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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Temperierung eines Raums. Bei dem Raum handelt es sich beispielsweise um den Innenraum eines Wohnwagens oder eines Wohnmobils.
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Im Stand der Technik ist es bekannt, Innenräume durch Heizungen oder Klimaanlagen zu temperieren. Dabei wird das Regeln der Heizung bzw. der Klimaanlage durch die Verwendung von Sensorik und Aktuatorik immer komfortabler für den Nutzer, sodass nur noch ein Sollwert vorzugeben ist. Bekannt ist es auch, dass unterschiedliche Teilräume oder Zonen auf unterschiedliche Temperaturen geregelt werden. So ist z. B. in kleinen Räumen eine geringere Temperatur ausreichend als in größeren Räumen. Oder es wird beispielsweise der Schlafbereich auf eine kühlere Temperatur eingestellt als ein Wohnbereich. Im Sinne des wachsenden Bewusstseins bezüglich der Ökologie wird es immer wichtiger, schonend mit den Ressourcen umzugehen und somit auch mit den Rohstoffen und Energiequellen sparsam umzugehen.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Anordnung zur Temperierung vorzuschlagen, die sich durch Energieeffektivität auszeichnet.
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Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine Anordnung zur Temperierung eines Raums. Die Anordnung weist zumindest eine zentrale Temperatureinheit, mehrere Ausgabeleitungen der zentralen Temperatureinheit, mindestens eine Widerstandseinheit und eine Steuereinheit auf. Die zentrale Temperatureinheit gibt ein Transfermedium über die Ausgabeleitungen aus. Die Widerstandseinheit steht in Wirkkontakt mit einer der Ausgabeleitungen und ist einstellbar. Dabei ist eine Menge des die Ausgabeleitung passierenden Transfermediums abhängig von einer Einstellung der Widerstandseinheit. Die Widerstandseinheit übermittelt eine Information, die in Zusammenhang mit ihrer Einstellung steht, an die Steuereinheit, wobei die Steuereinheit in Abhängigkeit von der Information der Widerstandseinheit die zentrale Temperatureinheit steuert. In einer alternativen Ausgestaltung handelt es sich bei der zentralen Temperatureinheit um eine beliebig ausgeführte Vorrichtung, die auf wenigstens eine Eigenschaft des Raums eine Auswirkung hat.
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Die Anordnung verfügt somit über eine zentrale Temperatureinheit, die beispielsweise für eine Temperaturerhöhung oder eine Temperaturerniedrigung im zu temperierenden Raum sorgt. Für diesen Zweck gibt die zentrale Temperatureinheit ein Transfermedium über mehrere Ausgabeleitungen vorzugsweise in den Raum hinein aus. Das Transfermedium ist beispielsweise Raum- oder Außenluft, die durch die zentrale Temperatureinheit erwärmt oder abgekühlt wird. Die zentrale Temperatureinheit ist in einer Ausgestaltung derartig ausgeführt, dass sie das erwärmte oder abgekühlte Transfermedium in einem festen Mengen-Verhältnis über die Ausgabeleitungen ausgibt. So findet in einer Ausgestaltung beispielsweise eine Gleichverteilung statt. In Wirkkontakt mit einer der Ausgabeleitungen befindet sich ein einstellbares Widerstandselement, über welches einstellbar ist, welche Menge an Transfermedium über diese Ausgabeleitung ausgegeben werden kann. Das Widerstandselement ist somit beispielsweise ein Ventil oder eine Klappe, die die zugehörige Ausgabeleitung verschließt oder den Durchflussbereich reduziert. In einer alternativen Ausgestaltung ist das Widerstandselement ein Gebläse, das unterschiedlich große Mengen an Transfermedium befördert. Das Widerstandselement übermittelt eine Information bezüglich seiner Einstellung an die Steuereinheit, die damit die zentrale Temperatureinheit steuert. Wird somit beispielsweise über das Widerstandselement die Durchflussmenge an der einen Ausgabeleitung reduziert, so steuert die Steuereinheit die Temperierleistung der zentralen Temperatureinheit passend herunter. Dies ist möglich, da über die Reduktion des Durchsatzes an Transfermedium an der einen Ausgabeleitung entsprechend mehr Transfermedium für die anderen Ausgabeleitungen zur Verfügung steht. Die Information ist dabei in einer Ausgestaltung ein direktes Maß für eine Einstellung des Widerstandselements, z. B. der Grad des Verschlusses eines Ventils oder die Drehzahl eines Gebläses. In einer alternativen Ausgestaltung bezieht sich die Information auf einen Effekt der Einstellung des Widerstandselements. Handelt es sich somit beispielsweise bei dem Widerstandselement um ein Gebläse, dessen Drehzahl reduziert wird, so ändert sich beispielsweise hinter dem Gebläse die Temperatur. Wird daher die Temperatur gemessen und als Information an die Steuereinheit übermittelt, so kann damit die zentrale Temperatureinheit eingestellt werden. Alternativ könnte in diesem Beispiel auch der Druck gemessen werden.
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Das Transfermedium ist beispielsweise Luft, Wasser, ein Kühlmittel, ein technisches Gas oder eine beliebige Mischung davon.
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Die Ausgabeleitungen können je nach Ausführung Rohre, Leitungen, Öffnungen, Verteilerkonstruktionen usw. sein. Relevant ist lediglich das Führen des Transfermediums. Das Transfermedium wird dabei je nach Ausführung auf wenigstens einer Ausgabeleitungen ausgeführt oder wird vollständig in einem Kreislauf geführt.
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In einer Ausgestaltung sind mehrere Widerstandselemente vorhanden, die mit unterschiedlichen Ausgabeleitungen in Wirkkontakt stehen und somit die Menge an Transfermedium durch diese Ausgabeleitungen beeinflussen können. Diese Widerstandselemente melden entsprechende Informationen an die Steuereinheit.
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In einer Ausgestaltung ist die zentrale Temperatureinheit als Heizung und/oder als Klimaanlage ausgestaltet.
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Eine Ausgestaltung besteht darin, dass der Raum ein Innenraum eines Wohnwagens oder eines Wohnmobils ist. Alternativ handelt es sich um den Innenraum eines Boots oder eines beliebigen Land-, See- oder Luftfahrzeugs.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Steuereinheit in Kommunikationsverbindung mit einer externen Datenspeicher- und/oder Datenverarbeitungseinheit steht, welche vorzugsweise in Cloud-Form oder Edge-Form vorliegt. In dieser Ausgestaltung wird die Datenspeicher- oder Datenverarbeitungsmöglichkeit der Steuereinheit durch eine externe Komponente ergänzt, sodass beispielsweise die Steuereinheit deutlich einfacher und kostengünstiger ausgeführt sein kann.
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Eine Ausgestaltung besteht darin, dass die Widerstandseinheit nur lokal unmittelbar an der Widerstandseinheit einstellbar ist. In dieser Ausgestaltung muss auf die Widerstandseinheit selbst eingewirkt werden, um sie zu verstellen. So handelt es sich beispielsweise um eine mechanische Komponente, auf die lokal eingewirkt werden muss. Die Einstellung der Widerstandseinheit erfolgt somit vorbei an der Steuereinheit, weshalb es vorteilhaft ist, dass die Widerstandseinheit eine Information über ihre Einstellung an die Steuereinheit kommuniziert. In einer alternativen Ausgestaltung kann die Widerstandseinheit ausgehend von der Steuereinheit zentral eingestellt werden.
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In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Widerstandseinheit über eine separate Einstelleinheit - vorzugsweise über eine Fernbedienung oder über ein Smartphone - einstellbar ist. Die Verbindung zwischen separater Einstelleinheit und Widerstandseinheit erfolgt dabei je nach Ausgestaltung direkt zwischen den beiden Einheiten oder mittelbar über die Steuereinheit.
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Eine Ausgestaltung besteht darin, dass die Steuereinheit derartig ausgestaltet ist, dass sie in dem Fall, dass die Information der Widerstandseinheit eine Reduktion des Flusses des Transfermediums bedeutet und dass die Zeitdauer nach dem Empfang der Information einen Toleranzwert überschreitet, eine Temperaturleistung der zentralen Temperatureinheit reduziert. In dieser Ausgestaltung reagiert die Steuereinheit auf eine Reduktion des Flusses des Transfermediums durch die mit der Widerstandseinheit verbundenen Ausgabeleitung mit einer Reduktion der Temperaturleistung der zentralen Temperatureinheit. Dabei wird die Reduktion erst dann vorgenommen, wenn nach dem Empfang der Information eine gewisse, vorgebbare Zeitdauer verstrichen ist, ohne dass eine neue Information von der Widerstandseinheit erzeugt bzw. an die Steuereinheit übermittelt worden ist. In dieser Ausgestaltung wird also eine gewisse Latenz eingebaut, sodass nicht zu schnell auf das Arbeiten der zentralen Temperatureinheit eingewirkt wird.
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In einer alternativen oder ergänzenden Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Steuereinheit in dem Fall, dass die Information der Widerstandseinheit eine Erhöhung des Flusses des Transfermediums bedeutet und dass die Zeitdauer nach dem Empfang der Information einen Toleranzwert überschreitet, eine Temperaturleistung der zentralen Temperatureinheit erhöht. Hier wird somit mehr Temperaturleistung bereitgestellt, wenn mehr Transfermedium durch die Ausgabeleitung strömt und wenn eine ausreichend lange Zeit verstrichen ist.
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In einer Ausgestaltung ist mindestens ein Sensor vorhanden, der Messdaten - handelt es sich bei dem Sensor beispielsweise um einen Temperatursensor, so beziehen sich die Messdaten vorzugsweise auf die Temperatur - an die Steuereinheit übermittelt. Die Steuereinheit verwendet die Messdaten für die Steuerung der zentralen Temperatureinheit. Der Sensor ist dabei je nach Ausgestaltung ein Teil der Widerstandseinheit oder ist getrennt davon. Der Sensor befindet sich je nach Ausgestaltung in einer Ausgabeleitung oder speziell in der Ausgabeleitung mit der Widerstandseinheit oder befindet sich außerhalb der Ausgabeleitungen, um z. B. einen Messwert in einem Bereich des zu temperierenden Raumes zu messen. Der Sensor ist in einer Ausgestaltung ein Temperatursensor und ist in einer alternativen Ausgestaltung ein Drucksensor. In einer weiteren Ausgestaltung wird der Drucksensor verwendet, um daraus die Temperatur zu ermitteln.
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Eine Ausgestaltung besteht darin, dass die Steuereinheit über Schwarmintelligenz und/oder unter Anwendung von Fuzzy-Logik realisiert ist.
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Eine Ausgestaltung sieht es vor, dass die Ausgabeleitungen - einen vorzugsweise aktivierbaren oder permanenten - Kreislauf und/oder Teilkreislauf für das Transfermedium erzeugen. In dieser Ausgestaltung wird das Transfermedium in einem Kreislauf oder in einem Teilkreislauf bewegt. Unter Teilkreislauf sei dabei verstanden, dass das Medium eine Art von Schleife durchläuft, von welcher ggf. weiter Führungsstrukturen abzweigen. Der Kreislauf oder Teilkreislauf bzw. die Verbindung mit dem Teilkreislauf kann dabei permanent oder ggf. bedarfsgesteuert erzeugt werden.
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Die vorangehenden Ausführungen bezogen sich teilweise auf eine Ausgabeleitung mit einer Widerstandseinheit. Gleichwohl gelten die Ausführungen auch für die Ausgestaltung, in der mehrere oder sogar alle Ausgabeleitungen mit jeweils mindestens einer Widerstandseinheit versehen sind.
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Im Einzelnen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Anordnung auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die dem unabhängigen Patentanspruch nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt die:
- 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung in der Anwendung bei einem Wohnmobil.
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Die 1 zeigt schematisch ein Wohnmobil, dessen Innenraum 100 temperiert werden soll. Diesem Zweck dient die Anordnung 1, die sich hier teilweise im Fahrzeug und teilweise außerhalb davon befindet und die insgesamt als Heizvorrichtung fungiert. Ergänzend ist hier auf dem Dach des Wohnmobils noch eine Klimaanlage 12 vorgesehen, die ein Kühlen bewirken kann und die in einer ergänzenden - hier nicht dargestellten - Ausführung Teil der Anordnung 1 ist und in einer alternativen - ebenfalls nicht dargestellten - Ausführung die zentrale Temperatureinheit ist, die in der dargestellten Ausführung durch eine Heizung realisiert wird.
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Die zentrale Temperatureinheit 2 erzeugt eine Grundlast an thermischer Energie, indem sie - z. B. über das Verbrennen von Dieselkraftstoff oder brennbaren Gasen wie Propan oder Butan oder über das Umsetzen von elektrischer in thermische Energie - Raumluft erhitzt und als erwärmte Luft über die diversen Ausgabeleitungen 4 ausgibt. Das Transfermedium 3 ist hier somit Luft. Die zu erwärmende Luft wird dabei über einen Einlass 11 direkt aus dem Raum 100 eingesogen. Alternativ oder ergänzend wird über einen - hier nicht dargestellten - Einlass noch Außenluft von außerhalb des Raums 100 eingebracht.
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Von den hier dargestellten drei Ausgabeleitungen 4 sind beispielhaft zwei mit jeweils einer Widerstandseinheit 5 versehen, die den Durchfluss des Transfermediums 3 durch die zugeordnete Ausgabeleitung 4 steuern. Es strömt also je nach Einstellung mehr oder weniger Luft durch die Leitungen 4, sodass in die an den Mündungen der Ausgabeleitungen 4 befindlichen Bereiche des Raums 100 unterschiedlich viel heiße Luft gelangt. Dadurch wird eine Zonensteuerung realisiert. Zu sehen ist beispielsweise, dass eine Ausgabeleitung 4 in zwei Endungen mündet.
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Die Widerstandseinheiten 5 melden an die Steuereinheit 6 Informationen über ihre Einstellungen, also bezüglich des Durchflusses des Transfermediums 3 durch die jeweilige Ausgabeleitung 4. Die Datenkommunikation geschieht hier einmal kabellos über Funk und einmal kabelgebunden. Ausgehend von den empfangenen Informationen wirkt die Steuereinheit 6 auf die zentrale Temperatureinheit 2 ein und erhöht oder erniedrigt je nach Fall deren Heizleistung. Dies basiert darauf, dass die zentrale Temperatureinheit 2 in der dargestellten Ausführung die heiße Luft nach einem festen Verhältnis in alle angeschlossenen Ausgabeleitungen 4 ausbläst. Wird daher der Durchfluss durch zwei Ausgabeleitungen 4 erniedrigt, so strömt mehr warme Luft in die dritte Ausgabeleitung 4. Daher kann entsprechend die Heizleistung reduziert werden. Die Steuerung durch die Steuereinheit 6 basiert dabei auf hinterlegten Wertetabellen oder funktionalen Zusammenhängen. Für die Steuerung ist hier zusätzlich noch eine separate Datenspeicher- und/oder Datenverarbeitungseinheit 7 vorgesehen, die sich z. B. in einer Cloud befindet.
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Die Einstellung der Widerstandseinheiten 5 erfolgt hier direkt an ihnen. Verwendet wird dafür beispielshaft einmal ein Schieberegler an der Widerstandseinheit 5 selbst und einmal ein Smartphone als jeweilige Ausgestaltungen der Einstelleinheiten 8.
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Der Zonensteuerung dient hier auch ein Temperatursensor 9, welcher die Temperatur in einem Raumbereich ermittelt und z. B. ebenfalls an die Steuereinheit 6 übersendet. Der Temperatursensor 9 ist dabei ein Ausführungsbeispiel für den Sensor. Ergänzend ist hier noch eine Zusatztemperatureinheit 10 in der oberen Ausgabeleitung 4 vorgesehen, über die - z. B. elektrisch - eine gewisse Temperaturerhöhung ermöglicht wird. Die Zusatztemperatureinheit 10 kann je nach Ausgestaltung von der Steuereinheit 6 oder z. B. über ein Smartphone von einem Benutzer gesteuert werden.
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Unterhalb der zentralen Temperatureinheit 2 ist noch eine Ausgabeleitung 4 vorgesehen, die bei Bedarf mit der rechts davon befindlichen Ausgabeleitung 4 verbunden werden kann. Dies soll hier beispielsweise über eine bewegliche Klappe realisiert werden, die hier die Ausgabeleitung 4 in dem gezeigten Zustand verschließt. Dies wäre somit ein Teilkreislauf, in welchem das Transfermedium 3 von der einen zur anderen Ausgabeleitung 4 strömt. Für die Regelung dieser Art von Bypass ist zudem eine Widerstandseinheit 5 vorgesehen, die es erlaubt, die Menge des Transfermediums 3, die zirkulieren soll, einzustellen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anordnung zur Temperierung
- 2
- Zentrale Temperatureinheit
- 3
- Transfermedium
- 4
- Ausgabeleitung
- 5
- Widerstandseinheit
- 6
- Steuereinheit
- 7
- Datenspeicher- und/oder Datenverarbeitungseinheit
- 8
- Einstelleinheit
- 9
- Temperatursensor
- 10
- Zusatztemperatureinheit
- 11
- Einlass
- 12
- Klimaanlage
- 100
- Raum
