DE102022134692A1 - Method and monitoring device for determining energy deficits in the operation of a heating system and their influence on efficiency, pollutant emissions and CO2 emissions - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren zur Ermittlung energetischer Defizite eines Betriebs einer Heizungsanlage, weist die Schritte auf:a) Erfassen von Betriebsdaten der Heizungsanlage über die Zeit;b) Speichern der erfassten Betriebsdaten in einer Datenspeichereinrichtung;c) Vergleichen der erfassten und/oder gespeicherten Betriebsdaten mit Referenzdaten zur Ermittlung von Abweichungen, die eine Ineffizienz der Heizungsanlage indizieren. Eine Überwachungsvorrichtung zur Ermittlung einer Fehldimensionierung einer Heizungsanlage, aufweisend eine Verarbeitungseinrichtung, eine Datenspeichereinrichtung und eine mit der Verarbeitungseinrichtung verbundene Sensoreinrichtung, wobeidie Sensoreinrichtung zur Anordnung an einem Aggregat der Heizungsanlage und/oder an einer Steuerleitung des Aggregats, und zur Erkennung einer Aktivierung des Aggregats ausgebildet ist,die Verarbeitungseinrichtung zur Erfassung des erkannten Aktivierung und zum Abspeichern und/oder Aktualisieren wenigstens eines Datensatzes betreffend Eigenschaften der Aktivierung in der Datenspeichereinrichtung eingerichtet ist.A method for determining energy deficits in the operation of a heating system, comprising the steps of: a) recording operating data of the heating system over time; b) storing the recorded operating data in a data storage device; c) comparing the recorded and/or stored operating data with reference data to determine deviations that indicate inefficiency of the heating system. A monitoring device for determining incorrect dimensioning of a heating system, comprising a processing device, a data storage device and a sensor device connected to the processing device, wherein the sensor device is designed to be arranged on a unit of the heating system and/or on a control line of the unit and to detect activation of the unit, the processing device is set up to record the detected activation and to store and/or update at least one data set relating to properties of the activation in the data storage device.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung energetischer Defizite eines Betriebs einer Heizungsanlage sowie eine Überwachungsvorrichtung dafür.The invention relates to a method for determining energy deficits in the operation of a heating system and a monitoring device therefor.
Heizungsanlagen werden in Deutschland einer turnusgemäßen jährlichen Prüfung unterzogen, bei der insbesondere ein Schadstoffanteil im Abgas der Brennereinrichtung gemessen wird. Bei mit Gas oder Öl betriebenen Heizungsanlagen werden bei einem Brennerstart zunächst in einem Startzustand vorbereitende Vorgänge angestoßen, beispielsweise ein Vorspülen der Brennkammer. Nach Zündung geht der Brenner in einen Aufheizzustand über, in dem er zunächst ineffizient arbeitet und beispielsweise Wärmeverluste aus dem Startzustand kompensiert. Erst danach tritt der Brenner in einen stabilen Betriebszustand ein, in dem er seine maximale Effizienz erreichen kann. Die Messung des Schadstoffanteils findet 2-3 Minuten nach dem Start der Brennereinrichtung während dieses stabilen Betriebszustands statt. Moderne Heizungsanlagen sind mittlerweile technisch so weit entwickelt, dass sie im Betriebszustand höchst effizient arbeiten.Heating systems in Germany are subjected to a regular annual test, during which the proportion of pollutants in the exhaust gas from the burner is measured. In heating systems that run on gas or oil, preparatory processes are initially initiated in a start-up state when the burner is started, such as pre-purging the combustion chamber. After ignition, the burner goes into a heating state in which it initially works inefficiently and, for example, compensates for heat losses from the start-up state. Only then does the burner enter a stable operating state in which it can reach its maximum efficiency. The proportion of pollutants is measured 2-3 minutes after the burner is started during this stable operating state. Modern heating systems are now technically so advanced that they work extremely efficiently in operating state.
Aus dem gemessenen Schadstoffanteil im Abgas der Brennereinrichtung wird eine Effizienz des Verbrennungsvorgangs abgeleitet, die beispielsweise auch dem Kunden mitgeteilt wird. Dies ist jedoch nicht die tatsächliche Effizienz der Heizung oder der Heizungsanlage insgesamt, sondern lediglich die Effizienz des Verbrennungsvorgangs im Betriebszustand.The efficiency of the combustion process is derived from the measured pollutant content in the exhaust gas of the burner system, which is also communicated to the customer, for example. However, this is not the actual efficiency of the heating system or the heating system as a whole, but merely the efficiency of the combustion process in operating mode.
Bekannte Verfahren zur Messung der Energieeffizienz der gesamten Heizungsanlage setzen den Einbau von Energiezählern an verschiedenen Stellen der Heizungsanlage voraus. Beispielsweise wird die Differenz zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur erfasst, sowie die durch den Heizkreislauf fließende Flüssigkeitsmenge. Dazu wird erfasst, wie viel Brennstoff durch die Brennereinrichtung verbraucht wurde und daraus dann berechnet, welcher Anteil der bereitgestellten Primärenergie tatsächlich als Wärme in den Heizkreis abgegeben wurde.Known methods for measuring the energy efficiency of the entire heating system require the installation of energy meters at various points in the heating system. For example, the difference between the flow and return temperatures is recorded, as well as the amount of liquid flowing through the heating circuit. To do this, it is recorded how much fuel was consumed by the burner device and then calculated what proportion of the primary energy provided was actually released as heat into the heating circuit.
Dieser Vorgang ist komplex und kann, beispielsweise auch wegen notwendiger Sicherheitsvorschriften, nur von Fachpersonal durchgeführt werden. Dies ergibt sich beispielsweise daraus, dass Steuerleitungen und/oder Versorgungsleitungen der Heizungsanlage geöffnet werden müssen, um die notwendigen Sensoren und Durchlaufzähler anzubringen. Darüber hinaus erlaubt dieses Verfahren lediglich, eine Energiebilanz des Gesamtsystems zu ermitteln, jedoch nicht, einen durch die Steuerung der Heizungsanlage bewirkten ineffizienten Betrieb zu erkennen.This process is complex and can only be carried out by qualified personnel, for example due to necessary safety regulations. This is due, for example, to the fact that control lines and/or supply lines of the heating system must be opened in order to install the necessary sensors and flow meters. In addition, this method only allows an energy balance of the entire system to be determined, but not to detect inefficient operation caused by the control of the heating system.
Dadurch, dass eine Messung der Energieeffizienz der gesamten Heizungsanlage sehr aufwändig ist, fällt vielen Heizungsbesitzern nicht auf, dass ihre Heizungsanlage falsch konfiguriert und/oder dimensioniert, insbesondere überdimensioniert ist, und sie dadurch nicht effizient arbeitet.Because measuring the energy efficiency of the entire heating system is very time-consuming, many heating system owners do not notice that their heating system is incorrectly configured and/or dimensioned, in particular over-dimensioned, and therefore does not work efficiently.
Vor diesem Hintergrund hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Fehldimensionierung eine Heizungsanlage vorzuschlagen, wobei das Verfahren und die Vorrichtung durch einen Endanwender ohne Vorkenntnisse einfach anwendbar sind.Against this background, the present invention has the object of proposing a method and a device for determining incorrect dimensioning of a heating system, wherein the method and the device can be easily applied by an end user without prior knowledge.
Zur Steuerung der Energienutzung und zur Verringerung des Schadstoffausstoßes wird darüber hinaus eine breite Erfassung der Effizienz von Heizungsanlagen gewünscht, um einen Anreiz, z.B. eine Veränderung der Abgaben- und Steuerlast, für die Optimierung möglichst vieler Heizungsanlagen einfach steuern zu können.In order to control energy use and reduce pollutant emissions, a broad recording of the efficiency of heating systems is also desired in order to be able to easily control an incentive, e.g. a change in the duty and tax burden, for the optimization of as many heating systems as possible.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und eine Überwachungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 5 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The object is achieved by a method according to patent claim 1 and a monitoring device according to patent claim 5. Further advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Zur Lösung der Aufgabe weist ein Verfahren zur Ermittlung energetischer Defizite eines Betriebs einer Heizungsanlage die Schritte auf: a) Erfassen von Betriebsdaten der Heizungsanlage über die Zeit; b) Speichern der erfassten Betriebsdaten in einer Datenspeichereinrichtung; c) Vergleichen der erfassten und/oder gespeicherten Betriebsdaten mit Referenzdaten zur Ermittlung von Abweichungen, die eine Ineffizienz der Heizungsanlage indizieren.To solve the problem, a method for determining energy deficits in the operation of a heating system comprises the following steps: a) recording operating data of the heating system over time; b) storing the recorded operating data in a data storage device; c) comparing the recorded and/or stored operating data with reference data to determine deviations that indicate an inefficiency of the heating system.
Jede Heizungsanlage weist Betriebsdaten auf, bei denen sie besonders effizient arbeitet. Wenn sich Abweichungen von Idealwerten oder Referenzdaten dieser Betriebsdaten ergeben, dann wird die Heizungsanlage nicht effizient betrieben. Sofern die Defizite nicht auf der Seite der Steuerung liegen, deuten sie auf eine Fehldimensionierung der Heizungsanlage hin. Referenzdaten sind beispielsweise in Form von Messreihen an Heizungsanlagen verfügbar oder können durch Berechnung, beispielsweise aus Wetterdaten, einfach ermittelt werden.Every heating system has operating data that makes it particularly efficient. If there are deviations from ideal values or reference data for these operating data, then the heating system is not being operated efficiently. If the deficits are not on the control side, they indicate that the heating system is incorrectly dimensioned. Reference data is available, for example, in the form of series of measurements on heating systems or can be easily determined by calculation, for example from weather data.
Deren Übereinstimmung mit den gemessenen Betriebsdaten zeigt einen besonders effizienten und deren Abweichen von den gemessenen Betriebsdaten zeigt einen ineffizienten Heizvorgang an.Their agreement with the measured operating data indicates a particularly efficient heating process and their deviation from the measured operating data indicates an inefficient heating process.
In einigen Ausführungsformen werden zur Erfassung der Daten in Schritt a) einer oder mehrere der folgenden Betriebsparameter der Heizungsanlage erfasst: Eine Anzahl von Anlagenstarts innerhalb eines wiederkehrenden Zeitraums, eine Betriebsdauer der Anlage innerhalb wiederkehrender Zeiträume, ein Datum und/oder eine Uhrzeit eines Anlagenstarts, eine Betriebsdauer der Anlage nach jedem Anlagenstart, eine Gesamtbetriebsdauer der Heizungsanlage über einen wiederkehrenden Zeitraum.In some embodiments, one or more of the following operating parameters of the heating system are recorded to collect the data in step a): A number of system starts within within a recurring period, an operating time of the system within recurring periods, a date and/or time of a system start, an operating time of the system after each system start, a total operating time of the heating system over a recurring period.
Bei einer überdimensionierten Heizungsanlage wird das beim Brennerstart existierende Heizziel bereits erreicht, während der Brenner noch in der ineffizienten Startphase betrieben wird oder kurz nach Erreichen einer stabilen Brennerphase, dem stabilen Betriebszustand. Im Vergleich zu einem recht kurzen Betrieb in dem effizienten Betriebszustandfällt also durch den Brennerstart die gesamte ineffiziente Aufheizphase mit ihrem erhöhten Schadstoffausstoß an. Somit ist der tatsächlich zum Heizen verwendete Anteil der Primärenergie, sei es Gas oder Öl, im Vergleich zu einer korrekt dimensionierten und/oder konfigurierten Heizungsanlage gering. Es wird viel Energie verschwendet und unnötig Schadstoffe ausgestoßen.In an oversized heating system, the heating target that exists when the burner starts is already reached while the burner is still operating in the inefficient start-up phase or shortly after reaching a stable burner phase, the stable operating state. In comparison to a relatively short operation in the efficient operating state, the entire inefficient heating phase with its increased pollutant emissions occurs when the burner starts. This means that the proportion of primary energy actually used for heating, be it gas or oil, is small compared to a correctly dimensioned and/or configured heating system. A lot of energy is wasted and pollutants are emitted unnecessarily.
Durch die Erfassung dieser Daten wird also ermöglicht, die tatsächliche Effizienz der Heizungsanlage im Heizungsbetrieb zu ermitteln und Optimierungen dafür vorzuschlagen.By collecting this data, it is possible to determine the actual efficiency of the heating system during heating operation and to suggest optimization measures.
In einigen Ausführungsformen wird in Schritt c) die Anzahl der Anlagenstarts über einen Zeitraum von einem Jahr mit Referenzwerten für die Anzahl der Anlagenstarts über den Zeitraum von einem Jahr verglichen.In some embodiments, in step c), the number of plant starts over a period of one year is compared with reference values for the number of plant starts over the period of one year.
Wenn die Zahl der Anlagenstarts zu weit von dem Referenzwert entfernt ist, so deutet dies auf eine Fehlkonfiguration und/oder Fehldimensionierung hin.If the number of plant starts is too far from the reference value, this indicates a misconfiguration and/or incorrect dimensioning.
In einigen Ausführungsformen werden in Schritt c) die Anzahl der Anlagenstarts eines Kalendertages mit einem aufgrund langjähriger durchschnittlicher Wetterdaten ermittelten Referenzwert verglichen.In some embodiments, in step c), the number of plant starts on a calendar day is compared with a reference value determined based on long-term average weather data.
Das Wetter hat einen starken Einfluss auf die an jedem Tag benötigte Heizenergie. Startet die Heizungsanlage öfter als es das Wetter erwarten lässt, dann deutet dies auf eine Fehlkonfiguration und/oder Fehldimensionierung der Heizungsanlage hin.The weather has a strong influence on the heating energy required on any given day. If the heating system starts more often than the weather would suggest, this indicates that the heating system is incorrectly configured and/or incorrectly dimensioned.
Die Aufgabe wird darüber hinaus durch eine Überwachungsvorrichtung zur Ermittlung energetischer Defizite eines Betriebs einer Heizungsanlage gelöst, die eine Verarbeitungseinrichtung, eine Datenspeichereinrichtung und eine mit der Verarbeitungseinrichtung verbundene Sensoreinrichtung aufweisen, wobei die Sensoreinrichtung zur Anordnung an einem Aggregat der Heizungsanlage und/oder an einer Steuerleitung des Aggregats, und zur Erkennung einer Aktivierung des Aggregats ausgebildet ist, die Verarbeitungseinrichtung zur Erfassung der erkannten Aktivierung und zum Abspeichern und/oder Aktualisieren wenigstens eines Datensatzes betreffend Eigenschaften der Aktivierung in der Datenspeichereinrichtung eingerichtet ist.The object is further achieved by a monitoring device for determining energy deficits in the operation of a heating system, which has a processing device, a data storage device and a sensor device connected to the processing device, wherein the sensor device is designed to be arranged on a unit of the heating system and/or on a control line of the unit and to detect an activation of the unit, the processing device is set up to record the detected activation and to store and/or update at least one data set relating to properties of the activation in the data storage device.
Durch die Anordnung an einem Aggregat der Heizungsanlage ist es nicht notwendig, für die Installation der Sensoreinrichtung Leitungen der Heizungsanlage aufzutrennen. Daher lässt sich die Installation der Überwachungsvorrichtung problemlos durch einen Endanwender durchführen. Auch eine neue Zertifizierung der Heizungsanlage ist nach Anbringen der Überwachungsvorrichtung nicht notwendig.Because it is installed on a heating system unit, it is not necessary to disconnect the heating system cables to install the sensor device. This means that the monitoring device can be installed easily by an end user. There is also no need for the heating system to be re-certified once the monitoring device has been installed.
In einigen Ausführungsformen ist die Sensoreinrichtung zur induktiven Erkennung der Aktivierung des Aggregats ausgebildet.In some embodiments, the sensor device is designed to inductively detect the activation of the unit.
Einzelne Aggregate, insbesondere Brennstoffventile, der Heizungsanlage werden magnetisch gesteuert. Dieses Magnetfeld ist außerhalb des Aggregats zuverlässig messbar. Somit wird eine zuverlässige Erkennung der Aktivierung des Aggregats erreicht.Individual units, particularly fuel valves, in the heating system are controlled magnetically. This magnetic field can be reliably measured outside the unit. This ensures that the activation of the unit can be reliably detected.
In einigen Ausführungsformen weist die Überwachungsvorrichtung eine Energiegewinnungseinrichtung zur Anordnung an dem Aggregat auf, die zur Energiegewinnung aus einem von dem mit Wechselstrom betriebenen Aggregat erzeugten elektromagnetischen Wechselfeld ausgebildet ist.In some embodiments, the monitoring device comprises an energy generation device for arrangement on the unit, which is designed to generate energy from an alternating electromagnetic field generated by the unit operated with alternating current.
Die Energiegewinnungseinrichtung wird von dem elektromagnetischen Wechselfeld durchdrungen und entnimmt diesem Energie für den Betrieb der Überwachungsvorrichtung. Somit kann die Überwachungsvorrichtung vollständig passiv mit Energie versorgt werden. Es ist nicht notwendig, Anschlussleitungen zu einer Stromversorgung zu verlegen. Dies vereinfacht die Installation und Deinstallation der Überwachungsvorrichtung für den Endanwender.The energy harvesting device is penetrated by the alternating electromagnetic field and extracts energy from it to operate the monitoring device. This means that the monitoring device can be supplied with energy completely passively. It is not necessary to lay connecting cables to a power supply. This simplifies the installation and deinstallation of the monitoring device for the end user.
In einigen Ausführungsformen weist die Überwachungsvorrichtung eine Kommunikationseinrichtung zur Kommunikation mit einer entfernt angeordneten Auswerteeinrichtung auf.In some embodiments, the monitoring device comprises a communication device for communicating with a remotely arranged evaluation device.
Dadurch kann die Überwachungsvorrichtung, die von dem Endanwender installiert wird, möglichst einfach gehalten werden. Trotzdem sind komplexe Auswertungen der gemessenen Daten möglich.This allows the monitoring device installed by the end user to be kept as simple as possible. Nevertheless, complex evaluations of the measured data are possible.
In einigen Ausführungsformen ist die Erfassungseinrichtung und/oder die Sensoreinrichtung zur Ausführung wenigstens eines Schrittes des oben genannten Verfahrens eingerichtet.In some embodiments, the detection device and/or the sensor device to carry out at least one step of the above-mentioned method.
Dadurch werden die oben angegebenen Vorteile des jeweiligen Verfahrensschritts realisiert.This realizes the advantages of the respective process step mentioned above.
In einigen Ausführungsformen ist die Sensoreinrichtung ohne Eingriff in eine Steuerleitung und/oder ein Aggregat montierbar und demontierbar.In some embodiments, the sensor device can be mounted and dismounted without interfering with a control line and/or an assembly.
Dies vereinfacht die Handhabung für den Endanwender.This simplifies handling for the end user.
Weitere Merkmale und Varianten der Erfindung sind aus den beigefügten Figuren ersichtlich, die Erfindungsformen der Erfindung lediglich schematisch zeigen. Es zeigen im Einzelnen:
-
1 eine Überwachungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und -
2 eine Überwachungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit Cloud-Anbindung.
-
1 a monitoring device according to an embodiment of the invention and -
2 a monitoring device according to an embodiment of the invention with cloud connection.
Eine in
Die Heizungsanlage 22 weist eine Heizungssteuerung 24, ein Brennstofffreigabeventil 26 und eine Brennereinrichtung 28 auf. Zur Ansteuerung des Brennstofffreigabeventils 26 ist eine Steuerleitung 30 vorgesehen. Einige für die vorliegende Erfindung nicht relevante Teile der Heizungsanlage 22 sind in den schematischen Zeichnungen nicht dargestellt.The
Die Heizungsanlage 22 wird mit Öl oder Gas betrieben, so dass auch die Brennereinrichtung 28 öl- oder gasbetrieben ist. Die Heizungsanlage 22 heizt gewöhnlich stoßweise, da eine Heizleistung der Brennereinrichtung 28 nicht oder nur ungenau einstellbar ist. Daher kann die Heizleistung der Brennereinrichtung 28 nicht exakt an den Bedarf angepasst werden. Es existieren auch sogenannte modulierende Brenner, bei denen die Heizleistung der Brennereinrichtung 28 in einem vorbestimmten von der Bauart abhängigen Bereich einstellbar ist. Diese Einstellung der Heizleistung kann unpräzise sein oder der modulierende Brenner außerhalb seines Einstellbereiches betrieben werden. Darüber hinaus sind derartige Brenner aufgrund ihrer höheren Anschaffungskosten nicht weit verbreitet.The
Ein Heizenergiebedarf, beispielsweise eines von der Heizungsanlage 22 beheizten Gebäudes, ist von vielen Faktoren abhängig und nur mit großem Aufwand individuell präzise messbar. Daher greifen Steuereinrichtungen 24 gewöhnlich auf in oder an der Heizungsanlage 22 ermittelbare Messwerte zurück, um die Brennereinrichtung 28 anzusteuern.A heating energy requirement, for example of a building heated by the
Ein häufig anzutreffender Regelparameter ist die Vorlauftemperatur eines Heizkreises. Sinkt die Vorlauftemperatur unter einen vorbestimmten Wert ab, so wird die Brennereinrichtung 28 gestartet, um das in dem Heizkreis befindliche Medium zu erhitzen. Die Brennereinrichtung 28 bleibt so lange in Betrieb, bis die Vorlauftemperatur über einen weiteren vorbestimmten, höheren Temperaturwert gestiegen ist.A frequently encountered control parameter is the flow temperature of a heating circuit. If the flow temperature falls below a predetermined value, the
Darüber hinaus wird als grober Anhaltspunkt für die von dem Heizkreis abgegebene Energie eine Differenz zwischen Vorlauftemperatur und Rücklauftemperatur herangezogen. Um zu ermitteln, wie viel Wärme in den Heizkreis eingespeist wurde, wird dazu aus der Differenz zwischen Vorlauftemperatur und Rücklauftemperatur und einer Durchflussmenge des Transportmediums eine abgegebene Energiemenge errechnet.In addition, a difference between the flow temperature and the return temperature is used as a rough indication of the energy released by the heating circuit. In order to determine how much heat was fed into the heating circuit, the amount of energy released is calculated from the difference between the flow temperature and the return temperature and the flow rate of the transport medium.
Um die abgegebene Energiemenge an äußerliche Gegebenheiten, insbesondere das Wetter, anzupassen, kann die Heizungssteuerung 24 eine Temperaturregelung mit einer Zielgröße durchführen. Je niedriger die Außentemperatur beispielsweise des Gebäudes ist, desto mehr Wärme muss die Heizungsanlage 22 dem Gebäude zuführen, um eine ausreichende Innentemperatur zu erreichen. In Verbindung mit einem Außentemperatursensor ist beispielsweise eine für die jeweils ermittelte Außentemperatur vorbestimmte Vorlauftemperatur als Zielgröße ermittelbar. Die Heizungssteuerung steuert dann die Brennereinrichtung 28 so, dass die Vorlauftemperatur des Heizkreises in einem vorbestimmten Bereich um die Zielgröße bleibt. In der Heizungssteuerung 24 sind zu diesem Zweck Heizkennlinien abgespeichert, die einer gemessenen Außentemperatur eine angemessene Vorlauftemperatur zuordnen.In order to adapt the amount of energy delivered to external conditions, in particular the weather, the
Die Auswahl einer passenden Heizkennlinie wird bei Installation anhand abgeschätzter Daten über die zu heizenden Räume durchgeführt. Sofern Bewohnern der derart beheizten Räume auffällt, dass die erreichten Temperaturen regelmäßig zu hoch oder zu niedrig sind, wird eine derartige Heizkennlinie auch nach der Installation der Heizung noch einmal verändert. In den meisten Fällen bleibt jedoch die ursprünglich eingestellte Heizkennlinie aktiv, auch wenn diese einen ineffizienten Betrieb der Heizung bewirkt.The selection of a suitable heating curve is carried out during installation based on estimated data about the rooms to be heated. If residents of the rooms heated in this way notice that the temperatures reached are regularly too high or too low, such a heating curve is changed again even after the heating has been installed. In most cases, however, the originally set heating curve remains active, even if this causes the heating to operate inefficiently.
Insbesondere nicht oder nur unzureichend steuerbare Brennereinrichtungen 28 können ineffizient betrieben werden, wenn die Heizkennlinie fehlerhaft eingestellt ist. Denn in diesem Fall verkürzt sich die tatsächlich effiziente Zeit im Betriebszustand gegenüber der Zeit, die für den Brennerstart benötigt wird. Wenn die Brennereinrichtung 28 aus einem Ruhezustand heraus gestartet wird, so kann sie nicht unmittelbar nach dem Start Nutzwärme erzeugen. Vielmehr wird in einer ersten Brennphase die entstehende Wärme für andere Zwecke verwendet, da beispielsweise zunächst die Brennkammer auf eine Betriebstemperatur erwärmt werden muss. Davor kann es auch notwendig sein, die Brennkammer mit Frischluft zu spülen, wodurch tatsächlich eine Abkühlung erreicht wird. Bis der Brennvorgang seine optimale Temperatur für einen Betriebszustand, also für den stabilen Zustand nach Erreichen der optimalen Betriebstemperatur, erreicht hat, ist also die Effizienz des Heizvorgangs reduziert.In particular,
Darüber hinaus ist in dieser ersten Phase nach dem Brennerstart ein Schadstoffausstoß der Heizungsanlage 22 erhöht. Insbesondere ist bei Verbrennungsvorgängen unterhalb der optimalen Temperatur der Brennkammer ein größerer Anteil der Verbrennungsvorgänge unvollständig, so dass sich gegenüber dem späteren stabilen Zustand ein wesentlich erhöhter Anteil an Kohlenmonoxid und Stickoxiden in Abgasen der Heizungsanlage 22 nachweisen lässt.In addition, in this first phase after the burner starts, pollutant emissions from the
Die von der Heizungsanlage 22 erzeugte Schadstoffbelastung wird bei Prüfungen, z.B. bei der turnusgemäßen gesetzlichen Abgaskontrollmessung durch den Schornsteinfeger, allerdings nur in dem Betriebszustand nach wenigstens 2-3 Minuten Brenndauer gemessen. Die Brennertechnik ist mittlerweile so weit entwickelt, dass die zugelassenen Grenzwerte hierbei nur noch bei grober Fehlfunktion der Heizungsanlage 22 überschritten werden.The pollutant load generated by the
Da die Effizienz des stabilen Teils des Brennvorgangs jedoch lange Zeit mangelhaft war, sind alle notwendigen Routineprüfungen von Heizungsanlagen 22 auf eine Prüfung dieses Zustands ausgelegt. Dadurch ergibt sich als Hintergrund der vorliegenden Erfindung, dass heutzutage die meisten Möglichkeiten für einen Effizienzgewinn und eine Reduktion der emittierten Schadstoffe bei den meisten installierten Heizungsanlagen 22 an anderer Stelle, nämlich beim Brennerstart sowie bei der Anzahl durchgeführter Brennerstarts zu finden sind.However, since the efficiency of the stable part of the combustion process has been inadequate for a long time, all necessary routine tests of
Da dieser Aspekt jedoch weder gesetzlich gefordert wird, noch den Kunden bewusst ist, sind die meisten modernen Heizungsanlagen 22 nicht darauf ausgelegt, die zur Optimierung der Anzahl der Brennerstarts notwendigen Daten zu erfassen oder bereitzustellen.However, since this aspect is neither required by law nor is it known to customers, most
Um nunmehr diese überraschend einfache und effiziente Optimierung für alle installierten Heizungsanlagen 22 zu ermöglichen, weist die Überwachungsvorrichtung 10 eine Verarbeitungseinrichtung 12, eine Datenspeichereinrichtung 14, eine Sensoreinrichtung 16 und eine Energieversorgungseinrichtung 18 auf. Die Sensoreinrichtung 16 ist mittels eines Verbindungskabels 20 an die Verarbeitungseinrichtung 12 angeschlossen.In order to enable this surprisingly simple and efficient optimization for all installed
Die Sensoreinrichtung 16 ist dazu ausgebildet, induktiv zu erkennen, ob das Brennstoffventil 26 angesteuert und somit offen ist oder nicht. Übliche Brennstoffventile 26 werden über die Steuerleitung 30 mittels Wechselstrom angesteuert, so dass sie im Betrieb, also wenn sie geöffnet sind, in dem sie umgebenden Raum ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugen.The
Wenn die Sensoreinrichtung 16 dieses Wechselfeld erkennt, dann gibt sie an die Verarbeitungseinrichtung 12 bzw. an einen Sensoreingang 34 der Verarbeitungseinrichtung 12 ein entsprechendes Aktivitätssignal ab. Je nachdem wie hoch integriert die verwendete Sensoreinrichtung 16 ist, kann dieses Signal durch Veränderung eines Spannungslabels (beispielsweise 0 V = Ventil ist geschlossen, 5 V = Ventil ist offen) angezeigt werden. Andere Varianten, beispielsweise eine Übertragung über UART, USB, einen CAN-Bus oder andere Schnittstellen sind selbstverständlich ebenfalls denkbar.If the
In ihrer einfachsten Form zählt die Verarbeitungseinrichtung 12 die Anzahl der Brennerstarts. In einigen Ausführungsformen kann die Verarbeitungseinrichtung 16 weitere Daten erfassen, beispielsweise die jeweilige Dauer eines Brennvorgangs, die sich aus der Zeit ergibt, während der das Brennstoffventil 26 geöffnet war.In its simplest form, the
In weiteren Ausführungsformen weist die Sensoreinrichtung 16 eine induktive Erfassungseinrichtung, beispielsweise eine um die Steuerleitung 30 umlaufend angeordnete einfache oder mehrfache Leiterschleife, auf. Sowohl beim Ein- oder Ausschalten des Brennstoffventils 26 als auch während das Brennstoffventil 26 mit elektrischem Strom beaufschlagt wird, entsteht um die Steuerleitung 30 ein Magnetfeld. Die Veränderung dieses Magnetfelds induziert eine Spannung in der Leiterschleife, die mittels Verstärkung und/oder Verarbeitung als Signal für die Aktivierung oder Deaktivierung des Brennstoffventils 26 verwendbar ist. Die dabei gewonnenen Signale sind oft sehr schwach. Falls die Ansteuerung des Brennstoffventils 26 mit Gleichstrom erfolgt, so ist nur beim Einschalten oder Ausschalten jeweils ein kurzer Impuls erfassbar.In further embodiments, the
Um diese Signale zuverlässig verarbeiten zu können, kann die Verarbeitungseinrichtung 12 entsprechende Signalverarbeitungsmodule und/oder Signalverarbeitungsverfahren aufweisen, die beispielsweise in Software realisiert werden können. Falls sehr viele Störungen und/oder Einstreuungen von außerhalb von der Leiterschleife erfasst werden, kann die Verarbeitungseinrichtung 12 ein KI-System, beispielsweise ein CNN, zur Separierung des zu erkennenden Signals von den externen Störungen aufweisen. Damit können beispielsweise auch sehr schwache Signale, die beispielsweise durch starke Verstärkung von Rauschen überlagert werden, zuverlässig erkannt werden.In order to be able to process these signals reliably, the
Diese Betriebsparameter oder Betriebsdaten des Brennstoffventils 26 speichert die Verarbeitungseinrichtung 12 in der Datenspeichereinrichtung 14, wobei die Art und Menge der gespeicherten Daten variieren kann. In ihrer einfachsten Form speichert die Verarbeitungseinrichtung 12 lediglich die Anzahl der Brennerstarts.The
In diesem Fall wird beispielsweise jedes Mal, wenn die Verarbeitungseinrichtung 12 einen Brennerstart erkennt, eine Speicherstelle der Datenspeichereinrichtung 14 um eins erhöht.In this case, for example, each time the
In einigen Ausführungsformen weist die Verarbeitungseinrichtung 12 in der Datenspeichereinrichtung komplexere Speicherstrukturen, beispielsweise eine Datenbank oder ein strukturiertes Logbuch auf. In diesen weiteren Ausführungsformen kann die Verarbeitungseinrichtung 12 beispielsweise zu jedem Startvorgang einer Heizungsanlage 22 Datum, Uhrzeit und/oder Brenndauer abspeichern.In some embodiments, the
Sobald eine ausreichende Menge von Betriebsdaten der Heizungsanlage 22 auf die oben genannte Weise gesammelt und gespeichert wurde, kann die Verarbeitungseinrichtung 12 die ermittelten gespeicherten Daten analysieren. Welche Menge an Daten für die Analyse ausreichend ist, hängt dabei von der gewünschten Art, Tiefe und Genauigkeit der Analyse ab.As soon as a sufficient amount of operating data of the
Eine Gruppe von Analyseverfahren, die günstig eingesetzt werden kann, weist als gemeinsame Schritte die Ermittlung von Referenzwerten oder Grenzwerten auf, denen jeweils bestimmte Fehlfunktionen, Ineffizienzen und/oder Handlungsvorschläge zugeordnet werden. Fehlfunktionen, Ineffizienzen und/oder Handlungsvorschläge können auch durch eine Abweichung von den Referenzwerten und/oder Grenzwerten indiziert sein.A group of analysis methods that can be used favorably has as common steps the determination of reference values or limit values, to each of which certain malfunctions, inefficiencies and/or suggestions for action are assigned. Malfunctions, inefficiencies and/or suggestions for action can also be indicated by a deviation from the reference values and/or limit values.
In einem ersten Beispiel für ein Analyseverfahren hat die Verarbeitungseinrichtung 12 in der Datenspeichereinrichtung 14 Betriebsdaten der Heizungsanlage 22 für ein ganzes Jahr, also für zwölf Monate, gespeichert. Die Bearbeitungseinrichtung 12 ermittelt aus den gespeicherten Daten die Gesamtzahl der Brennerstarts in dem untersuchten Zeitraum. Übersteigt die Zahl der Brennerstarts einen ersten Grenzwert, so ist das Ergebnis der Analyse, dass die Brennereinrichtung 28 zu groß ausgelegt ist. Übersteigt die Zahl der Brennerstarts einen zweiten Grenzwert, liegt aber unter dem ersten Grenzwert, so ist das Ergebnis der Analyse, dass die Heizkennlinie falsch gewählt ist. Liegt die Zahl der Brennerstarts unter einem dritten Grenzwert, dann ist das Ergebnis der Analyse, dass die Heizungseinrichtung 22 zu klein ausgelegt ist.In a first example of an analysis method, the
In einem zweiten Beispiel für ein Analyseverfahren sind in der Datenspeichereinrichtung 14 Betriebsdaten der Heizungsanlage 22 für einen begrenzten Zeitraum, beispielsweise für alle Tage eines Novembers, gespeichert. Die Verarbeitungseinrichtung 12 kann in diesem Fall beispielsweise die Anzahl der Brennerstart für jeden Tag mit einem anhand von Wetterdaten gewonnenen ersten, zweiten und/oder dritten Grenzwert wie im ersten Beispiel vergleichen.In a second example of an analysis method, operating data of the
Zur Bestimmung der Grenzwerte kann beispielsweise anhand der Wetterdaten eine Referenzanzahl von Brennerstarts für einen Tag bestimmt werden, die auf eine Effizienz von 100% schließen lassen würde. Dementsprechend würde eine Anzahl von Brennerstarts deutlich darüber, also beispielsweise 10%, 20%, 30%, 40% oder 50% darüber, auf eine zu große Heizleistung im (stabilen) Betriebszustand, also auf eine Überdimensionierung der Heizungsanlage, hindeuten.To determine the limit values, a reference number of burner starts for one day can be determined based on weather data, for example, which would indicate an efficiency of 100%. Accordingly, a number of burner starts significantly higher than this, for example 10%, 20%, 30%, 40% or 50% higher, would indicate too high a heating output in the (stable) operating state, i.e. that the heating system is oversized.
Eine Bezugsgröße für die Referenzanzahl ist in einigen Ausführungsformen des Analyseverfahrens beispielsweise eine Tagesdurchschnittstemperatur. Beispielsweise kann eine minimale erwartete Tagesdurchschnittstemperatur bezogen auf das gesamte Jahr für einen Standort der Heizungsanlage ermittelt werden. Dies ist die an dem Standort zu erwartende minimale Tagesdurchschnittstemperatur, die im Jahresverlauf an wenigstens einem Tag zu erwarten ist. Diese kann beispielsweise auch in Beziehung zu längeren Messperioden ermittelt werden, also beispielsweise eine in einem 20- , 50- oder 100-Jahreszeitraum zu erwartende minimale Tagesdurchschnittstemperatur.In some embodiments of the analysis method, a reference value for the reference number is, for example, a daily average temperature. For example, a minimum expected daily average temperature can be determined for the entire year for a location of the heating system. This is the minimum daily average temperature expected at the location that can be expected on at least one day over the course of the year. This can also be determined in relation to longer measurement periods, for example a minimum daily average temperature expected in a 20-, 50- or 100-year period.
Insbesondere Heizungsanlagen, die keine steuerbare Brennleistung aufweisen, sind auf einen derartigen zu erwartenden kältesten Tag abgestimmt. An diesem Tag würde die Heizungsanlage laut Dimensionierung zu 100% durchlaufen, also exakt die Energie liefern, die die beheizten Räume verlieren. Daraus wird berechnet, wie viel Energie an einem zu analysierenden Tag mit einer höheren Tagesdurchschnittstemperatur benötigt worden wäre. Aus der Differenz zwischen der an dem kältesten Tag und dem zu analysierenden Tag benötigten Energie wird berechnet, wie viele Starts die Heizungsanlage an dem zu analysierenden Tag hätte durchführen dürfen, um ihre maximal mögliche Effizienz zu erreichen. Die Referenzanzahl der Starts der Heizungsanlage ist dabei von der nicht oder nur mit ungenügender Genauigkeit einstellbaren Brennleistung abhängig, die sich nicht exakt an wärmere Tage anpassen lässt.In particular, heating systems that do not have a controllable combustion output are designed for such an expected coldest day. On this day, the heating system would run at 100% according to its design, i.e. it would supply exactly the energy that the heated rooms lose. This is used to calculate how much energy would have been needed on a day to be analyzed with a higher daily average temperature. The difference between the energy needed on the coldest day and the day to be analyzed is used to calculate how many starts the heating system would have had on the day to be analyzed. to achieve their maximum possible efficiency. The reference number of starts of the heating system depends on the combustion output, which cannot be adjusted or can only be adjusted with insufficient accuracy and cannot be adjusted exactly to warmer days.
Das Verhältnis von Referenzanzahl zu Anzahl der Starts der Heizungsanlage 22 bietet beispielsweise eine Berechnungsgrundlage für die tatsächliche Effizienz der Heizungsanlage 22.For example, the ratio of reference number to number of starts of
In einigen Ausführungsformen des Analyseverfahrens wird alternativ oder zusätzlich zu der Anzahl der Brennerstarts für die Brennerlaufzeit eine Referenzbrennerlaufzeit ermittelt und zu der tatsächlichen Brennerlaufzeit in Bezug gesetzt, analog zu der Analyse der Anzahl der Brennerstarts.In some embodiments of the analysis method, alternatively or in addition to the number of burner starts for the burner running time, a reference burner running time is determined and related to the actual burner running time, analogous to the analysis of the number of burner starts.
In einem dritten Beispiel für ein Analyseverfahren wird ermittelt, ob die in der Datenspeichereinrichtung 14 gespeicherten Betriebsdaten der Heizungsanlage 22 um mehr als einen wählbaren Faktor von den größten und/oder kleinsten Grenzwerten abweichen. In diesem Fall wird von der Verarbeitungseinrichtung 12 eine Fehlfunktion der Heizungsanlage 22 bzw. ein möglicher Defekt erkannt und an den Benutzer gemeldet, beispielsweise mittels der Anzeigeeinrichtung 32. Wenn beispielsweise aufgrund der Betriebsdaten viele sehr kurze Brennerzyklen erkannt werden, die jeweils nicht bis zu einem Betriebszustand durchgeführt werden, dann deutet dies auf eine Fehlfunktion der Heizungsanlage hin.In a third example of an analysis method, it is determined whether the operating data of the
In einem vierten Beispiel für ein Analyseverfahren wird aus der Anzahl der Brennerstarts und/oder der Brennerlaufzeit, die aus den in der Datenspeicherungseinrichtung 14 abgelegten Betriebsdaten ermittelt wird, ein Verschleißzustand der Heizungsanlage 22 berechnet.In a fourth example of an analysis method, a wear condition of the
In einem fünften Beispiel für ein Analyseverfahren wird aus einer mittels einem der oben genannten Verfahren ermittelten Effizienz ein Wert für eine mögliche CO2-Einsparung und/oder Schadstoffeinsparung ermittelt. Die zugehörigen Parameter können beispielsweise aus Schadstoffmessungen von Brennvorgängen häufig verwendeter Heizungsanlagen 22 ermittelt werden. Dazu wird beispielsweise nach einem Brennerstart ermittelt, wie hoch zu jedem Zeitpunkt nach dem Brennerstart die Schadstoffbelastung relativ zu dem Betriebszustand ist und wie lange die Brennereinrichtung 28 in Betrieb sein muss, um den Betriebszustand zu erreichen.In a fifth example of an analysis method, a value for a possible CO2 saving and/or pollutant saving is determined from an efficiency determined using one of the above-mentioned methods. The associated parameters can be determined, for example, from pollutant measurements from combustion processes in frequently used
In einem sechsten Beispiel für ein Analyseverfahren werden die in der Datenspeichereinrichtung 14 gespeicherten Betriebsdaten von einem KI-Modul, das Verfahren der künstlichen Intelligenz und des Maschinenlernens umsetzt, verarbeitet. Zur Mustererkennung in Zeitserien wie sie aus den Betriebsdaten sowie zugehörigen Wetterdaten gebildet werden können, können beispielsweise RNNs, insbesondere unter Verwendung von LSTM-Modulen, eingesetzt werden. Diese können darauf trainiert werden, die individuelle Kombination von Wetterdaten und Betriebsdaten über einen gewissen Zeitraum in Kategorien von Normabweichungen einzuteilen. Diesen Normabweichungen können wiederum konkrete Handlungsempfehlungen zugewiesen sein. Beispielsweise können derartige Normabweichungen darauf hinweisen, dass in die Heizungsanlage 22 ein Pufferspeicher eingebaut werden sollte, die Leistung der Brennereinrichtung 28 reduziert werden sollte, oder eine Überprüfung oder Reparatur einer Komponente der Heizungsanlage sinnvoll sein könnte.In a sixth example of an analysis method, the operating data stored in the
Alle diese Analyseverfahren können in beliebiger Kombination parallel oder nacheinander durchgeführt werden.All of these analysis methods can be performed in any combination, in parallel or sequentially.
Die Analyseverfahren erlauben es, Ineffizienzen und/oder Fehlfunktionen der Heizungsanlage 22 zu erkennen und dem Bediener Handlungsvorschläge zu übermitteln. Dabei kann beispielsweise unabhängig von der verwendeten Heizungsanlage 22 ermittelt werden, ob die Heizungsanlage 22 an ihrem konkreten Standort, in ihrem konkreten Gebäude und/oder mit diesem Benutzer falsch dimensioniert ist. So kann ermittelt werden, ob die Heizungsanlage 22 regional klimatisch falsch eingesetzt ist, in dem falschen Gebäudetyp eingebaut wurde, oder nicht zum Nutzer passt. Fehlfunktionen oder ein ineffizienter Betrieb können auch auf andere Weise entstehen. So kann eine Heizungsanlage 22, die korrekt dimensioniert in ein Haus eingebaut wurde, nach einer Energiesanierung des Hauses plötzlich überdimensioniert sein. Auch die Art der Nutzung von Räumen kann dazu führen, dass wesentliche Teile der Leistung der eingebauten Heizung nicht benötigt werden. Darüber hinaus existieren auch innerhalb den zur Dimensionierung der Heizungsanlagen 22 herangezogenen Klimazonen unterschiedliche Gebiete, deren klimatische Bedingungen zu weit von dem Durchschnitt abweichen. Wird die Heizungsanlage 22 in einem derartigen Gebiet aufgestellt, dann kann dies eine Fehldimensionierung bedingen. Vergleichbar negative Auswirkungen hat die Anwendung veralteter Klimatabellen. Die Überwachungsvorrichtung 10 ist dazu geeignet, unabhängig von den genannten oder anderen Ursachen jegliche Fehldimensionierung und jeden ineffizienten Betrieb aufzudecken, unabhängig von Aufstellort, Gebäudezustand und Nutzerverhalten.The analysis methods make it possible to identify inefficiencies and/or malfunctions of the
Darüber hinaus kann die Verarbeitungseinrichtung 12, wie in
Insbesondere die Inhalte der Datenspeichereinrichtungen 14 können dabei ausgetauscht werden.In particular, the contents of the
Der Cloud-Server 36 kann beispielsweise ein Webinterface aufweisen, das für den Anwender der Überwachungsvorrichtung alle gemessenen Daten und die daraus gewonnenen Erkenntnisse zur Dimensionierung der Heizungsanlage bereithält.The
In einigen Ausführungsformen kann der Cloud-Server 36 und/oder die Überwachungsvorrichtung 10 eine Schnittstelle aufweisen, mittels derer ein Fachmann, beispielsweise ein Heizungsbauer, die Betriebsdaten und/oder die Analyseergebnisse abrufen und zur Optimierung der Heizungsanlage heranziehen kann.In some embodiments, the
In einigen Ausführungsformen weist die Überwachungsvorrichtung 10 eine Energiegewinnungseinrichtung 40 auf, die beispielsweise gemeinsam mit der Sensoreinrichtung 16 an der Steuerleitung 30 oder dem Brennstofffreigabeventil 26 angeordnet sein kann. Wenn das Brennstofffreigabeventil 26 mit Wechselstrom betrieben wird, dann bildet sich in dem Raum um das Brennstofffreigabeventil 26 ein elektromagnetisches Wechselfeld. Die Energiegewinnungseinrichtung 40 entnimmt diesem Wechselfeld induktiv die benötigte Energie für den Betrieb wenigstens eines Teils der Überwachungsvorrichtung 10 oder für die gesamte Überwachungsvorrichtung 10.In some embodiments, the
Zu diesem Zweck weist die Energiegewinnungseinrichtung 40 eine Spuleneinrichtung auf, die möglichst senkrecht zu den Feldlinien des elektromagnetischen Wechselfelds angeordnet ist. In weiteren Ausführungsformen sind wenigstens zwei Spuleneinrichtungen vorgesehen, die zueinander schief angeordnet sind, so dass wenigstens durch eine der Spulenflächen der Spuleneinrichtungen ein sich ständig ändernder, von dem Brennstofffreigabeventil 26 erzeugter, magnetischer Fluss vorhanden ist, der in der Spuleneinrichtung einen elektrischen Strom induziert.For this purpose, the
Von der Energiegewinnungseinrichtung 40 gewonnene elektrische Energie kann in einigen Ausführungsformen von der Energieversorgungseinrichtung 18 gesammelt und/oder gespeichert werden, bis Einrichtungen der Überwachungsvorrichtung 10 sie benötigen.Electrical energy generated by the
Durch die Energiegewinnungseinrichtung 40 ist es nicht mehr notwendig, einen elektrischen Stromanschluss für die Überwachungsvorrichtung 10 vorzusehen, was deren Installation und Betrieb zusätzlich vereinfacht.Due to the
Die Überwachungsvorrichtung 10 ist preiswert herzustellen und einfach installierbar. Sie ermöglicht, die beschriebenen Verfahren, insbesondere die Analyseverfahren, zuverlässig großflächig durchzuführen. Durch die Sammlung der Betriebsdaten, beispielsweise in dem Cloud-Server 26, können Informationen über die tatsächliche Effizienz der beispielsweise in einem Land installierten Heizungsanlagen 22 gewonnen werden.The
Ebenso wäre es möglich, auf Grundlage der ermittelten Betriebsdaten wie oben beschrieben Heizungsanlagen 22 zu ermitteln, deren Effizienz zu weit von der erreichbaren Effizienz entfernt ist. Diese Möglichkeit ist bisher nicht eröffnet, da keine Erfassung und/oder Speicherung der dafür notwendigen Daten auf eine Weise geschieht, bei der die von unterschiedlichen Heizungsanlagen 22 gewonnenen Daten vergleichbar wären. Die innovative Überwachungsvorrichtung 10 bietet dadurch auch beispielsweise die Möglichkeit, Steuern und/oder Abgaben für Heizungsanlagen 22 zu erheben, die nach den obigen Analysen eine unnötig hohe Schadstoffbelastung und/oder Energieverbrauch aufweisen.It would also be possible, on the basis of the operating data determined as described above, to identify
Um eine Energieeinsparung oder Schadstoffreduzierung zu erreichen könnte beispielsweise eine Sonderabgabe für besonders ineffizient betriebene Heizungsanlagen eingeführt werden, deren Höhe aufgrund der hier genannten Analysen bestimmbar ist. Ebenso wäre es möglich, ein Belohnungs- oder Anreizsystem für Effizienzerhöhungen des Heizungsbetriebs auf Grundlage der ermittelten Daten zu erheben. Dieses Anreizsystem könnte beispielweise dem bestehenden Verfahren zur Zuweisung von Emissionsminderungszertifikaten ähnlich aufgebaut werden.In order to achieve energy savings or a reduction in pollutants, a special levy could be introduced for particularly inefficient heating systems, the amount of which can be determined on the basis of the analyses mentioned here. It would also be possible to set up a reward or incentive system for increasing the efficiency of heating systems on the basis of the data collected. This incentive system could, for example, be structured in a similar way to the existing procedure for allocating emission reduction certificates.
Auch wenn die offenbarten Beispiele lediglich mit Öl oder mit Gas betriebene Heizungsanlagen 22 betreffen ist die vorliegende Überwachungsvorrichtung 10 auch vorteilhaft mit Wärmepumpen verwendbar. Auch Wärmepumpen sind am Beginn ihres Heizzyklus ineffizient und weisen einen stabilen Betriebszustand auf, in dem sie die höchste Effizienz aufweisen. Wärmepumpen benötigen nach einem Kaltstart eine gewisse Zeit, um in ihren Aggregaten thermodynamische Verhältnisse zu schaffen, die eine Extraktion von Wärme aus dem jeweiligen Medium, beispielsweise Luft, erlauben. Dabei wird Energie in Form von elektrischem Strom verwendet, die dadurch nicht oder nur mit großen Verlusten als Heizenergie nutzbar ist. Dadurch werden, je nach verwendetem Strommix, an anderer Stelle Schadstoffe erzeugt, ohne dass dadurch ein Vorteil in Form von Wärme entstanden wäre.Even if the disclosed examples only relate to
Gerade zu Beginn eines Heizvorgangs ist der Wärmeertrag sogar negativ. Erst allmählich nähert sich die Effizienz ihrem Maximum, das je nach Anlage nach 8 bis 15 Minuten annähernd erreicht wird. Ab diesem Zeitpunkt ist die Wärmepumpe in dem stabilen Betriebszustand. Hier ergeben sich also dieselben Einsparpotenziale wie bei einer öl- oder gasbetriebenen Heizungsanlage.At the beginning of a heating process, the heat yield is even negative. Only gradually does the efficiency approach its maximum, which is approximately reached after 8 to 15 minutes, depending on the system. From this point on, the heat pump is in a stable operating state. This therefore offers the same savings potential as with an oil or gas-powered heating system.
Die vorliegende Erfindung ist in Sachen Simplifikation, Handling, Umsetzbarkeit, Anwenderfreundlichkeit und Kosten im Vergleich zum Stand der Technik unerreicht.The present invention is unmatched in terms of simplification, handling, feasibility, user-friendliness and costs compared to the prior art.
So liegt beispielsweise der Aufwand für den Einbau von Schiebern, Wärmemengenzähler und Brennstoffmengenzähler mit herkömmlichen Mitteln bei ca. 2000.- €. Im Vergleich dazu betragen die Kosten für den Einbau bei der vorliegenden Erfindung lediglich 200.- €.For example, the cost of installing slide valves, heat meters and fuel meters using conventional means is around €2,000. In comparison, the cost of installing the present invention is only €200.
Die vorliegende Erfindung weist eine Vielzahl von Vorteilen auf: Konkrete automatisierte Aussagen zur Effizienz im Heizungsbetrieb, konkrete automatisierte Aussagen zum relativen Schadstoffausstoß, eine höhere Genauigkeit als herkömmliche Wärmemengenzähler, eine direkte Anzeige/Umrechnung der CO2-Emissionen, eine konkrete Berechnung und Anzeige von Empfehlungen zur Anlagenoptimierung, Dimensionierung, Brennstoff, Schadstoff sowie zum CO2-Einsparpotential. Die vorliegende Erfindung weist darüber hinaus eine selbstladende autarke induktive Energieversorgung auf. Sie ist anwenderfreundlich und sofort durch Endverbraucher einsetzbar.The present invention has a number of advantages: Specific automated statements on efficiency in heating operation, specific automated statements on relative pollutant emissions, greater accuracy than conventional heat meters, direct display/conversion of CO2 emissions, specific calculation and display of recommendations on system optimization, dimensioning, fuel, pollutants and CO2 saving potential. The present invention also has a self-charging, self-sufficient inductive energy supply. It is user-friendly and can be used immediately by end users.
Derzeit führen Heizungsanlagen 22 in Deutschland im Schnitt 20000 Starts im Jahr durch. Durch gezielte Anpassung der installierten Heizungsanlagen 22 aufgrund der mit der Überwachungsvorrichtung 10 ermittelten Daten ist es möglich, diese Zahl auf weniger als 12000, in einzelnen Fällen auf weniger als 5000 zu verringern. Dadurch würden signifikante Mengen an Schadstoffen und CO2 eingespart werden. Bereits eine Verlängerung der durchschnittlichen Brenndauer auf das Doppelte bei Reduzierung der Zahl der Brennerstarts auf die Hälfte bewirkt eine Reduzierung des Schadstoffausstoßes um mehr als 50%.
Insbesondere ermöglichen die Überwachungsvorrichtung 10 und die Analyseverfahren, die Effizienz der Heizungsanlage 22 in ihrem konkreten Umfeld zu ermitteln. Eine Fehldimensionierung wird unabhängig vom Gebäudetyp, Umgebungsdaten oder Nutzerverhalten erkannt.In particular, the
Darüber hinaus könnte durch den Aufbau einer zentralen Datenbank eine verursacherkonforme Erfassung der Umweltbelastung und Verbrauchsmessung auf staatlicher Ebene möglich werden.In addition, the creation of a central database could make it possible to record environmental pollution and measure consumption at the state level in accordance with the polluter pays principle.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- ÜberwachungsvorrichtungMonitoring device
- 1212
- VerarbeitungseinrichtungProcessing facility
- 1414
- DatenspeichereinrichtungData storage facility
- 1616
- SensoreinrichtungSensor device
- 1818
- EnergieversorgungseinrichtungEnergy supply facility
- 2020
- Verbindungskabel (der Sensoreinrichtung)Connecting cable (of the sensor device)
- 2222
- HeizungsanlageHeating system
- 2424
- HeizungssteuerungHeating control
- 2626
- Brennstofffreigabeventil (Aggregat der Heizungsanlage)Fuel release valve (heating system unit)
- 2828
- BrennereinrichtungBurner device
- 3030
- SteuerleitungControl line
- 3232
- AnzeigeneinrichtungDisplay setup
- 3434
- EingangsmodulInput module
- 3636
- Cloud-ServerCloud server
- 3838
- KommunikationseinrichtungCommunication facility
- 4040
- EnergiegewinnungseinrichtungEnergy generation facility
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2023
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