DE102016015503B4 - Verfahren zur Temperierung mindestens eines Gebäuderaums mit Prognose und Optimierung der Energieaufnahme - Google Patents

Abstract

Aufgabenstellung der Erfindung ist, ein Verfahren zur Temperierung mindestens eines Gebäuderaums mit zumindest einem Wärme- und/oder Kälteerzeuger sowie einer Recheneinheit, so darzustellen, dass die Wärme- und/oder Kühlversorgung eines Gebäudes unter Berücksichtigung von Vorhersagewerten (Wetter u. a.) so angesteuert wird, dass die Zeiten, in denen der Wärme- und/oder Kälteerzeuger betrieben wird, so gelegt werden, dass ein vorgegebenes Güte-Kriterium für den Betrieb möglichst gut erreicht wird.Die Aufgabenstellung wird folgendermaßen gelöst:Der Energieverbrauch wird vorhergesagt, indem der direkt oder indirekt gemessene Energieverbrauch des Wärme- bzw. Kälteerzeugers in Korrelation zu ebenfalls gemessenen Erfassungswerten, die wesentlichen Einfluss auf den Energieverbrauch haben, gesetzt wird. Die Betriebszeiten werden auf die Zeiten der höchsten Güte-Werte gelegt.Das System ist selbstlernend, es benötigt keine spezielle Anpassung an die jeweilige Konfiguration (Gebäude, Solaranlage, Nutzerverhalten), die notwendigen Schnittstellen zu den Wärme- oder Kälteerzeugern und Heizung bzw. Kühlung sind gering. Damit kann ein übergeordneter, herstellerunabhängiger Energiemanager realisiert werden.

Description

• Technisches Gebiet:
• Das technische Gebiet der Erfindung sind Regelungen oder Energiemanagementsysteme zum vorausschauenden Betrieb von Heiz- oder Kühlsystemen - allgemein: Temperierungsverfahren - für Gebäude. Dabei geht es insbesondere um Heizsysteme zur Deckung von Heiz- und Warmwasserbedarf sowie Kühlsysteme, die zumindest teilweise elektrisch betriebene Wärmeerzeuger und thermische Speicher umfassen. Regelungen, die den zukünftigen Energiebedarf für die kommenden Stunden bis Tage prognostizieren können, ermöglichen insbesondere bei Heiz- oder Kühlsystemen, die mit nicht permanent zur Verfügung stehenden Energiequellen (z. B. Solarenergie) betrieben werden, oder Energiequellen, deren Güte im Tagesverlauf variieren (z. B. elektrischer Strom), einen im Hinblick auf ein vorbestimmtes Gütekriterium optimierten Betrieb. Mögliche und typische Gütekriterien sind die mit dem Energieverbrauch induzierten CO₂-Emissionen oder die damit verbundenen Energiekosten. Insbesondere bei elektrisch betriebenen Wärmepumpen für Heizen, Warmwasserbereitung und ggf. Kühlung ist die Prognose des Stromverbrauchs von Bedeutung, da sich hieraus interessante Möglichkeiten für das Last- und Netzmanagement ergeben: die Zeiten, zu denen die Wärmepumpe betrieben wird, können an die Erfordernisse der Energieversorgungseinrichtung bzw. des Netzbetreibers angepasst werden. Dies ist für kurze Zeiten (typisch mehrere Stunden) bei Nutzung von kostengünstigen Wärmespeichern oder auch unter Nutzung der thermischen Speicherkapazität des Gebäudes möglich und zur Überbrückung längerer ungünstiger Zeiten beim gekoppelten Betrieb des elektrischen Wärmeerzeugers mit einem nicht elektrischen, d. h., i. d. R. mit Brennstoff betriebenen Wärmeerzeuger (z. B. Gas-, Öl- oder Biomassekessel). So kann die Wärmepumpe z. B. gezielt dann betrieben werden, wenn viel erneuerbar erzeugter Strom im Netz ist, und der Betrieb kann vermieden werden, wenn die Kraftwerkskapazitäten in die Nähe der Auslastungsgrenze kommen. Für Energieversorger ist bei solchen vorausschauenden Regelungen zudem wichtig, dass sie die Prognosedaten für den zukünftigen zeitlichen Verlauf des Strombedarfs erhalten, um entsprechend die Planung und Steuerung der Kraftwerke oder den Stromeinkauf anzupassen.
• Stand der Technik:
• Von der Veröffentlichung [T. Faßnacht, M. Loesch und A. Wagner. Simulation Study of a Heuristic Predictive Optimization Scheme for Grid-Reactive Heat Pump Operation. in REHVA Annual Conference Advanced HVAC and Natural Gas Technologies. 2015. Riga.] ist eine Vorrichtung zur Temperierung eines Gebäudes bekannt, die für einen gewissen Zeitraum den Wärme- und Warmwasserbedarf prognostiziert und daraus den notwendigen Strombedarf ermittelt und basierend hierauf mittels eines Optimierungsalgorithmus die Betriebszeiten einer Wärmepumpe so einteilt, dass das hier gewählte Gütekriterium der minimierten Kosten für bezogenen Strom mit zeitvariablem Tarif möglichst gut erreicht wird. Die Vorrichtung umfasst
• - eine elektrisch betriebene Wärmepumpe,
• - Sensoren zur Ermittlung von Erfassungswerten für Einflussgrößen, von denen der Heizenergieverbrauch abhängig ist, insbesondere Wetterdaten,
• - eine Recheneinheit zum Empfangen von Prognosewerten für zukünftige Werte dieser Einflussgrößen via Internet,
• - einen Datenspeicher, in dem eine Vielzahl von Wertekombinationen hinterlegt ist, die jeweils die Einflussgrößen beinhalten,
• Die Regelung beinhaltet weiterhin Wärmemengenzähler zur Ermittlung des aktuellen Heizenergieverbrauchs eines Gebäudes. In einem Datenspeicher werden die gewichteten Mittelwerte aus aktuellem Heizenergieverbrauch und den in der Vergangenheit gespeicherten Verbrauchsdaten in Wertekombinationen den aktuell ermittelten Messdaten die Einfluss auf den Wärmebedarf haben zusammen mit der Tageszeit und dem Wochentag zugeordnet und eingetragen. Eine Recheneinheit empfängt via Internet die Prognosewerte für die Daten, die Einfluss auf den Heizenergieverbrauch haben, nämlich Wetter- und Strompreisvorhersagen. Der prognostizierte Heizenergieverbrauch wird für einen vorbestimmten Zeitraum bestimmt, indem die Recheneinheit im Datenspeicher für die jeweiligen Zeitintervalle den Heizenergieverbrauch wählt, der einer Wertekombination von Einflussgrößen zugeordnet ist, die der für das Zeitintervall prognostizierten Wertekombination von Einflussgrößen am besten entspricht.
• Um hieraus den Energieaufnahme der Wärmepumpe zu berechnen erfolgen Prognosen des Solarthermieertrages und des Überschusses an produziertem Strom einer Photovoltaikanlage. Diese Vorhersagen werden auf Basis mathematischer Abbildungen der PV- und Solarwärmeanlage bestimmt.
• Die benötigten Wärmemengenzähler für den Heizwärme-, Brauchwarmwasserwärmedarf und den Solarthermieertrag, verursachen relativ hohe Kosten und sind fehleranfällig. Weiterhin muss explizit im Regler eingestellt werden, ob eine Solarwärmeanlage vorliegt, um das entsprechende Prognosemodell zu aktivieren. Der entwickelte Algorithmus für die vorausschauende Regelung ist nur für die alleinige Wärmeversorgung mit einem Wärmeerzeuger, nämlich einer elektrisch angetriebenen Kompressionswärmepumpe (monovalente Versorgung) entwickelt, ein vorausschauender Betrieb in Kombination mit einem weiteren Wärmeerzeuger kann nicht berücksichtigt werden. Weiterhin ist der vorausschauende Betrieb eines Kühlgeräts nicht möglich.
• An der ETH Zürich wurde von 1999 bis 2006 das Projekt „Adaptive Model Predictive Control for Heat Pump Heating Systems“ bearbeitet: http://www.idsc.ethz.ch/research-auzzellaonder/research-projects/ProjectArchive/control-for-heating-systems.html zuletzt abgerufen am 28.10.2016. Ziel ist auch hier, den Wärmebedarf eines Gebäudes vorherzusagen, um darauf basierend unter Berücksichtigung von Wetterprognose und ggf. Zeiten für unterschiedliche Stromtarife und Stromsperren eine Wärmepumpe optimal zu betreiben. Hierfür sollte ein komplexer selbstlernender modellbasierender Prognose-Regler (Model Predictive Control = MPC) entwickelt werden. Das Verfahren beruht auf einem mathematischen Modell für das thermische Verhalten des Hauses. Daraus berechnet werden der Wärmeenergiebedarf und die in Bezug auf Kosten und Effizienz optimalen Laufzeiten der Wärmepumpe.
• In der EP 1 715 254 A1 wird ein prädiktives Heizkontrollsystem basierend auf meteorologischen Daten beschrieben. Die Heizkreisvorlauftemperatur wird aktuell und in Bezug auf das prognostizierte Wetter angepasst.
• In EP 2 203 687 B1 ist ein Verfahren zur Regelung einer Freigabe von thermischer Energie in einem Gebäude beschrieben, das Klimavariable in deren Einfluss auf thermische Komfortparameter auswertet, um daraus Regelaufträge abzuleiten.
• Die DE 10 2008 027 257 A1 skizziert eine Energiesteuerung aufgrund von Wettervorhersage und Ist-Lage und unter Berücksichtigung objektspezifischer Daten zur Verbrauchssteuerung. Die Art der Auswertung der Input-Daten und die daraus abgeleitete Steuerung werden nicht beschrieben.
• Bei dem in der EP 2 154 437 B1 beschriebenen System zur Optimierung einer Regelungsvorrichtung der Heizung eines Gebäudes in Abhängigkeit von Wettervorhersagen finden verschiedene Parameter Berücksichtigung: Temperatur, geographische Lage, Sonneneinstrahlung etc.. Die Daten werden in Matrizen gespeichert und auf der Basis eingegebener Werte für Hausparameter (Isolation, Ausrichtung etc.) wird der dem Wetterdatensatz entsprechende Wärmebedarf berechnet. Neben Anpassungen der Heizungstemperatur soll durch das System erreicht werden, dass das Heizen während der Zeiten durchgeführt wird, in denen die Energiekosten reduziert sind, und dann über wärmespeichernde Heizmittel freigegeben wird. Ein Nachteil dieses Systems ist, dass die korrekte Funktion von der korrekten Eingabe der Hausparameter abhängt (fehleranfällig), und dass das Nutzerverhalten nicht berücksichtigt wird.
• In der CN 105 805 822 A wird eine neuronale Recheneinheit beschrieben, bei der über eine Vorhersage von Verbrauchsparameter aufgrund von Benutzerverhalten, Außen-/ Innentemperatur u. a. die gewünschte Raumtemperatur erreicht werden soll.
• Die EP 2 707 781 B1 beschreibt ein Verfahren zur vorhersagenden Berechnung des Energiebedarfs eines Gebäudes für Heizen und Kühlen auf der Basis eines physikalischen Modells. Dabei werden die Erwärmung durch passive Sonneneinstrahlung, die Erwärmung durch interne Wärmequellen wie Personen und Haushaltsgeräte berücksichtigt. Das Verfahren ermittelt selbstlernend die Parameter des physikalischen Gebäudemodells auf Basis der Auswertung der Temperaturänderung des Gebäudes in bestimmten Zuständen unter Berücksichtigung u. a. der solarer Einstrahlung. Ein Nachteil des Verfahrens ist, dass es für die jeweilige Adaptation der Modellparameter immer spezielle Zustände benötigt und damit abgewartet werden müssen; dadurch ist der Selbstlerneffekt träge. Weiterhin sind die Rechenalgorithmen relativ aufwändig, und benötigen entsprechende Rechenkapazitäten.
• Alle Verfahren haben zum Ziel, den Wärmebedarf eines Gebäudes zu bestimmen, um hieraus dann die interessierende Größe wie insbesondere den Energiebedarf des Wärmeerzeugers abzuleiten. Dafür benötigt jedes der Verfahren Eingabeparameter zur Umgebung (Haus, Heizung,...), und verarbeitet Einstellungen und Messdaten des Heizungsreglers. Die Verfahren sind damit i. d. R. nur mit einem speziellen Heizungsregler einsetzbar und außerdem abhängig von der korrekten Parametereingabe und von dem im Regler passend hinterlegten Gebäudemodell.
• Die Verfahren haben alle den Nachteil, dass der Energiebedarf des Wärmeerzeugers indirekt ermittelt wird und somit Unsicherheiten bei der Berücksichtigung von Faktoren wie dem Wirkungsgrad des/der Wärmeerzeuger bleiben. In keinem der Verfahren wird der Energieverbrauch des Wärmeerzeugers, also z. B. der Stromverbrauch einer Wärmepumpe erhoben. Keines der Verfahren prognostiziert den gesamten Stromverbrauch eines Hauses.
• Keines der Verfahren ist direkt für den optimierten Betrieb mit mehreren Wärmeerzeugern geeignet. Bei kombinierter Nutzung von Solarwärme ist ein spezielles Modell zur Berechnung des Solarwärmeertrags und des entsprechend reduzierten Energiebedarfs des anderen Wärmeerzeugers nötig.
• Die in der EP 3 196 559 A1 beschriebene Vorrichtung besteht aus einer Wärmepumpe zum Heizen oder Kühlen sowie einem Systemregler. Ziel der Vorrichtung sowie des beschriebenen Verfahrens ist es, durch eine optimierte Festlegung der Betriebszeiten die Kosten für die Stromversorgung der Wärmepumpe zu minimieren bei gleichzeitiger Erfüllung der Komfortbedingungen des Gebäudes.
• Dies wird erreicht, in dem eine Minimal- sowie eine Maximal-Raumtemperatur festgelegt wird und die Wärmepumpe so betrieben wird, dass die Raumtemperatur bei minimierten Betriebskosten innerhalb dieses Temperaturbereichs bleibt. Dabei werden prognostizierte Stromtarife berücksichtigt und der zukünftige Verlauf der Raumtemperatur in Abhängigkeit vom Wärmepumpenbetrieb berechnet.
• Weder das Erfassen der Stromaufnahme der Wärmepumpe noch die Prädiktion der Stromaufnahme des/der Wärmepumpe ist vorgesehen. Das zukünftige Stromverbrauchsprofil wird nicht prognostiziert und an eine Energieversorgungseinrichtung bzw. den Energieversorger übermittelt. Auch die optimierte Betriebsführung bei der Kombination mit weiteren Wärmeerzeugern wie ein Heizkessel oder eine Kraft-Wärmekopplungseinheit ist nicht vorgesehen.
• Auch hier ist ein Nachteil, dass das in der Vorrichtung hinterlegte Verfahren die spezifischen thermischen Eigenschaften des Gebäudes benötigt (vergl. Abs. 0039). Der Wärmebedarf des Gebäudes wird berechnet.
• In der DE10 2005 032 621 A1 wird ein Verfahren beschrieben, um ein Heiz-, Kühl- und/oder Klimatisierungsgerät so anzusteuern, dass unter Berücksichtigung von Wetterprognosen als auch der Trägheit des mit dem Heiz-/Kühlgerät temperierten Gebäudes das Heiz-/Kühlgerät so angesteuert wird, dass auch bei schnellen Änderungen der Umgebungstemperatur das Wohlbefinden durch ausreichend konstante Raumtemperatur sichergestellt ist. Dieses Verfahren kann nicht zum Energiemanagement von Heiz- oder Kühlsystemen genutzt werden, die mit nicht permanent zur Verfügung stehenden oder zeitlich in ihrer Güte oder Kosten variierenden Energiequellen betrieben werden.
• Aufgabenstellung:
• Aufgabenstellung der Erfindung ist, ein Verfahren zur Temperierung mindestens eines Gebäuderaums mit zumindest einem Wärme- und/oder Kälteerzeuger, für dessen Betriebszeiten eine zu definierende Güte in dem betrachteten Zeitraum variiert, optional kombiniert mit mindestens einem weiteren Wärme- und/oder Kälteerzeuger, dessen Güte nicht variiert, und/oder mindestens einem thermischen Wärmespeicher 3 sowie einer übergeordneten Recheneinheit so darzustellen, dass die Wärme- und/oder Kühlversorgung eines Gebäudes unter Berücksichtigung von Vorhersagewerten für Größen, die Einfluss auf den Heiz- bzw. Kühlbedarf haben, so betrieben wird, dass der Energieverbrauch entsprechend eines gewählten Gütekriteriums optimiert wird. Ein typisches Gütekriterium sind die mit dem Betrieb verbundenen CO₂-Emissionen, die minimiert werden sollen. Das Verfahren soll die lokale, i. d. R. regenerative Erzeugung von Energie mit berücksichtigen und deren maximale Nutzung ermöglichen. Mathematisch ausgedrückt bedeutet in diesem Fall das Gütekriterium, dass innerhalb des betrachteten Zeitraums die Summe der Produkte aus Energieaufnahme pro Zeitintervall und CO₂-Emission pro kWh aufgenommener Energie in dem entsprechenden Zeitintervall minimiert werden soll.
• Dafür soll mit möglichst geringem Aufwand und geringer Fehleranfälligkeit in Bezug auf Messinstrumente eine genügend genaue Prognose des Energiebedarfs des oder der Wärme- oder Kälteerzeuger erstellt werden und ein optimiertes Betriebsmanagement in Bezug auf die Betriebszeiten und - bei mehreren Wärme- oder Kälteerzeugern - die Auswahl des Wärme- bzw. Kälteerzeugers ermöglicht werden. In einer Ausgestaltung soll das Verfahren auch die Vorhersage des gesamten Stromverbrauchs eines Hauses ermöglichen.
• Das Vorhersageverfahren soll möglichst allgemein einsetzbar sein, d. h., möglichst wenig bis keine speziellen Anpassungen an unterschiedliche Heizsystem-Konfigurationen - z. B. kombiniert mit Solarwärmeanlage oder ohne - benötigen. Sie soll sich selbsttätig an unterschiedliche Konstellationen mit mehr oder weniger passivem oder aktiven Solarwärmeertrag anpassen und dabei ohne Messung für Warmwasser- und Heizungs- oder Kühlenergieverbrauch sowie Solarwärme- und ggf. Solarstromertrag auszukommen. Damit kann neben Wärmemengenzählern auch eine Schnittstelle zum Wechselrichter der Photovoltaikanlage vermieden werden, was die Anpassung an unterschiedliche Fabrikate und Schnittstellenprotokolle vermeidet.
• Weiter soll durch die Erfindung auch der optimierte vorausschauende Betrieb von bivalenten bzw. gekoppelten Wärme- und/oder Kälteerzeugungssystemen ermöglicht werden. Dabei soll die übergeordnete Regeleinheit des Systems auch ohne detaillierte Kommunikation mit dem Regler für Heizung und Wärmeerzeuger bzw. Kühlsystem funktionieren, so dass sie unabhängig vom Fabrikat der Wärmeerzeuger breit eingesetzt werden kann.
• Die Erfindung soll sich auch auf Gebäudekühlung beziehen. Bei Gebäudekühlung korrelieren Kühlbedarf und solare Einstrahlung grob, so dass bei einer solar betriebenen Kühlanlage durch eine prädiktive Regelung eine hohe Eigenversorgung - ohne Bedarf an Fremdenergie wie Strom vom öffentlichen Netz - erreicht werden kann.
• Lösung der Aufgabenstellung
• Die Aufgabenstellung wird mit den Merkmalen der Ansprüche 1 - 12 gelöst, die ein Verfahren beschreiben zur Prognose der Energieaufnahme und optimierten Einteilung der Laufzeiten und ggf. Leistungsstufen des bzw. der Wärme und/oder Kälteerzeuger(s).
• Prognose des Energieaufnahme
• Anstatt den Heiz- und Warmwasserwärmebedarf sowie, wenn eine Solarwärmeanlage vorhanden, auch den Solarwärmeertrag basierend auf Messungen zu prognostizieren und dann für die nachgelagerte Regelung zu verwenden, wird direkt die Energieaufnahme des Wärme- bzw. Kälteerzeugers vorhergesagt. Bei strombasierten Heizsystemen wie Wärmepumpen kann beispielsweise direkt der Stromverbrauch vorhergesagt werden. Um die Energieaufnahme des Wärme- bzw. Kälteerzeugers (z. B. Gas- oder Stromverbrauch) für die Zukunft vorhersagen zu können, wird die direkt oder indirekt gemessene Energieaufnahme des Wärme- bzw. Kälteerzeugers in Korrelation zu ebenfalls gemessenen Daten, die einen wesentlichen Einfluss auf die Energieaufnahme haben, gesetzt. Simulationsuntersuchungen haben bestätigt, dass vorzugsweise aber nicht zwingend oder ausschließlich folgende Einflussgrößen geeignet sind:
• - Außentemperatur
• - Solare Einstrahlung
• - Speichertemperatur
• - Tageszeit
• - Wochentag
• Diese Daten werden gewählt, weil hiermit folgende Abhängigkeiten der Energieerzeugung abgebildet werden können:

  Einflussgröße	Auswirkung auf
  Außentemperatur	- Heizwärmebedarf des Gebäudes
  	- Ggf. Leistungsziffer (COP) der Wärmepumpe 1 (Maß für Verdampfertemperatur bei Abhängigkeit von der Außentemperatur wie bei einer Luftwärmepumpe oder einer mit Solar-Luft-Wärmetauschern betriebenen Wärmepumpe)
  Solare Einstrahlung	- Passive und aktive Wärmegewinne des Gebäudes und damit Heizwärmebedarf,
  	- PV-Ertrag, der für eine Wärmepumpe 1 genutzt wird,
  	- Ggf. Leistungsziffer (COP) der Wärmepumpe 1 (Maß für Verdampfertemperatur bei solar unterstützter Wärmepumpe)
  Speichertemperatur	- Vermögen, den Heizwärmebedarf über den Speicher zu decken,
  	- Leistungsziffer (COP) der Wärmepumpe 1 (Maß für Kondensatortemperatur der Wärmepumpe)
  	- Ggf. Kondensationswirkungsgrad eines Brennwertkessels
  Tageszeit	- tageszeitlicher Heizwärmebedarf (z. B. Absenkzeiten, Zeiten mit stärkeren oder schwächeren internen Wärmequellen)
  	- tageszeitlicher Warmwasserbedarf
  Wochentag	- wochenzeitlicher Heizwärmebedarf (z. B. Absenkzeiten)
  	- wochenzeitlicher Warmwasserbedarf

• Die Abhängigkeit der Leistungszahl üblicher Wärmepumpen wird durch diese Einflussgrößen abgedeckt: entweder ist die Wärmequelle die Außenluft oder Solarstrahlung und Luft kombiniert (z. B. Solarabsorber oder PVT- Module 26): beide Einflussgrößen werden erfasst. Bei Erdreich- oder Grundwasserwärmepumpen kann von ungefähr konstanten Quelltemperaturen ausgegangen werden, so dass hierfür kein Parameter benötigt wird. Bei anderen Wärmequellen, die in Abhängigkeit eines anderen Parameters stehen, z. B. der Temperatur eines Eisspeichers, einer Zisterne oder einer Abwärmequelle, muss auch dieser gemessen und entsprechend der im Folgenden beschriebenen Logik verarbeitet werden. Falls für diese Einflussgröße keine Prognose extern oder durch interne Berechnung verfügbar ist, kann dieser Parameter immer für den betrachteten Zeitraum gleich dem aktuell gemessenen Wert gesetzt werden.
• Die Temperatur der Wärmeabgabe der Wärmepumpe (Kondensatortemperatur) korreliert zwar über die Heizkurve mit der Außentemperatur, da aber im Rahmen des Energiemanagements der Speicher auf höhere Temperaturen aufgeheizt werden kann, ist es sinnvoll, auch die Speichertemperatur als Einflussgröße aufzunehmen.
• Die Messwerte der Energieaufnahme des Wärme- bzw. Kälteerzeugers werden in einem Datenspeicher in eine Matrix geschrieben, die nach den vorgenannten Parametern strukturiert wird. Die Einträge werden regelmäßig bei Eintreffen neuer Messwerte aktualisiert, wobei die Werte, die bislang in der Matrix stehen, mit einer bestimmten mathematischen Wichtung zusammen mit aktuellen neuen Werten berücksichtigt werden: durch die Wichtung kann der aktuelle Energieaufnahmewert oder der gespeicherte Werte stärker berücksichtigt werden. Neben einer gewichteten Mittelwertbildung bei der immer nur der Mittelwert abgespeichert wird, können auch mehrere Werte der Vergangenheit abgespeichert und ein Trend ermittelt werden.
• Auf diese Weise kann eine Recheneinheit für zukünftige Wochentage und Tageszeiten für bestimmte prognostizierte Werte der Einflussgrößen wie Außentemperatur, solare Einstrahlung etc. die zu erwartende Energieaufnahme ermitteln.
• Berücksichtigung instationärer Vorgänge und Wärmespeicherung
• Die aktuelle Energieerzeugung des Heizsystems ist nicht nur von diesen Einflussgrößen abhängig, sondern auch davon, ob mit der gelieferten Energie die Gebäudemasse oder der Speicher gleichzeitig aufgewärmt wird, oder ob zumindest ein Teil der Energie durch Abkühlung der Speichermassen geliefert wird. Diese instationären Effekte müssen in der Prognose berücksichtigt werden, wenn die betrachteten Prognosezeitintervalle kleiner sind als die Zeitintervalle der instationären Effekte. Sie wirken sich v. a. auf die Zeiten aus, zu denen Energieaufnahme stattfindet, aber nur wenig auf die über einen längeren Zeitraum gemittelte Energieaufnahme.
• Wärmemengen, die durch Temperaturänderungen der Gebäudemasse zwischengespeichert oder abgegeben werden - z. B. durch Nachtabsenkungen - haben Einfluss auf die Energieaufnahme zu diesen Zeiten. Da aber die Abkühlung und Aufheizung für feste, sich täglich oder wöchentlich wiederholende Zeiten durch den Heizungsregler vorgegeben sind, wird dieser Einfluss über die Berücksichtigung der Zeiten in der Matrix abgedeckt.
• Wärmemengen, die in einem Wärmespeicher zwischengespeichert werden, können über einen weiter unten beschriebenen Rechenablauf berücksichtigt werden, in dem für die kommenden Stunden über Energiebilanzierung berechnet wird, wie sich bei den vorgesehenen Laufzeiten der Wärmeerzeuger die Temperatur im Pufferspeicher - soweit vorhanden - entwickelt.
• Es ist sinnvoll, die Anzahl der Einflussgrößen auf das notwendige Minimum zu beschränken, denn der Nachteil einer Matrix mit zu vielen Parametern ist, dass es lange dauert, bis diese Matrix „gefüllt“ ist, d. h., bis all diese Parameterkombinationen tatsächlich aufgetreten sind. Solange das nicht der Fall ist, ist eine Vorhersage für diese Parameterkombination zunächst, d. h., beim ersten Mal, nur so gut, wie die vorab in die Matrix eingetragenen Werte. Die Startwerte können z. B. durch eine Gebäude- und Anlagensimulation ermittelt werden: entweder für das konkrete Gebäude, in dem das System eingesetzt wird, oder für eine Reihe unterschiedlicher Gebäude- und Verbrauchsprofilklassen, die dann zur Auswahl stehen. Weiterhin kann das Raster der Matrix mit zunehmender Füllung verfeinert werden: anfänglich grobe Temperatur- und Zeitintervalle, denen eine Energieaufnahme zugeschrieben wird werden sukzessive kleiner.
• Bei der Recheneinheit mit Datenspeicher kann es sich um ein separates, von dem Regler für Heizkreis und Wärme- bzw. Kälteerzeuger getrenntes, damit ggf. kommunizierendes Gerät („Energiemanager“) handeln, oder sie können direkt im Regler der Heizungs- bzw. Kühlanlage integriert sein.
• In der Regel liegt dem Regler die Information vor, ob der Wärmeerzeuger aktuell für die Warmwasserbereitung oder die Heizung angefordert wird und entsprechend heizt, oder diese Information kann über Auswertung des Betriebs der dafür erforderlichen hydraulischen Komponenten (Pumpe oder Ventil) oder der Vorlauftemperaturen ermittelt werden. Daher kann die oben beschriebene Methode separat für die Energieaufnahme zur Warmwassererwärmung und zur Heizung angewandt werden. In diesem Fall werden zwei verschiedene Speichertemperaturen (Warmwasserbereich und Heizungspufferbereich) jeweils den beiden entsprechenden Matrizen zugeordnet. Es ist jedoch ebenfalls möglich, nur die Gesamtenergieaufnahme für Warmwasser und Heizung zu prognostizieren.
• Die aktuelle Energieaufnahme des bzw. der Wärme- und/oder Kälteerzeuger kann wahlweise gemessen werden oder aber aus anderen, im Regler der Heizungs- bzw. Kühlanlage vorhandenen Messgrößen rückgerechnet werden.
• Es ist möglich, auf die gleiche Weise die Energieaufnahme von Heizsystemen mit mehreren Wärmeerzeugern vorherzusagen. In diesem Fall beinhaltet jede Wertekombination (also z. B. Außentemperatur, solare Einstrahlung, Tageszeit) die Werte der Energieaufnahmen aller Wärmeerzeuger.
• Die Prognose der Energieaufnahme ist, wie eingangs erläutert, insbesondere interessant für Wärme- oder Kälteerzeuger bei denen die Güte der bezogenen Energie mit der Zeit variiert, und die künftige Güte prognostiziert werden kann. Dies ist z. B. bei den Erzeugungskosten oder dem Anteil erneuerbarer Energien von Netzstrom bzw. der mit seiner Produktion verbundenen CO₂-Emission der Fall. Die Prognose der Energieaufnahme erlaubt dann, die Zeiten der Energieaufnahme zu optimieren. Da die Optimierung der Laufzeiten der Wärme- und/oder Kälteerzeuger als Funktion der Güte der zur Verfügung stehenden Energie Einfluss auf die aktuelle Energieaufnahme der Wärme- und/oder Kälteerzeuger hat, kann auch die Güte als Parameter in der Matrix berücksichtigt werden.

  Einflussgröße	Korrelierte Energieaufnahme
  Außentemperatur
  Solare Strahlung
  Speichertemperatur
  Tageszeit	Energieaufnahme Wärme-/Kälteerzeuger
  Wochentag	Energieaufnahme weiterer Wärme-/Kälteerzeuger
  Güte Wärme-/Kälteerzeuger
  Ggf. Güte weiterer Wärme-/Kälteerzeuger (falls variabel)

• Aufgrund der beschriebenen Methode und der Verwendung der oben aufgeführten Einflussgrößen, die jeweils wesentlichen Einfluss auf den Energiebedarf des Heizsystems haben, funktioniert der Vorhersagemechanismus sowohl für Häuser, die ausschließlich mit klassischen Wärmeerzeugern (ohne Nutzung lokaler Energiequellen) versorgt werden, als auch für Häuser mit hoher passiver Solarnutzung und mit aktiver Solarwärmenutzung. Auch auf Konfigurationen mit Solarstromerzeugung, bei denen der Solarstrom zum Betrieb der Wärmepumpe verwendet wird, ist der Mechanismus anwendbar, wenn der sonstige Stromverbrauch im Haus weitgehend konstant bzw. nach regelmäßig verlaufendem Tages- oder auch Wochentagprofil verläuft: dann ist eine separate Erfassung und Prognose des Solarstromertrags nicht nötig.
• Der Mechanismus ist selbstlernend, d. h., wenn z. B. keine Solarwärmeanlage vorhanden ist, passt sich die Vorhersage-Matrix entsprechend an. Ebenfalls passt er sich an sich änderndes Nutzerverhalten an, z. B. Änderung der Soll-Raumtemperatur oder der Soll-Heizkreisvorlauftemperaturen, ohne, dass diese geänderten Einstellungen an Datenspeicher und Recheneinheit übermittelt werden müssen.
• Da die Prognose passive und aktive Solarerträge berücksichtigt, können die Laufzeiten aller Wärmeerzeuger minimiert werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Mindesttemperatur (z. B. Speicher oder Heizkreisvorlauf), die den Start des/der Wärmeerzeugers auslöst, eine gewisse Zeit unter die Solltemperatur fallen darf, wenn davon ausgegangen werden kann, dass kurzzeitig reduzierte Heizungsvorlauftemperaturen durch die thermische Trägheit des Gebäudes ausgeglichen werden. Das gleiche gilt analog für Kälteerzeuger.
• Grundsätzlich ist es auch möglich, mit dem gleichen Verfahren den gesamten Stromverbrauch eines Hauses zu prognostizieren, insbesondere wenn die gesamte Wärmeerzeugung nur über ein strombasiertes System, d. h., i. d. R. eine Wärmepumpe erfolgt. Dann wird in die oben beschriebene Matrix nicht mit der Energieaufnahme des Wärmeerzeugers, sondern dem Stromverbrauch des gesamten Gebäudes erstellt und aktualisiert, denn auch beim Haushaltsstromverbrauch besteht eine Abhängigkeit von den betrachteten Parametern:
• - Solare Einstrahlung => PV-Ertrag für Haushaltsstrom, Beleuchtungsbedarf
• - Tageszeit => tageszeitliches Nutzerverhalten, z. B. Kochzeiten, Abwesenheitszeiten
• - Wochentag => wochenzeitliches Nutzerverhalten, d. h., insbesondere am Wochenende andere Aufsteh- und Abwesenheitszeiten
• Ebenfalls ist es möglich, auf die gleiche Weise nur den Haushaltsstromverbrauch zu prognostizieren. Statt des gesamten verbrauchten Stroms wird dann nur der vom Haushalt verbrauchte Strom gemessen oder aus der Differenz des gesamten Stromverbrauchs und des Energieaufnahme der elektrisch betriebenen Wärme- und oder Kälteerzeuger ermittelt und in der oben beschriebene Matrix abgespeichert. Die Matrix für den Haushaltsstrom muss Außen- und Speichertemperatur nicht beinhalten, da hierzu kein Zusammenhang besteht.
• Im Folgenden werden die Komponenten und Funktionen zur Prognose der Energieaufnahme eines Heiz- und/oder Kühlsystems mit prädiktivem Energiemanagement zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens im Detail beschrieben. Sowohl die Prognose als auch die weiter unten beschriebene Optimierung hinsichtlich eines Gütekriteriums bezieht sich auf die Energieaufnahme pro Zeitintervall, und somit sowohl auf die Zeiten, zu denen der Energiewandler in Betrieb ist, als auch auf seine Leistungsaufnahme. Unter Leistungsstufe wird im Folgenden die Leistungsaufnahme bezeichnet, mit der der Energiewandler betrieben wird, wobei die Leistungsregelung stufenlos ein kann.
• Ermittlung der Messdaten:
• Die oben aufgeführten zu erfassenden Messdaten können wie folgt ermittelt werden:
1. 1. Energieaufnahme von mit elektrischem Strom versorgten Wärme- oder Kälteerzeuger wie insbesondere Wärmepumpen 1: Ermitteln der Stromaufnahme:
   • - Messung über einen eigens für diesen Stromkreis eingebauten Stromzähler oder über einen intelligenten Stromzähler („Smart Meter“) für den gesamten Haushalt, der z. B. auf Basis des Lastprofils erkennt, wann und wieviel die Wärmepumpe 1 Strom bezieht. Die Messung des Stromverbrauchs erfolgt oftmals wegen Auflagen bei staatlicher Förderung oder wegen der Anwendung eines speziellen Stromtarifs für Wärmepumpen 1 ohnehin. Es wird lediglich ein Stromzähler benötigt, der nicht nur optisch abgelesen werden kann, sondern seine Daten an den Regler bzw. Energiemanager übermitteln kann, was mit geringen Zusatzkosten verbunden ist.
   • - Alternativ Ermittlung des Stromverbrauchs über die Laufzeit und ggf. die aktuelle Leistungsstufe der Wärmepumpe 1. Anhand der Verdampfer- und Kondensatortemperaturen kann die Leistungsziffer und damit die aktuelle Stromaufnahme berechnet werden.
2. 2. Energieaufnahme von mit Brennstoff betriebenen Heizgeräten 2 wie insbesondere Gaskessel: Ermitteln des Brennstoffverbrauchs:
   • - über einen Brennstoffzähler 16, z. B. einen Gaszähler
   • - Alternativ über die Laufzeit und ggf. die mittlere Kesselleistung bzw. der mittlere Brennstoffverbrauch bei der vom Regler oder Energiemanager vorgegebenen aktuellen Leistungsstufe, ggf. unter Berücksichtigung des Wirkungsgrads.
3. 3. Energieaufnahme von mit Brennstoff betriebenen Geräten mit Kraft-Wärmekopplung wie insbesondere Blockheizkraftwerke: Ermitteln des Brennstoffverbrauchs:
   • - über einen Brennstoffzähler, z. B. einen Gaszähler
   • - Alternativ über die Laufzeit und ggf. den mittleren Brennstoffverbrauch bei der vom Regler oder Energiemanager vorgegebenen aktuellen Leistungsstufe.
   • - Über einen Stromzähler, mit dem der vom BHKW produzierte Strom gemessen wird, Umrechnung über den Umwandlungswirkungsgrad.
4. 4. Außentemperatur: Wird ohnehin für die Heizungsregelung benötigt. Falls Datenspeicher und Recheneinheit nicht im Heizungsregler integriert sind oder damit kommunizieren, kann ein weiterer Außentemperaturfühler platziert werden.
5. 5. Solare Einstrahlung: Falls die Anlage über eine Photovoltaikanlage verfügt, kann über die aktuelle Leistung des Photovoltaikmoduls 4 die Einstrahlung ermittelt werden. Falls der Wechselrichter der Photovoltaikanlage nicht mit dem Datenspeicher und der Recheneinheit kommuniziert, sind einfache Strahlungsmesser sehr günstig am Markt verfügbar. Oder aber es werden Messungen von Wetterdienstleistern genutzt.
6. 6. Temperatur des Wärmespeichers: Wird ohnehin für die Regelung von Heizung und Wärmeerzeuger benötigt. Falls Datenspeicher und Recheneinheit nicht im Heizungsregler integriert sind oder damit kommunizieren, kann ein weiterer Speicherfühler platziert werden.
7. 7. Temperatur des Kältespeichers: Wird ohnehin für die Regelung von Kühlung und Kälteerzeuger benötigt. Falls Datenspeicher und Recheneinheit nicht im Heizungsregler integriert sind oder damit kommunizieren, kann ein weiterer Speicherfühler platziert werden.
8. 8. Güte des elektrischen Strom, der benötigt wird: Die Güte des vom Netz bezogenen Stroms wird z. B. vom Netzbetreiber übermittelt, siehe unten, „Ermittlung Prognosedaten“. Lokal, z. B. über eine Photovoltaikanlage produzierter Strom muss mit seiner i. d. R. höheren Güte dabei berücksichtigt werden. Der aktuell produzierte lokal erzeugte Strom kann auf verschiedene Weisen erfasst werden, falls die Prognosedaten (s. u.) nicht genügend genau sind:
   • - über eine Schnittstelle zum Wechselrichter
   • - Bei einer Photovoltaikanlage Berechnung über gemessene Einstrahlung (Strahlungssensor)
   • - Messen des Stroms, der vom Netz für das Gebäude bezogen bzw. in das Netz eingespeist wird über einen Zweirichtungszähler.
• Ermittlung Prognosedaten:
1. 1. Außentemperatur und solare Einstrahlung: Hierfür können entweder kostenpflichtige Vorhersagen von kommerziellen Anbietern oder auch kostenfrei verfügbare Vorhersagen verwendet werden.
2. 2. Speichertemperaturen: Die Veränderung der Speichertemperatur kann für den Vorhersagezeitraum auf der Basis der ermittelten günstigsten Laufzeiten der Wärmeerzeuger (s. u.) in einem einfachen Energiebilanzverfahren berechnet werden.
3. 3. Güte der Energie, die benötigt wird:
   • - Elektrischer Strom: Die Güte des vom Netz bezogenen Stroms kann z. B. vom Energieversorger über Betriebssignale oder zeitvariable Tarife an die Recheneinheit z. B. für die kommenden Stunden übermittelt werden. Weiterhin ist es möglich, dass Kennzahlen zur CO₂-Menge, die zur Produktion des aktuell im Netz verfügbaren Stroms emittiert wurde, z. B. von zentralen Leitstellen übermittelt werden. Die Recheneinheit berücksichtigt eventuell lokal, z. B. mit einer Photovoltaikanlage selbst produzierten Strom im Hinblick auf die Güte: Der prognostizierte PV-Stromertrag kann von Dienstleistern via Internet abgerufen werden oder aus den Prognosedaten für Einstrahlung und Außentemperatur berechnet werden. Lokal via Kraft-Wärmekopplung produzierter Strom wird ebenfalls bei der Ermittlung der Güte berücksichtigt, siehe unten.
   • - Brennstoff: Die Güte des Brennstoffs ändert sich i. d. R. nicht in den kurzen Zeitintervallen (Stunden bis Tage), für die Prognosedaten benötigt werden, so dass die Güte (Kosten oder CO₂-Ausstoß bei Verbrennung) konstant angesetzt werden kann. Bei einem zukünftigen Gasnetz, in das in vermehrtem Maße auf Basis erneuerbarer Energien generiertes Gas eingespeist wird (z. B. Power to gas), kann aber der zum Strombezug analoge Mechanismus (s. o.) angewandt werden.
• Optimierte Einteilung der Wärme- und/oder Kälteerzeuger
• Die erfindungsgemäße optimierte Einteilung der Laufzeiten für einen oder mehrere Wärme- und/oder Kälteerzeuger ist im Folgenden für zwei Wärme- bzw. Kälteerzeuger - einen elektrischen und einen nicht elektrischen - beschrieben. Das gleiche Verfahren ist grundsätzlich nach der gleichen Logik auch für mehr als zwei Wärme- bzw. Kälteerzeuger oder nur einen Wärme- bzw. Kälteerzeuger anwendbar.
1. 1. Prognose der Energieaufnahmen: Der Vorhersagezeitraum - z. B. 24 h - wird eingeteilt in Zeitintervalle - z. B. 15 min. Die innerhalb des Vorhersagezeitraums prognostizierten Energieaufnahmen der Wärme- und/oder Kälteerzeuger werden anhand der Prognosedaten mit dem beschriebenen Matrizenverfahren für jedes Zeitintervall ermittelt. Anschließend werden die Energieaufnahmen für jeden Wärme- und/oder Kälteerzeuger aufsummiert. Dabei wird die im Speicher verfügbare Energiemenge mit berücksichtigt: sie wird ermittelt aus der Temperaturdifferenz zwischen der aktuellen Speichertemperatur und der Mindest- bzw. Solltemperatur, auf die der Speicher abgekühlt werden kann. Diese Energiemenge muss weniger geliefert werden.
2. 2. Priorisierung der Zeitintervalle in Bezug auf die im jeweiligen Intervall verfügbare Energie mit kurzfristig variierender Güte - d. h., insbesondere den elektrischen Strom - entsprechend des Gütekriteriums, nach dem der Wärmepumpenbetrieb erfolgen soll: z. B. entsprechend der günstigsten Strom preise, falls diese variabel sind, oder entsprechend des für dieses Zeitintervall vorhergesagten CO₂-Ausstoßes bei der Stromerzeugung. Für jedes Zeitintervall wird die Güte der elektrisch (z. B. mit der Wärmepumpe 1) erzeugbaren Wärme ermittelt, also z. B. die Kosten oder der CO₂-Ausstoß unter Berücksichtigung der zu diesem Zeitpunkt aktuellen Leistungsziffer der Wärmepumpe 1. Diese kann für die Heizung aus der prognostizierten Außentemperatur und den dazu korrelierenden Heizkreisvorlauftemperaturen oder der Heizungs-Speichertemperatur und für das Warmwasser aus der gewünschten Warmwassertemperatur oder der Warmwasser-Speichertemperatur ermittelt werden.
3. 3. Einteilung des Betriebs von elektrischem und nichtelektrischem Wärme- und oder Kälteerzeuger: Die Wärmepumpe 1 wird - beginnend mit den günstigsten Zeitintervallen - in allen Zeitintervallen betrieben, in denen das Gütekriterium (also z. B. Kosten oder CO₂-Ausstoß) besser ist als das der weiteren Wärmeerzeuger, z. B. des Heizkessels 2. Falls die vorhergesagte Energieaufnahme der Wärmepumpe 1 kleiner ist als die Energie, die in den ausgewählten Zeitintervallen geliefert werden kann, wird der Heizkessel 2 weniger betrieben. Dabei kann der überschüssige Wärmepumpen-Energiebedarf über die dem Zeitintervall entsprechende Leistungsziffer und den ggf. ebenfalls von den Daten des Zeitintervalls abhängigen Kesselwirkungsgrad in den Energiebedarf des Heizkessels 2 umgerechnet werden. Falls die vorhergesagte Wärmepumpen- Energieaufnahme nicht abgedeckt ist, wird der Heizkessel 2 zusätzlich betrieben. Die vom Heizkessel 2 gemäß Prognose ggf. noch zusätzlich zu liefernde Energie muss nicht neu eingeteilt werden, da hierfür - im Gegensatz zum Strombedarf - keine Prognosedaten an den Energieversorger geschickt werden müssen. Die im Speicher verfügbare Energie (s. Punkt 1) wird von dem Energiebedarf der Wärmepumpe 1 dann abgezogen, wenn der Heizkessel 2 im Vorhersagezeitraum nicht laufen muss.
4. 4. Optimierung der Einteilung der Wärme- und/oder Kälteerzeuger unter Berücksichtigung der Speichertemperatur: Die prognostizierte Wärme- bzw. Kälteerzeugung entspricht insbesondere nach der gemäß Gütekriterium optimierten Einteilung der Laufzeiten der Wärme- bzw. Kälteerzeuger nicht mehr dem Wärme- bzw. Kühlbedarf in den jeweiligen Zeitfenstern. Über das folgende Rechenverfahren kann überprüft werden, ob der Wärme- bzw. Kühlbedarf in jedem Zeitintervall gedeckt ist, und eine neue Anpassung der Laufzeiten ggf. erfolgen muss:
   • Aus dem prognostizierten Energieverbrauch der Wärmeerzeuger pro Zeitintervall wird unter Berücksichtigung der Umwandlungswirkungsgrade wie Leistungsziffer der Wärmepumpe 1 und ggf. Brennwertwirkungsgrad des Heizkessels 2 die Heizenergieerzeugung und damit der Heizenergieverbrauch berechnet. Der so berechnete zeitliche Verlauf der erzeugten bzw. verbrauchten Heizenergie wird zeitlich geglättet (d. h. eine zeitliche Mittelung, in Form einer z. B. am Verlauf der Außentemperatur orientierten Kurve).
   • Aus der nach Gütekriterium optimierten Energieerzeugung pro Zeitintervall wird - ebenfalls unter Berücksichtigung der Umwandlungswirkungsgrade - die Heizenergieerzeugung berechnet.
   • Aus der Differenz zwischen der prognostizierten produzierten Heizenergie und dem gemittelten Heizenergieverbrauch wird die Aufheizung bzw. Abkühlung des Speichers berechnet. Fällt dabei die Speichertemperatur unter die Soll-Temperatur, wird - je nach Güte der Wärmeerzeugung - die Wärmepumpen- oder Heizkessellaufzeit in das entsprechende Zeitintervall gelegt. Die entsprechende Laufzeit wird gleichzeitig aus dem Zeitintervall mit der geringsten Güte (höchste Kosten bzw. CO₂-Ausstoß) entfernt. Auf diese Weise wird der gesamte Vorhersagezeitraum oder auch nur ein Teil davon durchgerechnet und die Laufzeiten werden nochmals angepasst.
   • Statt der Berechnung der Änderung der Speichertemperatur kann v. a. bei kleinen Speichern auch die Sperrzeit, während derer der/die Wärme- bzw. Kälteerzeuger nicht betrieben werden, zeitlich begrenzt werden.
5. 5. Betrieb im gegenwärtigen Zeitpunkt: Mit den aktuellen Messdaten wird jeweils überprüft, welcher Wärme- bzw. Kälteerzeuger bei Heiz- bzw. Kühlbedarf mit der höchsten Güte betrieben werden kann und dementsprechend ausgewählt. Es ist möglich, über einen Zweirichtungsstromzähler am Netzanschluss zu überprüfen, ob aktuell Strom vom Netz bezogen wird oder z. B. von der Photovolatikanlage eingespeist wird und in welcher Menge. Damit kann die aktuelle Güte des bezogenen Stroms berechnet werden.
• Weiterhin wird überprüft, ob alle Soll-Temperaturen (insbesondere Raum- und Speichertemperatur für die Warmwasserbereitung) erreicht werden, ansonsten wird bei Bedarf der Wärmeerzeuger frei gegeben, auch wenn seine Laufzeit nicht vorgesehen war. Bei der Kombination von Wärmepumpe 1 und Heizkessel 2 ist es möglich, dass der Heizkessel 2 zusätzlich zur Wärmepumpe 1 läuft, falls die Wärmepumpe 1 alleine die Soll-Vorlauftemperatur nicht erreicht. Hierbei ist es bei folgender Anordnung nicht nötig, dass der Energiemanager die Leistung des Heizkessels 2 ansteuert: Wärmepumpe 1 und Heizkessel 2 sind in Reihe geschaltet. Sowohl der Regler der Wärmepumpe 1 als auch der des Heizkessels 2 regeln die jeweilige Leistung auf die Soll-Vorlauftemperatur für Heizung oder Warmwasserbereitung. Wird die Soll-Vorlauftemperatur durch die Wärmepumpe 1 erreicht, bleibt der Heizkessel 2 automatisch aus. Erreicht die Wärmepumpe 1 nicht die Soll-Vorlauftemperatur, so heizt der Heizkessel 2 automatisch auf die Soll-Vorlauftemperatur nach. Diese Anordnung ermöglicht, dass lediglich die Wärmepumpe 1 über den Energiemanager Steuersignale zu erhöhtem oder reduziertem Betrieb bekommen muss, während sich der nachgeschaltete Kessel automatisch anpasst.
• Die Ansteuerung der Wärmepumpe 1 kann, falls die Recheneinheit nicht im Wärmepumpenregler integriert ist bzw. mit ihm direkt kommuniziert, über normierte Schnittstellen für EVUs erfolgen: zum Abschalten genügt der für Sperrzeiten vorgesehene Kontakt, zum Betrieb über die Solltemperaturen hinaus kann die sogenannte SG-Ready-Schnittstelle verwendet werden. Eine weitere Möglichkeit zur Anforderung der Wärmepumpe 1 besteht darin, den vom Außentemperaturfühler an den Wärmepumpen- und Heizungsregler übermittelten Wert durch Parallel- oder in Reiheschalten eines Wiederstandes zu manipulieren.
• Es ist möglich, einen Wärmeerzeuger als Kraft-Wärmekopplungseinheit zu betreiben. Die Prädiktion des Stromverbrauchs und des Heizwärmeverbrauchs (aus der Energieaufnahme, s. o.) ermöglicht den Betrieb eines Blockheizkraftwerk (BHKW) so, dass es vorzugsweise betrieben wird, wenn die Güte des selbst produzierten Stroms höher ist als die des zu dieser Zeit vom Netz zu beziehenden Stroms. Die Güte des selbst produzierten Stroms hängt v. a. davon ab, ob der Strom lokal verbraucht wird, oder, ggf. zum Teil, in das Netz eingespeist wird. Das Gütekriterium der Kosten ist heutzutage für selbst produzierten und verbrauchten Strom i. d. R. immer besser als das von Netzstrom, weshalb BHKWs i. d. R. immer betrieben werden, wenn der Strom abgenommen wird, solange die Wärme vom Heizsystem oder Wärmespeicher abgenommen werden kann.
• Die Prädiktion des Heizwärmeverbrauchs ermöglicht nun, das BHKW so zu betreiben, dass der Wärmespeicher dann nicht geladen wird, wenn der vom Netz bezogene Strom günstiger ist als zu einem späteren Zeitpunkt, um zu späteren Zeiten mit geringerer Güte des Stroms (Beispiel: höherer Strompreis) das BHKW betreiben zu können, auch wenn die Wärme vom Heizsystem nicht oder nicht vollständig abgenommen wird.
• Im Hinblick auf die erfindungsgemäße Prognose und Optimierung der Energieaufnahme gibt es zwei Fälle:
1. a) Das BHKW wird in Kombination mit einem nicht elektrisch betriebenen Wärmeerzeuger, z. B. einem mit Brennstoff betriebenen Kessel betrieben. Da die Gütekriterien beider Wärmeerzeuger weitgehend konstant sind, und der Betrieb in Kraft-Wärmekopplung sowohl bzgl. CO₂-Emission als auch Energiekosten (Strom + Wärme) in aller Regel günstiger ist als der reine Heizbetrieb, hat das BHKW gegenüber dem Gaskessel immer Priorität. Das beschriebene Prognoseverfahren des Systems wirkt sich neben der oben beschriebenen Optimierung der Betriebszeiten in Bezug auf die Substitution des vom Netz bezogenen Stroms auch auf die generelle Freigabe der Wärmeerzeuger aus und vermeidet somit z. B. Energieverbrauch, der etwas zeitversetzt durch Solarenergienutzung abgedeckt werden kann.
2. b) Das BHKW wird in Kombination mit einem elektrisch betriebenen Wärmeerzeuger, z. B. einer Wärmepumpe 1 betrieben: In diesem Fall hat der Betrieb des BHKWs Einfluss auf den Betrieb der Wärmepumpe 1, denn wenn das BHKW läuft, wird das Gütekriterium für den elektrischen Strom für das Heiz- bzw. Kühlsystem gleichzeitig entsprechend angepasst.
• Bei Betrieb eines Kraft-Wärmekopplung-Systems (BHKW) in Kombination mit einem nicht elektrisch betriebenen Wärmeerzeuger (z. B. Heizkessel 2) erfolgt die Einteilung der Laufzeiten wie in Anspruch 8 beschrieben.
• Bei Betrieb eines Kraft-Wärmekopplung-Systems (BHKW) in Kombination mit einem elektrisch betriebenen Wärmeerzeuger (z. B. Wärmepumpe 1) erfolgt die Einteilung der Laufzeiten zunächst analog wie oben. In einem Optimierungsschritt, z. B. einem iterativen Verfahren, werden die Laufzeiten von Wärmepumpe 1 und BHKW so gelegt, dass bei Deckung des Heizwärmebedarfs das Gütekriterium maximiert wird, also z. B. Minimierung der Summe aller Produkte aus bezogenem Strom und dem jeweiligen Strompreis.
• Eine weitere Optimierung des Betriebs in Bezug auf das Gütekriterium ist möglich, wenn das über das Verfahren zu regelnde System einen Batteriespeicher enthält, was insbesondere bei einer Photovoltaikanlage interessant ist. In diesem Fall kann über eine Schnittstelle zum Batteriespeicher oder Wechselrichter oder über einen Zweirichtungsstromzähler, der Be- und Enladestrom erfasst, und damit den Ladezustand des Batteriespeichers, der Ladezustand als weitere Messgröße ermittelt werden. Der zukünftige Ladezustand kann aus prognostiziertem Gesamtstromverbrauch sowie PV-Eintrag berechnet werden. Der PV-Ertrag kann aus den Wetterdaten prognostiziert werden. Üblicherweise wird ein Batteriespeicher so betrieben, dass PV-Stromüberschüsse gespeichert werden und der Batteriespeicher wieder entladen wird, sobald ansonsten Strom vom Netz bezogen werden müsste. Die Entladung des Batteriespeichers kann nun durch den Energiemanager zu Zeiten verschoben werden, zu denen die Güte des Netzstroms am geringsten ist (z. B. höchste Kosten oder höchste CO₂-Emissionen), und zu denen gleichzeitig Strombedarf prognostiziert bzw. gemessen wird.
• Weiterhin kann der Batteriespeicher mit Netzstrom hoher Güte (z. B. geringe Kosten) beladen werden, wenn hierdurch gemäß Prognose späterer Stromverbrauch mit geringerer Güte vermieden wird.
• Gemäß Anspruch 12 kann dieser Energiemanager zusätzlich Monitoringfunktionen zur Funktions- und/oder Effizienzüberwachung der Heiz- oder Kühlanlage übernehmen: es kann ein Vergleich zwischen prognostizierter und tatsächlicher Energieaufnahme erfolgen und auch ein Trend hierfür ermittelt werden. Weiterhin können anfangs Sollwerte für die Energieaufnahme z. B. von den Planungsunterlagen des Gebäudes eingegeben werden und hiermit ein in Bezug auf die Wetterdaten angepasster Vergleich erfolgen.
• Die Vorteile der Erfindung sind:
• Das Verfahren ist selbstlernend, d. h., sie benötigt nicht die spezielle Anpassung z. B. eines mathematischen Modells an die jeweilige Konfiguration (Gebäude, Solaranlage, Nutzerverhalten). Die notwendigen Schnittstellen zu den Reglern von Wärme- oder Kälteerzeugern und Heizung bzw. Kühlung sind gering, eine Implementierung in die entsprechenden Regler oder die Kommunikation über einen Bus ist nicht erforderlich. Damit kann mit diesem Verfahren ein übergeordneter, herstellerunabhängiger Energiemanager realisiert werden.
• Falls ohnehin ein Monitoring-System benötigt wird, kann mit dem Verfahren der optimierte vorausschauende Betrieb der Wärme- und Kälteerzeuger und insbesondere der netzdienliche Betrieb eines elektrisch betriebenen Wärmeerzeugers ohne Zusatzaufwand realisiert werden. Weiterhin wird der Energiebedarf insgesamt durch das System durch Berücksichtigung von zukünftigen Solarerträgen minimiert.
• Das beschriebene selbstlernende Verfahren zur direkten Prädiktion der Energieaufnahme einer Wärmepumpe wurde in einer an realen Häusern mit Solar-Wärmepumpen-Heizsystemen verifizierten Systemmodellierung untersucht und die Funktion erfolgreich nachgewiesen.
• Im Folgenden werden anhand der 1 und 2 konkrete Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben.
• 1 zeigt ein System zum Heizen und Kühlen eines Gebäudes, in dem das Verfahren implementiert ist. Es besteht aus der Wärmepumpe 1, dem Heizkessel 2, dem Wärmespeicher 3, Photovoltaikmodulen 4 mit Wechselrichter 5 an den ein Batteriespeicher 6 gekoppelt ist und elektrische Verbraucher 7, die in Abhängigkeit von der Stromgüte durch die Recheneinheit 8 geschaltet werden können. Die Recheneinheit beinhaltet eine Empfangseinrichtung 8a, einen Datenspeicher 8b und ein Betriebsprogramm 8c zur Bereitstellung von prognostizierten Energieaufnahmewerten und kann über eine Internet-Schnittstelle Prognosedaten 9a zu Wetter und Prognosedaten 9b zu CO₂-Emission der Stromerzeugung oder zu sonstigen Anreiz- oder Tarifsignalen empfangen. Folgende Sensoren übermitteln aktuelle Messdaten an den Energiemanager: Einstrahlungssensor 10, Außentemperaturfühler 11, Temperaturfühler 12 im Wärmespeicher 3, Raumtemperaturfühler 13 (optional), Zweirichtungs-Stromzähler am Netzanschluss 14 (optional), Stromzähler 15 für die elektrische Leistungsaufnahme der Wärmepumpe 1, Messeinrichtung 16 für den Brennstoffverbrauch des Heizkessels 2 (z. B. Gaszähler oder Datenschnittstelle für Laufzeit + ggf. Leistungsstufe des Kessels) sowie Messeinrichtung oder Datenschnittstelle 17 für den Ladezustand des Batteriespeichers 6 (optional).
• Die Wärmepumpe 1 bezieht Ihre Wärme von der Niedertemperaturwärmequelle 29, z. B. Außenluft oder Erdreich. Wärmepumpe 1 und der Heizkessel 2 liefern Wärmeenergie 18 für Warmwasser und Heizung, die Wärmepumpe liefert optional Kühlenergie 19.
• Die Wärmepumpe 1 und weitere elektrische Verbraucher 7 werden mit elektrischer Energie vom Stromnetz 30 einer Energieversorgereinrichtung oder von den Photovoltaikmodulen 4, die die lokal erzeugte Energie 4a liefert, versorgt. Die Recheneinheit kann über Schnittstellen bzw. Schalter die verschiedenen Komponenten freigeben oder abschalten bzw. ansteuern: die Wärmepumpe 1 über die SG-Ready-Schnittstelle 20, optional den Heizkessel 2 über den Schaltkontakt 21, optional Haushaltsgeräte wie z. B. eine Waschmaschine 7 über schaltbare Steckdosen oder Betriebsschalter 22 und optional z. B. über den Schalter 23 den Batteriespeicher 6 (Verhinderung der Entladung bis zu einem besseren Zeitpunkt).
• Die Visualisierungs- und Überwachungseinrichtung 35 ist verbunden mit der Recheneinheit 8, die ein Programm beinhaltet, das über die Auswertung der erfassten Daten eine Funktions- und/oder Effizienzüberwachung des Temperierungssystems vornimmt.
• 2 zeigt die hydraulische Verschaltung des Temperierungssystems: Wärmepumpe 1 und Heizkessel 2 sind in Reihe geschaltet: der Kondensatorvorlauf 24 der Wärmepumpe tritt in den leistungsgeregelten Heizkessel 2 ein und wird dort bei Bedarf nachgeheizt: je nach Zustand auf die Solltemperatur für Warmwasserbereitung 34 des Wärmespeichers 3 oder auf die Solltemperatur der Heizung 25.
• Bei Nachheizung des oberen Teils des Wärmespeichers 3 für die Warmwasserbereitung schalten beide Umschaltventile 31, 32 nach oben. Im Heizbetrieb sind beide Umschaltventile nach unten gestellt. In diesem Zustand wird die von der Wärmepumpe und ggf. dem Heizkessel produzierte Wärme direkt vom Heizkreis 25 abgenommen. Das Mischventil 33 regelt auf die Soll-Temperatur, je mehr es vom Heizkreisrücklauf zumischt, desto größer ist der Anteil der von Wärmepumpe und ggf. Heizkessel 2 produzierten Wärme, die in den Wärmespeicher 3 strömt und dort nach Abschalten der Wärmeerzeuger vom Heizkreis automatisch wieder entnommen wird.
• Sowohl der Regler der Wärmepumpe als auch der des Heizkessels 2 sind so eingestellt sind, dass sie die jeweilige Leistung auf die Soll-Vorlauftemperatur für Heizung oder Warmwasserbereitung regeln. Erhält nun die Wärmepumpe von der Recheneinheit das Signal zu reduziertem oder eingestelltem Betrieb, passt sich der nachgeschaltete Heizkessel 2 mit integrierter Leistungsregelung automatisch an.
• Die Wärmepumpe wird wärmequellenseitig von PVT-Modulen 26 versorgt, in denen die Wärmeträgerflüssigkeit sowohl durch solare Einstrahlung 27 als auch durch Umgebungsluft 28 erwärmt wird. Der durch die PVT- Module 26 erzeugte Strom wird nach dem Wechselrichter 5 je nach Zustand den elektrischen Verbrauchern 7 des Gebäudes, der Wärmepumpe 1 oder dem elektrischen Netz 30 zugeführt.

Claims (12)

1. Verfahren zur Temperierung mindestens eines Gebäuderaums, das folgende Verfahrensschritte umfasst: - Ermitteln von mindestens einem Erfassungswert einer Einflussgröße, von welcher der zur Temperierung erforderliche Energiebedarf abhängig ist, - Empfangen von Prognosewerten für zukünftige Werte der mindestens einen Einflussgröße, - Speichern von Wertekombinationen, die jeweils mindestens einen Erfassungswert einer Einflussgröße beinhalten, - Speichern von Güte-Werten für die Güte des Betriebs mindestens eines Energiewandlers mit variabler Energiegüte welche jeweils einem Zeitintervall eines vorbestimmten Zeitraums zugeordnet sind, - Berechnung von prognostizierten Energieaufnahmewerten des mindestens einen Energiewandlers mit variabler Energiegüte pro Zeitintervall innerhalb des vorbestimmten Zeitraums, - Übermittlung der prognostizierten Energieaufnahmewerte an eine Energieversorgungseinrichtung, die den Energiewandler mit variabler Energiegüte versorgt und/oder Ansteuerung des mindestens einen Energiewandlers mit variabler Energiegüte so, dass die Zeiten, in denen der mindestens eine Energiewandler mit variabler Energiegüte und/oder die Leistungsstufen, mit denen der mindestens eine Energiewandler mit variabler Energiegüte betrieben wird, so gelegt werden, dass ein vorgegebenes Gütekriterium des Betriebs in Bezug auf die in einem Datenspeicher (8b) hinterlegten Güte-Werte möglichst gut erreicht wird, unter Berücksichtigung der in dem vorbestimmten Zeitraum insgesamt prognostizierten Energieaufnahmewerte, wobei bei dem Verfahren folgende Schritte durchlaufen werden, wobei die Schritte 2 - 5 zyklisch durchlaufen werden: Schritte 2 - 4 einmal pro Zeitintervall und Schritt 5 einmal pro Zeitintervall oder ein Vielfaches davon: 1. Bereitstellen mindestens eines Speicherplatzes, in dem mindestens ein Energieaufnahmewert für jede Wertekombination abgelegt ist, 2. Erfassung von Energieaufnahmewerten pro Zeitintervall des mindestens einen Energiewandlers mit variabler und gegebenenfalls zusätzlich eines oder mehrerer Energiewandler mit konstanter Energiegüte, 3. Ermittlung der im Datenspeicher (8b) gespeicherten Wertekombination, deren mindestens ein Erfassungswert einer Einflussgröße dem mindestens einen aktuell erfassten Erfassungswert am nächsten kommt, 4. Mittelwertbildung aus dem mindestens einen gespeicherten Energieaufnahmewert, der ermittelten Wertekombination und dem mindestens einen aktuell erfassten Energieaufnahmewert und Ablegen des gewichteten Mittelwerts in den Speicherplatz dieser Wertekombination, 5. Auswahl des mindestens einen Mittelwerts der Energieaufnahme für das jeweilige Zeitintervall, der eine Einflussgröße oder eine Wertekombination von Einflussgrößen zugeordnet ist, die der für das Zeitintervall prognostizierten Einflussgröße oder Wertekombination von Einflussgrößen am besten entspricht und Ausgabe dieser Mittelwerte als prognostizierte Energieaufnahmewerte des mindestens einen Energiewandlers mit variabler und gegebenenfalls zusätzlich eines oder mehrerer Energiewandler mit konstanter Energiegüte für einen vorbestimmten Zeitraum.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Temperierung über mindestens einen Wärme- und/oder Kälteerzeuger als Energiewandler erfolgt, und der Wärme- und/oder Kälteerzeuger auch an eine Warmwasserversorgung für das Gebäude angeschlossen ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Einflussgrößen mindestens einen der folgenden Werte umfassen: Außentemperatur, Solarstrahlung, Tageszeit, Wochentag, Güte-Wert für den Betrieb des Energiewandlers mit variabler Energiegüte.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verfahren die elektrische Energieaufnahme mindestens eines weiteren Verbrauchers, vorzugsweise aller elektrischen Verbraucher des Gebäudes beinhaltet, indem folgende Schritte durchlaufen werden: - Erfassen der elektrischen Energieaufnahme mindestens eines weiteren Verbrauchers, vorzugsweise aller elektrischen Verbraucher über einen zentralen Stromzähler (14), - Mittelwertbildung und Abspeicherung der Energieaufnahmewerte für die gesamte erfasste elektrische Energieaufnahme, - Prognose des gesamten erfassten Stromverbrauchs des Gebäudes für einen vorbestimmten Zeitraum gemäß Anspruch 1.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Temperierung so erfolgt, dass ein Wärmespeicher (3) und/oder ein Kältespeicher berücksichtigt wird, durch Durchlaufen folgender Schritte: - Ermittlung mindestens einer Temperatur des Wärmespeichers (3) und/oder des Kältespeichers, wobei die im Datenspeicher (8b) gespeicherten Wertekombinationen die Werte dieser Temperatur beinhalten, - Prognose der Temperatur des Wärmespeichers (3) und/oder Kältespeichers dadurch, dass aus den prognostizierten Energieaufnahmewerten pro Zeitintervall des an den Wärmespeicher (3) und/oder Kältespeicher angeschlossenen Energiewandlers unter Berücksichtigung seines Umwandlungswirkungsgrads die Heizenergie- und/oder Kühlenergieerzeugung berechnet und dann zeitlich gemittelt wird, und aus den Differenzen zwischen dem vorgesehenen zeitlichen Verlauf der Heiz- und/oder Kühlenergieerzeugung und dem zeitlich geglätteten Heiz- und/oder Kühlenergieverbrauch die Aufheizung oder Abkühlung des Speichers berechnet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei bei dem Verfahren folgende Schritte durchlaufen werden: - Empfangen von Prognosewerten (9b) der zukünftigen Güte der Energie, wobei die prognostizierte lokal erzeugte Energie (4a) berücksichtigt wird, - Zeitliche Aufteilung der für den betrachteten Zeitraum prognostizierten aufsummierten Energieerzeugung des Energiewandlers mit variabler Energiegüte so, dass die Laufzeiten - und bei Betrieb mit variablen Leistungsstufen, die Laufzeiten mit den höchsten Leistungsstufen - zu den Zeitintervallen mit den höchsten Güte-Werten erfolgen, - Ansteuerung des mindestens einen Energiewandlers mit variabler Energiegüte unter Berücksichtigung der ausreichenden Temperierung über den Wärme- und/oder Kältespeicher und/oder die Speichermasse des Gebäudes.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Temperierung über mindestens einen Energiewandler, der mit Energie betrieben wird, deren Güte mit der Zeit variiert und mindestens einen Energiewandler der mit Energie betrieben wird, deren Güte in dem betrachteten Zeitraum nicht variiert, erfolgt, wobei folgende Schritte durchlaufen werden: - Legen der Laufzeiten in dem betrachteten Zeitraum - und bei Betrieb mit variablen Leistungsstufen, der Laufzeiten mit den höchsten Leistungsstufen - des Energiewandlers mit variabler Energiegüte auf die Zeitintervalle, in denen die variable Güte besser ist als die Güte des mindestens einen Energiewandlers mit konstanter Energiegüte, - Entsprechendes Ansteuern des mindestens einen Energiewandlers mit variabler Energiegüte unter Berücksichtigung der ausreichenden Temperierung über den Wärme- und/oder Kältespeicher und/oder die Speichermasse des Gebäudes.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Temperierung so erfolgt, dass mindestens ein Energiewandler als Kraft-Wärmekopplungseinheit betrieben wird und mindestens ein Energiewandler mit konstanter Energiegüte als Wärmeerzeuger nicht elektrisch betrieben wird, wobei das Verfahren zur Ansteuerung der Energiewandler - Kraft-Wärmekopplungseinheit und Energiewandler mit konstanter Energiegüte - folgende Schritte umfasst: - Prognose der Energieaufnahme von Kraft-Wärmekopplungseinheit und nicht elektrischem Wärmeerzeuger, - Prognose des Stromverbrauchs des Gebäudes vorzugsweise gemäß Anspruch 4, - Ermittlung des mittleren Heizenergieverbrauchs gemäß Anspruch 5, - Einteilung der Laufzeiten der Kraft-Wärmekopplungseinheit so, dass der Haushaltsstrombedarf maximal gedeckt wird, solange die dabei abgegebene Heizenergie kleiner oder gleich dem Heizenergieverbrauch ist, - Anpassung der Laufzeit durch Einteilung zusätzlicher Laufzeit, die mit Aufheizung des Wärmespeichers (3) verbunden ist, zu Zeiten mit geringster Güte des vom Netz bezogenen elektrischen Stroms und Vermeidung von Laufzeit zu Zeiten mit höchster Güte des Netzstroms, - Zuschalten des nicht elektrischen Wärmeerzeugers, wenn der Heizwärmeverbrauch durch die Kraft-Wärmekopplungseinheit und den Wärmespeicher (3) nicht abgedeckt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, wobei die Temperierung so erfolgt, dass mindestens ein elektrisch betriebener Energiewandler mit variabler Energiegüte und ein Batteriespeicher (6) berücksichtigt werden, wobei der Be- und Entladestrom der Batterie und der Ladezustand des Batteriespeichers (6) als weitere Messgröße erfasst werden, wobei der zukünftige Ladezustand aus prognostiziertem Gesamtstromverbrauch sowie prognostiziertem Ertrag der lokalen Stromerzeugungsanlage - vorzugsweise einer Photovoltaikanlage - berechnet wird und die Recheneinheit die Information über den durch den Batteriespeicher (6) verfügbaren Strom bei der Einteilung der Laufzeiten des mindestens einen elektrisch betriebenen Energiewandlers mit variabler Energiegüte in Bezug auf das hinterlegte Gütekriterium berücksichtigt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, wobei die Temperierung mit mindestens einem elektrisch betriebenen Energiewandler mit variabler Energiegüte, der mit einem Batteriespeicher (6) und optional einer lokalen Stromerzeugungsanlage gekoppelt ist, erfolgt, wobei die Entladung des Batteriespeichers (6) zu Zeiten verschoben wird, zu denen die aktuelle oder prognostizierte Güte des Netzstroms am geringsten ist, und zu denen gleichzeitig ein Stromverbrauch prognostiziert oder gemessen wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, wobei die Temperierung mit mindestens einem elektrisch betriebenen Energiewandler mit variabler Energiegüte, der mit einem Batteriespeicher (6) und optional einer lokalen Stromerzeugungsanlage gekoppelt ist, erfolgt, wobei der Batteriespeicher (6) mit Netzstrom hoher Güte beladen wird, wenn hierdurch gemäß Prognose späterer Stromverbrauch mit geringerer Güte vermieden wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-11, wobei die Temperierung so erfolgt, dass eine Funktions- und/oder Effizienzüberwachung durch folgende Schritte erfolgt: - Vergleich der erfassten, über einen vorbestimmten Zeitraum gemittelten Energieaufnahme mit der für diesen Zeitraum prognostizierten Energieaufnahme und/oder der anfangs für das Gebäude berechneten und im Datenspeicher (8b) hinterlegten und in Bezug auf die Einflussgrößen angepassten Energieaufnahme, - Optional Speichern der zeitlichen Entwicklung (Trend) der Abweichungen, - Ausgabe einer Meldung bei vorbestimmten Abweichungen der realen Energieaufnahme von der prognostizierten und/oder der ursprünglich geplanten und/oder ab einem vorbestimmten zeitlichen Trend der Abweichung.

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