ) shows the inaccuracy of the specified mixed water quantity if an estimated temperature of the cold water supply of 15 ° C is assumed. The example is based on a 300-1 cylinder with a built-in sensor and a set hot water temperature of 60 ° C.

Bezugnehmend auf 1 wird Folgendes als Beispiel angeführt. Beträgt die Temperatur des zugeführten Wassers 15°C, ist die Abweichung der angezeigten Mischwassermenge 0.Referring to 1 the following is given as an example. If the temperature of the supplied water is 15 ° C, the deviation of the displayed mixed water quantity is 0.

Beträgt der Füllstand 0,5, was bedeutet, dass der Speicher halb leer ist, ist die effektiv verfügbare Menge an nutzbarem Warmwasser 20 % weniger für Kaltwasser von 8 °C und 14 % weniger für zugeführtes Kaltwasser von 10 °C bezogen auf die angezeigte Menge.If the fill level is 0.5, which means that the storage tank is half empty, the effectively available amount of usable hot water is 20% less for cold water of 8 ° C and 14% less for cold water supplied of 10 ° C based on the displayed amount ,

Beträgt die Temperatur des zugeführten Kaltwassers 25 °C und der Speicher ist zu 50 % leer, dann liegt die angezeigte Mischwassermenge 28 % unter der tatsächlich verfügbaren Menge.If the temperature of the cold water supplied is 25 ° C and the storage tank is 50% empty, the displayed mixed water volume is 28% below the actually available volume.

Mit dieser Erfindung wird ein Energieüberwachungssystem geschaffen, das unter Berücksichtigung wechselnder saisonaler Temperaturen zugeführten Kaltwassers über eine höhere Präzision verfügt, und es wird eine Standard-Energieüberwachungsvorrichtung für verschiedene Standorte von nördlichen bis zu südlichen Klimata geboten. Die höhere Genauigkeit wird erreicht, wenn die Temperatur des zugeführten Kaltwassers mithilfe eines Temperatursensors gemessen wird, der nahe des Kaltwasser-Einlassrohrs platziert sein muss.This invention provides an energy monitoring system that is more precise considering changing seasonal temperatures of cold water supplied, and provides a standard energy monitoring device for different locations from northern to southern climates. The higher accuracy is achieved when the temperature of the cold water supplied is measured using a temperature sensor which must be placed near the cold water inlet pipe.

Die Ausführungsform beschreibt ein System, das den Energiegehalt eines Wasserspeichers mithilfe eines eingebauten Sensors und eines nahe dem Rohr des zugeführten Kaltwassers platzierten Zusatzsensors steuert.The embodiment describes a system which controls the energy content of a water storage device with the aid of a built-in sensor and an additional sensor placed near the pipe of the cold water supplied.

Es sind mehrere Temperatursensoren 8, 9, 10 am Speicher 1 angebracht. Der Temperatursensor 8 nahe der Leitung, über die das Warmwasser den Speicher verlässt, ein eingebauter Temperatursensor 9, der in einer vertikalen Richtung des Speichers 1 angebracht ist, um eine Thermoelementkette aus mehreren Sensorelementen zu bilden, und ein Boden-Temperatursensor 10, der nahe des Boden-Kaltwassereingangs platziert ist. Die elektronische Vorrichtung 5 ist mit der Heizvorrichtung 4 verbunden, um die Heizvorrichtung 4 in Betrieb zu setzen, wenn das Wasser erhitzt werden muss. Bei dieser Ausführungsform handelt es sich bei der Heizvorrichtung um ein elektrisches Heizelement. In einem anderen Fall könnte es sich um einen Wärmetauscher einer Wärmepumpe handeln oder der Speicher 1 ist mit einem Wärmepumpen- oder Kältekreis verbunden.There are several temperature sensors 8th . 9 . 10 at the store 1 appropriate. The temperature sensor 8th A built-in temperature sensor is located near the pipe via which the hot water leaves the storage tank 9 that is in a vertical direction of memory 1 is attached to form a thermocouple chain from multiple sensor elements, and a floor temperature sensor 10 , which is placed near the floor cold water inlet. The electronic device 5 is with the heater 4 connected to the heater 4 put into operation when the water needs to be heated. In this embodiment, the heating device is an electrical heating element. In another case, it could be a heat exchanger of a heat pump or the store 1 is connected to a heat pump or cooling circuit.

Es ist eine Sicherheitsabschaltung erforderlich, um die Heizvorrichtung 4 im Falle einer ausgefallenen elektronischen Steuerung 5 oder bei Ausfällen der Temperatursensoren 8, 9, 10 außer Betrieb zu setzen. Die Sicherheitsabschaltung ist in 3 nicht dargestellt. Alle Temperatursensoren 8, 9, 10 können auf der Speicheroberfläche angebracht werden, und zwar mit Klebeband oder mithilfe von Sensor-Schweißmuffen, die an gut gelegenen Stellen in Kontakt mit Wasser sind.A safety shutdown is required to the heater 4 in the event of a failed electronic control 5 or if the temperature sensors fail 8th . 9 . 10 to put out of operation. The safety shutdown is in 3 not shown. All temperature sensors 8th . 9 . 10 can be attached to the storage surface, either with adhesive tape or with the help of sensor welding sockets that are in contact with water at well-located locations.

Die elektronische Vorrichtung 5 verfügt über einen Mikrocontroller, der unter Verwendung der Gleichung [0] die Menge an nutzbarem Warmwasser im Speicher 1 steuert. Die Temperaturdifferenz zwischen Temperatursensor 8 und einem Temperatur-Sollwert wird berechnet, und der Temperatur-Sollwert ist am Bedienpanel 7 einstellbar. Der Energiegehalt des Speichers 1 wird in Energieeinheiten [KWh] aufgezeichnet und die Temperaturdifferenz wird zwischen einer gemessenen Temperatur und der Temperatureinstellung bestimmt.The electronic device 5 has a microcontroller that uses equation [0] to measure the amount of usable hot water in the tank 1 controls. The temperature difference between the temperature sensor 8th and a temperature setpoint is calculated, and the temperature setpoint is on the control panel 7 adjustable. The energy content of the storage 1 is recorded in energy units [KWh] and the temperature difference is determined between a measured temperature and the temperature setting.

Aufgrund der Tatsache, dass durch die Wärmeleitfähigkeit der Oberfläche des Stahlspeichers 1 und die Wärmeleitfähigkeit des Wassers Wärme vom erhitzten oberen Abschnitt 101 über der Heizvorrichtung 4 zum kalten Bodenabschnitt 102 des Speichers 1 transportiert wird, wird eine kalte Senke 103 erhitzt. Dies sorgt für ein ungenaues Messergebnis in Bezug auf die Temperatur des zugeführten Wassers. Außerdem wird in Abhängigkeit von dem Abschnitt der Kaltwasser-Zuleitung 3 zwischen dem Wasserspeicher 1 und einem Eintritt einer Leitung in ein Gebäude, wo der Wasserspeicher 1 installiert ist, mehr oder weniger Wärme von den Umgebungsbedingungen auf das Kaltwasser übertragen, wodurch das Wasser in diesem Rohrabschnitt 104 erwärmt wird.Due to the fact that due to the thermal conductivity of the surface of the steel accumulator 1 and the thermal conductivity of the water heat from the heated upper section 101 over the heater 4 to the cold floor section 102 of memory 1 transported, becomes a cold sink 103 heated. This ensures an inaccurate measurement result in relation to the temperature of the water supplied. It also depends on the section of the cold water supply 3 between the water reservoir 1 and an entry of a pipe into a building where the water storage 1 is installed, more or less heat is transferred from the ambient conditions to the cold water, causing the water in this pipe section 104 is heated.

3 zeigt ein Wasserspeichersystem, bestehend aus einem Speicher 1 mit einem Warmwasser-Auslassrohr 2, einem Kaltwasser-Einlassrohr 3, einer Heizvorrichtung 4, einer elektronischen Hauptplatine 5, einem Display 6 und einem Bedienpanel 7. Es gibt einen Durchfluss-Sensor 106 zur Messung des Wasserflusses in den Speicher 1. 3 shows a water storage system consisting of a storage 1 with a hot water outlet pipe 2 , a cold water inlet pipe 3 , a heater 4 , an electronic motherboard 5 , a display 6 and a control panel 7 , There is a flow sensor 106 for measuring the water flow in the storage tank 1 ,

Mit diesem Durchfluss-Sensor 106 wird der Wasseraustausch im Speicher in Abhängigkeit von der in einem Zeitraum entnommenen Wassermenge, die Einfluss auf die Solltemperatur haben könnte, gemessen.With this flow sensor 106 the water exchange in the storage tank is measured as a function of the amount of water withdrawn over a period of time, which could influence the set temperature.

Die tatsächliche Temperatur des zugeführten Kaltwassers ist mithilfe der nachfolgenden Schritte, die als Teil der eine elektronische Hauptplatine umfassenden elektronischen Vorrichtung 5 in die Mikroprozessor-Software integriert sind, zu erfassen.

  1. 1. Identifizierung eines Entnahmevorgangs mit einem geeigneten Zeitraum, um die tatsächliche Kaltwassertemperatur durch Vergleich aufeinanderfolgender Kaltwasser-Temperaturwerte mithilfe der Temperaturinformation von Sensor 10 und einer Zeitbasis von 5 Sekunden zu erfassen.
  2. 2. Der Entnahmebeginn wird erfasst, wenn die Differenz von zwei aufeinanderfolgenden Kaltwasser-Temperaturwerten eine festgelegte Temperatur, beispielsweise 2 K, übersteigt. Start eines ersten Timers 20.
  3. 3. Timer 20 vergleicht die aufeinanderfolgenden gemessenen Kaltwasser-Temperaturwerte mit einer Zeitbasis von 2 Sekunden. Beträgt die Differenz von zwei aufeinanderfolgenden gemessenen Temperaturwerten weniger als 1 K, wird ein zweiter Timer 21 gestartet.
  4. 4. Timer 21 erfasst die Temperatur des zugeführten Kaltwassers für einen Mindestzeitraum von mehr als 10 Sekunden alle 2 Sekunden und gibt jeden einzelnen folgenden Temperaturwert in ein Register ein. Timer 21 und 20 laufen parallel, und wenn der Vergleich von aufeinanderfolgenden gemessenen Werten eine Differenz von über 2 K aufzeigt, werden beide Timer gestoppt und die Messung ist nicht gültig.
  5. 5. Ist die Messung gültig, erfolgt im Register für die Kaltwasser-Temperaturwerte eine Mittelwertbildung.
  6. 6. Vergleich des aktuellen Kaltwassertemperatur-Mittelwerts mit dem früheren gespeicherten Mittelwert.
  7. 7. Beträgt die Differenz zwischen dem aktuellen berechneten Wert im Vergleich zu dem früheren gespeicherten Wert mehr als 2 K, wird der frühere gespeicherte Wert unter Verwendung eines einfachen gleitenden Mittelwertbildungsprozesses überschrieben.
  8. 8. Für die Erstinbetriebnahme ist ein werkseitiger Kaltwasser-Temperaturwert von 15 °C gespeichert.
The actual temperature of the cold water supplied is accomplished using the following steps as part of the electronic device comprising an electronic motherboard 5 integrated into the microprocessor software.
  1. 1. Identification of a withdrawal process with an appropriate period of time to the actual cold water temperature by comparing successive cold water temperature values using the temperature information from sensor 10 and a time base of 5 seconds.
  2. 2. The start of withdrawal is recorded when the difference between two successive cold water temperature values exceeds a specified temperature, for example 2 K. Start of a first timer 20.
  3. 3. Timer 20 compares the successive measured cold water temperature values with a time base of 2 seconds. If the difference between two successive measured temperature values is less than 1 K, a second timer 21 is started.
  4. 4. Timer 21 detects the temperature of the cold water supplied for a minimum period of more than 10 seconds every 2 seconds and enters each subsequent temperature value in a register. Timers 21 and 20 run in parallel, and if the comparison of successive measured values shows a difference of more than 2 K, both timers are stopped and the measurement is not valid.
  5. 5. If the measurement is valid, an average is formed in the register for the cold water temperature values.
  6. 6. Compare the current average cold water temperature with the previous stored average.
  7. 7. If the difference between the current calculated value compared to the previous stored value is more than 2 K, the previous stored value is overwritten using a simple moving averaging process.
  8. 8. A factory-set cold water temperature value of 15 ° C is saved for the initial start-up.

Der verbleibende Energiegehalt QEnergie im Speicher wird mithilfe des folgenden Gesetzes bzw. der Gleichung [2] berechnet: Q Energie = M mcw CP Wasser ( T mw T cw )

Figure DE102019004962A1_0003

Mm cw
Mischwassermenge basierend auf der Kaltwassertemperatur
Tmw
Mischwassertemperatur
CPWasser
spezifische Wärmekapazität des Wassers
Tcw
Temperatur des zugeführten Kaltwassers
The remaining energy content Q energy in the storage is calculated using the following law or equation [2]: Q energy = M mcw * CP water * ( T mw - T cw )
Figure DE102019004962A1_0003
M m cw
Mixed water quantity based on the cold water temperature
T mw
Mixed water temperature
CP water
specific heat capacity of water
Tcw
Temperature of the cold water supplied

Der Energiegehalt des Speichers QEnergie Sollwert ist der Energiegehalt, wenn dem Thermostat des Speichers entsprochen wurde. Er wird anhand folgender Gleichung [3] berechnet: Q Energie Sollwert = M m Sollwert * CP Wasser * ( T mw T cw )

Figure DE102019004962A1_0004

Mm Sollwert
Mischwassermenge basierend auf der Kaltwassertemperatur und der Solltemperatur
Tmw
Mischwassertemperatur
CPWasser
spezifische Wärmekapazität des Wassers
Tcw
Temperatur des zugeführten Kaltwassers
The energy content of the store Q Energy setpoint is the energy content if the thermostat of the store has been met. It is calculated using the following equation [3]: Q Energy setpoint = M m setpoint * CP water * ( T mw - T cw )
Figure DE102019004962A1_0004
M m setpoint
Mixed water quantity based on the cold water temperature and the target temperature
T mw
Mixed water temperature
CP water
specific heat capacity of water
T cw
Temperature of the cold water supplied

Die Energiemenge QEnergie-Aufladung, die wieder aufzuladen ist, wird berechnet - Gleichung [4]: Q Energie Aufladung = Q Energie Sollwert Q Energie

Figure DE102019004962A1_0005
The amount of energy Q energy charge to be recharged is calculated - equation [4]: Q energy - charging = Q Energy setpoint * - Q energy
Figure DE102019004962A1_0005

Der Wert von QEnergie-Aufladung wird in der Software der elektronischen Vorrichtung 5 permanent berechnet.The value of Q energy charge is in the software of the electronic device 5 permanently calculated.

Die Informationen zum Energiegehalt des Wasserspeichers werden von der elektronischen Vorrichtung 5 über Leitung 13 an eine Rundsteuersender-Vorrichtung 14, die mit einer Einrichtung, wie dem Internet, verbunden werden kann, übermittelt.The information on the energy content of the water storage is provided by the electronic device 5 via line 13 to a ripple control transmitter device 14 that can be connected to a device such as the Internet.

Zwecks Fernsteuerung ist der Rundsteuerempfänger 12 über Leitung 11 mit der elektronischen Vorrichtung 5 verbunden. Beide Vorrichtungen 12 und 14 können in die elektronische Vorrichtung 5 eingebaut sein. Es ist von Vorteil, das Energiegehalt-Signal in Form eines Impulsmusters in einem Frequenzbereich von 110 Hz - 2000 Hz zu liefern.The ripple control receiver is for remote control 12 via line 11 with the electronic device 5 connected. Both devices 12 and 14 can into the electronic device 5 be installed. It is advantageous to supply the energy content signal in the form of a pulse pattern in a frequency range from 110 Hz to 2000 Hz.

Dies ist ein Vorteil, da es für einen Netzeigner von Interesse ist, die Verbraucher in verschiedene Energiebedarfsklassen einzuteilen, um in der Lage zu sein, die Spannung der Netzstruktur per Fernsteuerung zu stabilisieren.This is an advantage because it is of interest to a network owner to divide the consumers into different energy requirement classes in order to be able to stabilize the voltage of the network structure by remote control.

6 zeigt das Rückmeldungsergebnis verschiedener Wassererhitzer-Vorrichtungen, die mit einem Rundsteuersystem verbunden sind. Aufgrund der Lade-Informationen jedes einzelnen Wasserspeichersystems 1 werden die Einheiten nach ihrem individuellen Ladebedarf eingeteilt. Beispielsweise steht die Anzahl vertikaler Linien in Kategorie [A] für die Anzahl Verbraucher, die jeweils eine Ladekapazität von weniger als 2,5 KWh benötigen. Diese Einheiten übermitteln ihren Ladebedarf über ihren Rundsteuersender per 110-Hz-Signal an den Netzeigner. Die Kategorien [B], [C] und [D] stehen für andere Ladekapazität-Bedarfe. 6 shows the feedback result of various water heater devices that are connected to a ripple control system. Based on the loading information of each individual water storage system 1 the units are divided according to their individual charging requirements. For example, the number of vertical lines is in category [ A ] for the number of consumers who each need a charging capacity of less than 2.5 KWh. These units transmit their charging requirements via their ripple control transmitter to the network owner via a 110 Hz signal. The categories [ B ], [ C ] and [ D ] stand for other loading capacity requirements.

Es wird außerdem das Volumen von Speicher 1 berechnet.It also becomes the volume of memory 1 calculated.

Mit einem Sensor wird ein variierter zugeführter Kaltwasserfluss gemessen.A varied incoming cold water flow is measured with a sensor.

Bei einer Temperatur zugeführten Kaltwassers handelt es sich um einen Wert, der der tatsächlichen Wassertemperatur der Kaltwasserquelle entspricht. Dieser Wert könnte durch Messen der Kaltwassertemperatur durch das Wasserversorgungsunternehmen in einer Wasseraufbereitungsanlage oder in einer Hauptzuleitung des Versorgungsunternehmens bestimmt werden. Der Wert wird an die Steuereinheit übermittelt, wo der Energiegehalt des Wasserspeichers berechnet wird. Ansonsten ist es eine Ausführungsform der Erfindung, dass die Kaltwassertemperatur in einer Wasserleitung des Gebäudes, in dem sich der Wasserspeicher befindet, oder in oder an dem Wasserspeicher gemessen wird.A temperature of cold water supplied is a value that corresponds to the actual water temperature of the cold water source. This value could be determined by measuring the cold water temperature by the water supply company in a water treatment plant or in a main supply line of the supply company. The value is transmitted to the control unit, where the energy content of the water storage is calculated. Otherwise, it is an embodiment of the invention that the cold water temperature is measured in a water pipe of the building in which the water reservoir is located, or in or on the water reservoir.

Bei einer Ausführungsform des Sensors 10 handelt es sich um zumindest ein Einzelsensorelement in geringem Abstand zu einem Wassereinlass 104. Er könnte in der kalten Senke 103 oder am Boden des Speichers 1, am Wassereinlass 105, außen oder innen, oder im Bereich des Rohrabschnitts 104 angebracht sein. In einem speziellen Fall, in dem die Kaltwasser-Zuleitung 3 durch den oberen Abschnitt 101 des Speichers 1 platziert ist, könnte der Sensor im Bereich der Kaltwasser-Zuleitung 3 oder eines anderen Wassereinlasses angewandt werden.In one embodiment of the sensor 10 it is at least a single sensor element at a short distance from a water inlet 104 , He could be in the cold sink 103 or at the bottom of the store 1 , at the water inlet 105 , outside or inside, or in the area of the pipe section 104 to be appropriate. In a special case where the cold water supply 3 through the top section 101 of memory 1 the sensor could be placed in the area of the cold water supply line 3 or another water inlet.

Bei einer Ausführungsform des eingebauten Sensors 9 handelt es sich um eine Thermoelementkette, insbesondere in Reihe, die vertikal angebracht ist, einen gewundenen Draht mit einer festgelegten Länge, bestehend aus einem Material mit NTC- oder PTC-Eigenschaften, einer Schicht mit gedrucktem Sensor oder einer Kette mehrerer gedruckter Sensoren oder zumindest einem Paar Sensoren in einer Reihen- oder Parallelschaltung. Der eingebaute Sensor befindet sich innerhalb oder außerhalb des Speichers 1.In one embodiment of the built-in sensor 9 it is a thermocouple chain, in particular in a row, which is attached vertically, a winding wire with a fixed length, consisting of a material with NTC or PTC properties, a layer with a printed sensor or a chain of several printed sensors or at least one Pair of sensors in a series or parallel connection. The built-in sensor is inside or outside the memory 1 ,

Die Datenerfassung erfolgt per drahtgebundener oder drahtloser Kommunikation zwischen dem Temperatursensor 8, 9, 10 und der elektronischen Vorrichtung 5 oder einer anderen Steuereinheit. Data is recorded via wired or wireless communication between the temperature sensor 8th . 9 . 10 and the electronic device 5 or another control unit.

Der Temperatursensor 10 sollte an einem Ort der tatsächlichen Kaltwassertemperatur installiert sein. Bei diesem Ort handelt es sich in einer anderen Ausführungsform der Erfindung um einen oder mehrere repräsentative Orte, an denen sich die Temperatursensoren 10 befinden. Werden die Temperatursensoren 8, 9, 10 außerhalb des Wasserspeichers 1 an einer Hauptwasserleitung oder einer Hauswasserleitung angebracht, ist es vorteilhaft, wenn die Temperatursensoren 8, 9, 10 mit einem Drahtloskommunikationssender verbunden sind, um die gemessene Temperatur des zugeführten Kaltwassers an die Steuereinheit zu übermitteln.The temperature sensor 10 should be installed at a location of the actual cold water temperature. In another embodiment of the invention, this location is one or more representative locations at which the temperature sensors are located 10 are located. Will the temperature sensors 8th . 9 . 10 outside the water reservoir 1 attached to a main water pipe or a house water pipe, it is advantageous if the temperature sensors 8th . 9 . 10 are connected to a wireless communication transmitter in order to transmit the measured temperature of the cold water supplied to the control unit.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, lokale Kaltwasser-Temperaturwerte von einem Versorgungsunternehmen oder einer anderen Quelle zu empfangen und sie in der elektronischen Vorrichtung 5 zu speichern und sie als Kaltwassertemperaturen anstatt oder zusätzlich zu einem gemessenen Temperaturwert des dem zugeführten Kaltwassers dienenden Sensors 10 zu verwenden. Ansonsten kann ein Kaltwasser-Temperaturwert vom Nutzer manuell oder per Sprachbefehl in die elektronische Vorrichtung 5 eingegeben werden.Another embodiment of the invention is to receive local cold water temperature values from a utility or other source and store them in the electronic device 5 and save them as cold water temperatures instead of or in addition to a measured temperature value of the sensor serving the cold water supply 10 to use. Otherwise, a cold water temperature value can be entered into the electronic device by the user manually or by voice command 5 can be entered.

Es ist möglich, bestehende Wassererhitzungssysteme mit diesem Verfahren nachzurüsten.It is possible to retrofit existing water heating systems with this method.

Zwar wurde diese Erfindung in Verbindung mit den spezifischen vorangehend dargelegten Ausführungsformen beschrieben, es versteht sich jedoch, dass für den Fachmann zahlreiche Alternativen, Abänderungen und Variationen ersichtlich sein werden. Entsprechend sollen die vorangehend erläuterten bevorzugten Ausführungsformen veranschaulichend, nicht einschränkend sein. Es können verschiedene Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Geist und Umfang der Erfindungen, wie sie in den folgenden Ansprüchen festgelegt sind, abzuweichen. While this invention has been described in connection with the specific embodiments set forth above, it is to be understood that numerous alternatives, changes and variations will be apparent to those skilled in the art. Accordingly, the preferred embodiments discussed above are intended to be illustrative, not restrictive. Various changes can be made without departing from the spirit and scope of the inventions as defined in the following claims.

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Claims (28)

Ein Verfahren zur Steuerung des Aufheizens eines Warmwasserspeichers mit einer Steuereinheit, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Messen einer Speichertemperatur; Eingeben der Speichertemperatur in eine Steuereinheit; Aktivieren einer Heizvorrichtung zum Aufheizen des Wassers im Speicher, wenn die Steuereinheit Heizbedarf meldet; Eingeben eines Temperaturwerts des zugeführten Kaltwassers in die Steuereinheit; Generieren eines Parameters, bedingt durch die Temperatur des zugeführten Kaltwassers; Messen der Speichertemperatur, die mit dem Wärmeenergiegehalt des Speichers zusammenhängt, wobei die Speichertemperatur mit einem am Speicher angebrachten Sensor gemessen wird; Modifizieren des generierten Parameters basierend auf der Speichertemperatur; Verarbeiten einer Heizbedarfsmeldung abhängig von einem Vergleich zwischen einem Sollwert und dem modifizierten Parameter.A method for controlling the heating of a hot water tank with a control unit, the method comprising: Measuring a storage temperature; Entering the storage temperature in a control unit; Activating a heating device for heating the water in the store when the control unit reports heating demand; Entering a temperature value of the supplied cold water into the control unit; Generation of a parameter based on the temperature of the cold water supplied; Measuring the storage temperature, which is related to the thermal energy content of the storage, the storage temperature being measured with a sensor attached to the storage; Modify the generated parameter based on the storage temperature; Processing a heating demand message depending on a comparison between a setpoint and the modified parameter. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Berechnen eines exakten Werts des Wärmeenergiegehalts in Abhängigkeit von der Bezugsmasse und des modifizierten Parameters.Procedure according to Claim 1 , further comprising: calculating an exact value of the thermal energy content depending on the reference mass and the modified parameter. Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend:: Ausgeben einer Heizbedarfsmeldung, wenn der exakte Wert unter dem Sollwert liegt.Procedure according to Claim 2 , further comprising :: Output of a heating requirement message if the exact value is below the setpoint. Verfahren nach Anspruch 1: wobei die Speichertemperatur mit einem eingebauten Temperatursensor gemessen wird.Procedure according to Claim 1 : where the storage tank temperature is measured with a built-in temperature sensor. Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend: Aktivieren der Heizvorrichtung abhängig vom Betrag des berechneten exakten Werts.Procedure according to Claim 2 , further comprising: activating the heating device depending on the amount of the calculated exact value. Verfahren nach Anspruch 5: wobei das Heizelement aktiviert wird, wenn der Betrag des berechneten exakten Werts geringer als ein festgelegter Wert des Wärmeenergiegehalts ist.Procedure according to Claim 5 : wherein the heating element is activated when the amount of the calculated exact value is less than a specified value of the thermal energy content. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Berechnen des exakten Werts des Wärmeenergiegehalts durch Multiplikation des Bezugsmasse-Parameters mit einem Temperaturanstiegswert.Procedure according to Claim 1 , further comprising: calculating the exact value of the thermal energy content by multiplying the reference mass parameter by a temperature rise value. Verfahren nach Anspruch 7: wobei es sich bei dem Temperaturanstieg um die Differenz zwischen der Solltemperatur und der Temperatur des zugeführten Kaltwassers handelt.Procedure according to Claim 7 : where the temperature rise is the difference between the target temperature and the temperature of the cold water supplied. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Vergleichen eines gemessenen aktuellen Kaltwasser-Temperatursignals mit einer vorherigen gespeicherten Kaltwassertemperatur; Aktualisieren des gespeicherten Kaltwasser-Temperaturwerts, wenn das gemessene aktuelle Kaltwasser-Temperatursignal von der vorherigen gespeicherten Kaltwassertemperatur abweicht; und Verwenden des aktualisierten gespeicherten Kaltwasser-Temperaturwerts zur Berechnung des Parameters.Procedure according to Claim 1 , further comprising: comparing a measured current cold water temperature signal with a previously stored cold water temperature; Updating the stored cold water temperature value when the measured current cold water temperature signal deviates from the previous stored cold water temperature; and using the updated stored chilled water temperature value to calculate the parameter. Verfahren nach Anspruch 9: wobei der gespeicherte Kaltwasser-Temperaturwert aktualisiert wird, wenn das aktuelle Kaltwasser-Temperatursignal unter der vorherigen gespeicherten Kaltwassertemperatur liegt.Procedure according to Claim 9 : whereby the stored cold water temperature value is updated if the current cold water temperature signal is below the previous stored cold water temperature. Verfahren nach Anspruch 9: wobei der gespeicherte Kaltwasser-Temperaturwert aktualisiert wird, wenn das aktuelle Kaltwasser-Temperatursignal von einem festgelegten Wert abweicht.Procedure according to Claim 9 : whereby the stored cold water temperature value is updated if the current cold water temperature signal deviates from a specified value. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Identifizieren eines Entnahmevorgangs, um eine tatsächliche Kaltwassertemperatur innerhalb eines geeigneten Zeitraums nach Beginn einer Entnahme zu erfassen.Procedure according to Claim 1 , further comprising: identifying a withdrawal process to record an actual cold water temperature within a suitable period of time after a withdrawal begins. Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend: Erfassen der Kaltwassertemperatur innerhalb eines geeigneten Zeitraums, wobei der geeignete Zeitraum nach dem Ende eines ungeeigneten Zeitraums beginnt. Procedure according to Claim 12 , further comprising: detecting the cold water temperature within an appropriate period, the appropriate period beginning after the end of an inappropriate period. Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend: Bestimmen des ungeeigneten Zeitraums, wenn ein Zeitrahmen überschritten wird.Procedure according to Claim 13 , further comprising: determining the inappropriate time period when a time frame is exceeded. Verfahren nach Anspruch 14: wobei der Zeitrahmen etwa 20 Sekunden beträgt.Procedure according to Claim 14 : where the time frame is about 20 seconds. Verfahren nach Anspruch 13: wobei der geeignete Zeitraum mit dem Ende des ungeeigneten Zeitraums beginnt und nach mehr als 30 Sekunden oder mit oder nach dem Ende des Entnahmevorgangs endet.Procedure according to Claim 13 : where the appropriate period begins with the end of the inappropriate period and ends after more than 30 seconds or with or after the end of the removal process. Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend: Vergleichen aufeinanderfolgender Kaltwassertemperaturmesswerte mit Differenzen unter Verwendung der Temperaturinformationen von Sensoren und einer Zeitbasis.Procedure according to Claim 13 , further comprising: comparing successive chilled water temperature readings to differences using temperature information from sensors and a time base. Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend: Erfassen des Entnahmebeginns, wenn eine Differenz von zwei aufeinanderfolgenden Kaltwasser-Temperaturwerten über 2 K der Zeitbasis beträgt.Procedure according to Claim 17 , further comprising: detecting the start of the withdrawal when a difference between two successive cold water temperature values is over 2 K of the time base. Verfahren nach Anspruch 18, ferner umfassend: Starten eines ersten Timers mit einem ungeeigneten Zeitraum.Procedure according to Claim 18 , further comprising: starting a first timer with an unsuitable time period. Verfahren nach Anspruch 19, ferner umfassend: Vergleichen einer aktuellen Kaltwassertemperatur mit einer vorherigen, um eine Differenz zu berechnen, und, wenn die Differenz weniger als ein spezieller Parameter beträgt, Aktivieren eines zweiten Timers, um während einer Zeitbasis die aktuelle Kaltwasser-Temperaturinformation eines Sensors zu messen.Procedure according to Claim 19 , further comprising: comparing a current cold water temperature with a previous one to calculate a difference and, if the difference is less than a specific parameter, activating a second timer to measure a sensor's current cold water temperature information during a time base. Verfahren nach Anspruch 20, ferner umfassend: nachdem der zweite Timer gestartet wurde, um die Temperatur des zugeführten Kaltwassers regelmäßig für einen Mindestzeitraum von mehr als 10 Sekunden zu erfassen, Eingeben jedes einzelnen resultierenden Kaltwasser-Temperaturwerts in ein Register und Vergleichen der aufeinanderfolgenden gemessenen Werte; und Bestimmen, dass die Messung gültig ist, wenn eine Differenz besteht, die geringer ist als ein zweiter Parameter.Procedure according to Claim 20 , further comprising: after the second timer has been started to regularly measure the temperature of the cold water supply for a minimum period of more than 10 seconds, entering each individual resulting cold water temperature value in a register and comparing the successive measured values; and determining that the measurement is valid if there is a difference less than a second parameter. Verfahren nach Anspruch 21, ferner umfassend: Vornehmen einer Mittelwertbildung für die Kaltwasser-Temperaturwerte im Register, Vergleichen eines aktuellen Kaltwassertemperatur-Mittelwerts mit dem früheren gespeicherten Mittelwert; und wenn die Differenz zwischen dem aktuellen berechneten Wert im Vergleich zu dem früheren gespeicherten Wert mehr als 2 K beträgt, Aktualisieren des früheren gespeicherten Werts unter Verwendung eines einfachen gleitenden Mittelwertbildungsprozesses.Procedure according to Claim 21 , further comprising: averaging the cold water temperature values in the register, comparing a current cold water temperature average with the previous stored average; and if the difference between the current calculated value compared to the previous stored value is more than 2 K, updating the previous stored value using a simple moving averaging process. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Identifizieren eines Entnahmevorgangs mit einem geeigneten Zeitraum, um die tatsächliche Kaltwassertemperatur durch Vergleich vorheriger Kaltwasser-Temperaturwerte mit dem gemessenen aktuellen Kaltwasser-Temperatursignal zu erfassen; Speichern eines niedrigsten Kaltwasser-Temperaturwerts der vorherigen Kaltwasser-Temperaturwerte und des gemessenen aktuellen Kaltwasser-Temperatursignals; und Heranziehen des gespeicherten niedrigsten Werts zur Berechnung des exakten Wärmeenergiewerts.Procedure according to Claim 1 , further comprising: identifying a withdrawal process with an appropriate period of time to acquire the actual cold water temperature by comparing previous cold water temperature values with the measured current cold water temperature signal; Storing a lowest cold water temperature value of the previous cold water temperature values and the measured current cold water temperature signal; and using the stored lowest value to calculate the exact thermal energy value. Verfahren nach Anspruch 23, umfassend den Schritt, bei dem: der Energiebedarf von mindestens einem Speicher 1 einem Energieversorger bereitgestellt oder an ein Versorgungsunternehmen übermittelt wird.Procedure according to Claim 23 , comprising the step in which: the energy requirement of at least one storage device 1 is made available to an energy supplier or is transmitted to a supply company. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Einteilen von Verbrauchern in verschiedene Energiebedarfsklassen durch ein Versorgungsunternehmen, um eine Spannung, eine Frequenz oder beides eines Stromnetzes zu stabilisieren.Procedure according to Claim 1 , further comprising: dividing consumers into different energy demand classes by a utility company to stabilize a voltage, frequency, or both of a power grid. Verfahren nach Anspruch 24: wobei die Heizeinheit dazu konfiguriert ist, vom Versorgungsunternehmen ferngesteuert zu werden.Procedure according to Claim 24 : the heating unit being configured to be remotely controlled by the utility. Verfahren nach Anspruch 1: wobei der Sensor außerhalb des Speichers angebracht ist.Procedure according to Claim 1 : with the sensor installed outside the memory. Verfahren nach Anspruch 1: wobei der Sensor innerhalb des Speichers angebracht ist.Procedure according to Claim 1 : with the sensor inside the memory.
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