DE102020132200A1 - Method for consumption control of an electrical heat generator coupled with a photovoltaic system and a thermal storage unit - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Verbrauchssteuerung eines mit einer Fotovoltaikanlage (11) und einem thermischen Speicher (12) gekoppelten elektrischen Wärmeerzeugers (13), wobei:- für einen zukünftigen Beobachtungszeitraum Wetterdaten für den Standort der Fotovoltaikanlage (11) über das Internet bezogen werden, welche zumindest einen Ertragsprognosewert für die zu erwartende Sonneneinstrahlung enthalten und- eine Steuerungseinheit (15) die Leistung eines Wärmeerzeugers so steuert, dass die in den thermischen Speicher eingebrachte Leistung abhängig von dem übertragenen Ertragsprognosewert ist.Method for controlling the consumption of an electrical heat generator (13) coupled with a photovoltaic system (11) and a thermal storage device (12), wherein: - for a future observation period, weather data for the location of the photovoltaic system (11) are obtained via the Internet, which at least one yield forecast value contain for the expected solar radiation and a control unit (15) controls the power of a heat generator so that the power introduced into the thermal storage is dependent on the transmitted yield forecast value.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrauchssteuerung eines mit einer Fotovoltaikanlage und einem thermischen Speicher gekoppelten elektrischen Wärmeerzeugers.The invention relates to a method for controlling the consumption of an electrical heat generator coupled to a photovoltaic system and a thermal storage unit.
Es sind Verfahren zur Steuerung des Eigenverbrauchs in einem lokalen Netz mit wenigstens einer Fotovoltaikanlage bekannt, die mit einer direkten Rückkopplung des erzeugten oder überschüssigen Fotovoltaik-Stroms arbeiten. Diese steuern die am lokalen Netz angeschlossenen Geräte so, dass überschüssiger Strom, der lokal über die Fotovoltaik-Anlage erzeugt wurde, möglichst nicht einem öffentlichen Netz zugeführt wird, sondern lokal, d. h. in der Nähe der Erzeugung verbraucht wird. Die Schwierigkeit besteht darin, dass der Ertrag einer Fotovoltaik- Anlage tageszeitlich und jahreszeitlich stark schwank.Methods for controlling self-consumption in a local network with at least one photovoltaic system are known, which work with direct feedback of the generated or excess photovoltaic electricity. These control the devices connected to the local grid in such a way that excess electricity generated locally via the photovoltaic system is not fed into a public grid, but locally, i. H. consumed in the vicinity of generation. The difficulty lies in the fact that the yield of a photovoltaic system fluctuates greatly depending on the time of day and the season.
Um überschüssige Leistung einer Fotovoltaik-Anlage im Haushalt einfacher nutzen zu können, sind Systeme marktbekannt, die elektrische Energie thermisch zu speichern, also mit dem Strom Wasser oder andere Materie in einem Wärmespeicher zu erwärmen und dieses zu einem späteren Zeitpunkt für die Warmwasserversorgung oder Raumbeheizung zu nutzen. Im tageszeitlichen Verlauf werden dazu mit zunehmender Sonneneinstrahlung Heizelemente aktiviert, die der Beladung des thermischen Speichers dienen, und später wieder deaktiviert. Die elektrische Energie wird somit mit sehr geringen Verlusten in thermische Energie umgewandelt und gespeichert. Diese Art des Eigenverbrauchs ist sehr viel einfacher durchführbar als ein ständiger Abgleich zwischen lokal erzeugtem Strom, Netzstrom und dem momentanen lokalen Verbrauch.In order to be able to use excess power from a photovoltaic system in the home more easily, systems are known on the market that store electrical energy thermally, i.e. to heat water or other matter in a heat storage tank with electricity and use it at a later point in time for hot water supply or room heating use. In the course of the day, with increasing solar radiation, heating elements are activated, which serve to charge the thermal storage, and later deactivated again. The electrical energy is thus converted into thermal energy and stored with very little loss. This type of self-consumption is much easier to carry out than a constant comparison between locally generated electricity, mains electricity and current local consumption.
Marktbekannt sind weiterhin Verfahren, bei denen eine physikalische Messung der eigenerzeugten elektrischen Energie, wie einem Fotovoltaikstrom, mittels Messinstrumenten erfolgt.Methods are also known on the market in which a physical measurement of the self-generated electrical energy, such as a photovoltaic current, is carried out using measuring instruments.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren zur Steuerung des Verbrauchs bei einem mit einer Fotovoltaikanlage gekoppelten thermischen Speicher weiter zu vereinfachen.The object of the present invention is therefore to further simplify a method for controlling consumption in a thermal storage device coupled to a photovoltaic system.
Die Erfindung schlägt als Lösung ein Verfahren zur Verbrauchssteuerung eines mit einer Fotovoltaikanlage und einem thermischen Speicher gekoppelten elektrischen Wärmeerzeugers mit den Merkmalen des Anspruch 1 vor.As a solution, the invention proposes a method for controlling the consumption of an electrical heat generator coupled to a photovoltaic system and a thermal storage unit, having the features of
Nach der Erfindung kann auf eine aufwändige Erfassung und Abstimmung der mit der Fotovoltaik-Anlage erzeugten elektrischen Energie und dem Momentan-Verbrauch im lokalen Netz verzichtet werden. Bevorzugt wird sogar auf eine Übertragung der tatsächlich erzeugten Energie ins öffentliche Netz ganz verzichtet und die Leistung wird direkt auf der Basis einer Ertragsprognose für den Installationsort ausgeführt.According to the invention, there is no need for a complex recording and coordination of the electrical energy generated with the photovoltaic system and the instantaneous consumption in the local network. Preferably, the actually generated energy is not even transmitted to the public grid at all and the power is provided directly on the basis of a yield forecast for the installation site.
Der besondere Vorteil liegt darin, dass die Beladung des thermischen Speichers durch die Einbeziehung einer Ertragsprognose steuerbar ist und die Beladung durch Bezug elektrischer Leistung aus dem öffentlichen Versorgungsnetzt minimiert wird, und dies mit einem erheblich verringertem Installationsaufwand im Vergleich zu Lösungen, bei denen eine Messung bzw. Berechnung des tatsächlich existierenden Überstromangebotes erfolgt.The particular advantage is that the loading of the thermal storage tank can be controlled by including a yield forecast and the loading is minimized by drawing electrical power from the public supply network, and this with a significantly reduced installation effort compared to solutions in which a measurement or The actually existing overcurrent supply is calculated.
Insbesondere wird auf eine Entladung folgend, z. B. durch Warmwasserverbrauch am Abend oder Heizen am frühen Morgen, nicht automatisch ein neuer Beladungszyklus über aus dem öffentlichen Netz bezogenen Strom durchgeführt. Eine solche Beladung erfolgt nur ausnahmsweise, wenn ein vom Nutzer definierter Mindestkomfort unterschritten wird.In particular, following a discharge, e.g. As a result of hot water consumption in the evening or heating in the early morning, a new loading cycle is not automatically carried out using electricity drawn from the public grid. Such loading only takes place in exceptional cases if the minimum comfort level defined by the user is not reached.
Ausführungsbeispiel 1:Example 1:
Ein sehr einfaches Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Heißwasser-Untertischgerät. Dieses ist elektrisch mit einer Hausinstallation verbunden, bei welcher Strom aus einer Fotovoltaik-Anlage eingespeist wird, der vorzugsweise als Fotovoltaik- Strom bezeichnet wird.A very simple embodiment of the invention relates to a hot water undersink device. This is electrically connected to a domestic installation in which electricity is fed from a photovoltaic system, which is preferably referred to as photovoltaic electricity.
Das Heißwasser-Untertischgerät besitzt zur Abbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine kleine Steuerungseinheit, die z. B. mit einem Funkmodem ausgestattet ist, um über WLAN aus dem lokalen Netzwerk oder über Mobilfunk eine standortbezogene Einstrahlungsprognose abzurufen. Aus dieser wird eine Einschalt- und eine Ausschaltschwelle definiert, ab der die elektrische Heizeinrichtung im Heißwasser-Untertischgerät ein bzw. ausgeschaltet wird.The hot water undersink device has a small control unit for imaging the method according to the invention, which z. B. is equipped with a radio modem to access a location via WLAN from the local network or via mobile communications access the related irradiation forecast. From this, a switch-on and a switch-off threshold are defined, from which the electrical heating device in the under-sink hot water device is switched on or off.
Da die Ertragsprognose eine gewisse Wahrscheinlichkeit dafür gibt, dass die Erwärmung des Speichers in diesem Zeitraum über lokal erzeugten Strom aus der PV-Anlage erfolgen kann, wird keinerlei Rückkopplung mit übrigen Anlagenteilen benötigt, so dass über die Herstellung des Internetzugangs hinaus keine aufwendige elektrische Installation erforderlich ist. Das Heißwasser-Untertischgerät kann wie jedes herkömmliche von Sanitärfachleuten, womit eine einzelne handelnde Person umfasst ist, montiert werden. Bei dem Vorteil der einfachen Bauweise, Installation und der geringen Fehleranfälligkeit einer autonomen Einheit wird in Kauf genommen, dass in Einzelfällen wegen einer Wetteränderung die Aufheizung nicht über Fotovoltaik-Strom erfolgt.Since the yield forecast gives a certain probability that the storage tank can be heated during this period using locally generated electricity from the PV system, no feedback is required with other system parts, so that no complex electrical installation is required beyond establishing Internet access is. The under-sink hot water device can be assembled like any conventional one by plumbing professionals, which involves a single acting person. With the advantage of the simple construction, installation and low error rate of an autonomous unit, it is accepted that in individual cases, due to a change in the weather, heating does not take place via photovoltaic electricity.
Ausführungsbeispiel 2Example 2
Ein elektrisch beheizter Speicher besitzt zwei Ladetemperaturen. Eine niedrige Temperatur (Komforttemperatur) definiert den Mindestkomfortwert, z. B. 50 °C. Auf diese Temperatur wird die Beheizung immer geregelt, damit der Mindestkomfortanspruch des Nutzers befriedigt wird. Eine höhere Speicherladetemperatur (Speicherladetemperatur) dient dazu, zusätzliche elektrische Energie in Form von thermischer Energie im Speicher zu speichern.An electrically heated storage tank has two charging temperatures. A low temperature (comfort temperature) defines the minimum comfort value, e.g. B. 50 °C. The heating is always regulated to this temperature so that the minimum comfort requirements of the user are satisfied. A higher storage charging temperature (storage charging temperature) is used to store additional electrical energy in the form of thermal energy in the storage.
Über das Internet wird der Anlage eine standortbezogene Einstrahlungsprognose übermittelt. Diese wird mit den von wenigstens einer Person oder den Nutzern vorgegebenen Installationsparametern der lokalen Fotovoltaik-Anlage in eine elektrische Ertragsprognose umgerechnet.A location-specific irradiation forecast is sent to the system via the Internet. This is converted into an electrical yield forecast using the installation parameters of the local photovoltaic system specified by at least one person or the users.
Durch Beobachtung und Vergleich mit den realen Erträgen kann diese Umrechnung mit einem Korrekturfaktor von der Person optimiert werden. Entsprechende Prognosedaten werden der Person angezeigt.By observing and comparing with the real income, this conversion can be optimized by the person with a correction factor. Corresponding forecast data is displayed to the person.
Über einen Schwellwert legt die Person nun fest, wann die Anlage auf die höhere Speicherladetemperatur umschaltet und so die Ladung aktiviert. Mit diesem Schwellwert berücksichtigt die Person den im Haus zu erwartenden Strombedarf. Der Leistungsbedarf der Anlage wird der Person angezeigt.The person now uses a threshold value to determine when the system switches to the higher storage tank charging temperature and thus activates charging. With this threshold value, the person takes into account the electricity demand to be expected in the house. The power requirement of the system is displayed to the person.
Die Person kann optional über ein Zeitprogramm bestimmte Zeiten von der Aufladung ausschließen, z.B. Zeiten, in denen ein hoher Verbrauch im Gebäude zu erwarten ist, bei dem auch der potentielle Überschuss eingeschränkt ist.The person can optionally exclude certain times from charging via a time program, e.g. times when high consumption is to be expected in the building, during which the potential surplus is also limited.
Die Anlage nutzt und speichert so Energie vorzugsweise zu Zeiten, in denen ein Überschuss an Fotovoltaikstrom zu erwarten ist.The system uses and stores energy preferably at times when an excess of photovoltaic power is to be expected.
Die Abstützung auf reine Prognosedaten führt zwar möglicherweise dazu, dass eintretende Wetteränderungen eher zu einer Senkung als zu einer Erhöhung der nutzbaren Energiemenge führen, denn bei erwartetem schlechten Wetter wird eine Aufladung gar nicht erst vorgenommen, auch wenn die tatsächlichen Wetterverhältnisse sich in Abweichung von der Prognose später besser entwickeln als erwartet. Auf der anderen Seite kann es vorkommen, dass die Fotovoltaik-Anlage in einem gemäß der Prognose als geeignet bestimmten Zeitintervall den Wärmeerzeuger aufladen soll, obwohl die reale Sonneneinstrahlung viel niedriger ist als erwartet.The reliance on pure forecast data may result in weather changes that occur leading to a reduction rather than an increase in the amount of usable energy, because if bad weather is expected, charging is not carried out at all, even if the actual weather conditions deviate from the forecast later develop better than expected. On the other hand, it can happen that the photovoltaic system should charge the heat generator in a time interval determined as suitable according to the forecast, although the real solar radiation is much lower than expected.
Diesem systembedingten Nachteil steht jedoch ein nach der Erfindung deutlich gesenkter Aufwand bei der Anlageninstallation und der Vorteil einer einfachen Steuerung im Betrieb gegenüber, die für handwerkliche Installationsbetriebe wie Hausbesitzer wesentlich einfacher handhabbar ist als eine komplexe Regelungsstrategie, bei der in Echtzeit Messdaten erfasst und ausgewertet und Leistungsanpassungen vorgenommen werden .However, this system-related disadvantage is offset by the fact that, according to the invention, the effort involved in installing the system is significantly reduced and the advantage of simple control during operation, which is much easier to handle for manual installation companies such as homeowners than a complex control strategy in which measurement data is recorded and evaluated in real time and performance adjustments are made be made .
Zum Zwecke der Beladung des thermischen Speichers kann die Steuerung der Heizleistung in Stufen oder stufenlos erfolgen.For the purpose of charging the thermal store, the heating output can be controlled in stages or steplessly.
Die nutzbare thermische Speicherkapazität kann über einen höheren Temperatursollwert optimiert werden.The usable thermal storage capacity can be optimized via a higher temperature setpoint.
Der höhere Temperatursollwert erlaubt eine Beladung des thermischen Speichers über die normal eingestellten Vorlauf- bzw. Heißwassertemperaturen hinaus. Bei der Abgabe von Heißwasser aus dem Speicher kann möglicherweise vor Einspeisung in die Hauswasserverteilung eine direkte Mischung mit Kaltwasser erforderlich sein, um z. B. eine Verbrühungsgefahr auszuschließen.The higher temperature setpoint allows the thermal storage tank to be loaded beyond the normally set flow or hot water temperatures. When delivering hot water from the storage tank, it may be necessary to mix it directly with cold water before it is fed into the domestic water distribution system, e.g. B. exclude a risk of scalding.
Mit der zeitlichen Bedarfsvorgabe kann der Energiebedarf des in einem künftigen Bezugszeitraum exakter geplant werden, insbesondere wenn anlagentechnisch nicht vorhersehbare Ereignisse eintreten, die durch die Bewohner verursacht werden. Beispiele dafür sind eine vollständige Abwesenheit der Person oder von Bewohnern wegen Urlaubs oder eine geplante Aufheizung eines Schwimmbeckens oder Whirlpools.With the time requirement specification, the energy requirement of the can be planned more precisely in a future reference period, especially if events that cannot be foreseen in terms of the system occur and are caused by the residents. Examples include a total absence of the person or occupants for vacation, or a scheduled heating of a pool or hot tub.
Beim Bedienen der Steuerungseinheit kann die Person Parameter zur Fotovoltaik-Anlage und Angaben über ihr Verbrauchsprofil machen. Diese Informationen können genutzt werden, um die Leistung des Wärmeerzeugers an den zu erwartenden Fotovoltaik Überschuss anzupassen.When operating the control unit, the person can enter parameters for the photovoltaic system and information about their consumption profile. This information can be used to determine the lei Adaptation of the heat generator to the expected photovoltaic surplus.
Das Verfahren wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen zeigen:
-
1 ein Ablaufdiagramm für das Verfahren nach der Erfindung an -
2 ein Gebäude mit einer Fotovoltaik-Anlage und einem Speicher in schematischer Ansicht; und -
3 Schaltzeiten und Sonneneinstrahlung über der Zeit aufgetragen; -
4 Schaltzeiten und variierende Sonneneinstrahlung über der Zeit.
-
1 a flowchart for the method according to the invention -
2 a building with a photovoltaic system and a storage device in a schematic view; and -
3 Switching times and solar radiation plotted over time; -
4 Switching times and varying solar radiation over time.
Die Schritte F-a 201 und VW-a 202 werden nur im Rahmen einer Startsequenz nach Erstinstallation oder nach einer Außerbetriebnahme des Energiemanagements durchgeführt. In Schritt 201 F-a werden Parameter der Fotovoltaik-Anlage eingelesen, um Prognosedaten, die aus öffentlichen Quellen nur allgemein für den Anlagenstandort abrufbar sind, an spezielle Gegebenheiten der örtlichen Installation anzupassen. Beispielsweise können Hindernisse in der Nachbarschaft bei einer bestimmten Konstellation von Azimut und Himmelsrichtung der Sonneneinstrahlung zu einer Verschattung der Kollektoren führen.Steps F-a 201 and VW-a 202 are only carried out as part of a start sequence after initial installation or after the energy management has been shut down. In
Ein folgender Schritt AW-e 203 stellt den Anfang in einer sich wiederholenden Abfolge von Schritten 203 ... 207 des Verfahrens dar. Im Schritt AW-e 203 werden Wetter-Prognosedaten aus dem Internet bezogen. Unter Einbeziehung der Prognosedaten und der Parameter der eigenen Anlage wird in einer Prozedur bei Schritt FAW204 eine prognostizierte Fotovoltaik-Anlagenleistung berechnet.A following step AW-
Aus der Anlagenleistung wiederum werden in den Schritten FAE 205, FAA 206 durch Vergleich mit einer Einschaltschwelle und mit einer Ausschaltschwelle wenigstens zwei Zeitpunkte bestimmt, zu denen die Wärmespeicherung gemäß Block Wa 210 aktiviert bzw. gemäß Block Wd11 211 deaktiviert wird. Im Falle des Untertisch-Heißwassergeräts geschieht dies einfach durch Anheben oder Absenken der Solltemperatur, was ein Ein- und Ausschalten des elektrischen Heizelements zur Folge hat, zu den im Voraus festgelegten Zeitpunkten, ohne dass eine Überprüfung, mit der zu diesen Zeitpunkten tatsächlich vorliegenden Anlagenleistung, vorgesehen ist.At least two points in time are determined from the system output in
Ein letzter Schritt Ea 207 ist als Abbruchkriterium eingefügt. Sofern nach Durchlaufen des einmaligen Speicherzyklus das automatische Energiemanagement nicht weiter ausgeführt werden soll, wird das Verfahren beendet, vorteilhaft die Wärmespeicherung gemäß Block Wd12 212 deaktiviert, ansonsten wird es durch Rückkehr zur Prozedur bei Schritt AW-e 203 erneut begonnen.A
In einem Block Wa 210 wird eine Wärmespeicherung aktiviert und in den Blöcken Wd11 211 und / oder Wd12 212 deaktiviert.
- - Eine für den Standort des Fotovoltaik-
Moduls 11 geltende Ertragsprognose wird internetbasiert von einem Wetterdatendienst bezogen. Dazuist eine Steuerungseinheit 15 über ein WLAN- oder GSM-Modul 16 mit dem Internet verbindbar. - - Ggf. sind aufgrund von abweichenden Werten für Azimut und Neigung des Fotovoltaik-
Moduls 11 auf dem Gebäudedach im Vergleich zu den normierten Daten der Ertragsprognose Korrekturen vorzunehmen. - - Der Beobachtungszeitraum wird festgelegt, beispielsweise auf 2 Tage.
- - Der durchschnittliche Eigenbedarf an thermischer Energie wird festgelegt. Als Vorschlag wird die in einem gleich langen vergangenen Bezugszeitraum aus
dem Speicher 12 abgerufene Energie zugrunde gelegt. Der Eigenbedarfswert kann vom Benutzer überschrieben werden.
- - A yield forecast applicable to the location of the
photovoltaic module 11 is obtained from a weather data service on the internet. For this purpose, acontrol unit 15 can be connected to the Internet via a WLAN orGSM module 16 . - - Corrections may have to be made due to deviating values for azimuth and inclination of the
photovoltaic module 11 on the building roof compared to the standardized data of the yield forecast. - - The observation period is set, for example to 2 days.
- - The average internal requirement for thermal energy is determined. As a suggestion the energy retrieved from the
memory 12 in a past reference period of the same length is taken as a basis. The self-consumption value can be overwritten by the user.
Die Steuerungseinheit 15 steuert die Leistung der Wärmepumpe 13 so, dass die in den thermischen Speicher 12 eingebrachte Leistung abhängig von der über den Internetzugang 16 übertragenen Ertragsprognose ist. Das heißt, die Wärmepumpe 13 wird vor allem dann durch die Fotovoltaik-Anlage gespeist, die aus dem Fotovoltaik-Modul 11 und dem Wechselrichter 14 besteht, wenn nach der Prognose ein Zeitintervall mit ausreichender Sonneneinstrahlung gegeben ist. Die Erfindung sieht primär keine Schaltpunkte vor, die abhängig von den tatsächlichen Echtzeit-Wetterbedingungen sind.The
Von der Wärmepumpe 13 führt eine Leitung 12.1 in den Speicher 12 und eine Leitung 12.2 daraus heraus. Ein Temperatursensor 18 im Speicher 12 ist mit der Steuerungseinheit 15 verbunden, um den Beladungsgrad ermitteln zu können. Dabei handelt es sich insbesondere um eine Integralsensoreinheit mit mehreren Wärmefühlern, um trotz unterschiedlich warmer Wasserschichten im Speicher den Beladungsgrad präzise bestimmen zu können. Außerdem ist ein zusätzliches elektrisches Heizelement 17 im Speicher 12 vorgesehen.A line 12.1 leads from the
Die durchgezogene Linie 1 entspricht der aus Wetterdaten vorab bezogenen Ertragsprognose. Demnach ist an einem wolkenlosen Tag im Sommer zu erwarten, dass vom Sonnenaufgang um 5 Uhr die Sonnenstrahlung bis zum höchsten Stand am Mittag zunimmt, dort ein Maximum erreicht und dann bis Sonnenuntergang um kurz vor 22 Uhr wieder abnimmt.The
Nach diesem prognostizierten Verlauf ist in der Steuerungseinheit 15 das Schaltintervall definiert, in welchem eine elektrische Verbindung zwischen dem Fotovoltaik-Modul 11, dem Wechselrichter 14 und der Wärmepumpe 13 hergestellt ist. Wie am oberen Graphen 3 in
Die gestrichelte Linie 2 entspricht dem realen Verlauf an dem Tag, für den die Prognose ausgestellt wurde. Das Leistungsmaximum wird demnach etwas später erreicht und fällt auch etwas niedriger aus, weil sich beispielsweise erst Frühdunst auflösen muss. Die Schaltzeit ist davon aber nicht beeinflusst; sie richtet sich strikt nach dem Prognosezeitraum. Dennoch wird im Schaltintervall elektrische Energie über das Fotovoltaik-Modul 11 erzeugt und der Speicher 12 wird damit nach Umwandlung in thermische Energie mittels der Wärmepumpe 13 beladen.The dashed
Bei einer volatilen Sonneneinstrahlung ist die zu erwartende Ertragsprognose der Leistung der Fotovoltaikanlage schwankend. Gemäß
Wie am oberen Graphen 5 in
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---|---|
DE (1) | DE102020132200A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4369140A1 (en) | 2022-11-11 | 2024-05-15 | Stiebel Eltron GmbH & Co. KG | Method for predicting the temperature and/or heat demand of a building, and heat pump |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012003227A1 (en) | 2012-02-20 | 2013-08-22 | Sma Solar Technology Ag | SYSTEM FOR PROVIDING HEAT AND OPERATING PROCESS FOR SUCH A SYSTEM |
-
2020
- 2020-12-03 DE DE102020132200.3A patent/DE102020132200A1/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012003227A1 (en) | 2012-02-20 | 2013-08-22 | Sma Solar Technology Ag | SYSTEM FOR PROVIDING HEAT AND OPERATING PROCESS FOR SUCH A SYSTEM |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4369140A1 (en) | 2022-11-11 | 2024-05-15 | Stiebel Eltron GmbH & Co. KG | Method for predicting the temperature and/or heat demand of a building, and heat pump |
DE102022129932A1 (en) | 2022-11-11 | 2024-05-16 | Stiebel Eltron Gmbh & Co. Kg | Method for temperature forecasting and/or heat demand forecasting of a building and heat pump |
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