Es besteht unter diesen Umständen die
Aufgabe, eine Anordnung zum Ansprechen energieverbrauchender Vorrichtungen
an einem Fenster nach der Lehre der oben erwähnten WO-Schrift so fortzubilden,
dass die Vorteile einer in eine Fensterkonstruktion integrierten
und versteckten energieverbrauchenden Vorrichtung mit den Ansprüchen an
eine raumklimatisierende Einrichtung optimal kombiniert werden können. Insbesondere
soll dabei der Installationsaufwand hinsichtlich Energieversorgung
der raumklimatisierenden Einrichtung und hinsichtlich Verdrahtung
der bidirektionalen Verbindung nachhaltig minimiert werden. Außerdem ist
eine technische Lösung
anzugeben, bei der ein Nachrüsten
einer bestehenden Fensterkonstruktion in möglichst einfacher Weise möglich ist.
Die Aufgabe wird mit Steuerungseinrichtung für energieverbrauchende Vorrichtungen
an einer Steuerungseinrichtung für
energieverbrauchende Vorrichtungen an Fenstervorrichtungen mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst,
wobei die Unteransprüche
zweckmäßige Ausgestaltungen
beinhalten.
Kennzeichnendes Merkmal der Erfindung
ist es, Meß-,
Regelungs- und Steuerkomponenten und energieverbrauchende Einrichtungen,
insbesondere für
ein Einstellen eines Öffnungsgrades
und/oder eines Verdunkelungsgrades an einem Fenster als Bestandteile
eines einheitlich ausgeführten,
modularen, erweiterbaren und entsprechend konkret vorliegender Einsatzbedingungen
gestaltbaren, insbesondere programmierbaren und bezüglich der
Geräteanordnungen
konfigurierbaren und in eine Fenstervorrichtung integrierbaren Bausatzes
zu vereinen.
Der Bausatz ergänzt dabei entweder eine bereits
in einer Fenstervorrichtung integrierte energieverbrauchende Einrichtung,
fügt also
beispielsweise einer Vorrichtung zur Regulierung eines Verdunkelungsgrades
entsprechende Meß-,
Regelungs- und Steuerkomponenten hinzu, oder umfasst die energieverarbeitende
Einrichtung und die Meß-,
Regelungs- und Steuerkomponenten als Gesamtheit. Eine derartige
Abstufung des Bausatzumfanges wird als Modularität des Bausatzes bezeichnet.
Es ist möglich,
einer energieverbrauchenden Einrichtung jeweils verschiedene Meß-, Regelungs-
und Steuerungskomponenten zuzuordnen.
So kann beispielsweise ein motorgetriebener Fensteröffner dazu
dienen, sowohl von außen
eindringenden Lärm
zu minimieren, als auch die Zufuhr von Frischluft in Abhängigkeit
von einer aktuellen Außen-
und Innentemperatur zu ermöglichen.
Entsprechend dem Grundgedanken der Modularität kann der motorgetriebene
Fensteröffner
entweder mit Meß-, Regelungs-
und Steuerkomponenten kombiniert werden, in der Detektoren für eine Lärmintensität enthalten
sind, als auch mit einer Meß-,
Regelungs und Steuereinheit, die Temperatursensoren im Innen- und
Außenbereich
umfasst.
Einer bestehenden Konfiguration können Komponenten
hinzugefügt
werden, so dass zusätzlich
zu einer ersten durch eine energieverbrauchende Vorrichtung regulierte
Umweltbedingung eine zweite Umweltbedingung geregelt werden kann.
So kann beispielsweise eine Verdunkelungseinrichtung
zunächst
ausschließlich
dazu dienen, eine innerhalb gewisser Schwankungen gleichbleibende
Lichtintensität
in einem Innenraum zu gewährleisten.
Mittels neu hinzugefügter
Komponenten, insbesondere Meß-,
Steuerungs- und Regelungskomponenten mit Temperatursensoren kann
die selbe Verdunkelungseinrichtung nun auch nach einer Erweiterung
zur Regulation einer Innenraumtemperatur genutzt werden.
Einer Gesamtheit von energieverbrauchenden
Einrichtungen wird somit eine Gesamtheit zu regulierender Umweltparameter
mittels des modularen Bausatzes zugeordnet. Der Bausatz ist bezüglich seiner
Einbaueigenschaften, insbesondere Abmessungen, Schnittstellen usw.
einheitlich gestaltet, so dass ein Nachrüsten in möglichst einfacher Weise gestaltet
werden kann. Insbesondere sind die Komponenten des Bausatzes daraufhin
ausgelegt, dass diese in eine Fensterrahmenkonstruktion integriert werden
können.
Diese erfindungsgemäßen Ausgestaltungen,
durch die in eine bestehende Fenstereinrichtung und -konstruktion
steuerungstechnische Komponenten eingefügt werden, bilden eine Fenstereinrichtung,
die im Folgenden als „intelligentes Fenster" bezeichnet wird.
Zweckmäßigerweise besteht der Bausatz aus
einer Betriebseinheit für
eine Meßsensorik
für physikalisch/chemische
Meßgrößen mit
bidirektionalen Schnittstellen sowohl zu physikalisch/chemischen
Sensoren in einem Außenbereich,
als auch zu einer Zentraleinheit. Weiterhin ist eine Betriebseinheit
für eine
Meßsensorik
für einen
Innenbereich vorgesehen, die ebenfalls bidirektional mit Sensoren
in einem Innenbereich und zu der Zentraleinheit verbunden ist. Die
Zentraleinheit ist programmierbar und weist ebenfalls bidirektionale
Schnittstellen zu den Betriebseinheiten der Meßsensoriken auf. Darüber hinaus
ist die Zentraleinheit über
eine bidirektionale Schnittstelle mit einer Schalteinheit für ein Ansprechen
einer Gesamtheit der energieverbrauchenden Einrichtungen an der
Fenstereinrichtung verbunden.
Die Baugruppenkomponenten sind somit entsprechend
der bekannten Glieder aus der Steuerungstechnik ausgeführt. Die
Betriebseinheiten mit den Meßsensoriken
bilden die Meßglieder,
die Zentraleinheit das Steuerglied und die Schalteinheit mit den
energieverbrauchenden Einrichtungen das Stellglied. Betriebseinheit,
Zentraleinheit und Schalteinheit können in einem Gehäuse oder
auf einer Platine vereinigt sein.
Die Meßsensoriken für die Außen- und
Innenbereiche sind insbesondere mindestens zur Bestimmung von Temperatur,
Luftfeuchte, Windgeschwindigkeit/Winddruck, Helligkeitsgrad und Schallintensität ausgelegt.
Dementsprechend beinhalten diese Thermometer, Hygrometer, Windgeschwindigkeitsmesser,
Winddruckmesser, Photoelemente und akustische Sensoren, insbesondere Schalldruckmesser
und/oder Mikrophone.
Die Zentraleinheit enthält als grundlegende datenverarbeitende
und datenübertragende
Komponenten eine Vergleichseinheit in bidirektionaler Verbindung
zu den Betriebseinheiten der inneren und äußeren Meßsensoriken und eine datenverarbeitende
Optimierungseinheit mit einem internen Optimierungsprogramm sowie
eine Ansteuereinheit in bidirektionaler Verbindung zu der Schalteinheit
der an der Fenstereinrichtung lokalisierten energieverbrauchenden
Vorrichtungen.
In dieser Ausführungsform dient die Vergleichseinheit
dazu, die von den Meßsensoriken
einlaufenden Meßwerte
entgegenzunehmen und zu vergleichen. Dabei wird insbesondere ein
Abgleich zwischen einem Ist- und einem Sollwert von Meßwerten vorgenommen
und/oder ein Vergleich zwischen Meßwerten aus einem Außen- und
einem Innenraum. Die Optimierungseinheit dient dazu, zum einen die
für ein
Erreichen eines Sollwertes günstigste
energieverbrauchende Einrichtung in Abhängigkeit von der Größe der Abweichung
auszuwählen
und die Auswirkungen einer Betätigung
einer energieverbrauchenden Einrichtung auf andere Meßgrößen abzuschätzen und
zu verwerten. So kann zu einer Regulierung der Raumtemperatur beispielsweise
sowohl die Betätigung
einer Verdunkelungseinrichtung als auch einer motorgetriebenen Fensteröffnung von Nutzen
sein. Die Optimierungseinheit bestimmt, ob die Verdunkelungseinrichtung
oder die motorgetriebene Fensteröffnung
in Hinblick auf die festgestellte Soll/Ist-Abweichung vorteilhafter
ist. Andererseits wirkt sich eine Fensteröffnung beispielsweise nachteilig
auf einen von außen
hereindringenden Lärmpegel
aus, so dass auch in Hinblick auf weitere Meßgrößen gewisse Präferenzen
zu setzen und zu beachten sind. Diese Festlegungen erfolgen mit
Hilfe eines Optimierungsprogramms. Die Resultate aus der Optimierungseinheit
werden in der Ansteuereinheit umgesetzt und führen im Ergebnis zu einer Betätigung der
entsprechenden energieverbrauchenden Einrichtung.
Die Vergleichseinheit enthält aus diesem Grund
eine Soll/Ist-Programmstruktur für
einen Soll/Ist-Vergleich einer Gesamtheit im Innenraum gemessener
Meßgrößen und
weiterhin eine Programmstruktur für einen Vergleich einer Gesamtheit
innen und außen
gemessenen Meßgrößen.
In der Optimierungseinheit ist weiterhin
eine Gesamtheit von Abhängigkeitsfunktionen über eine Gesamtheit
jeweils zu optimierender und voneinander abhängender Meßgrößen enthalten. So wird beispielsweise
die Veränderung
einer ersten Meßgröße in Abhängigkeit
von der Veränderung
einer zweiten Meßgröße durch
eine erste Abhängigkeitsfunktion repräsentiert.
Eine weitere Abhängigkeitsfunktion
erfasst beispielsweise die Veränderung
einer dritten Meßgröße in Abhängigkeit
von der Veränderung
der ersten oder zweiten Meßgröße.
Weiterhin ist im Optimierungsprogramm
eine Gesamtheit von Toleranzangaben über zulässige Soll/Ist-Abweichungen über alle
gemessenen Meßgrößen abgelegt.
Diese Gesamtheit bildet eine Datenstruktur, die eine mehrdimensionale
Toleranzstruktur für
die betreffende Fenstereinrichtung bereitstellt, innerhalb der der
Betrieb der energieverbrauchenden Fenstereinrichtungen geregelt
wird.
Für
eine Veränderung
bzw. Anpassung oder Einspielung der Optimierungs- und Vergleichsprogramme,
bzw. für
ein Auslesen von Betriebsparametern weist die Zentraleinheit Einrichtungen
für externe
Datenübermittlungen,
insbesondere für
Dateneinund -ausgaben auf. Für
eine tageszeitliche Taktung der beschriebenen Prozesse ist der Zentraleinheit weiterhin
ein Zeitgeber zugeordnet.
Als energieverbrauchende Einrichtungen sind
mindestens Antriebe für
Fensteröffner,
Antriebe für
Jalousien und dergleichen Verdunkelungsvorrichtungen, Antriebsmotoren
für Ventilatoren
und dergleichen Belüftungseinrichtungen
und/oder Heizungssteuerungen vorgesehen.
Die Zentraleinheit, die Betriebseinheiten
und die Schalteinheit weisen Vorrichtungen zu einer bidirektionalen
Kommunikation auf einem drahtlosen Übertragungskanal auf. Dadurch
ist es möglich,
die entsprechenden Komponenten an beliebigen Stellen einer Leibung
oder eines Fensterrahmens zueinander beweglich anzuordnen, ohne
das Bewegungen durch Drahtverbindungen gehemmt oder behindert werden.
Die Zentraleinheit, die Betriebseinheiten und/oder
die Schalteinheit sind als Einrichtungen nach Art eines Mikrorechners
ausgebildet. In einer vorteilhaften Ausführungsform sind diese in einer
gemeinsamen Baugruppe zusammengefasst.
In einer weiteren vorteilhaften Fortbildung sind
die Zentraleinheit, die Betriebseinheiten und/oder die Schalteinheit
mit einer autarken Energieversorgung gekoppelt und in einem Fensterrahmen,
einer Fensterleibung oder eine vergleichbaren Vorrichtung eingefügt. Damit
wird eine am Ort des Fensters autark wirkende Steuerungseinrichtung
der energieverbrauchenden Fenstervorrichtungen geschaffen, die insbesondere
für einzelne
Fenster in kleineren bis mittelgroßen Räumen geeignet ist.
In einer anderen Ausführungsform
wird die Zentraleinheit wie üblich
durch eine zentrale Datenverarbeitungsanlage gebildet. Diese ist
einer Gesamtheit energieverbrauchender Einrichtungen einer Gesamtheit
von Fenstern zugeordnet. Die Betriebs- und Schalteinheiten befinden
sich bei dieser Ausführungsform
innerhalb der Fensterrahmen bzw. der Leibungen der einzelnen angesteuerten
Fenster und tauschen bidirektional Daten mit der Zentraleinheit vorzugsweise
drahtlos aus. Eine derartige Ausführungsform ist für größere Räume mit
einer großen Anzahl
von Fenstern oder einen größeren zu
klimatisierenden Gebäudekomplex
vorteilhaft.
Bei einer weiteren Ausführungsform
ist die Zentraleinheit bezüglich
der Fenstereinrichtung extern angeordnet, jedoch hinsichtlich der
Steuerungsfunktionen lokal einem oder einer begrenzten Anzahl von
Fenstern zugeordnet. Eine derartige Ausführungsform ist besonders dann
vorteilhaft, wenn kleinere Räume,
die eine begrenzte Anzahl von Fenstern aufweisen, zu klimatisieren
sind oder eine autarke Energieversorgung für alle Bausatzkomponenten aus
verschiedenen Gründen
nicht zu gewährleisten ist.
Die Erfindung soll im Folgenden anhand
von Ausführungsbeispielen
näher erläutert werden.
Zur Verdeutlichung dienen die 1 bis 8. Es werden für gleiche bzw. gleich wirkende
Teile die selben Bezugszeichen verwendet. Es zeigt:
1 ein
Blockschaltbild eines beispielhaften Bausatzes,
2 eine
schematische Darstellung eines Abhängigkeitsdiagramms einer beispielhaften
Gesamtheit von Meßgrößen,
3 ein
Blockschaltbild einer Zentraleinheit mit einer Vergleichseinheit,
einer Optimierungseinheit und einer Ansteuereinheit,
4 beispielhafte
Darstellungen einer durch zwei beispielhafte Meßgrößen gebildeten Toleranzstruktur
und einer Abhängigkeitsfunktion,
5 eine
beispielhafte Darstellung einer Bausatzkonfiguration mit einer Zuordnung
einer Zentraleinheit für
eine Gesamtheit von Fenstern und Türen,
6 eine
beispielhafte Darstellung einer Zuordnung einzelner Zentraleinheiten
für einzelne Fenster
und Türen,
7 eine
beispielhafte Schnittdarstellung einer Rahmen- und Leibungskonstruktion
mit einem beispielhaft integrierten Bausatz,
8 eine
weitere beispielhafte Schnittdarstellung einer Rahmen und Leibungskonstruktion
mit einem Bausatz aus Zentraleinheit, Betriebseinheiten und Schalteinheit
und weiteren Komponenten.
1 zeigt
ein beispielhaftes Blockschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bausatzes.
Der Bausatz ist in diesem Ausführungsbeispiel
im wesentlichen aus drei grundlegenden Komponenten zusammengesetzt,
die Daten, insbesondere Steuerungsimpulse, Meßwerte und Schaltsignale austauschen.
Eine erste Komponente wird durch die Zentraleinheit ZE gebildet.
Diese tauscht bidirektional Daten mit Be triebseinheiten BE zur Steuerung
einer Meßsensorik
MSi in einem Innenbereich und einer Meßsensorik MSa in einem Außenbereich
aus. In der Fenstervorrichtung selbst ist eine Schalteinheit SE
integriert, die von der Zentraleinheit ZE empfangene Steuerungsimpulse
in Schaltimpulse an eine Reihe energieverbrauchender Vorrichtungen umsetzt.
Als energieverbrauchende Vorrichtungen sind in 1 beispielsweise ein motorgetriebener Fensteröffner FÖ zu einem
Einstellen eines Kippwinkels oder eines Öffnungsgrades KW eines Fensters, eine
Jalousie Jal zur Regulation einer Fensterverdunkelung VD, ein Antriebsmotor
Mt für
einen Ventilator oder eine Heizeinrichtung HzS für eine Fensterheizung H, beispielsweise
für ein
Verdunsten kondensierten Wassers vorgesehen.
Die Betriebseinheiten BE dienen dazu,
eine in einem Innen- und Außenbereich
angeordnete Gesamtheit von Meßsensoriken
MSi und Msa anzusprechen, Meßwerte
zu sammeln und weiterzuleiten, Meßwerte in übertragbare Datensignale umzusetzen,
bzw. die Daten über
entsprechende Vorrichtungen an die Zentraleinheit ZE zu übertragen,
bzw. Steuersignale von der Zentraleinheit zu empfangen. Die Betriebseinheiten
sind im Rahmen fachmännischen
Handelns nach den Erfordernissen der Meß- und Regeltechnik ausgeführt. In
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weisen die Betriebseinheiten
Einrichtungen zu einem drahtlosen Senden und Empfangen von Daten
auf. Dies können
insbesondere Transducereinrichtungen auf der Basis magnetischer
Induktionsschleifen oder dergleichen weitere Einrichtungen sein.
Ebenfalls sind kurzreichweitige Mikrosender auf Radiowellen- oder
Infrarotbasis verwendbar.
Die Schalteinheit SE ist den energieverbrauchenden
Einrichtungen entweder fensterspezifisch zugeordnet oder spricht
energieverbrauchende Einrichtungen einer Gesamtheit von Fenstern
an. In einer einfachsten Ausführungsform
wird die Schalteinheit SE durch ein Relais oder eine entsprechende elektronische
Schaltung repräsentiert,
die in Abhängigkeit
von aus der Zentraleinheit ZE eintreffenden Steuerimpulsen die energieverbrauchenden
Einrichtungen des Fensters aktiviert bzw. deaktiviert.
Im allgemeinen beinhaltet die Schalteinheit SE
Einrichtungen zu einem Empfangen von aus der Zentraleinheit ZE einlaufenden
Steuersignalen bzw. zu einem Senden von Betriebsdaten der energieverbrauchenden
Einrichtungen zu der Zentraleinheit. Dies können insbesondere Daten über einen
Betriebszustand, beispielsweise Daten über eine erreichte End- oder
Anfangsstellung, über
einen Defekt der energieverbrauchenden Einrichtung und dergleichen
weitere Informationen sein. In besonders vorteilhafter Weise sind
die Sende-/Empfangseinrichtungen für ein drahtloses Übermitteln
von Signalen ausgelegt. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Einsatzgebietes
kommen vorteilhafterweise Transducereinrichtungen, Mikrosender und
dergleichen Einrichtungen in vergleichbarer Weise wie bei den Betriebseinheiten
(BE) der Meßsensorik
in Betracht.
Weiterhin enthält die Schalteinheit Vorrichtungen
zu einem Zuordnen von Steuersignalen aus der Zentraleinheit ZE zu
den jeweils angesteuerten energieverbrauchenden Einrichtungen. Dazu
enthält die
Schalteinheit Zuordnungseinrichtungen, die Adressierungen von Steuersignalen
detektieren und entsprechenden Geräteadressen zuordnen.
Die Zentraleinheit ZE umfasst eine
Vergleichseinheit VE, eine Optimierungseinheit OE und eine Ansteuereinheit
ASE. Bei den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Zentraleinheit,
sofern nicht anders beschrieben, als ein Mikrocomputer ausgeführt, bei
dem die Vergleichseinheit, die Optimierungseinheit und die Ansteuereinheit mindestens
teilweise physikalisch auf einer Leiterplatine oder einem integrierten
Schaltkreis angeordnet sind. Bei einer derartigen Ausführungsform
bilden die Vergleichseinheit VE, die Optimierungseinheit OE und
die Ansteuereinheit ASE im wesentlichen Komponenten einer in der
Zentraleinheit ZE ablaufenden Software. Der Datenaustausch zwischen
der Zentraleinheit ZE und den anderen Komponenten des Bausatzes
wird entweder über
eine verdrahtete Verbindung ausgeführt oder erfolgt drahtlos,
wobei in diesem Fall der Zentraleinheit Einrichtungen für eine drahtlose
Datenübertragung,
insbesondere Transducer, Mikrosender und dergleichen Einrichtungen
zugeordnet sind.
Die Vergleichseinheit verwertet die
von den Betriebseinheiten BE der inneren und äußeren Meßsensoriken übermittelten
Meßwerte
und führt
einen Soll/Ist-Vergleich und/oder einen Vergleich der außen bzw.
innen gemessenen Meßwerte
aus und gibt die Informationen über
aktuell vorliegende Meßwerte bzw.
Soll/Ist-Abweichungen an die Optimierungseinheit OE aus. Innerhalb
der Optimierungseinheit OE erfolgt eine Entscheidung darüber, welche
energieverbrauchende Einrichtung konkret anzusprechen ist, um die
Soll/Ist-Abweichung unter vorgegebenen Randbedingungen im Rahmen
vorgegebener Toleranzgrenzen zu beseitigen bzw. auszugleichen.
Im Allgemeinen werden mit einer ersten
Gesamtheit energieverbrauchender Einrichtungen eine zweite Gesamtheit
von Umweltbedingungen gesteuert, die durch meßtechnisch erfasste Meßgrößen repräsentiert
sind. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind dies beispielhaft
Temperatur T, Helligkeit bzw. Lichteinfall L durch eine Fenstereinrichtung,
Windstärke
W in einem Außenbereich
und Schallintensität
S in einem Außenbereich
jeweils im Vergleich zu einem für
einen Innenraum vorgegebenen Sollwert und/oder als Vergleich zwischen
Innenraum und äußerer Umgebung.
Jede energieverbrauchende Einrichtung an der Fenstervorrichtung
beeinflusst die Meßgrößen unterschiedlich
stark und auf verschiedene Weise. So kann durch eine motorgetriebene
Kippeinrichtung sowohl die Temperatur T eines Innenraumes, als auch
die von außen
eindringende Schallintensität
S in unterschiedlicher Weise, und zwar unterschiedlich schnell und
mit unterschiedlicher Nachhaltigkeit beeinflusst werden. Eine motorgetriebene
Verdunkelungseinrichtung beeinflusst einen Lichteinfall L durch
ein Fenster, aber auch eine Innenraumtemperatur T, aber nur in vernachlässigbarer
Weise den eindringenden Schall S. Das für die Optimierungseinheit OE
definierte Ziel besteht darin, mit einer vorhandenen Gesamtheit
energieverbrauchender Einrichtungen eine Gesamtheit von Meßgrößen innerhalb
eines vorgegebenen Toleranzbereiches einzusteuern. Bei dem hier
dargestellten Ausführungsbeispiel
sind dies vier Größen: Temperatur
T, Lichteinfall L, Schallintensität S, Winddurchtritt W. Jede
dieser Größen weist
einen vorgegebenen Sollwert und einen um den Sollwert angeordneten
Toleranzbereich auf. Die vier beispielhaften Meßgrößen definieren regelungstechnisch
einen vierdimensionalen Zustandsraum und sind voneinander abhängig. Die
gegenseitigen Abhängigkeiten können durch
ein Abhängigkeitsdiagramm
AD veranschaulicht werden.
2 zeigt
ein solches Abhängigkeitsdiagramm.
Dargestellt sind die relevanten Meßgrößen W, T, L und S und die zwischen
ihnen vorliegenden Abhängigkeitsfunktionen.
Bei Betätigung
einer gegebenen energieverbrauchende Einrichtung, beispielsweise
eine motorgetriebene Verdunkelungsvorrichtung hängen W, T, L und S in unterschiedlicher
Weise voneinander ab. So wird durch die Verdunkelungseinrichtung
zwar der Lichteinfall L in einen Innenraum, und damit auch die Temperatur
T des Innenraums stark beeinflusst, jedoch ändert sich die Schallintensität S dadurch
praktisch nicht.
Jeder energieverbrauchenden Vorrichtung, beispielsweise
eine Kippeinrichtung am Fenster, einer motorgetriebenen Verdunkelungsvorrichtung oder
einem Ventilator wird ein eigenes Abhängigkeitsdiagramm AD zugeordnet,
dessen Abhängigkeitsfunktionen
innerhalb der Optimierungseinheit OE gespeichert sind. 3 verdeutlicht dies. Für eine gegebene
energieverbrauchende Vorrichtung, beispielsweise eine Verdunkelungsvorrichtung
ist in der Optimierungseinheit OE eine Gesamtheit von Abhängigkeitsfunktionen
gespeichert, beispielsweise T(L) und L(T) oder S(L) und L(S). Für eine Verdunkelungsvorrichtung
ist S(L) bzw. L(S) praktisch eine Konstante. Bei einer Änderung
eines Meßwertes
S oder L ändert
sich praktisch der damit zusammenhängende Wert L oder S nicht.
Für eine
Verdunkelungseinrichtung kann die Wirkung einer veränderten Meßgröße auf eine
Gesamtheit von Meßgrößen anderer
Meßgrößen für den hier
beispielhaft gegebenen Fall auf die Abhängigkeitsfunktionen T(L), bzw. L(T)
reduziert werden, wobei alle anderen Funktionen aus 3 keine Rolle spielen und nicht beachtet werden
brauchen. Entsprechend werden für
die motorgetriebene Fensterkippeinrichtung andere Abhängigkeitsfunktionen
zu berücksichtigen,
beispielsweise die Funktionen T(S) bzw. S(T) oder W(S) bzw. S(W),
denn eine motorgetriebene Fensterkippeinrichtung verändert sowohl
die Innentemperatur T eines Raumes, als auch den von außen hereindringenden
Schall S, bzw. auch den eindringenden Wind W in Form eines Luftzuges.
4 zeigt
beispielhaft für
einen einfachen Fall im oberen Bildteil ein Toleranzdiagramm mit
T und L als den einzigen veränderlichen
Meßgrößen, einen
Sollzustand (LO; TO) und einen um diesen Zustand herum angeordneten
Toleranzbereich, der durch die Toleranzabweichungen ΔT bzw. ΔL festgelegt
ist. Im unteren Teil von 4 ist
ein Beispiel einer Abhängigkeitsfunktion
T(L) beispielhaft aufgeführt.
Die Funktion drückt
aus, dass mit steigendem Lichteinfall L die Temperatur T eines Raumes
wächst.
Die Optimierung eines Lichteinfalls
L kann nun beispielhaft so erfolgen, dass durch die Vergleichseinheit
VE ein außerhalb
eines Toleranzbereiches liegender Lichteinfall aus den Meßsignalen
der Betriebseinheiten registriert wird. Dies wird an die Optimierungseinheit
OE übermittelt.
Die Optimierungseinheit OE wählt
zur Regulation des Lichteinfalls die motorgetriebene Verdunkelungseinrichtung VD
aus und gibt eine Anweisung an die Ansteuereinheit ASE aus, die
Schalteinheit SE in der Weise anzusprechen, dass die Verdunkelungseinheit
Jal betätigt,
insbesondere geöffnet
wird, so dass der Licht einfall in den Raum gesteigert wird. Daraufhin
verändert sich
die Temperatur des Raumes, insbesondere wächst sie. Das Wachsen der Temperatur
wird durch die Meßsensoriken,
insbesondere durch das Thermometer Th registriert und von den Betriebseinheiten BE
an die Vergleichseinheit VE der Zentraleinheit ZE übermittelt.
Steigt die Temperatur des Raumes über eine vorgeschriebene Toleranzgrenze
hinaus an, wählt
die Optimierungseinheit diejenige energieverbrauchende Einrichtung
aus, die eine Reduktion der Temperatur T bewirkt, ohne den Lichteinfall
L zu drosseln. Aus dem Profil der Abhängigkeitsfunktionen der angeschlossenen
energieverbrauchenden Einrichtungen ergibt sich dann beispielsweise,
dass das hier vorteilhafteste Mittel der Wahl das Ansprechen einer
motorgetriebenen Fensterkipp- und Öffnungseinrichtung FÖ ist. Daraufhin öffnet sich
das Fenster motorgetrieben, die Raumtemperatur sinkt auf einen vorgegebenen
Normwert ab, wobei der Lichteinfall unbeeinflusst bleibt. Durch
das so erfolgte Ansprechen der energieverbrauchenden Einrichtungen
FÖ und
Jal wird der Normzustand (LO, TO) aus dem Toleranzdiagramm aus 4 wieder hergestellt.
Neben diesen Steuerungsvorgängen kann durch
die Zentraleinheit ZE eine tageszeitlich oder jahreszeitlich abhängige Aktivierung
energieverbrauchender Einrichtungen erfolgen. Die Zentraleinheit ZE
enthält
zu diesem Zweck einen Zeitgeber, zweckmäßigerweise eine batteriegetriebene
Quarzuhr, vorzugsweise in Verbindung mit einem elektronischen Kalender.
So kann beispielsweise bei Einbruch der Dunkelheit ein generelles
Schließen
des Fensters und ein Öffnen
der Verdunkelungseinrichtung durch Ansprechen der motorgetriebenen
Fensteröffnung FÖ bzw. der
Verdunkelungseinrichtung Jal ausgeführt werden. Die Zentraleinheit
ZE kann ebenfalls bei einer nahenden Gefahr, beispielsweise bei
einem aufkommenden Sturm ein sofortiges Schließen des Fensters initiieren,
indem bei einem plötzlich
ansteigenden Winddruck auf den äußeren Winddruckmesser
Wm ein sofortiger Steuerbefehl an die Ansteuereinheit ASE ausgegeben
wird, die seinerseits über die
Schalteinheit SE die elektrische Fensteröffnung FÖ dahingehend aktiviert, dass
das Fenster unabhängig
von jeglicher sonstigen Steuerung in einer so schnell wie möglich geschlossen
wird.
Die 5 und 6 zeigen beispielhafte Systemarchitekturen
des erfindungsgemäßen Bausatzes. Dabei
symbolisieren die dort dargestellten Fenster und Türen allgemeine
Fenster- und Türeneinrichtungen,
deren Betriebseinheiten BE und Schalteinheiten SE in der zuvor beschriebenen
Weise mit einer jeweiligen Zentraleinheit ZE verbunden sind. 5 zeigt eine zentralisierte
Systemarchitektur, bei der eine zentralisierte Zentraleinheit ZE
auf eine Gesamtheit von Fenstern FE und Türen TÜR zugreift, von den dort zugeordneten
lokalen Betriebseinheiten Meßsignale
empfängt
und Steuersignale an die lokalen Schalteinheiten SE ausgibt. Dabei
können
auch die Schalteinheiten SE mindestens teilweise delokalisiert sein
und auf eine Untergruppe von Fenstereinrichtungen, bzw. deren energieverbrauchende
Vorrichtungen steuernd zugreifen. Im oberen Teil von 5 ist ein derartiger Aufbau
beispielhaft dargestellt.
Die Zentraleinheit ZE kann jedoch
vollständig
lokal ausgeführt
und einer einzelnen Fenstereinrichtung FE zugeordnet, bzw. in eine
Fenstereinrichtung integriert sein. Die zentrale Systemarchitektur eignet
sich besonders für
größere Räume mit
einer mehr oder weniger durchgehenden Gesamtheit von Fenstern, beispielsweise
größere Aufenthaltsräume, Verbindungsgänge oder
Versammlungshallen. Lokale, insbesondere in ein Fenster integrierte
Zentraleinheiten und entsprechende Bausätze sind für kleinere Räume mit
nur ein oder zwei Fenstern sinnvoll. Der autarke Grenzfall wird
hier durch einen Bausatz aus Betriebseinheiten BE und Zentraleinheit
ZE gebildet, die mit einer oder mehrerer energieverbrauchender Vorrichtungen
in eine einzelne Fensterkonstruktion eingefügt sind. Derartige Ausführungsformen
werden in den 7 und 8 beispielhaft erläutert.
Die 7 und 8 zeigen beispielhaft in Schnittdarstellungen
zwei beispielhafte Ausführungsformen
eines in eine Rahmenkonstruktion integrierten Bausatzes für ein intelligentes
Fenster. Die Schnittdarstellungen zeigen eine Anordnung aus einem
Blendrahmen 10 und einem Flügelrahmen 11 in einem
geschlossenen Zustand mit einer Dichtung 12. Im Flügelrahmen
ist beispielhaft eine Isolierverglasung 13 installiert,
die in ihrem Zwischenraum eine Jalousie 15 aufweist. Die
Jalousie weist eine einen motorgetriebenen Antrieb 14 auf,
beispielsweise eine Hebe- und Tragwelle, eine Antriebswelle und
dergleichen Einrichtungen, die in 7 nicht
detailliert dargestellt sind.
In den Flügelrahmen 11 sind
ein Teil der Bausatzkomponenten integriert. Dies sind insbesondere eine
Meßsensorik
MSi auf der Innenseite des Flügelrahmens
und eine Meßsensorik
MSa auf dessen Außenseite.
Die zum Betrieb des Meßsensoriken
MSi und MSa notwendigen Betriebseinheiten BE befinden sich jeweils
hinter den Meßsensori ken.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
handelt es sich um eine Anordnung von Photozellen 18. Die Meßsensoriken
MSi und MSa werden hierbei durch einen lichtempfindlichen Halbleiterkristall
gebildet, die Betriebseinheiten BE enthalten die dazu gehörige Meßelektronik 19.
Die Meßelektronik ist mit einem Mikrosender 17 verbunden,
die die Meßergebnisse
zu einer außerhalb
der Fenstervorrichtung angeordneten, hier nicht abgebildeten Zentraleinheit überträgt. Der
Mikrosender 17 dient gleichzeitig als Empfänger für Steuerungssignale
von der Zentraleinheit an die Schalteinheit SE, die ebenfalls innerhalb
des Flügelrahmens 11 untergebracht
ist. Die Schalteinheit SE ist beispielhaft als eine Transistorschaltung
ausgeführt, über die
ein Stromkreis des Antriebsmotors der Jalousie geschaltet wird.
Derartige Schaltungen können
in fast beliebiger Weise miniaturisiert werden und deren Energieaufnahme
ist gering. In Verbindung mit einem separaten Akkumulator, bzw.
einer photovoltaischen Energieversorgung, die hier nicht dargestellt ist,
stellt die Fensteranordnung aus 7 eine
autarke, auf Umwelteinflüsse,
hier insbesondere ein Lichteinfall selbsttätig reagierende Einheit dar,
die von einer zentralen Steuerungseinrichtung angesprochen wird.
Es ist insbesondere möglich,
den Mikrosender auf eine bestimmte Frequenz einzustellen oder in
anderer Weise geeignet mit einer eindeutigen Adressierung, insbesondere
durch ein entsprechendes Steuersignal zu versehen. Damit ist es
möglich,
sowohl eine Gesamtheit von Fenstereinrichtungen mit einer externen
Zentraleinheit zu steuern, als auch eine einzelne Fenstereinrichtung
aus einer Gesamtheit gezielt anzusprechen.
8 zeigt
beispielhaft eine vollkommen autarke Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bausatzes,
bei dem die Zentraleinheit ebenfalls in die Rahmenkonstruktion integriert
ist. Die Figur zeigt eine Anordnung aus Blendrahmen 10 und
Schwenkrahmen 11 mit einer zwischen diesen angeordneten Dichtung 12.
In Abwandlung von dem in 7 dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist innerhalb des Blandrahmens 10 eine Aussparung zur Aufnahme,
insbesondere eine Ausfräsung
bzw. eine Bohrung zur Aufnahme einer Zentraleinheit ZE angeordnet.
Die Zentraleinheit besteht in dieser Ausführungsform aus einem Mikrorechner 20,
der von einer Photovoltaikanordnung 21 und einer Akkumulatorenanordnung 22 mit
elektrischer Energie versorgt wird. Dem Mikrorechner ist eine erste
Sende/Empfangseinrichtung 23 zugeordnet. Diese sendet und empfängt Signale
zu und von einer innerhalb des Schwenkrahmens 24 angeordneten
zweiten Sende/Empfangseinrichtung 24. Sofern Blend- und
Schwenkrahmen nicht allzu weit voneinander ausgeklappt sind oder
das Fenster geschlossen ist, sind die Sende/Empfangseinrichtungen 23 und 24 als
Transduceranordnungen ausgeführt,
bei denen beispielsweise mittels elektromagnetischer Induktion Daten
zwischen Mikrorechner 20 und Schalteinheit SE übertragen
werden. Erfahrungsgemäß beträgt die Größe der für eine Datenübermittlung
zu überbrückenden
Distanz bei einem in den Blendrahmen eingeklappten oder leicht angekippten
Schwenkrahmen nicht mehr als zwanzig Zentimeter. Derartige Entfernungen
können
von Transducereinrichtungen problemlos überbrückt werden, so dass eine Steuerung
der Lamelleneinrichtung auch bei einem gekippten Fenster und in
Kombination mit einer Regelung eines Fensterkipp- oder Öffnungswinkels
möglich
ist.
Bei einer nicht figürlich dargestellten
Ausführungsform
sind die Photozellen 18 aus den 7 und 8 durch
Sensoren zu einem Messen einer relativen Luftfeuchte ersetzt, wobei
in Abhängigkeit
von den gemessenen relativen Luftfeuchtigkeitswerten eine Regulation
eines Öffnungs-
bzw. Kippwinkels der Fenstereinrichtung erfolgt. Dadurch kann einem
besonders bei einer Altbaurekonstruktion besonders oft auftretenden
Problem begegnet werden. Durch die nach dem Stand der Technik besonders
dicht ausgeführten
Rahmenkonstruktionen moderner Fenster kommt es bei kalter Außenwitterung
zu einem Feuchtigkeitsstau im Fensterbereich, der oft mit gesundheitsgefährlicher
Schimmelbildung im Fensterbereich bzw. schlecht belüfteten Wandbereichen
einher geht. Durch die Verbindung einer fortlaufenden Feuchtigkeitsdetektion
mit einer gleitenden Variation eines Öffnungs- bzw. Kippwinkels des
Schwenkrahmens kann der Dichtheitsgrad der Rahmenkonstruktion in
Abhängigkeit
von der Raumfeuchte in besonders einfacher Weise durch minimale Öffnungen
bzw. Verkippungen des Schenkrahmens reguliert und eine feuchtigkeitsminimierende
Luftzirkulation innerhalb des Raumes erreicht werden.
Die Anwendungsbereiche der Erfindung
beschränken
sich nicht auf die hier dargestellten Ausführungsbeispiele, sondern sind
im Rahmen fachmännischen
Handelns auf eine Vielzahl elektrisch betriebener Fensterstelleinrichtungen
anwendbar, ohne den Grundgedanken eines in eine Fensterarchitektur
integrierten Meß-,
Steuerungs- und Regelungsbausatzes zu verlassen.