WO2024133963A1 - Vorrichtung und verfahren zum überwachen von heizanlagen und zum bestimmen von effizienz, umweltbelastung und optimaler heizleistung in gebäuden - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum überwachen von heizanlagen und zum bestimmen von effizienz, umweltbelastung und optimaler heizleistung in gebäuden Download PDF

Info

Publication number
WO2024133963A1
WO2024133963A1 PCT/EP2023/087786 EP2023087786W WO2024133963A1 WO 2024133963 A1 WO2024133963 A1 WO 2024133963A1 EP 2023087786 W EP2023087786 W EP 2023087786W WO 2024133963 A1 WO2024133963 A1 WO 2024133963A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
data
unit
sensor
heating
activation
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/087786
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Krämer
Klaus Spies
Hans Henrik BLATZHEIM
Original Assignee
Energypool Tec Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Energypool Tec Ag filed Critical Energypool Tec Ag
Publication of WO2024133963A1 publication Critical patent/WO2024133963A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1009—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating
    • F24D19/1048—Counting of energy consumption
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/10—Control of fluid heaters characterised by the purpose of the control
    • F24H15/104—Inspection; Diagnosis; Trial operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/10—Control of fluid heaters characterised by the purpose of the control
    • F24H15/144—Measuring or calculating energy consumption
    • F24H15/148—Assessing the current energy consumption
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/20—Control of fluid heaters characterised by control inputs
    • F24H15/212—Temperature of the water
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/40—Control of fluid heaters characterised by the type of controllers
    • F24H15/414—Control of fluid heaters characterised by the type of controllers using electronic processing, e.g. computer-based
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1066—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for the combination of central heating and domestic hot water
    • F24D19/1081—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for the combination of central heating and domestic hot water counting of energy consumption
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/10—Control of fluid heaters characterised by the purpose of the control
    • F24H15/156—Reducing the quantity of energy consumed; Increasing efficiency
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/20—Control of fluid heaters characterised by control inputs
    • F24H15/212—Temperature of the water
    • F24H15/215—Temperature of the water before heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/20—Control of fluid heaters characterised by control inputs
    • F24H15/212—Temperature of the water
    • F24H15/219—Temperature of the water after heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/20—Control of fluid heaters characterised by control inputs
    • F24H15/262—Weather information or forecast
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/20—Control of fluid heaters characterised by control inputs
    • F24H15/273—Address or location

Definitions

  • the invention relates to a data acquisition device and a method for determining energy deficits in the operation of a heating system.
  • Heating systems in Germany are subjected to a regular annual test, during which the proportion of pollutants in the exhaust gas from the burner is measured.
  • preparatory processes are initially initiated in a start-up state when the burner is started, such as pre-purging the combustion chamber. After ignition, the burner goes into a heating state in which it initially works inefficiently and, for example, compensates for heat losses from the start-up state. Only then does the burner gradually build up power and only later enters a state in which it can reach its maximum efficiency.
  • the proportion of pollutants is measured at the earliest 2-3 minutes after the burner has started up, during an increasingly stable combustion process.
  • Modern heating systems are now technically so advanced that they work extremely efficiently in a stable operating state if they are correctly set and dimensioned.
  • the efficiency of the combustion process is derived from the measured pollutant content in the exhaust gas of the burner system, which is also communicated to the customer, for example. However, this is not the actual efficiency of the heating system or the heating system as a whole, but merely the efficiency of the combustion process in operating mode.
  • This process is complex and can only be carried out by qualified personnel, for example due to necessary safety regulations. This results for example, from the fact that control lines and/or supply lines of the heating system have to be opened in order to install the necessary sensors and flow meters. In addition, this method only allows an energy balance of the entire system to be determined, but not to detect inefficient operation caused by the control or dimensioning of the heating system.
  • the present invention has the object of proposing a device for determining incorrect dimensioning or inefficient operation of a heating system in its specific installation situation and under the climatic conditions prevailing at the installation site, wherein the device can be easily handled by an end user without prior knowledge.
  • a data acquisition device for acquiring operating data of a heating system comprising a processing device, a data storage device and a sensor device connected to the processing device, wherein the sensor device is designed to be arranged on or near the heating system and/or on a control line of a unit, and to detect an activation and/or deactivation of the unit, and the processing device for detecting the detected activation and for storing and/or updating at least one data set, comprising at least one activation time and one activation period or one deactivation time in which the data storage device is arranged.
  • the sensor device comprises an acceleration sensor, a vibration sensor, an air pressure sensor and/or an acoustic sensor for detecting the activation of the unit.
  • Such a data acquisition device is particularly easy to install, since its sensor device only needs to be positioned in a location where vibrations, a change in air pressure or a sound generated by the unit can be detected when or during activation of the unit.
  • Such data acquisition devices can also be installed without contact with the heating system.
  • the sensor device comprises an inductive, capacitive sensor or a current sensor, in particular a clamp current meter, for detecting the activation of the unit.
  • Such a data acquisition device is particularly easy to install since its sensor device only has to be arranged at a location where a change in a current caused by the activation of the unit can be measured at or during the activation of the unit.
  • the current sensor is arranged and configured to measure a supply current of the heating system.
  • Such a data acquisition device is particularly easy to install since its sensor device only has to be arranged in a location where a change in the supply current of the entire heating system, not just a single unit, caused by the activation of the unit can be measured, for example in a heating emergency stop switch.
  • the sensor device comprises an optical and/or thermal sensor for detecting the activation of the unit, wherein the sensor arranged to detect an optical and/or thermal emission caused by the activation of the unit (27).
  • Such a data acquisition device is particularly easy to install, as its sensor device only needs to be arranged in a location where an optical and/or thermal emission caused by the activation of the unit can be measured at or during the activation of the unit.
  • Heating systems with a burner device in particular often have an opening for visually inspecting the combustion process. This can therefore be used to easily detect the combustion process.
  • the data acquisition device comprises a housing whose shape is adapted to a shape of the aggregate such that the housing can accommodate or encompass at least a portion of the aggregate.
  • the sensor device can be mounted and dismounted without disconnecting a control line or a supply line of the heating system.
  • the data acquisition device can be easily installed by an end user. There is also no need for the heating system to be re-certified after the data acquisition device has been installed.
  • the processing device comprises a Kl module for detecting the activation and/or deactivation of the unit by evaluating the data acquired by the sensor device.
  • Such a Kl module increases the accuracy of detecting the activation and/or deactivation of the unit.
  • the unit has a plug device for connection to a control device, wherein the processing device has an intermediate plug for arrangement between the plug device and the unit, wherein the processing device is for detecting the activation of the unit and/or for Control of the unit is set up using control signals fed through the adapter plug.
  • signals fed through the adapter plug can be modified in order to intervene in the control of the heating system in a particularly simple manner
  • the data acquisition device comprises at least one temperature sensor for detecting a flow and/or return temperature.
  • the data acquisition devices intervene in the heating control, it can ensure that certain temperature limits for the flow temperature and/or the return temperature are maintained.
  • the object is further achieved by a method for determining efficiency parameters of a heating system, comprising the steps of: storing a plurality of data sets, in particular by means of one of the data acquisition devices described above, wherein each data set comprises at least one time of activation and a duration of activation or a time of deactivation of a unit of the heating system; for each analysis day, determining weather data from a weather database for a location of the heating system and linking the data sets with the weather data.
  • Heating systems that have been formally classified as efficient after an emission control measurement because their combustion process was measured as efficient by a chimney sweep after a certain burning time can have defects in the design and control that significantly reduce the overall efficiency of the heating system. It is precisely these inefficiencies in continuous operation that can be identified using the method according to the invention and quantified for each individual heating cycle and/or all cycles of the heating period. By including weather data, it can be determined in particular whether the heating system is correctly designed for its location and for the way it is used.
  • the link can in particular have a mathematical link, for example using statistical methods, such as averaging, calculating probability distributions or regression.
  • This procedure makes it possible for the first time to make a qualified statement on the efficiency of the existing heating system in its specific installation situation and use. This opens up the possibility of implementing improvements to the system immediately and optimally planning changes or renewals of the system.
  • the weather data includes historical data or data associated with a day of analysis of one or more of the following types of data: daily average outside temperature, daily minimum outside temperature, temperature history over the day, relative humidity, absolute humidity, partial pressure of water in the atmosphere, dew point, wind speed, strength and direction of average wind, wind gusts, wind direction, solar radiation, sky cover, total precipitation over a definable period of time, air pressure.
  • All of this weather data has an influence on how much energy escapes through the building envelope of a house heated by the heating system.
  • the actual heating output which can be calculated from the number and length of the heating cycles, is therefore comparable to the expected heating output calculated on the basis of the weather data, which makes it possible to determine energy deficits in the heating system in the specific building application.
  • the step of linking the data sets comprises linking the heating cycle durations contained in the data sets for the analysis day with the number of data sets stored for an analysis day and with the daily average outside temperature to form an efficiency factor that is a measure of an overall efficiency of the heating system on the analysis day.
  • the step of linking the data sets includes determining an efficiency profile of a heating cycle for the heating system and linking this efficiency profile with the heating cycle durations stored for the analysis day and/or the weather data associated with the analysis day to an effective heating duration on the date as an efficiency value.
  • the method includes a step of controlling the unit such that activation and/or deactivation of the unit is advanced and/or delayed.
  • corrective action can be taken in the heating control system in order to improve the efficiency of the heating control system.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a data acquisition device according to an embodiment of the invention.
  • Fig. 2 is a schematic representation of a data acquisition device according to an embodiment of the invention with cloud connection;
  • Fig. 3 shows an example data set that can be captured using an embodiment of the invention
  • Fig. 4 is a graphic illustrating the technical background of the invention in relation to oil or gas-fired heating systems
  • Fig. 5 is a graphic explaining the technical background of the invention related to heat pumps and
  • Fig. 6 is a schematic representation of a data acquisition device according to an embodiment of the invention.
  • a data acquisition device 10 shown in Fig. 1 is provided for monitoring a heating device in the form of a heating system 22.
  • the heating system 22 serves, for example, to supply a building with heat, in particular for space heating and the provision of hot water.
  • the heating system 22 has a heating control 24 and a heat-generating unit 27.
  • a control line 30 is provided for controlling the unit 27.
  • the heating system 22 is operated, for example, with oil or gas, so that the heat-generating unit 27 has a fuel release valve 26 and an oil- or gas-operated burner device 28.
  • the heat-generating unit 27 is designed as a heat pump.
  • the heating system 22 does not usually heat continuously, since the heating output of the unit 27 cannot be adjusted or can only be adjusted inaccurately. The heating output of the unit 27 cannot therefore be adjusted exactly to the requirements, which is why it is only operated temporarily in operating cycles.
  • modulating burners in which the heating output of the burner device 28 can be adjusted in a predetermined range depending on the design. This adjustment of the heating output can be imprecise or the modulating burner can be operated outside of its adjustment range. In these cases too, operation takes place in heating cycles. In addition, such burners are hardly available in oil-operated heating systems 22 and have so far been less widespread in gas-operated heating systems 22 due to their higher acquisition costs.
  • control devices 24 usually use measured values that can be determined in or on the heating system 22 in order to control the unit 27.
  • a frequently encountered control parameter is a flow temperature of a heating circuit. If the flow temperature falls below a predetermined lower temperature value, the unit 27 is started to heat the medium in the heating circuit. The unit 27 remains in operation until the flow temperature has risen above another predetermined upper temperature value.
  • the lower temperature value and the upper temperature value are often designed to be dependent on an outside temperature. In this case, this relationship between the outside temperature and the lower and upper temperature values can be determined by a heating characteristic curve.
  • a difference between the flow temperature and the return temperature is used as a rough indication of the energy released by the heating circuit.
  • the amount of energy released can be calculated from the difference between the flow temperature and the return temperature and the flow rate of the transport medium.
  • a diagram 44 generally shows how a heating output 46 provided by the unit 27 changes over the course of a heating cycle. This diagram 44 is particularly applicable to oil or gas heating systems.
  • the heating control 24 has decided that a heating cycle is necessary. Such a decision can be based, for example, on the fact that a flow temperature has fallen below a limit value.
  • the combustion chamber has not yet reached its ideal operating temperature.
  • the exhaust gas during this period has a particularly high proportion of pollutants, such as CO or NO x , although only very little heating power 46 is provided.
  • the heating cycle ends at the time t s to P , at which, for example, the heating control 24 decides that no further heating energy is currently required.
  • FIG. 5 A corresponding diagram 44 for heat pumps is shown in Fig. 5. Although heat pumps are generally not pre-flushed, the development of the heating output occurs with a large delay, similar to the fuel heating shown in Fig. 4. The time between t s and th is typically significantly longer for heat pumps than for fuel heating.
  • the present invention covers, among other things, how often these inefficient and harmful
  • the data acquisition device 10 shown in Fig. 1 has a processing device 12, a data storage device 14, a sensor device 16 and a power supply device 18.
  • the sensor device 16 is connected to the processing device 12 by means of a connecting cable 20.
  • the sensor device 16 is designed to inductively detect whether the fuel valve 26 is activated and thus open or not.
  • Conventional fuel valves 26 are activated via the control line 30 using alternating current, so that during operation, i.e. when they are open, they generate an alternating electromagnetic field in the space surrounding them.
  • the processing device 12 records the start and end time stamps of the heating cycles. This is equivalent to recording a start or end time stamp and a duration of the heating cycle, since these data are interdependent and can be determined by simple calculation as soon as two of the three pieces of information (start time stamp, end time stamp, duration) are known.
  • the processing device 16 can record further data, for example the respective duration of a combustion process, which results from the time during which the fuel valve 26 was open.
  • the sensor device 16 has an inductive detection device, for example a single or multiple conductor loop arranged around the control line 30.
  • a magnetic field is created around the control line 30 both when the fuel valve 26 is switched on or off and while the fuel valve 26 is supplied with electrical current.
  • the change in this magnetic field induces a voltage in the conductor loop, which can be used as a signal for activating or deactivating the fuel valve 26 by means of amplification and/or processing.
  • the signals obtained in this way are often very weak. If the fuel valve 26 is controlled with direct current, only a short pulse can be detected when it is switched on or off.
  • the processing device 12 can have corresponding signal processing modules and/or signal processing methods, which can be implemented in software, for example. If a large amount of interference and/or interference from outside the conductor loop is detected, the processing device 12 can have a Kl system, for example a CNN, to separate the signal to be detected from the external interference. This means that even very weak signals, which are superimposed by strong amplification of noise, for example, can be reliably detected.
  • the sensor device 16 can have a magnetic field sensor, for example a Hall sensor or a magnetoresistive sensor. Such sensors can also detect the magnetic field generated by a direct current, for example, and are therefore not dependent on detecting magnetic field changes when switching on or off.
  • a magnetic field sensor for example a Hall sensor or a magnetoresistive sensor.
  • sensors can also detect the magnetic field generated by a direct current, for example, and are therefore not dependent on detecting magnetic field changes when switching on or off.
  • the sensor device 16 can, for example, have one or more of the following sensors: an acceleration sensor, a vibration sensor, an air pressure sensor and/or an acoustic sensor.
  • Heat-generating units 27 cause vibrations of different types due to the mechanical effects that occur during heat generation, which can be detected by individual or all of these sensors.
  • An acceleration sensor or a vibration sensor are suitable for detecting vibrations in solids. It is therefore sufficient to arrange a data acquisition device 10 provided with such a sensor on or at a surface physically connected to the heat-generating unit 27, so that the vibrations generated during operation of the unit 27 are transmitted to the data acquisition device 10.
  • Air pressure sensors and acoustic sensors are suitable for detecting vibrations in gases, in particular in ambient air, for example sound. It is therefore sufficient to arrange a data acquisition device 10 provided with such a sensor in the vicinity of the unit 27 so that the sensor device 16 can detect the vibrations in the ambient air.
  • Combustion-based units 27 generate a characteristic frequency spectrum of vibrations due to the dynamics of the combustion process, which the ambient air and to facilities physically connected to the unit 27.
  • Heating systems are often arranged in enclosed parts of buildings.
  • exhaust gases are discharged from the enclosed part of the building, for example through a chimney.
  • This creates an air flow and/or a change in air pressure, which has a recognizable progression over time, particularly when starting, stopping and/or during operation of the unit 27.
  • the sensor device 16 which comprises an air pressure sensor, only has to be arranged at a location where the change in air pressure can be measured with sufficient accuracy.
  • the vibration sensor can be arranged on or near the heating system 22 and can detect vibrations or accelerations accordingly. By processing, for example in the processing device 12, it can then be determined whether the vibrations and/or accelerations were caused by an activation of a unit 26 of the heating system.
  • the acoustic emissions can be detected in some embodiments, for example by means of an acoustic sensor, for example a microphone, and can be used to detect the activation of the unit 26.
  • the sensor device 16 can have, for example, an optical and/or a thermal sensor.
  • the optical sensor can be arranged, for example, to detect an optical emission of a combustion process that is the result of activation of the unit 26.
  • a thermal sensor be it an IR sensor or a temperature sensor, for example, waste heat from a combustion process that is the result of activation of the unit 27 can be detected. This is also applicable to heat pumps, in which characteristic temperature developments of the unit 27 can be observed in the start-up phase.
  • the sensor device 16 can have a current sensor.
  • the current sensor can, for example, be arranged in such a way that it detects a current operating current of the heating system 22. When the unit 26 is activated, the operating current of the heating system 22 changes in a traceable manner, so that activation of the unit 26 is detected by measuring the operating current.
  • the current sensor can be installed on a heating emergency switch or in a fuse box, for example. Individual wires of the power supply are accessible on the heating emergency switch or fuse box. This makes it particularly easy to install a clamp-on current meter.
  • the respective variable detected by the sensor of the sensor device 16 can be evaluated by the processing device 12.
  • the processing device 12 can, for example, have a processing module, in particular a Kl module, which is set up to process the detected variable.
  • the processing module can be set up to extract the switching on and off times of the heat-generating device from a temporal progression of the detected variable.
  • the data acquisition device 10 may include a supply temperature sensor 54 for detecting a temperature of a supply line 50 and/or a return temperature sensor 56 for detecting a temperature of a return line 52.
  • the processing device 12 can have an algorithmized model of the combustion processes, for example a method for determining an operating efficiency based on input data, the input data comprising, for example, the recorded data of the measured start-up processes and the individual operating times.
  • the input data comprising, for example, the recorded data of the measured start-up processes and the individual operating times.
  • weather and/or climate data of a location of the heating system 22 can be used as input data. This makes it possible to link operating data of the heating system with the weather and/or climate data to determine the operating efficiency by the processing device 12, in particular the model.
  • the Kl module comprises the model.
  • the algorithmization is carried out, for example, by training the Kl module.
  • the Kl- For example, the module can be trained through laboratory tests with a method for determining operating efficiency based on the measured start-up processes and running times. Other algorithms for the combustion processes or operating cycles of the heat pump to determine pollutant emissions and savings potential are also conceivable.
  • the processing device 12 can in particular be configured to use the model to determine a CCh pollutant emission, primary energy consumption, relative environmental impact and/or a savings potential.
  • the unit 27 is connected to the heating control 24 by means of a standardized plug-in interface.
  • the data acquisition device 10 can be connected to the heating system 22 by means of an intermediate plug, which takes the operating energy required for the unit and/or the activation signal from the interface.
  • the data acquisition device 10 can be designed so compactly that the parts of it required for the heating system 22, for example the communication device 38 and/or the processing device 12, are completely integrated into the intermediate plug.
  • Fig. 3 shows an example data set 42, such as can be stored in the data storage device 14.
  • the data set 42 therefore includes, for example, an activation time (activation_ts, activation_zs), for example a time at which the unit 26 was started.
  • the data set 42 has a burning duration (active_duration, active_duration), which indicates how long the unit was in operation.
  • the operating data contained in the data set 42 are a flow temperature (temp_flow, temp_flow), a return temperature (temp_return, temp_return) and a measured outside temperature (temp_ext, temp_outside).
  • the data acquisition device 10 is configured to store such a data set 42 for each start-up process of the unit 26.
  • the data acquisition device 10 is configured to collect further data on a climate at the installation location of the heating system 22 and data on the heating system 22.
  • the data collection device 10 may receive and/or collect data from one or more room thermostats and also include this data in calculations or combinations.
  • the data acquisition device 10 can, for example, be configured to collect temperature data from the last few years on an analysis day, in particular to determine a minimum temperature occurring during this time on this analysis day.
  • data about the heating system 22 can include in particular how a combustion system or a heat pump is dimensioned, as well as their starting characteristics. From the dimensioning of a nozzle, for example, it is possible to determine how much heating medium flows through it per second when the unit 27 is in operation. From this and from the chemical properties of the heating medium, it is possible to directly calculate how much CO2 was emitted during a heating process. If data on pollutant emissions in the start-up phase are available, the pollutant emissions of the heating system 22 can be calculated simply and inexpensively.
  • Various methods for determining efficiency parameters of a heating system can be carried out by means of the data acquisition device 10 or with its support.
  • a large number of data sets are saved, with each data set containing at least one time of activation and one duration of activation or one time of deactivation of the unit.
  • weather data from a weather database for a location of the heating system is determined for each analysis day.
  • the data sets are linked to the weather data.
  • the weather data can be historical or assigned to an analysis day and can include one or more of the following data types: Daily
  • the processing device is configured so that the step of linking the data sets comprises linking the heating cycle durations contained in the data sets for the analysis day with the number of data sets stored for an analysis day and with the daily/annual average outside temperature during a heating period to form an efficiency factor, which is a measure of the overall efficiency of the heating system on the analysis day, as an efficiency parameter.
  • a reference design temperature can be specified, which is calculated, for example, from an average of the coldest outside temperatures observed in the past or in the last 3 to 15 years or average daily temperatures.
  • a behavior of the heating system 22 observed at a higher temperature during a heating cycle can be converted into a behavior of the heating system 22 at the reference design temperature system. If it turns out that the calculated heating cycles at the reference outside temperature are too short, this means that the heating system 22 is oversized.
  • various measures can be initiated: reducing the size of a burner nozzle, adjusting the heating curve or, if sensors for the flow and return temperature as well as the intermediate plug are provided, so that the heating control 24 receives a temperature signal from the data acquisition device 10 and an intervention in the start and length of heating cycles can take place.
  • an analysis method for determining efficiency parameters of a heating system 22 comprises the following steps: In a first step, determining a reference design temperature for an installation location of the heating system 22, wherein the reference design temperature is formed, for example, from an average of the lowest daily average temperatures of the last n years, where n can be, for example, 3, 5, 7, 9, 10, 12 or 15. In a second step, determining an upper temperature limit above which the effects of space heating are overlaid by other effects, for example hot water preparation. This upper temperature limit is, for example, between 14°C and 17°C, preferably 15°C.
  • a third step for a data set 42 for which the outside temperature is known, dividing the measured duration of the heating cycle by a reference duration of an idealized pre-calculated heating system 22 for this outside temperature if it lies between the reference design temperature and the upper temperature limit, the result of the division giving the efficiency parameter.
  • These three steps can For example, it could be part of a process step of linking the data sets with the weather data.
  • a fourth step may include carrying out the third step for all data records 42 that are associated with a specific period of time, in particular a calendar day, and determining an average of the efficiency parameters determined by division as an efficiency parameter.
  • Such a method represents the efficiency of a heating system 22 on the basis of the actual usual use more accurately than previously known methods.
  • the unit 27 is connected to the control line 30 by a plug.
  • the data acquisition device 10 has, for example on the processing device 12 or the input module 34, an intermediate plug 58 which is connected on one side to the heating control 24 and on the other side to the unit 27.
  • Individual or all control signals and sensor data which are transported by the control line 30, which can carry several different signals, for example, can thus be used for the processing device 12 and/or changed by it.
  • the data acquisition device 10 can use already installed temperature sensors, for example for measuring a flow temperature and/or a return temperature, provided that its signals are also routed through the intermediate plug 58.
  • the data acquisition device 10 has its own flow and return temperature sensors 54, 56.
  • a data acquisition device 10 designed in this way can intervene in the heating control 24. This can be done by the signals for the unit 27 carried in the intermediate plug 58 being generated entirely by the data acquisition device 10 and thus replacing the signals of the heating system 22. Another possibility is to transmit changed temperature values, for example from a flow temperature sensor 54 or other sensors, such as an outside temperature sensor, to the heating control 24 via the intermediate plug 58.
  • the data acquisition device 10 can thereby bring forward or delay the activation and/or deactivation of the unit 27. This can be done, for example, depending on the heating load, adapted to the weather data, such as outside temperature and/or weather.
  • the data acquisition device 10 can therefore be configured to carry out a method step of intervening in the heating control 24 in order to extend a duration of a heating cycle and/or to increase a time interval between heating cycles.
  • the data acquisition device 10 has an energy generation device 40, which can be arranged, for example, together with the sensor device 16 on the control line 30 or the fuel release valve 26. If the fuel release valve 26 is operated with alternating current, an alternating electromagnetic field is formed in the space around the fuel release valve 26.
  • the energy generation device 40 inductively extracts the energy required for the operation of at least part of the data acquisition device 10 or for the entire data acquisition device 10 from this alternating field.
  • the energy generation device 40 has a coil device that is arranged as perpendicularly as possible to the field lines of the alternating electromagnetic field.
  • at least two coil devices are provided that are arranged obliquely to one another, so that at least through one of the coil surfaces of the coil devices there is a constantly changing magnetic flux generated by the fuel release valve 26, which induces an electric current in the coil device.
  • Electrical energy generated by the energy generation device 40 may, in some embodiments, be collected and/or stored by the energy supply device 18 until devices of the data acquisition device 10 require it.
  • embodiments of the data acquisition device 10 can be optimized for different users. For example, embodiments for end users, such as homeowners, without special knowledge of heating systems can be designed in such a way that they are particularly easy to install. Such embodiments are characterized in particular by the fact that they require no or as few complex process steps as possible for commissioning that go beyond arranging the data acquisition device 10. If necessary, a connection to a power supply device, such as a socket, can also be provided. be required. In addition, embodiments may allow end users, for example, a setup step for connecting to a computer network, for example for connecting to a WLAN, for connecting to a mobile device, for example a mobile phone or tablet.
  • Embodiments of the data acquisition device 10 that are optimized for users in multi-family homes, for example for caretakers or property managers with basic technical knowledge, can have more complex installation steps.
  • the data acquisition device 10 is arranged in a heating emergency switch in a first step and in a second step a current clamp of the data acquisition device 10 is placed around one of the connection lines of the heating emergency switch in order to detect a current flow to the heating system 22.
  • These embodiments of the data acquisition device 10 can also have any of the above-mentioned communication devices, which may require a setup step for connection to a computer network.
  • Some embodiments of the data acquisition device 10 have an automatic configuration, so that no manual setup of the system is necessary, but with a preconfigured NB-loT radio transmission module, data from the heating system 22 is sent to a cloud module or a processing device 12 directly after the data acquisition device 10 has been installed, where this data is stored and/or evaluated.
  • devices of the data acquisition device 10 can have a housing whose shape is adapted to a shape of a device of the unit 27 such that the housing can accommodate or encompass at least a portion of the unit 27.
  • the housing of a sensor or the sensor device 16 can be shaped and configured such that it can be plugged onto the valve device 28 and/or fastened thereto, for example clamped thereto.
  • the processing device 12, as shown in Fig. 2, may comprise a cloud server 36.
  • the functions of the processing device 12 and in particular the data storage device 14 are divided between a local device installed at the end user and a cloud component.
  • the connection between the local device and the cloud component is established, for example, by means of a Communication device 38 is established, which has, for example, one of the following interfaces: Bluetooth, ZigBee, WiFi, Ethernet.
  • the communication device 38 can, for example, establish a connection to the Internet and, via this, establish a connection to the cloud server 36.
  • the contents of the data storage devices 14 can be exchanged.
  • the cloud server 36 can, for example, have a web interface that provides the user of the data acquisition device 10 with all measured data and the knowledge gained from it for dimensioning the heating system.
  • the cloud server 36 and/or the data acquisition device 10 may have an interface by means of which a specialist, for example a heating engineer, can retrieve the operating data and/or the analysis results and use them to optimize the heating system.
  • a specialist for example a heating engineer
  • the data acquisition device 10 is inexpensive to manufacture and easy to install. It enables the described methods, in particular the analysis methods, to be carried out reliably over a large area. By collecting the operating data, for example in the cloud server 26, information can be obtained about the actual efficiency of the heating systems 22 installed in a country, for example.
  • the innovative data recording device 10 therefore also offers the possibility, for example, of levying taxes and/or fees for heating systems 22 which, according to the above analyses, have an unnecessarily high level of pollution and/or energy consumption.
  • the present data acquisition device 10 can also be used advantageously with heat pumps.
  • Heat pumps are also inefficient at the beginning of their heating cycle and have a stable operating state in which they are most efficient. After a cold start, heat pumps require a certain amount of time to create thermodynamic conditions in their units that allow heat to be extracted from the respective medium, for example air. This uses energy in the form of electricity, which cannot be used as heating energy or can only be used with great losses. Depending on the electricity mix used, this means that pollutants are generated elsewhere without any benefit in the form of heat being generated.
  • the data acquisition device 10 and the analysis methods make it possible to determine the efficiency of the heating system 22 in its specific environment. Incorrect dimensioning is detected regardless of the building type, environmental data or user behavior.
  • the invention can thus provide data and evaluations as a basis for decisions for immediately implementable and future building heating measures. This applies to all oil, gas and heat pump heating systems.
  • efficiency measures are implemented automatically, in particular with the support of AI.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)

Abstract

Eine Datenerfassungsvorrichtung (10) zur Erfassung von Betriebsdaten einer Heizungsanlage (22), aufweisend eine Verarbeitungseinrichtung (12), eine Datenspeichereinrichtung (14) und eine mit der Verarbeitungseinrichtung (12) verbundene Sensoreinrichtung (16), wobei die Sensoreinrichtung (16) zur Anordnung an oder nahe der Heizungsanlage (22) und/oder an einer Steuerleitung (30) eines Aggregats (27), und zur Erkennung einer Aktivierung des Aggregats (27) ausgebildet ist, und wobei die Verarbeitungseinrichtung (12) zur Erfassung der erkannten Aktivierung und zum Abspeichern und/oder Aktualisieren wenigstens eines Datensatzes, aufweisend wenigstens eine Aktivierungszeit und eine Aktivierungsdauer oder eine Deaktivierungszeit, in der Datenspeichereinrichtung (14) eingerichtet ist Ein Verfahren zur Ermittlung von Effizienzparametern einer Heizungsanlage (22), weist die Schritte auf: Abspeichern einer Vielzahl von Datensätzen (26), insbesondere mittels einer Datenerfassungsvorrichtung (10) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei jeder Datensatz wenigstens einen Zeitpunkt der Aktivierung, und eine Dauer der Aktivierung oder einen Zeitpunkt der Deaktivierung eines Aggregats (27) der Heizungsanlage (22) umfasst; Für jeden Analysetag, Ermitteln von Wetterdaten aus einer Wetterdatenbank zu einem Standort der Heizungsanlage (22) und Verknüpfen der Datensätze mit den Wetterdaten.

Description

BESCHREIBUNG
Vorrichtung und Verfahren zum Überwachen von Heizanlagen und zum Bestimmen von Effizienz, Umweltbelastung und optimaler Heizleistung in Gebäuden
Die Erfindung betrifft eine Datenerfassungsvorrichtung sowie ein Verfahren zur Ermittlung energetischer Defizite eines Betriebs einer Heizungsanlage.
Heizungsanlagen werden in Deutschland einer turnusgemäßen jährlichen Prüfung unterzogen, bei der insbesondere ein Schadstoffanteil im Abgas der Brennereinrichtung gemessen wird. Bei mit Gas oder Öl betriebenen Heizungsanlagen werden bei einem Brennerstart zunächst in einem Startzustand vorbereitende Vorgänge angestoßen, beispielsweise ein Vorspülen der Brennkammer. Nach Zündung geht der Brenner in einen Aufheizzustand über, in dem er zunächst ineffizient arbeitet und beispielsweise Wärmeverluste aus dem Startzustand kompensiert. Erst danach baut der Brenner sukzessiv Leistung auf und tritt erst später in einen Zustand ein, in dem er seine maximale Effizienz erreichen kann. Die Messung des Schadstoffanteils findet frühestens 2-3 Minuten nach dem Start der Brennereinrichtung während eines zunehmend stabilen Verbrennungsvorgangs statt. Moderne Heizungsanlagen sind mittlerweile technisch so weit entwickelt, dass sie in einem stabilen Betriebszustand höchst effizient arbeiten, wenn Sie richtig eingestellt und dimensioniert sind.
Aus dem gemessenen Schadstoffanteil im Abgas der Brennereinrichtung wird eine Effizienz des Verbrennungsvorgangs abgeleitet, die beispielsweise auch dem Kunden mitgeteilt wird. Dies ist jedoch nicht die tatsächliche Effizienz der Heizung oder der Heizungsanlage insgesamt, sondern lediglich die Effizienz des Verbrennungsvorgangs im Betriebszustand.
Bekannte Verfahren zur Messung der Energieeffizienz der gesamten Heizungsanlage setzen den Einbau von Energiezählern an verschiedenen Stellen der Heizungsanlage voraus. Beispielsweise wird die Differenz zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur erfasst, sowie die durch den Heizkreislauf fließende Flüssigkeitsmenge. Dazu wird erfasst, wie viel Brennstoff durch die Brennereinrichtung verbraucht wurde und daraus dann berechnet, welcher Anteil der bereitgestellten Primärenergie tatsächlich als Wärme in den Heizkreis abgegeben wurde.
Dieser Vorgang ist komplex und kann, beispielsweise auch wegen notwendiger Sicherheitsvorschriften, nur von Fachpersonal durchgeführt werden. Dies ergibt sich beispielsweise daraus, dass Steuerleitungen und/oder Versorgungsleitungen der Heizungsanlage geöffnet werden müssen, um die notwendigen Sensoren und Durchflusszähler anzubringen. Darüber hinaus erlaubt dieses Verfahren lediglich, eine Energiebilanz des Gesamtsystems zu ermitteln, jedoch nicht, einen durch die Steuerung oder Dimensionierung der Heizungsanlage bewirkten ineffizienten Betrieb zu erkennen.
Dadurch, dass eine Messung der Energieeffizienz der gesamten Heizungsanlage sehr aufwändig ist, fällt vielen Heizungsbesitzern nicht auf, dass ihre Heizungsanlage falsch konfiguriert und/oder dimensioniert, insbesondere überdimensioniert ist, und sie dadurch nicht effizient arbeitet.
Beim Einsatz einer Wärmpumpe ist diese Problematik noch ausgeprägter, da Wärmepumpen nach dem Start eine besonders lange Anlaufzeit benötigen, um effizient zu arbeiten. Darüber hinaus arbeiten Wärmepumpen nur dann effizient, wenn ihre Leistung optimal auf das Gebäude abgestimmt ist.
Vor diesem Hintergrund hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Fehldimensionierung oder eines ineffizienten Betriebs einer Heizungsanlage in ihrer konkreten Einbausituation und unter den an dem Aufstellungsort herrschenden klimatischen Bedingungen vorzuschlagen, wobei die Vorrichtung durch einen Endanwender ohne Vorkenntnisse einfach handhabbar ist.
Zur Steuerung der Energienutzung und zur Verringerung des Schadstoffausstoßes wird darüber hinaus eine breite Erfassung der Effizienz von Heizungsanlagen gewünscht, um einen Anreiz, z.B. eine Veränderung der Abgaben- und Steuerlast, für die Optimierung möglichst vieler Heizungsanlagen einfach steuern zu können.
Die Aufgabe wird durch eine Datenerfassungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren gemäß Patentanspruch 11 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Datenerfassungsvorrichtung zur Erfassung von Betriebsdaten einer Heizungsanlage vorgeschlagen, aufweisend eine Verarbeitungseinrichtung, eine Datenspeichereinrichtung und eine mit der Verarbeitungseinrichtung verbundene Sensoreinrichtung, wobei die Sensoreinrichtung zur Anordnung an oder nahe der Heizungsanlage und/oder an einer Steuerleitung eines Aggregats, und zur Erkennung einer Aktivierung und/oder Deaktivierung des Aggregats ausgebildet ist, und die Verarbeitungseinrichtung zur Erfassung der erkannten Aktivierung und zum Abspeichern und/oder Aktualisieren wenigstens eines Datensatzes, aufweisend wenigstens eine Aktivierungszeit und eine Aktivierungsdauer oder eine Deaktivierungszeit, in der Datenspeichereinrichtung eingerichtet ist.
Durch die Anordnung an einem Aggregat der Heizungsanlage ist es nicht notwendig, für die Installation der Sensoreinrichtung Leitungen der Heizungsanlage aufzutrennen. Daher lässt sich die Installation der Datenerfassungsvorrichtung problemlos durch einen Endanwender durchführen. Auch eine neue Zertifizierung der Heizungsanlage ist nach Anbringen der Datenerfassungsvorrichtung nicht notwendig.
In einigen Ausführungsformen weist die Sensoreinrichtung einen Beschleunigungssensor, einen Erschütterungssensor, einen Luftdrucksensor und/oder einen akustischen Sensor zur Erkennung der Aktivierung des Aggregats auf.
Eine derartige Datenerfassungsvorrichtung ist besonders einfach zu installieren, da ihre Sensoreinrichtung lediglich an einem Ort angeordnet werden muss, an dem Erschütterungen, eine Luftdruckänderung oder ein von dem Aggregat erzeugter Schall bei oder während der Aktivierung des Aggregats erfassbar ist. Derartige Datenerfassungsvorrichtungen können auch ohne Kontakt mit der Heizungsanlage aufgestellt werden.
In einigen Ausführungsformen weist die Sensoreinrichtung einen induktiven, kapazitiven Sensor oder einen Stromsensor, insbesondere einen Zangenstrommesser, zur Erkennung der Aktivierung des Aggregats auf.
Eine derartige Datenerfassungsvorrichtung ist besonders einfach zu installieren, da ihre Sensoreinrichtung lediglich an einem Ort angeordnet werden muss, an dem eine durch die Aktivierung des Aggregats bedingte Veränderung eines Stroms bei oder während der Aktivierung des Aggregats messbar ist.
In einigen Ausführungsformen ist der Stromsensor zur Messung eines Versorgungsstroms der Heizungsanlage angeordnet und eingerichtet.
Eine derartige Datenerfassungsvorrichtung ist besonders einfach zu installieren, da ihre Sensoreinrichtung lediglich an einem Ort angeordnet werden muss, an dem eine durch die Aktivierung des Aggregats bedingte Veränderung des Versorgungsstroms der gesamten Heizungsanlage, nicht nur eines einzelnen Aggregats, messbar ist, beispielsweise in einem Heizungs-Notausschalter.
In einigen Ausführungsformen weist die Sensoreinrichtung einen optischen und/oder thermischen Sensor zur Erkennung der Aktivierung des Aggregats auf, wobei der Sensor zur Erfassung einer durch die Aktivierung des Aggregats (27) bewirkten optischen und/oder thermischen Aussendung angeordnet ist.
Eine derartige Datenerfassungsvorrichtung ist besonders einfach zu installieren, da ihre Sensoreinrichtung lediglich an einem Ort angeordnet werden muss, an dem eine durch die Aktivierung des Aggregats bedingte optische und/oder thermische Aussendung bei oder während der Aktivierung des Aggregats messbar ist. Besonders bei Heizungsanlagen mit einer Brennereinrichtung ist oft eine Öffnung zur Sichtprüfung des Verbrennungsvorgangs vorhanden. Diese kann somit zur einfachen Erkennung des Verbrennungsvorgangs genutzt werden.
In einigen Ausführungsformen weist die Datenerfassungsvorrichtung ein Gehäuse auf, dessen Form derart an eine Form des Aggregats angepasst ist, dass das Gehäuse wenigstens einen Abschnitt des Aggregats aufnehmen oder umgreifen kann.
Dies vereinfacht die Installation der Datenerfassungsvorrichtung. So muss beispielsweise kein zusätzlicher Installationsort für die Datenerfassungsvorrichtung gefunden werden, sondern die Datenerfassungsvorrichtung kann beispielsweise auf ein Brennerventil der Heizungsanlage aufgesteckt werden.
In einigen Ausführungsformen ist die Sensoreinrichtung ohne Auftrennen einer Steuerleitung oder einer Versorgungsleitung der Heizungsanlage montierbar und demontierbar.
Daher lässt sich die Installation der Datenerfassungsvorrichtung problemlos durch einen Endanwender durchführen. Auch eine neue Zertifizierung der Heizungsanlage ist nach Anbringen der Datenerfassungsvorrichtung nicht notwendig.
In einigen Ausführungsformen weist die Verarbeitungseinrichtung ein Kl-Modul zur Erkennung der Aktivierung und/oder Deaktivierung des Aggregats mittels Auswertung der von der Sensoreinrichtung erfassten Daten auf.
Ein derartiges Kl-Modul erhöht die Genauigkeit der Erkennung der Aktivierung und/oder Deaktivierung des Aggregats.
In einigen Ausführungsformen weist das Aggregat zum Anschluss an eine Steuereinrichtung eine Steckereinrichtung auf, wobei die Verarbeitungseinrichtung einen Zwischenstecker zur Anordnung zwischen der Steckereinrichtung und dem Aggregat aufweist, wobei die Verarbeitungseinrichtung zur Erkennung der Aktivierung des Aggregats und/oder zur Steuerung des Aggregats mittels der durch den Zwischenstecker geführten Steuersignale eingerichtet ist.
Durch unmittelbares Abgreifen des Steuersignals für das Aggregat ist eine besonders genaue Erfassung der Heizzyklen möglich. Darüber hinaus können durch den Zwischenstecker geführte Signale modifiziert werden, um auf besonders einfache Art und Weise in die Steuerung der Heizungsanlage einzugreifen
In einigen Ausführungsformen weist die Datenerfassungsvorrichtung wenigstens einen Temperatursensor zur Erfassung einer Vorlauf- und/oder einer Rücklauftemperatur auf.
Wenn die Datenerfassungsvorrichtungen in die Heizungssteuerung eingreift, kann so sichergestellt werden, dass bestimmte Temperaturgrenzen für die Vorlauftemperatur und/oder die Rücklauftemperatur eingehalten werden.
Die Aufgabe wird des Weiteren durch ein Verfahren zur Ermittlung von Effizienzparametern einer Heizungsanlage gelöst, aufweisend die Schritte: Abspeichern einer Vielzahl von Datensätzen, insbesondere mittels einer der voranstehend beschriebenen Datenerfassungsvorrichtungen, wobei jeder Datensatz wenigstens einen Zeitpunkt der Aktivierung, und eine Dauer der Aktivierung oder einen Zeitpunkt der Deaktivierung eines Aggregats der Heizungsanlage umfasst; Für jeden Analysetag, Ermitteln von Wetterdaten aus einer Wetterdatenbank zu einem Standort der Heizungsanlage und Verknüpfen der Datensätze mit den Wetterdaten.
Heizungsanlagen, die formell nach einer Immissionsschutzmessung als effizient eingestuft wurden, da ihr Verbrennungsvorgang nach einer gewissen Brenndauer von einem Schornsteinfeger als effizient gemessen wurde, können Mängel in der Auslegung und Steuerung aufweisen, welche die Gesamteffizienz der Heizungsanlage deutlich reduzieren. Genau diese Ineffizienzen im Dauerbetrieb können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens festgestellt und für jeden einzelnen Beheizungszyklus und/oder alle Zyklen der Heizperiode quantifiziert werden. Durch die Einbeziehung von Wetterdaten kann insbesondere festgestellt werden, ob die Heizungsanlage für ihren Standort und für die Art und Weise ihrer Benutzung korrekt ausgelegt ist. Die Verknüpfung kann insbesondere eine mathematische Verknüpfung, beispielsweise unter Verwendung von Methoden der Statistik, beispielsweise Durchschnittsbildung, Berechnung von Wahrscheinlichkeitsverteilungen oder Regression, aufweisen.
Dieses Verfahren ermöglicht es erstmals, eine qualifizierte Aussage zur Effizienz der bestehenden Heizungsanlage in ihrer konkreten Einbausituation und Verwendung zu treffen. Dadurch wird die Möglichkeit eröffnet, Verbesserungen der Anlage unmittelbar umzusetzen und Änderungen oder eine Erneuerung der Anlage optimal zu planen.
In einigen Ausführungsformen umfassen die Wetterdaten historische oder einem Analysetag zugeordnete Daten einer oder mehrerer der folgenden Datenarten: T agesdurchschnittsaußentemperatur, T agesaußentiefsttemperatur, T emperaturverlauf über den Tag, relative Luftfeuchtigkeit, absolute Luftfeuchtigkeit, Partialdruck von Wasser in der Atmosphäre, Taupunkt, Windgeschwindigkeit, Stärke und Richtung Mittelwind, Windböen, Windrichtung, Sonneneinstrahlung, Himmelsbedeckung, Niederschlagssumme über einen bestimmbaren Zeitraum, Luftdruck.
Alle diese Wetterdaten haben einen Einfluss darauf, wie viel Energie durch die Gebäudehülle eines durch die Heizungsanlage beheizten Hauses entweicht. Somit ist die tatsächliche Heizleistung, errechenbar aus der Anzahl und der jeweiligen Länge der Heizzyklen, mit einer aufgrund der Wetterdaten berechneten erwarteten Heizleistung vergleichbar hoch, wodurch energetische Defizite der Heizungsanlage in der konkreten Gebäudeanwendung ermittelbar sind.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Schritt Verknüpfen der Datensätze, die in den Datensätzen zu dem Analysetag enthaltenen Beheizungszyklusdauern mit der Anzahl der zu einem Analysetag abgespeicherten Datensätze und mit der Tagesdurchschnittsaußentemperatur zu einem Effizienzfaktor, der ein Maß für eine Gesamteffizienz der Heizungsanlage an dem Analysetag ist, zu verknüpfen.
Dies ist eine besonders wirksame Berechnung eines Effizienzwertes, die einen objektspezifischen Einblick in die tatsächliche Effizienz der Heizungsanlage erlaubt.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Schritt Verknüpfen der Datensätze, ein Effizienzprofil eines Beheizungszyklus für die Heizungsanlage zu ermitteln und dieses Effizienzprofil mit den zu dem Analysetag abgespeicherten Beheizungszyklusdauern und/oder den dem Analysetag zugeordneten Wetterdaten zu einer effektiven Heizdauer an dem Datum als Effizienzwert zu verknüpfen.
Wenn für ein konkretes Heizungsmodell dessen Leistungsentwicklung über den Verlauf jedes Beheizungszyklus bekannt ist, dann kann die Effizienz der Heizungsanlage mit diesem Modell wesentlich genauer berechnet werden. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren einen Schritt Steuern des Aggregats, so dass eine Aktivierung und/oder eine Deaktivierung des Aggregats vorgezogen und/oder verzögert wird.
So kann auf Grundlage der Effizienzparameter korrigierend in die Heizungssteuerung eingegriffen werden, um die Effizienz der Heizungssteuerung zu verbessern.
Weitere Merkmale und Varianten der Erfindung sind aus den beigefügten Figuren ersichtlich, die Erfindungsformen der Erfindung lediglich schematisch zeigen. Es zeigen im Einzelnen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Datenerfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Datenerfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit Cloud-Anbindung;
Fig. 3 einen Beispieldatensatz erfassbar mit einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4 eine Grafik zur Erläuterung des technischen Hintergrunds der Erfindung bezogen auf öl- oder gasbetriebene Heizungsanlagen;
Fig. 5 eine Grafik zur Erläuterung des technischen Hintergrunds der Erfindung bezogen auf Wärmepumpen und
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Datenerfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Eine in Fig. 1 gezeigte Datenerfassungsvorrichtung 10 ist zur Überwachung einer Heizvorrichtung in Form einer Heizungsanlage 22 vorgesehen. Die Heizungsanlage 22 dient beispielsweise zur Versorgung eines Gebäudes mit Wärme, insbesondere für die Raumheizung und die Bereitstellung von Warmwasser.
Die Heizungsanlage 22 weist eine Heizungssteuerung 24, und ein wärmeerzeugendes Aggregat 27 auf. Zur Ansteuerung des Aggregats 27 ist eine Steuerleitung 30 vorgesehen. Einige für die vorliegende Erfindung nicht relevante Teile der Heizungsanlage 22 sind in den schematischen Zeichnungen nicht dargestellt.
Die Heizungsanlage 22 wird beispielsweise mit Öl oder Gas betrieben, so dass das wärmeerzeugende Aggregat 27 ein Brennstofffreigabeventil 26 und eine öl- oder gasbetriebene Brennereinrichtung 28 aufweist. In einigen Ausführungsformen ist das wärmeerzeugende Aggregat 27 als Wärmepumpe ausgebildet. Die Heizungsanlage 22 heizt gewöhnlich nicht kontinuierlich, da eine Heizleistung des Aggregats 27 nicht oder nur ungenau einstellbar ist. Die Heizleistung der des Aggregats 27 kann also nicht exakt an den Bedarf angepasst werden, weswegen es nur zeitweise jeweils in Betriebszyklen betrieben wird.
Es existieren auch sogenannte modulierende Brenner, bei denen die Heizleistung der Brennereinrichtung 28 in einem vorbestimmten von der Bauart abhängigen Bereich einstellbar ist. Diese Einstellung der Heizleistung kann unpräzise sein oder der modulierende Brenner außerhalb seines Einstellbereiches betrieben werden. Auch in diesen Fällen findet ein Betrieb in Heizzyklen statt. Darüber hinaus sind derartige Brenner bei ölbetriebenen Heizungsanlagen 22 kaum vorhanden und bei gasbetriebenen Heizungsanlagen 22 aufgrund ihrer höheren Anschaffungskosten bisher weniger weit verbreitet.
Ein Heizenergiebedarf, beispielsweise eines von der Heizungsanlage 22 beheizten Gebäudes, ist von vielen Faktoren abhängig und nur mit großem Aufwand individuell präzise messbar. Daher greifen Steuereinrichtungen 24 gewöhnlich auf in oder an der Heizungsanlage 22 ermittelbare Messwerte zurück, um das Aggregat 27 anzusteuern.
Ein häufig anzutreffender Regelparameter ist eine Vorlauftemperatur eines Heizkreises. Sinkt die Vorlauftemperatur unter einen vorbestimmten unteren Temperaturwert ab, so wird das Aggregat 27 gestartet, um das in dem Heizkreis befindliche Medium zu erhitzen, das Aggregat 27 bleibt so lange in Betrieb, bis die Vorlauftemperatur über einen weiteren vorbestimmten, oberen Temperaturwert gestiegen ist. Der untere Temperaturwert und der obere Temperaturwert sind häufig abhängig von einer Außentemperatur ausgestaltet. Diese Beziehung zwischen Außentemperatur sowie unterem und oberem Temperaturwert kann in diesem Fall durch eine Heizkennlinie bestimmt sein.
Darüber hinaus wird als grober Anhaltspunkt für die von dem Heizkreis abgegebene Energie eine Differenz zwischen Vorlauftemperatur und Rücklauftemperatur herangezogen. Um zu ermitteln, wie viel Wärme in den Heizkreis eingespeist wurde, ist dazu aus der Differenz zwischen Vorlauftemperatur und Rücklauftemperatur und einer Durchflussmenge des Transportmediums eine abgegebene Energiemenge errechenbar.
Insbesondere nicht oder nur unzureichend steuerbare Aggregate 27 können ineffizient betrieben werden, wenn die Heizkennlinie fehlerhaft eingestellt ist. Denn in diesem Fall verkürzt sich die tatsächlich effiziente Zeit im Betriebszustand gegenüber der Zeit, die für einen Anlauf des Aggregats 27 benötigt wird. In Fig. 4 ist in einem Diagramm 44 allgemein dargestellt, wie sich eine von dem Aggregat 27 bereitgestellte Heizleistung 46 im Verlauf eines Beheizungszyklus verändert. Dieses Diagramm 44 ist insbesondere auf Öl- oder Gasheizungen anwendbar.
Zu einem Zeitpunkt to hat beispielsweise die Heizungssteuerung 24 entschieden, dass ein Beheizungszyklus notwendig ist. Eine solche Entscheidung kann beispielsweise darauf beruhen, dass ein Grenzwert einer Vorlauftemperatur unterschritten wurde.
Zu dem Zeitpunkt to wird also ein Betrieb des Aggregats 27 vorbereitet. Bei einem überwiegenden Teil von Öl- oder Gasbrennern ist dies die Vorspülphase, in der frische Luft in die Brennkammer eingeleitet wird. Diese Luft ist Außenluft, die gerade im Winter besonders kalt ist. Dadurch wird effektiv die Brennkammer gekühlt, also eine negative Heizleistung 46 bereitgestellt, wie sich im Diagramm 44 durch ein Unterschreiten der Nulllinie durch den Graphen der Heizleistung 46 zeigt. Zu einem Zeitpunkt ts wird der Brenner gestartet, so dass ab diesem Zeitpunkt die Heizleistung 46 zu steigen beginnt. Nach dem Brennerstart beginnt ab einem Zeitpunkt ta eine Aufheizphase, während der die Heizleistung 46 kontinuierlich ansteigt. Vor Erreichen einer maximalen Heizleistung Qmax verlangsamt sich der Anstieg der Heizleistung 46. Zu einem Zeitpunkt th, ab dem sich die Heizleistung 46 nur noch in geringem Maß erhöht, ist der sogenannte Haltebetrieb erreicht.
Zwischen den Zeitpunkten ts und ta hat die Brennkammer noch nicht ihre ideale Betriebstemperatur erreicht. Dadurch weist das Abgas in diesem Zeitraum einen besonders hohen Anteil an Schadstoffen, wie beispielsweise CO oder NOX auf, obwohl nur sehr wenig Heizleistung 46 bereitgestellt wird.
Der Beheizungszyklus endet zu dem Zeitpunkt tstoP, zu dem beispielsweise die Heizungssteuerung 24 entscheidet, dass gegenwärtig keine weitere Heizenergie benötigt wird.
Ein entsprechendes Diagramm 44 für Wärmepumpen ist Fig. 5 gezeigt. Zwar werden Wärmepumpen grundsätzlich nicht vorgespült, aber die Entwicklung der Heizleistung erfolgt ähnlich wie bei der in Fig. 4 gezeigten Brennstoffheizung mit großer Verzögerung. Die Zeit zwischen ts und th ist bei Wärmepumpen typischerweise deutlich länger als bei Brennstoffheizungen.
Die vorliegende Erfindung erfasst unter Anderem, wie oft diese ineffizienten und schädlichen
Betriebszeiträume durchlaufen werden. Die in Fig. 1 gezeigte Datenerfassungsvorrichtung 10 weist eine Verarbeitungseinrichtung 12, eine Datenspeichereinrichtung 14, eine Sensoreinrichtung 16 und eine Energieversorgungseinrichtung 18 auf. Die Sensoreinrichtung 16 ist mittels eines Verbindungskabels 20 an die Verarbeitungseinrichtung 12 angeschlossen.
Die Sensoreinrichtung 16 ist dazu ausgebildet, induktiv zu erkennen, ob das Brennstoffventil 26 angesteuert und somit offen ist oder nicht. Übliche Brennstoffventile 26 werden über die Steuerleitung 30 mittels Wechselstrom angesteuert, so dass sie im Betrieb, also wenn sie geöffnet sind, in dem sie umgebenden Raum ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugen.
Wenn die Sensoreinrichtung 16 dieses Wechselfeld erkennt, dann gibt sie an die Verarbeitungseinrichtung 12 bzw. an einen Sensoreingang 34 der Verarbeitungseinrichtung 12 ein entsprechendes Aktivitätssignal ab. Je nachdem wie hoch integriert die verwendete Sensoreinrichtung 16 ist, kann dieses Signal durch Veränderung eines Spannungswertes (beispielsweise 0 V = Ventil ist geschlossen, 5 V = Ventil ist offen) angezeigt werden. Andere Varianten, beispielsweise eine Übertragung über IIART, USB, einen CAN-Bus oder andere Schnittstellen sind selbstverständlich ebenfalls denkbar.
In ihrer einfachsten Form erfasst die Verarbeitungseinrichtung 12 die Start- und Endzeitstempel der Heizzyklen. Damit gleichwertig ist es, einen Start- oder Endzeitstempel und eine Dauer des Beheizungszyklus' zu erfassen, da diese Daten voneinander abhängig sind und durch einfache Rechnung ermittelbar sind, sobald zwei der drei Informationen (Startzeitstempel, Endzeitstempel, Dauer) bekannt sind. In einigen Ausführungsformen kann die Verarbeitungseinrichtung 16 weitere Daten erfassen, beispielsweise die jeweilige Dauer eines Brennvorgangs, die sich aus der Zeit ergibt, während der das Brennstoffventil 26 geöffnet war.
In weiteren Ausführungsformen weist die Sensoreinrichtung 16 eine induktive Erfassungseinrichtung, beispielsweise eine um die Steuerleitung 30 umlaufend angeordnete einfache oder mehrfache Leiterschleife, auf. Sowohl beim Ein- oder Ausschalten des Brennstoffventils 26 als auch während das Brennstoffventil 26 mit elektrischem Strom beaufschlagt wird, entsteht um die Steuerleitung 30 ein Magnetfeld. Die Veränderung dieses Magnetfelds induziert eine Spannung in der Leiterschleife, die mittels Verstärkung und/oder Verarbeitung als Signal für die Aktivierung oder Deaktivierung des Brennstoffventils 26 verwendbar ist. Die dabei gewonnenen Signale sind oft sehr schwach. Falls die Ansteuerung des Brennstoffventils 26 mit Gleichstrom erfolgt, so ist nur beim Einschalten oder Ausschalten jeweils ein kurzer Impuls erfassbar. Um diese Signale zuverlässig verarbeiten zu können, kann die Verarbeitungseinrichtung 12 entsprechende Signalverarbeitungsmodule und/oder Signalverarbeitungsverfahren aufweisen, die beispielsweise in Software realisiert werden können. Falls sehr viele Störungen und/oder Einstreuungen von außerhalb von der Leiterschleife erfasst werden, kann die Verarbeitungseinrichtung 12 ein Kl-System, beispielsweise ein CNN, zur Separierung des zu erkennenden Signals von den externen Störungen aufweisen. Damit können beispielsweise auch sehr schwache Signale, die beispielsweise durch starke Verstärkung von Rauschen überlagert werden, zuverlässig erkannt werden.
In einigen Ausführungsformen kann die Sensoreinrichtung 16 einen Magnetfeldsensor, beispielsweise einen Hallsensor oder einen magnetoresistiven Sensor aufweisen. Derartige Sensoren können beispielsweise auch das von einem Gleichstrom erzeugte Magnetfeld erfassen und sind somit nicht auf die Erkennung von Magnetfeldveränderungen bei einem Ein- oder Ausschalten angewiesen.
In einigen Ausführungsformen kann die Sensoreinrichtung 16 beispielsweise einen oder mehrere der folgenden Sensoren aufweisen: einen Beschleunigungssensor, einen Erschütterungssensor, einen Luftdrucksensor und/oder einen akustischen Sensor. Wärmeerzeugende Aggregate 27 verursachen durch die mechanischen Effekte, die bei der Wärmeerzeugung auftreten, Schwingungen unterschiedlicher Art, die von einzelnen oder allen dieser Sensoren erfassbar sind.
Ein Beschleunigungssensor oder ein Erschütterungssensor sind dazu geeignet, Schwingungen in Feststoffen zu erfassen. Dadurch reicht es aus, eine mit einem derartigen Sensor versehene Datenerfassungsvorrichtung 10 auf oder an einer physisch mit dem wärmeerzeugenden Aggregat 27 verbundenen Oberfläche anzuordnen, so dass die im Betrieb des Aggregats 27 erzeugten Schwingungen auf die Datenerfassungsvorrichtung 10 übertragen werden.
Luftdrucksensoren und akustische Sensoren sind dazu geeignet, Schwingungen in Gasen, insbesondere in Umgebungsluft, beispielsweise Schall, zu erfassen. Dadurch reicht es aus, eine mit einem derartigen Sensor versehene Datenerfassungsvorrichtung 10 in der Nähe des Aggregats 27 anzuordnen, so dass die Sensoreinrichtung 16 die Schwingungen in der Umgebungsluft erfassen kann.
Aggregate 27, die auf Verbrennung basieren, erzeugen durch die Dynamik des Verbrennungsvorgangs ein charakteristisches Frequenzspektrum an Schwingungen, die an die Umgebungsluft und an physisch mit dem Aggregat 27 verbundene Einrichtungen weitergegeben werden.
Heizungsanlagen sind häufig in abgeschlossenen Gebäudeteilen angeordnet. Bei Heizungsanlagen, deren Wärme durch Verbrennung von Brennstoffen gewonnen wird, werden Abgase, beispielsweise durch einen Schornstein, aus dem abgeschlossenen Gebäudeteil ausgeleitet. Dadurch entsteht eine Luftströmung und/oder eine Luftdruckänderung, die insbesondere beim Starten, Stoppen und/oder während des Betriebs des Aggregats 27 einen erkennbaren Verlauf über die Zeit aufweist. Durch Erkennen dieses Verlaufs wird dann die Aktivierung des Aggregats 27 erkannt. Dazu muss die Sensoreinrichtung 16, die einen Luftdrucksensor umfasst, lediglich an einem Ort angeordnet sein, an dem die Luftdruckänderung mit ausreichender Genauigkeit messbar ist.
Sowohl Heizungsanlagen 22, deren Wärme durch Verbrennung von Brennstoffen gewonnen wird, als auch beispielsweise Wärmepumpen, verursachen bei ihrer Aktivierung Erschütterungen und/oder akustische Emissionen. So kann beispielsweise in einigen Ausführungsformen, in denen die Sensoreinrichtung 16 einen Erschütterungssensor umfasst, der Erschütterungssensor auf oder in der Nähe der Heizungsanlage 22 angeordnet sein, und entsprechend Erschütterungen bzw. Beschleunigungen erfassen. Durch Verarbeitung, beispielsweise in der Verarbeitungseinrichtung 12, ist dann ermittelbar, ob die Erschütterungen und/oder Beschleunigungen von einer Aktivierung eines Aggregats 26 der Heizungsanlage verursacht wurden. In ähnlicher Weise sind die akustischen Emissionen in einigen Ausführungsformen beispielsweise mittels eines akustischen Sensors, beispielsweise eines Mikrofons, erfassbar und können zur Erkennung der Aktivierung des Aggregats 26 verwendet werden.
In weiteren Ausführungsformen kann die Sensoreinrichtung 16 beispielsweise einen optischen und/oder einen thermischen Sensor aufweisen. Der optische Sensor kann beispielsweise angeordnet sein, um eine optische Ausstrahlung eines Verbrennungsvorgangs zu erfassen, der die Folge einer Aktivierung des Aggregats 26 ist. Mittels eines thermischen Sensors, sei es beispielsweise eines IR-Sensors oder eines Temperatursensors, ist eine Abwärme eines Verbrennungsvorgangs erfassbar, die Folge einer Aktivierung des Aggregats 27 ist. Dies ist auch auf Wärmepumpen anwendbar, bei denen sich in der Startphase charakteristische Temperaturentwicklungen des Aggregats 27 beobachten lassen. In weiteren Ausführungsformen kann die Sensoreinrichtung 16 einen Stromsensor aufweisen. Der Stromsensor kann beispielsweise so angeordnet sein, dass er einen momentanen Betriebsstrom der Heizungsanlage 22 erfasst. Bei Aktivierung des Aggregats 26 verändert sich der Betriebsstrom der Heizungsanlage 22 auf nachvollziehbare Weise, so dass durch die Messung des Betriebsstroms eine Aktivierung des Aggregats 26 erkannt wird.
Der Stromsensor kann beispielsweise an einem Heizungs-Notschalter, oder in einem Sicherungskasten angeordnet sein. An dem Heizungs-Notschalter oder Sicherungskasten sind einzelne Adern der Stromversorgung zugreifbar. Dadurch kann ein Zangenstrommesser besonders einfach angeordnet werden.
Die jeweils von dem Sensor der Sensoreinrichtung 16 erfasste Größe, also z.B. Luftdruck, Schwingungs- oder Erschütterungsintensität, Schalldruck oder Stromstärke, ist von der Verarbeitungseinrichtung 12 auswertbar. Zur Auswertung der erfassten Größe kann die Verarbeitungseinrichtung 12 beispielsweise ein Verarbeitungsmodul, insbesondere ein Kl- Modul aufweisen, das zur Verarbeitung der erfassten Größe eingerichtet ist. Beispielsweise kann das Verarbeitungsmodul dazu eingerichtet sein, aus einem zeitlichen Verlauf der erfassten Größe Ein- und Ausschaltzeitpunkte der wärmeerzeugenden Einrichtung zu extrahieren.
In einigen Ausführungsformen kann die Datenerfassungsvorrichtung 10, wie beispielsweise in Fig. 6 gezeigt, einen Vorlauftemperatursensor 54 zur Erfassung einer Temperatur eines Vorlaufs 50 und/oder einen Rücklauftemperatursensor 56 zur Erfassung einer Temperatur eines Rücklaufs 52 aufweisen.
Die Verarbeitungseinrichtung 12 kann zu diesem Zweck ein algorithmisiertes Modell der Verbrennungsabläufe aufweisen, beispielsweise ein Verfahren zum Ermitteln einer Betriebseffizienz auf Grundlage von Eingangsdaten, wobei die Eingangsdaten beispielsweise die erfassten Daten der gemessenen Startvorgänge und der einzelnen Betriebszeiten umfassen. Des Weiteren können in einigen Modellen Wetter- und/oder Klimadaten eines Aufstellungsortes des Heizungsanlage 22 als Eingangsdaten verwendbar sein. Dadurch ist eine Verbindung von Betriebsdaten der Heizungsanlage mit den Wetter- und/oder Klimadaten zum Ermitteln der Betriebseffizienz durch die Verarbeitungseinrichtung 12, insbesondere das Modell, möglich.
In einigen Ausführungsformen weist das Kl-Modul das Modell auf. Die Algorithmisierung wird in diesem Fall beispielsweise durch ein Training des Kl-Moduls durchgeführt. Das Kl- Modul kann beispielsweise durch Labortests mit einem Verfahren zum Ermitteln der Betriebseffizienz auf Grundlage der gemessenen Startvorgänge und Laufzeiten trainiert sein. Andere Algorithmisierungen der Verbrennungsabläufe oder Betriebszyklen der Wärmepumpe zur Ermittlung des Schadstoffausstoßes und der Einsparpotenziale sind ebenfalls denkbar.
Die Verarbeitungseinrichtung 12 kann insbesondere dazu eingerichtet sein, mittels des Modells einen CCh-Schadstoffausstoß, Primärenergieverbrauch, relative Umweltbelastung und/oder ein Einsparpotenzial zu ermitteln.
In einigen Ausführungsformen ist das Aggregat 27 mittels einer standardisierten steckbaren Schnittstelle mit der Heizungssteuerung 24 verbunden. In diesem Fall kann die Datenerfassungsvorrichtung 10 mittels eines Zwischensteckers mit der Heizungsanlage 22 verbunden werden, der aus der Schnittstelle die für das Aggregat notwendige Betriebsenergie und/oder das Aktivierungssignal entnimmt. Die Datenerfassungsvorrichtung 10 kann in einigen Ausführungsformen so kompakt ausgestaltet sein, dass die an der Heizungsanlage 22 notwendigen Teile davon, also beispielsweise die Kommunikationseinrichtung 38 und/oder die Verarbeitungseinrichtung 12, vollständig in den Zwischenstecker integriert sind.
Fig. 3 zeigt einen Beispieldatensatz 42, wie er beispielsweise in der Datenspeichereinrichtung 14 gespeichert sein kann. Der Datensatz 42 umfasst also beispielsweise eine Aktivierungszeit (activation_ts, aktivierung_zs), beispielsweise einen Zeitpunkt, zu dem das Aggregat 26 gestartet wurde. Darüber hinaus weist der Datensatz 42 eine Brenndauer (active_duration, aktive_zeitdauer) auf, die angibt, wie lange das Aggregat in Betrieb war. Als Betriebsdaten sind eine Vorlauftemperatur (temp_flow, temp_vorlauf), eine Rücklauftemperatur (temp_return, temp_ruecklauf) und eine gemessene Außentemperatur (temp_ext, temp_aussen) in dem Datensatz 42 enthalten.
Die Datenerfassungsvorrichtung 10 ist dazu eingerichtet zu jedem Startvorgang des Aggregats 26 einen derartigen Datensatz 42 zu speichern.
Zusätzlich zu den Datensätzen 42 ist die Datenerfassungsvorrichtung 10 dazu eingerichtet, weitere Daten zu einem Klima an dem Aufstellungsort der Heizungsanlage 22 und Daten zu der Heizungsanlage 22 zu sammeln.
In einigen Ausführungsformen kann die Datenerfassungseinrichtung 10 Daten von einem oder mehreren Raumthermostaten empfangen und/oder erfassen und diese Daten ebenfalls in Berechnungen oder Verknüpfungen einbeziehen.
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP In einigen Ausführungsformen kann die Datenerfassungsvorrichtung 10 beispielsweise dazu eingerichtet sein, zu einem Analysetag Temperaturdaten der letzten Jahre zu sammeln, insbesondere um eine in dieser Zeit aufgetretene Minimaltemperatur an diesem Analysetag zu ermitteln.
In einigen Ausführungsformen können Daten über die Heizungsanlage 22 insbesondere umfassen, wie eine Brennanlage oder eine Wärmepumpe dimensioniert ist, sowie deren Startcharakteristik. Aus der Dimensionierung beispielsweise einer Düse ist bestimmbar, wieviel Heizmedium pro Sekunde durch diese im Betrieb des Aggregats 27 fließt. Hieraus und aus den chemischen Eigenschaften des Heizmediums lässt sich unmittelbar berechnen, wieviel CO2 während eines Heizungsvorgangs ausgestoßen wurde. Wenn Daten zum Schadstoffausstoß in der Startphase vorliegen, dann kann somit der Schadstoffausstoß der Heizungsanlage 22 einfach und kostengünstig berechnet werden.
Ebenso kostengünstig können weitere anlagentypische erhöhte Luftschadstoffpotentiale (NO, NOx) jedes einzelnen Startvorgangs in den ersten 2 bis 3 Minuten nach der Zündung ermittelt werden und so z.B. die relativen Verhältnisse der Schadstoffbelastung über eine Heizperiode bestimmt werden.
Durch die Datenerfassungsvorrichtung 10 oder mit deren Unterstützung sind diverse Verfahren zur Ermittlung von Effizienzparametern einer Heizungsanlage durchführbar.
In einem ersten Schritt wird eine Vielzahl von Datensätzen abgespeichert, wobei jeder Datensatz wenigstens einen Zeitpunkt der Aktivierung, und eine Dauer der Aktivierung oder einen Zeitpunkt der Deaktivierung des Aggregats umfasst. In einem zweiten Schritt werden für jeden Analysetag, Wetterdaten aus einer Wetterdatenbank zu einem Standort der Heizungsanlage ermittelt. In einem dritten Schritt werden die Datensätze mit den Wetterdaten verknüpft.
Die Wetterdaten können dabei historisch oder einem Analysetag zugeordnet sein und eine oder mehrere der folgenden Datenarten umfassen: Tages-
/Jahresdurchschnittsaußentemperatur, Tages-/Jahresaußentiefsttemperatur,
Temperaturverlauf über einen Tag, ein Jahr oder einen wählbaren Zeitraum, relative Luftfeuchtigkeit, absolute Luftfeuchtigkeit, Partialdruck von Wasser in der Atmosphäre, Taupunkt, Windgeschwindigkeit, Stärke und Richtung Mittelwind, Windböen, Windrichtung, Sonneneinstrahlung, Himmelsbedeckung, Niederschlagssumme über einen bestimmbaren Zeitraum, Luftdruck. In einigen Ausführungsformen ist die Verarbeitungseinrichtung dazu konfiguriert, dass der Schritt Verknüpfen der Datensätze es umfasst, die in den Datensätzen zu dem Analysetag enthaltenen Beheizungszyklusdauern mit der Anzahl der zu einem Analysetag abgespeicherten Datensätze und mit der Tages-/ Jahresdurchschnittsaußentemperatur während einer Heizperiode zu einem Effizienzfaktor, der ein Maß für die Gesamteffizienz der Heizungsanlage an dem Analysetag ist, als Effizienzparameter zu verknüpfen.
Dazu kann beispielsweise eine Referenzauslegungstemperatur festgelegt werden, die sich beispielsweise aus einem Durchschnitt aus den kältesten in der Vergangenheit oder in den letzten 3 bis 15 Jahren beobachteten Außentemperaturen oder Tagesdurchschnittstemperaturen berechnet. Ein bei einer höheren Temperatur beobachtetes Verhalten der Heizungsanlage 22 während eines Beheizungszyklus ist in ein Verhalten der Heizungsanlage 22 bei der Referenzauslegungstemperaturanlage umrechenbar. Zeigt sich dabei, dass die errechneten Heizzyklen bei Referenzaußentemperatur zu kurz sind, dann ergibt sich daraus, dass die Heizungsanlage 22 überdimensioniert ist.
In diesen Fällen können verschiedene Maßnahmen eingeleitet werden: Verkleinerung einer Brennerdüse, Einstellung der Heizkurve oder, wenn Sensoren für die Vor- und Rücklauftemperatur sowie der Zwischenstecker vorgesehen sind, so dass die Heizungssteuerung 24 ein Temperatursignal von der Datenerfassungseinrichtung 10 empfangen, und ein Eingriff in den Beginn und die Länge von Heizzyklen erfolgen kann.
Somit weist ein Analyseverfahren zur Ermittlung von Effizienzparametern einer Heizungsanlage 22 in einigen Ausführungsformen die folgenden Schritte auf: In einem ersten Schritt, Ermitteln einer Referenzauslegungstemperatur für einen Aufstellungsort der Heizungsanlage 22, wobei die Referenzauslegungstemperatur beispielsweise aus einem Durchschnitt von niedrigsten Tagesdurchschnittstemperaturen der letzten n Jahre gebildet wird, wobei n beispielsweise 3, 5, 7, 9, 10, 12 oder 15 sein kann. In einem zweiten Schritt, Ermitteln einer oberen Temperaturgrenze, oberhalb derer die Effekte der Raumheizung von anderen Effekten, beispielsweise der Warmwasserbereitung, überlagert werden. Diese obere Temperaturgrenze liegt beispielsweise zwischen 14°C und 17°C, bevorzugt bei 15°C. In einem dritten Schritt, für einen Datensatz 42, zu dem die Außentemperatur bekannt ist, Dividieren der gemessenen Dauer des Beheizungszyklus' mit einer Referenzdauer einer idealisierten vorberechneten Heizungsanlage 22 für diese Außentemperatur, wenn diese zwischen der Referenzauslegungstemperatur und der oberen Temperaturgrenze liegt, wobei das Ergebnis der Division den Effizienzparameter ergibt. Diese drei Schritte können beispielsweise Teil eines Verfahrensschrittes Verknüpfen der Datensätze mit den Wetterdaten sein.
In einigen Ausführungsformen kann in einem vierten Schritt vorgesehen sein, den dritten Schritt für alle Datensätze 42, die einem bestimmten Zeitraum, insbesondere einem Kalendertag, zugeordnet sind, durchzuführen und als Effizienzparameter einen Durchschnitt der durch Division ermittelten Effizienzparameter zu ermitteln.
Ein derartiges Verfahren bildet die Effizienz einer Heizungsanlage 22 auf Grundlage der tatsächlich üblichen Nutzung genauer ab als bisher bekannte Verfahren.
In einigen Ausführungsformen, von denen eine beispielhaft in Fig. 6 dargestellt ist, ist das Aggregat 27 mit der Steuerleitung 30 durch einen Stecker verbunden. Die Datenerfassungsvorrichtung 10 weist, beispielsweise an der Verarbeitungseinrichtung 12 oder dem Eingangsmodul 34, einen Zwischenstecker 58 auf, der auf der einen Seite mit der Heizungssteuerung 24 auf der anderen Seite mit dem Aggregat 27 verbunden ist. Einzelne oder auch sämtliche Steuersignale und Sensordaten, die durch die Steuerleitung 30, die beispielsweise mehrere verschiedene Signale führen kann, transportiert werden, sind dadurch für die Verarbeitungseinrichtung 12 verwendbar und/oder durch diese veränderbar.
Die Datenerfassungsvorrichtung 10 kann, sofern deren Signale auch durch den Zwischenstecker 58 geführt werden, bereits installierte Temperatursensoren, beispielsweise zur Messung einer Vorlauftemperatur und/oder eine Rücklauftemperatur, verwenden. In einigen Ausführungsformen weist die Datenerfassungsvorrichtung 10 eigene Vorlauf- und Rücklauftemperatursensoren 54, 56 auf.
Um die Effizienz der Heizungsanlage 22 zu erhöhen, kann eine derart ausgestaltete Datenerfassungsvorrichtung 10 in die Heizungssteuerung 24 eingreifen. Dies kann dadurch geschehen, dass die in dem Zwischenstecker 58 geführten Signale für das Aggregat 27 vollständig von der Datenerfassungsvorrichtungen 10 erzeugt werden und somit die Signale der Heizungsanlage 22 ersetzt werden. Eine weitere Möglichkeit ist es, der Heizungssteuerung 24 durch den Zwischenstecker 58 veränderte Temperaturwerte beispielsweise eines Vorlauftemperatursensors 54 oder anderer Sensoren, beispielsweise eines Außentemperatursensors, zu übermitteln. Dadurch kann die Datenerfassungsvorrichtung 10 die Aktivierung und/oder Deaktivierung des Aggregats 27 vorziehen oder hinauszögern. Dies kann beispielsweise heizlastabhängig, angepasst an die Wetterdaten, beispielsweise Außentemperatur und/oder Witterung, geschehen. Die Datenerfassungsvorrichtung 10 kann also zur Durchführung eines Verfahrensschritts Eingreifen in die Heizungssteuerung 24, um eine Dauer eines Beheizungszyklus zu verlängern und/oder einen zeitlichen Abstand zwischen Heizzyklen zu vergrößern, eingerichtet sein.
In einigen Ausführungsformen weist die Datenerfassungsvorrichtung 10 eine Energiegewinnungseinrichtung 40 auf, die beispielsweise gemeinsam mit der Sensoreinrichtung 16 an der Steuerleitung 30 oder dem Brennstofffreigabeventil 26 angeordnet sein kann. Wenn das Brennstofffreigabeventil 26 mit Wechselstrom betrieben wird, dann bildet sich in dem Raum um das Brennstofffreigabeventil 26 ein elektromagnetisches Wechselfeld. Die Energiegewinnungseinrichtung 40 entnimmt diesem Wechselfeld induktiv die benötigte Energie für den Betrieb wenigstens eines Teils der Datenerfassungsvorrichtung 10 oder für die gesamte Datenerfassungsvorrichtung 10.
Zu diesem Zweck weist die Energiegewinnungseinrichtung 40 eine Spuleneinrichtung auf, die möglichst senkrecht zu den Feldlinien des elektromagnetischen Wechselfelds angeordnet ist. In weiteren Ausführungsformen sind wenigstens zwei Spuleneinrichtungen vorgesehen, die zueinander schief angeordnet sind, so dass wenigstens durch eine der Spulenflächen der Spuleneinrichtungen ein sich ständig ändernder, von dem Brennstofffreigabeventil 26 erzeugter, magnetischer Fluss vorhanden ist, der in der Spuleneinrichtung einen elektrischen Strom induziert.
Von der Energiegewinnungseinrichtung 40 gewonnene elektrische Energie kann in einigen Ausführungsformen von der Energieversorgungseinrichtung 18 gesammelt und/oder gespeichert werden, bis Einrichtungen der Datenerfassungsvorrichtung 10 sie benötigen.
Durch die Energiegewinnungseinrichtung 40 ist es nicht mehr notwendig, einen elektrischen Stromanschluss für die Datenerfassungsvorrichtung 10 vorzusehen, was deren Installation und Betrieb zusätzlich vereinfacht.
Verschiedene Ausführungsformen der Datenerfassungsvorrichtung 10 können für verschiedene Anwender optimiert sein. Beispielsweise können Ausführungsformen für Endanwender, beispielsweise Hausbesitzer, ohne besondere Kenntnisse über Heizungsanlagen so ausgestaltet sein, dass sie besonders einfach zu installieren sind. Derartige Ausführungsformen sind insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Inbetriebnahme keine oder möglichst wenige komplexe Verfahrensschritte erfordern, die über ein Anordnen der Datenerfassungsvorrichtung 10 hinausgehen. Gegebenenfalls kann auch ein Anschluss an eine Energieversorgungseinrichtung, beispielsweise eine Steckdose, erforderlich sein. Darüber hinaus können Ausführungsformen für Endanwender beispielsweise einen Einrichtungsschritt zur Verbindung mit einem Computernetzwerk, beispielsweise zur Verbindung mit einem WLAN, zur Verbindung mit einem mobilen Endgerät, beispielsweise einem Mobiltelefon oder Tablet, erlauben.
Ausführungsformen der Datenerfassungsvorrichtung 10, die für Anwender in Mehrfamilienhäusern, beispielsweise für Hausmeister oder Objektbetreuer mit technischen Grundkenntnissen, optimiert sind, können komplexere Verfahrensschritte zur Installation aufweisen. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Datenerfassungsvorrichtung 10 in einem ersten Schritt in einem Heizungs-Notschalter angeordnet wird und in einem zweiten Schritt eine Strommesszange der Datenerfassungsvorrichtung 10 um eine der Anschlussleitungen des Heizungs-Notschalters gelegt wird, um einen Stromfluss zu der Heizungsanlage 22 zu erfassen. Auch diese Ausführungsformen der Datenerfassungsvorrichtung 10 können beliebige der oben genannten Kommunikationseinrichtungen aufweisen, die möglicherweise einen Einrichtungsschritt zur Verbindung mit einem Computernetzwerk erfordern.
Einige Ausführungsformen der Datenerfassungsvorrichtung 10 weisen eine automatische Konfiguration auf, so dass keine händische Einrichtung des Systems notwendig ist, sondern mit einem vorkonfigurierten NB-loT-Funkübertragungsmodul direkt nach Aufstellung der Datenerfassungsvorrichtung 10 Daten der Heizungsanlage 22 an ein Cloudmodul oder eine Verarbeitungseinrichtung 12 sendet, wo diese Daten abgespeichert und/oder ausgewertet werden.
In einigen Ausführungsformen können Einrichtungen der Datenerfassungseinrichtung 10, beispielsweise die Verarbeitungseinrichtung 12, die Datenspeichereinrichtung 14, die Sensoreinrichtung 16 oder deren Teile, ein Gehäuse aufweisen, dessen Form derart an eine Form einer Einrichtung des Aggregats 27 angepasst ist, dass das Gehäuse wenigstens einen Abschnitt des Aggregats 27 aufnehmen oder umgreifen kann. Beispielsweise kann das Gehäuse eines Sensors oder der Sensoreinrichtung 16 so geformt und eingerichtet sein, dass es auf beispielsweise die Ventileinrichtung 28 aufsteckbar und/oder an dieser befestigbar, beispielsweise festklemmbar, ist.
Darüber hinaus kann die Verarbeitungseinrichtung 12, wie in Fig. 2 gezeigt, einen Cloud- Server 36 aufweisen. Die Funktionen der Verarbeitungseinrichtung 12 und insbesondere die Datenspeichereinrichtung 14 werden zwischen einem lokalen Gerät, das beim Endanwender installiert ist und einer Cloudkomponente aufgeteilt. Die Verbindung zwischen dem lokalen Gerät und der Cloudkomponente wird beispielsweise mittels einer Kommunikationseinrichtung 38 hergestellt, die beispielsweise eine der folgenden Schnittstellen aufweist: Bluetooth, ZigBee, WiFi, Ethernet. Die Kommunikationseinrichtung 38 kann beispielsweise eine Verbindung mit dem Internet herstellen und darüber eine Verbindung zu dem Cloud-Server 36 herstellen.
Insbesondere die Inhalte der Datenspeichereinrichtungen 14 können dabei ausgetauscht werden.
Der Cloud-Server 36 kann beispielsweise ein Webinterface aufweisen, das für den Anwender der Datenerfassungsvorrichtung 10 alle gemessenen Daten und die daraus gewonnenen Erkenntnisse zur Dimensionierung der Heizungsanlage bereithält.
In einigen Ausführungsformen kann der Cloud-Server 36 und/oder die Datenerfassungsvorrichtung 10 eine Schnittstelle aufweisen, mittels derer ein Fachmann, beispielsweise ein Heizungsbauer, die Betriebsdaten und/oder die Analyseergebnisse abrufen und zur Optimierung der Heizungsanlage heranziehen kann.
Die Datenerfassungsvorrichtung 10 ist preiswert herzustellen und einfach installierbar. Sie ermöglicht, die beschriebenen Verfahren, insbesondere die Analyseverfahren, zuverlässig großflächig durchzuführen. Durch die Sammlung der Betriebsdaten, beispielsweise in dem Cloud-Server 26, können Informationen über die tatsächliche Effizienz der beispielsweise in einem Land installierten Heizungsanlagen 22 gewonnen werden.
Ebenso wäre es möglich, auf Grundlage der ermittelten Betriebsdaten wie oben beschrieben Heizungsanlagen 22 zu ermitteln, deren Effizienz zu weit von der erreichbaren Effizienz entfernt ist. Diese Möglichkeit ist bisher nicht eröffnet, da keine Erfassung und/oder Speicherung der dafür notwendigen Daten auf eine Weise geschieht, bei der die von unterschiedlichen Heizungsanlagen 22 gewonnenen Daten vergleichbar wären. Die innovative Datenerfassungsvorrichtung 10 bietet dadurch auch beispielsweise die Möglichkeit, Steuern und/oder Abgaben für Heizungsanlagen 22 zu erheben, die nach den obigen Analysen eine unnötig hohe Schadstoffbelastung und/oder Energieverbrauch aufweisen.
Um eine Energieeinsparung oderSchadstoffreduzierung zu erreichen könnte beispielsweise eine Sonderabgabe für besonders ineffizient betriebene Heizungsanlagen eingeführt werden, deren Höhe aufgrund der hier genannten Analysen bestimmbar ist. Ebenso wäre es möglich, ein Belohnungs- oder Anreizsystem für Effizienzerhöhungen des Heizungsbetriebs auf Grundlage der ermittelten Daten zu erheben. Dieses Anreizsystem könnte beispielweise dem bestehenden Verfahren zur Zuweisung von Emissionsminderungszertifikaten ähnlich aufgebaut werden.
Auch wenn die offenbarten Beispiele überwiegend mit Öl oder mit Gas betriebene Heizungsanlagen 22 betreffen (19 Millionen Anlagen im Vergleich zu 1 Millionen Wärmepumpen in Deutschland) ist die vorliegende Datenerfassungsvorrichtung 10 auch vorteilhaft mit Wärmepumpen verwendbar. Auch Wärmepumpen sind am Beginn ihres Beheizungszyklus ineffizient und weisen einen stabilen Betriebszustand auf, in dem sie die höchste Effizienz aufweisen. Wärmepumpen benötigen nach einem Kaltstart eine gewisse Zeit, um in ihren Aggregaten thermodynamische Verhältnisse zu schaffen, die eine Extraktion von Wärme aus dem jeweiligen Medium, beispielsweise Luft, erlauben. Dabei wird Energie in Form von elektrischem Strom verwendet, die dadurch nicht oder nur mit großen Verlusten als Heizenergie nutzbar ist. Dadurch werden, je nach verwendetem Strommix, an anderer Stelle Schadstoffe erzeugt, ohne dass dadurch ein Vorteil in Form von Wärme entstanden wäre.
Insbesondere ermöglichen die Datenerfassungsvorrichtung 10 und die Analyseverfahren, die Effizienz der Heizungsanlage 22 in ihrem konkreten Umfeld zu ermitteln. Eine Fehldimensionierung wird unabhängig vom Gebäudetyp, Umgebungsdaten oder Nutzerverhalten erkannt.
Darüber hinaus könnte durch den Aufbau einer zentralen Datenbank eine verursacherkonforme Erfassung der Umweltbelastung und Verbrauchsmessung auf staatlicher Ebene möglich werden.
Die Erfindung kann somit Daten und Auswertungen als Entscheidungsgrundlage für sofort umsetzbare und künftige Maßnahmen der Gebäudebeheizung bereitstellen. Dies für alle Öl- , Gas-, und Wärmepumpenheizungen. Zusätzlich werden in einigen Ausführungsformen Effizienzmaßnahmen automatisiert, insbesondere Kl-gestützt, umgesetzt.
Aus der Analyse der Betriebsabläufe bis zur Erreichung eines stabilen, effizienten Anlagenbetriebes, können aus dem verwendeten Strommix der Wärmepumpe die relativen Schadstoffanteile und CO2 Emissionen ebenfalls erfasst werden. Besonders ineffiziente Anlagen können über das Betriebsmuster der Startvorgänge und Laufzeiten einfach identifiziert und die Belastungen für die Umwelt quantifiziert werden. Bezugszeichenliste
10 Datenerfassungsvorrichtung
12 Verarbeitungseinrichtung
14 Datenspeichereinrichtung
16 Sensoreinrichtung
18 Energieversorgungseinrichtung
20 Verbindungskabel (der Sensoreinrichtung)
22 Heizungsanlage
24 Heizungssteuerung
26 Brennstofffreigabeventil
27 Aggregat
28 Brennereinrichtung
30 Steuerleitung
32 Anzeigeneinrichtung
34 Eingangsmodul
36 Cloud-Server
38 Kommunikationseinrichtung
40 Energiegewinnungseinrichtung
42 Datensatz
44 Diagramm
46 Heizleistung
48 Kessel
50 Vorlauf
52 Rücklauf
54 Temperatursensor (Vorlauf)
56 Temperatursensor (Rücklauf)
58 Zwischenstecker
Q Heizleistung t Zeit

Claims

Patentansprüche
1. Datenerfassungsvorrichtung (10) zur Erfassung von Betriebsdaten einer Heizungsanlage (22), aufweisend eine Verarbeitungseinrichtung (12), eine Datenspeichereinrichtung (14) und eine mit der Verarbeitungseinrichtung (12) verbundene Sensoreinrichtung (16), wobei die Sensoreinrichtung (16) zur Anordnung an oder nahe der Heizungsanlage (22) und/oder an einer Steuerleitung (30) eines Aggregats (27), und zur Erkennung einer Aktivierung und/oder Deaktivierung des Aggregats (27) ausgebildet ist, und wobei die Verarbeitungseinrichtung (12) zur Erfassung der erkannten Aktivierung und zum Abspeichern und/oder Aktualisieren wenigstens eines Datensatzes (42), aufweisend wenigstens eine Aktivierungszeit und eine Aktivierungsdauer oder eine Deaktivierungszeit, in der Datenspeichereinrichtung (14) eingerichtet ist.
2. Datenerfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (16) einen Beschleunigungssensor, einen Erschütterungssensor, einen Luftdrucksensor und/oder einen akustischen Sensor zur Erkennung der Aktivierung des Aggregats (27) aufweist.
3. Datenerfassungsvorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (16) einen induktiven oder kapazitiven Sensor oder einen Stromsensor, insbesondere einen Zangenstrommesser, zur Erkennung der Aktivierung des Aggregats (27) aufweist.
4. Datenerfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromsensor zur Messung eines Versorgungsstroms der Heizungsanlage (22) angeordnet und eingerichtet ist.
5. Datenerfassungsvorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (16) einen optischen und/oder thermischen Sensor zur Erkennung der Aktivierung des Aggregats (27) aufweist, wobei der Sensor zur Erfassung einer durch die Aktivierung des Aggregats (27) bewirkten optischen und/oder thermischen Aussendung angeordnet ist.
6. Datenerfassungsvorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenerfassungsvorrichtung (10) oder eine ihrer Einrichtungen ein Gehäuse aufweist, dessen Form derart an eine Form einer Einrichtung des Aggregats (27) angepasst ist, dass das Gehäuse wenigstens einen Abschnitt des Aggregats (27) aufnehmen oder umgreifen kann.
7. Datenerfassungsvorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (16) ohne Auftrennen einer Steuerleitung (30) oder einer Versorgungsleitung der Heizungsanlage (22) montierbar und demontierbar ist.
8. Datenerfassungsvorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinrichtung (12) ein Kl-Modul zur Erkennung der Aktivierung und/oder Deaktivierung des Aggregats (26) mittels Auswertung der von der Sensoreinrichtung (16) erfassten Daten aufweist.
9. Datenerfassungsvorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aggregat (27) zum Anschluss an die Heizungssteuerung (24) eine Steckereinrichtung aufweist, wobei die Verarbeitungseinrichtung einen Zwischenstecker (58) zur Anordnung zwischen der Steckereinrichtung und dem Aggregat (27) aufweist, wobei die Verarbeitungseinrichtung zur Erkennung der Aktivierung des Aggregats (27) und/oder zur Steuerung des Aggregats (27) mittels der durch den Zwischenstecker (58) geführten Steuersignale eingerichtet ist.
10. Datenerfassungsvorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenerfassungsvorrichtung (10) wenigstens einen Temperatursensor (54, 56) zur Erfassung einer Vorlauf- und/oder einer Rücklauftemperatur aufweist.
11. Verfahren zur Ermittlung von Effizienzparametern einer Heizungsanlage (22), aufweisend die Schritte:
Abspeichern einer Vielzahl von Datensätzen (42), insbesondere mittels einer Datenerfassungsvorrichtung (10) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei jeder Datensatz (42) wenigstens einen Zeitpunkt der Aktivierung, und eine Dauer der Aktivierung oder einen Zeitpunkt der Deaktivierung eines Aggregats (27) der Heizungsanlage (22) umfasst;
Für jeden Analysetag, Ermitteln von Wetterdaten aus einer Wetterdatenbank zu einem Standort der Heizungsanlage (22) und Verknüpfen der Datensätze mit den Wetterdaten.
12. Verfahren gemäß Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wetterdaten historische oder einem Analysetag zugeordnete Daten einer oder mehrerer der folgenden Datenarten umfassen: Tagesdurchschnittsaußentemperatur, Tagesaußentiefsttemperatur, Temperaturverlauf über den Tag, relative Luftfeuchtigkeit, absolute Luftfeuchtigkeit, Partialdruck von Wasser in der Atmosphäre, Taupunkt, Windgeschwindigkeit, Stärke und Richtung Mittelwind, Windböen, Windrichtung, Sonneneinstrahlung, Himmelsbedeckung, Niederschlagssumme über einen bestimmbaren Zeitraum, Luftdruck.
13. Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt Verknüpfen der Datensätze es umfasst, die in den Datensätzen (42) zu dem Analysetag enthaltenen Beheizungszyklusdauern mit der Anzahl der zu einem Analysetag abgespeicherten Datensätze (42) und mit der Tagesdurchschnittsaußentemperatur zu einem Effizienzfaktor, der ein Maß für eine Gesamteffizienz der Heizungsanlage (22) an dem Analysetag ist, zu verknüpfen.
14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt Verknüpfen der Datensätze (42) es umfasst, ein Effizienzprofil eines Beheizungszyklus für die Heizungsanlage (22) zu ermitteln und dieses Effizienzprofil mit den zu dem Analysetag abgespeicherten Beheizungszyklusdauern und/oder den dem Analysetag zugeordneten Wetterdaten zu einer effektiven Heizdauer an dem Datum als Effizienzwert zu verknüpfen.
15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, gekennzeichnet durch einen Schritt Steuern des Aggregats (27), so dass eine Aktivierung und/oder eine Deaktivierung des Aggregats (27) vorgezogen oder verzögert wird.
PCT/EP2023/087786 2022-12-23 2023-12-25 Vorrichtung und verfahren zum überwachen von heizanlagen und zum bestimmen von effizienz, umweltbelastung und optimaler heizleistung in gebäuden WO2024133963A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022134692.7A DE102022134692A1 (de) 2022-12-23 2022-12-23 Verfahren und Überwachungsvorrichtung zur Ermittlung energetischer Defizite eines Betriebs einer Heizungsanlage sowie deren Einfluss auf Effizienz, Schadstoffemissionen und CO2-Ausstoß
DE102022134692.7 2022-12-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024133963A1 true WO2024133963A1 (de) 2024-06-27

Family

ID=89542059

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2023/087786 WO2024133963A1 (de) 2022-12-23 2023-12-25 Vorrichtung und verfahren zum überwachen von heizanlagen und zum bestimmen von effizienz, umweltbelastung und optimaler heizleistung in gebäuden

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102022134692A1 (de)
WO (1) WO2024133963A1 (de)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120052453A1 (en) * 2010-09-15 2012-03-01 General Electric Company Submetering hydrocarbon fueled water heaters with energy manager systems
US8204633B2 (en) * 2008-07-01 2012-06-19 Carina Technology, Inc. Water heater demand side management system
US20140032137A1 (en) * 2012-07-26 2014-01-30 Marian Gogoana Heating system state monitoring and reporting system and device
GB2509156A (en) * 2012-12-21 2014-06-25 Nitronica Ltd Energy management and monitoring device for a boiler system having one or more burners
US9213998B2 (en) * 2012-01-26 2015-12-15 General Electric Company Monitoring hot water usage in a gas water heater
US20170261229A1 (en) * 2016-03-14 2017-09-14 Cotherm Autonomous energy saving device for water heaters
KR102130030B1 (ko) * 2019-05-17 2020-07-03 (주)다산지앤지 공동 주택 자동 온도 조절 시스템
DE202021002657U1 (de) * 2021-08-12 2022-03-17 EMAG GmbH & Co. KG Vorrichtung als CO2- und/oder Energiezähler

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19807324C2 (de) 1998-02-20 2002-08-29 Viessmann Werke Kg Steuerungsverfahren und Steuerungsvorrichtung für ein Heizsystem
DE19840223C2 (de) 1998-09-03 2003-02-27 Viessmann Werke Kg Vorrichtung zur Betriebserfassung für mindestens eine Komponente einer Heizungsanlage
DE102009038351A1 (de) 2009-05-13 2010-11-18 Horst Zacharias Verfahren zur automatischen Erkennung und Darstellung des Betriebs, und der Arbeits- und Funktionsweise von gebäudetechnischen und/oder produktionstechnischen Anlagen im Hinblick auf deren Energieeffizienz
DE102013209114A1 (de) 2013-05-16 2014-11-20 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Energieverbrauchsbewertung einer Heizungsanlage sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE102021105837A1 (de) 2021-03-10 2022-09-15 Viessmann Climate Solutions Se Verfahren, überwachungssystem und computerprogramm-produkt zum überwachen einer heizungsanlage und/oder einer klimaanlage

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8204633B2 (en) * 2008-07-01 2012-06-19 Carina Technology, Inc. Water heater demand side management system
US20120052453A1 (en) * 2010-09-15 2012-03-01 General Electric Company Submetering hydrocarbon fueled water heaters with energy manager systems
US9213998B2 (en) * 2012-01-26 2015-12-15 General Electric Company Monitoring hot water usage in a gas water heater
US20140032137A1 (en) * 2012-07-26 2014-01-30 Marian Gogoana Heating system state monitoring and reporting system and device
GB2509156A (en) * 2012-12-21 2014-06-25 Nitronica Ltd Energy management and monitoring device for a boiler system having one or more burners
US20170261229A1 (en) * 2016-03-14 2017-09-14 Cotherm Autonomous energy saving device for water heaters
KR102130030B1 (ko) * 2019-05-17 2020-07-03 (주)다산지앤지 공동 주택 자동 온도 조절 시스템
DE202021002657U1 (de) * 2021-08-12 2022-03-17 EMAG GmbH & Co. KG Vorrichtung als CO2- und/oder Energiezähler

Also Published As

Publication number Publication date
DE102022134692A1 (de) 2024-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3640476B1 (de) Elektronische steuerungseinrichtung für eine komponente der drucklufterzeugung, druckluftaufbereitung, druckluftspeicherung und/oder druckluftverteilung
DE102004008521B3 (de) Verfahren und Anordnung zum Bestimmen des Wärmeanschlusswertes eines Gebäudes
EP3034955B1 (de) Verfahren zum durchführen eines automatisierten hydraulischen abgleich einer heinzungsanlage
DE102005051203B3 (de) Verfahren zur Bestimmung des Heizwärmebedarfs eines Gebäudes
DE102011005651A1 (de) Verfahren zur Bestimmung des Verschleißes von Elektroden einer Zündkerze und Vorrichtungen hierzu
EP3825623A1 (de) Heizgerät mit notbetriebsregelung
DE102007030492A1 (de) Gebäudemodellbasiertes prädiktives Regelverfahren zum Heizen eines begrenzten Systems
CH700963A2 (de) Verfahren zur automatischen Erkennung und Darstellung des Betriebs, und der Arbeits- und Funktionsweise von gebäudetechnischen und/oder produktionstechnischen Anlagen im Hinblick auf deren Energieeffizienz.
WO2024133963A1 (de) Vorrichtung und verfahren zum überwachen von heizanlagen und zum bestimmen von effizienz, umweltbelastung und optimaler heizleistung in gebäuden
EP3635492A1 (de) Verfahren zum betreiben eines thermischen verbrauchssystems
EP2604946A2 (de) Warmwasserspeicher mit Bereitschaftstemperatureinstellung auf Basis von Durchflussinformation
EP3988844B1 (de) Heizungsanlage und verfahren zum betreiben einer heizungsanlage
EP2012209A1 (de) Verfahren zum Ermitteln der Lebensdauer einer Kraftwerkskomponente
EP3940463A1 (de) Verfahren zur simulation von betriebs/ komponentenzuständen von anlagen, insbesondere von kraftwerksanlagen
DE102010022213A1 (de) Informationssystem, basierend auf einem Heizsystem mit lokalen Versorgungspumpen, und Verfahren zur Nutzung des Informationssystems
EP2737273B1 (de) Verfahren zur erhöhung des wirkungsgrades einer verbrennungsanlage, insbesondere eines müllverbrennungs- oder biomassekraftwerkes
DE102015010266A1 (de) Verfahren zur Justierung einer Heizungsanlage, Abgasmessgerät sowie Justierungsanordnung
DE102018110044B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum aufeinander abgestimmten Betreiben von elektrischen Einrichtungen
DE3542132C2 (de)
EP3719404B1 (de) Verfahren zum betreiben einer mehrfach belegten heizungsanlage
EP3896340B1 (de) Verfahren zum erkennen einer vorliegenden oder drohenden blockade mindestens eines strömungswegs
EP3339735B1 (de) Verfahren zur kontrolle eines brennstoff-luft-verhältnisses in einem heizsystem sowie eine steuereinheit und ein heizsystem
DE102009034556A1 (de) Verfahren zur Überwachung des Verschmutzungszustandes eines Wärmetauschers zur Warmwasserbereitung an einem Heizgerät
AT16893U1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Ermitteln eines Energieverbrauchs für Verbraucher eines Beleuchtungssystems
EP4336102A1 (de) Verfahren zur bewertung einer installation eines gas-luft-verbundes eines heizgerätes, gas-luft-verbund und computerprogramm

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23838124

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1