WO2015074791A1 - Steuerungsverfahren zum klimatisieren eines raums - Google Patents

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WO2015074791A1
WO2015074791A1 PCT/EP2014/070681 EP2014070681W WO2015074791A1 WO 2015074791 A1 WO2015074791 A1 WO 2015074791A1 EP 2014070681 W EP2014070681 W EP 2014070681W WO 2015074791 A1 WO2015074791 A1 WO 2015074791A1
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air conditioning
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PCT/EP2014/070681
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Lothar HERGARTEN
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G.A.D. Global Assistance And Development Corporation Gmbh
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    • F24F2140/60—Energy consumption

Definitions

  • the present invention relates to controlling an air conditioner comprising a number of air conditioning devices for air conditioning a room, in particular for inducing a certain room temperature and / or a certain room 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.
  • weather forecast data is automatically requested from a regional weather station.
  • load data profiles are stored in which known internal factors such. B. the Stay of people who can give off heat, for example, are deposited.
  • 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 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
  • the space envelope and / or in the room content element takes place overnight.
  • 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 - ⁇ ⁇ ' ⁇ 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. Furthermore, it is provided, for example, that in order to bring about the determined (climate parameter-related) value difference, that is to compensate for the deviation, with the calculated amount of energy, the space content element and / or the space envelope, 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. For example, in order to bring about the temperature difference of +15 ⁇ ⁇ , 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 relates to the room 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, in the air conditioning of the Space actively 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 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, wherein the at least one air conditioning device preferably exclusively uses the outside climate surrounding the space.
  • the at least one air conditioning device preferably exclusively uses the outside climate surrounding the space.
  • a specific value of a climate parameter can thus be kept available in the space envelope and / or the space content element in order to enable a later, sometimes more expensive operation of one or more others To avoid air conditioning devices or at least delay time.
  • 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 outside climate during the target period also indicate that the outside climate has been undershot.
  • 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 Au JO Kunststoff or by means of a photovoltaic system provided electric power, so far cooled down that with rising daytime temperatures at the beginning of the target period exactly the target temperature or the lower limit of the target temperature 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 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 volume content element can be in solid, liquid and / or gaseous form.
  • An example of a gaseous volume-content element is, for example, the room air.
  • a liquid volume-content element is, for example, water.
  • firm Room content elements include 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 that has the outdoor environment.
  • 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, Au 301bewandung with closed interior walling record cold, which she delivers during the day at prevailing relatively high temperatures by opening the inner plates (with closed Au texlamellen) 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 may be, for example, the following: temperature, air humidity, light intensity, air circulation, air quality (ionization, pollutant contents, etc.), light spectrum, etc.
  • the mapping of the space envelope and / or the optionally present at least one space content element as a computer model and storing the computer model in the form of computer model data is carried out, for example, such that the computer model is indicative of the climatic behavior of the room, for example for the thermal behavior.
  • the computer 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 are then taken into account in all computational processes, for example insofar as between the end of the anticipatory pre-storage (bringing about the determined value difference) and the beginning of the Target period losses may occur in terms of stored cold or heat.
  • control method includes receiving and storing time-dependent weather forecast data.
  • the weather forecast data are indicative of 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 ° C between eight in the morning and eight 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. For example, the upper limit is 25 ° C and the lower limit is 20 ° C.
  • the target climate zone data may also be indicative that room temperature should always be between 5 ° C and 20 ° C and room humidity between 40% and 90%, for example the setpoints between the individual climate parameters can also depend on each other or correlate with each other, so for example at a lower humidity, the room air temperature has a higher limit.
  • 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 5 ° 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 with consideration of a target variable to be optimized, which involves, for example, costs or energy inputs to be minimized. After that, judge yourself prefers both the choice of the respective air conditioning device to be used (eg, intake of nocturnal outdoor air vs. conventional room air cooling) as well as their 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. With reference to the example of a temperature to be set so a z.
  • Certain amount of heat energy eg.
  • the space content element and / or in the space envelope By means of warm outside air, 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 the space content element and / or the space envelope a certain amount deprived 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.
  • mapping the space envelope and / or the at least one space content item includes determining a climate parameter related impulse input to the room or arriving in space and acquiring a climate parameter related impulse response indicative of the space in response to the entered or arrived climate parameter related pulse.
  • the climatic behavior of the room is preferably determined based on the determined impulse and the detected impulse response.
  • the computational model of the space defined by the computational model data can be generated in a comparatively simple manner.
  • the calculation model data can be updated quickly and automatically if the climatic behavior of the room has changed, for example due to further, modified and / or less room content elements.
  • the climate parameter related pulse is a heat pulse that gives a certain amount of heat energy into the room in a given time.
  • the climate parameter related impulse may also be a certain amount of light or a different amount of energy that enters the room or arrives in space in a given time.
  • the climate parameter-related impulse can be entered into the room through the external environment of the room or, due to the external climate, arrive outside the room in space (also referred to as "external impulse"), for example, the amount of heat energy in which time from outside in the room is given and the impulse response of the room to the entered amount of thermal energy is detected.
  • the climate parameter-related pulse is input into the room by means of the air-conditioning device (hereinafter also referred to as "inside pulse”) .
  • the air-conditioning device hereinafter also referred to as "inside pulse”.
  • the input climate-parameter-related pulse can be more easily determined For example, the duration of an hour will be a very large one Heat energy given in the room and the impulse response of the room recorded. Thus, the relevance of influences on the impulse response that are not due to the entered climate parameter related impulse can be reduced.
  • the storage capacity data are determined in dependence on the entered or arrived climate parameter related pulse and the climate parameter related impulse response of the room.
  • mapping the space envelope and / or the at least one space content element comprises forming at least one momentum correlation between the input or received pulse and the impulse response.
  • the calculation model data is determined. In this way it can be avoided that further external influences on the impulse response influence the determination of the computational model data.
  • the at least one pulse correlation it can be determined what proportion of the impulse response has been caused by the input / received pulse. The remaining portion of the impulse response should preferably not influence the determination of the computational model data.
  • the at least one pulse correlation As accurately as possible, it can be provided that an internal pulse is repeatedly entered into the room during an analysis period and that the influence of the external environment is determined during the analysis period.
  • the at least one pulse correlation is intended to "calculate out” the influence of the external environment on the impulse response in order to determine what proportion of the impulse response the input internal impulse has caused, in dependence on which proportion and in dependence on the input internal impulse the computational model data can be calculated.
  • the room climate changes due to the climate of the external environment of the room also referred to as outdoor climate.
  • no climate parameter related internal pulse generated by the air conditioning device
  • weather data are acquired during the observation period and at the same time or after the acquisition of the weather data, it is recorded how the room climate changes due to the external environment, in particular with which time delay the room climate changes.
  • the first correlation thus describes, at least approximately, the climatic behavior of the space as a function of the external environment; in other words, the relationship between the outside climate and the indoor climate; if necessary, separately for a number of specific climate parameters (temperature, humidity, etc.).
  • the first correlation thus describes, at least approximately, the climatic behavior of the room as a function of all influencing variables except the influence of a climate parameter-related internal impulse (for example generated by air-conditioning measures or the residence of humans), which is not entered into the room during the observation period.
  • the climate parameter-related internal pulse is input into the room, for example by means of the air conditioning device.
  • the climate parameter-related internal impulse can also be entered several times into the room.
  • the climatic response of the room which the room provides in response to the input climate parameter-related internal pulses is detected.
  • the one or more entered climate-parameter-related internal pulses are compared with the response behavior. This relationship is expressed by the so-called second correlation.
  • the second correlation describes, at least approximately, the climatic behavior of the room as a function of the sum of all influencing variables, for example as a function of the climate of the external environment and in dependence on the input climate parameter-related internal pulses (to which, for example, also the residence heard by humans, though perhaps not as a climate-regulating impulse but as an "addendum" impulse).
  • the pulse correlation between the input climate parameter related pulse and the climate parameter related impulse response is calculated in dependence on the first correlation and the second correlation, for example by taking the difference between the second correlation and the first correlation to determine the influence of the external climate on the first correlation To eliminate impulse response.
  • the computer model data can then be set up.
  • mapping the space envelope and / or the at least one space content item determining a climate parameter related impulse entered or entering the room comprising the space envelope and / or the at least one space content item and detecting a climate parameter related impulse
  • the impulse response provided by the room in response to the inputted climate parameter related impulse includes the following considerations:
  • the manual input of climate parameter-related internal impulses expediently is dispensed with, so that changes in the indoor climate are at least largely due solely to the changes in the climate Outdoor climate can be traced.
  • the latter causal relationship is detected, for example, by the first correlation explained above.
  • the impulse responses in response to changes in the Au HYTE can be analyzed in isolation of air conditioning measures (input climate-related indoor impulses) so isolated from their effects, while conversely this is hardly possible because the outdoor climate and its changes are always present and can not be eliminated.
  • the impulse responses are continuously collected within the scope of a longer measurement series, ie during the observation period, it is possible in one embodiment to obtain at least approximate values for the correlations between the individual values or value changes in the climate parameters of the outdoor environment on the one hand and the subsequent changes that have been identified determined on the other hand in the climatic parameters of the indoor climate.
  • the measurements in the observation period are reduced, for example, to the two external air parameters air temperature and solar radiation intensity, it is easier to understand that with a sufficiently long observation period with constantly changing values for these two parameters it is possible to determine at least approximately how much and with what time delay the room climate, such as the parameter air temperature, responds to changes in the said external climate parameters, whereby the correlation in question would be determined.
  • the two said external parameters also include the humidity and wind (wind strength and wind direction).
  • the calculations to be made can also be complicated by the fact that changes in the outside climate can not only lead to a direct, but also to an indirect change in the indoor climate.
  • a cooling of the external air may not only lead to a cooling of the air in the room, but also to a dehydration of the air in the room due to the condensing effect of the cooled room envelope.
  • a further complexity factor in the calculations can be the fact that changes in the external climate only change the room climate with a certain time lag.
  • the second correlation and / or the pulse correlation for example, to accelerate or increase the accuracy.
  • the calculations to be made to determine these correlations become less complicated when considering how fast an existing insulated wall (the enclosure) is able to emit or store external heat internally.
  • the first correlations ie the correlations between the changes in the outside climate and the changes in the indoor climate, are known (and thus computationally eliminable) makes sense, in a second step, through targeted climate-parameter-related internal impulses into the room to capture induced impulse responses of space and to establish corresponding second correlations. This is done in one embodiment in the above-described second step.
  • the climate parameter-related impulse can be limited to a single parameter, for example a certain amount of heat (with, for example, maintained air humidity, which is hardly possible in response to changes in the external climate).
  • the influences due to the external climate during the measurement period can be "calculated out” for the measured impulse response of the room, and thus an impulse response which is "adjusted” for the external climatic influences, which is the actual change in the indoor environment , which is induced exclusively by the input internal pulse, presented.
  • a first air conditioning device and a second air conditioning device are available for air conditioning the room, the first air conditioning device for inducing 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 is formed and the second air conditioning device for bringing about a certain value of be are climate parameters in the space envelope and / or in the space content element using a second air conditioning source is formed, and wherein the Inducing the value difference in the space envelope and / or in the space content element, either 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.
  • 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, for example, be provided by electricity, gas or oil providers 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 taken into account.
  • the method may be carried out under the assumption that a certain air-conditioning source is always available or at certain times free of charge, such as the outdoor environment 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, formed using one of the outdoor environment air conditioning source provided, such as an electric window and / or door opener, a fan for the exchange of indoor and outdoor air, an active room wall, which is adapted 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 Venetian blind or the like.
  • 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 / low-cost, preferably externa ßeren climate parameters are taken into account, 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. For example, 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. To consider separately from the cost of using the respective climate parameter, although preferably to include in the calculation process, the costs for the operation of the air conditioning devices as such, for example, for the operation (the regulation) of an electric window opener, a Verventschattungsstrom or the operation of a control system an oil heater.
  • the cost of using the first and the second or even further air conditioning sources not only the pure ones are preferred 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 taken into account.
  • 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 relevant to the user User preferences are indicative, so that these data can be considered as part of the cost data in the selection of the first or the 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 are objective monetary factors (such as acquisition costs, interest costs, depreciation, energy carrier costs, etc.) taken into account, but also subjective user-specific user preferences are preferred.
  • 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 vorraus factionder way before, for example, a few hours or days before the target period, in particular based on the weather forecast data.
  • the space element is actively deprived of heat by means of the first air conditioning device, for example. By opening a window, because the Au DTry currently represents the costs or energie slaughter for this purpose air conditioning source.
  • time-dependent load profile data are furthermore received and stored, the load profile data being an anticipated climatic influence on the air conditioning system Specify space 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. These people form heat and / or moisture sources and consequently influence the room climate that would arrive without the active influence of the air conditioning device (s).
  • 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.
  • the 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 illustration of a
  • the climate diagram 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
  • 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.
  • climate diagram 1 shows a course of a predicted room temperature, which is indicated by predicted climate data PKD. This development of the room temperature would occur if the effect on the room climate was not influenced by at least one air-conditioning device.
  • 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.
  • step 1 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 air-conditioned.
  • the determination of the computational model data, in particular of the storage capacity data can be effected in dependence on an input climate parameter-related pulse and in dependence on an impulse response.
  • 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.
  • relatively low temperatures are expected to be slightly above 10 ° C, and during the day, quite high temperatures, such as 30 ° C, are expected.
  • 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 target climate temperature range data SKD are eg of Enter a user via a corresponding interface, for example remotely via the Internet or directly on-site at an input mask of an air conditioner, which includes the at least one air conditioning device. According to the example shown in FIG. 1, therefore, a temperature between ⁇ 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 initially 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.
  • temperature profile A or B As shown in FIG. 1, bringing the value difference leads to temperature profile A or B, which will be discussed in more detail below.
  • the space is cooled due to the induced temperature difference in the space envelope and / or in the space content element, so that the room temperature according to course A or B in the target period with the target temperature SKD largely coincide.
  • the room air is, together with other space content elements until shortly before the start of the target period T, about until the time ti- x , therefore cooled even more clearly below the target temperature Ti for the beginning of the target period T.
  • Shortly before the beginning of the target period, ie at time ti x only the room air is conventionally or by means of Insufflation from the outside, for example when the outside air temperature WVD is above the current room air temperature (as is the case in FIG. 1), increases to the target temperature Ti.
  • the more cooled room contents elements together with the space envelope then the ongoing further warming of the room air, due to higher Au walkedtemperatur or the residence of people, counteract what a reduced requirement of conventional room air cooling and thus further energy savings result.
  • 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.
  • warm outside air can be supplied to the room to be conditioned by means of a further air-conditioning device.
  • the room air temperature by means of supply of warm (daytime) outdoor air of 15 ° C brought to 20 ° C, while the room walls, ceilings, floors and other space content elements due to the anticipatory storage of cold, so due to 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 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 -Ι Ο 'Ό 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 <Ό 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 Au ßenklima während des Zielzeitraums ein Unterschreiten des Au ßenklimas 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 Au ßenluft 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 Außenklima 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, Au ßenbewandung 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 äußeren 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 °C 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 °C 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 5°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 Außenluft, 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 Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Abbilden der Raumhülle und/oder des wenigstens einen Rauminhaltselements ein Bestimmen eines klimaparameterbezogenen Impulses, der in den Raum eingegeben wird oder im Raum eintrifft, und ein Erfassen einer klimaparameterbezogenen Impulsantwort, die der Raum in Antwort auf den eingegebenen oder eingetroffenen klimaparameterbezogenen Impuls liefert.
Es müssen folglich nicht sämtliche Raumhüllen und/oder Rauminhaltselemente des Raumes separat erfasst werden, sondern das klimatische Verhalten des Raumes wird bevorzugt basierend auf dem bestimmten Impuls und der erfassten Impulsantwort ermittelt. In dieser Weise lässt sich in vergleichsweise einfacher Art und Weise das durch die Rechenmodelldaten definierte Rechenmodell des Raumes generieren. Insbesondere können die Rechenmodelldaten schnell und automatisiert aktualisiert werden, sollte sich das klimatische Verhalten des Raumes geändert haben, beispielsweise aufgrund weiterer, modifizierter und/oder weniger Rauminhaltselemente.
In Abhängigkeit von dem eingegebenen Impuls und in Abhängigkeit von der Impulsantwort kann somit insbesondere ermittelt werden, welche Speichereigenschaften und welche Wärmeleiteigenschaften das wenigstens eine Rauminhaltselement und/oder die Raumhülle aufweist/aufweisen, insbesondere also die Speicherkapazitätsdaten berechnet werden.
Der klimaparameterbezogene Impuls ist beispielsweise ein Wärmeimpuls, der eine bestimmte Wärmeenergiemenge in einer bestimmten Zeit in den Raum gibt. Bei dem klimaparameterbezogenen Impuls kann es sich auch um eine bestimmte Lichtmenge oder um eine andere Energiemenge handeln, die in einer bestimmten Zeit in den Raum eingegeben wird oder im Raum eintrifft. Der klimaparameterbezogene Impuls kann durch die äu ßere Umgebung des Raumes in den Raum eingegeben werden bzw. aufgrund des Außenklimas außerhalb des Raumes im Raum eintreffen (im Folgenden auch als „Au ßenimpuls" bezeichnet). Dabei wird beispielsweise erfasst, welche Wärmeenergiemenge in welcher Zeit von außen in den Raum gegeben wird und die Impulsantwort des Raumes auf die eingegebene Wärmeenergiemenge wird erfasst.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird der klimaparameterbezogene Impuls mittels der Klimatisierungsvorrichtung in den Raum eingegeben (im Folgenden auch als „Innenimpuls" bezeichnet). Diese Variante hat den Vorteil, dass der eingegebene klimaparameterbezogene Impuls leichter bestimmbar ist. Au ßerdem kann der Innenimpuls deutlich von einem Au ßenimpuls abweichen, den die äußere Umgebung bereitstellen kann. Beispielsweise wird für die Dauer einer Stunde eine sehr große Wärmeenergiemenge in den Raum gegebenen und die Impulsantwort des Raumes erfasst. So kann die Relevanz von Einflüssen auf die Impulsantwort, die nicht auf den eingegebenen klimaparameterbezogenen Impuls zurückzuführen sind, reduziert werden. Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Speicherkapazitätsdaten in Abhängigkeit von dem eingegebenen oder eingetroffenen klimaparameterbezogenen Impuls und der klimaparameterbezogenen Impulsantwort des Raumes bestimmt werden. Es soll damit vermieden werden, dass einzelne Rauminhaltselemente und/oder die Raumhülle des Raumes separat vermessen werden müssen und hinsichtlich ihrer Materialeigenschaften bestimmt werden müssen, um die Speicherkapazitätsdaten zu erfassen. Vielmehr werden diese gemäß dieser Ausführungsform automatisch in Abhängigkeit von dem eingegebenen klimaparameterbezogenen Impuls und der erhaltenen Impulsantwort bestimmt. Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst das Abbilden der Raumhülle und/oder des wenigstens einen Rauminhaltselements ein Bilden wenigstens einer Impulskorrelation zwischen dem eingegebenen oder eingetroffenen Impuls und der Impulsantwort. In Abhängigkeit der wenigstens einen Impulskorrelation erfolgt das Bestimmen der Rechenmodelldaten. So kann vermieden werden, dass weitere externe Einflüsse auf die Impulsantwort die Bestimmung der Rechenmodelldaten beeinflussen. Mittels der wenigstens einen Impulskorrelation kann also bestimmt werden, welcher Anteil der Impulsantwort von dem eingegebenen/eingetroffenen Impuls verursacht worden ist. Der übrige Anteil der Impulsantwort soll die Bestimmung der Rechenmodelldaten bevorzugt nicht beeinflussen.
Um die wenigstens eine Impulskorrelation möglichst exakt zu bestimmen, kann vorgesehen sein, dass ein Innenimpuls während eines Analysezeitraums wiederholt in den Raum eingegeben wird und dass während des Analysezeitraums der Einfluss der äußeren Umgebung ermittelt wird. Durch die wenigstens eine Impulskorrelation soll der Einfluss der äußeren Umgebung aus der Impulsantwort„rausgerechnet" werden, um zu ermitteln, welchen Anteil der Impulsantwort der eingegebene Innenimpuls verursacht hat. In Abhängigkeit von diesem Anteil und in Abhängigkeit von dem eingegebenen Innenimpuls können die Rechenmodelldaten berechnet werden. Um die wenigstens eine Impulskorrelation zwischen dem eingegebenen Impuls und der Impulsantwort zu bestimmen, kann beispielsweise gemäß dem folgenden dreistufigen Verfahren vorgegangen werden: 1. Erfassen einer ersten Korrelation
Während eines Beobachtungszeitraum wird überprüft, wie sich das Raumklima aufgrund des Klimas der äußeren Umgebung des Raumes (im Folgenden auch als Außenklima bezeichnet) verändert. Während des Beobachtungszeitraums wird kein (durch die Klimatisierungsvorrichtung generierter) klimaparameterbezogener Innenimpuls in den Raum eingegeben. Dabei werden beispielsweise Wetterdaten während des Beobachtungszeitraums erfasst und gleichzeitig oder nach der Erfassung der Wetterdaten wird erfasst, wie sich das Raumklima aufgrund der äu ßeren Umgebung ändert, insbesondere auch mit welchen zeitlichen Verzögerung sich das Raumklima ändert. Diese Zusammenhänge zwischen dem Klima der äu ßeren Umgebung einerseits und dem Raumklima, insbesondere den relevanten Parametern des Raumklimas, andererseits können berechnet werden, wenigstens aber angenähert werden. Dieser Zusammenhang wird durch die hier sogenannte erste Korrelation zum Ausdruck gebracht.
Die erste Korrelation beschreibt demnach, wenigstens näherungsweise, das klimatische Verhalten des Raumes in Abhängigkeit von der äußeren Umgebung; mit anderen Worten: den Zusammenhang zwischen dem Außenklima und dem Raumklima; ggf. separat für eine Anzahl von bestimmten Klimaparametern (Temperatur, Luftfeuchte etc.).
Bevorzugt beschreibt die erste Korrelation demnach, wenigstens näherungsweise, das klimatische Verhalten des Raumes in Abhängigkeit von sämtlichen Einflussgrößen ausgenommen des Einflusses eines klimaparameterbezogenen Innenimpulses (beispielsweise erzeugt durch Klimatisierungsmaßnahmen oder den Aufenthalt von Menschen), der während des Beobachtungszeitraums nicht in den Raum eingegeben wird. 2. Erfassen einer zweiten Korrelation
Während eines zweiten, weiteren Messzeitraums wird der klimaparameterbezogene Innenimpuls in den Raum eingegeben, beispielsweise mittels der Klimatisierungsvorrichtung. Der klimaparameterbezogene Innenimpuls kann auch mehrfach in den Raum eingegeben werden. Das klimatische Antwortverhalten des Raumes, das der Raum in Antwort auf den bzw. die eingegebenen klimaparameterbezogenen Innenimpulse liefert, wird erfasst. Der bzw. die eingegebenen klimaparameterbezogenen Innenimpulse werden mit dem Antwortverhalten verglichen. Dieser Zusammenhang wird durch die hier sogenannte zweite Korrelation zum Ausdruck gebracht. Die zweite Korrelation beschreibt demnach, wenigstens näherungsweise, das klimatische Verhalten des Raumes in Abhängigkeit von der Summe sämtlicher Einflussgrößen, beispielsweise in Abhängigkeit von dem Klima der äu ßeren Umgebung und in Abhängigkeit von den eingegebenen klimaparameterbezogenen Innenimpulsen (zu denen z. B. auch der Aufenthalt von Menschen gehört, wenn auch möglicherweise nicht als klimaregulierender sondern als„hinzunehmendes" Impuls).
3. Berechnen der Impulskorrelation
In einem dritten Schritt wird die Impulskorrelation zwischen dem eingegebenen klimaparameterbezogenen Impuls und der klimaparameterbezogenen Impulsantwort in Abhängigkeit von der ersten Korrelation und der zweiten Korrelation berechnet, beispielsweise durch Bilden der Differenz zwischen der zweiten Korrelation und der ersten Korrelation, um den Einfluss des Au ßenklimas auf die Impulsantwort herauszurechnen.
In Abhängigkeit von dieser Impulskorrelation, die beispielsweise wie oben geschilderten berechnet worden ist, können sodann die Rechenmodelldaten aufgestellt werden.
Die oben dargestellten Ausführungsformen, bei denen das Abbilden der Raumhülle und/oder des wenigstens einen Rauminhaltselements ein Bestimmen eines klimaparameterbezogenen Impulses, der in den Raum umfassend die Raumhülle und/oder das wenigstens eine Rauminhaltselement eingegeben oder im Raum eintrifft wird, sowie ein Erfassen einer klimaparameterbezogenen Impulsantwort, die der Raum in Antwort auf den eingegebenen bzw. eingetroffenen klimaparameterbezogenen Impuls liefert, umfasst, schließen die folgenden Überlegungen ein:
Soll die klimaparameterbezogene Impulsantwort des Raumes (mit optional wenigstens einem Rauminhaltselement) ermittelt werden, kann es zweckmäßig sein, zunächst zu differenzieren zwischen dem Einfluss des Außenklimas (Au ßenimpuls) einerseits und dem Einfluss von inneren, beispielsweise durch raumklimatische Maßnahmen veranlassten Parameteränderungen, (Innenimpuls) andererseits. Beispiel: Das Raumklima reagiert auf eine Au ßenlufttemperaturänderung i. d. R. anders als auf eine Innentemperaturänderung, etwa weil au ßen angeleitete erwärmte Luft erst noch die Raumhülle, vielleicht sogar noch gedämmt, durchdringen muss, bis sie innen wirksam wird, während eingeleitete erwärmte Innenluft das Raumklima sofort im Sinne einer Erwärmung beeinflusst und sich die Wärme dann langsam nach außen - je nach Dämmwerten - und an die Rauminhalte verliert.
Da das Au ßenklima zwangsläufig immer vorhanden ist, macht in einem ersten Schritt weniger Sinn, eine Impulsantwort des Raumes auf Grund von Klimatisierungsmaßnahmen erfassen zu wollen, da die vielfältigen au ßenklimatischen und nicht beeinflussbaren Veränderungen, z. B. bei Lufttemperatur, Windstärke, Sonneneinstrahlung und Luftfeuchte, stets vorhanden sind und die durch einen manuell eingegebenen klimaparameterbezogenen Impuls induzierten Veränderungen des Raumklimas (Impulsantworten) nur schwer von der durch das Au ßenklima induzierten Veränderungen (Impulsantworten) getrennt werden können.
Umgekehrt wird bei der Ermittlung der Korrelation von Außenimpulsen (Wetter/Außenklima) und Veränderungen der inneren Klimaparameterwerte (Impulsantworten) zweckmäßigerweise auf die manuelle bzw. durch eine Klimatisierungsvorrichtung generierte Eingabe von klimaparameterbezogenen Innenimpulsen verzichtet, so dass Veränderungen des Raumklimas wenigstens weitgehend allein auf die Veränderungen des Au ßenklimas zurückgeführt werden können. Letzterer Kausalzusammenhang wird beispielsweise durch die oben erläuterte erste Korrelation erfasst. Die Impulsantworten in Reaktion auf Veränderungen im Au ßenklima können bei Verzicht auf Klimatisierungsmaßnahmen (eingegebene klimaparameterbezogene Innenimpulse) also von deren Auswirkungen isoliert analysiert werden, während dies umgekehrt kaum möglich ist, weil das Außenklima bzw. dessen Veränderungen stets vorhanden sind und nicht eliminiert werden können.
Von daher ist es zweckmäßig, im besagten ersten Schritt den Zusammenhang zwischen dem Außenklima bzw. dessen Veränderungen und den Veränderungen des Raumklimas zu ermitteln und diesen Zusammenhang mit der ersten Korrelation (oder mit ersten Korrelationen) auszudrücken. Dabei kann allerdings das Problem bestehen, dass die Veränderungen des Au ßenklimas häufig mehrere Klimaparameterbetreffen, wobei deren einzelne Einflüsse auf einen bestimmten Innenraum-Klimaparameter, z. B. die Luftwärme, nur schwierig voneinander separiert werden können. Beispiel: hat sich in einem bestimmten Zeitraum die Au ßenluft um 10° C und die Innenluft im selben Zeitraum um 5 ° C erhöht, so lässt sich eine Aussage des Inhaltes, dass eine Erwärmung der Außentemperatur um 10 ° C nach Ablauf des besagten Zeitraums zu einer Innenerwärmung von 5 ° C führt deshalb nicht treffen, weil die Veränderung des Zielraumklimas um 5 ° C eben nicht nur von der Veränderung der Außentemperatur sondern auch z. B. von den äu ßeren Klimaparametern Sonneneinstrahlung, Wind (im Hinblick auf die Aufnahmegeschwindigkeit für Wärme) und sogar Luftfeuchte (im Hinblick auf die Geschwindigkeit bei der Wärmeabgabe) abhängen kann. Es lässt sich folglich nicht mit Sicherheit sagen, wie groß der ursächliche Anteil der einzelnen äußeren Klimaparameterwerte bzw. Klimaparameterwertveränderungen an der Veränderung des betrachteten einzelnen Innenraum-Klimaparameter war/ist. Oder bezogen auf das Beispiel: es lässt sich nicht mit hinreichender Sicherheit sagen, welcher Teil der Impulsantwort des Raumes jeweils durch die Außentemperatur, den Wind, die Sonneneinstrahlung und die Luftdichte bzw. die Veränderungen bei diesen Parametern des Au ßenklimas bedingt ist.
Werden die Impulsantworten jedoch im Rahmen einer längeren Messreihe - also während des Beobachtungszeitraums - stetig erhoben, ist es bei einer Ausführungsform möglich, dass zumindest Näherungswerte für die Korrelationen zwischen den einzelnen Werten bzw. Wertveränderungen bei den Klimaparametern des Au ßenklimas einerseits und den festgestellten darauffolgenden Veränderungen bei den Klimaparameter des Raumklimas andererseits ermittelt werden. Werden die Messungen im Beobachtungszeitraum zur Vereinfachung beispielsweise auf die beiden äu ßeren Klimaparameter Lufttemperatur und Sonneneinstrahlungsintensität reduziert, dann ist leichter nachvollziehbar, dass bei einem ausreichend langen Beobachtungszeitraum mit immer wieder wechselnden Werten bei diesen beiden Parametern es möglich ist, zumindest näherungsweise zu ermitteln, wie stark und mit welcher Zeitverzögerung das Raumklima, etwa mit dem Parameter Lufttemperatur, auf Veränderungen bei den genannten äußeren Klimaparametern reagiert, womit die betreffende Korrelation ermittelt wäre. Die Berechnungen werden natürlich umso komplexer, je mehr äußere Klimaparameter zur Ermittlung der Korrelationen zu dem zu untersuchenden Innenraum- Parametern einbezogen werden. So könnte es zur Beantwortung der Frage, welche Veränderungen bei dem Außenklima in welchem Ausmaß für eine bestimmte Veränderung der Temperatur des Raumes verantwortlich sind, zweckmäßig sein, über die beiden genannten äußeren Parameter hinaus auch die Luftfeuchte und Wind (Windstärke und Windrichtung) einzubeziehen. Die anzustellenden Berechnungen können sich des Weiteren auch dadurch verkomplizieren, dass Veränderungen beim Außenklima nicht nur zu einer direkten, sondern auch zu einer indirekten Veränderung des Raumklimas führen können. Beispiel: Eine Abkühlung der äu ßeren Luft führt möglicherweise nicht nur zu einer Abkühlung der Luft des Raumes, sondern aufgrund des Kondensationseffektes der abgekühlten Raumhülle auch zu einer Dehydrierung der Luft des Raumes. Einen weiteren Komplexitätsfaktor bei den Berechnungen kann die Tatsache darstellen, dass Veränderungen des Au ßenklimas nur mit einem gewissen Zeitversatz das Raumklima verändern.
Deshalb werden bei einer Ausführungsform bereits bekannte Daten, wie etwa die Wärmleitfähigkeit und/oder die Wärmekapazität z. B. der äußeren Raumhülle hinterlegt, um die Ermittlung der ersten Korrelation, der zweiten Korrelation und/oder der Impulskorrelation zu verbessern, beispielsweise zu beschleunigen oder die Genauigkeit zu erhöhen. Beispielsweise werden die anzustellenden Berechnungen zur Ermittlung dieser Korrelationen weniger kompliziert, wenn berücksichtigt wird, wie schnell eine vorhandene gedämmte Wand (die Raumhülle) äußere Wärme nach innen abgibt oder zu speichern in der Lage ist. In der Regel macht es erst dann, wenn die ersten Korrelationen, also die Korrelationen zwischen den Veränderungen des Außenklimas und den Veränderungen des Raumklimas, bekannt sind (und damit rechnerisch eliminierbar sind), Sinn, in einem zweiten Schritt durch gezielte klimaparameterbezogene Innenimpulse in den Raum induzierte Impulsantworten des Raumes zu erfassen und entsprechende zweite Korrelationen herzustellen. Dies erfolgt bei einer Ausführungsform im oben erläuterten zweiten Schritt.
Diese Ermittlung ist einerseits vereinfacht dadurch, dass der klimaparameterbezogene Impuls auf einen einzigen Parameter beschränkt werden kann, etwa eine bestimmte Wärmemenge (bei beispielsweise gleich gehaltener Luftfeuchte, was bei den Antworten auf Veränderungen des Au ßenklimas kaum möglich ist).
Andererseits wird die Erfassung der Korrelation zwischen dem eingegebenen klimaparameterbezogenen Innenimpuls und der Veränderung des Raumklimas dadurch erschwert, dass die Einflüsse des Au ßenklimas nicht„abgestellt" werden können. Man weiß also z. B. zunächst nicht, inwieweit die nach einer manuellen bzw. durch die Klimatisierungsvorrichtung generierten Einleitung einer Wärmemenge gemessene Erhöhung der Temperatur der Luft des Raumes tatsächlich auf diesen eingegebenen Impuls oder auch auf eine Au ßenlufterwärmung oder eine Außenluftabkühlung und/oder auch durch die laufende Sonneneinstrahlung herbeigeführt wurde. Ist aber im besagten ersten Schritt u. a. die erste Korrelation zwischen Veränderungen des Au ßenklimas (insbesondere Außentemperatur und/oder Sonneneinstrahlung) und der Innenraumwärme ermittelt, so müssen während des Messzeitraums nur die laufenden Werte bzw. Veränderungen der Außenlufttemperatur und der Sonneneinstrahlung (um bei diesem vereinfachten Beispiel zu bleiben) erfasst werden. Dann können mithilfe der bereits ermittelten ersten Korrelationen die durch die während des Messzeitraums erfolgenden Einflüsse aufgrund des Au ßenklimas bei der gemessenen Impulsantwort des Raumes„herausgerechnet" werden und so wird eine um die au ßenklimatischen Einflüsse „bereinigte" Impulsantwort, die die tatsächliche Veränderung des Raumklimas, die ausschließlich durch den eingegebenen Innenimpuls induziert ist, präsentiert. Entsprechend dem Vorstehenden ist es zweckmäßig, im besagten ersten Schritt die erste Korrelation zwischen dem Außenklima einerseits und dem Raumklima andererseits zu ermitteln. Denn dadurch können bei der Ermittlung der Impulskorrelation zwischen einem eingegebenen klimaparameterbezogenen Innenimpuls, etwa durch eine Klimatisierungsmaßnahme, und der dadurch induzierten Impulsantwort des Raumes die unvermeidbaren Außeneinwirkungen, also wetterbedingten Parametereinflüsse, eliminiert bzw.„in Abzug gebracht" werden.
Vereinfacht lässt sich auch zusammenfassen: die wetterbedingten Veränderungen des Raumklimas sind niemals abstellbar und sollten daher aus den Messergebnissen bei der Ermittlung der Impulskorrelation zwischen einer gezielten Klimatisierungsmaßnahmen (eingegebener klimaparameterbezogener Innenimpuls) einerseits und dem Raumklima andererseits„herausgerechnet" werden. Voraussetzung hierfür ist aber, dass die erste Korrelation bekannt ist, weshalb sie im ersten Schritt ermittelt werden sollte. 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 Fensteröffnungs- oder Ent-/Verschattungsanlage 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 Außenklima , 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 äu ßeren 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 VerVEntschattungsanlage 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 Außenwand, 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 vorrausschauender 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 Au ßenklima 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 äu ßeren 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 Feuchte- quellen 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 1 00 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 au ßen wenigstens teilweise begrenzt. Wie im allgemeinen Teil der Beschreibung ausführlich erläutert worden ist, kann das Bestimmen der Rechenmodelldaten, insbesondere der Speicherkapazitätsdaten, in Abhängigkeit von einem eingegebenen klimaparameterbezogenen Impuls und in Abhängigkeit einer Impulsantwort erfolgen.
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 1 0 °C 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 ΤΊ 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 Außentemperatur gemäß Verlauf WVD zunächst verringern und dann weiter erhöhen würde, bis sie im Zielzeitraum T ein Maximum erreicht und dann wieder - gemäß der Außentemperatur 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 Energieoder 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 Ti 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 au ßen, beispielsweise wenn die Au ßenlufttemperatur 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 Au ßenluft, 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 1 5 °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-) Außenluft von 15 °C auf 20 °C 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 äu ßeren 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.
5. 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.
Steuerungsverfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Klimatisierungsquelle durch das den Raum umgebene Außenklima bereitgestellt wird.
Steuerungsverfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die zweite Klimatisierungsquelle eine Stromquelle umfasst. 8. 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.
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.
10. Steuerungsverfahren (100) nach Anspruch 9, 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.
1 1 . Steuerungsverfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbilden (1 10) der Raumhülle und/oder des wenigstens einen Rauminhaltselements umfasst:
Bestimmen eines klimaparameterbezogenen Impulses, der in den Raum umfassend die Raumhülle und/oder das wenigstens eine Rauminhaltselement eingegeben wird oder im Raum eintrifft;
Erfassen einer klimaparameterbezogenen Impulsantwort, die der Raum in Antwort auf den eingegebenen oder eingetroffenen klimaparameterbezogenen Impuls liefert.
12. Steuerungsverfahren (100) nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der klimaparameterbezogene Impuls mittels der Klimatisierungsvorrichtung in den Raum eingegeben wird. 13. Steuerungsverfahren (100) nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherkapazitätsdaten in Abhängigkeit von dem eingegebenen oder eingetroffenen klimaparameterbezogenen Impuls und der klimaparameterbezogenen Impulsantwort des Raumes bestimmt werden. 14. Steuerungsverfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbilden (1 10) der Raumhülle und/oder des wenigstens einen Rauminhaltselements umfasst:
Bilden wenigstens einer Impulskorrelation zwischen dem eingegebenen oder eingetroffenen klimaparameterbezogenen Impuls und der klimaparameterbezogenen Impulsantwort.
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
DE102015212543A1 (de) * 2015-07-03 2017-01-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren, Klimatisierungseinrichtung und System
EP3598252A1 (de) * 2018-07-20 2020-01-22 Johnson Controls Technology Company Gebäudeverwaltungssystem mit online-konfigurierbarer systemidentifikation
CN114200988A (zh) * 2021-12-06 2022-03-18 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
CN115597182A (zh) * 2022-10-19 2023-01-13 深圳昌恩智能股份有限公司（Cn） 一种中央空调智能控制设备及中央空调系统

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017218742A1 (de) * 2017-10-19 2019-04-25 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
FR3082286B1 (fr) 2018-06-06 2020-08-28 Delta Dore Procede de pilotage d'ouvrants pour une ventilation naturelle en periode estivale

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 (8)

* 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
EP3598252A1 (de) * 2018-07-20 2020-01-22 Johnson Controls Technology Company Gebäudeverwaltungssystem mit online-konfigurierbarer systemidentifikation
CN110736227A (zh) * 2018-07-20 2020-01-31 江森自控科技公司 具有在线可配置系统标识的建筑物管理系统
US11243503B2 (en) 2018-07-20 2022-02-08 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP Building management system with online configurable system identification
CN110736227B (zh) * 2018-07-20 2022-02-15 江森自控科技公司 具有在线可配置系统标识的建筑物管理系统
CN114200988A (zh) * 2021-12-06 2022-03-18 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
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
CN115597182A (zh) * 2022-10-19 2023-01-13 深圳昌恩智能股份有限公司（Cn） 一种中央空调智能控制设备及中央空调系统

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