用於提供熱的系統的製作方法

2023-05-28 23:22:26 2

用於提供熱的系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型描述一種用於提供熱的系統，該系統包括：熱存儲器(10)；用於向該熱存儲器中進行能量傳遞的熱發生器(14)；用於確定在該熱存儲器(10)中或在一個與該熱存儲器相連接的管道中的溫度的測量裝置(15)；以及，用於以熱能來供應消耗器的提取位置。此外，該系統具有用於該熱發生器(14)的控制裝置，其中，該控制裝置被適配為用於獲得該熱存儲器(10)的一個填充狀態。該控制裝置還被適配為用於建立將來的能量提取的時間曲線的一個預測(52)，以及用於藉助這些參數溫度、填充狀態和預測的能量提取(52)中的至少一個來建立這個或者這些熱發生器(14)的一個運行計劃。
【專利說明】用於提供熱的系統
[0001] 本實用新型的摶術領域
[0002] 本實用新型涉及一種用於提供熱的系統。 現有技術
[0003] 常規的熱生產和存儲系統，或者用於提供熱水的具有一個加熱箱和一個熱水存儲 器的系統，具有一個溫度傳感器，該溫度傳感器測量在該熱水存儲器內的水的溫度。從該測 量值可以確定，該熱存儲器是否被完全填充。一個基本上被排空的熱存儲器的辨識用這一 個溫度傳感器同樣也是可能的並且可以通過其他的溫度傳感器來改善。該熱存儲器的填充 可以規律的，例如每天一次地進行，在使用電驅動的熱發生器時優選夜間，並且在一個排空 的熱存儲器的情況下例如在超過對於該溫度的極限值時觸發。因此前提是，該熱水存儲系 統的填充狀態直接與所測量的水溫相關。
[0004] 此外已知，熱生產和存儲系統通過多個電驅動的熱發生器，尤其通過熱泵，作為在 操作時間段方面可推移的負載接入到一個能量管理系統中，以實現在最佳的能量費用和改 進的網絡管理方面的優點。
[0005] 優選這樣構造熱水存儲器，即流入的冷水儘可能少地與存儲的熱水混合。由此可 以實現，一個這樣的熱存儲器可以長時間地輸出具有足夠高溫度的水。整合在該熱存儲器 中的溫度傳感器在此通過其定位確保了，當僅還有很少的足夠溫度的水可供使用時，對該 熱存儲器進行填充。
[0006] 概念熱存儲器包括熱水存儲器，但是也包括如下這些熱存儲器，其中導入的熱能 至少漸漸地通過其他的介質，例如油、鹽水或者石頭被接收並且再次輸出到一種其他的介 質如水或者空氣，該介質用於將熱傳遞到一個連接在該熱存儲器處的消耗器。在液體的介 質如鹽水或者油的情況下，然而此處仍可以設想向該消耗器的直接的熱傳遞。
[0007] 關於該熱存儲器的該填充狀態的表達，包括該熱存儲器的填充度和/或溫度梯度 或者其他用於描述在該熱存儲器中的溫度分布的參數，不管怎樣在該溫度測量的基礎上是 不可能的。對此，若在該填充後的一個較長的時間段沒有提取熱能，則提前的、例如重複的 (tuniusm_iges)填充可能導致不必要的空轉損失。
[0008] 本實用新型的內容
[0009] 本實用新型的基本目的在於，展示一種系統，該系統使得能夠在能量需要和運行 費用方面更好地使用熱發生器。
[0010] 本實用新型的目的通過一個用來提供熱的系統來實現，該系統包含一個熱發生器 和一個熱存儲器、一個用來確定在該熱存儲器中或在連接在其上的管道中以及用來以熱能 提供消耗器的一個提取位置中的溫度的傳感器，該系統的突出之處在於這個或這些熱發生 器的一個控制裝置，其中該控制裝置被適配為用來獲得該熱存儲器的填充狀態。此外該控 制裝置的特徵在於，它被適配為用於藉助這些參數溫度、填充狀態和預測的能量提取中的 至少一個來建立一個對將來的能量提取的時間曲線的預測以及建立該熱發生器的運行計 劃。因此該控制裝置保證了，對於該熱生產和存儲系統的舒適的運行可以在任何時間點提 供足夠的熱能。
[0011] 該系統特別優選包括一個匹配裝置，該匹配裝置被適配為用於藉助對該溫度的時 間曲線的分析來將該熱存儲器的一般性模型與該熱存儲器的實際狀態進行平衡。這樣與實 際匹配的一般性模型提供當前的和預測的參數，這些參數可以被該控制裝置用於建立該運 行計劃。
[0012] 為了該一般性模型的以及除其他之外基於此的運行計劃的的進一步優化，本實用 新型可以包括其他的傳感器，這些傳感器被適配為用來確定引入到該熱存儲器中和/或從 該熱存儲器提取的能量值的時間曲線。這些傳感器可以是流通量傳感器和/或溫度傳感 器，各自被安置到連接在該熱存儲器處的管道中或處。
[0013] 此外，該設備包括通訊界面，這些通訊界面被適配為用來向連接在這些通訊界面 處的熱發生器和/或消耗器傳輸控制指令。因此該設備通過存在的操作器件確保了建立的 運行計劃的直接的轉化。這些通訊界面可以是額外被適配為用於接收關於當前的和/或預 測的能量參考價的信息，這些信息可以被用於獲得該熱發生器的當前的和/或預測的運行 費用。
[0014] 該熱發生器可以由一個分散式的可再生的能量源，尤其由一個直接安裝在該系統 的環境中的光伏系統進行供給。由一個這樣的光伏裝置提供的電功率可以有利地在生產地 附近消耗，以降低來自一個供電網絡的電能的獲取並且因此降低該供電電網的負載。為了 保證該分散式生產的功率的最佳使用，可以有利地利用在該設備與一個管理該PV系統的 電功率使用的控制裝置之間的一個通訊界面，該通訊界面進而與其他的電消耗器連接。
[0015] 這些在該一般性模型中獲得的該熱存儲器的參數可以具有不依賴於能量提取的 分量，尤其該熱存儲器的一個損失功率和依賴於能量提取的分量，尤其通過消耗器造成的 能量提取的過去的時間曲線。這個區別有助於，一方面藉助不依賴於能量提取的分量優化 該熱水存儲器的一般性模型，並且另一方面藉助依賴於能量提取的分量，在對於保證以可 設想地必需的能量值充分供應這些消耗器所需的、向該熱存儲器中的能量傳輸方面，在一 個預先確定的時間間隔中推導出該熱發生器的運行計劃。
[0016] 此外該系統可以具有一個優化裝置，該優化裝置被適配為用於在最優的能量利用 方面優化該運行計劃。替代性地或額外地，該優化裝置可以被適配為用於在最小的運行費 用方面優化該運行計劃。在這兩種情況下，該優化裝置被適配為用於考慮包含在該一般性 模型中的自由度，使得該熱發生器的運行根據優化目標存在（尤其最優地使用本地可用的 資源）或者尤其在依賴來自一個供電網絡的必須承擔費用的能量提取的情況下導致最小 費用。
[0017] 根據本實用新型的用於操作一個用來提供熱的系統的方法，該系統包括一個熱發 生器和一個熱存儲器，具有一個用來確定在該熱存儲器中的或者在一個連接在其上的管道 中的一個點處的溫度的測量裝置，其特徵在於以下的步驟：
[0018] -獲得一個從該熱發生器中引入到該熱存儲器中的能量值，
[0019] -獲得在至少一個提取位置處從該熱存儲器提取的能量值的一個時間曲線，
[0020] -獲得該熱存儲器的一個填充狀態，
[0021] -建立對在該提取位置處的將來的能量提取的時間曲線的一個預測，以及
[0022] -藉助這些參數溫度、填充狀態和預測的能量提取中的至少一個建立該熱發生器 的一個運行計劃。
[0023] 藉助這些步驟，使得這些對於運行計劃而言重要的、關於在過去的能量提取、該熱 存儲器的當前的填充狀態（例如填充度和溫度梯度），以及將來的可能的能量提取的信息 可用。然後這些信息使得建立一個用於熱發生器的運行計劃成為可能，該運行計劃確保 了，在每個時間點提供足夠的熱能用於該熱生產和存儲系統的一個舒適的運行。對此，該運 行計劃確定，何時該熱存儲器從哪個能量源進行填充。例如可以特別方便的是，儘可能遲地 對該熱存儲器進行填充，以避免在沒有能量提取的空轉階段中不必要的存儲器損失。
[0024] 具體地，首先從該優選連續地測量的溫度的一個時間曲線獲得該熱存儲器的一個 損失功率。對此優選分析在多個時間段中的溫度的時間曲線，其中既沒發生能量輸入也沒 發生能量提取，例如夜晚，使得僅該熱存儲器的損失功率對該填充狀態施加影響。這些需要 分析的時間段也可以由使用者來定義或者從該熱發生器的運行狀態和連接在這些提取位 置的消耗器來確定。只要該熱存儲器具有一個可忽略不計的損失功率，就可以放棄其確定， 並且在沒有能量輸入並且沒有能量提取時溫度被看做恆定的。
[0025] 所提取的能量的時間曲線可以同樣從所測量的溫度的時間曲線中獲得。對此，將 該溫度的時間曲線與該此前獲得的在沒有能量提取時溫度的時間曲線進行比較，其中溫度 的較快的下降指出能量提取。因此額外地不僅可以獲得在該熱存儲器中的填充度也可以獲 得在該熱存儲器中的該溫度梯度並且藉此獲得該熱存儲器的該填充狀態，其中通過使用一 般性（generischen)模型能夠實現這些參數的進一步提高的精確度。
[0026] 該熱存儲器的一個這樣的一般性模型可以通過一個學習方法與該熱存儲器的一 個實際行為匹配，對此優選可使用該在適當時連續測量的溫度的時間曲線，該時間曲線在 考慮到該熱存儲器的物理性質的情況下被分析並且允許獲得填充狀態和從該熱存儲器的 能量提取。雖然不僅該一般性模型而且該獲得的參數自然帶有不確定性，然而仍然允許定 義多個足夠精確的參數，這些參數可用於建立該熱發生器的運行計劃。
[0027] 該一般性模型的進一步提高的精確度可以如下方式實現，其中該模型包括明確的 關於引入到該熱存儲器中的能量值的信息。這些信息可以是例如該熱發生器的運行狀態， 這些信息除了包括這些熱發生器的運行的多個時間段還包括該熱發生器的在這些時間段 中適當時可變化的熱功率的值。
[0028] 該一般性模型的進一步提高的精確度可以如下方式實現，其中該模塊包括明確的 關於從該熱存儲器提取的能量的信息。這些信息，不僅與該輸入的熱值，也與該提取的熱值 有關，可以是例如多個傳感器的測量值，這些信息包括流通速率和/或在連接到該熱存儲 器處的這些管道的溫度。
[0029] 不僅關於引入的能量的這些信息而且關於提取的能量值的信息可以通過熱發生 器或者消耗器的運行數據的傳輸可行地得出該一般性模型。在該學習方法的框架中的一個 額外的步驟中可以將定義的能量值從這些熱發生器中引入到該熱存儲器中和/或由這些 消耗器從該熱存儲器中提取。通過一個這樣的校準過程，該校準過程可以尤其直接在安裝 該熱發生和存儲系統之後或者也周期性重複地實施並且可以包括例如一個熱發生器或一 個消耗器的有針對性的、即不依賴於需求的接通和斷開，該一般性模型的精確度進一步提 高，其方式為在該引入的或提取的能量值的時間曲線與該溫度的時間曲線之間產生一個直 接的關聯。
[0030] 為了建立這些熱發生器的運行計劃，優選藉助這些在過去提取的能量值的時間曲 線的一個統計評估可以獲得將來的能量提取的一個預見性的時間曲線。在此可以充分利用 的是，熱能的消耗，尤其熱水的消耗通常具有循環性的特徵，也就是說在一天、一周或一年 的曲線中構成反覆的（Wiederkehrende)使用統計數據。因此可以藉助對該使用統計數據 的分析在注意這些可能的規則的情況下推斷出將來的使用行為並且因此推斷出該將來的 能量提取的預見性的時間曲線，進而在獲得對於這個或這些熱發生器的運行計劃時考慮該 時間曲線。
[0031] 此外，為了建立該運行計劃可以考慮一個當前的或一個預測的能量參考價。特別 有利的是，基於一個可變收費結構（Tarifgestaltung)的能量參考價是依賴於一天中的時 間、一周中的哪一天、季度和/或一個供電網絡的當前參數如負荷飽滿或超過限制值（例如 氣壓、電網電壓等）。為了充分利用可再生能量的分散式生產和直接使用的這些優點，在建 立該運行計劃時，額外可以考慮優選在該熱生產和存儲系統的直接環境中，例如在同一住 所或至少在其小區中，安裝的可再生的能量生產系統（尤其一個光伏系統又或一個沼氣系 統或一個熱電廠）的一個當前的和/或預測的功率。
[0032] 因此建立該運行計劃可以用不同的優化目標方向來實現，尤其以最小的能量使用 的目標或以該運行費用的最小化的目標來實現。在此於是可以考慮除了該熱發生或存儲系 統的其他消耗器的當前的和/或由其他的能量管理系統計劃的運行狀態，尤其那些與該熱 發生器使用相同能量源的消耗器。由此可以完全使用例如一個可再生能量源的功率和/或 使從一個供電網絡得到的能量的被一個上限值所限制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033] 在下文中將藉助在圖中示出的優選的實施例對本實用新型進行進一步描述和說 明。
[0034] 圖1示出了這個新方法的一個實施方式，
[0035] 圖2示出了根據本實用新型的用來提供熱的系統的一個實施方式，
[0036] 圖3示出了在一個熱存儲器中有和沒有熱量提取時測量的溫度的時間曲線，
[0037] 圖4示出了該溫度的時間曲線以及藉助該方法或從該控制裝置獲得的、從熱存儲 器中的能量提取的時間曲線和根據本實用新型的系統的使用特徵曲線圖以及
[0038] 圖5示出了藉助該方法或藉助從該控制裝置獲得的預測的使用特徵曲線圖的時 間曲線、預見性的熱水需求的時間曲線、由此建立的運行計劃和對於該熱發生器優化的開 關信號。

【具體實施方式】
[0039] 圖1示出了以一個用於提供熱的系統為例的該新方法的一個示例性的流程圖，該 系統包含一個作為熱存儲器的熱水存儲器和一個從熱泵供能的或作為加熱棒實施的熱發 生器，其中在運行中該方法的執行在一個學習階段和一個工作階段之間有所不同。在該學 習階段中獲得不同的關於該熱存儲器的當前參數的信息，如溫度、向該熱存儲器中的當前 能量輸入和關於使用的用戶信息，例如在夜晚下降（Nachtabsenkung)的供暖控制的編程。 這些信息被應用在該學習階段中，以產生一個一般性模型，該模型在適當時是用事先已知 的系統參數如例如存儲內容、該溫度傳感器的位置、該熱發生器的功率等來構建的。
[0040] 此外在該工作階段中測量當前的溫度或者確定關於當前的能量輸入的信息。這些 信息足以用於藉助該一般性模型來獲得能量提取的時間曲線和該熱存儲器的填充狀態。從 如此獲得的能量提取的時間曲線中，在下一個步驟中通過統計評估得出該使用特徵曲線和 一個可能的將來的消耗行為。
[0041] 在接下來的步驟中，在考慮預測的消耗行為以及該熱存儲器的當前的填充狀態的 情況下得出，能夠怎樣組合該填充時間點和填充時長、以及填充功率，也就是說能夠用哪種 通過該系統的自由度的更改而可實現的熱發生器運行計劃來將熱存儲器帶到在相應的時 間所需要的填充狀態，以在沒有或者有最小的舒適性受損情況下滿足預測的消耗行為。在 設計運行計劃時該系統除了具有上述的自由度之外還可以具有其他的或修改的自由度。
[0042] 在另一個步驟中，不同的消耗器的可能的能量需求替代方案與這些可實現的運行 計劃相悖，其中除了連接在該熱存儲器處的這些熱能消耗器之外任選地還考慮對於電能而 言競爭性的消耗器的當前的和計劃的能量需求。額外地，將依賴時間的和/或依賴負載的 能量參考價納入考慮中，其中此處不僅可以使用當前的價格還可以使用以外部的信息如天 氣預測為基礎的預測的價格。
[0043] 從這些計算得出在最後一步中對於在該熱生產和存儲系統中的熱發生器的一個 運行計劃，此處作為熱泵或加熱棒示出，該熱存儲器或這些熱存儲器在下文中根據運行計 劃被控制。可以實施為可開關消耗器的熱發生器的控制可以例如通過電力插座來進行。在 該熱發生器的工作階段過程中為了限制該電網的負載同樣可以按這種方式切斷競爭性的 消耗器。
[0044] 圖2示出了以一個熱水存儲器10為例的熱存儲器的一般性模型，該熱水存儲器通 過一個絕熱材料11與周圍的外部空氣以一個溫度T_A分開並且具有一個流入部12, 一個提 取位置13, 一個熱發生器14,在此情況下一個加熱線圈，以及一個溫度傳感器15。在該熱 水存儲器10中的水的溫度通常不是均勻的；而是構成一個溫度梯度，該溫度梯度導致在圖 1中由這些層1至7所示的層構成。這些層1至7具有溫度T_1至T_7,這些溫度在一個時 間點to可以具有例如以下的分布：
[0045] T_1 (t0) = 20°C , T_2(t0) = 20°C , T_3 (tO) = 28〇C , T_4(t0) = 50°C ,
[0046] T_5(t0) = 88〇C , T_6 (tO) = 89〇C , T_7 (tO) = 90 °C
[0047] 在考慮在流入溫度為T_Z，外部溫度為T_A時一個流入量V(t)的時間曲線以及通 過該熱發生器14引入到該熱水存儲器10中的熱量值H(t)的時間曲線的情況下，通過以下 函數關係得出在最晚的時間點tl = t0+Λ t這些層1至7的溫度T_1至T_7 :
[0048] T_l(tl) = fl(T_l(tO),T_2(tO),V(t),H(t),T_A, T_Z)
[0049] Τ_2 (tl) = Π (T_l (tO)，Τ_2 (tO)，Τ_3 (tO)，V(t)，H(t)，Τ_Α, Τ_Ζ)
[0050] T_3(tl) = fl(T_2(tO)，T_3(tO)，T_4(tO)，V(t)，H(t)，T_A，T_Z)
[0051] T_4(tl) = n(T_3(tO)，T_4(tO)，T_5(tO)，V(t)，H(t)，T_A，T_Z)
[0052] T_5(tl) = n(T_4(tO)，T_5(tO)，T_6(tO)，V(t)，H(t)，T_A，T_Z)
[0053] T_6 (tl) = Π (T_5 (tO)，T_6 (tO)，T_7 (tO)，V(t)，H(t)，T_A，T_Z)
[0054] T_7 (tl) = fl (T_6 (tO), T_7 (tO), V(t), H(t), T_A, T_Z)
[0055] 這個示例模型考慮在層1至7之間的熱傳導也考慮通過在冷水流入的同時熱水的 提取導致的材料的熱傳遞。需注意的是，在熱水存儲器10中的溫度分布在提取水之後的一 整段時間也不是單一的，而是能夠發現下方的冷水層和上方的熱水層。額外地，通過在熱水 存儲器10中的流動可以補充一種材料的熱傳遞，其中水分子的移動向量也可以作為狀態 出現或者可以以更簡單的形式進行考慮。
[0056] 除了在圖2中示出的連接端12和13,可以存在其他的流入部和提取位置，其使用 可以按類似的形式被整合到該一般性模型中。在熱水存儲器10中的該溫度傳感器15使得 能夠測定在本例中在層5中的溫度T_5 (t)的時間曲線，而在其他層中的溫度不能直接進行 測量。雖然可以設想，將其他的溫度傳感器整合到該熱水存儲器和/或該流入部或該提取 位置中，然而這也與額外的費用相關並且可能只有在大量的額外傳感器的情況下才能實現 關於該熱水存儲器10的填充狀態的完整的表達。
[0057] 圖3示出了由傳感器15連續測量的在熱水存儲器10中的層5的溫度T_5的不同 的時間曲線。該曲線31代表沒有能量提取時溫度的時間曲線，其中首先在時間點tl與t2 之間通過該熱發生器14發生將該熱水存儲器10從一個下極限溫度20°C填充到一個上極限 溫度90°C。因此假定，該熱存儲器通過填充進入到一個已知的填充狀態，例如所有水的整體 加熱到一個上極限溫度。在達到上極限溫度之後，該熱水存儲器10緩慢地釋放，其方式為 該熱水存儲器向周圍損失熱。該溫度曲線31在沒有水提取時可以作為測量值順序存儲或 者參數化地進行存儲，例如以通過對指數溫度曲線的匹配獲得的係數的形式。
[0058] 如果在填充後在提取位置13處自動釋放的時間段內在時間點t3與t4之間進行 水提取，那麼通過該流入部12隨後流入到該熱水存儲器10中的冷水達到該層5並且因此 首先不會到達該溫度傳感器15,因為僅在下部流入。然而，通過這些層的向上的推移以及與 壁絕熱材料11相比在熱的和冷的水層之間良好的熱傳導，能夠觀察到在傳感器15處溫度 T_5的較快的下降。得出對應該曲線32的溫度T_5的變化曲線，將該變化曲線與所存儲的 變化曲線相比較。如果該溫度的時間曲線指出在這樣的存儲的時間曲線上的一個較快的溫 度下降（其中沒有輸入能量），那麼這表明從熱水存儲器10的能量的提取。替代性地，對這 些溫度梯度的分析和與存儲的溫度梯度的比較可以用來辨識提取。如果已經等了足夠久， 那麼在熱存儲器10中的溫度平衡，並且能夠獲得所提取的熱量值。通過這些信息，在將來 提取熱水時能夠在該溫度的下降速度處早得多地（在提取不久後）獲得來自熱水存儲器中 的熱（能量）的提取。
[0059] 可以額外地由一個用戶預先規定一個間隔，其中不進行從該熱水存儲器中的熱提 取。另一方面，可以通過有針對性地接通該熱發生器14並且因此有針對性地將熱能引入該 熱水存儲器10中導致該溫度的時間曲線的與圖3相比正好顛倒的行為。通過對這個時間 曲線的評估可以在該學習階段的框架中額外更好地學習該加熱階段並且相應地優化該熱 水存儲器10的一般性模型。此外，可以將額外的傳感器用來更好地學習該一般性模型和/ 或用來更好地將模型狀態與實際進行平衡。
[0060] 來自熱水存儲器10的熱量值的多次提取也可以按此方式進行學習並且模型化。 圖4示出了在與圖3相比更長的一個時間段上的多個時間曲線，例如一天。在上方的圖中 的曲線40再次示出該溫度Τ_5的時間曲線，該時間曲線由在熱水存儲器10的層5中的溫 度傳感器15測量。在圖4中的中間的圖示出了該熱水存儲器10在該提取位置13處提取 的熱能量W(t)的時間曲線。尤其標示出了事件41和42,這些事件代表了在相應的時間段 中熱能量的提取，例如早晨的多次淋浴過程或一次晚間的餐具清洗過程。在事件41、42的 時間段中熱能量的提取導致在圖4中的上方的圖中明顯的特徵性的較快的溫度T_5下降， 從此藉助該一般性模型進而可以獲得提取的熱能的量值。
[0061] 從這樣獲得的在一個較長時間段上的熱能提取的時間曲線W(t)的一個統計分 析，也就是說在幾周或一個公曆年，在考慮周幾和季度的情況下獲得一個用戶特徵曲線 w*(t)，該特徵曲線在圖4中下方的圖中示例性地進行了展示並且尤其形成了規則出現的 事件43和44,此處示例性地為早晨的淋浴和晚間的餐具清洗。
[0062] 在圖5中該上方的圖示出了用該參考符號52標記的將來的能量提取的時間曲線， 該時間曲線已經藉助延續到將來的用戶特徵曲線W*(t)而獲得。由此確定，必須在何時從 熱水存儲器10中可提取哪種溫度的多少水。藉助一般性模型得出為了滿足預見性需求的 預見性熱能需求51的時間曲線。這相對於曲線52提高了一個安全保留值，該安全保留值 可以是恆定的或依賴於該預測曲線51的不可靠性。
[0063] 在圖5中下方的圖以引入到該熱水存儲器中的熱功率的曲線H(t)的形式描述了 從這些先前的步驟中獲得的該熱發生器14的運行計劃。此處這些參考符號53、55、56標明 這些時間段，其中該熱發生器14的工作理論上是有意義的。在時間段55中該熱發生器的工 作理論上是可能的，但是鑑於從該用戶特徵曲線中可以看出的、預計明顯更晚發生的提取， 熱輸入可能會導致不必要的空轉損失。在時間段56中，為了確保滿足預見的需求，至少在 不使用時間段55來輸入熱的情況下必須必要地驅動該熱發生器並且，當該運行計劃藉助 該在一般性模型中包含的自由度對於最優化的能量使用而被優化時，將其相應地在該運行 計劃內應用。
[0064] 然而，在考慮其他已知的邊界條件，尤其當前的和/或預測的能量參考價、一個為 該熱發生器14供能的可再生的能量生產系統的當前的和/或預測的功率、其他消耗器的當 前的和/或已計劃的或任選地可計劃的運行狀態以及其他在適當時相關的參數的情況下， 也可以獲得該熱發生器14的另一個運行計劃。該運行計劃在圖5的下方的圖中以一個功 率曲線57的形式展示，該曲線定義了如下的時間段，其中該熱發生器將熱功率H(t)的引入 到該熱存儲器中。在此，不同於上文描述的在優選的能量使用方面優化的運行計劃，通過該 熱發生器的工作不僅在時間段55中也在時間段56中提供例如對於預測的規則的晚間餐具 清洗過程所需的熱能量值（比較在圖4中的事件42、44)。雖然之後在時間段55中通過工 作產生空轉損失，但是當在該時間段55中例如能量以特別低的能量參考價可得或為該熱 發生器14供能的可再生的能量生產系統的特別高的功率可得，並且該運行計劃在最小運 行費用方面的優化作為優先目標被定義時，這種損失是可接受的。
[0065] 總的來說，通過該溫度模型獲得可能的運行計劃，這些運行計劃給出，在哪個時間 範圍中必須驅動熱發生器14用於水加熱並且在哪個時間範圍中可以將其驅動。同樣能夠 獲得，在執行相應可能的運行計劃時需要多少能量來操作該熱發生器14並且在此例如通 過存儲相應損失多少能量（例如由該存儲器壁或熱水循環導致的熱損失）。一個熱水循環 的循環泵的控制可以同樣藉助該運行計劃來控制，其中熱水僅在所預期的使用時循環，這 導致雙倍的能量節省。
[0066] 為了計算出一個仍然更好的計劃（其中例如儘可能晚地發生熱存儲器的填充，但 仍在良好的費用條件下），總體上首先通過使用該一般性模型、該模塊與實際的比較以及熱 存儲器的填充狀態的獲得，使當前的以及預測的能量提取和足夠的信息可用於該方法。也 就是可以在時間上較早的與較晚的填充之間獲得並轉換該最佳的折衷。在此該新的方法公 開了怎樣獲得這些相關信息的方式。實現了建立在該熱存儲器中的所有溫度的一個實際圖 像並且以此方式不僅評估位於熱存儲器中的熱量值、還測定此處顧客可用的比例。此外可 以藉助這些能量提取信息學習一個消耗特徵曲線和因此預期的熱量值提取，並且公開了可 應用於通過使用從該一般性模型可辨別的自由度來在不同的優化目的方面通過負載推移 進行優化的方法。此外，該方法適用於將熱生產和存儲系統接入一個上一級的負載控制算 法中。
[0067] 本實用新型的這些有利的改進方案由專利權利要求、說明書以及附圖得出。在說 明書序言中所述的、特徵的以及多個特徵的組合的優點僅僅是示例性的並且可以替代性地 或累積地起作用，而這些優點不必強制地由根據本實用新型的實施方式實現。其他的特徵 可以從附圖中得出。本實用新型的不同實施方式的特徵的組合或不同的專利權利要求的特 徵的組合同樣可能是不同於對專利權利要求的所選的回引並且在此隱含地提出。這也涉及 在單獨的附圖中展示的或在其說明中所述的特徵。這些特徵也可以與不同專利權利要求的 特徵組合。同樣可能取消在這些專利權利要求中詳述的用於本實用新型的其他的實施方式 的特徵。
[0068] 參考標記清單
[0069] 1-7 層
[0070] 10 熱水存儲器
[0071] 11 絕熱材料
[0072] 12 流入口
[0073] 13 提取位置
[0074] 14 熱發生器
[0075] 15 溫度傳感器
[0076] 31，32,40 溫度曲線
[0077] 41 44熱提取的事件
[0078] 51 熱能需求的時間曲線
[0079] 52 熱能提取的時間曲線
[0080] 53, 55, 56熱能輸入的時間段
[0081] 57 功率曲線。
【權利要求】
1. 用於提供熱的系統，包括： -一個熱存儲器（10)， -一個用於向該熱存儲器中進行能量傳遞的熱發生器（14)， -一個用於確定在該熱存儲器（10)中或在一個與該熱存儲器相連接的管道中的溫度 的測量裝置（15)， -一個用於以熱能來供應消耗器的提取位置， 其特徵在於， -該系統具有一個用於該熱發生器（14)的控制裝置， -其中，該控制裝置被適配為用於獲得該熱存儲器（10)的一個填充狀態， -該控制裝置被適配為用於建立將來的能量提取的時間曲線的一個預測（52)，並且 -該控制裝置被適配為用於藉助這些參數溫度、填充狀態和預測的能量提取（52)中的 至少一個來建立這個或者這些熱發生器（14)的一個運行計劃。
2. 根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，該系統此外具有一個匹配裝置，該匹配裝 置被適配為用於通過對該溫度的一個時間曲線（31，32,40)的分析將該熱存儲器（10)的一 個一般性模型與該熱存儲器（10)的一個實際狀態進行平衡。
3. 根據權利要求2所述的系統，其特徵在於，該系統包括至少一個另外的傳感器，尤其 至少一個安置在一個與該熱存儲器（10)相連接的管道中的流通量傳感器和/或溫度傳感 器，用於確定引入到該熱存儲器（10)中的和/或從該熱存儲器（10)提取的能量值的時間 曲線，其中該匹配裝置被適配為用於在考慮到該至少一個另外的傳感器的測量值的情況 下優化該一般性模型。
4. 根據權利要求1至3中一項所述的系統，其特徵在於，該系統包括多個通訊界面，這 些通訊界面被適配為用於向與之相連接的熱發生器（14)或者消耗器傳輸控制指令。
5. 根據權利要求1至3中一項所述的系統，其特徵在於，該系統包括多個通訊界面，這 些通訊界面被適配為用於將與之相連接的熱發生器（14)或消耗器的工作數據傳輸到該系 統。
6. 根據權利要求1至3中一項所述的系統，其特徵在於，該系統包括多個通訊界面，這 些通訊界面被適配為用於接收關於用於該熱發生器（14)的工作的能量參考價的信息。
7. 根據權利要求1至3中一項所述的系統，其特徵在於，該熱發生器（14)由一個分散 式的可再生的能量源進行供給。
8. 根據權利要求7所述的系統，其特徵在於，該能量源是光伏系統。
9. 根據權利要求7所述的系統，其特徵在於，該系統此外包括到一個管理該光伏系統 的電功率使用的控制裝置的通訊連接。
10. 根據權利要求2至3中一項所述的系統，其特徵在於，該一般性模型具有一個不依 賴於能量提取的分量和一個依賴於能量提取的分量。
11. 根據權利要求10所述的系統，其特徵在於，該依賴於能量提取的分量是這樣確定 的，即從該依賴於能量提取的分量能夠導出在一個預先確定的時間間隔中向該熱存儲器 (10)中必需的能量傳輸（51)方面這個或者這些熱發生器（14)的運行計劃。
12. 根據權利要求2至3中一項所述的系統，其特徵在於，該系統此外包括一個優化裝 置，該優化裝置被適配為用於在一個最優的能量利用方面在考慮到包含在該一般性模型中 的自由度的情況下優化該運行計劃。
13.根據權利要求2至3中一項所述的系統，其特徵在於，該系統此外包括一個優化裝 置，該優化裝置被適配為用於在最小的運行成本方面在考慮到包含在該一般性模型中的自 由度的情況下優化該運行計劃。
【文檔編號】H02J3/14GK204115244SQ201390000168
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年2月20日 優先權日:2012年2月20日
【發明者】B·馬格努森 申請人:艾思瑪太陽能技術股份公司