Titel

Verfahren zur Energieverbrauchsbewertung einer Heizungsanlage sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Energieverbrauchsbewertung einer Heizungsanlage von zu beheizenden Räumen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12. Die Erfindung beschränkt sich nicht auf herkömmliche, mit fossilen Brennstoffen gefeuerte Heizungsanlagen im engeren Sinn, sondern lässt sich direkt auch auf allgemeine Anlagen zur Klimatisierung von Räumen übertragen.

Der Energieverbrauch einer Heizungsanlage zur Beheizung von Gebäuden und gegebenenfalls zur Erzeugung von Trinkwarmwasser wird im Wesentlichen von Wetter- bzw. Klimadaten, wie beispielsweise einer Außentemperatur, einer Sonneneinstrahlung und einer Windgeschwindigkeit sowie vom individuellen Nutzerverhalten wie gewünschte Raumlufttemperatur, Lüftungsverhalten, Heizdauer, Trinkwarmwasserverbrauch und Ähnlichem beeinflusst. Zwar können Heizungsanlagen üblicherweise eine momentane Geräteleistung kontinuierlich angeben, es ist aber kaum möglich, anhand dieser Information das Nutzerverhalten im Hinblick auf einen möglichst geringen Energieverbrauch zu optimieren.

Aufgrund des großen Einflusses veränderlicher Wetterbedingungen auf den Energieverbrauch der Heizungsanlage ist eine Energieverbrauchsbewertung daher nach herkömmlichem Vorgehen erst nach Ablauf eines geeigneten Vergleichszeitraumes, z. B. nach Ablauf eines Jahres möglich und daher sehr träge. Aufgrund des sehr langen Vergleichszeitraumes kann sich ein Nutzer üblicherweise an sein individuelles Nutzerverhalten nicht mehr erinnern. Der Einfluss des Nutzerverhaltens auf den Energieverbrauch ist daher kaum objektiv zu bewerten.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, mit dessen Hilfe der Einfluss des individuellen Nutzerverhalten sichtbar wird und mit dem eine Bewertung bereits nach relativ kurzer Zeit möglich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie des Patentanspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Bei einem Verfahren zur Energieverbrauchsbewertung einer Heizungsanlage ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein momentaner Energieverbrauch zusammen mit mindestens einem momentanen Wetterwert über einen vorgebbaren Zeitraum erfasst und daraus ein aktueller mittlerer Energieverbrauch und ein aktueller mittlerer Wetterwert gebildet werden, dass ein Referenz- Energieverbrauch ausgewählt wird, dessen Referenz- Wetterwert zumindest weitgehend mit dem aktuellen mittleren Wetterwert übereinstimmt, wobei der aktuelle mittlere Energieverbrauch mit dem Referenz- Energieverbrauch verglichen wird, beispielsweise durch Differenzbildung oder Prozentbildung. Die Erfassung von Energieverbrauch und Wetterwert kann periodisch oder aperiodisch erfolgen und beispielsweise von Wetterereignissen und Ähnlichem ausgelöst werden. Anstelle einer Erfassung und Mittelung eines Energieverbrauchs kann auch eine Leistung erfasst und gemittelt werden. Ferner kann anstelle eines mittleren Energieverbrauchs auch ein über den betrachteten Zeitraum akkumulierter Energieverbrauch betrachtet werden.

Der momentane Energieverbrauch bestimmt sich beispielsweise durch Multiplikation der aktuellen Leistung (z.B. Heiz- oder Feuerungsleistung) der Heizungsanlage mit einer Periodendauer. Durch Vergleich des mittleren Energieverbrauchs mit einem Referenz- Energieverbrauch, dem zumindest weitgehend identische Wetterbedingungen, insbesondere ein gleicher oder ein nur geringfügig abweichender Wetterwert wie eine mittlere Außentemperatur (Temperatur einer Außenumgebung), zugrunde liegen, lässt sich der Einfluss des Nutzerverhaltens auf den Energieverbrauch erkennen. Durch die Berücksichtigung der mittleren Wetterwerte erfolgt also ein Vergleich bei einem ähnlichen Lastfall der Heizungsanlage. Innerhalb eines oder weniger Tage oder Wochen ist es dadurch möglich, eine auf das Nutzerverhalten abzielende Energieverbrauchsbewertung durchzuführen, also beispielsweise anzugeben, ob an einem bestimmten Tag, bei dem eine Außentemperatur von 10°C vorherrschte, ein höherer Energieverbrauch vorlag als bei einem vorangegangenen Tag bei gleicher durchschnittlicher Außentemperatur. Damit kann die Bedeutung eines geänderten Nutzerverhaltens, beispielsweise eine Änderung der Raumtemperatur (Temperatur eines von der Heizungsanlage beheizten Innenraums), schnell erkannt werden und so ein künftiges Nutzerverhalten beeinflussen.

Vorzugsweise wird ein Ergebnis des Vergleichs zur Anzeige gebracht, wobei optional eine das Ergebnis des Vergleichs bewertende Information mit angezeigt wird, die eine Abweichung, insbesondere eine übermäßige Abweichung, kommentiert. Dabei kann auch eine Warnung ausgegeben werden. Die Abweichung besteht dabei insbesondere in einer Zunahme oder Abnahme des aktuellen mittleren Energieverbrauchs gegenüber dem Referenzwert. Eine übermäßige Abweichung ist dabei eine Abweichung, die größer ist als eine vorgebbare zulässige Abweichung.

Der mindestens eine momentane Wetterwert kann beispielsweise aus der Gruppe umfassend Außentemperatur (Temperatur einer den äußeren Umwelteinflüssen ausgesetzten Außenumgebung), Temperaturdifferenz zwischen einem von der Heizungsanlage beheizten Innenraum und einer Außenumgebung, Sonnenscheindauer (z.B. Sonnensichtbarkeitsdauer in der Außenumgebung), Sonnenscheinintensität (Strahlungsintensität), Windrichtung und Windstärke ausgewählt werden. Häufig wird dabei die Differenz zwischen Innenraumtemperatur und Außentemperatur gewählt, da diese zum einen relativ einfach erfassbar ist und zum anderen einen signifikanten Einfluss auf den Energieverbrauch hat. Gegebenenfalls können auch mehrere Wetterwerte erfasst und bei der Auswertung herangezogen werden. So wie der momentane Wetterwert entstammen auch der Referenz-Wetterwert und ein später eingeführter historischer mittlerer Wetterwert der oben genannten Wetterwertegru p pe.

Es wird besonders bevorzugt, dass als vorgebbarer Zeitraum eine Stunde, ein Tag, eine Woche, ein Monat, ein Vierteljahr oder ein Jahr ausgewählt wird. Insbesondere eine tageweise Erfassung ermöglicht eine direkte Beeinflussung des Nutzerverhaltens, da diesem in der Regel nach einem bzw. wenigen Tagen noch bewusst ist, welche Anforderungen (Raumtemperatur, Lüftungsverhalten etc.) er an die Heizungsanlage gestellt hatte. Während dieses vorgebbaren Zeitraums kann eine Erfassung von Energieverbrauch und Wetterwert(-en) beispielsweise kontinuierlich oder mittels diskreter Einzelmessungen einmal pro Sekunde, einmal pro 10 Sekunden, einmal pro Minute, oder in anderen regelmäßigen oder unregelmäßigen Zeitabständen erfolgen. Diese Zeitabstände können mit der oben erwähnten Periodendauer übereinstimmen. Die Mittelung geschieht beispielsweise als arithmetische Mittelwertbildung aus den Einzelmessungen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt der Vergleich zwischen dem aktuellen mittleren Energieverbrauch und dem mindestens einen Referenz- Energieverbrauch nur bei Vorliegen eines Referenz-Wetterwertes, dessen Abweichung zum aktuellen mittleren Wetterwert dem Betrag nach kleiner oder gleich einer vorgebbaren zulässigen Höchstabweichung ist. Bei Zugrundelegen eines Referenz-Wetterwertes „Temperaturdifferenz Innenraum zu Außenumgebung" kann dies beispielsweise eine Höchstabweichung im Bereich +/- 0,1 K bis +/" 1.0 K sein. Liegt ein solcher Referenz- Energieverbrauch mit solch„nahem" Referenz- Wetterwert (noch) nicht vor, so hat auch ein Energieverbrauchsvergleich noch keinen Sinn, das Ergebnis wäre für den Nutzer irreführend, demzufolge ist es in diesem Fall von Vorteil, auf die Vergleichsbildung zu verzichten, bis ein naher Referenzwert vorliegt. Dadurch ergeben sich gut vergleichbare, auf das Nutzerverhalten bezogene Ergebnisse. Bevorzugterweise wird der aktuelle mittlere Energieverbrauch zusammen mit dem entsprechenden aktuellen mittleren Wetterwert sowie optional mit seinem Tages-, Wochen-, Monats-, Vierteljahrs- oder Jahresdatum (entsprechend des vorgebbaren Zeitraums) als historischer mittlerer Energieverbrauch mit einem historischen mittleren Wetterwert sowie optional mit einem historischen Datum gespeichert. Diese Daten werden in einem Datenspeicher gespeichert und stehen dann zur weiteren Auswertung und Referenzierung zur Verfügung. Beispielsweise ist es dann möglich, das Nutzerverhalten aufgeschlüsselt nach Wochentagen anzeigen zu lassen. Darüber hinaus kann die Möglichkeit vorgesehen werden, zu den historischen Wertepaaren umfassend zumindest einen historischen mittleren Wetterwert und einen historischen mittlereren Energieverbrauch Kommentare des Nutzers zu hinterlegen. Beispielsweise können besondere Umstände wie erhöhte Innenraumtemperatur, erhöhte Lüftungsrate, Besuch, Party, Urlaub usw. gespeichert werden.

Der Referenz- Energieverbrauch kann aus einer Reihe von mindestens einem oder mehreren historischen mittleren Energieverbräuchen ausgewählt werden. Damit ist es mit geringem Aufwand möglich, einen Referenz- Energieverbrauch anzugeben.

Vorzugsweise wird ein Referenz- Energieverbrauch aus zumindest einem oder mehreren historischen mittleren Energieverbräuchen berechnet, wobei insbesondere aus zwei historischen mittleren Energieverbräuchen mit voneinander abweichenden historischen mittleren Wetterwerten ein für Vergleich und Bewertung geeigneter Referenz- Energieverbrauch abgeleitet wird, beispielsweise durch Interpolation oder Extrapolation. Es kann aber auch eine Bewertung der historischen mittleren Energieverbräuche vorgenommen und daraus der Referenz- Energieverbrauch abgeleitet werden. Der Referenz- Energieverbrauch kann alternativ auch mit Hilfe einer Simulation beziehungsweise Berechnung ermittelt und entsprechend hinterlegt werden.

In dem oben bereits erwähnten Datenspeicher können je historischem mittleren Wetterwert ein oder mehrere historische mittlere Energieverbräuche gespeichert werden. Beispielsweise können für einen historischen mittleren Wetterwert „Temperaturdifferenz Innenraum zu Außenumgebung" vom Wert 20 K genau zwei historische mittlere Energieverbräuche gespeichert werden, nämlich ein minimaler und ein maximaler historischer mittlerer Energieverbrauch. Damit kann dann ein Vergleich eines aktuellen mittleren Energieverbrauchs bei einer aktuellen mittleren Temperaturdifferenz von ebenfalls 20 K mit einem Bestverbrauch und einem Schlechtverbrauch angestellt werden. Der Nutzer erkennt damit das Energieverbrauchsspektrum, wie gering und wie hoch sein Energieverbrauch im Vergleich schon einmal war. Ein dritter historischer mittlerer Energieverbrauch zu dem selben historischen mittleren Wetterwert könnte ein durchschnittlicher historischer mittlerer Energieverbrauch sein, also ein mittlerer Energieverbrauch, der sich als Durchschnitt aus einer Vielzahl von historischen Energieverbräuchen bei gleichem mittleren Wetterwert errechnet.

Zur Verringerung äußerer Einflüsse auf die Energieverbrauchsbewertung werden zusätzlich zur mittleren Außentemperatur weitere Wetter- bzw. Klimadaten, insbesondere eine mittlere Sonnenscheindauer, eine mittlere Sonnenscheinintensität, eine Windstärke und/oder eine Windrichtung mit erfasst und bei der Auswahl des Referenz- Energiewertes berücksichtigt. Es wird also immer der Referenz- Energieverbrauch ausgewählt, dessen Wetterdaten weitestgehend mit den Wetterdaten des aktuellen mittleren Energieverbrauchs übereinstimmen. Eine Abweichung des aktuellen mittleren Energieverbrauchs von diesem Referenz- Energieverbrauch beruht dann im Wesentlichen auf dem Nutzerverhalten, da die Wettereinflüsse weitestgehend gleich sind.

In einer bevorzugten Weiterbildung werden ein für Trinkwarmwasserbereitung genutzter Energieverbrauch und ein für Raumheizung genutzter Energieverbrauch getrennt erfasst und mit Referenz- Energieverbrächen bewertet, wobei ein Vergleich mit den Referenz- Energieverbräuchen aufgeschlüsselt nach Energieverbrauch für Trinkwarmwasserbereitung und Energieverbrauch für Raumheizung durchgeführt wird. Dadurch ist das Nutzerverhalten noch detaillierter bewertbar, da beispielsweise direkt erkennbar ist, ob ein erhöhter Energieverbrauch auf einen höheren Bedarf an Trinkwarmwasserbereitung, auf eine Erhöhung der Raumtemperatur oder eine Änderung des Lüftungsverhaltens zurückzuführen ist. Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens erfasst und bewertet Zeiträume mit vermindertem Raumwärmebedarf getrennt. Solche Zeiträume können sein Tage, an denen es aufgrund der Temperatur der Außenumgebung zu einer Sommer/Winter- Umschaltung der Heizungsanlage kommt oder Zeiten mit einer (veränderten) Tag/Nacht- Temperatur-absenkung. Bei einer Sommer/Winter- Umschaltung schaltet die Heizungsanlage von einem Sommerbetrieb ohne Erfordernis zur Innenraumbeheizung auf Winterbetrieb mit eben jener Erfordernis um; dies kann zum Beispiel in den Übergangsjahreszeiten jeden Tag passieren. Eine Tag/Nacht- Temperaturabsenkung bewirkt eine verringerte Innenraum- Solltemperatur und eine verminderte Anforderung an eine Innenraumbeheizung.

Vorteilhafterweise werden dem aktuellen mittleren Energieverbrauch und/oder dem Referenz- Energieverbrauch Energiekosten zugeordnet, die insbesondere regel- oder unregelmäßig über eine Datenverbindung aktualisiert werden, wobei gegebenenfalls eine Differenz zwischen den Energiekosten des aktuellen mittleren Energieverbrauchs und den Energiekosten des Referenz- Energieverbrauchs prozentual und/oder absolut berechnet wird. Die Erfassung durch einen Nutzer wird damit stark vereinfacht, da es üblicherweise für den Nutzer interessant ist, welche Kosten durch die Heizungsanlage verursacht werden. Beispielsweise über eine Internetanbindung kann dabei automatisch eine tägliche Aktualisierung der Energiekosten erfolgen. Es ist aber auch möglich, Energiekosten manuell einzugeben und zu aktualisieren.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass sie mindestens ein Funktionselement zur Realisierung von Datenverarbeitungsfunktionen umfasst, ausgewählt aus der Gruppe Datenerfassung, Datenauswertung, Datenübertragung, Datenvergleich, Datenbewertung, Datenspeicherung sowie Daten- und Informationsanzeige, wobei über ein Datenübertragungselement Energieverbrauchsdaten und/oder Leistungsdaten von der Heizungsanlage und/oder Wetterdaten empfangbar sind. Die Funktionselemente können in verschiedenen miteinander kommunizierenden Geräten angeordnet sein, die Erfassung und Mittelung von Energieverbrauch und Wetterwert(-en) kann in einem Regelgerät der Heizungsanlage erfolgen, während die Speicherung, die Auswahl eines Referenzwertes, der Vergleich und die Bewertung in einem anderen, beispielsweise entfernten Gerät erfolgen.

So kann von der Vorrichtung zumindest ein Anzeigeelement, ein Auswerteelement, ein Empfangselement und ein Speicherelement umfasst sein, wobei über das Empfangselement aktuelle Leistungsdaten von der Heizungsanlage insbesondere drahtlos empfangbar sind. Die Vorrichtung kann beispielsweise als mobiles Telefon, als mobiler oder stationärer Computer ausgebildet sein. Über das Anzeigeelement ist die Erfassung der Informationen für einen Nutzer relativ einfach möglich. Dabei kann eine numerische und/oder eine graphische Darstellung erfolgen. Eine drahtlose Datenübertragung ist insbesondere über das Mobilfunknetz, über ein W-LAN (wireless local area network) oder Ähnliches möglich. Dabei können auch momentane Wetterwerte mit angezeigt werden und gegebenenfalls Vorhersagen für zu erwartende Energieverbräuche für einen gewissen Zeitraum getroffen werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit einer Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Verfahrensablauf.

In Figur 1 ist ein schematischer Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Aktuelle Leistungsdaten werden dabei von einer Heizungsanlage 1 bereitgestellt. Zusätzlich werden Wetterwerte, wie eine Außentemperatur, entweder ebenfalls von der Heizungsanlage 1, von einer zusätzlichen Wetterstation 2 oder über eine Datenverbindung bereitgestellt. Die Leistungsdaten und der oder die Wetterwerte werden dann in einer Vorrichtung 3 zur Durchführung des Verfahrens ausgewertet. Zunächst erfolgt dabei ein Empfang 4, 5 der Daten, also der aktuellen Leistung der Heizungsanlage und beispielsweise der Außentemperatur. Aus der aktuellen Leistung der Heizungsanlage wird dann ein momentaner Energieverbrauch 6 berechnet, indem die Leistung über die Zeit, bis ein neuer Wert für die Leistung übermittelt wird, integriert wird. Abschließend erfolgt eine Mittelwertbildung, also die Berechnung eines aktuellen mittleren Energieverbrauchs 7 und eines dazugehörigen, aktuellen mittleren Wetterwertes wie einer Außentemperatur 8. Dafür werden beispielsweise alle über einen vorgebbaren Zeitraum ermittelte Werte, der zum Beispiel einen Tag beträgt, berücksichtigt. Die Mittelwertbildung kann dabei beispielsweise durch einfache Addition der Werte, die zuvor auf gleiche Zeiträume normiert wurden, und Teilen durch die Anzahl der Werte erfolgen. Es ist aber auch denkbar, eine Gewichtung vorzunehmen und beispielsweise zu bestimmten Uhrzeiten aufgenommene Werte stärker oder weniger stark zu berücksichtigen.

Der so ermittelte aktuelle mittlere Energieverbrauch und der dazugehörige, aktuelle mittlere Wetterwert, beispielsweise eine aktuelle mittlere Außentemperatur, werden dann als Wertepaar in einem nächsten Schritt 9 gespeichert. Gegebenenfalls können dazu noch weitere Daten, wie beispielsweise Datum und Wochentag und/oder zusätzliche Wetterdaten mit hinterlegt werden.

Anschließend erfolgt die Auswahl eines Referenzwertes 10 auf Grundlage eines aktuellen mittleren Wetterwertes, beispielsweise einer aktuellen mittleren Außentemperatur und gegebenenfalls weiterer Wetterwerte. Der aktuelle mittlere Wetterwert soll dabei möglichst genau mit einem zum Referenz- Energieverbrauch gehörenden Referenz-Wetterwert übereinstimmen. Eine Abweichung bei einer Außentemperatur als Wetterwert kann beispielsweise in der Größenordnung zwischen 0 K bis 0,5 K oder 1 K liegen.

Anschließend wird ein Vergleich 11 zwischen dem aktuellen mittleren Energieverbrauch und dem Referenz- Energieverbrauch vorgenommen, beispielsweise eine Differenz ermittelt.

Gegebenenfalls nach einer weiteren Aufbereitung der Daten erfolgt anschließend eine Anzeige 12, durch die die durchgeführte Energieverbrauchsbewertung einem Nutzer einfach zugänglich wird. Dieser kann daraufhin sein Nutzerverhalten analysieren und anpassen, um einen möglichst geringen Energieverbrauch zu bekommen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren erfolgt also eine Energieverbrauchsbewertung, bei der nur hinsichtlich der Wetterbedingungen vergleichbare Energieverbräuche miteinander verglichen werden und damit sehr leicht erkennbar ist, wie sich ein individuelles Nutzerverhalten auf den Energieverbrauch auswirkt. Beispielsweise ist ein Absenken beziehungsweise Erhöhen der Innenraumtemperatur durch eine Änderung des aktuellen mittleren Energieverbrauchs im Verhältnis zum Referenz- Energieverbrauch direkt erkennbar, wobei äußere Einflüsse ausgefiltert werden. Ohne Expertenwissen kann so eine einfache und schnelle Anpassung des Nutzerverhaltens erfolgen, um den Energieverbrauch zu minimieren und damit eine Kostensenkung zu erzielen.

Die Erfindung ist nicht auf das vorgenannte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar.