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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein System zur zentralen Regelung
von Betriebseinrichtungen, und insbesondere ein System zur zentralen
Regelung von Heizeinrichtungen, Kühleinrichtungen, Lichteinrichtungen,
etc. in mehreren Räumen
oder Gebäuden,
die von Fernem von einer Zentralsteuereinheit regelbar sind.
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Stand der Technik
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Mehrere
unterschiedliche Steuerungen/Regelungen von Betriebseinrichtungen
sind bekannt. Beispielsweise sind Heizkörper im einfachsten Fall mit
einer Einrichtung zum groben Steuern der Temperatur, beispielsweise
einem Ventil, das bei Öffnung heißes Wasser
in den Heizkörper
einführt,
ausgestattet. Ferner sind Heizungssysteme bekannt, die es ermöglichen,
dass eine Temperatur für
einen Raum vorgegeben wird, wobei die Raumtemperatur dann auf diesen
Wert von dem System geregelt wird.
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Bei
solchen Heizungssystemen wird im Allgemeinen die Gesamtwärme des
Hauses nicht berücksichtigt,
da Benutzer die Temperatur ihrer Wohnungen individuell steuern oder
möglicherweise
bei Abwesenheit auch nicht steuern. Hierbei wird oft von einem subjektiven
Wärmeempfinden
ausgegangen, so dass starke Temperaturschwankungen je nach Tag,
Tageszeit und Wohnung stark schwanken.
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Jedoch
sind schwankende Temperaturen in Gebäuden nicht energieeffizient,
d. h. es könnte durch
ein gleichmäßigeres Ändern oder
Konstanthalten der Temperatur in einem Gebäude Energie eingespart werden.
Ferner kann es bei stark schwankenden Temperaturen auch zu einer
Unterkühlung
einer Wohnung mit eventuellen Frostschäden kommen, was leicht vermieden
werden könnte.
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Zudem
werden Heizungsabrechnungen einzelner Wohnungen gewöhnlich nicht
abhängig
von der herrschenden Temperatur in der Wohnung erstellt, sondern
aufgrund von verbrauchten Wärmeeinheiten,
die meistens direkt an Heizkörpern
mehr oder weniger korrekt abgelesen werden, was hohe Kosten verursacht.
Da die gemessenen Wärmeeinheiten
stark vom Verhalten eines Benutzers, z. B. einem Mieter einer Wohnung
und der Position des Wärmeeinheitenzählers sowie
der Umgebung, in der er sich befindet, abhängig sind, korreliert der Verbrauch
an Wärmeeinheiten
nicht mit dem Temperaturempfinden des Benutzers.
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Bei
Lichtanlagen ist eine derartige Regelung gar nicht bekannt. Hier
können
zwar Zeitschaltuhren und ähnliches
angewendet werden, jedoch ist eine sensorische Überwachung solcher Einrichtungen nicht
vorgesehen. Dies kann leicht dazu führen, dass bei Sonnenschein
eine gute Raumausleuchtung vorliegt, der Bewohner jedoch vergessen
hat die Beleuchtung auszuschalten. In Geschäftsräumen und Büroräumen ist dieses Problem noch
größer, da
die Angestellten sich oft nicht für die Energiekosten verantwortlich
fühlen
und nach Arbeitsschluss das Licht nicht ausschalten.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Somit
ist es wünschenswert,
ein verbessertes System zur Regelung von Betriebseinrichtungen bereitzustellen,
das mindestens einige der obigen Probleme löst und zu einer besseren Energieeffizienz führt.
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Eine
Lösung
dieser Aufgabe wird durch das System zur zentralen Regelung von
Betriebseinrichtungen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereitgestellt.
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Dieses
System umfasst mindestens zwei Betriebseinrichtungsregler zum Steuern
von mindestens zwei Betriebseinrichtungen, die sich im selben oder
auch in verschiedenen Gebäuden
befinden können.
Jeder der Betriebseinrichtungsregler ist ausgebildet ein Steuersignal
zu empfangen. Das System umfasst ferner mindestens zwei Sensoren
zum Erfassen des Betriebszustands der mindestens zwei Betriebseinrichtungen,
wobei jeder der Sensoren ausgebildet ist ein Betriebszustandserfassungssignal zu übertragen.
Zusätzlich
umfasst das System mindestens eine Steuereinheit in einem Gebäude, die ausgebildet
ist zum Empfangen eines Betriebszustandserfassungssignals und zum Übertragen
eines Steuersignals an mindestens einen der Betriebseinrichtungsregler,
sowie eine Zentralsteuereinheit, die kommunikativ verbunden ist
mit der mindestens einen Steuereinheit zum Übertragen von Signalen an die
Steuereinheit und zum Empfangen von Signalen von der Steuereinheit,
wobei die Steuereinheit das Steuersignal auf Grundlage von Betriebszustandssollwertinformation
in einem Signal von der Zentralsteuereinheit erzeugt.
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Somit
wird ein Steuersignal vorgegeben, um einen Betriebszustand einer
Betriebseinrichtung immer auf einen Betriebszustandssollwert zu
regeln. Damit können
ineffiziente starke Betriebszustandsänderungen, die von Interventionen
des Benutzers herrühren
können,
vermieden werden, und eine effizientere Nutzung von Energie durch
zentrales Regeln von beispielsweise der Wohnungs- und Gebäudetemperatur
erreicht werden kann.
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Bevorzugt
stellt die Betriebszustandssollwertinformation einen von der Zentralsteuereinheit
vorgegebenen mindestens einen Betriebszustandsollwert für mindestens
eine Betriebseinrichtung dar. Somit kann die Zentralsteuereinheit
den Betriebszustand in einer oder mehreren Betriebseinrichtungen individuell
auf unterschiedliche oder den gleichen Betriebszustand anpassen.
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Ferner
wird vorteilhafterweise eine weitere Steuereinheit in einem anderen
Gebäude
bereitgestellt, die kommunikativ mit der Zentralsteuereinheit zum Übertragen
und Empfangen von Signalen verbunden ist. Somit kann jeweils eine
Steuereinheit für ein
Gebäude
mit der Zentralsteuereinheit kommunizieren, z. B. über drahtlose
Kommunikationsmittel oder verdrahtete Breitbandsysteme, so dass
sogar die Steuerung von Gebäuden
in verschiedenen Städten
ermöglicht
wird. Dabei ist die Steuereinheit bevorzugt mit mindestens einem
Betriebszustandseinrichtungsregler und mindestens einem Sensor verbunden,
und die weitere Steuereinheit ist mit mindestens einem anderen Betriebszustandseinrichtungsregler und
mindestens einem anderen Sensor kommunikativ verbunden.
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Die
Signalkommunikation zwischen der mindestens einen Steuereinheit
und der Zentralsteuereinheit erfolgt vorzugsweise über eine
Mobilfunkkommunikation, d. h. eine Mobilfunkübertragungstechnik, wie z.
B. GSM, GPRS oder UMTS. Somit kann die Position der Zentralsteuereinheit
frei gewählt
werden, wobei auch keine festen Kommunikationsleitungen zur Steuereinheit
im Gebäude
installiert werden müssen,
so dass auch die Position der Steuereinheit im Gebäude nicht
vom Vorhandensein von Datenleitungen nach Außen abhängig ist.
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Die
Zentralsteuereinheit ist bevorzugt ausgebildet Anweisungen zum Vorgeben
und Ändern
von Betriebszustandssollwertinformation über Internet oder Mobilfunk
von einem Endgerät
zu erhalten. Somit kann die Zentralsteuereinheit wiederum von einem
externen, beispielsweise tragbaren Endgerät, wie z. B. einem Laptop-Computer oder Mobiltelefon, gesteuert
werden.
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Vorzugsweise
ist die mindestens eine Steuereinheit mit den mindestens zwei Betriebseinrichtungsreglern
und den mindestens zwei Sensoren zum Kommunizieren drahtlos verbunden.
Somit ist die Position der Steuereinheit im Gebäude auch unabhängig von
internen Gebäudeleitungen,
was eine Umrüstung
eines bestehenden Systems und/oder Installierung eines neuen Systems
sehr erleichtert.
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Ferner
besitzt jeder Betriebseinrichtungsregler bevorzugt eine Identifizierung,
so dass ein Steuersignal mit einer entsprechenden Identifizierung
einem Betriebseinrichtungsregler zuweisbar ist. Somit wird die individuelle
Kommunikation mit verschiedenen Betriebseinrichtungsreglern vereinfacht,
und eine Feinabstimmung des Betriebszustands, beispielsweise in
verschiedenen Räumen,
wird ermöglicht.
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Ferner
ist die Steuereinheit bevorzugt ausgebildet, um mit einer anderen
Einrichtung zu kommunizieren, so dass beispielsweise eine Hauptstromversorgung
im Gebäude
gesteuert wird.
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In
einer weiteren Ausführungsform
wird ein Verfahren zur zentralen Regelung von Betriebseinrichtungen
insbesondere für
mehrere Gebäude
beschrieben. Das Verfahren umfasst die Schritte eines Empfangens
eines von einer Zentralsteuereinheit übertragenen Signals mit Betriebszustandssollwertinformation
bei einer Steuereinheit in einem Gebäude, und eines Empfangens eines
Betriebszustandserfassungssignals von mindestens einem Sensor, das
kennzeichnend ist für
die den Betriebszustand, z. B. einer Temperatur in einem Raum. Ferner
umfasst das Verfahren die Schritte eines Erzeugens in der Steuereinheit
eines Steuersignals auf Grundlage des von der Zentralsteuereinheit übertragenen
Signals und des Betriebszustandserfassungssignals und eines Übertragens
des Steuersignals an einen Betriebseinrichtungsregler zum Steuern
von mindestens einer Betriebseinrichtung in dem Raum. Somit kann
der Betriebszustand in einem Raum von einer zentralen Stelle vorgeben
werden, so dass starke Schwankungen in dem Betriebszustand durch
ein individuelles Ändern
des Betriebszustands durch einen Benutzer vermieden werden kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
schematisch ein System zur Regelung von Betriebseinrichtungen durch
eine Zentralsteuereinheit in einem Gebäude gemäß einer speziellen Ausführungsform
der Erfindung.
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2 zeigt
schematisch ein System zur zentralen Regelung von Heizeinrichtungen
durch eine Zentralsteuereinheit für mehrere Gebäude gemäß einer
weiteren speziellen Ausführungsform
der Erfindung.
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3 zeigt
ein Flussdiagramm, das die Schritte eines Verfahrens zur zentralen
Regelung von Heizeinrichtungen gemäß einer weiteren speziellen
Ausführungsform
der Erfindung darstellt.
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Ausführliche Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend ausführlich unter
Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Dabei sind
in verschiedenen Zeichnungen gleiche oder entsprechende Bauteile
mit jeweils den gleichen oder ähnlichen
Bezugszeichen bezeichnet.
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Die
bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung, die im Detail unten beschrieben werden, werden ausführlich mit
Bezug auf ein System zur Regelung von Heizeinrichtungen in Räumen von
Gebäuden
beschrieben. Jedoch wird bemerkt, dass die Heizeinrichtung auch
als Klimaeinrichtung, d. h. zum Heizen und zum Kühlen, verstanden werden kann. Ferner
wird bemerkt, dass die Heizeinrichtung nur stellvertretend für andere
Betriebseinrichtungen beschrieben ist. Eine Heizeinrichtung kann
auch als Klimaeinrichtung zum Heizen und zum Kühlen verstanden werden, da
das Konzept einer Temperaturerhöhung
auch sofort auf eine Temperaturverringerung übertragbar ist. Bei anderen
Betriebseinrichtungen kann es sich um jede Art von elektrischen
Geräten handeln,
wie zum Beispiel eine Lichteinrichtung bzw. Lichtanlage oder Kühlschrank.
Daher wird bemerkt, dass die folgende Beschreibung nur Beispiele
enthält und
nicht als die Erfindung einschränkend
angesehen werden sollte. Ferner kann es sich bei den Räumen von
Gebäuden
auch um verschiedene Hallen von Fabrikanlagen oder Wohnungen in
Ein- oder Mehrfamilienhäusern
handeln oder auch um Verwaltungsgebäude.
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Alle
unten beschriebenen speziellen Ausführungsformen haben gemeinsam,
dass die Temperaturvorgabe, d. h. die Temperatursollwertinformation, von
der Zentralsteuereinheit im Wesentlichen nutzerunabhängig ist.
Dies bedeutet beispielsweise, dass einem Raum ein fester Temperatursollwert
vorgeben wird, der von der Steuereinheit durch Kommunikation mit
dem Regler bzw. Heizeinrichtungsregler und dem Temperaturfühler bzw.
Temperatursensor des Raums geregelt wird. Beispielsweise kann dadurch
ein Vermieter sicherstellen, dass Frostschäden durch Unterkühlung der
Wohnung oder des Raums nicht vorkommen. Zudem ist es möglich die
Temperatur in der Wohnung mit der Zentralsteuereinheit zu überwachen
durch Abfrage der Temperatur durch die Steuereinheit bei dem Temperatursensor.
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Somit
kann eine Temperatur im Raum oder Wohnung gemäß der Vereinbarung zwischen
Mieter und Vermieter konstant gehalten werden, und ein Vermieter
müsste
beispielsweise nur für
die vertraglich vereinbarte Temperatur bezahlen und nicht für stark
variierende und nichts sagende Wärmeeinheiten,
deren jährliche
Ablesung weitere unnötige
Kosten für
Mieter und Vermieter verursacht.
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1 zeigt
ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Systems
zur zentralen Regelung von Betriebseinrichtungen in einem Gebäude. Das
System 100 umfasst eine Steuereinheit 110, einen
Betriebseinrichtungsregler 120, der als Heizeinrichtungsregler
beschrieben wird, und der eine Betriebseinrichtung 122,
z. B. eine Heizeinrichtung in dem Raum 121 steuert sowie
einen Sensor 125, der hier als Temperatursensor ausgebildet
ist. Ferner umfasst das System einen zweiten Betriebseinrichtungsregler 130,
der als Heizeinrichtungsregler beschrieben wird zum Steuern einer
zweiten Betriebseinrichtung 132, z. B. eine Heizeinrichtung,
sowie einen zweiten Sensor 135, der als Temperatursensor
in dem Raum 131 beschrieben wird.
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Die
Steuereinheit 110 ist ausgebildet zum Empfangen eines Betriebszustandserfassungssignals,
in diesem Beispiel ein Temperaturerfassungssignal, und zum Übertragen
eines Steuersignals an mindestens einen der Betriebseinrichtungsregler.
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Zudem
umfasst das System eine Zentralsteuereinheit 140, die mit
der Steuereinheit 110 kommunikativ verbunden ist zum Übertragen
und Empfangen von Signalen an die bzw. von der Steuereinheit 110,
wobei die Steuereinheit 110 das Steuersignal auf Grundlage
von Betriebszustandssollwertinformation, die im Beispiel der 1 einer
Temperatursollwertinformation in einem Signal von der Zentralsteuereinheit
entspricht, erzeugt.
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Beispielsweise
ist ein Temperaturprofil des Bewohners des Raums 121 in
einem Speicher der Zentralsteuereinheit abgelegt. Dieses Temperaturprofil
zeigt beispielsweise an, dass der Bewohner tagsüber eine Temperatur von 22°C und nachts
eine Temperatur von 18°C
wünscht.
Die Zentralsteuereinheit, die mit der Steuereinheit 110 kommunikativ
verbunden ist, überträgt nun ein
Signal, das beispielsweise den Temperatursollwert, wie z. B. 22°C enthält, an die
Steuereinheit 110. Des Weiteren erhält die Steuereinheit 110 von
dem Temperatursensor 125 ein Temperaturerfassungssignal,
das die momentane Temperatur in dem Raum 121 angibt. Dieses
Temperaturerfassungssignal kann zu bestimmten Zeitintervallen an
die Steuereinheit 110 übertragen
werden, z. B. minutenweise, oder es ist auch möglich, dass die Steuereinheit 110 eine
Anfrage über
die Temperatur an den Temperatursensor 125 ausgibt, der
daraufhin das Temperaturerfassungssignal an die Steuereinheit 110 überträgt.
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Auf
Grundlage der Temperatursollwertinformation, d. h. des Signals mit
der Temperatursollwertvorgabe, wie z. B. 22°C, und des Temperaturerfassungssignals
erzeugt die Steuereinheit 110 ein Steuersignal zum Ansteuern
des Heizeinrichtungsreglers 120. Somit kann der Heizeinrichtungsregler 120 so lange
angesteuert bzw. geregelt werden, bis die vorgegebene Temperatur,
beispielsweise 22°C,
in dem Raum 121 erreicht ist.
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Es
ist auch möglich,
dass das Steuersignal an den Heizeinrichtungsregler 120 nur
vorgibt, dass eine bestimmte Temperatur im Raum erreicht werden soll,
z. B. durch Übertragung
der Temperatursollwertinformation an den Heizeinrichtungsregler.
Dabei regelt der Heizeinrichtungsregler 120 die Heizeinrichtung 122 so
lange nach bis die gewünscht
Temperatur im Raum herrscht, indem der Heizeinrichtungsregler 120 mit
dem Temperatursensor 125 kommuniziert, um zu erfahren,
ob der entsprechende Temperaturwert in dem Raum 121 angenommen
wurde. In dieser Modifizierung des Beispiels ist es daher nicht notwendig,
dass das Steuersignal auf Grundlage eines Temperaturerfassungssignals
erzeugt wird, da die Information des Temperaturerfassungssignals von
dem Heizeinrichtungsregler verarbeit wird. Jedoch ist es wünschenswert,
dass die Steuereinheit 110 ein Temperaturerfassungssignal,
das die momentane Temperatur des Raums wiedergibt, erhält, so dass
auch diese Information weitergegeben werden kann, z. B. an die Zentralsteuereinheit
auf die zugegriffen werden kann, um den Temperaturverlauf des Raums
anzuzeigen.
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Wie
oben beschrieben, ist der Heizeinrichtungsregler 120 ausgebildet
zum Steuern mindestens einer Heizeinrichtung 122 und ist
ausgebildet ein Steuersignal zu empfangen. Beispielsweise regelt der
Heizeinrichtungsregler 120, nach Empfang des Steuersignals,
ein Ventil oder Pumpe für
die Heizeinrichtung, so dass ein gewünschter Temperaturwert erhalten
wird.
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Der
Heizeinrichtungsregler kann ein herkömmlicher Heizeinrichtungsregler
sein, der drahtlos oder drahtgebunden mit einer Steuereinheit und/oder einem
Temperatursensor kommuniziert. Im Handel erhältliche Heizeinrichtungsregler
für solche
Zwecke gibt es beispielsweise von Honeywell, Siemens, Danfoss, etc.
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Gemäß dem Aufbau
des Systems können auch
verschiedene Temperatursensoren, die im Handel erhältlich sind,
wie von Honeywell, Siemens, Thermokon, etc., verwendet werden. Ein
Temperatursensor ist ausgebildet zum Erfassen der Temperatur in
mindestens einem Raum und ist auch ausgebildet ein Temperaturerfassungssignal
zu übertragen.
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Insbesondere
ist es nicht notwendig, dass Temperatursensor und Heizeinrichtungsregler
in dem selben Raum von der selben Firma sind, da bevorzugt die Steuereinheit 110 individuell
jeweils mit dem Temperatursensor 125 und dem Heizeinrichtungsregler 120 kommuniziert,
so dass die Steuereinheit 110 in der Lage ist, verschiedene
Kommunikationsprotokolle von verschiedenen Anbietern der Komponenten
zu empfangen, zu verstehen und zu verarbeiten. Dies führt zu einer
erhöhten
Flexibilität
im Systemaufbau und verringert die Kosten bei Nachrüstung oder
Wartung, da auf bestehende Wartungsverträge oder vorhandene Komponenten,
wie Temperatursensoren und Heizeinrichtungsregler, zurückgegriffen werden
kann.
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Die
Steuereinheit ist beispielsweise in der Lage an ein oder mehrere
in der Gebäudeautomation bekannte
Bussysteme, wie z. B. KNX oder enocean, angeschlossen zu werden,
und mit Komponenten von mehreren Herstellern zu kommunizieren. Diese Kommunikation
kann auch drahtlos erfolgen, was in 2 schematisch
dargestellt ist.
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Die
zu steuernde Heizeinrichtung 122 ist nicht auf einen Heizkörper beschränkt, sondern
es kann sich dabei auch um eine Fußbodenheizung, Heizstrahler
oder andere Arten von Heizeinrichtung handeln.
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Ähnlich wie
mit Bezug auf Raum 121 oben erklärt, kann auch die Temperatur
im Raum 131 entsprechend geregelt werden. Raum 131 muss
sich nicht in der gleichen Wohnung wie Raum 121 befinden
und es ist selbst denkbar, dass sich Raum 131 in einem
anderen Gebäude
befindet, was im Detail mit Bezug auf 2 näher beschrieben
wird.
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Wie
zuvor bei Raum 121 wird Temperatursollwertinformation,
die mindestens einen von der Zentralsteuereinheit vorgegebenen Temperatursollwert
für Raum 131 enthält, an die
Steuereinheit 110 übertragen.
Es ist auch möglich,
dass die Temperatursollwertinformation zwei oder mehr Temperatursollwerte,
beispielsweise für
Raum 121 und Raum 131 enthält, die dann in der Steuereinheit 110 mit Hinblick
auf ein Temperaturerfassungssignal von den Räumen verarbeitet werden.
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Im
Raum 131 befinden sich die Heizeinrichtung 132,
der Heizeinrichtungsregler 130 und der Temperatursensor 135.
Der Temperatursensor 135 erfasst die Temperatur des Raumes
und teilt diese als Temperaturerfassungssignal der Steuereinheit 110 mit.
Die Steuereinheit 110 erzeugt auf Grundlage des Temperaturerfassungssignals
des Temperatursensor 135 und der zuvor erwähnten Temperatursollwertinformation
ein Steuersignal, das an den Heizeinrichtungsregler 130 im
Raum 131 gesendet wird, um eine Temperatur im Raum zu regeln.
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Eine
Möglichkeit,
dass der Heizeinrichtungsregler 120 oder 130 körperlich
bzw. von Hand von dem Bewohner des Raums gesteuert wird, ist hier nicht
erwünscht,
da dadurch ein durch die Zentralsteuereinheit vorgegebenes Temperaturprofil
verändert
wird und es wieder wie herkömmlich
zu starken Temperaturschwankungen oder Energieineffizienz kommen
kann, wenn der Bewohner beispielsweise vergisst die Temperaturen
nachts herunterzufahren. Somit kann eine im Wesentlichen benutzerunabhängige Temperatur
erreicht werden.
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Es
wird bemerkt, dass eine Temperaturvorgabe nicht vollkommen unabhängig von
dem Benutzer/Bewohner sein muss, da vorgesehen werden kann, dass
der Bewohner ein Temperaturprofil mit dem Betreiber der Zentralsteuereinheit
oder Vermieter der Wohnung, in der er wohnt, bespricht, und das Temperaturprofil
dann vorinstalliert werden kann.
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2 zeigt
schematisch ein zweites Beispiel des Systems zur zentralen Regelung
von Heizeinrichtungen.
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Insbesondere
zeigt 2 zwei verschiedene Steuereinheiten 210 und 250 in
zwei Gebäuden 201 und 202.
Die Anordnung der Komponenten im Gebäude 201 entspricht
im Wesentlichen der Anordnung, die in 1 beschrieben
wurde, jedoch kommunizieren die Komponenten in diesem Beispiel bevorzugt
drahtlos. Ferner ist die Steuereinheit 210 mit einer Heizungsanlage 295 verbunden.
Wie in 1 kommunizieren die Heizeinrichtungsregler 222 und 232 mit
der Steuereinheit 210, wobei die Steuereinheit 210 Temperaturerfassungssignale
von den Temperatursensoren 225 und 235 empfangen
kann. Die Heizeinrichtungsregler 222 und 232 steuern
wiederum die Heizeinrichtung 220 bzw. die Heizeinrichtung 230.
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Es
wird bemerkt, dass beispielsweise in Heißwasserheizungen der Heizeinrichtungsregler
ein Ventil des Heizkörpers
steuert, um heißes
Wasser in den Heizkörper,
wie z. B. Heizeinrichtung 220, einzuführen. Jedoch kann es vorkommen,
dass die Temperatur des einzuführenden
heißen
Wassers nicht hoch genug ist, um den Temperatursollwert, der für den Raum
vorgegeben ist, zu erreichen. Daher kann es notwendig sein, dass
die Steuereinheit 210 die Temperatur des an die Heizeinrichtung 220 fließenden heißen Wassers
erhöht
durch entsprechende Anweisungen an die Heizungsanlage 295,
die über Leitungen
(nicht gezeigt) mit den Heizeinrichtungen 220 und 230 verbunden
ist.
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Die
drahtlose Verbindung zwischen der Steuereinheit 210 und
den Temperatursensoren 225 und 235 sowie Heizeinrichtungsreglern 222 und 232 kann
beispielsweise durch eine drahtlose Verbindung mit KNX, enocean,
etc. realisiert werden. Hier können
auch Komponenten von verschiedenen Herstellern verwendet werden,
da die Steuereinheit 210 ausgebildet ist verschiedene Protokolle
zu empfangen, zu verstehen und zu verarbeiten.
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Die
Anordnung der Komponenten in Gebäude 202 ist ähnlich aufgebaut
wie die Anordnung der Komponenten im Gebäude 201. In dem Beispiel,
das mit Bezug auf 2 beschrieben wird, wird eine zweite
Steuereinheit 250 bereitgestellt, die kommunikativ verbunden
ist mit der Zentralsteuereinheit 240 zum Übertragen
und Empfangen von Signalen. In diesem Beispiel werden also zwei
verschiedene Steuereinheiten 210 und 250 kommunikativ
verbunden mit der Zentralsteuereinheit 240, wobei diese Verbindung
bevorzugt drahtlos ausgebildet ist, was im Folgenden noch weiter
spezifiziert wird.
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Die
Steuereinheit 250 und auch die Steuereinheit 210 können von
der Zentralsteuereinheit 240 Temperatursollwertinformation
hinsichtlich eines oder mehrerer Temperatursollwerte für einen
Raum empfangen. Zusätzlich
ist die Steuereinheit 250 beispielsweise dazu ausgebildet,
Temperaturerfassungssignale von Temperatursensoren in dem Gebäude 202 zu
erhalten, d. h. von den Temperatursensoren 265 und 275.
Die Steuereinheit 250 empfängt so durch das Temperaturerfassungssignal
eine Information über
die momentan vorliegende Temperatur des Raums bzw. der Räume in denen
die Sensoren angeordnet sind und berechnet auf Grundlage dieser Information
und der Temperatursollwertinformation von der Zentralsteuereinheit 240 ein
oder mehrere Steuersignale, die an die Heizeinrichtungsregler 262 und 272 zu übertragen
sind, die wiederum die Heizeinrichtungen 260 bzw. 270 steuern.
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Um
eine reibungslose Kommunikation zwischen Steuereinheit und Heizeinrichtungsreglern
zu ermöglichen
besitzt jeder Heizeinrichtungsregler eine Identifizierung, beispielsweise
eine Kennnummer, so dass ein Steuersignal mit einer entsprechenden
gleichen Identifizierung dem richtigen Heizeinrichtungsregler zugeordnet
werden kann. Ein ähnliches
Identifizierungsschema ist auch für die Kommunikation zwischen
der Zentralsteuereinheit 240 und den Steuereinheiten 210 und 250 vorgesehen,
insbesondere wenn eine Verbindung zwischen diesen drahtlos ausgebildet
ist.
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Die
Signalkommunikation zwischen der Steuereinheit 210 und
der Zentralsteuereinheit 240 oder der Steuereinheit 250 und
der Zentralsteuereinheit 240 erfolgt bevorzugt über eine
Mobilfunkkommunikation, wie z. B. GSM, GPRS oder UMTS. Somit kann
die Identifizierung der Steuereinheit einfach über eine Telefonnummer erfolgen.
Ferner ist durch eine Mobilfunkverbindung die Position der Zentralsteuereinheit 240 räumlich nicht
gebunden und kann hunderte Kilometer entfernt von den zu steuernden Räumen/Gebäuden positioniert
werden. Gleichermaßen
können
sich die Gebäude
auch in unterschiedlichen Städten
oder sogar unterschiedlichen Ländern befinden.
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Durch
die flexible Verbindung mit der Zentralsteuereinheit 240 können Heizeinrichtungen
in räumlich
weit voneinander entfernten Gebäuden
zentral geregelt werden, was nicht nur eine zentrale Temperaturregelung
ermöglicht,
sondern auch eine zentrale Überwachung
verschiedener Temperaturen in verschiedenen Räumen von unterschiedlichen
Gebäuden.
Beispielsweise ist es denkbar, dass ein Bewohner seinen Temperaturverlauf
bei der Zentralsteuereinheit 240 abruft, um eine Änderung
in seinem Temperaturprofil zu planen. Eine solche Änderung
kann dann mit einem Vermieter der Wohnung oder Betreiber der Zentralsteuereinheit
ausgehandelt werden.
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Insbesondere
enthält
die Steuereinheit 210 oder 250 ein GSM-Kommunikationsmodul,
um mit einem anderen GSM-Kommunikationsmodul
oder mit einem Festnetzanschluss zu kommunizieren. Das andere GSM-Kommunikationsmodul
oder Festnetzanschluss kann, muss aber nicht in der Zentralsteuereinheit 240 integriert
sein, sondern es ist auch denkbar, dass das andere GSM-Kommunikationsmodul
oder Festnetzanschluss die Kommunikation zwischen Steuereinheit 210 und
Zentralsteuereinheit 240 nur weiterleitet, beispielsweise
durch eine leitungsvermittelte oder packetvermittelte, z. B. Internet,
Kommunikation. Daher können
Mobilfunkkosten minimiert werden, vor allem wenn sich die Zentralsteuereinheit
im Ausland befindet.
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Wie
bereits vorher ausgeführt,
ist eine Positionierung der Steuereinheit 210 oder Steuereinheit 250 desto
einfacher je mehr drahtlose Kommunikation verwendet wird, da die
Position nicht von bestehender elektrischer Verdrahtung oder anderen Leitungen
oder in der Wand des Gebäudes
befindlichen Leerrohren abhängig
ist. Ein Einbau und Umbau wird dadurch vereinfacht. Beispielsweise
kann solch eine Steuereinheit im Keller eines Gebäudes angeordnet werden
oder an einem anderen Ort, an dem sich die Haustechnik befindet.
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In
dem obigen Beispiel wird bevorzugt zwischen den Komponenten des
Raums und der Steuereinheit ein drahtloses Kurzstreckennetzwerk
verwendet, in dem Entfernungen von ca. 100 m überbrückt werden, wobei durch die
Mobilfunkkommunikation mit der Zentralsteuereinheit viel größer Distanzen überwunden
werden können.
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Die
Zentralsteuereinheit 240 ist beispielsweise ein Hochleistungsserver
mit ein oder mehreren Mikroprozessoren und einem Datenspeicher.
Beispielsweise dient der Datenspeicher zum Aufzeichnen des Temperaturverlaufs
in verschiedenen Räumen
von verschiedenen Gebäuden,
was beispielsweise durch das Temperaturerfassungssignal realisiert
werden kann, dessen Temperaturinformation von der Steuereinheit
im Gebäude
an die Zentralsteuereinheit 240 weitergeleitet und aufgezeichnet
werden kann.
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Somit
kann zentral die in einem Raum herrschende Temperatur über die
Zeit aufgezeichnet werden und mit einem vorgegebenen Temperaturprofil,
das über
die Temperatursollwertinformation theoretisch in den Räumen zu
realisieren ist, verglichen werden. Eine Abfrage der aufgezeichneten
Daten sowie eine Überprüfung eines
Temperaturprofils oder Änderung
oder Hinzufügung
eines Temperaturprofils kann beispielsweise durch ein Endgerät 290 erfolgen.
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Das
Endgerät 290 ist
z. B. ein Mobiltelefon oder ein Laptop-Computer, und kann über ein Mobilfunknetz oder
das Internet 280 mit der Zentralsteuereinheit 240 kommunikativ
verbunden werden. Somit können
Anweisungen zum Vorgeben und Ändern
von Sollwertinformation unabhängig
von dem Ort des Endgeräts 290von
der Zentralsteuereinheit 240 erhalten werden. Daher wird
eine im Wesentlichen nutzerunabhängige
Temperaturregelung realisiert, bei der eine konstante Grundtemperatur
für einen
Raum oder ein Gebäude
leicht festgelegt werden kann und bei der starke individuelle Temperaturschwankungen in
Räumen
vermieden werden soll, was zu einer höheren Energieeffizienz führt.
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Im
Folgenden wird nun ein Verfahren anhand des Flussdiagramms mit Bezug
auf 3 beschrieben, das Schritte zur zentralen Regelung
von Heizeinrichtungen, insbesondere für mehrere Gebäude, aufweist.
Diese Schritte können
beispielsweise von der Steuereinheit 110, 210 oder 250,
insbesondere von einem Mikroprozessor in der Steuereinheit, ausgeführt werden
und können
natürlich
auch in einem Computerprogramm enthalten sein.
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Beispielsweise
kann ein computerlesbares Medium, in dem dieses Computerprogramm
verkörpert
ist, einem Computer oder Mikroprozessor zugeführt werden, wobei das Computerprogramm
in dem Mikroprozessor hervorruft, das dieser die Schritte des Verfahrens
ausführt.
Ein Computerprogrammprodukt, wie eine CD oder DVD, kann dieses computerlesbare
Medium enthalten.
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In
einem ersten Schritt 310 wird ein von einer Zentralsteuereinheit übertragenes
Signal mit Temperatursollwertinformation bei einer Steuereinheit,
wie z. B. der Steuereinheit 110, in einem Gebäude empfangen.
In einem zweiten Schritt 320 wird ein Temperaturerfassungssignal
von mindestens einem Temperatursensor, wie z. B. dem Temperatursensor 125, empfangen,
das kennzeichnend ist für
die Temperatur in einem Raum.
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Wie
bereits oben beschrieben, kann in einem nachfolgenden Schritt 330 die
Steuereinheit 110 auf Grundlage des von der Zentralsteuereinheit übertragenen
Signals und des Temperaturerfassungssignals ein Steuersignal für einen
oder mehrere Heizungseinrichtungsregler erzeugen. Daraufhin wird
dieses Steuersignal in Schritt 340 an einen Heizeinrichtungsregler,
wie z. B. den Heizeinrichtungsregler 120 in 1,
zum Steuern von mindestens einer Heizeinrichtung, wie die Heizeinrichtung 122, übertragen.
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Das
gleiche Verfahren lässt
sich auch bei einer zentralen Regelung einer Lichteinrichtung einsetzen.
In einem ersten Schritt wird dabei ein von einer Zentralsteuereinheit übertragenes
Signal mit Lichtzustandssollwertinformation bei einer Steuereinheit, wie
z. B. der Steuereinheit 110, in einem Gebäude empfangen.
In einem zweiten Schritt wird ein Lichtzustandserfassungssignal
von mindestens einem Lichtsensor, wie z. B. dem Sensor 125,
empfangen, das kennzeichnend ist für die Lichtverhältnisse
in einem Raum.
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Nachfolgend
kann die Steuereinheit 110 auf Grundlage des von der Zentralsteuereinheit übertragenen
Signals und des Lichtzustandserfassungssignals ein Steuersignal
für einen
oder mehrere Lichteinrichtungsregler erzeugen. Daraufhin wird dieses Steuersignal
an einen Lichteinrichtungsregler, wie z. B. den Betriebszustandseinrichtungsregler 120 in 1,
zum Steuern von mindestens einer Lichteinrichtung, wie die Betriebszustandseinrichtung 122, übertragen.
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Ähnlich wie
bei der Temperatur hängt
auch das Licht in einem Gebäude
von den äußeren Verhältnissen
ab, daher können
auch hier eine konstante Lichtverhältnisse in einem Raum geschaffen
werden, was insbesondere nicht nur für normale Wohnhäuser interessant
ist, sondern für
Geschäftsräume, in
denen die Präsentation
der Waren stark von den Lichtverhältnissen abhängt. Zudem
besitzen die meisten Geschäfte
feste Öffnungszeiten,
so dass ein vorgegebenes Lichtprofil ein sinnvolles Energieeinsparpotential
bietet.
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Ein
weiteres Beispiel ist die Temperatur in einem Kühlschrank. Bei Einstellung
einer bestimmten Kühlstufe
von 1 bis 7 beispielsweise, ist zwar die Kühlstufe konstant jedoch aber
nicht die Temperatur des Kühlschranks.
Dabei kann sich die Temperatur bei beispielsweise Kühlstufe
5 zwischen Sommer und Winter um einige Grad Celsius unterscheiden. Daher
wäre auch
hier ein zentrales Regelsystem von Vorteil, so dass je nach Umgebungsbedingung
immer die optimale Temperatur im Kühlschrank erhalten wird und
die Frische der darin gelagerten Lebensmittel gewährleistet
werden kann.
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Das
System zur zentralen Regelung kann auch zum Messen von Schadstoffen
oder Gasen ausgelegt sein. Zum Beispiel kann austretendes Erdgas
oder eine hohe Konzentration von CO2 mit einem Sensor gemessen werden
und daraufhin, falls ein vorgegebener Sollwert überschritten wird ein Öffnen der
Fenster oder ein Anhalten der Gaszufuhr an die Wohnung veranlasst
werden.
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Ferner
kann genauso eine Feuchtigkeit gemessen werden und daraufhin eine
Lüftung,
falls notwendig, aktiviert werden.
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Das
System zur zentralen Regelung kann auch für medizinische Dienste, Sicherheitseinrichtungen,
z. B. Rauchmeldersysteme, oder Kommunikationsdienste verwendet werde,
wobei eine entfernt gelegene Zentralsteuereinheit mit einer in einem
Gebäude
befindlichen Steuereinheit kommuniziert, so dass einzelne Regler
im Gebäude
gemäß der Vorgaben
der Zentralsteuereinheit und gemessenen Sensorwerten geregelt werden
können.
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Aus
der vorhergehenden Beschreibung erkennt der Fachmann, dass verschiedene
Modifizierungen und Variierungen des Systems zur zentralen Regelung
von Betriebseinrichtungen und des entsprechenden Verfahrens durchgeführt werden
können
ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen.
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Ferner
wurde die Erfindung mit Bezug auf bestimmte Beispiele beschrieben,
die jedoch nur zum besseren Verständnis der Erfindung dienen
sollen, und diese nicht einschränken
sollen. Der Fachmann erkennt auch sofort, dass viele verschiedene Kombinationen
von Hardware, Software und Firmware zur Ausführung der vorliegenden Erfindung
verwendet werden können,
insbesondere zur Realisierung der Funktionen der Steuereinheit.
