DE102024100209A1

DE102024100209A1 - Method for controlling a heating system, heating system, control device and smart home system

Info

Publication number: DE102024100209A1
Application number: DE102024100209.3A
Authority: DE
Inventors: Peter Bornscheuer
Original assignee: Viessmann Climate Solutions SE
Current assignee: Viessmann Holding International De GmbH
Priority date: 2023-02-03
Filing date: 2024-01-04
Publication date: 2024-08-08

Abstract

Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Steuern eines Heizungssystems 10 eines Gebäudes 200 mit zumindest einem durch das Heizungssystem 10 beheizbaren Raum 201 bereit, welches ein Bereitstellen eines Sollwerts für eine Raumtemperatur in dem zumindest einen Raum 201 des Gebäudes 200, ein Empfangen einer auf einer Weckervorrichtung 20, 21 eingestellten Weckuhrzeit, ein Ermitteln eines Zielzeitpunkts, zu dem die Raumtemperatur den bereitgestellten Sollwert erreicht haben soll, auf Basis der empfangenen Weckuhrzeit, ein Erfassen eines Istwerts der Raumtemperatur, ein Ermitteln einer Aufheizdauer für den zumindest einen Raum 201 in Abhängigkeit des bereitgestellten Sollwerts und des erfassten Istwerts der Raumtemperatur und ein Steuern des Heizungssystems 10 zum Aufheizen des zumindest einen Raumes 201 umfasst, wobei das Steuern des Heizungssystems 10 in Abhängigkeit des ermittelten Zielzeitpunkts und der ermittelten Aufheizdauer erfolgt.

The invention provides a method for controlling a heating system 10 of a building 200 with at least one room 201 that can be heated by the heating system 10, which comprises providing a setpoint for a room temperature in the at least one room 201 of the building 200, receiving an alarm time set on an alarm device 20, 21, determining a target time at which the room temperature should have reached the provided setpoint on the basis of the received alarm time, detecting an actual value of the room temperature, determining a heating time for the at least one room 201 depending on the provided setpoint and the detected actual value of the room temperature, and controlling the heating system 10 to heat the at least one room 201, wherein the control of the heating system 10 takes place depending on the determined target time and the determined heating time.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Heizungssystems, ein Heizungssystem, eine Steuervorrichtung zum Einsatz in dem Heizungssystem und ein Smarthome-System.The present invention relates to a method for controlling a heating system, a heating system, a control device for use in the heating system and a smart home system.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Aus dem Stand der Technik sind Systeme bekannt, die eine verbesserte Steuerung von ein oder mehreren Subsystemen eines Gebäudes gestatten, wie zum Beispiel eines Heizungssystems, eines Lüftungssystems oder eines Klimatisierungssystems. Besagte Systeme werden oft auch als Smarthome-Systeme bezeichnet, was als Oberbegriff für eine „intelligente“ und eine aufeinander angepasste und selbstlernende Steuerung der Subsysteme unter Zuhilfenahme einer Vielzahl von Datenquellen, umfassend Sensoren, mobile Endgeräte usw., verstanden wird.Systems are known from the state of the art that allow improved control of one or more subsystems of a building, such as a heating system, a ventilation system or an air conditioning system. These systems are often also referred to as smart home systems, which is understood as a generic term for an "intelligent" and mutually adapted and self-learning control of the subsystems with the help of a variety of data sources, including sensors, mobile devices, etc.

Das Ziel der Smarthome-Systeme ist es, die Steuerung der Subsysteme optimal an Umgebungsbedingungen und an Gewohnheiten der Bewohner des Gebäudes anzupassen, um so nicht nur das Komfortempfinden für die Bewohner zu steigern, sondern auch den Energiebedarf und damit die Betriebskosten zu minimieren.The aim of smart home systems is to optimally adapt the control of the subsystems to environmental conditions and to the habits of the building's residents in order to not only increase the residents' sense of comfort, but also to minimize energy consumption and thus operating costs.

So soll beispielsweise die Temperatur in einem Raum des Gebäudes möglichst nur während einer Anwesenheit eines Bewohners auf einem vorgegebenen Sollwert gehalten werden und im Abwesenheitsfall auf ein energiesparendes Niveau herabgesenkt werden. Die Anwesenheit ist dabei ein variierender und selten systematischer Faktor, den es bei der Steuerung zu berücksichtigen gilt, um beispielsweise einen besonders energiesparenden Übergang zwischen verschiedenen Betriebszuständen umzusetzen.For example, the temperature in a room in the building should only be kept at a specified setpoint when a resident is present and should be reduced to an energy-saving level when they are absent. Presence is a varying and rarely systematic factor that must be taken into account in the control system in order to implement a particularly energy-saving transition between different operating states, for example.

Ein weiteres Beispiel hierzu ist der Übergang zwischen einem Tagesbetrieb und einem energiesparenderen Nachtbetrieb eines oder mehrere Subsysteme, insbesondere eines Heizungssystems des Gebäudes, der sich vorzugsweise an den individuellen und sich verändernden Schlafgewohnheiten der Bewohner orientieren sollte.Another example is the transition between daytime operation and more energy-efficient nighttime operation of one or more subsystems, in particular a building's heating system, which should preferably be based on the individual and changing sleeping habits of the residents.

In diesem Kontext offenbart die US 2015 300 392 A1 ein Smarthome-System für ein Gebäude, umfassend ein Heizungssystem zum Heizen des Gebäudes und eine zentral bereitgestellte Weckervorrichtung. Die Weckervorrichtung kann beispielsweise als Teil einer Cloud ausgeführt sein und gestattet einem Bewohner bzw. Nutzer des Smarthome-Systems das Einstellen einer individuellen Weckuhrzeit, zu der dieser geweckt werden möchte, beispielsweise durch akustische Signalgebung. In Abhängigkeit dieser Weckuhrzeit erfolgt letztlich eine Umschaltung des Heizungssystems aus einer Nachtabsenkung (Nachtbetrieb) in einen Tagesbetrieb, sodass eine Gebäudetemperatur einen vom Bewohner gewünschten Sollwert für den Tagesbetrieb erreicht, idealerweise noch bevor dieser erwachtIn this context, the US 2015 300 392 A1 a smart home system for a building, comprising a heating system for heating the building and a centrally provided alarm device. The alarm device can be designed as part of a cloud, for example, and allows a resident or user of the smart home system to set an individual alarm time at which they would like to be woken up, for example by an acoustic signal. Depending on this alarm time, the heating system ultimately switches from night-time reduction (night mode) to daytime mode, so that a building temperature reaches a target value for daytime mode desired by the resident, ideally before they wake up.

Ein Problem ist hierbei, dass selbst der Einsatz derartig moderner Steuerungen teilweise zu unnötigen Heizperioden führt, weil beispielsweise der gewünschte Sollwert zu früh erreicht wird, was im Regelfall zu unnötig hohen Energiekosten führt. Die Energiekosten lassen sich dabei insbesondere durch ein zeitliches Integral einer Temperaturdifferenz zwischen der Raumtemperatur und einer Außentemperatur des Gebäudes außerhalb des Gebäudes beschreiben. Je länger also der in den meisten Fällen oberhalb der Außentemperatur liegende Sollwert gehalten wird, umso höher fallen die Energiekosten aus.One problem here is that even the use of such modern controls sometimes leads to unnecessary heating periods because, for example, the desired setpoint is reached too early, which usually leads to unnecessarily high energy costs. The energy costs can be described in particular by a time integral of a temperature difference between the room temperature and an outside temperature of the building outside the building. The longer the setpoint, which in most cases is above the outside temperature, is maintained, the higher the energy costs are.

Weiterhin kann es unter Umstände auch zu einem verspäteten Erreichen des gewünschten Sollwerts kommen, was wiederum zu einem schlechten Komfortempfinden und damit zu Unzufriedenheit der Bewohner führt.Furthermore, under certain circumstances, the desired setpoint may be reached late, which in turn leads to a poor feeling of comfort and thus to dissatisfaction among residents.

ZusammenfassungSummary

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gegenüber dem Stand der Technik effizientere Möglichkeit zum Steuern eines Heizungssystems eines Gebäudes bereitzustellen, welches insbesondere die Energiekosten verringert und ein Komfortempfinden für die Bewohner erhöhtAn object of the present invention is to provide a more efficient way of controlling a heating system of a building than the prior art, which in particular reduces energy costs and increases a sense of comfort for the residents

Zur Lösung dieser Aufgabe werden das Verfahren nach Anspruch 1, das Heizungssystem nach Anspruch 13, die Steuervorrichtung nach Anspruch 14 und das Smarthome-System nach Anspruch 15 bereitgestellt.To solve this problem, the method according to claim 1, the heating system according to claim 13, the control device according to claim 14 and the smart home system according to claim 15 are provided.

Die jeweiligen abhängigen Ansprüche beziehen sich dabei auf bevorzugte Ausführungsformen, die jeweils für sich genommen oder in Kombination bereitgestellt werden können.The respective dependent claims relate to preferred embodiments, which can be provided individually or in combination.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Steuern eines Heizungssystems eines Gebäudes mit zumindest einem durch das Heizungssystem beheizbaren Raum bereitgestellt Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines Sollwerts für eine Raumtemperatur in dem zumindest einen Raum des Gebäudes, ein Empfangen einer auf einer Weckervorrichtung eingestellten Weckuhrzeit, ein Ermitteln eines Zielzeitpunkts, zu dem die Raumtemperatur den bereitgestellten Sollwert erreicht haben soll, auf Basis der empfangenen Weckuhrzeit, ein Erfassen eines Istwerts der Raumtemperatur und ein Steuern des Heizungssystems zum Aufheizen des zumindest einen Raumes. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Ermitteln einer Aufheizdauer für den zumindest einen Raum in Abhängigkeit des bereitgestellten Sollwerts und des erfassten Istwerts der Raumtemperatur, wobei das Steuern des Heizungssystems in Abhängigkeit des ermittelten Zielzeitpunkts und der ermittelten Aufheizdauer erfolgt.According to the invention, a method is provided for controlling a heating system of a building with at least one room that can be heated by the heating system. The method comprises providing a setpoint value for a room temperature in the at least one room of the building, receiving an alarm time set on an alarm device, determining a target time at which the room temperature temperature should have reached the provided target value, based on the received wake-up time, detecting an actual value of the room temperature and controlling the heating system to heat up the at least one room. The method further comprises determining a heating time for the at least one room depending on the provided target value and the detected actual value of the room temperature, wherein the heating system is controlled depending on the determined target time and the determined heating time.

Durch das Verfahren kann ein besonders effizientes Steuern des Heizungssystems zum Erreichen des Sollwerts in dem zumindest einen Raum umgesetzt werden, da durch das Zusammenspiel aus Aufheizdauer und Zielzeitpunkt für jede Ausgangssituation ein nahezu punktgenaues Erreichen des Sollwerts zum gewünschten Zielzeitpunkt umgesetzt werden kann.The method enables particularly efficient control of the heating system to achieve the target value in at least one room, since the interaction of heating-up time and target time enables the target value to be achieved almost precisely at the desired target time for each initial situation.

So kann ein zu frühes oder gar zu spätes Erreichen des Sollwerts zuverlässig vermieden werden, wobei Ersteres zu unnötigen Energiekosten und Letzteres zu einem schlechten Komfortempfinden der Bewohner führen würde.In this way, reaching the setpoint too early or even too late can be reliably avoided, whereby the former would lead to unnecessary energy costs and the latter would lead to a poor feeling of comfort for the residents.

Die Aufheizdauer ist hierbei als vorhergesagte Aufheizdauer zu verstehen und beschreibt eine vorhergesagte zeitliche Dauer, die das Heizungssystem benötigt, um die Raumtemperatur in dem betreffenden Raum ausgehend vom Istwert auf den bereitgestellten Sollwert zu bringen.The heating-up time is to be understood as a predicted heating-up time and describes a predicted period of time that the heating system needs to bring the room temperature in the room in question from the actual value to the provided setpoint.

Durch Verwendung des auf Basis der Weckuhrzeit ermittelten Zielzeitpunkts kann insbesondere ein morgendliches Aufheizen des zumindest einen Raumes optimal an Schlafgewohnheiten des Bewohners angepasst werden. Die Kombination aus Weckuhrzeit und Aufheizdauer stellt dabei sicher, dass ein oder mehrere Räume die gewünschte Raumtemperatur mehr oder weniger exakt zum Zeitpunkt des Aufwachens des Bewohners erreicht haben. So wird ein hohes Komfortempfinden bei zeitgleich minimalem Energieverbrauch sichergestellt, wenn der betreffende Raum (z. B. das Badezimmer) beim Betreten des Bewohners am frühen Morgen bereits die gewünschte Raumtemperatur erreicht hat.By using the target time determined based on the wake-up time, the morning heating of at least one room can be optimally adapted to the resident's sleeping habits. The combination of wake-up time and heating duration ensures that one or more rooms have reached the desired room temperature more or less exactly at the time the resident wakes up. This ensures a high level of comfort with minimal energy consumption if the room in question (e.g. the bathroom) has already reached the desired room temperature when the resident enters early in the morning.

Die empfangene Weckuhrzeit enthält üblicherweise noch eine Datumsangabe des Tages, für den diese eingestellt werden soll, sodass der Zielzeitpunkt, der insbesondere der eingestellten Weckuhrzeit entspricht, eindeutig ermittelt werden kann. Fehlt es an einer solchen Datumsangabe, kann vereinfacht der nachfolgende Tag angenommen werden.The received alarm time usually contains the date of the day for which it is to be set, so that the target time, which corresponds in particular to the set alarm time, can be clearly determined. If such a date is missing, the following day can be assumed for simplicity.

Die Weckuhrzeit wird üblicherweise für einen Tag eingestellt, der auf den Tag folgt, an dem die besagte Einstellung an der Weckervorrichtung erfolgte. Vorzugsweise kann eine individuelle Weckuhrzeit für mehrere Tage festgelegt werden, aus denen für jeden Tag jeweils ein entsprechender Zielzeitpunkt ermittelt werden kann.The alarm time is usually set for a day following the day on which the alarm device was set. Preferably, an individual alarm time can be set for several days, from which a corresponding target time can be determined for each day.

In einer alternativen, gegenwärtig nicht beanspruchten Variante umfasst das vorstehende Verfahren statt der Schritte des Empfangens der auf der Weckervorrichtung eingestellten Weckuhrzeit und des Ermittelns des Zielzeitpunkts auf Basis der empfangenen Weckuhrzeit ein Empfangen einer von einer Schlafüberwachungsvorrichtung, insbesondere einer einen Schlaf eines Bewohners überwachenden Smartwatch, ermittelten Aufwachzeit des Bewohners, und/oder ein Empfangen einer oder mehrerer von der Schlafüberwachungsvorrichtung erfasster tatsächlicher Aufwachzeiten des Bewohners, und ein Ermitteln eines Zielzeitpunkts, zu dem die Raumtemperatur den gewünschten Sollwert erreicht haben soll, auf Basis der empfangenen ermittelten Aufwachzeit und/oder der empfangenen tatsächlichen Aufwachzeiten.In an alternative variant not currently claimed, instead of the steps of receiving the wake-up time set on the alarm device and determining the target time based on the received wake-up time, the above method comprises receiving a wake-up time of the resident determined by a sleep monitoring device, in particular a smartwatch monitoring a resident's sleep, and/or receiving one or more actual wake-up times of the resident recorded by the sleep monitoring device, and determining a target time at which the room temperature should have reached the desired setpoint value based on the received determined wake-up time and/or the received actual wake-up times.

Auf diese Weise wird eine Möglichkeit zur Steuerung des Heizungssystems in Abhängigkeit der Schlafgewohnheiten des Bewohners bereitgestellt, die im Vergleich zur Ausführung mit gekoppelter Weckervorrichtung keine vorherige Nutzereingabe des Bewohners erfordert.In this way, a possibility is provided to control the heating system depending on the sleeping habits of the resident, which, in comparison to the version with a coupled alarm device, does not require any prior user input from the resident.

Die Schlafüberwachungsvorrichtung kann Puls und/oder die elektrischen Herzströme erfassen und daraus auf die Schlafphase und ein bevorstehendes Aufwachen schließen. Basierend darauf kann der Zielzeitpunkt „Aufwachen“ besonders effizient auch ohne Weckervorrichtung vorhergesagt werden. Erfasste tatsächliche Aufwachzeiten der vergangenen Tage können dabei die Vorhersage verbessern.The sleep monitoring device can record the pulse and/or the electrical currents of the heart and use this to determine the sleep phase and whether a person is about to wake up. Based on this, the target time of “wake up” can be predicted particularly efficiently, even without an alarm clock. Recorded actual wake-up times from previous days can improve the prediction.

In einer bevorzugten Ausführungsform beschreibt die Aufheizdauer dabei die vorhergesagte Aufheizdauer für einen Nennbetrieb des Heizungssystems. Der Nennbetrieb zeichnet sich dabei durch eine in einem Nennbereich liegende Heizleistung aus, der üblicherweise werkseitig vorgegeben bzw. eingestellt ist.In a preferred embodiment, the heating time describes the predicted heating time for nominal operation of the heating system. Nominal operation is characterized by a heating output within a nominal range, which is usually specified or set at the factory.

Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der Zielzeitpunkt stets auch bei Nennbetrieb des Heizungssystems erreicht wird, sodass ein Betrieb zum zeitgenauen Erreichen des Sollwerts keinen unvorteilhaften Betriebszustand erfordert, zum Beispiel ein Betrieb bei maximaler Heizleistung. Dadurch kann unter anderem der Verschleiß des Heizungssystems gesenkt und dessen Lebensdauer erhöht werden. Die Heizleistung des Heizungssystems bestimmt dabei den Wärmeeintrag bzw. den maximalen Wärmeeintrag, der in den zu heizenden Raum abgegeben werden kann.In this way, it can be ensured that the target time is always reached even when the heating system is operating at nominal speed, so that operation to reach the setpoint at the right time does not require an unfavorable operating state, for example operation at maximum heating output. This can reduce wear and tear on the heating system and increase its service life, among other things. The heating output of the heating system The system determines the heat input or the maximum heat input that can be released into the room to be heated.

In einer bevorzugten Ausführungsform kommt das Verfahren im Zuge eines zu steuernden Übergangs eines Betriebszustandes des Heizungssystems von einem ersten Betriebszustand in einen zweiten Betriebszustand zum Einsatz, so beispielsweise von einem Tagesbetrieb in einen energiesparenderen Nachtbetrieb oder umgekehrtIn a preferred embodiment, the method is used in the course of a controlled transition of an operating state of the heating system from a first operating state to a second operating state, for example from daytime operation to a more energy-saving nighttime operation or vice versa.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Verfahren aber auch im Zuge eines zu steuernden Übergangs der Raumtemperatur von einem bereitgestellten vorhergehenden Sollwert auf den bereitgestellten (neuen) Sollwert zum Einsatz kommen, wobei Letzterer zum ermittelten Zielzeitpunkt erreicht werden soll.In a preferred embodiment, however, the method can also be used in the course of a transition of the room temperature to be controlled from a provided previous setpoint value to the provided (new) setpoint value, whereby the latter is to be reached at the determined target time.

Durch Einsatz des Verfahrens können besagte Übergänge besonders effizient, also energiesparend, und als für den Bewohner als komfortabel empfunden umgesetzt werden.By using this method, the transitions can be implemented particularly efficiently, i.e. in an energy-saving manner, and in a way that is perceived as comfortable for the resident.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin ein Bereitstellen einer Aufheizdauerfunktion, die zumindest in Abhängigkeit einer Ausgangstemperatur und einer Zieltemperatur eine raumspezifische Aufheizdauer beschreibt, die das Heizungssystem in einem Heizbetrieb benötigt, um die Raumtemperatur in dem zumindest einen Raum ausgehend von der Ausgangstemperatur auf die Zieltemperatur aufzuheizen, wobei das Ermitteln der Aufheizdauer auf Basis der bereitgestellten Aufheizdauerfunktion mit dem erfassten Istwerts der Raumtemperatur als Ausgangstemperatur der Aufheizdauerfunktion und dem bereitgestellten Sollwerts als Zieltemperatur der Aufheizdauerfunktion erfolgt.In a preferred embodiment, the method further comprises providing a heating duration function which, at least as a function of an initial temperature and a target temperature, describes a room-specific heating duration which the heating system requires in a heating mode in order to heat the room temperature in the at least one room from the initial temperature to the target temperature, wherein the determination of the heating duration is carried out on the basis of the provided heating duration function with the detected actual value of the room temperature as the initial temperature of the heating duration function and the provided setpoint value as the target temperature of the heating duration function.

Die Aufheizdauerfunktion ist dabei als jedwede Zuordnung zu verstehen, die jedem Element einer Eingangsmenge ein Element aus einer Zielmenge (Ausgangsgröße) zuordnet. Ein Element der Eingangsmenge kann dabei auch eine Zusammenstellung von mehreren Größen sein, die nachfolgend als Eingangsgrößen der Aufheizdauerfunktion bezeichnet sein sollen. Besagte Zuordnung kann dabei beispielsweise und nicht erschöpfend als mathematische Funktion (zum Beispiel als einfaches oder multivariates Polynom), als Wertetabelle, als Kennlinie oder als Kennfeld ausgeführt sein.The heating duration function is to be understood as any assignment that assigns an element from a target set (output variable) to each element of an input set. An element of the input set can also be a combination of several variables, which are referred to below as input variables of the heating duration function. Said assignment can be implemented, for example and not exhaustively, as a mathematical function (for example as a simple or multivariate polynomial), as a table of values, as a characteristic curve or as a characteristic field.

Beispielsweise beruhen Elemente der Eingangsmenge auf einer Differenz von erfasstem Istwert und bereitgestelltem Sollwert als Eingangsgrößen, denen eine (vorhergesagte) raumspezifischen Aufheizdauer als Ausgangsgröße zugeordnet ist. In diesem Fall ist die Aufheizdauer lediglich von einer Temperaturdifferenz und nicht von einem absoluten Temperaturniveau abhängig, was die Umsetzung besonders einfach macht.For example, elements of the input quantity are based on a difference between the recorded actual value and the provided setpoint as input variables, to which a (predicted) room-specific heating time is assigned as an output variable. In this case, the heating time depends only on a temperature difference and not on an absolute temperature level, which makes implementation particularly easy.

Zur Verbesserung der Genauigkeit bei der Vorhersage der Aufheizdauer kann auch ein absolutes Temperaturniveau miteinbezogen werden, als dass die Elemente der Eingangsmenge nicht lediglich auf einer Differenz von Istwert und Sollwert beruhen.To improve the accuracy of the heating-up time prediction, an absolute temperature level can also be included so that the elements of the input quantity are not based solely on a difference between the actual value and the setpoint.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin ein Erfassen eines Istwerts einer Außentemperatur des Gebäudes, wobei die durch die bereitgestellte Aufheizdauerfunktion beschriebene raumspezifische Aufheizdauer zusätzlich von der Außentemperatur des Gebäudes als weitere Eingangsgröße der Aufheizdauerfunktion abhängig ist, und wobei das Ermitteln der Aufheizdauer auf Basis der bereitgestellten Aufheizdauerfunktion mit dem erfassten Istwert der Außentemperatur als weiterer Eingangsgröße erfolgt.In a preferred embodiment, the method further comprises detecting an actual value of an outside temperature of the building, wherein the room-specific heating time described by the provided heating time function is additionally dependent on the outside temperature of the building as a further input variable of the heating time function, and wherein the determination of the heating time is carried out on the basis of the provided heating time function with the detected actual value of the outside temperature as a further input variable.

Damit wird die Aufheizdauerfunktion um eine Eingangsgröße erweitert, wodurch eine noch genauere Vorhersage der Aufheizdauer ermöglicht wird, in dem die Außentemperatur des Gebäudes berücksichtigt wird. So wird bei ansonsten gleicher Heizleistung und gleichen Ausgangs- und Zieltemperaturen die Aufheizdauer bei niedrigen Außentemperaturen höher ausfallen als bei höheren Außentemperarturen, was nun durch die Aufheizdauerfunktion berücksichtigt werden kann.This adds an input value to the heating duration function, which enables an even more accurate prediction of the heating duration by taking the outside temperature of the building into account. With otherwise the same heating output and the same starting and target temperatures, the heating duration will be longer at low outside temperatures than at higher outside temperatures, which can now be taken into account by the heating duration function.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Heizungssystem im Heizbetrieb zumindest in zwei Betriebszuständen mit jeweils unterschiedlichen Heizleistungsbereichen betrieben werden, wobei das Verfahren weiterhin ein Ermitteln (oder ein Auslesen) eines eingestellten Heizleistungsbereichs des Heizungssystems für den Heizbetrieb umfasst, wobei die durch die bereitgestellte Aufheizdauerfunktion beschriebene raumspezifische Aufheizdauer zusätzlich von der Heizleistung des Heizungssystems als weitere Eingangsgröße der Aufheizdauerfunktion abhängig ist, und wobei das Ermitteln der Aufheizdauer auf Basis der bereitgestellten Aufheizdauerfunktion mit einem Heizleistungswert aus dem erfassten eingestellten Heizleistungsbereich als weiterer Eingangsgröße erfolgt.In a preferred embodiment, the heating system can be operated in heating mode in at least two operating states, each with different heating power ranges, wherein the method further comprises determining (or reading out) a set heating power range of the heating system for heating mode, wherein the room-specific heating time described by the provided heating time function is additionally dependent on the heating power of the heating system as a further input variable of the heating time function, and wherein the determination of the heating time is carried out on the basis of the provided heating time function with a heating power value from the detected set heating power range as a further input variable.

Damit wird die Aufheizdauerfunktion um eine Eingangsgröße erweitert, wodurch eine noch genauere Vorhersage der Aufheizdauer ermöglicht wird.This extends the heating duration function by an input variable, which enables an even more accurate prediction of the heating duration.

Vorzugsweise wird der niedrigste Heizleistungswert aus dem Heizleistungsbereich als Eingangsgröße verwendet, wodurch eine eher konservative Vorhersage der Aufheizdauer vorliegt. Alternativ und nicht beschränkend kann auch ein Mittelwert des Heizleistungsbereichs als Eingangsgröße verwendet werden.Preferably, the lowest heating power value from the heating power range is used as the input value, which results in a more consistent vative prediction of the heating time. Alternatively and without limitation, an average value of the heating power range can also be used as an input variable.

Bei den vorstehend beschriebenen Betriebszuständen kann es sich beispielsweise um einen Energiesparbetrieb, einen Normalbetrieb (Nennbetrieb) oder einen Schnellheizbetrieb handeln, die sich jeweils durch unterschiedliche Heizleistungsbereiche auszeichnen, wobei die jeweils mittleren Heizleistungen ausgehend vom Energiesparbetrieb, über den Nennbetrieb bis hin zum Schnellheizbetrieb zunehmen.The operating states described above can be, for example, energy-saving mode, normal mode (nominal mode) or rapid heating mode, each of which is characterized by different heating output ranges, with the average heating outputs increasing from energy-saving mode, through nominal mode, to rapid heating mode.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Steuern des Heizungssystems ein Einstellen zumindest eines die Heizleistung bestimmenden Betriebsparameters des Heizungssystems in Abhängigkeit der ermittelten Aufheizdauer und besonders bevorzugt in zusätzlicher Abhängigkeit des bereitgestellten Sollwerts. Weiter bevorzugt erfolgt das Steuern dabei in zusätzlicher Abhängigkeit vom erfassten Istwert der Raumtemperatur und/oder vom erfassten Istwert der Außentemperatur.In a preferred embodiment, the control of the heating system comprises setting at least one operating parameter of the heating system that determines the heating output as a function of the determined heating time and particularly preferably as an additional function of the setpoint value provided. More preferably, the control is carried out as an additional function of the recorded actual value of the room temperature and/or the recorded actual value of the outside temperature.

In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Einstellen des die Heizleistung bestimmenden Betriebsparameters derart, dass ein Wirkungsgrad des Heizungssystems zum Heizen des zumindest einen Raumes maximiert wird, wodurch die Energiekosten weiter reduziert, insbesondere minimiert werden können.In a preferred embodiment, the operating parameter determining the heating output is adjusted in such a way that an efficiency of the heating system for heating the at least one room is maximized, whereby the energy costs can be further reduced, in particular minimized.

Die Berücksichtigung des Wirkungsgrades sollte dabei vorzugsweise nicht zu einem verspäteten Erreichen des Sollwerts nach dem Zielzeitpunkt erfolgen, als dass das zeitgenaue Erreichen gegenüber der Wirkungsgradmaximierung Vorrang genießt.The efficiency should preferably not be taken into account when the target value is reached too late after the target time, as timely achievement takes priority over efficiency maximization.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin ein Ermitteln der Aufheizdauerfunktion auf Basis einer maschinellen Lernphase, insbesondere unter Verwendung eines neuronalen Netzes, wiederum umfassend ein Erfassen von Trainingsdaten über einen vorbestimmten Zeitraum hinweg, wobei die erfassten Trainingsdaten eine Vielzahl von Wertekombinationen der Eingangsgrößen der Aufheizdauerfunktion und eine dazugehörige tatsächliche Aufheizdauer umfassen, und ein Ermitteln der Aufheizdauerfunktion auf Basis der erfassten Trainingsdaten, wobei die ermittelte Aufheizdauerfunktion zur weiteren Verwendung im Verfahren bereitgestellt wird (als bereitgestellte Aufheizdauerfunktion).In a preferred embodiment, the method further comprises determining the heating duration function on the basis of a machine learning phase, in particular using a neural network, again comprising collecting training data over a predetermined period of time, wherein the collected training data comprises a plurality of value combinations of the input variables of the heating duration function and an associated actual heating duration, and determining the heating duration function on the basis of the collected training data, wherein the determined heating duration function is provided for further use in the method (as a provided heating duration function).

Das Ermitteln kann unter Verwendung bekannter Algorithmen des maschinellen Lernens erfolgen, so zum Beispiel Regressionsverfahren, neuronale Netze oder Optimierungsalgorithmen, wie beispielsweise Least-Square- oder Particle-Swarm-Algorithmen.The determination can be done using well-known machine learning algorithms, such as regression methods, neural networks or optimization algorithms, such as least squares or particle swarm algorithms.

Durch die Lernphase kann die Aufheizdauerfunktion individuell für jeden Raum und weitestgehend ohne vorherige Dateneingabe seitens des Bewohners oder eines Installateurs des Heizungssystems ermittelt werden. Dadurch wird für das erfindungsgemäße Verfahren, wie auch für das später beschriebene erfindungsgemäße Heizungssystem, eine smarte Funktionalität bereitgestellt, im Wege derer das raumspezifische Aufheizverhalten selbständig erlernt werden kann, um anschließend beim Steuern des Heizungssystems berücksichtigt zu werden.The learning phase allows the heating duration function to be determined individually for each room and largely without prior data input by the resident or an installer of the heating system. This provides a smart functionality for the method according to the invention, as well as for the heating system according to the invention described later, by means of which the room-specific heating behavior can be learned independently in order to then be taken into account when controlling the heating system.

In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Erfassen von Trainingsdaten während einer oder mehrerer Heizphasen zum Aufheizen des zumindest einen Raumes und umfasst dabei für jede der ein oder mehreren Heizphasen jeweils ein Erfassen eines eingestellten Sollwerts für die Raumtemperatur, ein Erfassen eines Istwerts für jede der Eingangsgrößen der Aufheizdauerfunktion zu einem ersten Zeitpunkt, ein Erfassen eines zeitlichen Verlaufs der Raumtemperatur in dem zumindest einen Raum, ein Erfassen eines zweiten Zeitpunkts, an dem der zeitliche Verlauf der Raumtemperatur den eingestellten Sollwert erreicht oder einen in Abhängigkeit des eingestellten Sollwerts vordefinierten Temperaturgrenzwert überschreitet, vorzugsweise liegt dieser 0,5 °C unterhalb des bereitgestellten Sollwerts, noch mehr bevorzugt 0,25 °C und besonders bevorzugt fällt der Temperaturgrenzwert mit dem Sollwert zusammen, ein Ermitteln einer tatsächlichen Aufheizdauer auf Basis des erfassten zweiten Zeitpunkts und des ersten Zeitpunkts und ein Abspeichern von zumindest der ermittelten tatsächlichen Aufheizdauer und der erfassten Istwerte der Eingangsgrößen als eine Wertekombination in den Trainingsdaten.In a preferred embodiment, the recording of training data takes place during one or more heating phases for heating the at least one room and comprises, for each of the one or more heating phases, recording a set target value for the room temperature, recording an actual value for each of the input variables of the heating duration function at a first point in time, recording a temporal progression of the room temperature in the at least one room, recording a second point in time at which the temporal progression of the room temperature reaches the set target value or exceeds a temperature limit predefined depending on the set target value, preferably this is 0.5 °C below the provided target value, even more preferably 0.25 °C and particularly preferably the temperature limit coincides with the target value, determining an actual heating duration on the basis of the recorded second point in time and the first point in time and storing at least the determined actual heating duration and the recorded actual values of the input variables as a combination of values in the training data.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Aktualisieren der ermittelten Aufheizdauer, das wiederum ein Erfassen einer Vielzahl von Istwerten der Raumtemperatur zu unterschiedlichen Zeitpunkten, die vor dem Zielzeitpunkt liegen, umfasst, wobei für jeden der erfassten Istwerte der Vielzahl von Istwerten auf Basis des jeweiligen Istwerts und des bereitgestellten Sollwerts eine korrigierte Aufheizdauer ermittelt wird, vorzugsweise unter Verwendung der Aufheizdauerfunktion, und die ermittelte Aufheizdauer mit der korrigierten Aufheizdauer aktualisiert wird, vorzugsweise falls ein Verhältnis von korrigierte Aufheizdauer zu ermittelter Aufheizdauer außerhalb eines Bereichs von 0,9 bis 1,1 liegt.In a preferred embodiment, the method comprises updating the determined heating duration, which in turn comprises detecting a plurality of actual values of the room temperature at different times prior to the target time, wherein for each of the detected actual values of the plurality of actual values, a corrected heating duration is determined on the basis of the respective actual value and the provided target value, preferably using the heating duration function, and the determined heating duration is updated with the corrected heating duration, preferably if a ratio of corrected heating duration to determined heating duration is outside a range of 0.9 to 1.1.

Auf diese Weise kann die Aufheizdauer in regelmäßigen Abständen aktualisiert werden, um so Veränderungen der Raumtemperatur zu berücksichtigen und eine Aufheizdauer gegebenenfalls nach oben oder nach unten zu korrigieren.In this way, the heating time can be updated at regular intervals to take into account changes in the room temperature and, if necessary, to correct the heating time upwards or downwards.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Erfassen eines zeitlichen Verlaufs der Raumtemperatur in dem zumindest einen Raum, wobei das Steuern des Heizungssystems vorzugsweise in zusätzlicher Abhängigkeit von dem erfassten zeitlichen Verlauf erfolgt, wodurch die Steuerung weiter verbessert werden kann.In a preferred embodiment, the method comprises detecting a temporal progression of the room temperature in the at least one room, wherein the control of the heating system preferably takes place in additional dependence on the detected temporal progression, whereby the control can be further improved.

In einer auf dem erfassten zeitlichen Verlauf aufbauenden, bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Erfassen eines Zeitpunkts, an dem der zeitliche Verlauf der Raumtemperatur einen in Abhängigkeit des bereitgestellten Sollwerts vordefinierten Temperaturgrenzwert überschreitet, vorzugsweise liegt dieser 1,0 °C, noch bevorzugter 0,5 °C unterhalb des bereitgestellten Sollwerts, ein Ermitteln einer tatsächlichen Aufheizdauer auf Basis des erfassten Zeitpunkts, und ein Aktualisieren der bereitgestellten Aufheizdauerfunktion in Abhängigkeit des bereitgestellten Sollwerts, des erfassten Istwerts der Raumtemperatur und der ermittelten tatsächlichen Aufheizdauer.In a preferred embodiment based on the recorded time profile, the method comprises recording a point in time at which the time profile of the room temperature exceeds a temperature limit value predefined depending on the setpoint value provided, preferably this is 1.0 °C, more preferably 0.5 °C below the setpoint value provided, determining an actual heating time based on the recorded point in time, and updating the provided heating time function depending on the setpoint value provided, the recorded actual value of the room temperature and the determined actual heating time.

Auf diese Weise kann eine fortwährende Lernphase bei bereits erfolgendem Einsatz der Aufheizdauerfunktion bereitgestellt werden, über die die Aufheizdauerfunktion noch akkuratere Ergebnisse in Bezug auf die Aufheizdauer liefert, sodass das Erreichen des Sollwerts zum Zielzeitpunkt verbessert wird bzw. exakter umgesetzt werden kann.In this way, a continuous learning phase can be provided when the heating duration function is already in use, through which the heating duration function delivers even more accurate results in terms of the heating duration, so that the achievement of the setpoint at the target time is improved or can be implemented more precisely.

In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Aktualisieren der bereitgestellten Aufheizdauerfunktion zusätzlich in Abhängigkeit der übrigen Eingangsgrößen der Aufheizdauerfunktion, für die ein Istwert erfasst wurde, insbesondere in Abhängigkeit des erfassten Istwerts der Außentemperatur.In a preferred embodiment, the provided heating duration function is additionally updated as a function of the other input variables of the heating duration function for which an actual value was recorded, in particular as a function of the recorded actual value of the outside temperature.

In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Ermitteln der Aufheizdauerfunktion und/oder das Aktualisieren der Aufheizdauerfunktion unter Verwendung einer externen Auswertungsvorrichtung, die beispielsweise in einer Cloud bereitgestellt ist, wodurch eine entsprechende Rechenleistung bereitgestellt werden kann, die eine lokale Auswertungsvorrichtung, beispielsweise als Teil einer lokalen Steuervorrichtung des Heizungssystems, überfordern würde.In a preferred embodiment, the determination of the heating duration function and/or the updating of the heating duration function is carried out using an external evaluation device, which is provided, for example, in a cloud, whereby a corresponding computing power can be provided which would overwhelm a local evaluation device, for example as part of a local control device of the heating system.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Steuern des Heizungssystems ein Ermitteln eines Startzeitpunkts zum Aufheizen des zumindest einen Raumes in Abhängigkeit des ermittelten Zielzeitpunkts und der ermittelten Aufheizdauer und ein Einstellen eines die Heizleistung bestimmenden Betriebsparameters des Heizungssystems auf Basis des ermittelten Startzeitpunkts, und insbesondere auch in Abhängigkeit des erfassten Istwerts und des bereitgestellten Sollwerts der Raumtemperatur.In a preferred embodiment, controlling the heating system comprises determining a start time for heating the at least one room as a function of the determined target time and the determined heating time and setting an operating parameter of the heating system that determines the heating output on the basis of the determined start time, and in particular also as a function of the detected actual value and the provided target value of the room temperature.

In einer bevorzugten Ausführungsform kommt das Verfahren zum Beenden eines Nachtbetriebs des Heizungssystems zum Einsatz, wozu das Steuern des Heizungssystems ein Umschalten des Heizungssystems in einen Tagesbetrieb in Abhängigkeit des ermittelten Zielzeitpunkts und der ermittelten Aufheizdauer umfasst, wobei das Heizungssystem im Tagesbetrieb eine höhere durchschnittliche Heizleistung aufweist als im Nachtbetrieb.In a preferred embodiment, the method is used to end night operation of the heating system, for which purpose the control of the heating system comprises switching the heating system to daytime operation depending on the determined target time and the determined heating time, wherein the heating system has a higher average heating output in daytime operation than in nighttime operation.

Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Umschaltung in den Tagesbetrieb zum gewählten Zielzeitpunkt vollständig abgeschlossen ist.In this way, it can be ensured that the switchover to daytime operation is fully completed at the selected target time.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Weckervorrichtung ein Smartphone oder eine Smartwatch oder ein Smart-Speaker oder ein Radiowecker, wobei diese jeweils mit einer Weckerfunktion ausgestattet sind, insbesondere mit einem akustischen und/oder optischen Wecksignal.In a preferred embodiment, the alarm device is a smartphone or a smartwatch or a smart speaker or a radio alarm clock, each of which is equipped with an alarm function, in particular with an acoustic and/or optical alarm signal.

Auf diese Weise werden alltägliche Geräte des Bewohners zur Umsetzung des Verfahrens genutzt, was nicht nur die Anschaffung weiterer Geräte erspart, sondern in der Regel auch keine Änderung der Gewohnheiten des Bewohners bedarf, da dieser mit großer Wahrscheinlichkeit ohnehin eine der vorgenannten Vorrichtungen als Wecker verwendet.In this way, the resident's everyday devices are used to implement the procedure, which not only saves the purchase of additional devices, but usually also does not require any change in the resident's habits, since he or she is very likely to use one of the aforementioned devices as an alarm clock anyway.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin ein Empfangen von N weiteren Weckuhrzeiten, mit N≥1, die jeweils auf einem von N weiteren Weckervorrichtungen eingestellt sind, wobei das Ermitteln des Zielzeitpunkts zusätzlich auf Basis der empfangenen N weiteren Weckuhrzeiten erfolgt und dazu wiederum ein Ermitteln der frühesten Weckuhrzeit aus einer Menge, umfassend die empfangene Weckuhrzeitzeit und die empfangenen N weiteren Weckuhrzeiten, und ein Ausgeben der ermittelten frühesten Weckuhrzeit als Zielzeitpunkt umfasstIn a preferred embodiment, the method further comprises receiving N further alarm times, with N≥1, each of which is set on one of N further alarm devices, wherein the determination of the target time is additionally carried out on the basis of the received N further alarm times and in turn comprises determining the earliest alarm time from a set comprising the received alarm time and the received N further alarm times, and outputting the determined earliest alarm time as the target time.

Auf diese Weise wird das Verfahren für einen Haushalt mit mehr als nur einem Bewohner erweitert. Die einzelnen Bewohner haben üblicherweise unterschiedliche Schlafrhythmen, wobei sich das Verfahren nun in vorteilhafter Weise an dem zuerst erwachenden Bewohner orientiert.In this way, the procedure is extended to a household with more than one resident. The individual residents usually have different sleep patterns, and the procedure is now advantageously based on the resident who wakes up first.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin ein Empfangen einer von einer Schlafüberwachungsvorrichtung, insbesondere einer einen Schlaf eines Bewohners überwachenden Smartwatch, ermittelten Aufwachzeit des Bewohners, und/oder ein Empfangen einer oder mehrerer von der Schlafüberwachungsvorrichtung erfasster tatsächlicher Aufwachzeiten des Bewohners, wobei das Ermitteln des Zielzeitpunkts zusätzlich auf Basis der empfangenen ermittelten Aufwachzeit und/oder der empfangenen tatsächlichen Aufwachzeiten erfolgtIn a preferred embodiment, the method further comprises receiving a resident's wake-up time determined by a sleep monitoring device, in particular a smartwatch that monitors a resident's sleep, and/or receiving one or more actual wake-up times of the resident recorded by the sleep monitoring device, wherein the determination of the target time is additionally carried out on the basis of the received determined wake-up time and/or the received actual wake-up times.

Auf diese Weise wird eine verbesserte Möglichkeit zur Steuerung des Heizungssystems in Abhängigkeit der Schlafgewohnheiten des Bewohners bereitgestellt. Das Ermitteln des Zielzeitpunkts kann dabei beispielsweise durch Mittelung der empfangenen Weckuhrzeit und der empfangenen ermittelten Aufwachzeit und/oder der empfangenen tatsächlichen Aufwachzeiten erfolgen, wodurch auch Fälle abgedeckt werden können, in den der Bewohner bereits vor dem Wecksignal erwacht.This provides an improved option for controlling the heating system depending on the resident's sleeping habits. The target time can be determined, for example, by averaging the received wake-up time and the received determined wake-up time and/or the received actual wake-up times, which can also cover cases in which the resident wakes up before the wake-up signal.

Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Heizungssystem zum Einsatz in einem Gebäude bereitgestellt, das insbesondere mittels einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens steuerbar ist Das Heizungssystem umfasst zumindest eine Heizeinheit, die zum Heizen zumindest eines Raumes des Gebäudes eingerichtet ist, einen Temperatursensor zum Erfassen eines Istwerts einer Raumtemperatur in dem zumindest einen Raum, einen Sollwertgeber zur Bereitstellung eines Sollwerts der Raumtemperatur, eine Steuervorrichtung zum Steuern des Heizungssystems wobei die Steuervorrichtung eine erste elektronische Datenschnittstelle umfasst, über die die Steuervorrichtung mit einer Weckervorrichtung koppelbar ist und eingerichtet ist, über die Datenschnittstelle eine auf der gekoppelten Weckervorrichtung eingestellte Weckuhrzeit von der Weckervorrichtung zu empfangen und einen Zielzeitpunkt, zu dem die Raumtemperatur den bereitgestellten Sollwert erreicht haben soll, auf Basis der empfangenen Weckuhrzeit zu ermitteln.. Die Steuervorrichtung ist dabei für ein Aufheizen des zumindest einen Raumes dazu eingerichtet, eine Aufheizdauer für den zumindest einen Raum in Abhängigkeit eines der Steuervorrichtung durch den Sollwertgeber bereitgestellten Sollwerts und eines durch den Temperatursensor erfassten Istwerts der Raumtemperatur zu ermitteln und das Heizungssystem in Abhängigkeit der ermittelten Aufheizdauer sowie in Abhängigkeit des ermittelten Zielzeitpunkts zu steuern.According to the invention, a heating system for use in a building is also provided, which can be controlled in particular by means of an embodiment of the method according to the invention. The heating system comprises at least one heating unit, which is set up to heat at least one room of the building, a temperature sensor for detecting an actual value of a room temperature in the at least one room, a setpoint generator for providing a setpoint of the room temperature, a control device for controlling the heating system, wherein the control device comprises a first electronic data interface, via which the control device can be coupled to an alarm device and is set up to receive an alarm time set on the coupled alarm device from the alarm device via the data interface and to determine a target time at which the room temperature should have reached the provided setpoint on the basis of the received alarm time. The control device is set up to heat up the at least one room, to determine a heating time for the at least one room depending on a setpoint provided to the control device by the setpoint generator and an actual value of the room temperature detected by the temperature sensor, and to control the heating system depending on the determined heating time and depending on the determined target time.

Auf diese Weise wird ein Heizungssystem bereitgestellt, mit dem die bereits im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens beschriebenen Vorteile umgesetzt werden können. Auf eine erneute Wiedergabe der Vorteile wird daher an dieser Stelle verzichtet. Ebenso wie auf die erneute Wiedergabe der Vorteile einer Mehrzahl der nachfolgend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen verzichtet, die im Wesentlichen denen der verschiedenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen.In this way, a heating system is provided with which the advantages already described in the course of the method according to the invention can be implemented. A repeated presentation of the advantages is therefore dispensed with at this point. Likewise, a repeated presentation of the advantages of a majority of the preferred embodiments described below, which essentially correspond to those of the various embodiments of the method according to the invention, is dispensed with.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Steuervorrichtung eine Speichereinheit, wobei in der Speichereinheit eine Aufheizdauerfunktion gespeichert und für die Steuervorrichtung bereitgestellt ist, die in Abhängigkeit einer Ausgangstemperatur und einer Zieltemperatur eine raumspezifische Aufheizdauer beschreibt, die das Heizungssystem in einem Heizbetrieb benötigt, um die Raumtemperatur in dem zumindest einen Raum ausgehend von der Ausgangstemperatur auf die Zieltemperatur aufzuheizen. Die Steuervorrichtung ist dabei dazu eingerichtet, die Aufheizdauer auf Basis der durch die Speichereinheit bereitgestellten Aufheizdauerfunktion in Abhängigkeit des erfassten Istwerts der Raumtemperatur als Ausgangstemperatur der Aufheizdauerfunktion und des bereitgestellten Sollwerts als Zieltemperatur der Aufheizdauerfunktion zu ermitteln.In a preferred embodiment, the control device comprises a storage unit, wherein a heating duration function is stored in the storage unit and provided for the control device, which describes a room-specific heating duration depending on an initial temperature and a target temperature, which the heating system requires in heating mode in order to heat the room temperature in the at least one room from the initial temperature to the target temperature. The control device is designed to determine the heating duration on the basis of the heating duration function provided by the storage unit depending on the recorded actual value of the room temperature as the initial temperature of the heating duration function and the provided target value as the target temperature of the heating duration function.

In einer alternativen Ausführungsform ist die Steuervorrichtung mit einer externen Speichereinheit, insbesondere mit einem Cloudnetzwerk, gekoppelt, auf der eine Aufheizdauerfunktion zum Abruf durch die Steuervorrichtung abgespeichert ist Die Steuervorrichtung ist dabei dazu eingerichtet, die Aufheizdauer auf Basis der von der Speichereinheit abgerufenen Aufheizdauerfunktion in Abhängigkeit des erfassten Istwerts der Raumtemperatur als Ausgangstemperatur der Aufheizdauerfunktion und des bereitgestellten Sollwerts als Zieltemperatur der Aufheizdauerfunktion zu ermitteln.In an alternative embodiment, the control device is coupled to an external storage unit, in particular to a cloud network, on which a heating duration function is stored for retrieval by the control device. The control device is designed to determine the heating duration on the basis of the heating duration function retrieved from the storage unit as a function of the recorded actual value of the room temperature as the starting temperature of the heating duration function and the provided setpoint value as the target temperature of the heating duration function.

Bei der Steuervorrichtung kann es sich um eine zentrale Steuerungseinheit handeln, die zum Steuern einer Vielzahl von Heizeinheiten des Heizungssystems eingerichtet ist Weiterhin kann es sich auch um eine der Heizeinheit des zumindest einen Raumes zugeordnete Steuervorrichtung handeln, die lediglich besagte Heizeinheit steuert. Als Beispiel hierfür sei eine Thermostatvorrichtung des zumindest einen Raumes genannt, die entweder direkt oder drahtlos mit der im Raum befindlichen Heizeinheit gekoppelt ist.The control device can be a central control unit that is set up to control a plurality of heating units of the heating system. Furthermore, it can also be a control device assigned to the heating unit of the at least one room, which only controls said heating unit. An example of this is a thermostat device of the at least one room, which is coupled either directly or wirelessly to the heating unit in the room.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Heizungssystem einen mit der Steuervorrichtung gekoppelten Außentemperatursensor, der zum Erfassen eines Istwerts einer Außentemperatur des Gebäudes eingerichtet ist, wobei die durch die bereitgestellte Aufheizdauerfunktion beschriebene raumspezifische Aufheizdauer zusätzlich von der Außentemperatur des Gebäudes als weitere Eingangsgröße der Aufheizdauerfunktion abhängig ist, und wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, die Aufheizdauer auf Basis der bereitgestellten Aufheizdauerfunktion mit dem erfassten Istwert der Außentemperatur als weiterer Eingangsgröße zur ermitteln.In a preferred embodiment, the heating system comprises an outside temperature sensor coupled to the control device, which is designed to detect an actual value of an outside temperature of the building, wherein the room-specific heating time described by the heating time function provided is additionally dependent on the outside temperature of the building as a further input input variable of the heating duration function, and wherein the control device is set up to determine the heating duration on the basis of the provided heating duration function with the recorded actual value of the outside temperature as a further input variable.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuervorrichtung eingerichtet, eine maschinelle Lernphase durchzuführen, um die Aufheizdauerfunktion zu ermitteln, insbesondere unter Verwendung eines neuronalen Netzes. Hierfür ist die Steuervorrichtung eingerichtet, die Aufheizdauerfunktion auf Basis von über einen vorbestimmten Zeitraum hinweg erfassten Trainingsdaten zu ermitteln, wobei die erfassten Trainingsdaten eine Vielzahl von Wertekombinationen der Eingangsgrößen der Aufheizdauerfunktion und eine dazugehörige tatsächliche Aufheizdauer umfassen. Ferner ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet, die ermittelte Aufheizdauerfunktion zur weiteren Verwendung in der Speichereinheit und/oder der externen Speichereinheit, insbesondere abzuspeichern.In a preferred embodiment, the control device is configured to carry out a machine learning phase in order to determine the heating duration function, in particular using a neural network. For this purpose, the control device is configured to determine the heating duration function on the basis of training data recorded over a predetermined period of time, wherein the recorded training data comprises a plurality of value combinations of the input variables of the heating duration function and an associated actual heating duration. Furthermore, the control device is configured to store the determined heating duration function in the storage unit and/or the external storage unit, in particular, for further use.

Vorzugsweise wird die maschinelle Lernphase zum Ermitteln der Aufheizdauerfunktion unter Verwendung einer externen Auswertungsvorrichtung, die beispielsweise in einer Cloud bereitgestellt ist (sog. Cloud-Computing).Preferably, the machine learning phase for determining the heating duration function is carried out using an external evaluation device, which is provided, for example, in a cloud (so-called cloud computing).

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuervorrichtung eingerichtet, einen Startzeitpunkt zum Aufheizen des zumindest einen Raumes in Abhängigkeit des ermittelten Zielzeitpunkts und der ermittelten Aufheizdauer zu ermitteln und einen die Heizleistung bestimmenden Betriebsparameter des Heizungssystems auf Basis des ermittelten Startzeitpunkts, insbesondere zum ermittelten Startzeitpunkt.In a preferred embodiment, the control device is configured to determine a start time for heating the at least one room as a function of the determined target time and the determined heating duration and an operating parameter of the heating system determining the heating output on the basis of the determined start time, in particular at the determined start time.

Die Heizeinheit kann beispielsweise elektrisch oder hydraulisch ausgeführt sein, wobei das Heizungssystem im letzteren Fall eine Wärmequellenvorrichtung, insbesondere eine Wärmepumpenanlage, umfasst, die die Heizeinheit über ein hydraulisches Energietransportmedium mit Wärmeenergie versorgt.The heating unit can, for example, be designed electrically or hydraulically, wherein in the latter case the heating system comprises a heat source device, in particular a heat pump system, which supplies the heating unit with thermal energy via a hydraulic energy transport medium.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Heizeinheit dabei als Flächenwärmetauscher ausgeführt, der insbesondere im Fußboden, in der Wand oder in der Decke des Raumes verbaut ist. Die Steuervorrichtung kann dabei zum direkten Steuern der Heizeinheit und/oder zum Steuern der Wärmequellenvorrichtung eingerichtet sein. Im Falle einer kombinierten Steuerung von Heizeinheit und Wärmequellenvorrichtung stehen der Steuervorrichtung mehrere Stellschrauben zur Verfügung, durch deren Einsatz das Erreichen des Sollwerts in dem zumindest einen Raum verbessert werden kann.In a preferred embodiment, the heating unit is designed as a surface heat exchanger, which is installed in particular in the floor, wall or ceiling of the room. The control device can be set up to directly control the heating unit and/or to control the heat source device. In the case of a combined control of the heating unit and heat source device, the control device has several adjusting screws at its disposal, the use of which can improve the achievement of the target value in at least one room.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuervorrichtung über die erste Datenschnittstelle mit N weiteren Weckervorrichtungen koppelbar, wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, über die erste Datenschnittstelle N weitere Weckuhrzeiten, die jeweils auf einer der N weiteren Weckervorrichtungen eingestellt sind, zu empfangen und den Zielzeitpunkt zusätzlich auf Basis der empfangenen N weiteren Weckuhrzeiten zu ermitteln. Hierzu ist die Steuervorrichtung eingerichtet, die früheste Weckuhrzeit aus einer Menge, umfassend die empfangene Weckuhrzeitzeit und die empfangenen N weiteren Weckuhrzeiten, zu ermitteln und die ermittelte früheste Weckuhrzeit als Zielzeitpunkt auszugeben bzw. zu verwenden.In a preferred embodiment, the control device can be coupled to N further alarm devices via the first data interface, wherein the control device is set up to receive N further alarm times, each of which is set on one of the N further alarm devices, via the first data interface and to additionally determine the target time based on the N further alarm times received. For this purpose, the control device is set up to determine the earliest alarm time from a set comprising the received alarm time and the N further alarm times received, and to output or use the determined earliest alarm time as the target time.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Steuervorrichtung zusätzlich zur ersten eine zweite elektronische Datenschnittstelle, über die die Steuervorrichtung mit einer Schlafüberwachungsvorrichtung, insbesondere einer einen Schlaf eines Bewohners überwachenden Smartwatch, koppelbar ist, wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, eine von der Schlafüberwachungsvorrichtung ermittelte Aufwachzeit des Bewohners und/oder eine oder mehrere von der Schlafüberwachungsvorrichtung erfasste tatsächliche Aufwachzeiten des Bewohners zu empfangen. Ferner ist die Steuervorrichtung dabei dazu eingerichtet, den Zielzeitpunkt auf zusätzlicher Basis der empfangenen ermittelten Aufwachzeit und/oder der empfangenen tatsächlichen Aufwachzeiten zu ermitteln.In a preferred embodiment, the control device comprises, in addition to the first, a second electronic data interface, via which the control device can be coupled to a sleep monitoring device, in particular a smartwatch that monitors a resident's sleep, wherein the control device is configured to receive a wake-up time of the resident determined by the sleep monitoring device and/or one or more actual wake-up times of the resident recorded by the sleep monitoring device. Furthermore, the control device is configured to determine the target time on an additional basis of the received determined wake-up time and/or the received actual wake-up times.

Die erste und die zweite Datenschnittstelle können auch in einer gemeinsamen Datenschnittstelle bereitgestellt werden.The first and second data interfaces can also be provided in a common data interface.

In einer alternativen, gegenwärtig nicht beanspruchten Variante umfasst die Steuervorrichtung keine erste Datenschnittstelle, sondern lediglich die zweite elektronische Datenschnittstelle, über die die Steuervorrichtung mit einer Schlafüberwachungsvorrichtung, insbesondere einer einen Schlaf eines Bewohners überwachenden Smartwatch, koppelbar ist, wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, eine von der Schlafüberwachungsvorrichtung ermittelte Aufwachzeit des Bewohners und/oder eine oder mehrere von der Schlafüberwachungsvorrichtung erfasste tatsächliche Aufwachzeiten des Bewohners zu empfangen. Die Steuervorrichtung ist dabei dazu eingerichtet, den Zielzeitpunkt lediglich auf Basis der empfangenen ermittelten Aufwachzeit und/oder der empfangenen tatsächlichen Aufwachzeiten zu ermitteln.In an alternative variant not currently claimed, the control device does not comprise a first data interface, but only the second electronic data interface, via which the control device can be coupled to a sleep monitoring device, in particular a smartwatch that monitors a resident's sleep, wherein the control device is configured to receive a wake-up time of the resident determined by the sleep monitoring device and/or one or more actual wake-up times of the resident recorded by the sleep monitoring device. The control device is configured to determine the target time only on the basis of the received determined wake-up time and/or the received actual wake-up times.

Erfindungsgemäß wird weiterhin eine Steuervorrichtung bereitgestellt, die zum Einsatz im bereitgestellten erfindungsgemäßen Heizungssystem oder in einer von dessen bevorzugten Ausführungsformen eingerichtet ist.According to the invention, a control device is further provided which is designed for use in the heating system according to the invention provided or in one of its preferred embodiments.

Auf diese Weise kann ein bereits bestehendes Heizungssystem um die vorteilhaften Funktionalitäten des erfindungsgemäßen Heizungssystems ergänzt werden, ohne dafür das bestehende Heizungssystem in Gänze oder in großen Teilen austauschen zu müssen.In this way, an existing heating system can be supplemented with the advantageous functionalities of the heating system according to the invention without having to replace the existing heating system in whole or in large parts.

Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Smarthome-System bereitgestellt, das zumindest das erfindungsgemäße Heizungssystem oder eine seiner bevorzugten Ausführungsformen umfasst. Weiterhin umfasst das Smarthome-System eine Weckervorrichtung, wobei die Steuervorrichtung des Heizungssystems zum Empfang von einer an der Weckervorrichtung eingestellten Weckuhrzeit mit der Weckervorrichtung gekoppelt ist, insbesondere drahtlos.According to the invention, a smart home system is also provided which comprises at least the heating system according to the invention or one of its preferred embodiments. The smart home system also comprises an alarm device, wherein the control device of the heating system is coupled to the alarm device, in particular wirelessly, for receiving an alarm time set on the alarm device.

In einer alternativen, gegenwärtig nicht beanspruchten Variante umfasst das Smarthome-System anstelle der Weckervorrichtung eine Schlafüberwachungsvorrichtung, wobei die Steuervorrichtung des Heizungssystems zum Empfang von einer durch die Schlafüberwachungsvorrichtung ermittelten Aufwachzeit und/oder einer tatsächlichen Aufwachzeit eines Bewohners mit der Schlafüberwachungsvorrichtung gekoppelt ist, insbesondere drahtlos.In an alternative variant not currently claimed, the smart home system comprises a sleep monitoring device instead of the alarm device, wherein the control device of the heating system is coupled to the sleep monitoring device, in particular wirelessly, for receiving a wake-up time determined by the sleep monitoring device and/or an actual wake-up time of a resident.

Auf diese Weise wird in ein intelligentes System zum Einsatz in einem Gebäude bereitgestellt, welches eine besonders effiziente Steuerung auf Basis der von der Weckervorrichtung und/oder der Schlafüberwachungsvorrichtung bereitgestellten Daten gestattet.In this way, an intelligent system for use in a building is provided which allows particularly efficient control based on the data provided by the alarm device and/or the sleep monitoring device.

Die Kopplung zwischen Weckervorrichtung oder Schlafüberwachungsvorrichtung und der Steuervorrichtung des Heizungssystems kann dabei auf direktem Wege umgesetzt sein. Alternativ kann die Kopplung auch über eine zentrale Steuervorrichtung des Smarthome-Systems umgesetzt sein, über die die einzelnen Steuervorrichtungen der Subsysteme des Smarthome-Systems, wie z. B. das Heizungssystems, angesprochen werden können. Besagte zentrale Steuervorrichtung kann dabei physisch im Gebäude bereitgestellt sein, aber auch extern bereitgestellt sein, z. B. in einer Cloud, und über eine Datenverbindungsschnittstelle im Gebäude Zugriff auf die einzelnen Subsysteme erhalten.The coupling between the alarm device or sleep monitoring device and the control device of the heating system can be implemented directly. Alternatively, the coupling can also be implemented via a central control device of the smart home system, via which the individual control devices of the subsystems of the smart home system, such as the heating system, can be addressed. Said central control device can be physically provided in the building, but can also be provided externally, e.g. in a cloud, and have access to the individual subsystems via a data connection interface in the building.

Weitere Aspekte und deren Vorteile als auch speziellere Ausführungsbeispiele der zuvor genannten Aspekte und Ausführungsformen werden im Folgenden unter Zuhilfenahme der in den beigefügten Figuren gezeigten Zeichnungen beschrieben.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Smarthome-Systems, umfassend ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Heizungssystems und mehrere Weckervorrichtungen.
2 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
3 zeigt beispielhaft eine Darstellung einer ersten Aufheizdauerfunktion zum Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren in Form eines Kennfeldes.
4 zeigt beispielhaft eine Darstellung einer zweiten Aufheizdauerfunktion zum Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren in Form eines Kennfeldes.

Further aspects and their advantages as well as more specific embodiments of the aforementioned aspects and embodiments are described below with the aid of the drawings shown in the accompanying figures.

1 shows an embodiment of the smart home system according to the invention, comprising an embodiment of the heating system according to the invention and several alarm devices.
2 shows schematically a flow diagram of an embodiment of the method according to the invention.
3 shows an example of a first heating duration function for use in the method according to the invention in the form of a characteristic map.
4 shows an example of a second heating duration function for use in the method according to the invention in the form of a characteristic map.

Es wird hervorgehoben, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Ausführungsmerkmale begrenzt ist. Die Erfindung umfasst weiterhin Modifikationen der genannten Ausführungsbeispiele, insbesondere diejenigen, die aus Modifikationen und/oder Kombinationen einzelner oder mehrerer Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele im Rahmen des Schutzumfanges der unabhängigen Ansprüche hervorgehen.It is emphasized that the present invention is in no way limited to the embodiments described below and their design features. The invention further includes modifications of the embodiments mentioned, in particular those which result from modifications and/or combinations of individual or multiple features of the described embodiments within the scope of protection of the independent claims.

Ausführliche FigurenbeschreibungDetailed character description

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Smarthome-Systems 100, umfassend ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Heizungssystems 10 und mehrere Weckervorrichtungen 20, 21. 1 shows an embodiment of the smart home system 100 according to the invention, comprising an embodiment of the heating system 10 according to the invention and several alarm devices 20, 21.

Das Smarthome-System kommt in einem Gebäude 200 mit mehreren Räumen 201, das in einer Umgebung 300 platziert ist, zum Einsatz.The smart home system is used in a building 200 with several rooms 201, which is located in an environment 300.

Das Heizungssystem 10 umfasst eine Wärmepumpe 11 als zentrale Wärmequellenvorrichtung, die über ein hydraulisches Leitungsnetzwerk 13 bzw. über das darin geleitete Energietransportmedium mehrere Heizeinheiten innerhalb des Gebäudes 200 mit Wärmeenergie versorgt, von denen exemplarisch lediglich eine in Form eines Radiators 14 dargestellt ist.The heating system 10 comprises a heat pump 11 as a central heat source device, which supplies several heating units within the building 200 with thermal energy via a hydraulic pipe network 13 or via the energy transport medium conducted therein, of which only one is shown as an example in the form of a radiator 14.

Der Radiator 14 umfasst einen vom Energietransportmedium durchströmten Radiatorkörper 14a, über den die diesen umgebende Luft im Raum 201 erwärmt wird, und ein den Durchfluss steuerndes elektronisches Ventil 14b.The radiator 14 comprises a radiator body 14a through which the energy transport medium flows, via which the air surrounding it in the room 201 is heated, and an electronic valve 14b which controls the flow.

Das Heizungssystem 10 umfasst weiterhin Temperatursensoren 15 und Sollwertgeber 16, die jeweils den einzelnen Räumen 201 des Gebäudes 200 zugeordnet sind und von denen lediglich die für den Raum 201 mit Radiator 14 dargestellt sind. Weiterhin umfasst das Heizungssystem 10 einen Außentemperatursensor 17 über den eine Außentemperatur, also eine Lufttemperatur der Umgebung 300, erfasst werden kann.The heating system 10 further comprises temperature sensors 15 and setpoint transmitters 16, which are each assigned to the individual rooms 201 of the building 200 and of which only those for the room 201 with radiator 14 are shown. The heating system 10 further comprises an outside temperature sensor 17 via which an outside temperature temperature, i.e. an ambient air temperature of 300, can be recorded.

In einer alternativen Ausführung, können Ventil 14b und Temperatursensor 15 einheitlich ausgebildet sein.In an alternative embodiment, valve 14b and temperature sensor 15 can be designed as a single unit.

Das Heizungssystem 10 umfasst ferner eine Steuervorrichtung 12, die hier als zentrale Steuervorrichtung ausgeführt ist und zum Steuern des Heizungssystems 10 eingerichtet ist. Die Steuervorrichtung 12 ist dabei mit der Wärmepumpe 11, dem Ventil 14a, dem Temperatursensor 15, dem Sollwertgeber 16 und dem Außentemperatursensor 17 gekoppelt.The heating system 10 further comprises a control device 12, which is designed here as a central control device and is set up to control the heating system 10. The control device 12 is coupled to the heat pump 11, the valve 14a, the temperature sensor 15, the setpoint generator 16 and the outside temperature sensor 17.

Die Steuervorrichtung 12 umfasst eine Speichereinheit (hier nicht dargestellt) in der zumindest eine Aufheizdauerfunktion für den einen Raum 201 mit Radiator 14 abgespeichert bzw. bereitgestellt ist.The control device 12 comprises a storage unit (not shown here) in which at least one heating duration function for the one room 201 with radiator 14 is stored or provided.

Die Aufheizdauerfunktion ist raumspezifisch und beschreibt in Abhängigkeit einer Ausgangstemperatur, einer Zieltemperatur und einer Außentemperatur (als Eingangsgrößen der Aufheizdauerfunktion) eine raumspezifische Aufheizdauer, die das Heizungssystem 10 in einem Heizbetrieb benötigt, um die Raumtemperatur in dem betreffenden Raum 201 ausgehend von der Ausgangstemperatur auf die Zieltemperatur aufzuheizen.The heating duration function is room-specific and describes, depending on an initial temperature, a target temperature and an outside temperature (as input variables of the heating duration function), a room-specific heating duration that the heating system 10 requires in a heating mode in order to heat the room temperature in the relevant room 201 from the initial temperature to the target temperature.

Die Steuervorrichtung 12 ist dabei zumindest für ein Aufheizen des Raumes 201 mit dem Radiator 14 dazu eingerichtet, eine Aufheizdauer für diesen Raum in Abhängigkeit eines durch den Sollwertgeber 16 bereitgestellten Sollwerts, eines durch den Temperatursensor 15 erfassten Istwerts der Raumtemperatur in diesem Raum 201 und eines durch den Außentemperatursensor 17 erfassten Istwerts der Außentemperatur zu ermitteln und das Heizungssystem 10 in Abhängigkeit der ermittelten Aufheizdauer sowie in Abhängigkeit eines der Steuervorrichtung 12 bereitgestellten Zielzeitpunkts, zu dem die Raumtemperatur den bereitgestellten Sollwert erreicht haben soll, zu steuern.The control device 12 is designed, at least for heating the room 201 with the radiator 14, to determine a heating time for this room depending on a setpoint value provided by the setpoint generator 16, an actual value of the room temperature in this room 201 detected by the temperature sensor 15 and an actual value of the outside temperature detected by the outside temperature sensor 17 and to control the heating system 10 depending on the determined heating time and depending on a target time provided to the control device 12 at which the room temperature should have reached the provided setpoint value.

Zur Bereitstellung des Zielzeitpunkts ist die Steuervorrichtung 12 über eine erste Datenschnittstelle drahtlos mit mehreren Weckervorrichtungen 20, 21 gekoppelt und dazu eingerichtet, auf diesen eingestellte Weckuhrzeiten zu empfangen und auf Basis derer den Zielzeitpunkt zu bestimmen.To provide the target time, the control device 12 is wirelessly coupled to a plurality of alarm clock devices 20, 21 via a first data interface and is configured to receive alarm times set on these and to determine the target time on the basis of these.

Zu den Weckervorrichtungen 20, 21 zählen vorliegend und nicht beschränkend ein „stationär“ aufgestellter Radiowecker 20 sowie ein Smartphone 21 mit Weckerfunktion, welches durch den Bewohner als Wecker verwendet werden kann.The alarm devices 20, 21 include, in the present case and not limited to, a “stationary” radio alarm clock 20 and a smartphone 21 with alarm function, which can be used by the resident as an alarm clock.

Im vorliegenden Beispiel wurde am Radiowecker 20 eine Weckuhrzeitvon 08:00 Uhr für den nachfolgenden Tag eingestellt, die durch die Steuervorrichtung 12 empfangen werden kann, infolgedessen diese „08:00 Uhr am Folgetag" als Zielzeitpunkt ermittelt.In the present example, an alarm time of 08:00 a.m. for the following day was set on the radio alarm clock 20, which can be received by the control device 12, as a result of which this "08:00 a.m. the following day" is determined as the target time.

Dadurch wird beispielsweise eine besonders effiziente Möglichkeit zur Beendigung eines Nachtbetriebs des Heizungssystems 10 bereitgestellt, bei dem die Raumtemperatur in dem betreffenden Raum 201 den Sollwert nahezu exakt zum ermittelten Zielzeitpunkt erreichtThis provides, for example, a particularly efficient way of ending night-time operation of the heating system 10, in which the room temperature in the relevant room 201 reaches the setpoint almost exactly at the determined target time.

Folglich wird durch das beschriebene Smarthome-System 100 eine besonders effiziente Möglichkeit bereitgestellt, die Raumtemperatur in einzelnen Räumen 201 des Gebäudes 200 zu einer gewünschten Uhrzeit bzw. zu einem gewünschten Zeitpunkt auf den gewünschten Sollwert aufzuheizen, wodurch ein zu frühes Aufheizen oder ein zu spätes Erreichen des Sollwerts verhindert werden können, was wiederum Energiekosten einspart und ein Komfortempfinden der Bewohner steigert.Consequently, the described smart home system 100 provides a particularly efficient way of heating the room temperature in individual rooms 201 of the building 200 to the desired setpoint at a desired time or at a desired point in time, whereby heating up too early or reaching the setpoint too late can be prevented, which in turn saves energy costs and increases the residents' sense of comfort.

2 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens mit den Schritten S1 bis S7 beim Einsatz eines Heizungssystems zum Heizen eines Raumes eines Gebäudes. 2 shows schematically a flow diagram of an embodiment of the method according to the invention with the steps S1 to S7 when using a heating system for heating a room in a building.

In Schritt S1 erfolgt ein Bereitstellen eines Sollwerts für eine Raumtemperatur des Raumes.In step S1, a setpoint value for a room temperature of the room is provided.

In Schritt S2 erfolgt ein Bereitstellen einer Aufheizdauerfunktion, die in Abhängigkeit einer Ausgangstemperatur und einer Zieltemperatur eine raumspezifische Aufheizdauer beschreibt, die das Heizungssystem in einem Heizbetrieb benötigt, um die Raumtemperatur in dem Raum ausgehend von der Ausgangstemperatur auf die Zieltemperatur aufzuheizen.In step S2, a heating duration function is provided which, depending on an initial temperature and a target temperature, describes a room-specific heating duration that the heating system requires in a heating mode in order to heat the room temperature in the room from the initial temperature to the target temperature.

In Schritt S3 erfolgt ein Empfangen einer auf einer Weckervorrichtung eingestellten WeckuhrzeitIn step S3, an alarm time set on an alarm device is received

Auf Basis der in Schritt S3 empfangenen Weckuhrzeit erfolgt in Schritt S4 ein Ermitteln eines Zielzeitpunkts, zu dem die Raumtemperatur den bereitgestellten Sollwert erreicht haben soll, der für die weitere Verwendung im Verfahren bereitgestellt wird.Based on the wake-up time received in step S3, a target time at which the room temperature should have reached the provided setpoint is determined in step S4, which is provided for further use in the method.

In Schritt S5 erfolgt ein Erfassen eines Istwerts der Raumtemperatur.In step S5, an actual value of the room temperature is recorded.

In Schritt S6 erfolgt ein Ermitteln einer Aufheizdauer für den Raum in Abhängigkeit des in Schritt S1 bereitgestellten Sollwerts und des in Schritt S5 erfassten Istwerts der Raumtemperatur auf Basis der in Schritt S2 bereitgestellten Aufheizdauerfunktion mit dem erfassten Istwert der Raumtemperatur als Ausgangstemperatur der Aufheizdauerfunktion und dem bereitgestellten Sollwert als Zieltemperatur der Aufheizdauerfunktion.In step S6, a heating time for the room is determined depending on the setpoint value provided in step S1 and the actual value of the room temperature recorded in step S5 on the basis of the heating time function provided in step S2 with the recorded actual value of the room temperature as the starting temperature of the heating duration function and the provided setpoint as the target temperature of the heating duration function.

In Schritt S7 erfolgt ein Steuern des Heizungssystems zum Aufheizen des Raumes zumindest in Abhängigkeit der in Schritt S6 ermittelten Aufheizdauer und des in Schritt S4 ermittelten Zielzeitpunkts.In step S7, the heating system is controlled to heat the room at least as a function of the heating time determined in step S6 and the target time determined in step S4.

Das vorstehend beschriebene Verfahren stellt eine Möglichkeit bereit, mit der eine Raumtemperatur im Raum einen gewünschten Sollwert möglichst exakt zum gewünschten Zeitpunkt erreicht, was die dafür aufzuwendenden Energiekosten minimiert ohne dabei ein Komfortempfinden eines Bewohners des Gebäudes, beispielsweise wegen zu spätem Erreichen des Sollwerts, negativ zu beeinflussen.The method described above provides a way of achieving a room temperature in a room that reaches a desired setpoint as precisely as possible at the desired time, which minimizes the energy costs incurred without negatively affecting the comfort of a building's occupant, for example because the setpoint is reached too late.

Die vorstehend chronologische Abfolge der jeweiligen Schritte und Unterschritte ist lediglich exemplarisch und nicht beschränkend.The above chronological sequence of the respective steps and sub-steps is merely exemplary and not restrictive.

3 zeigt beispielhaft eine Darstellung einer ersten Aufheizdauerfunktion zum Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren in Form eines Kennfeldes. 3 shows an example of a first heating duration function for use in the method according to the invention in the form of a characteristic map.

Das Kennfeld zeigt eine raumspezifische Aufheizdauer Δt in Minuten, die das Heizungssystem (voraussichtlich) benötigt, um eine Raumtemperatur eines Raumes ausgehend von einer Ausgangstemperatur T_A auf eine Zieltemperatur T_Z hin zu erwärmen, die Eingangsgrößen der Aufheizdauerfunktion sind.The characteristic map shows a room-specific heating time Δt in minutes that the heating system (probably) needs to heat a room temperature of a room from an initial temperature T _A to a target temperature T _Z , which are the input variables of the heating time function.

Exemplarisch sind jeweils Bereiche von 15 °C bis 25 °C für beide Temperaturen T_A, T_Z angegeben, für die die Aufheizdauer Δt innerhalb des exemplarisch gewählten Bereichs zwischen 0 und 120 min liegt.As an example, ranges from 15 °C to 25 °C are given for both temperatures T _A , T _Z , for which the heating time Δt lies within the exemplary selected range between 0 and 120 min.

In einem Bereich, in dem T_A>T_Z gilt, liegt die Aufheizdauer nachvollziehbarer Weise bei 0 min. Mit Übergang in den Bereich T_A<T_Z (hervorgehoben durch die eingezeichnete Diagonale in der Ebene Δt=0 min), liegen Werte ungleich Null für die Aufheizdauer Δt vor.In a range where T _A >T _Z applies, the heating time is understandably 0 min. With the transition to the range T _A <T _Z (highlighted by the diagonal drawn in the plane Δt=0 min), values other than zero are available for the heating time Δt.

Im vorliegenden Beispiel wird die maximale Aufheizdauer von Δt =120 min bei T_A=15 °C und T_Z=25 °C erreicht.In the present example, the maximum heating time of Δt =120 min is achieved at T _A =15 °C and T _Z =25 °C.

Wie dem Kennfeld dabei zu entnehmen ist, hängt die Aufheizdauer im vorliegenden Beispiel nicht linear von den beiden Temperaturen T_A, T_Z ab, wie dies besonders gut in der rechtsseitigen, vertikalen Ebene für T_Z=25 °C zu erkennen ist. Dies bedeutet, das mit steigender Differenz zwischen den beiden Temperaturen T_A, T_Z die Aufheizdauer Δt eben nicht proportional mit ansteigt, was in vorteilhafter Weise durch den Einsatz der Aufheizdauerfunktion abgebildet und bei der Steuerung des Heizungssystems berücksichtigt werden kann.As can be seen from the characteristic map, the heating time in the present example does not depend linearly on the two temperatures T _A , T _Z , as can be seen particularly well in the right-hand vertical plane for T _Z = 25 °C. This means that as the difference between the two temperatures T _A , T _Z increases, the heating time Δt does not increase proportionally, which can be advantageously represented by using the heating time function and taken into account when controlling the heating system.

4 zeigt beispielhaft eine Darstellung einer zweiten Aufheizdauerfunktion zum Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren in Form eines Kennfeldes. 4 shows an example of a second heating duration function for use in the method according to the invention in the form of a characteristic map.

Das Kennfeld zeigt eine raumspezifische Aufheizdauer Δt in Minuten, die das Heizungssystem (voraussichtlich) benötigt, um eine Raumtemperatur eines Raumes um eine Differenzbetrag (T_Z - T_A) zwischen einer Zieltemperatur T_Z und einer Ausgangstemperatur T_A zu erwärmen, wobei zusätzlich eine Außentemperatur T_Außen einer Umgebung des Gebäudes als weitere Eingangsgröße berücksichtigt wird.The characteristic map shows a room-specific heating time Δt in minutes that the heating system (probably) needs to heat a room temperature by a difference (T _Z - T _A ) between a target temperature T _Z and an initial temperature T _A , whereby an outside temperature T _{outside of} an environment of the building is also taken into account as a further input variable.

Exemplarisch ist ein Bereich vom 10 °C für die Temperaturdifferenz und ein Bereich von -10 °C bis 30 °C für die Außentemperatur T_Außen angegeben, für die die Aufheizdauer Δt innerhalb des exemplarisch gewählten Bereichs zwischen 0 und 120 min liegt.As an example, a range of 10 °C is specified for the temperature difference and a range of -10 °C to 30 °C for the outside temperature T _outside , for which the heating-up time Δt lies within the exemplary selected range between 0 and 120 min.

Für den Fall (T_Z - T_A)=0 °C beträgt die Aufheizdauer Δt=0 min unabhängig von der Außentemperatur. Die maximale Aufheizdauer von Δt=120 min wird dagegen für die minimale Außentemperatur bei T_Außen=-10 °C und maximaler Temperaturdifferenz (T_Z - T_A)=10 °C erreicht.For the case (T _Z - T _A )=0 °C, the heating time Δt=0 min is independent of the outside temperature. The maximum heating time of Δt=120 min is achieved for the minimum outside temperature at T _outside =-10 °C and maximum temperature difference (T _Z - T _A )=10 °C.

Wie dem Kennfeld zu entnehmen ist (insbesondere der Schnittebene bei (T_Z - T_A)=10 °C), fällt bei gleicher Temperaturdifferenz (T_Z - T_A) die Aufheizdauer Δt mit steigender Außentemperatur T_Außen ab. was in vorteilhafter Weise durch den Einsatz der Aufheizdauerfunktion abgebildet und bei der Steuerung des Heizungssystems berücksichtigt werden kann.As can be seen from the characteristic map (in particular the section plane at (T _Z - T _A )=10 °C), the heating-up time Δt decreases with increasing outside temperature T _outside for the same temperature difference (T _Z - T _A ). This can be advantageously represented by using the heating-up time function and taken into account when controlling the heating system.

Die Aufheizdauerfunktion, für die zwei Beispiele in den 3 und 4 gegeben sind, ist dabei üblicherweise raumspezifisch und hängt beispielsweise von der Größe und Lage des Raumes oder von der Art und Leistung der dort verbauten Heizeinheit ab.The heating time function, for which two examples are given in the 3 and 4 are given is usually room-specific and depends, for example, on the size and location of the room or on the type and performance of the heating unit installed there.

Die (hier in den 3 und 4 exemplarisch) dargestellten Zusammenhänge wurden beispielsweise durch eine maschinellen Lernphase ermittelt, bei der über einen längeren Zeitraum hinweg Trainingsdaten erfasst und ausgewertet worden sind.The (here in the 3 and 4 The relationships presented (as examples) were determined, for example, through a machine learning phase in which training data was collected and evaluated over a longer period of time.

Das Ermitteln der Aufheizdauer, hier in den 3 und 4 exemplarisch jeweils auf Basis einer als Kennfeld bereitgestellten Aufheizdauerfunktion, erlaubt eine zeitgenaue Steuerung, mit der ein gewünschter Sollwert im Wesentlichen exakt zum gewünschten Zielzeitpunkt erreicht werden kann.Determining the heating time, here in the 3 and 4 exemplified in each case on the basis of a heating duration function provided as a map, allows precise time control, with which a desired setpoint can be achieved essentially exactly at the desired target time.

Sämtliche numerische Werte aus den vorstehenden Kennfeldern sind weder beschränkend noch charakteristisch für die Erfindung, sondern sind lediglich exemplarisch zu Zwecken der Veranschaulichung gewählt worden.All numerical values from the above characteristic maps are neither limiting nor characteristic of the invention, but have been chosen merely as examples for the purposes of illustration.

Vorstehend wurden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sowie deren Vorteile detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben.Above, embodiments of the present invention and their advantages have been described in detail with reference to the accompanying figures.

Es wird erneut hervorgehoben, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Ausführungsmerkmale begrenzt ist. Die Erfindung umfasst weiterhin Modifikationen der genannten Ausführungsbeispiele, insbesondere diejenigen, die aus Modifikationen und/oder Kombinationen einzelner oder mehrerer Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele im Rahmen des Schutzumfanges der unabhängigen Ansprüche hervorgehen.It is emphasized again that the present invention is in no way limited to the embodiments described above and their design features. The invention further includes modifications of the embodiments mentioned, in particular those which result from modifications and/or combinations of individual or multiple features of the described embodiments within the scope of protection of the independent claims.

Liste der BezugszeichenList of reference symbols

1010: HeizungssystemHeating system
1111: WärmepumpeHeat pump
1212: SteuervorrichtungControl device
1313: hydraulisches Leitungsnetzwerkhydraulic pipeline network
1414: Radiatorradiator
14a14a: RadiatorkörperRadiator body
14b14b: VentilValve
1515: TemperatursensorTemperature sensor
1616: SollwertgeberSetpoint generator
1717: AußentemperatursensorOutside temperature sensor
2020: stationärer Radioweckerstationary radio alarm clock
2121: Smartphonesmartphones
100100: Smarthome-SystemSmart home system
200200: GebäudeBuilding
201201: RaumSpace
300300: UmgebungVicinity

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 2015300392 A1 [0006]

Claims

Method for controlling a heating system (10) of a building (200) with at least one room (201) that can be heated by the heating system (10), comprising: - providing a setpoint for a room temperature in the at least one room (201) of the building (200); - receiving an alarm time set on an alarm device (20, 21); - determining a target time at which the room temperature should have reached the provided setpoint, based on the received alarm time; - detecting an actual value of the room temperature; - controlling the heating system (10) to heat the at least one room (201); characterized in that the method further comprises: - determining a heating-up time for the at least one room (201) depending on the provided setpoint and the detected actual value of the room temperature, wherein the control of the heating system (10) takes place depending on the determined target time and the determined heating-up time.

Procedure according to Claim 1 , wherein the method further comprises: - providing a heating duration function which, depending on an initial temperature and a target temperature, describes a room-specific heating duration which the heating system (10) requires in a heating mode in order to heat the room temperature in the at least one room (201) from the initial temperature to the target temperature; wherein determining the heating duration on the basis of the provided heating duration function with the detected actual value of the room temperature as the initial temperature of the heating duration function and the provided target value as the target temperature of the heating duration function.

Procedure according to Claim 2 , wherein the method further comprises: - detecting an actual value of an outside temperature of the building (200); wherein the room-specific heating time described by the provided heating time function is additionally dependent on the outside temperature of the building (200) as a further input variable of the heating time function, and wherein the determination of the heating time is carried out on the basis of the provided heating time function with the detected actual value of the outside temperature as a further input variable.

Procedure according to Claim 2 or 3 , wherein the heating system (10) can be operated in heating mode in at least two operating states, each with different heating power ranges, and wherein the method further comprises: - determining a set heating power range of the heating system (10) for heating mode; wherein the room-specific heating time described by the provided heating time function is additionally dependent on the heating power of the heating system (10) as a further input variable of the heating time function, and wherein the heating time is determined on the basis of the provided heating time function with a heating power value from the detected set heating power range as a further input variable.

Procedure according to one of the Claims 2 until 4 , wherein the method further comprises determining the heating duration function on the basis of a machine learning phase, in particular using a neural network, again comprising: - collecting training data over a predetermined period of time, wherein the collected training data comprises a plurality of value combinations of the input variables of the heating duration function and an associated actual heating duration; and - determining the heating duration function on the basis of the collected training data; wherein the determined heating duration function is provided for further use in the method.

Procedure according to Claim 5 , wherein the recording of training data takes place during one or more heating phases for heating the at least one room (201) and comprises for each of the one or more heating phases: - recording a set target value for the room temperature; - recording an actual value for each of the input variables of the heating duration function at a first point in time; - recording a temporal progression of the room temperature in the at least one room (201); - recording a second point in time at which the temporal progression of the room temperature reaches the set target value or exceeds a temperature limit value predefined depending on the set target value, preferably this is 0.5 °C below the provided target value; - determining an actual heating duration on the basis of the recorded second point in time and the first point in time; and - storing at least the determined actual heating duration and the recorded actual values of the input variables as a combination of values in the training data.

Method according to one of the preceding claims, wherein the control of the heating system (10) comprises: - determining a start time for heating the at least one room (201) depending on the determined target time and the determined heating duration; and - setting an operating parameter of the heating system (10) that determines the heating output on the basis of the determined start time, in particular at the determined start time.

Procedure according to Claim 7 , wherein the operating parameter determining the heating output is adjusted such that an efficiency of the heating system for heating the at least one room is maximized.

Method according to one of the preceding claims, wherein the method is used to end night operation of the heating system (10) and the control of the heating system (10) for this purpose comprises: - switching the heating system (10) to day operation depending on the determined target time and the determined heating time, wherein the heating system (10) has a higher average heating output in day operation than in night operation.

Method according to one of the preceding claims, wherein the alarm device (20, 21) is a smartphone (20) or a smartwatch or a smart speaker or a radio alarm clock (21), each of which is equipped with an alarm function.

Method according to one of the preceding claims, wherein the method further comprises: - receiving N further alarm times, with N≥1, which are each set on one of N further alarm devices (20, 21); wherein the determination of the target time is additionally carried out on the basis of the received N further alarm times and in turn comprises: - determining the earliest alarm time from a set comprising the received alarm time and the received N further alarm times; - outputting the determined earliest alarm time as the determined target time.

Method according to one of the preceding claims, wherein the method further comprises: - receiving a wake-up time of the resident determined by a sleep monitoring device, in particular a smartwatch monitoring a resident's sleep, and/or - receiving one or more actual wake-up times of the resident recorded by the sleep monitoring device; wherein the determination of the target time is carried out on an additional basis of the received determined wake-up time and/or the received actual wake-up times.

Heating system (10), in particular controllable by means of a method according to one of the Claims 1 until 12 , for use in a building (200), comprising: - a heating unit (14) which is designed to heat at least one room (201) of the building (200); - a temperature sensor (15) for detecting an actual value of a room temperature in at least one room (201); - a setpoint generator (16) for providing a setpoint value of the room temperature; and - a control device (12) for controlling the heating system (10), wherein the control device (12) in turn comprises a first electronic data interface via which the control device (12) can be coupled to an alarm device (20, 21) and is designed to receive an alarm time set on the coupled alarm device (20, 21) from the alarm device (20, 21) via the data interface and to determine a target time at which the room temperature should have reached the provided setpoint value on the basis of the received alarm time; characterized in that the control device (12) for heating the at least one room (201) is designed to determine a heating time for the at least one room (201) as a function of a setpoint provided to the control device (12) by the setpoint generator (16) and an actual value of the room temperature detected by the temperature sensor (15), and to control the heating system (10) as a function of the determined heating time and as a function of the determined target time.

Control device (12) for use in a heating system (10) according to Claim 13 .

Smart home system (100), comprising: - a heating system (10) according to Claim 13 , and - at least one alarm device (20, 21), wherein the control device (12) of the heating system (10) is coupled to the alarm device (20, 21), in particular wirelessly, for receiving an alarm time set on the alarm device (20, 21).