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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatisierten Einstellen einer lokal gefühlten Temperatur in einem Campingfahrzeug durch Strahlungsheizen, ein Computerprogramm, ein maschinenlesbares Speichermedium sowie ein elektronisches Steuergerät.
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Unter einem Campingfahrzeug wird vorliegend ein Wohnmobil oder ein Wohnwagen verstanden, also vorzugsweise diejenigen Fahrzeuge oder Anhänger, bei denen ein Nutzer eine Möglichkeit zum Schlafen oder Wohnen in diesem Fahrzeug hat. Eine Motorisierung der Fahrzeuge ist nicht erforderlich. Eine andere Bezeichnung für ein Wohnmobil ist zum Beispiel ein Reisemobil oder Freizeitmobil. Ein Wohnwagen kann zum Beispiel alternativ als Caravan oder Campinganhänger bezeichnet werden. Campingfahrzeuge werden alternativ auch Freizeitfahrzeugen genannt.
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Im Stand der Technik ist bekannt, dass Konvektionsheizungen unabhängig von dem Betriebsstoff nicht effektiv sind. Physikalisch gesehen ist die Konvektion, welche auch Wärmeströmung genannt wird, neben den konkurrierenden Methoden Wärmeleitung und Wärmestrahlung, ein Mechanismus zur Wärmeübertragung von Energie von einem Ort zu einem anderen. Konvektion ist stets mit dem Transport von Teilchen verknüpft, die ihre Energie mitführen, daher wird auch die Bezeichnung Wärmemitführung verwendet. Bei der Konvektion wird der Raum überwiegend durch aufsteigende, warme Luft erwärmt, die sich im Raum bewegt. Hierdurch ergibt sich regelmäßig unter der Decke im Inneren des Campingfahrzeugs eine höhere Temperatur als am Boden. In der Regel dauert es sehr lange, z.B. bis zu einigen Stunden, bis sich ein beheizter Raum auf die gewünschte Temperatur erwärmt. Bei Campingfahrzeugen kann es mehrere Stunden dauern, bis sich das Fahrzeug gleichmäßig erwärmt hat.
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Im Stand der Technik sind ferner Flächenheizungen, Gas-Umluftheizungen, Diesel-Umluftheizungen sowie Warmwasserheizungen bekannt.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Energieversorgung in einem Campingfahrzeug möglichst effektiv zu gestalten. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, dass eine von einem Nutzer des Campingfahrzeugs gefühlte Temperatur im Inneren des Campingfahrzeugs individuell und lokal unterschiedlich einstellbar ist.
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Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren zum automatisierten Einstellen einer lokal gefühlten Temperatur in einem Campingfahrzeug durch Strahlungsheizen mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Folgendes Begriffliche sei erläutert:
- Unter einer „lokal gefühlten Temperatur“ wird eine Temperatur verstanden, welche von einem Nutzer des Campingfahrzeugs, individuell gefühlt bzw. empfunden wird. So können zum Beispiel bei derselben physikalischen Temperatur unterschiedliche Nutzer des Campingfahrzeugs dieselbe physikalische Temperatur als unterschiedlich warm empfinden. Während ein Nutzer die vorhandene physikalische Temperatur als zu warm empfindet, kann ein anderer Nutzer dieselbe vorhandene physikalische Temperatur als zu kalt empfinden. Alternativ formuliert kann man sagen, dass jeder Nutzer eines Campingfahrzeugs eine unterschiedliche Wohlfühltemperatur haben kann.
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Unter dem Begriff „Strahlungsheizen“, welcher auch Strahlungswärme oder Wärmewellenheizung genannt wird, wird ein Heizen verstanden, bei dem die überwiegende Wärmeabgabe durch Infrarotstrahler in Form von Wärmestrahlung erfolgt. Der Begriff Strahlungsheizen ist von dem Begriff des Heizens durch Konvektion zu unterscheiden, bei dem die Wärme überwiegend durch Konvektion abgegeben wird. Unter Konvektion, welche auch Strömungstransport genannt wird, wird das Mitführen von Materie durch ein strömendes Fluid verstanden. Strahlungswärme ist deutlich effektiver als Konvektion und führt binnen weniger Sekunden zur Wärmeentfaltung auf der Haut.
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Unter einer elektrischen Flächenheizung wird insbesondere eine stromdurchflossene dünne Schicht verstanden, welche aufgrund des Stromflusses eine elektromagnetische Strahlung, insbesondere im Infrarotbereich, abgibt. Bevorzugt sollte eine Flächenheizung folgendes aufweisen: niedrige, auf der gesamten Oberfläche der beheizten Fläche gleiche Temperatur (aus medizinischen Gründen), niedrige Vorlauftemperatur (aus wirtschaftlichen Gründen), niedrige Temperatur nach unten (aus wirtschaftlichen Gründen).
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Unter einem Steuern oder Regeln einer Heizleistung einer elektrischen Flächenheizung in Abhängigkeit einer Position eines Nutzers im Inneren des Campingfahrzeugs wird verstanden, dass in Abhängigkeit einer detektierten Position mindestens eines Körperteils des Nutzers die Heizleistung auf einen vorgegebenen Wert gesetzt oder geregelt wird. Hierbei kann unter dem Begriff „in Abhängigkeit einer Position eines Nutzers“ sowohl eine Abhängigkeit der Position des Nutzers als auch eine Abhängigkeit, welche in der Person des Nutzers begründet liegt, verstanden werden.
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Falls sich zum Beispiel ein Nutzer im Inneren des Campingfahrzeugs von einer Sitzgruppe ins Badezimmer bewegt, so wird das Heizsystem im Bad automatisch aktiviert und im Bereich der Sitzgruppe heruntergefahren, vorausgesetzt, dass sich kein weiterer Nutzer im Bereich der Sitzgruppe befindet.
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Bevorzugt wird lediglich der Raumbereich geheizt, in dem sich der Nutzer aufhält. Dieser Raumbereich ist bei einer Bewegung des Nutzers einfach mit einem Bewegungssensor zu detektieren.
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Aufgrund des Steuerns oder Regelns der mindestens einen Heizleistung der Vielzahl von elektrischen Flächenheizungen wird erreicht, dass die individuell gefühlte Temperatur mithilfe eines Sensors lokal einer vom Nutzer des Campingfahrzeugs einstellbaren Temperatur entspricht.
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Ein Kerngedanke der Erfindung besteht darin, dass die in Campingfahrzeugen benötigte hohe konventionelle Heizenergie zum einen durch elektrische Flächenheizungen wesentlich reduziert werden kann und zum anderen aufgrund der im Inneren des Campingfahrzeugs großflächig angebrachten Flächenheizungen auch individuell an die individuellen Bedürfnisse eines Nutzers oder mehrerer unterschiedlicher Nutzer angepasst werden kann. Die Technik der Strahlungswärme ist deutlich effektiver, effizienter und nachhaltiger als die herkömmliche Technik der Konvektion. Weitere Vorteile der Strahlungswärme sind eine schnellere Erwärmung, eine platzsparende Anordnung der elektrischen Flächenheizung und das Nichtvorhandensein von trockener Heizluft. Die Technik der Strahlungswärme kann punktuell angewandt werden, sodass kein Dauerbetrieb nötig ist. Es ist mithilfe der Strahlungswärme eine gezielte Erwärmung der einzelnen Räume oder Bereiche möglich. Dies bedeutet, dass ein nahezu beliebiges räumliches Temperaturprofil erzeugt werden kann. Während die herkömmliche Technik der Konvektion oftmals ein räumliches Temperaturprofil erzielt, bei dem unter der Decke eine hohe und am Boden eine niedrige Temperatur herrscht, können mithilfe der Technik der Strahlungswärme homogene oder inhomogene räumliche Temperaturprofile erzeugt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Technik der Strahlungswärme gasfrei, dieselfrei und emissionsfrei ist.
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Bei Heizsystemen des Stands der Technik wird oftmals der komplette Wohnraum aufgeheizt, ohne dass dies präzise steuerbar ist. Dies führt zu einem erhöhten und ineffektiven Wärmeverbrauch bei Campingfahrzeugen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die mindestens eine Heizleistung der Vielzahl von elektrischen Flächenheizungen in Abhängigkeit von einem individuellen Nutzerprofil des mindestens einen Nutzers geregelt und/oder gesteuert. Unter dem individuellen Nutzerprofil wird mindestens eine, bevorzugt eine Vielzahl an individuellen Einstellungen verstanden, welche von dem jeweiligen Nutzer des Campingfahrzeugs abhängen. Insbesondere ist es dabei möglich für mehrere Personen unterschiedliche, individuelle Nutzerprofile einzusetzen. Dabei kann die Person durch mitgetragene Identifizierungsmittel wie einen Transponder, das eigene Smartphone, aber auch optisch durch Bilderkennung, etwa Gesichtserkennung identifiziert werden. Wenn etwa eine Person eine niedrigere Temperatur in dem Badezimmer bevorzugt, so kann die Heizung abgeschaltet werden, wenn die Person unmittelbar auf eine mit höheren Temperaturwünschen folgt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält das individuelle Nutzerprofil des mindestens einen Nutzers mindestens eine Information der nachfolgenden Liste: eine Solltemperatur für mindestens eine Position im Inneren des Campingfahrzeugs, ein räumlich einstellbares Profil der Solltemperatur im Inneren des Campingfahrzeugs, ein zeitlich einstellbares Profil der Solltemperatur für mindestens eine Position im Inneren des Campingfahrzeugs, eine Solltemperatur für einen Wadenbereich, eine Solltemperatur für einen Oberkörperbereich, eine Solltemperatur für einen Kopfbereich, eine Solltemperatur für einen Schlafbereich, eine Solltemperatur für einen Sanitärbereich und eine Solltemperatur für einen Wohnbereich. Diese Informationen können auch kombinierbar sein. Zum Beispiel ist auch ein räumlich und zeitlich einstellbares Profil einer Solltemperatur im Inneren des Campingfahrzeugs möglich. Bevorzugt werden Heizelemente, welche den Waden- oder Venenbereich der Beine heizen, gedrosselt, um Gesundheitsrisiken zu minimieren.
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Beispielsweise ist es mit dem vorliegenden Verfahren möglich, dass ein erster Nutzer im Badezimmer 22°C einstellt, während ein zweiter Nutzer zehn Minuten später 25°C wünscht. Falls alle Nutzer das Campingfahrzeug verlassen, so wird die Heizleistung auf Standby zurückgefahren. Falls danach, zum Beispiel nachts, der erste Nutzer das Badezimmer wieder betritt, so kann die Temperatur abermals auf 22°C erhöht werden.
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Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die mindestens eine elektrische Flächenheizung mindestens eine Heizfolie auf. Eine Heizfolie realisiert vorteilhafterweise in einfacher und kostengünstiger Art und Weise eine elektrische Flächenheizung.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird die Position mindestens eines Nutzers des Campingfahrzeugs im Inneren des Campingfahrzeugs mithilfe eines Sensors ermittelt. Mögliche Sensoren sind zum Beispiel Näherungsschalter, insbesondere induktiver, kapazitive, magnetische, optische oder Ultraschall-Näherungsschalter. Ferner sind Lichtschranken einsetzbar. Diese oder andere Sensoren ermöglichen in einfacher Art und Weise die Detektion einer Position eines Nutzers im Inneren des Campingfahrzeugs.
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Gemäß noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform werden lediglich diejenigen elektrischen Flächenheizungen geheizt, welche angrenzend oder benachbart zu mindestens einer Position des mindestens einen Nutzers sind. Alternativ zu dieser Ausführungsform werden lediglich diejenigen elektrischen Flächenheizungen geheizt, welche eine Position des mindestens einen Nutzers heizen und angrenzend oder benachbart zu dieser Position sind. Unter einer „Position eines Nutzers“ wird eine detektierte Position mindestens eines Körperteils des Nutzers verstanden. Der Begriff „angrenzend“ oder „benachbart“ ist bezogen auf die individuelle Umgebung eines Nutzers im Inneren des Campingfahrzeugs. Unter einer benachbarten Flächenheizung wird zumindest diejenige Flächenheizung verstanden, welche am nächsten an der Position des Nutzers ist. Darunter können jedoch auch diejenigen Flächenheizungen verstanden werden, welche vom Nutzer aus gesehenen in jeweils einer vorgegebenen Richtung oder in jeweils einem vorgegebenen Raumwinkel den jeweils kleinsten Abstand aufweisen. Durch dieses Merkmal kann ein Campingfahrzeug energieeffizient betrieben werden.
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Bevorzugt wird mindestens eine der Vielzahl von elektrischen Flächenheizungen mithilfe mindestens eines Bewegungssensors aktiviert und/oder deaktiviert. Hierdurch wird im Vergleich zum kompletten Heizen des gesamten Innenraums des Campingfahrzeugs eine erhebliche Energieeinsparung erzielt. Ferner sind Bewegungssensoren kostengünstig erhältliche Sensoren, welche effektiv eine Position eines Nutzers im Innenraum des Campingfahrzeugs ermitteln können.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die mindestens eine Heizleistung der Vielzahl von elektrischen Flächenheizungen in Abhängigkeit von mindestens einem im Inneren Campingfahrzeugs angeordneten Temperaturfühler geregelt und/oder gesteuert. Dies ermöglicht vorteilhafterweise eine Anpassung bzw. Regelung einer vom Temperaturfühler gemessenen Temperatur sowie die Erzeugung eines räumlichen Temperaturprofils im Inneren des Campingfahrzeugs. Beispielsweise kann eine Drosselung der Heizelemente durch Temperaturfühler so gesteuert werden, dass im Schlafbereich die Temperatur deutlich niedriger ist als im einem Wohn- oder Sanitärbereich.
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Bevorzugt wird die Position des mindestens einen Nutzers des Campingfahrzeugs im Inneren des Campingfahrzeugs mithilfe einer Handy-App, einer Kamera, insbesondere einer Wärmebildkamera, eines Sensors, insbesondere eines Bewegungssensors, oder eines Verfahren ermittelt, welches elektromagnetischen Wellen verwendet, insbesondere eines Funkverfahrens, eines Verfahrens, welches RFID-Technik, WLAN, NFC, GPS, Schall, insbesondere Ultraschall, Laserstrahlung oder Wärmestrahlung verwendet.
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Der mindestens eine insbesondere flächige Zubehörgegenstand im Inneren des Campingfahrzeugs ist bevorzugt mindestens eines der nachfolgenden Liste: ein Schichtstoff, ein Decken- oder Wandverkleidung, ein Möbel, eine Platte, ein Fußboden, eine Tür, eine Klappe, ein Tisch, ein Polster, eine Stoffverkleidung, eine Tapete, eine Innenwand, eine Decke, ein Boden und ein Belag. Die angegebenen Gegenstände weisen flächige Komponenten auf und eignen sich somit, um eine Flächenheizung auf der Oberfläche oder im Inneren des Gegenstands anzuordnen. Bevorzugt können die elektrischen Flächenheizungen in jeden Zubehörgegenstand und in jede Fläche im Inneren des Campingfahrzeugs integriert sein bzw. auf diesen angeordnet sein.
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Das Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn es auf einem elektronischen Steuergerät oder Rechengerät abläuft. Dies ermöglicht die Implementierung des Verfahrens in einem herkömmlichen Steuergerät, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist das Computerprogramm auf einem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert. Durch Aufspielen des Computerprogramms auf ein herkömmliches elektronisches Steuergerät wird das elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, ein Verfahren zum automatisierten Einstellen einer lokal gefühlten Temperatur in einem Campingfahrzeug durch Strahlungsheizen durchzuführen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
- 1 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Das Verfahren 100 zum automatisierten Einstellen einer lokal gefühlten Temperatur in einem Campingfahrzeug durch Strahlungsheizen beginnt in Schritt 110 mit einer Abfrage einer Solltemperatur in einem Wohnbereich und in einem Schlaf- bzw. Sanitärbereich des Campingfahrzeugs für einen ersten Nutzer.
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Im darauffolgenden Schritt 120 wird eine Solltemperatur in einem Wohnbereich und in einem Schlaf- bzw. Sanitärbereich für einen zweiten Nutzer abgefragt.
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Sowohl in Schritt 110 als auch in Schritt 120 werden die entsprechenden Werte mithilfe einer Handy-App eingestellt. Falls keine Eingaben der Nutzer erfolgen, so können Standardwerte in der App eingestellt sein.
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In Schritt 130, welcher auf Schritt 120 folgt, werden im Wohnbereich und im Schlaf- bzw. Sanitärbereich mithilfe von Temperaturfühlern die jeweiligen aktuellen Temperaturen erfasst.
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Im nächsten Schritt 140 werden für alle sechs Heizfolien die entsprechenden Ansteuerströme erfasst. Hierbei sind jeweils zwei Heizfolien im Wohnbereich, im Schlafbereich und im Sanitärbereich angeordnet. In jedem Bereich sind die zwei Heizfolien so angeordnet, dass der jeweilige Bereich zwei unterschiedliche Richtungen beheizen kann.
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Im darauffolgenden Schritt 150 wird eine Position des ersten Nutzers im Inneren des Campingfahrzeugs ermittelt. Falls keine Position des ersten Nutzers im Inneren des Campingfahrzeugs ermittelt werden konnte, wird angenommen, dass sich der erste Nutzer nicht im Inneren des Campingfahrzeugs befindet.
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Im nächsten Schritt 160 wird eine Position des zweiten Nutzers im Inneren des Campingfahrzeugs ermittelt. Falls keine Position des zweiten Nutzers im Inneren des Campingfahrzeugs ermittelt werden konnte, wird angenommen, dass sich der zweite Nutzer nicht im Inneren des Campingfahrzeugs befindet.
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In den Schritten 150 und 160 kann die Positionsermittlung mithilfe von Näherungssensoren, Bewegungssensoren oder mithilfe von im entsprechenden Handy angeordneten Sensoren erfolgen.
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Im darauffolgenden Schritt 170 wird von einer Steuereinheit des Verfahrens 100 für alle sechs Heizfolien ein jeweiliger Heizstrom berechnet, welcher benötigt wird, sodass sowohl der erste als auch der zweite Nutzer für die aktuellen Positionen der beiden Nutzer ihre jeweilige Wohlfühltemperatur fühlen.
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In Schritt 180 werden die berechneten Ansteuerströme an den jeweiligen Heizfolien angelegt.
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Nach einer Wartezeit zur Anpassung der Temperatur im Campingfahrzeug kehrt das Verfahren zu Schritt 110 zurück. Bei dem erneuten Durchlauf werden eventuelle Änderungen an den Einstellungen der Nutzer, der erfassten Temperaturen in den jeweiligen Bereichen, der Ansteuerströme der Heizfolien sowie der entsprechenden Positionen der Nutzer bei einer erneuten Berechnung der Ansteuerströme berücksichtigt. Hierbei kann eine Regelschaltung, welche die gewünschten Wohlfühltemperaturen der Nutzer in Abhängigkeit der erfassten Messwerte auf die gewünschten Temperaturen regelt, verwendet werden.
