DE4312400C2 - Verfahren zur personenorientierten, lokalen Infrarotbeheizung von Räumen in Niedrigenergiehäusern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, wie es im Oberbegriff des Anspruches 1 beschrieben ist.

Langwellige Infrarotstrahlen, welche Körper und Personen direkt an deren Oberfläche erwärmen ohne die umgebende Luft mit aufzuheizen, werden im Zusammenhang mit thermisch gut isolierten Bausystemen energiewirt­ schaftlich immer interessanter.

Elektrisch gespeiste Infrarot(IR)-Strahler in Form von Kupferflächen, integriert in Styropor- oder Gipsplatten, werden als Wand-, Decken- oder Fußbodenelemente in­ stalliert.

Kern dieser Heizelemente sind Kristallgemische, die Infrarotstrahlen im langwelligen Spektrum der Sonne erzeugen.

Wand- und Deckenstrahler sind tapezierbar und somit völlig unsichtbar. Fußbodenstrahler können mit Belag oder Teppich belegt sein.

Vorteil dieses Heizprinzips sind geringere Installa­ tions-, Energie- und Nebenkosten gegenüber den konventionellen Öl- oder Gas-Heizsystemen.

Durch die ältere Anmeldung gemäß DE 41 36 134 A1 sind z. B. derartige flächenförmige Heizelemente zur Raumbeheizung bekannt, wobei auch schon den physiologischen Bedürfnissen des Raumes Rechnung getrogen wird, indem eine bestimmte Anordnung der Heizelemente getroffen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere drastische Reduzierung der jährlichen Betriebskosten einer Heizungsanlage auf dem Prinzip der strahlenden Wärmeabgabe, zu erreichen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merk­ male im Anspruch 1 gelöst.

Sämtliche in einem Raum installierte IR-Strahler sind einzeln zuschaltbar bzw. in ihrer Heizleistung kontinuierlich ansteuerbar.

Alle Strahler eines Raumes werden mit einer bestimmten Grundleistung versorgt, um über einen Raum-Tem­ peraturfühler eine bestimmte Raumtemperatur (z. B. +14°C) zu gewährleisten.

Ein Außen-Temperaturfühler gestattet, wie üblich, eine witterungsgeführte Temperaturregelung.

Betreten eine oder mehrere Personen einen Raum, so werden sowohl Anwesenheit als auch deren momentane Raum-Positionen fortlaufend über entsprechende Sensorik erfaßt.

Der der Raum-Position zugeordnete IR-Strahler wird automatisch von Raumwärmestrahlung auf eine größere Personenwärmestrahlung geschaltet.

Infolge der bereits vorgeheizten Strahler, wird die vorgegebene personenbezogene Strahlungsleistung in einer relativ kurzen Zeit erreicht.

Wechseln die Personen durch Fortbewegung im Raum ihre Positionen, werden fortlaufend und dynamisch Heiz­ elemente von Raumwärme- auf Personenwärme-Strahlung und umgekehrt geschaltet.

Mit diesem Verfahren wird der Elektroenergie-Verbrauch minimiert, ohne das temperaturbezogene Wohlbefinden von Personen zu beeinträchtigen.

Für eine Erfassung der aktuellen Positionen von Personen in einem Raum bieten sich mehrere Möglichkeiten an:

• - Kontakt- oder kapazitives Prinzip, integriert im Fußboden oder im Bodenbelag (Verfolgung von Zustandsänderungen),
• - Infrarotsensor im zugeordneten Infrarot-Strahler,
• - Räumlich verteilt angeordnete funktechnische Sende- /Empfangstechnik (z. B. Transponderprinzip),
• - Zentrale Erfassung über Video- oder Infrarotkamera.

Werden zusätzlich die Personen untereinander spezifisch geortet (z. B. Transponder 20°C in der Jackentasche), ist die personengebundene Wärmestrahlung den Wünschen einer einzelnen Person anpaßbar.

Version 1 - zentrale Auswertung, Steuerung, Regelung

Alle Heizelemente (z. B. Deckenstrahler) eines Gebäudes, Raumes werden elektrisch so vernetzt, daß von einem zentralen übergeordneten Elektronikmodul (z. B. SPS - Speicherprogrammierbare Steuerung) die Strahlungs­ leistung jedes einzelnen Heizelementes separat steuerbar ist.

Die Ausgangssignale der Personen-Sensorik werden der Programmsteuerung als Eingangssignale zur Verarbeitung zugeführt.

Ein entsprechender Programmalgorithmus, welcher je nach Komplexität auch selbstlernende und/oder unscharfe Logikelemente (Fuzzy-Logic) enthalten kann, entscheidet über die örtliche Aktivierung der zugeordneten Infrarot-Strahler.

So können je nach Aufenthaltswahrscheinlichkeit von Personen in bestimmten räumlichen Planquadraten bzw. auf den Fortbewegungswegen zwischen diesen, bestimmte zeitlich "vorausschauende" Aktivitäten veranlaßt werden. Damit werden systembedingte thermische Totzeiten weitgehend ausgeschaltet.

Version 2 - dezentrale Auswertung, Steuerung, Regelung

Hierbei ist jedem IR-Flächenstrahler ein Sensorelement direkt zugeordnet.

Sensoren können als Kontaktelemente, als kapazitiv wirkende Metallflächen unter dem Teppich oder als Infrarotdetektoren ausgeführt sein.

Registriert ein Sensor die Anwesenheit einer Person, wird der zugeordnete IR-Strahler von "Raumstrahlung" auf "Personenstrahlung" geschaltet.

Eine praktische Realisierung wird stets Komponenten beider Versionen beinhalten.

Fig. 1 zeigt als eines vom vielen möglichen Beispielen eine IR-Strahler-Heizung, integriert in die Decke eines Raumes (3).

Zwischen Fußboden und Spannteppich befindet sich eine Folie.

Diese beinhaltet untereinander dielektrisch isolierte Metallflächen (Staniol), welche sowohl in Anordnung als auch in Abmessungen den darüber an der Decke angebrachten IR-Strahlern entsprechen (1).

Die gebäudezentrale Programmsteuerung/Regelung (2) verarbeitet die zugeführten Signale Außentemperatur (4), Raumtemperaturen (5) und die Personenbewegungen in den Räumen - hier kapazitives Sensorprinzip.

Die Ausgangssignale werden den in den Heizplatten (3) integrierten kontaktlosen Schaltern über eine BUS-Leitung (6) zugeführt (Schwingungspaketsteuerung).

Claims (2)

1. Verfahren zur Betriebskostenreduzierung von Raumheizsystemen mit Infrarot-Flächenstrahlern in Niedrigenergiehäusern mit Anpassung an die physio­ logischen Bedürfnisse des Raumes, gekennzeichnet durch eine in den konventionellen Raumtemperatur-Regelkreis eingebundene sensorgeführte personenorientierte Ansteuerung der einzelnen Flächenstrahlelemente, von ihrer Grundleistung bis zu einer höheren Leistung, wobei eine programmtechnische Ortung und Verfolgung von Personen einhergeht und nur die momentanen Standorte von Personen im Raum mit der erhöhten Heizleistung beaufschlagt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein zentrales programmierbares Reglermodul, welcher Sensordaten selbstlernend verarbeitet und bezüglich Personenstandort und Personenfortbewegungen im Raum, zeitlich vorausschauend Heizelemente mit einer größeren Heizleistung beaufschlagt, als zur Hintergrund-Raumtemperaturheizung erforderlich ist.