WO2015074729A1 - Steuerungsverfahren und steuerungsvorrichtung zum klimatisieren eines raums - Google Patents

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WO2015074729A1
WO2015074729A1 PCT/EP2013/074621 EP2013074621W WO2015074729A1 WO 2015074729 A1 WO2015074729 A1 WO 2015074729A1 EP 2013074621 W EP2013074621 W EP 2013074621W WO 2015074729 A1 WO2015074729 A1 WO 2015074729A1
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Lothar HERGARTEN
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G.A.D. Global Assistance And Development Corporation Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to the control of an air conditioning system comprising a number of air conditioning devices, for air conditioning a room, in particular for bringing about a specific room temperature and / or a certain indoor humidity.
  • the present invention is directed to a corresponding control method and to a corresponding control device.
  • An essential goal of air conditioning measures which in the present case all targeted measures for influencing a room climate, such as the indoor air humidity, the room air temperature and / or in-room light radiation (brightness) are understood, nowadays is as accurate as possible with the lowest possible energy and cost to produce certain climatic conditions in a room to be conditioned.
  • the method described there is a method for controlling the climate in a weather-dependent building or plant area.
  • load data profiles are stored in which known internal factors such.
  • control data for controlling air conditioners arranged in the building or plant area is calculated.
  • the time availability of the air conditioners is included in the calculation via availability profiles.
  • the calculation results in predefined target values of future climate data in climate data profiles.
  • the control data is data for controlling the air conditioners at a time prior to the time when future climate data is to be achieved. This is intended to provide predictive control of the air conditioners.
  • the building or plant area to be controlled is displayed as a computer model on a computer.
  • the mapping is done by means of individual modular model elements, which represent, for example, walls, windows and the like with defined thermal properties.
  • a disadvantage of the previously known method is that influencing factors such as weather, thermal properties of elements of a room to be conditioned and load data profiles are taken into account in the control of an air conditioning device only insofar as they should lead to flat climatic curves and timely provision of the climatic target values.
  • a flat air-conditioning curve can save energy costs and make air conditioning units comparatively small. However, this does not exhaust the entire energy and cost saving potential.
  • Object of the present invention is to propose a method and apparatus for energy and cost-saving inducing a room climate. According to a first aspect of the present invention, this object is achieved by a method having the features of independent claim 1. A second aspect of the present invention forms the control device according to claim 15. Features of advantageous developments are given in the dependent claims. a) Basic ideas and some exemplary embodiments and application scenarios
  • the present invention includes the idea that the energy and / or energy costs for bringing about a particular indoor climate can be reduced by introducing the temporal entry of the predicted room climate into the space envelope and / or into the room by inducing a certain climate parameter value difference, in particular before the target period the at least one volume content element is delayed.
  • This is namely - in colloquial terms - created a kind of counter-climate, which preferably does not deviate from a possibly given current target climate and counteracts the entry of predicted indoor climate in the target period, as far as the latter deviates from the target climate.
  • a particular one is caused climate parameter value in the space envelope and / or in the space content element according to the invention based on the predicted deviation by consideration or use of the climatic storage potential of the space envelope and / or the space content elements.
  • a predicted undesirable development of the room climate that is to say the deviation, can be counteracted, for example, at an early stage by a cost-effective / free induction of the value difference of a specific climatic parameter into the volume-content element.
  • the climatic curve of the room to be air conditioned according to the invention is therefore not necessarily flat, but may sometimes also have steep sections, as long as this reduces the effective energy expenditure or costs for the energy expenditure.
  • a specific climatic parameter eg. As temperature
  • an active cooling of the space envelope and / or the at least one space content element takes place. Due to the thus provided by the envelope and / or by the volume content element low temperature excessive heating on the following day is counteracted cost-effective or even free.
  • the value difference is determined as a function of the predicted deviation, preferably in a mathematical manner.
  • the value difference determined in this way indicates that a temperature difference of, for example, + 15 ° C. or -10 ° C. must be produced in the space content element and / or in the space envelope at a specific point in time before the beginning of the target period in order to counteract the predicted deviation.
  • the control method preferably also includes the calculation of an amount of energy required to bring about the value difference in the volume and / or space envelope. For example, the calculation of the amount of energy is based on the previously acquired storage capacity data.
  • the storage capacity data are - as stated - indicative of the climate-parameter-related storage capacity of the space envelope and / or the at least one space content element.
  • a certain amount of an environmental parameter such as a certain amount of heat and / or a certain amount of humidity is supplied or the space content element and / or the space envelope is withdrawn.
  • a quantity of heat calculated on the basis of the storage capacity data is supplied to the volume-content element and / or the space envelope.
  • time data are preferably also detected which are indicative of how quickly the value difference can be brought about in the space content element and / or in the space envelope, so that an exact timing of the processes can take place before the target period. For example, it is determined how quickly the space envelope and / or the at least one room content element heat energy can be supplied or can be withdrawn in order to effect a certain temperature difference in this.
  • the control method thus includes the space envelope, such as a room wall, and optionally the at least one room content element, such as the room air or spatial equipment, preferably several, active in the air conditioning of the room and uses their storage capacity, preferably taking into account current costs for the use of at least one air conditioning device.
  • the at least one air-conditioning device brings about the value difference of the at least one climate parameter with the exclusive use of the outside climate, which immediately surrounds the space.
  • a cost-operable air conditioning device By bringing about the value difference by means of a cost-operable air conditioning device, a kind of counter-climate is created, which counteracts the predicted deviation from the desired climate during the target period.
  • the expression "acting contrary to the predicted deviation” means in this case that causing the value difference of the climate parameter delays the predicted time of occurrence of the deviation from the target climate during the target period, for example with the result that an intervention of another, possibly more expensive air conditioning device to comply with the future target climate in the room later or in the best case is not necessary.
  • the target climate in the target period can be provided inexpensively because, for example, conventional or costly air conditioning devices must be activated at a later date or not at all.
  • the ambient air surrounding the room can be used free of charge or cost-effectively by means of the at least one air-conditioning device to bring about the specific value difference in the space envelope and / or in the at least one room content element, ie, for example in the space envelope and / or in to store the at least one room content element cold or heat, so that the stored heat or cold from the space envelope and / or the at least one space content element can be successively delivered to the room to be air conditioned. This counteracts the predicted deviation.
  • a value difference of at least one climate parameter is brought about by using the at least one air conditioning device, the at least one air conditioning device preferably exclusively serving the space uses the surrounding outdoor climate.
  • a specific value of a climate parameter can thus be kept in the space envelope and / or the space content element so as to avoid or at least delay time later, sometimes more expensive operation of one or more other air conditioning devices.
  • at least one value of a climate parameter is thus supplied in a forward-looking manner, taking into account, in particular, the storage capacity data and the weather forecast data in the space envelope and / or the at least one space content element and stored there.
  • the predetermined target climate does not indicate a single climate parameter value but a climate parameter value range.
  • a climate parameter value range is used to convert the current room climate using the current outside climate in the direction of an upper or lower limit value of the setpoint climate parameter value range. If the deviation indicates, for example, an exceeding of a specific climate parameter value, then the lower limit value tends to be sought, in particular if the weather forecast data for the outdoor climate during the target period indicate an exceeding of the upper limit value.
  • the upper limit value tends to be sought, in particular if the weather forecast data for the outdoor climate also indicate that the outdoor climate has fallen short of during the target period.
  • the use of further air conditioning devices can be further delayed or avoided and thus costs and / or energy can be saved.
  • the space envelope and space content elements are currently conveniently available by means of the air conditioning device using the outside climate or using another Source in advance, z. B. by nocturnal outside air or provided by a photovoltaic system electric power, so far cooled down that with increasing daytime temperatures at the beginning of the target period exactly the target temperature or the lower limit of the target temperature value range is reached.
  • the advantages of this embodiment are that the reproached in the space envelope and in the room content elements climate parameter value (here "cold") after the beginning of the target period is still released to the indoor air and thereby in turn a later or in the best case, no use more expensive / conventional air-conditioning measures is required as long as the upper limit is not exceeded b) Definitions The following describes characteristics of the control method according to the invention in more detail.
  • the room to be air-conditioned may be a room of a building, such as a seminar room, a study, and the like, a greenhouse, a warehouse for storing objects such as food or industrial items, an animal house, a terrarium, a swimming pool , a winter garden or any other room.
  • Characteristic of the room to be air-conditioned is a room envelope which at least partially limits the space objectively, and optionally one or more room contents elements located in the room.
  • the space envelope is formed for example by a wall, a door, a window, a glass wall, a ceiling, a room floor and / or the like.
  • the optionally present at least one room content element is to be found in the room.
  • the space content element may be solid, liquid and / or gaseous Form present.
  • An example of a gaseous volume-content element is, for example, the room air.
  • a liquid volume-content element is, for example, water.
  • Fixed room contents elements are, for example, furniture such as tables, cabinets, chairs, appliances and other furnishings.
  • the air-conditioning device which is designed to bring about said value difference of the climatic parameter, can be designed in various ways.
  • the air conditioning apparatus includes one of the following: an electrically operated window opener, an electrically operated door opener, an electrically operated blind device, a fan, a shading device, a heater, a room humidifier, a room dryer, an air conditioner for cooling the room.
  • the air conditioning device may provide an interface between the room and the surrounding environment having the outdoor climate.
  • the space envelope and / or the space content element on the one hand and the air conditioning device on the other hand can also be integrated in one unit.
  • An example of such a unit is a Jardinau hwand with high heat capacity and preferably high thermal absorption and / or release rate (low thermal resistance), which is formed, the direction of recording / release of heat or cold as by lamellar, thermal, for example by opening and closing insulating interior and exterior wall to change.
  • a wall for example, at night by opening the lamellar,contentbewandung with closed iensbewandung record cold that it delivers during the day at prevailing relatively high temperatures by opening the inner plates (with closed Au ruined) to the room air.
  • inducing a value difference of a particular climate parameter in the space envelope and / or the space content element may include: lowering or raising the temperature of the space wall; the air humidity of the room air is changed; the temperature of a water in a basin or in a vessel of the room is changed; the prevailing light intensity in the room is changed, and so on.
  • the air conditioning device thus actively and deterministically alters a value of a climatic parameter that is currently present in the space envelope and / or the space content element.
  • the climate parameter can be, for example, the following: temperature, air humidity, light intensity, air circulation, air quality (ionization, pollutant contents, etc.), light spectrum, etc.
  • the computational model is indicative of the climatic behavior of the room, for example for the thermal behavior.
  • heat capacities, heat sources and / or thermal resistances and / or surface colors (with regard to the reflection and transmission behavior of surfaces under light irradiation) and / or sources of air humidity or the like are detected, ie properties of the room used for Change a value of one or more climate parameters can lead and / or influence such.
  • storage capacity data is detected which is indicative of a climate-parameter-related storage capacity of the space envelope and / or of the optionally present at least one volume content element.
  • storage capacity data indicates how much heat can be stored in the enclosure / space element and optionally how long such storage takes.
  • the storage capacity data may also be indicative of moisture storage capacity or the like.
  • data which not only indicate the storage capacity but also a time constant which are indicative of the storage and / or delivery of the storage contents are preferably also detected.
  • a thermal resistance value is also detected, which, together with the heat capacity, indicates how quickly the space envelope and / or the room contents element absorbs or releases the heat.
  • such data is also referred to as memory speed data.
  • heat dissipation resistances and heat absorption resistances and heat storage capacities of all space content elements can be detected, so that after mapping preferably a complete climatic computing model such as a complete thermal calculation model of the space to be conditioned (shell and contents) in the form of Computational model data is present.
  • a complete climatic computing model such as a complete thermal calculation model of the space to be conditioned (shell and contents) in the form of Computational model data is present.
  • These heat dissipation resistances and heat absorption resistances then become active in all calculations taken into account, for example, insofar as between the end of the anticipatory storage (bringing about the specific value difference) and the beginning of the target period losses may occur in terms of stored cold or heat.
  • the control method includes receiving and storing time-dependent weather forecast data.
  • the weather forecast data are indicative of a weather in the external environment of the room during the target period, preferably also for periods immediately before the target period. They therefore specify a predicted outdoor climate that influences the climate in the room (indoor climate).
  • the weather forecast data include, for example, temperature data, wind data, solar radiation data, and / or humidity data.
  • the weather influences the development of the indoor climate before and during the target period.
  • predicted climate data are calculated which are indicative of the predicted climate that would arrive in the room to be climatized without the intervention of an air conditioning device during the target period, preferably also before the target period. It is thus predicted how the climate would develop without active intervention of any air conditioning device in the room to be air conditioned.
  • the forecast can be made at defined times, which are respectively before and preferably in the target period.
  • the target climate area area data indicating a desired climate in the destination period.
  • Such data may be entered by a user, for example via a dedicated user interface.
  • the desired climate temperature range data thus define a desired climate, for example a climate bandwidth, ie a climate parameter value range.
  • the target climate range data indicates that a room temperature must be between 20 and 25 ' regarding between eight o'clock in the morning and twenty o'clock in the evening.
  • the value range can also be much smaller or larger.
  • Such a range of values has an upper and a lower limit.
  • the upper limit is 25 ⁇ and the lower limit is 20 ° C.
  • the target climate zone area data may also be indicative of the fact that the Room temperature should always be between 5 ° Celsius and 20 ° Celsius and the room humidity, for example, between 40% and 90%, whereby the setpoints between the individual climate parameters also depend on each other or correlate with each other, eg at a lower air humidity, the room air temperature a higher limit Has.
  • the target climate zone area data may also be indicative of an exact climate curve that indicates, for example, an exact temperature and / or humidity history. However, since a room climate can usually only be set with a certain tolerance, such a curve should also be encompassed by the term of the desired climate zone area data.
  • the desired climate temperature range data can thus specify the desired time profile of a single or a plurality of climate parameters.
  • the at least one air-conditioning device is designed to influence its single or multiple climate parameters in or in its values in such a way that a target climate in the target period can be set in the room or can be at least tended towards it.
  • the method further provides that a deviation is calculated between the predicted climate data and the target climate area range data, that is, it is predicted how it would or would result if the room climate is not influenced by the air conditioning device.
  • indicative variance data is provided for the predicted variance.
  • At least one value difference of at least one climatic parameter is determined, which is to be brought about in the space envelope and / or in the at least one space content element by means of the at least one air conditioning device before the target period in order to counteract the predicted deviation.
  • the predicted deviation indicates that the room air temperature will exceed ⁇ 'C.
  • the method can provide that the space envelope and / or the at least one space content element is cooled down by a specific temperature difference before the target period, for example by means of nocturnal outside air, in order to cool the room air during the target period, so that exceeding the room air temperature exceeds a setpoint Value is delayed or avoided.
  • the value difference in this case is indicative of the degree of cooling.
  • the determination of the value difference preferably takes place below Consideration of a target size to be optimized, which is, for example, to be minimized costs or energy inputs. According to this, preference is given to both the selection of the respective air conditioning device to be used in each case (for example, admission of nocturnal outside air over conventional room air cooling) and its intensity and duration of use.
  • the determined value difference is then brought about by means of the air-conditioning device in the volume-content element and / or in the space envelope in order to counteract the predicted deviation.
  • the air-conditioning device in the volume-content element and / or in the space envelope in order to counteract the predicted deviation.
  • Certain amount of heat energy eg. By means of warm Au to Kunststoff stored in the space content element and / or in the space envelope, if the predicted deviation indicates that a subcooling of the room air will take place or it will be the space content element and / or the space envelope a specific Extracted amount of heat energy, ie energy dissipated, if the forecast indicates that overheating will take place.
  • the bringing about of the value difference that is, for example, the supply or removal of heat and / or moisture, into or out of the spatial content element, preferably does not lead to a current deviation between an actual climate and a desired climate, if such the current period is given.
  • the control method according to the invention is stored, for example, as a computer program in a memory of an air conditioning system which comprises the at least one air conditioning device.
  • the air conditioning system is designed to carry out the control method according to the invention as a program code.
  • For receiving and storing the computational model data, the storage capacity data, the target climatic area area data and the weather prediction data, means such as receiver and / or user input means are provided.
  • a first air conditioning device and a second air conditioning device are available for air conditioning the room.
  • the first air conditioning device is adapted to induce a particular value of a particular climate parameter in the space envelope and / or in the space content element using a first air conditioning source and the second air conditioning device to induce a particular value of the determined climate parameter in the space envelope and / or in the space content element
  • a second air conditioning source is formed, and wherein for effecting the value difference in the space envelope and / or in the space content element optionally the first or the second air conditioning device depending on costs for the use of the first and the second air conditioning source is selected.
  • the first air conditioning device is, for example, an air conditioning device for using a free available external climate parameter such as heat, cold or humidity, so z.
  • B. a window opening or Ent-A / shading system of a conservatory.
  • the first air conditioning source is, for example, the outside air surrounding the room to be conditioned.
  • the first air conditioning device is thus, for example, a window opener, a shading device or the like.
  • the cost of bringing about the difference in value by means of the first air conditioning device thus arises primarily through the short-term operation and the associated wear of the first air conditioning device, but not by the conversion of a costly energy source such as oil or electricity.
  • the second air conditioning apparatus is, for example, an electricity-operated conventional air-conditioning apparatus for heating or cooling the room.
  • the control method in this embodiment also preferably includes receiving and optionally storing cost data indicative of the cost of using the first air conditioning source and the cost of using the second air conditioning source.
  • cost data may e.g. supplied by electricity, gas or oil suppliers or suppliers of other air conditioning output energies.
  • cost data provided by a user himself such as wear and / or maintenance of air conditioning devices, may also be provided be taken into account.
  • the method may additionally be carried out under the assumption that a certain air conditioning source is always available free of charge or at certain times, such as the outside air surrounding the room, such as cool air, warm air, wind, humidity, solar radiation, etc.
  • the at least one air conditioning device here the first air conditioning device, is configured to operate using an air conditioning source provided by the outside air, such as an electric window and / or door opener, a fan for exchanging indoor air and outdoor air, an active room wall is designed to adapt their thermal resistance to the outside climate and / or their thermal resistance to the room climate, such as an electrically driven thermally insulated blind or the like.
  • an at least one air conditioning device can be deposited that the at least one climate parameter, the value of which can be changed by the air conditioning device is free or to a certain extent cost and it must be received in the most favorable case no further relevant cost data.
  • such free / favorable, preferably external climate parameters are to be considered, which are not directly but indirectly, especially after conversion to other climatic parameters in the room climatically effective.
  • nocturnal wind through a wind turbine can be used to store or operate a heat exchanger / condensation process for the purpose of spatially storing cold in order to proactively counteract the expected next morning warming according to the weather forecast data.
  • a photovoltaic system can be used to operate with the aid of solar energy after conversion into electricity, a heat exchanger air conditioner and preheat in this way a Jardin arrivednd cost-effective or pre-cool.
  • the first air conditioning device and the second air conditioning device each use different air conditioning sources from each other to air condition the room.
  • heating the room by means of the second air conditioning device is based on the use of fuel oil, gas, district heating or electricity.
  • the first air conditioning device is in the form of a powered window opener or fan, for example.
  • the respective climate parameters are thus provided by the outdoor climate free /-favorable.
  • the costs for the operation of the Air conditioning devices as such, so for example for the operation (the regulation) of an electric window opener, a Ver / Entschattungsstrom or the operation of a control system of an oil heater.
  • the cost for the use of the first and the second or even further air conditioning sources not only the pure energy costs for the use of the air conditioning source, but in particular also operating costs, maintenance costs and / or depreciation costs for the air conditioners and possibly interest and other costs considered.
  • the goal of the tax procedure can be considered not only to minimize the use of energy or to minimize costs, but possibly also to maximize the yield.
  • mention may be made here of a glass greenhouse whose crop growth yield usually depends heavily on the climate parameters of light, room air temperature and / or room air humidity. In this case, the mere observance of a climate control area may not be sufficient.
  • the growth yields of the plants that are to be assigned to the various climate parameter constellations must also be taken into account.
  • a user may enter weighting factors for energy quantities or energy costs, depending on whether they are "good” or “bad” energy, e.g. B. in ecological terms, acts. So it makes sense, for example, with its own wind power or solar power generated electricity cost with a z. B. lower and by a coal-fired power plant to provide a higher weighting factor, which in the result may (and possibly should), that the power generated by the wind turbine or photovoltaic system is mathematically preferred, although the electricity generated by the coal power plant actually cheaper.
  • the latter can z. B. be the case if included in the cost of the electricity generated by wind turbine or photovoltaic system and the transferred investment costs.
  • the term cost does not only cover monetary quantities, but may also include user preferences with regard to preferred air conditioning sources, whereby these user preferences may also be time-dependent.
  • means are provided for allowing a user to enter data indicative of the user preferences so that these data may be considered as part of the cost data in the selection of the first or second air conditioning device.
  • the costs thus indicate the total costs incurred in bringing about the determined value difference by means of the respective air conditioning device for the user. Not only objective monetary factors (such as acquisition costs, interest costs, depreciation, energy carrier costs, etc.) are taken into account, but preference is also given to subjective user-specific user preferences.
  • control method according to the invention is not limited to the use of two different air conditioning devices, but it is also provided in embodiments that only one or more than two air conditioning devices are used for air conditioning of the room.
  • the first or the second air conditioning device is selected as a function of costs for the use of the first and the second air conditioning source to bring about the previously determined as a function of the predicted deviation value difference of the climate parameter in the space envelope and / or the space content element.
  • the comparison of the costs in terms of the use of the first and the second air conditioning source is thus not only in the target period, but in anticipatory manner before, for example, a few hours or days before the target period, in particular based on the weather forecast data.
  • the room content element is actively deprived of heat by means of the first air-conditioning device, for example by opening a window, because the outside climate currently represents the cost-effective or energy-efficient air-conditioning source for this purpose.
  • time-dependent load profile data are furthermore received and stored, the load profile data indicating an anticipated climatic influence on the room to be conditioned beyond the external climatic influences before and / or in the target period.
  • Such an influence on the room climate for example, by using the room, z.
  • a certain number of people in the room is expected for a certain period of time.
  • plants, food and / or animals are stored in the room at a certain time.
  • Such factors are reflected by the load profile data, and preferably the calculation of the predicted climate data is done using this load profile data additionally.
  • the load profile data indicate, for example, at what times how many people are in the room to be air-conditioned.
  • a control device for air conditioning a room which has a room envelope and optionally at least one room content element in the room, using at least one air conditioning device, wherein the at least one air conditioning device for inducing a certain value of a specific climate parameter in the space envelope and / or in the space content element is formed.
  • control device of the second aspect of the present invention is configured to carry out the method of the first aspect of the present invention.
  • the control device shares the advantages of the control method according to the invention.
  • Preferred embodiments of the control device correspond to the above-described embodiments of the control method, in particular as defined in the dependent claims.
  • Fig. 1 is a climate diagram in a schematic and exemplary
  • Fig. 2 is a schematic and exemplary representation of a
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a climate diagram 1.
  • the climate diagram 1 indicates the time on the abscissa axis, for example in hours (h), and on the ordinate axis the temperature, for example in degrees Celsius CC). Instead of the temperature, it could also be one or more other climate parameters, such as the humidity, the light spectrum, the light intensity, etc., or a combination of these parameters.
  • the temperature T is present only an exemplary climate parameter.
  • the climate diagram 1 contains several progress curves.
  • a target climate is defined by target climate range data SKD.
  • target climate range data SKD target climate range data
  • a desired room air temperature between the beginning (time ti) and the end (time t 2 ) of a target period T between a certain temperature Ti (lower limit value SKDU of the target climate temperature range) and a second specific temperature T 2 ( upper limit value SKDO of the target climate value range).
  • the climate diagram 1 shows the course of the expected outside temperature, which is defined by the weather forecast data WVD.
  • the outside temperature indicates the temperature of the environment immediately surrounding the room to be conditioned.
  • the climate diagram 1 shows a course of a predicted room temperature, which is indicated by predicted climate data PKD.
  • climate diagram 1 shows two room temperature developments A and B, which can be achieved using the control method according to the invention, which will be explained in more detail below with simultaneous reference to FIG.
  • the method 100 includes the following steps:
  • the space envelope and the space content elements are mapped as a computational model, and the computational model is stored in the form of computational model data.
  • storage capacity data which are indicative of a climate parameter-related storage capacity of the space envelope and / or of the at least one space content element are also detected in step 1 10.
  • the storage capacity is the heat capacity of a room wall.
  • the storage capacity data thus indicate the heat capacity of the room wall, which at least partially limits the space to be conditioned to the outside.
  • climate parameter acquisition and climate parameter delivery rates of the spatial content elements are further detected.
  • an assessment of the brightness / darkness of the space envelope and of the spatial content objects is considered, which is known to be decisive for the reflection or conversion of sun into heat (in space).
  • the time-dependent weather forecast data WVD are received and stored.
  • the weather forecast data WVD is indicative of a temperature history during the target period T, as shown in FIG.
  • a temperature below the temperature Ti is present at the time t 0 and a temperature of T 3 or T 4 at the times t 1 and t 2 .
  • the time-dependent target climate zone area data SKD is received and stored, and this target climate area area data SKD indicates a target climate in the target time period T.
  • the target climate zone area data SKD are indicative of a temperature range, as shown schematically in FIG.
  • the desired climate zone area data SKD are entered, for example, by a user via a corresponding interface, for example remotely via the Internet or directly on site at an input mask of an air conditioning system which comprises the at least one air conditioning device. According to the example shown in FIG. 1, therefore, a temperature between Ti and T 2 is desired in the target period T.
  • predicted climate data PKD indicative of a predicted climate that would occur in the target space without intervention of any air conditioning apparatus in the target period T is calculated.
  • the forecasted climate data PKD are indicative of a predicted temperature profile.
  • Such a predicted temperature profile is also shown schematically in FIG. 1. Accordingly, there is a temperature T 0 at the time t 0 , which would first decrease due to the outside temperature according to the course WVD and then further increase until it reaches a maximum in the target period T and then again - in accordance with the outside temperature WVD - would decrease.
  • a deviation AW between the predicted climate data PKD and the target climate zone area data SKD is predicted.
  • the deviation AW is thus a predicted deviation and not a current actual deviation. It can clearly be seen in FIG. 1 that a lack of intervention of the air-conditioning device would lead to a considerable exceeding of the room temperature above the setpoint temperature according to curve SKD.
  • the deviation AW can be time-dependent; for example, the deviation at the beginning of the target period T (time ti) differs from the deviation at the end of the target period T (time t 2 ).
  • step 160 depending on the predicted deviation AW, a determination of at least one value difference of at least one climatic parameter which is to be brought about in the space envelope and / or in the at least one space content element by means of the at least one air conditioning device before the target time period T by the predicted deviation AW counteract. It is therefore important to avoid or delay the occurrence of the predicted deviation.
  • the particular value difference can be time-dependent.
  • step 170 the determined value difference in the space envelope and / or in the at least one space content element is brought about by means of the at least one air conditioning device, so that the setpoint climate is present in the room at the beginning of the target time period (T), ie at time ti. As shown in FIG.
  • the bringing about of the value difference in the space envelope and / or in the at least one room content element by means of the at least one air conditioning device takes place optimally using the climate-parameter-related storage capacities in the best possible manner in terms of energy or cost minimization or yield maximization.
  • the pre-cooling of the room is not so significant that a Exceeding the room temperature above the upper limit SKDO is avoided. It can clearly be seen in the schematic FIG. 1 that the room temperature during an end period TE in the target period exceeds the upper limit value.
  • the room air is therefore cooled down even more clearly below the target temperature ⁇ for the beginning of the target time period T until shortly before the start of the target period T, for example until time ti x .
  • the at least one air conditioning apparatus for utilizing this external air conditioning source may be a powered window opener and / or a powered door opener for supplying the outdoor air or a powered darkening means such as a blind to darken the room to be air conditioned brighten.
  • a powered window opener and / or a powered door opener for supplying the outdoor air or a powered darkening means such as a blind to darken the room to be air conditioned brighten.
  • the room air is regulated in such a way that it coincides with the lower limit value SKDU at the beginning of the target period, whereas a certain amount of energy has been deliberately extracted from other room content elements, in particular the room wall, free of charge, so that it has a temperature of, for example, 15 ° C , against this, if necessary, warm outside air can be supplied to the room to be conditioned by means of a further air-conditioning device.
  • the room air temperature is thus brought from 15 ° C to 20 'ffens by supplying warm (daytime) outdoor air, while the room walls, ceilings, floors and other room content elements due to the anticipatory storage of cold, so due the anticipatory bringing about the specific value difference, still have a temperature of 15 ° C.
  • the weather forecast data WVD and optionally on the additional basis of load profile data are used in advance to induce the value difference of the specific climate parameters in the space content elements and / or the space envelope to target the exact target climate with the lowest possible Energy and cost to comply.
  • time-dependent cost data are received and stored which are indicative of the costs of using a plurality of air conditioning devices, in particular current costs and costs incurred in the target period. Based on these costs, it may be selected whether a first air conditioning device or a second air conditioning device is used to bring about the value difference of the climate parameter in the space envelope and / or in the space content elements.
  • the cost data can also be received continuously and indicate current and forecast costs, whereby the forecasted costs can be continuously revised.
  • alternative climate yields as the difference between air conditioning (rather) revenues and air conditioning costs may be determined for comparison and determination of the optimal air conditioning program when conditioned by air conditioning, such as in glass greenhouses.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerungsverfahren zum Klimatisieren eines Raumes. Erfindungsgemäß wird eine Klimaentwicklung (PKD) in dem Raum unter Berücksichtigung des klimatischen Verhaltens des Raumes, von Wettervorhersagedaten und von Lastprofildaten berechnet. Sodann wird zwischen der prognostizierten Klimaentwicklung und einem Sollklima (SKD), das während eines Zielzeitraums (T) in dem Raum gewünscht ist, eine Abweichung (AW) berechnet. In Abhängigkeit dieser Abweichung (AE) wird vor dem Zielzeitraum (T) in der Raumhülle und/oder in einem Rauminhaltselement unter Nutzung des Außenklimas ein Wert eines bestimmten Klimaparameters verändert, so dass der prognostizierten Abweichung vorausschauend und kostengünstig entgegengewirkt wird.

Description

STEUERUNGSVERFAHREN UND STEUERUNGSVORRICHTUNG ZUM
KLIMATISIEREN EINES RAUMS
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft das Steuern einer Klimaanlage, die eine Anzahl von Klimatisierungsvorrichtungen umfasst, zum Klimatisieren eines Raumes, insbesondere zum Herbeiführen einer bestimmten Raumtemperatur und/oder einer bestimmten Raumluftfeuchtigkeit. Die vorliegende Erfindung ist gerichtet auf ein entsprechendes Steuerungsverfahren sowie auf eine entsprechende Steuerungsvorrichtung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein wesentliches Ziel von Klimatisierungsmaßnahmen, worunter vorliegend sämtliche zielgerichteten Maßnahmen zur Beeinflussung eines Raumklimas, wie der Raumluftfeuchtigkeit, der Raumlufttemperatur und/oder der im Raum befindlichen Lichtstrahlung (Helligkeit) verstanden werden, besteht heutzutage darin, möglichst zeitgenau mit einem möglichst geringen Energie- und Kostenaufwand bestimmte Klimaverhältnisse in einem zu klimatisierenden Raum herzustellen.
Die der DE 100 13 447 C1 offenbart ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 .
Das dort beschriebene Verfahren ist ein Verfahren zur Steuerung des Klimas in einem wetterabhängigen Gebäude- oder Anlagenbereich. Dort werden automatisch Wettervorhersagedaten von einer regionalen Wetterstation abgefragt. Ferner sind Lastdatenprofile gespeichert, in denen bekannte interne Einflussfaktoren, wie z. B. der Aufenthalt von Menschen, die beispielsweise Wärme abgeben können, hinterlegt sind. Auf Grundlage der Wettervorhersagedaten und der Lastdatenprofile werden Steuerdaten zur Steuerung von in dem Gebäude- bzw. Anlagenbereich angeordneten Klimageräten berechnet. Die zeitliche Verfügbarkeit der Klimageräte fließt über Verfügbarkeitsprofile in die Berechnung ein. Durch die Berechnung werden in Klimadaten-Profilen vorgegebene Zielgrößen zukünftiger Klimadaten erreicht. Bei den Steuerdaten handelt es sich um Daten zur Steuerung der Klimageräte zu einem Zeitpunkt, der vor dem Zeitpunkt liegt, zu dem zukünftige Klimadaten erreicht werden sollen. Damit soll eine vorausschauende Steuerung der Klimageräte erfolgen. Der zu steuernde Gebäude- bzw. Anlagenbereich ist als Rechenmodell auf einem Computer abgebildet. Die Abbildung erfolgt mit Hilfe einzelner modularer Modellelemente, die beispielsweise Wände, Fenster und dgl. mit definierten thermischen Eigenschaften darstellen.
Auf diese Weise kann mithilfe des aus der DE 100 13 447 C1 vorbekannten Verfahrens - so dessen erklärtes Ziel - mit möglichst flacher Verlaufskurve und den aus dieser resultierenden Energie- und Investitionsersparnissen, die sich aufgrund einer kleinen Dimensionierung der Geräte ergeben sollen, eine in zeitlicher Hinsicht anforderungsgerechte, also rechtzeitige Bereitstellung der klimatischen Zielwerte erreicht werden.
Nachteilig an dem vorbekannten Verfahren ist, dass Einflussfaktoren wie Wetter, thermische Eigenschaften von Elementen eines zu klimatisierenden Raums und Lastdatenprofile bei der Steuerung einer Klimatisierungsvorrichtung nur insoweit berücksichtigt werden, als dass sie zu flachen Klimaverlaufskurven sowie zur rechtzeitigen Bereitstellung der klimatischen Zielwerte führen sollen. Durch eine flache Klimatisierungs-Verlaufskurve lassen sich zwar Energiekosten sparen und Klimageräte vergleichsweise klein dimensionieren. Jedoch ist dadurch noch nicht das gesamte Energie- und Kostensparpotential ausgeschöpft.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum energie- und kostensparsamen Herbeiführen eines Raumklimas vorzuschlagen. Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 . Einen zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung bildet die Steuerungsvorrichtung gemäß dem Patentanspruch 15. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. a) Grundgedanken und einige beispielhafte Ausführungsformen und Anwendungsszenarien
Die vorliegende Erfindung schließt den Gedanken ein, dass die Energie und/oder Energiekosten zur Herbeiführung eines bestimmten Raumklimas dadurch gesenkt werden können, dass der zeitliche Eintritt des prognostizierten Raumklimas durch Herbeiführen einer bestimmten Klimaparameterwertdifferenz, insbesondere vor dem Zielzeitraum, in der Raumhülle und/oder in dem wenigstens einen Rauminhaltselement verzögert wird. Dadurch wird nämlich - umgangssprachlich ausgedrückt - eine Art Gegenklima geschaffen, das bevorzugt nicht von einem möglicherweise vorgegebenen aktuellen Soll-Klima abweicht und das dem Eintritt des prognostizierten Raumklimas im Zielzeitraum entgegenwirkt, soweit letzteres vom Soll-Klima abweicht.
Anstatt eine Anzahl von Klimatisierungsvorrichtungen erst dann zu bedienen, wenn aktuell eine Abweichung vom Soll-Klima vorliegt, oder anstatt die Klimatisierungsvorrichtung(en) lediglich unter Berücksichtigung des Soll-Klimas einerseits und der Rechenmodelldaten und der Wettervorhersagedaten andererseits zu berechnen, erfolgt das Herbeiführen eines bestimmten Klimaparameterwerts in der Raumhülle und/oder in dem Rauminhaltselement erfindungsgemäß basierend auf der prognostizierten Abweichung durch Berücksichtigung bzw. Nutzung des klimatischen Speicherpotenzials der Raumhülle und/oder der Rauminhaltselemente.
So kann einer prognostizierten unerwünschten Raumklimaentwicklung, also der Abweichung, beispielsweise frühzeitig durch ein kostenarmes/-freies Herbeiführen der Wertdifferenz eines bestimmten Klimaparameters in das Rauminhaltselement entgegengewirkt werden.
Die Klimaverlaufskurve des zu klimatisierenden Raumes ist erfindungsgemäß also nicht notwendigerweise flach, sondern kann mitunter auch steile Abschnitte aufweisen, sofern dies den effektiven Energieaufwand bzw. Kosten für den Energieaufwand senkt. So ist beispielsweise erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Herbeiführen der Wertdifferenz eines bestimmten Klimaparameters, z. B. Temperatur, in der Raumhülle und/oder in dem Rauminhaltselement über Nacht erfolgt. Zum Beispiel erfolgt dabei eine aktive Abkühlung der Raumhülle und/oder des mindestens einen Rauminhaltselements. Aufgrund der damit durch die Raumhülle und/oder durch das Rauminhaltselement vorgehaltenen niedrigen Temperatur wird einer übermäßigen Erwärmung am nachfolgenden Tag kostengünstiger oder gar kostenfrei entgegengewirkt.
Wesentlich ist, dass die Wertdifferenz in Abhängigkeit der prognostizierten Abweichung bestimmt wird, bevorzugt in rechnerischer Weise. Beispielsweise gibt die so bestimmte Wertdifferenz an, dass in dem Rauminhaltselement und/oder in der Raumhülle zu einem bestimmten Zeitpunkt vor dem Beginn des Zielzeitraums eine Temperaturdifferenz von bspw. +15°C oder -10°C hervorzurufen ist, um der prognostizierten Abweichung entgegenzuwirken. Das Steuerungsverfahren beinhaltet bevorzugt auch die Berechnung einer Energiemenge, die zur Herbeiführung der Wertdifferenz in dem Rauminhaltselement und/oder der Raumhülle erforderlich ist. Beispielsweise erfolgt die Berechnung der Energiemenge anhand der zuvor erfassten Speicherkapazitätsdaten. Die Speicherkapazitätsdaten sind - wie gesagt - indikativ für die klimaparameterbezogene Speicherkapazität der Raumhülle und/oder des wenigstens einen Rauminhaltselements. Ferner ist beispielsweise vorgesehen, dass zur Herbeiführung der bestimmten (klimaparameterbezogenen) Wertdifferenz, also zum Ausgleich der Abweichung, mit der berechneten Energiemenge dem Rauminhaltselement und/oder der Raumhülle eine bestimmte Menge eines Klimaparameters, wie beispielsweise eine bestimmte Wärmemenge und/oder eine bestimmte Luftfeuchtigkeitsmenge, zugeführt wird oder dem Rauminhaltselement und/oder der Raumhülle entzogen wird. Beispielsweise wird zur Herbeiführung der Temperaturdifferenz von +15°C dem Rauminhaltselement und/oder der Raumhülle eine anhand der Speicherkapazitätsdaten berechnete Wärmemenge zugeführt. Ferner werden im Rahmen des Erfassens der Speicherkapazitätsdaten bevorzugt auch Zeitdaten erfasst, die indikativ dafür sind, wie schnell in dem Rauminhaltselement und/oder in der Raumhülle die Wertdifferenz herbeigeführt werden kann, so dass eine genaue Taktung der Vorgänge vor dem Zielzeitraum stattfinden kann. Beispielsweise wird dabei ermittelt, wie schnell der Raumhülle und/oder dem wenigstens einen Rauminhaltselement Wärmeenergie zugeführt werden kann bzw. entzogen werden kann, um in dieser eine bestimmte Temperaturdifferenz zu bewirken. Erfindungsgemäß bezieht das Steuerungsverfahren also die Raumhülle, wie eine Raumwand, sowie optional das wenigstens eine Rauminhaltselement, wie die Raumluft oder räumliche Ausstattungsgegenstände, bevorzugt mehrere, bei der Klimatisierung des Raumes aktiv ein und nutzt deren Speicherfähigkeit, bevorzugt unter Berücksichtigung aktueller Kosten für die Nutzung der wenigstens einen Klimatisierungsvorrichtung. Beispielsweise führt die wenigstens eine Klimatisierungsvorrichtung die Wertdifferenz des wenigstens einen Klimaparameters unter ausschließlicher Verwendung des Au ßenklimas herbei, welches den Raum unmittelbar umgibt. Durch die Herbeiführung der Wertdifferenz mittels einer kostengünstig betreibbaren Klimatisierungsvorrichtung wird eine Art Gegenklima geschaffen, das der prognostizierten Abweichung vom Soll-Klima während des Zielzeitraums entgegenwirkt. Mit der Formulierung „Wirken entgegen der prognostizierten Abweichung" ist vorliegend also gemeint, dass das Herbeiführen der Wertdifferenz des Klimaparameters den prognostizierten Zeitpunkt des Eintritts der Abweichung vom Soll-Klima während des Zielzeitraums zeitlich verzögert, beispielsweise mit dem Ergebnis, dass ein Eingriff einer weiteren, möglicherweise kostenintensiveren Klimatisierungsvorrichtung zum Einhalten des zukünftigen Soll-Klimas in dem Raum erst später oder im günstigsten Fall überhaupt nicht notwendig ist.
Somit kann das Soll-Klima im Zielzeitraum kostengünstig bereitgestellt werden, weil beispielsweise konventionelle bzw. kostenträchtige Klimatisierungsvorrichtungen erst zu einem späteren Zeitpunkt oder gar nicht aktiviert werden müssen. Ferner kann erfindungsgemäß das den Raum umgebende Au ßenklima vor dem Zielzeitraum kostenlos oder kostengünstig mittels der wenigstens einen Klimatisierungsvorrichtung genutzt werden, um in der Raumhülle und/oder in dem wenigstens einen Rauminhaltselement die bestimmte Wertdifferenz herbeizuführen, um also beispielsweise in der Raumhülle und/oder in dem wenigstens einen Rauminhaltselement Kälte oder Wärme zu speichern, so dass die gespeicherte Wärme oder Kälte von der Raumhülle und/oder dem wenigstens einen Rauminhaltselement sukzessive an den zu klimatisierenden Raum abgegeben werden kann. So wird der prognostizierten Abweichung entgegengewirkt.
Vorausschauend wird in der Raumhülle und/oder in dem wenigstens einen Rauminhaltselement also eine Wertdifferenz zumindest eines Klimaparameters unter Verwendung der wenigstens einen Klimatisierungsvorrichtung herbeigeführt, wobei die wenigstens eine Klimatisierungsvorrichtung dazu bevorzugt ausschließlich das den Raum umgebende Au ßenklima nutzt. Beispielsweise kann so in der Raumhülle und/oder dem Rauminhaltselement ein bestimmter Wert eines Klimaparameters vorgehalten werden, um so einen späteren, mitunter teureren Betrieb einer oder mehrerer anderer Klimatisierungsvorrichtungen zu vermeiden oder zumindest zeitlich zu verzögern. Umgangssprachlich formuliert wird also zumindest ein Wert eines Klimaparameters vorausschauend unter Berücksichtigung insbesondere der Speicherkapazitätsdaten und der Wettervorhersagedaten in der Raumhülle und/oder dem wenigstens einen Rauminhaltselement zugeführt und dort vorgehalten. Beispielsweise gibt das vorgegebene Soll-Klima für bestimmte Zeitpunkte des Zielzeitraums nicht einen einzigen Klimaparameterwert an, sondern einen Klimaparameterwertebereich. Dies trifft insbesondere auf die Lagerung von Lebensmitteln, Verbrauchsgütern, sonstigen Waren und auf Aufenthaltsräume, Arbeitshallen etc. zu, wo man es gewöhnlich mit einem dauerhaft einzuhaltenden Wertebereich eines oder mehrerer Klimaparameter zu tun hat. Vorausschauend wird beispielsweise ein derartiger Klimaparameterwertebereich genutzt, um das aktuelle Raumklima unter Nutzung des aktuellen Au ßenklimas in Richtung eines oberen oder unteren Grenzwerts des Sollklimaparameterwertebereichs zu überführen. Zeigt die Abweichung beispielsweise ein Überschreiten eines bestimmten Klimaparameterwerts an, so wird der tendenziell der untere Grenzwert angestrebt, insbesondere dann, wenn auch die Wettervorhersagedaten für das Au ßenklima während des Zielzeitraums ein Überschreiten des oberen Grenzwerts anzeigen. Zeigt die Abweichung ein Unterschreiten an, so wird tendenziell der obere Grenzwert angestrebt, insbesondere dann, wenn auch die Wettervorhersagedaten für das Außenklima während des Zielzeitraums ein Unterschreiten des Außenklimas anzeigen. So kann der Einsatz weiterer Klimatisierungsvorrichtungen noch weiter verzögert oder vermieden und damit Kosten und/oder Energie eingespart werden.
Ist ein bestimmter Klimaparameterwert oder Klimaparameterwertebereich erst in dem zukünftigen Zielzeitraum einzuhalten, werden gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, bspw. bei für den Zielzeitraum vorhergesagten hohen Tagestemperaturen, die Raumhülle und die Rauminhaltselemente mittels der Klimatisierungsvorrichtung unter Verwendung des Au ßenklimas oder unter Verwendung einer anderen aktuell günstig verfügbaren Quelle vorab, z. B. durch nächtliche Außenluft oder mittels von einer Photovoltaikanlage bereitgestellten elektrischen Stroms, soweit herabgekühlt, dass mit steigenden Tagestemperaturen zum Beginn des Zielzeitraumes genau die Zieltemperatur bzw. der untere Grenzwert des Zieltemperaturwertebereichs erreicht wird.
Damit sind erstens konventionelle/kostenintensive Klimatisierungsmaßnahmen zur Erreichung der Zieltemperatur zu Beginn des Zielzeitraums im günstigen Fall gänzlich entbehrlich, zumindest aber werden die Einsatzdauer und/oder das Einsatzmaß derartiger konventioneller/kostenintensiver Klimatisierungsmaßnahmen signifikant reduziert. Zweitens wird durch die Nutzung des Sollwertebereichs am unteren Rand durch die Tageserwärmung auch erst später bzw. im geringen Maße der Einsatz konventioneller bzw. kostenintensiver Klimageräte erforderlich. Und drittens liegen die Vorteile dieser Ausführungsvariante darin, dass der in Raumhülle und in den Rauminhaltselementen vorgehaltene Klimaparameterwert (hier„Kälte") nach Beginn des Zielzeitraums weiterhin an die Raumluft abgegeben wird und auch hierdurch wiederum ein erst späterer oder im günstigsten Falle gar kein Einsatz kostenintensiver/konventioneller Klimatisierungsmaßnahmen erforderlich wird, solange kein Überschreiten des oberen Grenzwerts erfolgt. b) Definitionen Nachfolgend sollen Merkmale des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens näher erläutert werden.
Bei dem zu klimatisierenden Raum kann es sich beispielsweise um ein Zimmer eines Gebäudes, wie einen Seminarraum, ein Arbeitszimmer und dergleichen handeln, um ein Gewächshaus, eine Lagerhalle zum Lagern von Gegenständen, wie Lebensmittel oder industrielle Gegenstände, einen Tierstall, ein Terrarium, ein Schwimmbad, einen Wintergarten oder einen sonstigen Raum.
Kennzeichnend für den zu klimatisierenden Raum ist eine Raumhülle, die den Raum wenigstens teilweise gegenständlich beschränkt, sowie optional ein oder mehrere in dem Raum befindliche Rauminhaltselemente.
Die Raumhülle ist beispielsweise gebildet durch eine Wand, eine Tür, ein Fenster, ein Glaswand, eine Raumdecke, einen Raumboden und/oder dergleichen.
Das optional vorhandene wenigstens eine Rauminhaltselement ist in dem Raum vorzufinden. Das Rauminhaltselement kann in fester, flüssiger und/oder gasförmiger Form vorliegen. Ein Beispiel für ein gasförmiges Rauminhaltselement ist beispielsweise die Raumluft. Ein flüssiges Rauminhaltselement ist beispielsweise Wasser. Feste Rauminhaltselemente sind beispielsweise Möbel, wie Tische, Schränke, Stühle, Geräte und andere Einrichtungsgegenstände.
Die Klimatisierungsvorrichtung, die zum Herbeiführen besagter Wertdifferenz des Klimaparameters ausgebildet ist, kann verschiedenartig ausgestaltet sein. Beispielsweise umfasst die Klimatisierungsvorrichtung eines des Folgenden: einen elektrisch betriebenen Fensteröffner, einen elektrisch betriebenen Türöffner, eine elektrisch betriebene Jalousieeinrichtung, einen Ventilator, eine Verschattungseinrichtung, eine Heizung, einen Raumbefeuchter, einen Raumtrockner, eine Klimaanlage zum Kühlen des Raumes. Insbesondere kann die Klimatisierungsvorrichtung eine Schnittstelle zwischen dem Raum und der den Raum umgebende Umgebung, die das Au ßenklima aufweist, herstellen.
Die Raumhülle und/oder das Rauminhaltselement einerseits und die Klimatisierungsvorrichtung andererseits können auch in einer Einheit integriert sein. Ein Beispiel für eine solche Einheit ist eine Raumau ßenwand mit hoher Wärmekapazität sowie vorzugsweise hoher thermischer Aufnahme- und/oder Abgabegeschwindigkeit (niedrigem Wärmewiderstand), die ausgebildet ist, die Richtung der Aufnahme/Abgabe von Wärme oder Kälte etwa durch Öffnen und Schließen lamellenartiger, thermisch dämmender Innen- und Außenbewandung zu ändern. So kann eine solche Wand beispielsweise nachts durch Öffnen der lamellenartigen, Außenbewandung bei geschlossener Innenbewandung Kälte aufnehmen, die sie tagsüber bei herrschenden vergleichsweise hohen Temperaturen durch Öffnen der Innenlamellen (bei geschlossenen Au ßenlamellen) an die Raumluft abgibt.
Das Herbeiführen einer Wertdifferenz eines bestimmten Klimaparameters in der Raumhülle und/oder dem Rauminhaltselement kann beispielsweise Folgendes beinhalten: Die Temperatur der Raumwand wird gesenkt oder erhöht; die Luftfeuchte der Raumluft wird geändert; die Temperatur eines in einem Becken oder in einem Gefäß des Raumes befindlichen Wassers wird geändert; die im Raum herrschende Lichtintensität wird geändert usw. Die Klimatisierungsvorrichtung verändert also aktiv und in deterministischer Weise einen Wert eines Klimaparameters, der in der Raumhülle und/oder dem Rauminhaltselement aktuell vorliegt. Bei dem Klimaparameter kann es sich beispielsweise um Folgendes handeln: Temperatur, Luftfeuchte, Lichtintensität, Luftzirkulation, Luftqualität (Ionisierung, Schadstoffinhalte etc.), Lichtspektrum etc. Das Abbilden der Raumhülle und/oder des optional vorhandenen wenigstens einen Rauminhaltselements als Rechenmodell und Speichern des Rechenmodells in Gestalt von Rechenmodelldaten erfolgt beispielsweise derart, dass das Rechenmodell indikativ für das klimatische Verhalten des Raumes ist, beispielsweise für das thermische Verhalten. Beispielsweise werden im Rahmen des Schritts des Abbildens Wärmekapazitäten, Wärmequellen und/oder Wärmewiderstände und/oder Oberflächenfarben (mit Hinblick auf das Reflexions- und Transmissionsverhalten von Oberflächen bei Lichteinstrahlung) und/oder Quellen von Luftfeuchte oder dergleichen erfasst, also Eigenschaften des Raumes, die zur Veränderung eines Werts eines oder mehrerer Klimaparameter führen können und/oder eine solche beeinflussen.
Im Rahmen des Schritts des Abbildens werden Speicherkapazitätsdaten erfasst, die indikativ für eine klimaparameterbezogene Speicherkapazität der Raumhülle und/oder des optional vorhandenen wenigstens einen Rauminhaltselements sind. Speicherkapazitätsdaten zeigen beispielsweise an, wie viel Wärme in der Raumhülle/dem Rauminhaltselement gespeichert werden kann und optional, wie lange ein solcher Speichervorgang dauert. Die Speicherkapazitätsdaten können auch indikativ für ein Feuchtigkeitsspeichervermögen sein oder ähnliches. Bevorzugt werden im Rahmen der Erfassung der Speicherkapazitätsdaten auch Daten erfasst, die nicht nur das Speichervermögen angeben, sondern auch eine Zeitkonstante, die indikativ für die Aufnahme und/oder Abgabe des Speicherinhalts sind. Beispielsweise wird also auch ein Wärmewiderstandswert erfasst, der gemeinsam mit der Wärmekapazität angibt, wie schnell die Raumhülle und/oder das Rauminhaltselement die Wärme aufnimmt bzw. abgibt. Nachfolgend werden derartige Daten auch als Speichergeschwindigkeitsdaten bezeichnet.
Darüber hinaus können beim Abbilden der Raumhülle und des Rauminhaltselements als Rechenmodell Wärmeabgabewiderstände und Wärmeaufnahmewiderstände und Wärmespeicherkapazitäten sämtlicher Rauminhaltselemente erfasst werden, so dass nach dem Abbilden vorzugsweise ein vollständiges klimatisches Rechenmodell wie etwa ein vollständiges thermisches Rechenmodell des zu klimatisierenden Raumes (Hülle und Inhalte) in Gestalt der Rechenmodelldaten vorliegt. Diese Wärmeabgabewiderstände und Wärmeaufnahmewiderstände werden dann bei sämtlichen Rechenvorgängen berücksichtigt, bspw. insoweit, als zwischen Ende der vorausschauenden Vorspeicherung (Herbeiführung der bestimmten Wertdifferenz) und Beginn des Zielzeitraums Verluste hinsichtlich der gespeicherten Kälte oder Wärme auftreten können.
Ferner beinhaltet das Steuerungsverfahren das Empfangen und das Speichern von zeitabhängigen Wettervorhersagedaten. Die Wettervorhersagedaten sind indikativ für ein Wetter in der äu ßeren Umgebung des Raumes während des Zielzeitraums, bevorzugt auch für unmittelbar vor dem Zielzeitraum liegende Zeiträume. Sie geben also ein prognostiziertes Au ßenklima an, das das Klima in dem Raum (Raumklima) beeinflusst. Die Wettervorhersagedaten umfassen beispielsweise Temperaturdaten, Winddaten, Sonneneinstrahlungsdaten und/oder Luftfeuchtedaten. Das Wetter nimmt Einfluss auf die Entwicklung des Raumklimas vor und während des Zielzeitraums. Basierend auf den Rechenmodelldaten und den Wettervorhersagedaten werden prognostizierte Klimadaten berechnet, die indikativ für das prognostizierte Klima sind, das ohne den Eingriff einer Klimatisierungsvorrichtung während des Zielzeitraums, bevorzugt auch vor dem Zielzeitraum, im zu klimatisierenden Raum eintreffen würde. Es wird also prognostiziert, wie sich das Klima ohne aktiven Eingriff irgendeiner Klimatisierungsvorrichtung in dem zu klimatisierenden Raum entwickeln würde. Die Prognose kann zu definierten Zeitpunkten erfolgen, die jeweils vor dem und bevorzugt im Zielzeitraum liegen.
Zuvor, danach oder zeitgleich werden zeitabhängige Soll-Klimawertebereichsdaten empfangen und gespeichert, wobei die Soll-Klimawertebereichsdaten ein Soll-Klima in dem Zielzeitraum angeben. Derartige Daten können von einem Nutzer eingegeben werden, beispielsweise über eine dafür vorgesehene Benutzerschnittstelle. Die Soll- Klimawertebereichsdaten definieren also ein gewünschtes Klima, bspw. eine Klimabandbreite, also einen Klimaparameterwertebereich. Beispielsweise zeigen die Soll- Klimawertebereichsdaten an, dass eine Raumtemperatur zwischen acht Uhr morgens und zwanzig Uhr abends jedenfalls zwischen 20 und 25 'Ό liegen muss. Der Wertebereich kann jedoch auch sehr viel kleiner oder größer sein. Ein derartiger Wertebereich hat einen oberen und einen unteren Grenzwert. Der obere Grenzwert liegt beispielsweise bei 25^ und der untere Grenzwert bei 20 °C.
Handelt es sich beispielsweise bei dem zu klimatisierenden Raum um eine Lagerhalle, so können die Soll-Klimawertebereichsdaten auch indikativ dafür sein, dass die Raumtemperatur stets zwischen 5° Celsius und 20° Celsius und die Raumfeuchtigkeit beispielsweise zwischen 40% und 90% liegen sollen, wobei die Sollwerte zwischen den einzelnen Klimaparametern auch voneinander abhängen bzw. miteinander korrelieren können, also z.B. bei einer geringeren Luftfeuchte die Raumlufttemperatur einen höheren Grenzwert hat. Die Soll-Klimawertebereichsdaten können auch indikativ für eine exakte Klimaverlaufskurve sein, die beispielsweise einen exakten Temperatur- und/oder Luftfeuchtigkeitsverlauf angibt. Da ein Raumklima jedoch gewöhnlich nur mit einer bestimmten Toleranz eingestellt werden kann, soll auch eine derartige Verlaufskurve von dem Begriff der Soll-Klimawertebereichsdaten umfasst sein.
Die Soll-Klimawertebereichsdaten können also den zeitlichen Sollverlauf eines einzigen oder mehrerer Klimaparameter angeben. Die wenigstens eine Klimatisierungsvorrichtung ist ausgebildet, diese einzigen oder diese mehreren Klimaparameter in seinem bzw. in ihren Werten so zu beeinflussen, dass in dem Raum ein Soll-Klima in dem Zielzeitraum gestellt werden kann oder auf dieses zumindest tendenziell hingewirkt werden kann.
Das Verfahren sieht ferner vor, dass zwischen den prognostizierten Klimadaten und den Soll-Klimawertebereichsdaten eine Abweichung berechnet, also prognostiziert wird, wie sie sich ergeben würde bzw. wird, wenn nicht mittels der Klimatisierungsvorrichtung auf das Raumklima Einfluss genommen wird. Es werden also für die prognostizierte Abweichung indikative Abweichungsdaten bereitgestellt. Diese Daten geben eine Abweichung zwischen dem Soll-Klima und dem prognostizierten Klima während des Zielzeitraums an.
Sodann wird in Abhängigkeit der prognostizierten Abweichung wenigstens eine Wertdifferenz wenigstens eines Klimaparameters bestimmt, die in der Raumhülle und/oder in dem wenigstens einen Rauminhaltselement mittels der wenigstens einen Klimatisierungsvorrichtung zeitlich vor dem Zielzeitraum herbeizuführen ist, um der prognostizierten Abweichung entgegenzuwirken. Beispielsweise gibt die prognostizierte Abweichung an, dass ein Überschreiten der Raumlufttemperatur von ö'C erfolgen wird. Dann kann das Verfahren vorsehen, dass die Raumhülle und/oder das wenigstens eine Rauminhaltselement vor dem Zielzeitraum um eine bestimmte Temperaturdifferenz herabgekühlt wird, bspw. mittels nächtlicher Außenluft, um während des Zielzeitraums die Raumluft zu kühlen, so dass das Überschreiten der Raumlufttemperatur über einen Soll-Wert verzögert oder vermieden wird. Die Wertdifferenz ist in diesem Fall indikativ für das Maß der Herabkühlung. Bevorzugt erfolgt die Bestimmung der Wertdifferenz unter Berücksichtigung einer zu optimierenden Zielgröße, wobei es sich dabei beispielsweise um zu minimierende Kosten bzw. Energieeinsätze handelt. Hiernach richten sich bevorzugt sowohl die Auswahl der jeweils einzusetzenden Klimatisierungsvorrichtung (z. B. Einlass nächtlicher Außenluft vs. konventionelle Raumluftkühlung) als auch deren Einsatzintensität und -Zeitraum.
Die bestimmte Wertdifferenz wird sodann mittels der Klimatisierungsvorrichtung in dem Rauminhaltselement und/oder in der Raumhülle herbeigeführt, um der prognostizierten Abweichung entgegenzuwirken. Bezug nehmend auf das Beispiel einer zu stellenden Temperatur wird also eine z. B. bestimmte Menge von Wärmeenergie, bspw. mittels warmer Au ßenluft, in dem Rauminhaltselement und/oder in der Raumhülle gespeichert, falls die prognostizierte Abweichung anzeigt, dass eine Unterkühlung der Raumluft stattfinden wird oder es wird dem Rauminhaltselement und/oder der Raumhülle eine bestimmte Menge von Wärmeenergie entzogen, also Energie abgeführt, falls die Prognose anzeigt, dass eine Überwärmung stattfinden wird. Allerdings führt das Herbeiführen der Wertdifferenz, also beispielsweise das Zu- oder Abführen von Wärme und/oder Feuchtigkeit, in das bzw. aus dem Rauminhaltselement, bevorzugt nicht zu einer aktuellen Abweichung zwischen einem Ist-Klima und einem Soll-Klima, soweit ein solches für den aktuellen Zeitraum vorgegeben ist.
Das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren ist beispielsweise als Computerprogramm in einem Speicher einer Klimaanlage gespeichert, die die wenigstens eine Klimatisierungsvorrichtung umfasst. Die Klimaanlage ist zum Ausführen des als Programmcode vorliegenden erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens ausgebildet. Zum Empfangen und Speichern der Rechenmodelldaten, der Speicherkapazitätsdaten, der Soll-Klimawertebereichsdaten und der Wettervorhersagedaten sind entsprechende Mittel, wie Empfänger- und/oder Benutzereingabemittel vorgesehen. c) Ausführungsbeispiele
Nachfolgend werden weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Die zusätzlichen Merkmale dieser weiteren Ausführungsformen können zur Bildung weiterer Ausführungsvarianten miteinander kombiniert werden, sofern sie nicht ausdrücklich als alternativ zueinander beschrieben sind.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform stehen zum Klimatisieren des Raumes eine erste Klimatisierungsvorrichtung und eine zweite Klimatisierungsvorrichtung zur Verfügung, wobei die erste Klimatisierungsvorrichtung zum Herbeiführen eines bestimmten Werts eines bestimmten Klimaparameters in der Raumhülle und/oder in dem Rauminhaltselement unter Verwendung einer ersten Klimatisierungsquelle ausgebildet ist und die zweite Klimatisierungsvorrichtung zum Herbeiführen eines bestimmten Werts des bestimmten Klimaparameters in der Raumhülle und/oder in dem Rauminhaltselement unter Verwendung einer zweiten Klimatisierungsquelle ausgebildet ist, und wobei zum Herbeiführen der Wertdifferenz in der Raumhülle und/oder in dem Rauminhaltselement wahlweise die erste oder die zweite Klimatisierungsvorrichtung in Abhängigkeit von Kosten für die Nutzung der ersten und der zweiten Klimatisierungsquelle ausgewählt wird. Der Begriff der Kosten für die Nutzung der ersten und der zweiten Klimatisierungsquelle soll in den folgenden Absätzen näher erläutert werden:
Bei der ersten Klimatisierungsvorrichtung handelt es sich beispielsweise um eine Klimatisierungsvorrichtung zur Nutzung eines kostenlos verfügbaren externen Klimaparameters wie Wärme, Kälte oder Luftfeuchte, also z. B. eine Fensteröffnungsoder Ent-A/erschattungsanlage eines Wintergartens. Die erste Klimatisierungsquelle ist beispielsweise das Außenklima, das den zu klimatisierenden Raum umgibt. Die erste Klimatisierungsvorrichtung ist also beispielsweise ein Fensteröffner, eine Verschattungseinrichtung oder ähnliches. Die Kosten für die Herbeiführung der Wertdifferenz mittels der ersten Klimatisierungsvorrichtung entstehen also in erster Linie durch den kurzzeitigen Betrieb und den damit einhergehenden Verschleiß der ersten Klimatisierungsvorrichtung, jedoch nicht durch die Wandlung eines kostenintensiven Energieträgers wie Öl oder Strom. Bei der zweiten Klimatisierungsvorrichtung handelt es sich beispielsweise um eine mit Elektrizität betriebene konventionelle Klimatisierungsvorrichtung zum Wärmen oder Kühlen des Raumes.
Das Steuerungsverfahren beinhaltet bei dieser Ausführungsform bevorzugt auch das Empfangen und optionale Speichern von Kostendaten, die indikativ für die Kosten der Nutzung der ersten Klimatisierungsquelle und für die Kosten der Nutzung der zweiten Klimatisierungsquelle sind. Derartige Kostendaten können z.B. von Strom-, Gas- oder Öl- Anbietern oder Anbietern sonstiger Klimatisierungsausgangsenergien bereitgestellt werden.
Darüber hinaus können auch durch einen Anwender selbst bereitgestellte Kostendaten, etwa bezüglich des Verschleißes und/oder der Wartung von Klimatisierungsvorrichtungen berücksichtigt werden. Das Verfahren kann zusätzlich auch unter der Annahme ausgeführt werden, dass eine bestimmte Klimatisierungsquelle stets oder zu bestimmten Zeiten kostenlos zur Verfügung steht, wie beispielsweise das den Raum umgebende Au ßenklima , wie kühle Luft, warme Luft, Wind, Luftfeuchtigkeit, Sonneneinstrahlung etc.. So ist beispielsweise die wenigstens eine Klimatisierungsvorrichtung, hier also die erste Klimatisierungsvorrichtung, ausgebildet, unter Verwendung einer vom Außenklima bereitgestellten Klimatisierungsquelle zu operieren, wie beispielsweise ein elektrischer Fenster- und/oder Türöffner, ein Ventilator zum Austausch von Innenluft und Außenluft, eine aktive Raumwand, die ausgebildet ist, ihren Wärmewiderstand zum Außenklima hin und/oder ihren Wärmewiderstand zum Raumklima hin zu adaptieren, etwa eine elektrisch angetriebene thermisch gedämmte Jalousie oder dergleichen. Für eine derartige wenigstens eine Klimatisierungsvorrichtung kann hinterlegt sein, dass der wenigstens eine Klimaparameter, dessen Wert von der Klimatisierungsvorrichtung verändert werden kann, kostenlos bzw. in bestimmten Maße kostengünstig ist und es müssen im günstigsten Fall keine weitergehenden diesbezüglichen Kostendaten empfangen werden.
Hierbei sind auch solche kostenlosen/-günstigen, vorzugsweise äußeren Klimaparameter zu berücksichtigen, die nicht direkt sondern mittelbar, insbesondere nach Wandlung in andere Klimaparameter in dem Raum klimatisch wirksam werden. So wird beispielsweise berücksichtigt, dass nächtlicher Wind durch ein Windrad vorausschauend bzw. speichernd zum Betrieb eines Wärmetauschers/Kondensationsverfahrens zwecks räumlicher Speicherung von Kälte genutzt werden kann, um der gemäß den Wettervorhersagedaten zu erwartenden Erwärmung am nächsten Tag vorausschauend bzw. puffernd entgegenzuwirken. In ähnlicher Weise kann tagsüber z. B. eine Photovoltaikanlage genutzt werden, um mithilfe von Sonnenenergie nach Wandlung in Elektrizität ein Wärmetauscher-Klimagerät zu betreiben und auf diese Weise einen Raumspeichernd kostengünstig vorzuheizen oder vorzukühlen.
Die erste Klimatisierungsvorrichtung und die zweite Klimatisierungsvorrichtung nutzen jeweils voneinander verschiedene Klimatisierungsquellen, um den Raum zu klimatisieren. Beispielsweise basiert das Heizen des Raumes mittels der zweiten Klimatisierungsvorrichtung auf der Verwendung von Heizöl, Gas, Fernwärme oder Elektrizität. Die erste Klimatisierungsvorrichtung liegt beispielsweise in Gestalt eines angetriebenen Fensteröffners oder Ventilators vor. Der jeweilige Klimaparameter wird somit durch das Außenklima kostenlos/-günstig bereitgestellt. Von den Kosten der Nutzung des jeweiligen Klimaparameters getrennt zu betrachten, obgleich bevorzugt in den Rechenprozess einzubeziehen, sind die Kosten für den Betrieb der Klimatisierungsvorrichtungen als solche, also beispielsweise für den Betrieb (der Reglung) eines elektrischen Fensteröffners, einer Ver-/Entschattungsanlage oder den Betrieb einer Steuerungsanlage einer Ölheizung. Bei der Berücksichtigung der Kosten für die Nutzung der ersten und der zweiten oder auch weiterer Klimatisierungsquellen werden bevorzugt nicht nur die reinen Energiekosten für die Nutzung der Klimatisierungsquelle, sondern insbesondere auch Betriebskosten, Wartungskosten und/oder Abschreibungskosten für die Klimageräte sowie gegebenenfalls Zins- und sonstige Kosten berücksichtigt. Dabei kann als Zielgröße des Steuerverfahrens nicht nur ein zu minimierender Energieeinsatz oder eine Kostenminimierung sondern ggf. auch ein zu maximierender Ertrag in Betracht kommen. Beispielhaft sei hier ein gläsernes Gewächshaus erwähnt, dessen pflanzlicher Wachstumsertrag gewöhnlich stark von den Klimaparametern Licht, Raumlufttemperatur und/oder Raumluftfeuchte abhängt. Hier reicht die reine Einhaltung eines Klimawertebereichs ggf. nicht aus. Für eine Klimatisierungs-Optimierungsberechnung sind auch die den verschiedenen Klimaparameter-Konstellationen zuzuordnenden Wachstumserträge der Pflanzen zu berücksichtigen.
Bei einer bevorzugten Variante kann ein Anwender für Energiemengen bzw. Energiekosten Bewertungsfaktoren eingeben, in Abhängigkeit davon, ob es sich um „gute" oder„schlechte" Energie, z. B. in ökologischer Hinsicht, handelt. So macht es bspw. Sinn, mit eigener Windkraft- oder Solaranlage erzeugten Strom kostenmäßig mit einem z. B. geringeren und durch ein Kohlekraftwerk erzeugten Strom mit einem höheren Bewertungsfaktor zu versehen, was im Ergebnis dazu führen kann (und ggf. soll), dass der durch die Windkraftanlage oder die Photovoltaikanlage erzeugte Strom rechnerisch bevorzugt wird, obwohl der durch das Kohlekraftwerk erzeugte Strom eigentlich preiswerter ist. Letzteres kann z. B. der Fall sein, wenn in den Kosten für den per Windanlage oder Photovoltaikanlage erzeugten Strom auch die umgelegten Investitionskosten enthalten sind.
Für den jeweiligen Einsatz und die Pufferungs-/Speicherungsmaßnahmen, also für das Herbeiführen der Wertdifferenz, können auch zwei „konventionelle" Energiequellen hinsichtlich ihrer Kosten miteinander vergleichen werden. So kann es z. B. bei ausreichend hoher Kostendifferenz sinnvoll sein, einen Raum und dessen Inhalte nachts mit preiswertem Nachtstrom vorzukühlen, um am nächsten Tag hierfür nicht teuren Tagesstrom einsetzen zu müssen. Hierbei werden bevorzugt rechnerisch die bis zum Zielzeitraum am nächsten Tag auftretenden Verluste, wie Abgang der Kühle durch die Au ßenwand, berücksichtigt.
Der Begriff der Kosten deckt vorliegend also nicht nur monetäre Größen ab, sondern kann auch Benutzerpräferenzen hinsichtlich bevorzugter Klimatisierungsquellen beinhalten, wobei auch diese Benutzerpräferenzen zeitabhängig sein können. Bevorzugt sind Mittel vorgesehen, die es einem Anwender erlauben, Daten einzugeben, die für die Benutzerpräferenzen indikativ sind, so dass diese Daten als Teil der Kostendaten bei der Auswahl der ersten oder der zweiten Klimatisierungsvorrichtung berücksichtigt werden können.
Die Kosten geben also die Gesamtkosten an, die bei der Herbeiführung der bestimmten Wertdifferenz mittels der jeweiligen Klimatisierungsvorrichtung für den Anwender anfallen. Dabei werden nicht nur objektive monetäre Größen (wie Anschaffungskosten, Zinskosten, Abschreibungen, Energieträgerkosten etc.) berücksichtigt sondern bevorzugt auch subjektive anwenderspezifische Benutzerpräferenzen.
Selbstverständlich ist das erfindungsgemäße Steuerverfahren nicht auf die Verwendung von zwei voneinander verschiedenen Klimatisierungsvorrichtungen beschränkt, sondern es ist in Ausführungsbeispielen auch vorgesehen, dass nur eine oder auch mehr als zwei Klimatisierungsvorrichtungen zum Klimatisieren des Raumes verwendet werden.
Erfindungsgemäß ist beispielsweise vorgesehen, dass zum Herbeiführen der zuvor in Abhängigkeit der prognostizierten Abweichung bestimmten Wertdifferenz des Klimaparameters in der Raumhülle und/oder dem Rauminhaltselement wahlweise die erste oder die zweite Klimatisierungsvorrichtung in Abhängigkeit von Kosten für die Nutzung der ersten und der zweiten Klimatisierungsquelle ausgewählt wird. Der Vergleich der Kosten hinsichtlich der Nutzung der ersten und der zweiten Klimatisierungsquelle erfolgt also nicht erst im Zielzeitraum, sondern in vorausschauender Weise zuvor, beispielsweise einige Stunden oder Tage vor dem Zielzeitraum, insbesondere auf Basis der Wettervorhersagedaten. Beispielsweise wird also dem Rauminhaltselement aktiv mittels der ersten Klimatisierungsvorrichtung Wärme entzogen, bspw. durch Öffnen eines Fensters, weil das Außenklima derzeit die für diesen Zweck kosten- bzw. energiegünstigste Klimatisierungsquelle darstellt. Dadurch wird der Raum herabgekühlt und einer Erwärmung am Folgetag vorausschauend und kostengünstig entgegengewirkt. Ist jedoch bereits aktuell ein bestimmtes Sollklima einzuhalten, wird dabei stets bevorzugt sichergestellt, dass dieses bzw. der entsprechende Wertebereich eingehalten wird (z. B. keine Temperatur unter Ο 'Ό, da der zu klimatisierende Raum ein Aquarium, Trinkwasserflaschen o.ä. beinhaltet).
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Steuerungsverfahrens werden ferner zeitabhängige Lastprofildaten empfangen und gespeichert, wobei die Lastprofildaten eine voraussichtliche klimatische Beeinflussung des zu klimatisierenden Raumes jenseits der äußeren Klimaeinflüsse vor dem und/oder im Zielzeitraum angeben. Eine derartige Beeinflussung des Raumklimas erfolgt beispielsweise durch Nutzung des Raumes, z. B. wenn eine bestimmte Personenanzahl in dem Raum für einen bestimmten Zeitraum erwartet wird. Oder es werden Pflanzen, Lebensmittel und/oder Tiere zu einer bestimmten Zeit in dem Raum gelagert. Derartige Faktoren werden durch die Lastprofildaten widergegeben und bevorzugt erfolgt die Berechnung der prognostizierten Klimadaten unter zusätzlicher Verwendung dieser Lastprofildaten. Die Lastprofildaten geben beispielsweise an, zu welchen Zeiten wie viele Menschen sich in dem zu klimatisierenden Raum befinden. Diese Menschen bilden Wärme- und/oder Feuchtequellen und beeinflussen folglich das Raumklima, das ohne aktive Einwirkung der Klimatisierungsvorrichtung(en) eintreffen würde. Erfindungsgemäß wird ferner eine Steuerungsvorrichtung zum Klimatisieren eines Raumes, der eine Raumhülle sowie optional wenigstens ein in dem Raum befindliches Rauminhaltselement aufweist, unter Verwendung wenigstens einer Klimatisierungsvorrichtung, wobei die wenigstens eine Klimatisierungsvorrichtung zum Herbeiführen eines bestimmten Werts eines bestimmten Klimaparameters in der Raumhülle und/oder in dem Rauminhaltselement ausgebildet ist.
Die Steuerungsvorrichtung des zweiten Aspektes der vorliegenden Erfindung ist zum Durchführen des Verfahrens des ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung ausgebildet. Die Steuerungsvorrichtung teilt die Vorteile des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens. Bevorzugte Ausführungsformen der Steuerungsvorrichtung entsprechen den oben beschriebenen Ausführungsformen des Steuerungsverfahrens, insbesondere wie sie in den abhängigen Ansprüchen definiert sind. KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Einige Grundgedanken der vorliegenden Erfindung sollen nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert werden. Darin zeigen:
Fig. 1 ein Klimadiagramm in einer schematischen und exemplarischen
Darstellung; und
Fig. 2 eine schematische und exemplarische Darstellung einer
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Klimadiagramm 1 . Das Klimadiagramm 1 gibt auf der Abszissenachse die Zeit an, beispielsweise in Stunden (h), und auf der Ordinatenachse die Temperatur, beispielsweise in Grad Celsius CC). Anstelle der Temperatur könnte es sich aber auch um einen oder mehrere andere Klimaparameter, wie beispielsweise die Luftfeuchte, das Lichtspektrum, die Lichtintensität usw. oder um eine Kombination dieser Parameter handeln. Die Temperatur T ist vorliegend nur ein beispielhafter Klimaparameter.
Das Klimadiagramm 1 enthält mehrere Verlaufskurven. Ein Soll-Klima ist durch Soll- Klimawertebereichsdaten SKD definiert. Bei dem gezeigten Beispiel ist ersichtlich, dass eine Raumluft-Solltemperatur zwischen Beginn (Zeitpunkt ti) und Ende (Zeitpunkt t2) eines Zielzeitraums T zwischen einer bestimmten Temperatur Ti (unterer Grenzwerkt SKDU des Soll-Klimawertebereichs) und einer zweiten bestimmten Temperatur T2 (oberer Grenzwerkt SKDO des Soll-Klimawertebereichs) liegen soll. Gleichzeitig zeigt das Klimadiagramm 1 den Verlauf der erwarteten Au ßentemperatur, welche durch die Wettervorhersagedaten WVD definiert wird. Die Au ßentemperatur gibt die Temperatur der Umgebung an, die die den zu klimatisierenden Raum unmittelbar umgibt. Ferner zeigt das Klimadiagramm 1 einen Verlauf einer prognostizierten Raumtemperatur, welche durch prognostizierte Klimadaten PKD angegeben wird. Diese Raumtemperaturentwicklung würde eintreten, wenn nicht mittels wenigstens einer Klimatisierungsvorrichtung Einfluss auf das Raumklima genommen werden würde.
Schließlich zeigt das Klimadiagramm 1 zwei Raumtemperaturentwicklungen A und B, die unter Einsatz des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens erzielt werden können, was nachstehend mit gleichzeitigen Bezug auf die Fig. 2 näher erläutert wird.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Steuerungsverfahrens 100 zum Klimatisieren eines Raumes, der eine Raumhülle sowie optional wenigstens ein in dem Raum befindliches Rauminhaltselement aufweist, unter Verwendung wenigstens einer Klimatisierungsvorrichtung, wobei die wenigstens eine Klimatisierungsvorrichtung zum Herbeiführen eines bestimmten Werts eines bestimmten Klimaparameters in der Raumhülle und/oder in dem Rauminhaltselement ausgebildet ist. Für die nachfolgenden Ausführungen sei angenommen, dass es sich bei dem Klimaparameter um die Temperatur T handelt. Das Verfahren 100 weist die folgenden Schritte auf:
Zunächst werden bei Schritt 1 10 die Raumhülle und die Rauminhaltselemente als Rechenmodell abgebildet und das Rechenmodell wird in Gestalt von Rechenmodelldaten gespeichert. Insbesondere werden bei Schritt 1 10 auch Speicherkapazitätsdaten erfasst, die indikativ für eine klimaparameterbezogene Speicherkapazität der Raumhülle und/oder des wenigstens einen Rauminhaltselements sind. Für das vorliegende Beispiel sei angenommen, dass es sich bei der Speicherkapazität um die Wärmekapazität einer Raumwand handelt. Die Speicherkapazitätsdaten geben also die Wärmekapazität Raumwand an, die den zu klimatisierenden Raum nach außen wenigstens teilweise begrenzt.
Optional werden ferner die Klimaparameteraufnahme- und Klimaparameterabgabegeschwindigkeiten der Rauminhaltselemente erfasst. Unter anderem kommt hier aber auch eine Erfassung der Helligkeit/Dunkelheit von Raumhülle und Rauminhaltsgegenständen in Betracht, die bekanntlich für die Reflektion bzw. Wandlung von Sonne in Wärme (im Raum) maßgeblich ist.
Im Rahmen eines zweiten Schritts 120 werden die zeitabhängigen Wettervorhersagedaten WVD empfangen und gespeichert. Die Wettervorhersagedaten WVD sind beispielsweise indikativ für einen Temperaturverlauf während des Zielzeitraums T, wie es in der Fig. 1 dargestellt ist. Beispielsweise werden nachts vergleichsweise tiefe Temperaturen etwas oberhalb von 10 'Ό erwartet und tagsüber recht hohe Temperaturen, wie 30 °C. Gemäß den Wettervorhersagedaten WVD liegt zum Zeitpunkt t0 also eine Temperatur unterhalb der Temperatur Ti vor und zu den Zeitpunkten ti und t2 eine Temperatur von T3 bzw. T4. Sodann werden, bei Schritt 130, die zeitabhängigen Soll-Klimawertebereichsdaten SKD empfangen und gespeichert, wobei diese Soll-Klimawertebereichsdaten SKD ein Soll- Klima in dem Zielzeitraum T angeben. Beispielsweise sind die Soll- Klimawertebereichsdaten SKD indikativ für einen Temperaturbereich, wie es in der Fig. 1 schematisch dargestellt ist. Die Soll-Klimawertebereichsdaten SKD werden z.B. von einem Nutzer über eine entsprechende Schnittstelle eingeben, beispielsweise aus der Ferne über das Internet oder direkt vor Ort an einer Eingabemaske einer Klimaanlage, welche die wenigstens eine Klimatisierungsvorrichtung umfasst. Gemäß dem in der Fig. 1 gezeigten Beispiel ist also im Zielzeitraum T eine Temperatur zwischen Ti und T2 erwünscht.
Sodann werden, bei Schritt 140, unter Verwendung der Rechenmodelldaten und der Wettervorhersagedaten prognostizierte Klimadaten PKD berechnet, die indikativ für ein prognostiziertes Klima sind, das ohne Eingriff irgendeiner Klimatisierungsvorrichtung in dem Zielzeitraum T im Zielraum eintreten würde. Die prognostizierten Klimadaten PKD sind beispielsweise indikativ für einen prognostizierten Temperaturverlauf. Auch ein solcher prognostizierter Temperaturverlauf ist in der Fig. 1 schematisch dargestellt. Demnach liegt zum Zeitpunkt t0 eine Temperatur T0 vor, die sich aufgrund der Au ßentemperatur gemäß Verlauf WVD zunächst verringern und dann weiter erhöhen würde, bis sie im Zielzeitraum T ein Maximum erreicht und dann wieder - gemäß der Au ßentemperatur WVD - sinken würde.
Danach wird, bei Schritt 150, eine Abweichung AW zwischen den prognostizierten Klimadaten PKD und den Soll-Klimawertebereichsdaten SKD prognostiziert. Bei der Abweichung AW handelt es sich also um eine prognostizierte Abweichung und nicht um eine aktuelle Ist-Abweichung. Deutlich ist in der Fig. 1 zu erkennen, dass ein Ausbleiben eines Eingriffs der Klimatisierungsvorrichtung zu einem erheblichen Überschreiten der Raumtemperatur über die Soll-Temperatur gemäß Verlauf SKD führen würde. Insbesondere wird auch deutlich, dass die Abweichung AW zeitabhängig sein kann; beispielsweise unterscheidet sich die Abweichung zu Beginn des Zielzeitraums T (Zeitpunkt ti) von der Abweichung am Ende des Zielzeitraums T (Zeitpunkt t2). Sodann erfolgt bei Schritt 160 in Abhängigkeit der prognostizierten Abweichung AW ein Bestimmen wenigstens einer Wertdifferenz wenigstens eines Klimaparameters, die in der Raumhülle und/oder in dem wenigstens einen Rauminhaltselement mittels der wenigstens einen Klimatisierungsvorrichtung zeitlich vor dem Zielzeitraum T herbeizuführen ist, um der prognostizierten Abweichung AW entgegenzuwirken. Es gilt also, den Eintritt der prognostizierten Abweichung zu vermeiden oder zu verzögern. Ebenso wie die prognostiziere Abweichung AW kann die bestimmte Wertdifferenz zeitabhängig sein. Schließlich wird bei Schritt 170 die bestimmte Wertdifferenz in der Raumhülle und/oder in dem wenigstens einen Rauminhaltselement mittels der wenigstens einen Klimatisierungsvorrichtung herbeigeführt, so dass im Raum zu Beginn des Zielzeitraums (T), also zum Zeitpunkt ti das Soll-Klima vorliegt. Wie die Fig. 1 zeigt, führt das Herbeiführen der Wertdifferenz zu Temperaturverlauf A oder B, auf die weiter unter näher eingegangen wird. Jedenfalls wird der Raum aufgrund der herbeigeführten Temperaturdifferenz in der Raumhülle und/oder in dem Rauminhaltselement gekühlt, so dass die Raumtemperatur gemäß Verlauf A oder B im Zielzeitraum mit der Solltemperatur SKD weitgehende übereinstimmt.
Bevorzugt erfolgt die Herbeiführung der Wertdifferenz in der Raumhülle und/oder in dem wenigstens einen Rauminhaltselement mittels der wenigstens einen Klimatisierungsvorrichtung vorausschauend unter Nutzung der klimaparameterbezogenen Speicherkapazitäten bestmöglich im Sinne einer Energie- oder Kostenminimierung oder einer Ertragsmaximierung.
Nun werden die Verlaufskurven A und B näher erläutert: Bei der Variante A wird bereits zu Beginn der Betrachtung, also zum Zeitpunkt t0, mittels niedriger, z. B. Nacht- Außentemperatur, z. B. durch automatisiertes Öffnen von Fenstern oder ventilatorbetriebenen Luftaustausch die Raumhülle und die Rauminhaltselemente soweit heruntergekühlt, dass zum Beginn des Zielzeitraumes T die gewünschte Zieltemperatur Ti besteht und weiterer Erwärmungen des Raumes (hier durch Außenwärme) in einer einfachen Variante durch konventionelle Klimatisierung entgegengewirkt wird. Da bekannt ist, dass sich die Temperatur im weiteres Verlauf erhöhen würde, wird erfindungsgemäß der untere Grenzwert SKDU angestrebt, also erreicht, dass die Raumtemperatur zu Beginn des Zielzeitraums T den niedrigsten zugelassenen Wert Ti aufweist. Die Vorkühlung des Raumes fällt jedoch nicht so erheblich aus, dass ein Überschreiten der Raumtemperatur über den oberen Grenzwert SKDO vermieden wird. Deutlich ist in der schematischen Fig. 1 zu erkennen, dass die Raumtemperatur während eines Endzeitraums TE im Zielzeitraum den oberen Grenzwert überschreitet.
Bei der Variante B wird die Raumluft zusammen mit weiteren Rauminhaltselementen bis kurz vor Beginn des Zielzeitraumes T, etwa bis zum Zeitpunkt ti-x, daher noch deutlicher unter die Zieltemperatur ΤΊ für den Beginn des Zielzeitraums T heruntergekühlt. Dies hat zur Folge, dass die Raumhülle und die Rauminhaltselement mehr Kälte vorhalten und die einsetzende Raumerwärmung langsamer vonstatten geht. Kurz vor Beginn des Zielzeitraumes, also zum Zeitpunkt ti-x, wird nur die Raumluft konventionell oder mittels Einblasung von außen, beispielsweise wenn die Außenlufttemperatur WVD dann über der aktuellen Raumlufttemperatur liegt (wie gemäß Fig. 1 der Fall), auf die Zieltemperatur Ti erhöht. In der Folge können die stärker heruntergekühlten Rauminhaltselemente mitsamt der Raumhülle dann der laufenden weiteren Erwärmung der Raumluft, bedingt durch höhere Au ßentemperatur oder auch den Aufenthalt von Menschen, entgegenwirken, was ein verringertes Erfordernis konventioneller Raumluftkühlung und damit weitere Energieersparnis zur Folge hat.
Nachfolgend werden mit Bezug auf die Fig. 1 und die Fig. 2 weitere konkrete Anwendungsfälle, optionale Merkmale und Vorteile der Erfindung der beschrieben:
Eine geringe Energie- und Kostenlast kann also durch Verwendung natürlicher externer Klimaparameter, wie der Feuchtigkeit/Trockenheit oder der Wärme/Kälte der Außenluft, aber auch etwa durch die Sonnenstrahlung die mit einer Verschattungsanlage reguliert wird, erzielt werden. Dementsprechend kann es sich bei der wenigstens einen Klimatisierungsvorrichtung zur Nutzung dieser externen Klimatisierungsquelle um einen angetriebenen Fensteröffner und/oder einen angetriebenen Türöffner zum Zuführen der Au ßenluft handeln oder um ein angetriebenes Abdunkelungsmittel, wie eine Jalousie, um den zu klimatisierenden Raum zu verdunkeln bzw. zu erhellen. Zum Herbeiführen der Wertdifferenz des wenigstens einen Klimaparameters in dem Rauminhaltselement und/oder in der Raumhülle sind also lediglich Kosten aufzubringen, die beispielsweise für das Antreiben eines Fensteröffners oder einer Jalousie notwendig sind. In dieser Weise kann beispielsweise dem Raumboden und/oder den Raumwänden nachts bei Kühle Energie entzogen werden, um so einem übermäßigen Erwärmen, am folgenden Tag, wie es in der Fig. 1 dargestellt ist, speichernd/puffernd entgegenzuwirken.
Ebenfalls ist es möglich, die Raumhülle und/oder Rauminhaltselemente unter die Zieltemperatur zu Beginn des Zielzeitraums (z.B. 8 Uhr morgens) zu kühlen, so dass einer übermäßigen Erwärmung während des Zielzeitraums (8 Uhr morgens bis 20 Uhr abends) effektiver entgegengewirkt werden kann. Dies ist in der Fig. 1 insbesondere mit der Verlaufskurve B veranschaulicht. Die Raumluft wird jedoch derart reguliert, dass sie zu Beginn des Zielzeitraums mit dem unteren Grenzwert SKDU übereinstimmt, wohingegen anderen Rauminhaltselementen, wie insbesondere der Raumwand, gezielt eine bestimmte Energiemenge quasi kostenlos entzogen worden ist, so dass diese eine Temperatur von beispielsweise 15°C aufweist. Hiergegen kann kurzeitig, sofern erforderlich, warme Au ßenluft dem zu klimatisierenden Raum mittels einer weiteren Klimatisierungsvorrichtung zugeführt werden. Zu Beginn des Zielzeitraums wird hier also die Raumlufttemperatur mittels Zufuhr warmer (Tages-) Au ßenluft von 15 °C auf 20 'Ό gebracht, während die Raumwände, -decken, -böden und weitere Rauminhaltselemente auf Grund der vorausschauenden Speicherung von Kälte, also aufgrund der vorausschauenden Herbeiführung der bestimmten Wertdifferenz, noch eine Temperatur von 15 °C aufweisen. Dies führt im weiteren Verlauf des Zielzeitraumes T dazu, dass der laufenden Erwärmung des Raumes durch Sonneneinstrahlung, Au ßenwärme und den Aufenthalt von Menschen noch über einen längeren Zeitraum durch die kühleren Rauminhaltselemente entgegenwirkt wird, was den Einsatz eines energie- und kostenintensiven konventionellen Klima-Kältegerätes erst verspätet oder im Idealfall überhaupt nicht erforderlich macht.
Auf der Grundlage des Rechenmodells, der Wettervorhersagedaten WVD und optional auf der zusätzlichen Grundlage von Lastprofildaten werden also die günstigen bis kostenlosen Klimatisierungsquellen vorausschauend zum Herbeiführen der Wertdifferenz der bestimmten Klimaparameter in den Rauminhaltselementen und/oder der Raumhülle genutzt, um zielzeitpunktgenau das Soll-Klima mit geringstmöglichem Energie- und Kostenaufwand einzuhalten.
Um die zu betätigende Klimatisierungsvorrichtung auszuwählen, werden optional zeitabhängige Kostendaten empfangen und gespeichert, die indikativ für die Kosten der Nutzung mehrerer Klimatisierungsvorrichtungen sind, insbesondere aktuelle Kosten und Kosten, die im Zielzeitraum anfallen. Basierend auf diesen Kosten kann ausgewählt werden, ob eine erste Klimatisierungsvorrichtung oder eine zweite Klimatisierungsvorrichtung zum Herbeiführen der Wertdifferenz des Klimaparameters in der Raumhülle und/oder in den Rauminhaltselementen verwendet wird. Die Kostendaten können auch kontinuierlich empfangen werden und jeweils aktuelle sowie prognostizierte Kosten angeben, wobei die prognostizierten Kosten kontinuierlich revidiert werden können. Stattdessen können auch alternative Klimatisierungserträge als Differenz zwischen Klimatisierungs(-mehr)-Erlösen und Klimatisierungskosten zum Vergleich und zur Ermittlung des optimalen Klimatisierungsprogramms ermittelt werden, wenn klimatisierungsabhängige Erträge gegeben sind, wie beispielsweise bei gläsernen Gewächshäusern.

Claims

ANSPRÜCHE
Steuerungsverfahren (100) zum Klimatisieren eines Raumes, der eine Raumhülle sowie optional wenigstens ein in dem Raum befindliches Rauminhaltselement aufweist, unter Verwendung wenigstens einer Klimatisierungsvorrichtung, wobei die wenigstens eine Klimatisierungsvorrichtung zum Herbeiführen eines bestimmten Werts eines bestimmten Klimaparameters in der Raumhülle und/oder in dem Rauminhaltselement ausgebildet ist, das Verfahren (100) aufweisend die Schritte:
- Abbilden (1 10) der Raumhülle und/oder des wenigstens einen Rauminhaltselements als Rechenmodell und Speichern des Rechenmodells in Gestalt von Rechenmodelldaten;
- Empfangen und Speichern (120) von zeitabhängigen Wettervorhersagedaten (WVD), die indikativ für das Wetter in der äußeren Umgebung des Raumes während eines Zielzeitraums (T) sind;
- Empfangen und Speichern (130) von zeitabhängigen Soll- Klimawertebereichsdaten (SKD), wobei die Soll-Klimawertebereichsdaten (SKD) für den Raum ein Soll-Klima in dem Zielzeitraum (T) angeben; gekennzeichnet durch
Erfassen, im Rahmen des Schritts des Abbildens (1 10), von Speicherkapazitätsdaten, die indikativ für eine klimaparameterbezogene Speicherkapazität der Raumhülle und/oder des wenigstens einen Rauminhaltselements sind;
Berechnen (140), unter Verwendung der Rechenmodelldaten und der Wettervorhersagedaten (WVD), von prognostizierten Klimadaten (PKD), die indikativ für ein prognostiziertes Raumklima sind, das ohne Eingriff der wenigstens einen Klimatisierungsvorrichtung in dem Zielzeitraum (T) eintreffen würde;
Prognostizieren (150) einer Abweichung (AW) zwischen den prognostizierten Klimadaten (PKD) und den Soll-Klimawertebereichsdaten (SKD);
Bestimmen (160), in Abhängigkeit der prognostizierten Abweichung (AW), wenigstens einer Wertdifferenz wenigstens eines Klimaparameters, die in der Raumhülle und/oder in dem wenigstens einen Rauminhaltselement mittels der wenigstens einen Klimatisierungsvorrichtung zeitlich vor dem Zielzeitraum herbeizuführen ist, um der prognostizierten Abweichung entgegenzuwirken; und Herbeiführen (170) der bestimmten Wertdifferenz in der Raumhülle und/oder in dem wenigstens einen Rauminhaltselement mittels der wenigstens einen Klimatisierungsvorrichtung, so dass im Raum zu Beginn des Zielzeitraums (T) das Soll-Klima vorliegt.
Steuerungsverfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Soll- Klimawertebereichsdaten einen oberen Grenzwert (SKDO) und einen unteren Grenzwert (SKDU) aufweisen, wobei das Steuerungsverfahren weiter umfasst:
Herbeiführen der bestimmten Wertdifferenz derart, dass das Raumklima zu Beginn des Zielzeitraumes in Abhängigkeit der prognostizierten Abweichung wahlweise mit dem oberen Grenzwert oder mit dem unteren Grenzwert übereinstimmt.
Steuerungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Klimatisieren des Raumes eine erste Klimatisierungsvorrichtung und eine zweite Klimatisierungsvorrichtung zur Verfügung stehen, wobei die erste Klimatisierungsvorrichtung zum Herbeiführen eines bestimmten Werts eines bestimmten Klimaparameters in der Raumhülle und/oder in dem Rauminhaltselement unter Verwendung einer ersten Klimatisierungsquelle ausgebildet ist und die zweite Klimatisierungsvorrichtung zum Herbeiführen eines bestimmten Werts des bestimmten Klimaparameters in der Raumhülle und/oder in dem Rauminhaltselement unter Verwendung einer zweiten Klimatisierungsquelle ausgebildet ist, und wobei
- zum Herbeiführen der Wertdifferenz in der Raumhülle und/oder in dem Rauminhaltselement wahlweise die erste oder die zweite Klimatisierungsvorrichtung in Abhängigkeit von Kosten für die Nutzung der ersten und der zweiten Klimatisierungsquelle ausgewählt wird.
Steuerungsverfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherkapazitätsdaten indikativ für eine Wärmekapazität der Raumhülle und/oder des Rauminhaltselements sind.
5. Steuerungsverfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Raumhülle und/oder dem Rauminhaltselements unter Verwendung der Klimatisierungsvorrichtung Wärmeenergie entzogen wird, um der Abweichung entgegenzuwirken.
6. Steuerungsverfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherkapazitätsdaten indikativ für eine Feuchtespeicherkapazität der Raumhülle und/oder des Rauminhaltselements sind.
7. Steuerungsverfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch - Empfangen und Speichern von zeitabhängigen Lastprofildaten, wobei die Lastprofildaten eine voraussichtliche klimatische Beeinflussung des Raumes vor dem und/oder in dem Zielzeitraum angeben; und
Berechnen der prognostizierten Klimadaten (PKD) unter zusätzlicher Verwendung der Lastprofildaten.
8. Steuerungsverfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Raumhülle eine Raumwand umfasst.
9. Steuerungsverfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Klimatisierungsquelle durch das den Raum umgebene Au ßenklima bereitgestellt wird.
10. Steuerungsverfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die zweite Klimatisierungsquelle eine Stromquelle umfasst.
1 1 . Steuerungsverfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Klimatisierungsvorrichtung wenigstens eines des Folgenden umfasst: - eine Heizung zum Wärmen des Raumes;
- eine Klimaanlage zum Kühlen und/oder Wärmen des Raumes;
- einen Raumbefeuchter zum Hydrieren und/oder Dehydrieren des Raumes;
- ein angetriebenes Abdunkelungsmittel, wie eine Jalousie, zum Verdunkeln des Raumes;
- einen Ventilator;
- eine Lichtquelle;
- einen angetriebenen Fensteröffner und/oder einen angetriebenen Türöffner zum Zuführen einer Außenluft.
12. Steuerungsverfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wettervorhersagedaten Temperaturdaten, Winddaten, Sonneneinstrahlungsdaten und/oder Luftfeuchtedaten umfassen.
13. Steuerungsverfahren (100) nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch
- Empfangen und Speichern von zeitabhängigen Kostendaten, die indikativ für die Kosten für die Nutzung der ersten und der zweiten Klimatisierungsquelle, bevorzugt während eines Zeitraums vor dem Zielzeitraum, angeben.
14. Steuerungsverfahren (100) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Benutzerpräferenzdaten bezüglich Klimatisierungsquellen empfangen werden, bevorzugt als Teil der Kostendaten, und dass die Benutzerpräferenzdaten bei der Auswahl der Klimatisierungsvorrichtung berücksichtigt werden.
15. Steuerungsvorrichtung zum Klimatisieren eines Raumes, der eine Raumhülle sowie optional wenigstens ein in dem Raum befindliches Rauminhaltselement aufweist, unter Verwendung wenigstens einer Klimatisierungsvorrichtung, wobei die wenigstens eine Klimatisierungsvorrichtung zum Herbeiführen eines bestimmten Werts eines bestimmten Klimaparameters in der Raumhülle und/oder in dem Rauminhaltselement ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3474112A3 (de) * 2017-10-19 2019-07-24 Robert Bosch GmbH Verfahren zum ermitteln einer erwarteten temperaturkurve sowie verfahren zum ermitteln eines heiz- und/oder kühlprogramms eines heiz- und/oder kühlsystems
EP3537051A1 (de) * 2018-03-09 2019-09-11 Liljegren Development AB Verfahren, vorrichtung und computer-programm-produkt zur steuerung von heizungsanlagen
JP2020012628A (ja) * 2018-07-20 2020-01-23 ジョンソン コントロールズ テクノロジー カンパニーＪｏｈｎｓｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｍｐａｎｙ オンライン構成可能なシステム特定を有する建物管理システム
EP3578893B1 (de) 2018-06-06 2021-02-17 Delta Dore Verfahren zum steuern von öffnungselementen für die natürliche belüftung in der sommerzeit

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015212543A1 (de) * 2015-07-03 2017-01-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren, Klimatisierungseinrichtung und System
CN114200988B (zh) * 2021-12-06 2023-01-10 深圳市时誉高精科技有限公司 基于大数据的室内恒温器管理系统
CN115597182B (zh) * 2022-10-19 2023-06-06 深圳昌恩智能股份有限公司 一种中央空调智能控制设备及中央空调系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10013447C1 (de) 2000-03-17 2001-12-13 Markus Werner Verfahren zur Steuerung des Klimas in einem wetterabhängigen Gebäude- oder Anlagenbereich
WO2011072332A1 (en) * 2009-12-16 2011-06-23 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Hvac control system and method
DE102011001158A1 (de) * 2011-03-09 2012-09-13 Hochschule Fulda Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Stellgrößen zur Beeinflussung eines Raumklimas

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10013447C1 (de) 2000-03-17 2001-12-13 Markus Werner Verfahren zur Steuerung des Klimas in einem wetterabhängigen Gebäude- oder Anlagenbereich
WO2011072332A1 (en) * 2009-12-16 2011-06-23 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Hvac control system and method
DE102011001158A1 (de) * 2011-03-09 2012-09-13 Hochschule Fulda Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Stellgrößen zur Beeinflussung eines Raumklimas

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3474112A3 (de) * 2017-10-19 2019-07-24 Robert Bosch GmbH Verfahren zum ermitteln einer erwarteten temperaturkurve sowie verfahren zum ermitteln eines heiz- und/oder kühlprogramms eines heiz- und/oder kühlsystems
EP3537051A1 (de) * 2018-03-09 2019-09-11 Liljegren Development AB Verfahren, vorrichtung und computer-programm-produkt zur steuerung von heizungsanlagen
EP3578893B1 (de) 2018-06-06 2021-02-17 Delta Dore Verfahren zum steuern von öffnungselementen für die natürliche belüftung in der sommerzeit
JP2020012628A (ja) * 2018-07-20 2020-01-23 ジョンソン コントロールズ テクノロジー カンパニーＪｏｈｎｓｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｍｐａｎｙ オンライン構成可能なシステム特定を有する建物管理システム
US11243503B2 (en) 2018-07-20 2022-02-08 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP Building management system with online configurable system identification

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