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Die Erfindung betrifft ein Heizungssystem, das eine
Steuerzentrale und Heizkörper aufweist, die nit Mitteln zur
Erfassung von Anwesenheit und mit
Sicherheits-Alarmvorrichtungen ausgestattet sind.
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Derzeit gibt es in den Wohnungen zwei Arten von
Heizungssystemen.
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Eine erste Art von Heizungssystem, dezentralisiertes
Heizungssystem genannt, ist am weitesten verbreitet. Bei
diesen System arbeiten die Heizkörper unabhängig
voneinander. Sie sind je mit einem Thermostat und mit
Einstellmitteln versehen, um eine Solltemperatur festzulegen. Dieses
System ist nicht sehr praktisch, da es den Benutzer dazu
zwingt, sich physisch zu bewegen, um alle Heizkörper seiner
Wohnung individuell einzustellen.
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Eine zweite Art von Heizungssystem, zentralisiertes
Heizungssystem genannt, ermöglicht es, an jedem Heizkörper
Solltemperaturen ausgehend von einer Steuerzentrale
festzusetzen, die diesbezüglich Informationen an die Heizkörper
sendet. Der Benutzer kann so sein System ausgehend von
dieser Zentrale programmieren, ohne sich bewegen zu müssen. Er
wählt zum Beispiel eine wöchentliche oder monatliche
Steuerung seines Systems, indem er Solltemperaturen in
Abhängigkeit von der Tageszeit oder vom Tag des Monats, in
Abhängigkeit von den verschiedenen Räumen der Wohnung usw.
programmiert. Es ist ein Nachteil dieses automatischen Systems, daß
es unabhängig von der tatsächlichen Anwesenheit oder
Abwesenheit des Benutzers arbeitet. Zum Beispiel wird der
Benutzer aus wirtschaftlichen Gründen diejenigen Räume weniger
heizen, in denen er sich seltener oder zu unregelmäßigen
Zeitpunkten aufhält. Wenn er einen solchen Raum betritt, muß
er in der Praxis auf den Heizkörper einwirken oder das
Programm der Zentrale ändern, wenn er die Temperatur des Raums
ändern möchte. Auch wenn er einen Raum verläßt, wird die
Temperatur in diesem Raum aufrechterhalten, wenn er das
Systen
nicht anders einstellt.
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Die Druckschrift FR-A-2 521 320 beschreibt ein
Heizungssystem mit einer Steuerzentrale und mit peripheren
Geräten, die auf Heizelemente einwirken, so daß die
Steuerzentrale mit jedem der Geräte in Verbindung steht, wodurch
diese Zentrale gezwungen wird, durchgehend zu arbeiten.
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Es ist ein Ziel der Erfindung, diese Nachteile zu
beseitigen, indem sie ein gemischtes System vorschlägt, bei
dem eine Steuerzentrale es ermöglicht, Solltemperaturen aus
der Ferne zu steuern, und bei dem die Heizkörper so
ausgestattet sind, daß ihr Betrieb in Abhängigkeit von der
Echtzeit-Benutzung der Wohnung angepaßt wird. Auf diese Weise
ist es für den Benutzer nicht mehr notwendig, das
Heizprogramm lokal abzuändern.
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So schlägt die Erfindung ein Heizungssystem für eine
Wohnung vor, das eine Steuerzentrale und mehrere Heizkörper
aufweist, die mit einem Kommunikationsmedium verbunden sind,
um Informationen und Steuerbefehle mit der Zentrale
auszutauschen, wobei jeder der Heizkörper mit Mitteln zur
Anwesenheits-Erfassung ausgestattet ist, um eine Information
über die Anwesenheit einer Person zu erzeugen, dadurch
gekennzeichnet, daß jeder Heizkörper Mittel zur
Informationsverarbeitung, um diese Anwesenheits-Information zu
verarbeiten, und Kommunikationsmittel aufweist, die so ausgebildet
sind, daß sie es den Heizkörpern ermöglichen, direkt
miteinander in Verbindung zu treten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das System
zwei Betriebsarten:
- eine erste Betriebsart, Heizung genannt, bei der die
Mittel zur Informationsverarbeitung Heizmittel in
Abhängigkeit von von der Heizungszentrale über die
Kommunikationsmittel empfangenen Temperatur-Sollwerten steuern, wenn sie
eine Anwesenheits-Information empfangen,
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- eine zweite Betriebsart, Eindring-Alarm genannt, bei
der die Mittel zur Informationsverarbeitung an die
Steuerzentrale mittels der Kommunikationsmittel eine Alarmmeldung
senden, wenn sie eine Anwesenheits-Information empfangen.
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Der Erfinder schlägt also vor, im erfindungsgemäßen
Heizungssystem einerseits ein eigentliches Heizsystem und
andererseits ein Eindring-Alarmsystem zu kombinieren, indem
man die Anwesenheits-Erfassungsmittel der Heizkörper
verwendet.
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Im allgemeinen werden die üblichen Heizungssysteme in
Ländern mit gemäßigtem Klima nur während eines Teils des
Jahres genutzt, typischerweise von Herbst bis Frühjahr. Auch
die Alamsysteme werden im allgemeinen nur dann genutzt,
wenn die Wohnungen leer sind. In beiden Fällen wird die
Investition für das Anbringen dieser Systeme nicht
amortisiert, wenn sie nicht genutzt werden. Außerdem erhöht die
Installation von unabhängigen Heiz- und Alarmsystemen die
Kosten der Installation, des Betriebs und der Wartung. Die
Unabhängigkeit der Systeme erfordert unabhängige Steuerungen
dieser Systeme. Wenn der Benutzer zum Beispiel in Urlaub
fährt, muß er sich einerseits darum kümmern, sein
Heizungssystem auf eine reduzierte Spar-Temperatur einzustellen, und
andererseits sein Alarmsystem einschalten. Die Erfindung
ermöglicht es, diese Nachteile zu beseitigen.
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Vorteilhafterweise enthalten die Heizkörper Mittel zur
Raucherfassung.
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Wie vorher müssen keine unabhängigen Systeme
installiert werden. Außerdem ist es umso interessanter, einen
Rauchdetektor mit einem Heizkörper zu koppeln, als viele
Brände durch elektrische Heizkörper hervorgerufen werden,
entweder aufgrund einer Fehlfunktion oder durch
Nachlässigkeit (zum Beispiel Vorhandensein von Wäsche oder Vorhängen,
die elektrische Konvektionsöfen bedecken).
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das
Kommunikationsmedium das Stromverteilungsnetz der Wohnung.
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Die Nachrichtenübermittlung mittels Trägerstrom ist
einfach durchzuführen und vermeidet die Montage eines
Mediums, das nur zum Informationsaustausch im System dient.
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Weitere Vorteile und Besonderheiten gehen aus der
Lektüre
der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels der Erfindung hervor, die beispielhaft und
keineswegs einschränkend zu verstehen ist und sich auf die
beiliegende Zeichnung bezieht, in der Figur 1 ein
schematisches Diagramm eines erfindungsgemäß hergestellten
Heizungssystems darstellt.
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Das in Figur 1 dargestellte System enthält:
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- eine Steuerzentrale 1,
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- Heizkörper 2a, 2b und 2c,
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- ein Kommunikationsmedium 3, mit dem die
Steuerzentrale 1 und der Heizkörper 2 verbunden sind, um es der
Steuerzentrale 1 und dem Heizkörper 2 zu ermöglichen, miteinander
in Verbindung zu treten.
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Vorteilhafterweise verwendet man das
Stromverteilungsnetz als Kommunikationsmedium, wobei die
Nachrichtenübermittlung über Trägerstrom erfolgt. Die
Nachrichtenübermittlungen erfolgen in üblicher Weise in Form eines Austauschs
von binären Nachrichten, wobei jedes mit dem Medium
verbundene Gerät eine eigene Adresse besitzt.
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Die Steuerzentrale ist mit einem Mikroprozessor und
einer Benutzer-Schnittstelle versehen, die z.B. eine
Tastatur und einen Bildschirm aufweist, um es dem Benutzer zu
ermöglichen, den Betrieb des Systems und die
Solltemperatur(en) jedes Heizkörpers zu programmieren.
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Der Heizkörper 2a, der als Beispiel beschrieben wird,
enthält:
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- Mittel zur Informationsverarbeitung, zum Beispiel
eine Mikrosteuerung 4, um den Betrieb des Heizkörpers zu
steuern,
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- Kommunikationsmittel oder Modem 5, die einerseits mit
der Mikrosteuerung 4 und andererseits mit dem
Kommunikationsmedium 3 verbunden sind, um die Übertragung von
Informationen vom Heizkörper 2 zur Steuerzentrale 1 und den
Empfang von Informationen oder Steuerbefehlen zu erlauben, die
von der Steuerzentrale 1 in Richtung des Heizkörpers 2
ausgegeben werden,
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- einen Heizschaltkreis 6, der zum Beispiel einen
Lastwiderstand aufweist (wenn der Heizkörper ein elektrischer
Konvektionsofen ist), welcher in Reihe mit einem Triac
angeordnet ist, wobei dieser Heizschaltkreis 6 mit der
Mikrosteuerung 4 verbunden ist, die ihn steuert (zum Beispiel,
indem sie auf die Steuerung des Triac einwirkt),
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- einen Thermostat 7, der mit der Mikrosteuerung 4
verbunden ist, um ihr eine Temperaturinformation in Bezug auf
die Umgebungstemperatur zu liefern, was es dieser letzteren
erlaubt, den Heizschaltkreis 6 in Abhängigkeit vom Wert der
Umgebungstemperatur zu steuern,
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- eine Benutzer-Schnittstelle 8, die mit der
Mikrosteuerung 4 verbunden ist und zum Beispiel einen Ein-Aus-
Schaltknopf für den Heizkörper und eine Diode aufweist, die
optisch anzeigt, ob der Heizkörper ein- oder ausgeschaltet
ist,
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- Anwesenheits-Erfassungsschaltkreise 9, die mit der
Mikrosteuerung 4 verbunden sind, um eine
Anwesenheits-Information in Form einer digitalen Nachricht zu erzeugen, wenn
eine Person sich in der Nähe des Heizkörpers 2 befindet,
wobei diese Anwesenheits-Information an die Mikrosteuerung 4
geliefert wird.
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Die Zusammensetzung dieser verschiedenen Elemente wird
nicht näher beschrieben, da diese dem Fachmann bekannt sind.
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Die Anwesenheits-Erfassungsmittel 9 enthalten zum
Beispiel eine oder mehrere der folgenden Vorrichtungen:
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- volumetrische Erfassungsvorrichtung,
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- Infrarot-Erfassungsvorrichtung,
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- Wärme-Erfassungsvorrichtung,
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- Vorrichtung zur Erfassung der Veränderung der
Umgebungs-Lichtstärke.
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Der Heizkörper 2a enthält weiter eine übliche
Vorrichtung zur Raucherfassung 10, die mit der Mikrosteuerung 4
verbunden ist, damit diese an die Steuerzentrale 1 eine
Alarmmeldung sendet, wenn ein Rauch erfaßt wird.
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Von seiner Betriebsweise her gesehen, enthält das
System zwei Betriebsarten:
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- eine erste Betriebsart, Heizung genannt, und
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- eine zweite Betriebsart, Alarm genannt.
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In der Heizungs-Betriebsart arbeiten die Heizkörper als
Heizelemente. Zum Beispiel programmiert der Benutzer für
jeden Heizkörper zwei Solltemperaturen. Eine erste
Temperatur, reduzierte oder Spar-Temperatur genannt, entspricht der
Temperatur, die jeder Heizkörper lokal aufrechterhalten muß,
wenn auflokalem Niveau keine Anwesenheit vorliegt. Eine
zweite Temperatur, Komfort-Temperatur genannt, entspricht
der Temperatur, die jeder Heizkörper lokal aufrechterhalten
soll, wenn eine Anwesenheit erfaßt wird. Diese
Solltemperaturen werden von der Steuerzentrale 1 in Form von
Temperatur-Sollwert genannten digitalen Nachrichten über das
Kommunikationsmedium 3 den Heizkörpern mitgeteilt. Man
verwendet ein übliches haustechnisches Kommunikationsprotokoll,
z.B. mit Aussendung einer Bestätigungsnachricht von den
Heizkörpern zur Steuerzentrale.
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Wenn ein Heizkörper eine Anwesenheit in seiner Nähe
erfaßt, empfängt die Mikrosteuerung des Heizkörpers eine
Anwesenheits-Information von seinem
Anwesenheits-Erfassungsschaltkreis und wirkt daraufhin in Abhängigkeit von der
programmierten Komfort-Temperatur auf seinen Heizschaltkreis
ein. Unter der Nähe eines Heizkörpers versteht man natürlich
den Bereich des Erfassungsfelds seiner Erfassungsmittel.
Vorzugsweise hat jeder Heizkörper in einem Speicher die
Solltemperaturen gespeichert, um arbeiten zu können, ohne
mit der Steuerzentrale in Verbindung treten zu müssen. Der
Anwesenheits-Erfassungsschaltkreis kann Messungen entweder
kontinuierlich oder periodisch durchführen. Gleichzeitig mit
den Solltemperaturen können Zeitverzögerungen für jeden
einzelnen Heizkörper oder alle Heizkörper einprogrammiert
werden, so daß sie zur Spar-Temperatur zurückkehren, wenn nach
der Erfassung einer Anwesenheit diese Anwesenheit
anschließend nicht bestätigt wird. Man könnte das System verbessern,
indem vorgesehen wird, die Anwesenheits-Informationen
wechselseitig
miteinander zu verbinden. Wenn zum Beispiel ein
Heizkörper eine Anwesenheit in einem Raum erfaßt, und wenn
ein benachbarter Heizkörper später eine Anwesenheit erfaßt,
geht der erste Heizkörper in den Spartemperatur-Zustand
zurück und der zweite geht in den Zustand der
Komfort-Temperatur über. Zu diesem Zweck stehen die Heizkörper miteinander
in Verbindung oder, einfacher, senden Meldungen an die
Steuerzentrale, die sich darum kümmert, die Heizkörper zu
steuern, indem sie ihnen Steuermeldungen sendet. Man kann so
variable und an die Position des Benutzers in der Wohnung
angepaßte Zeitverzögerungen der Rückkehr zur Spar-Temperatur
erhalten, wodurch eine Energieersparnis begünstigt wird.
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Andere, komplexere Heizungs-Betriebsarten sind möglich,
ohne die Vorrichtung zu verändern. So kann man z.B. die
Heizung eines Raums vorsehen, der mehrere Heizkörper besitzt,
die mit Anwesenheits-Meßsonden und Bewegungs-Meßsonden
versehen sind. Wenn niemand im Raum ist, bleiben die Heizkörper
auf Spar-Temperatur. Wenn dagegen eine in Bewegung
befindliche Anwesenheit erfaßt wird, können die Heizkörper eine
erste Komfort-Temperatur verwenden. Wenn dagegen die
Anwesenheit unbeweglich wird, z.B., wenn die Person sich in einen
Sessel setzt, können die Heizkörper ihre
Anwesenheits-Informationen miteinander vergleichen, um zu bestimmen, welche
die am nächsten liegenden Heizkörper sind, damit diese mit
einer zweiten Komfort-Temperatur arbeiten, während die
anderen entweder die erste Komfort-Temperatur aufrechterhalten
oder auf eine Spar-Temperatur zurückkehren können. Ein
solcher Betrieb erfordert viele Austauschvorgänge zwischen den
Heizkörpern; wenn die Austauschvorgänge über die
Steuerzentrale laufen müssen, verdoppelt sich die Anzahl von
Nachrichtenübermittlungen automatisch. Die Tatsache, daß die
Nachrichtenübermittlungen mittels Trägerstrom erhöht werden,
kann zu Kollisionen und sogar zum Verlust von Informationen
führen. Vorzugsweise sollten also die Heizkörper direkt
miteinander in Verbindung stehen, was es außerdem ermöglicht,
die eventuellen Ausfälle der Steuerzentrale zu kompensieren.
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Die Tatsache, daß die Heizkörper direkt miteinander in
Verbindung stehen können, ermöglicht es ebenfalls, die
Steuerzentrale in den Spar-Zustand zu versetzen oder sie sogar
abzuschalten, zum Beispiel wegen Wartungsarbeiten, ohne den
Betrieb der Heizanlage in Frage zu stellen.
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Man kann natürlich eine lokale Regelung der Heizkörper
vorsehen. Ihre Schnittstelle 8 enthält dann üblicherweise
ein Regel-Potentiometer, das es ermöglicht, eine nicht
programmierte Heiztemperatur zuzuweisen. Dies ermöglicht es zum
Beispiel, einen Raum zu heizen, während sich niemand in
diesem Raum aufhält, ohne die Spar-Temperatur in diesem Raum
neu programmieren zu müssen. Man kann auch mithilfe
desselben Potentiometers die Komfort-Temperatur in Höhe des
Heizkörpers programmieren.
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Man kann auch Spar-Betriebsarten vorsehen, die mehrere
Temperaturen in Abhängigkeit von der Tageszeit, von dem Tag
oder von dem Stromtarif verwenden. Wenn es sich um eine
Anlage in Büros handelt, kann die Spar-Temperatur zum Beispiel
während des Wochenendes bis auf sieben Grad absinken und zum
Beispiel in der Nacht von Sonntag auf Montag auf vierzehn
Grad ansteigen, während einer Zeitperiode, in der der
Stromtarif sich im Niederlastbereich befindet. Eine solche
Betriebsart kann von der Zentrale oder direkt von den
Heizkörpern geregelt werden.
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An der Steuerzentrale kann ein Schalter vorgesehen
werden, damit der Benutzer allen Heizkörpern auferlegen kann,
auf der Spar-Temperatur zu bleiben, wenn er sich entfernt.
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Wenn in der Alarm-Betriebsart ein Heizkörper eine
Anwesenheit in seiner Nähe oder Rauch erfaßt, sendet die
Mikrosteuerung dieses Heizkörpers eine Alarmmeldung, die eine
Anwesenheit anzeigt, über das zugehörige Modem 5 an die
Steuerzentrale. Die Steuerzentrale reflektiert dann diese
Meldung, entweder indem sie eine Sirene 12 auslöst, oder zum
Beispiel mittels des Telefonnetzes 13. In diesem Fall wird
die Steuerzentrale für die automatische Rufwahl
ausgestattet.
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Man kann auch eine Betriebsart mit automatischer
Anrufannahme vorsehen, um den Zugriff zur Steuerzentrale über die
Telefonleitung zu erlauben, vorzugsweise, indem dieser
Zugriff auf die Kenntnis eines Zugriffskodes konditioniert
wird. Der Benutzer kann dann über das Telefonnetz und seinen
Zugriffskode auf die Steuerzentrale zugreifen und einen
Befehl des Einschaltens der Alarm-Betriebsart geben, wenn er
vergessen hat, dies vor dem Verlassen seiner Wohnung zu tun.
Auch kann der Benutzer mehrere Heizprogramme programmiert
haben und das Programm per Telefon verändern, zum Beispiel
am Vorabend der Rückkehr aus dem Urlaub.
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Das Einschalten der Alarm-Betriebsart über den bereits
erwähnten Schalter erfolgt zum Beispiel, wenn der Benutzer,
wenn er sich entfernt, die Spar-Betriebsweise einstellt. Um
die Alarm-Betriebsart auszuschalten und wieder in die
Heizungs-Betriebsart überzugehen, verwendet man üblicherweise
einen Schlüssel, oder man gibt in Höhe der Steuerzentrale
einen Kode in einen Datensatz ein.
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Für die Redundanz der Kommunikationsmittel kann man die
Steuerzentrale und die Heizkörper mit
Funk-Kommunikationsmitteln 11 versehen.
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Um die Steuerzentrale zu verstecken, kann diese in
einen der Heizkörper der Anlage integriert sein. Der als
Steuerzentrale dienende Heizkörper unterscheidet sich äußerlich
nicht von den anderen Heizkörpern. Er ist mit versteckten
Kommunikationsmitteln versehen, um mit einer Benutzer-
Schnittstelle in Dialogverbindung treten zu können. Die
Benutzer-Schnittstelle kann ebenfalls die Trägerströme
verwenden, um mit der Steuerzentrale in Dialogverbindung zu
treten. Ein mit üblichen PCS kompatibler Rechner mit einer
Kommunikations-Schnittstelle über Trägerströme ist bestens
geeignet.
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Zur Sicherheits-Redundanz können mehrere Heizkörper die
Aufgabe haben, bei Ausfall der ersten Alarmzentrale zu einer
Alarmzentrale zu werden. Es reicht dann, Heizkörper
auszuwählen, die sich in der Nähe des Verlaufs der Telefonleitung
befinden, um die Telefonanschlüsse so gut wie möglich
verdecken zu können.