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Dokumentenidentifikation DE69809466T2 02.10.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 1025474
Titel KLIMAANLAGENSTEUERSYSTEM SOWIE ENERGIEVERWALTUNGSSYSTEM UND -METHODE
Anmelder TeCom Inc., Tampa, Fla., US
Erfinder EHLERS, A., Gregory, Tampa, US;
SILVA, M., Richard, St. Petersburg, US
Vertreter BOEHMERT & BOEHMERT, 80336 München
DE-Aktenzeichen 69809466
Vertragsstaaten BE, DE, DK, ES, FI, FR, GB, IT, NL, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 12.05.1998
EP-Aktenzeichen 989211446
WO-Anmeldetag 12.05.1998
PCT-Aktenzeichen PCT/US98/09655
WO-Veröffentlichungsnummer 0099022284
WO-Veröffentlichungsdatum 06.05.1999
EP-Offenlegungsdatum 09.08.2000
EP date of grant 13.11.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.10.2003
IPC-Hauptklasse G05D 23/19
IPC-Nebenklasse F24F 11/00   

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen ein System zur Regelung von Umgebungsbedingungen für Wohnungen oder Geschäftsräume und betrifft insbesondere ein System, das Innenraum-Umgebungsbedingungen steuert, um den Komfort zu optimieren und den Energieverbrauch und/oder die Energiekosten auf der Basis von benutzerdefinierten Parametern zu minimieren.

Hintergrund der Erfindung

Systeme zur Regelung der Innenraum-Umgebungsbedingungen für Wohnungen und Geschäftsräume wie beispielsweise Temperatursteuersysteme werden bereits viele Jahre verwendet. Temperatursteuersysteme umfassen Thermostate und thermostatische Steuergeräte. Diese Geräte sind vornehmlich dazu bestimmt, die Temperatur in einer Wohnung zu erfassen und auf Basis der von einem Bewohner vorgesehenen Temperatureinstellung ein Heiz- und/oder Kühlsystem oder ein System zur Beibehaltung der eingestellten Temperatur zu aktivieren.

Es gibt hauptsächlich zwei Arten von Temperatursteuergeräten. Eine Art der Temperatursteuergeräte umfaßt ein standardmäßiges einfaches Temperatursteuergerät mit einer Einstellregelung, mit dem ein Bewohner eine gewünschte Temperatur einstellen kann sowie einen Schalter, um zwischen dem Heiz- oder Kühlsystem umzuschalten, wobei nur jeweils eines dieser Systeme aktiviert ist. Das Heizsystem heizt die Wohnung, wenn die aktuelle Temperatur unterhalb der gewünschten Temperatureinstellung liegt, wenn es aktiviert ist. In gleicher Weise kühlt das Kühlsystem (beispielsweise eine Klimaanlage) die Wohnung, falls aktiviert, wenn die aktuelle Temperatur die gewünschte Einstellung überschreitet.

Ein anderes weiteres Temperaturregelgerät umfaßt ein duales Temperatursteuergerät mit einer dualen Einstellsteuerung, die an einem Heizsystem sowie an einem Kühlsystem angebracht ist. Ein Benutzer kann zwei gewünschte Temperatureinstellungen angeben, und zwar eine minimale Soll-Temperatur, die die Aktivierung des Heizsystems steuert und eine maximale Soll-Temperatur, die die Aktivierung des Kühlsystems steuert. Wenn die aktuelle Temperatur unter die minimale Soll-Temperatur fällt, wird das Heizsystem automatisch aktiviert. In gleicher Weise wird das Kühlsystem automatisch aktiviert, wenn die aktuelle Temperatur über die maximale Soll-Temperatur ansteigt. Ein solches duales Temperaturregelgerät erlaubt dem Benutzer, einen Behaglichkeitsbereich zwischen zwei Soll-Temperaturen einzugeben, und zwar ohne manuelle Aktivierung des Heizsystems oder des Kühlungssystems durch den Benutzer.

Ausgehend von den zwei oben beschriebenen grundlegenden Temperaturregelgeräten wurden zahlreiche Temperaturregelsysteme entwickelt, die unterschiedliche Merkmale und Abweichungen bieten. Die Geräte zur Temperaturerfassung und -regelung haben sich von den traditionellen Bimetallsensoren im Laufe der technischen Entwicklung zu fortgeschritteneren elektronischen Geräten weiterentwickelt. Einige moderne Systeme wurden entwickelt, um es dem Verwender zu erlauben, durch die Regelung von Temperaturniveaus Energie zu sparen. Beispielsweise kann ein modernes System von dem Benutzer mit mehreren Soll- Temperaturen zur Aktivierung sowohl des Heizsystems als auch des Kühlungssystems auf der Basis von zeitabhängigen benutzerprogrammierten Parametern programmiert werden, wie beispielsweise Tageszeit, Wochentag, Monat, usw. Ein weiteres System das unter der Marke Smart Systems 1000 TM der Firma Smart Systems International USA vertrieben wird, umfaßt einen Infrarot-Bewegungsmelder zum Erfassen der Anwesenheit einer Person in der kontrollierten Räumlichkeit. Das System regelt die Temperatur in Anwesenheit einer Person in einer anderen Weise, als in Abwesenheit, um Energie zu sparen, wenn sich keine Personen in der Räumlichkeit aufhalten.

Ein weiteres System der Marke Transtext TM der Firma Integrated Communication Systems, Inc., Roswell, USA erlaubt dem Benutzer die Wahl unter verschiedenen Soll-Temperaturen, und zwar abhängig davon, welche von drei Kostenstufen des betreffenden Energieversorgungsunternehmen (hoch, mittel oder niedrig) jeweils vorliegt, was dem Benutzer eine gewisse Kontrolle zu einem kostensparenden Energieverbrauch einräumt.

Während ein solches System eine gewisse Kontrolle über den Energieverbrauch und damit über die Kosten des Energieverbrauchs bietet, stellt keines der genannten Systeme dem Verbraucher eine Steuerung des direkten Energieverbrauchsniveaus oder des Preisniveaus des Energieverbrauchs zur Verfügung. Weiterhin bietet keines dieser Systeme eine vom Verbraucher bestimmte Kontrolle anderer Umgebungsbedingungen als der Temperatur, noch bietet es eine automatische Steuerung der Umgebungsbedingungen, die auf erfaßten äußeren Umgebungsbedingungen basiert, wobei die äußeren Bedingungen die Innenraumbedingungen in großem Maße beeinflussen.

Da die Energieversorgungsindustrie (beispielsweise für Gas, Elektrizität, usw.) neu organisiert wird und einer von mehreren von Energieversorgern für jede Räumlichkeit gewählt werden kann, werden eine Kontrolle des Energieverbrauchs sowie eine Preisinformation (und darauf beruhende Steuerung) Einsparungen des Energieverbrauchs und eines enormen darauf verwendeten Geldbetrags ermöglichen. Die heutzutage stattfindende Veränderung in der Energie- und Versorgungsindustrie umfaßt die Bewegung der Energieversorger aus einer Monopol- in eine Wettbewerbssituation, wobei diese Veränderung es dem Verbraucher erlaubt, einen Versorger von einer zur Verfügung stehenden Gruppe auszuwählen. Es wird ermöglicht, vergleichend einzukaufen, um den besten Preis zu erzielen. Mit den komplizierten Preismodellen der meisten Energieversorger und wegen der Abhängigkeit der gesamten Energiekosten von den Verbrauchszeiten, von den Energieniveaus, Anzahl der Lasten, usw., wird es für einen Verbraucher ziemlich schwierig sein, die Kosten vorherzubestimmen und damit die Vorteile der Auswahlmöglichkeiten auszuschöpfen.

Die EP-A-688 085 betrifft ein Energiesteuersystem zum Steuern der Innentemperatur eines Gebäudes, um die Heizkosten zu minimieren.

Es ist ein allgemeines Ziel der Erfindung, ein System zur Regelung der Umgebungsbedingungen zur Verfügung zu stellen, das automatisch die Innenraumumgebungs-bedingungen steuert, um den Komfort zu optimieren und den Energieverbrauch auf der Basis von durch den Benutzer definierte Parametern zu minimieren.

Abriß der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Erfassungs- und Steuersysteme für Umgebungsbedingungen zur Optimierung des Komforts und Minimierung des Energieverbrauchs und der Kosten auf der Basis von benutzerdefinierten Komfort- und Kostenniveauparametern. In seiner einfachsten Ausführungsform verhält sich das System gemäß der Erfindung als Thermostatersatz zum Erfassen und Regeln der Temperatur. In einer verbesserten Ausführungsform kann das System einen Teil eines gesamten Energiemanagementsystems bilden, wie in US Patent Nr. 5,572,438 beschrieben, welches hier als bekannt vorausgesetzt werden soll.

In einer Ausführungsform hat das System gemäß der Erfindung die Fähigkeit, eine Innentemperatur zu erfassen. In einer verbesserten Ausführungsform kann das System zumindest die Feuchtigkeit, die Außentemperatur, die Intensität der UV-Strahlung, die Windrichtung und Windgeschwindigkeit, die relative Feuchte, die Feuchttemperatur und den Taupunkt erfassen. Das System kann ebenso beispielsweise lokale Wettervorhersagedaten, Preisvergabeschemata des Energieversorgungsunternehmens und von dem Benutzer eingegebene Parameter wie beispielsweise das gewünschte Behaglichkeisniveau und Energiepreisobergrenzen akzeptieren. Solche erfaßten Bedingungen und Eingaben werden von einem Prozessor des Systems verarbeitet, wobei eine Software auf dem Prozessor betrieben wird, um die Umgebungsbedingungen, das Energieverbrauchsniveau und die Energieverbrauchskosten innerhalb eines benutzerdefinierten Bereichs zu halten.

Die Erfindung bietet ein System zur Regelung und zum Energiemanagement von Innenraum- Umgebungsbedingungen nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Energieverbrauchsmanagement und zur Innentemperaturregelung von Räumlichkeiten wie von Wohnungen oder Büros nach Anspruch 14. Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.

Kurzbeschreibung der Figuren

Für ein besseres Verständnis der Figuren wird auf die beigefügten Figuren Bezug genommen.

Fig. 1 ist ein allgemeines Strukturdiagramm einer Ausführung des Systems gemäß der Erfindung.

Fig. 2-4 sind Struktur- bzw. Funktionsdiagramme unterschiedlicher Ausführungen des Systems gemäß der Erfindung.

Fig. 5 ist eine Darstellung des Unempfindlichkeitsbereichs, der gemäß der Erfindung berechnet ist.

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm einer alternativen Ausführung des Systems gemäß der Erfindung.

Fig. 7 ist ein Blockdiagramm einer weiteren alternativen Ausführung des Systems gemäß der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung

Die vorliegende Erfindung umfaßt ein System zur Regelung von Innenraum- Umgebungsbedingungen, das basierend auf benutzerdefinierten Parametern oder Standardparametern automatisch die internen Umgebungsbedingungen regelt, um den Komfort zu optimieren und den Energieverbrauch und/oder die Energiekosten zu minimieren. In einer einfachen Ausführungsform umfaßt die Erfindung einen Ersatz für ein Thermostat, der die Innentemperatur auf der Basis von benutzerdefinierten Komfortniveaus und/oder Energiepreisobergrenzen regelt. In einer alternativen, verbesserten Ausführungsform kann die Erfindung ein Teil eines Gesamtenergiemanagementsystems sein, das zahlreiche Innenraum- Umgebungsbedingungen mittels mehrerer Geräte regeln und die Energiekosten und den Verbrauch durch automatische Auswahl des Energieversorgers und durch andere Kostenmanagementfunktionen optimieren kann, wie weiter unten beschrieben ist.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das die grundlegenden Hardware-Komponenten des Systems der Erfindung zeigt. Wie gezeigt, umfaßt das System zumindest ein Eingabeelement 10, einen Speicher 20, einen Prozessor 30, einen Block mit einer Benutzerschnittstelle und mit einer Gerätesteuerung 40 und ein externes Gerät 50. Das Eingabegerät 10, das von einer Tastatur, einer Maus, einem Mikrofon, einem Telefon, einem externen Sensor oder von anderen Einrichtungen eine Eingabe empfangen kann, kann vom Benutzer stammende Eingaben oder Eingaben, die nicht vom Benutzer stammen, empfangen. Wie im weiteren detaillierter beschrieben wird, kann die Benutzereingabe Temperatur- oder andere Behaglichkeitsbereiche von Umgebungsbedingungen sowie zeitliche und preisliche Präferenzen umfassen. Eingaben, die nicht vom Benutzer stammen, können erfaßte Umgebungsbedingungen wie Temperatur und Feuchtigkeit sowie die Kosteninformationen eines Energieversorgers umfassen.

Die von Eingabegerät 10 empfangene Eingabe wird dem Speicher 20 zugeführt, in welchem diese vorübergehend gespeichert wird. Der Speicher 20 kann jede Art von elektronischen oder computerbezogenen Datenspeicher, wie beispielsweise dynamische Speicher mit wahlfreiem Zugriff (DRAM-Speicher) umfassen.

Der Prozessor 30 greift auf die in Speicher 20 gespeicherten Daten zu und verarbeitet diese Daten, wobei dieser Prozessor einen Mikroprozessor, einen Personalcomputer (PC) oder andere Arten von Prozessoren umfassen kann, die Daten verändern können und Signalverarbeitungsfunktionen wie arithmetische Berechnungen durchführen können. Zahlreiche unterschiedliche Regelungen der Umgebungsbedingungen, des Preises und des Energieverbrauchs und Kostenvorhersagefunktionen können durch das System gemäß der Erfindung, wie im weiteren beschrieben, bereitgestellt werden, wobei es erforderlich ist, daß die Funktionen von dem Prozessorteil durchführt werden. Die Funktionen können durch einen Benutzer ausgewählt werden, und die Verarbeitung kann durch Prozessor 30 ausgeführt werden, auf dem Softwareroutinen implementiert sind. Eine dieser Funktionen umfaßt die Steuerung der Temperatur innerhalb einer Räumlichkeit, so daß die Temperatur innerhalb von durch einen Benutzer eingegebenen Maximum- und Minimum-Komforttemperaturpunkten und/oder Kostenobergrenzen bleiben.

Der Speicher und der Prozessor können zu einem Computer für den allgemeinen Gebrauch gehören, wie beispielsweise zu einem PC. Die Eingabe, der Speicher und der Prozessor können alle mit einem gemeinsamen Bus (nicht gezeigt) verbunden sein, auf dem die Daten zwischen den Einheiten übertragen werden (von Eingabe zum Prozessor, von Prozessor zu Speicher und umgekehrt, usw.).

Der Prozessor stellt Ausgabesignale bereit, die in der Form von digitalen, analogen, gemischten oder anderen Signalen anfallen und die an einen Block zur Steuerung der Benutzerschnittstelle und der Gerätesteuerung 40 gehen. Der Block zur Steuerung der Benutzerschnittstelle und der Gerätesteuerung 40 kann unterschiedliche Geräte umfassen, beispielsweise ein Anzeigegerät, das dem Benutzer Informationen anzeigt und ein Regelgerät, das ein externes Umgebungsbedingung-Steuergerät 50 steuert, indem es an ein solches externes Gerät 50 Steuersignale oder Signale liefert.

Ein oder mehrere energieverbrauchende externe Geräte 50 (Lasten) werden so gesteuert, daß die gewünschten Niveaus der Umgebungsbedingungen geregelt werden, während der Energieverbrauch minimiert wird. Externe Geräte 50 können beispielsweise Heizsysteme, Kühlsysteme (Klimageräte) und/oder andere die Umgebungsbedingung steuernde externe Geräte umfassen, wie beispielsweise Heiz-, Ventilations- und Klimaanlagen-Systeme.

Ein Kommunikationskanal, über welchen der Prozessor mit Energieversorgungsunternehmen kommuniziert, um zukünftige Energieeinheitspreistabellen zu empfangen, ist in Fig. 1 nicht dargestellt. Wie unten beschrieben, wählt der Prozessor auf der Basis von zumindest den Benutzereingangsparametern und der Preisinformation einen Energieversorger aus, um die Energieverbrauchskosten zu minimieren.

Bei einer Ausführung der Erfindung, die weiter unten detailliert beschrieben ist, gibt ein Benutzer einen gewünschten Temperaturbereich für zumindest einen Energieeinheitskostenpunkt ein und der Prozessor berechnet einen Unempfindlichkeitsbereich für alle möglichen Energieeinheitspreispunkten (welche von dem Energieversorgungsunternehmen empfangen wurden). Der Prozessor steuert daraufhin ein Heiz- und Kühlsystem so, daß für jeden zu diesem Zeitpunkt aktuellen Energieeinheitspreispunkt eine Innenraumtemperatur innerhalb eines Unempfindlichkeitsbereichs gehalten wird.

Verschiedene Ausführungen der Erfindung, die in den Fig. 2-4 gezeigt sind, reichen von einfachen zu komplexen Ausführungen einsichtlich der gebotenen Anzahl an Merkmalen und Funktionen. Die Fig. 2 bis 4 zeigen Struktur- bzw. Funktionsblockdiagramme, welche die von dem System durchgeführten Funktionen sowie die Eingangs- und Ausgangselemente des Systems darstellen. Jede der Ausführungen nach den Fig. 2-4 umfaßt zumindest grundlegende allgemeine Hardware-Elemente, die in Fig. 1 gezeigt sind, mit speziellen beispielhaften Eingangs- und Ausgangsgeräten, welche jeweils in den Fig. 2-4 gezeigt sind und in jedem System eingesetzt sind. Zum besseren Verständnis ist die Numerierung des funktionellen Blocks in den Fig. 2-4 konsistent mit der Numerierung in Fig. 1 der entsprechenden Hardware-Elemente zur Durchführung dieser Funktionen. Die Geräte 5-9 sind in den Fig. 2-4 gezeigt und stellen die Eingabe bereit. Während der Speicher 20 in Fig. 1 gezeigt ist, sind Funktionen zur Datensammlung und -speicherung 21 und 22 in den Fig. 2-4 gezeigt. Während der Prozessor 30 in Fig. 1 gezeigt ist, sind die Prozeßfunktionen 31-37 in den Fig. 2-4 gezeigt. Während der Block zur Steuerung der Benutzerschnittstelle und der Gerätesteuerung 40 in Fig. 1 gezeigt ist, sind die Ausgabefunktionen 41-45 in den Fig. 2-4 dargestellt. Zudem sind Ausgabegeräte 51-58 gezeigt.

Die einzelnen Eingabegeräte und Ausgabegeräte nach den Fig. 2-4, sind beispielhaft und nicht als Einschränkung zu verstehen. Jedes Eingabegerät, das die benötigten Eingabe- und Ausgabegeräte bereitstellt, welche gesteuert werden können, um die beschriebenen Funktionen bereitzustellen, kann innerhalb des Systems gemäß der Erfindung verwendet werden.

Jede der Eingabefunktionen 11-15, der Speicherfunktionen 21, 22, der Prozeßfunktionen 31- 37 und der Ausgabefunktionen 41-45 sind nachfolgend einzeln beschrieben. Jede der in Fig. 2-4 gezeigten Ausführungen der Erfindung umfaßt verschiedene Kombinationen solcher Funktionen, welche von der einfachsten (mit den wenigsten Funktionen) gemäß Fig. 2 bis zu den umfassendsten (mit allen Funktionen) gemäß Fig. 4 reicht.

Die Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm einer alternativen Ausführung der Erfindung, die einen zentralen Prozessor und mehrere lokale Prozessoren 200A-200N umfaßt. Der zentrale Prozessor 100 kommuniziert mit jedem lokalen Prozessor 200A-200N jeweils über einen multidirektionalen Bus 300A-300N. Der zentrale Prozessor 100 kommuniziert außerdem über einen Kommunikationskanal 400 mit den Energieversorgungsunternehmen.

Jeder lokale Prozessor 200A-200N wird gemäß den Fig. 1-4, zur Überwachung und Regelung der Umgebungsbedingungen und der Lastgeräte betrieben, um den Komfort zu maximieren und die Energieverbrauchskosten zu minimieren. Jeder lokale Prozessor kann in einer anderen Räumlichkeit angeordnet sein.

Der zentrale Prozessor 100 überwacht den Energieverbrauch und die Energiekosten für jede Räumlichkeit, indem Daten von jedem lokalen Prozessor empfangen werden. Der zentrale Prozessor 100 empfängt Preisinformationen von dem Energieversorgungsunternehmen und kann ein Energieversorgungsunternehmen als ein Verbundmaß der Kostenersparnis für jeden lokalen Prozessor auswählen.

Die Fig. 7 zeigt ein Blockdiagramm einer alternativen Ausführungsform der Erfindung, die mehrere lokale Prozessoren 200A-200N umfaßt. Ein Hauptprozessor 200A kommuniziert über den Kommunikationskanal 400 mit den Energieversorgungsunternehmen. Jeder lokale Prozessor 200A-200N kommuniziert über einen lokalen Kommunikationskanal 250 mit jedem anderen lokalen Kommunikationskanal 250 mit jedem anderen lokalen Prozessor, einschließlich des lokalen Hauptprozessors 200A.

Jeder lokale Prozessor 200A-200N arbeitet zur Überwachung und Regelung von Innenraum- Umgebungsbedingungen und Lastgeräten, um den Komfort zu maximieren und die Energieverbrauchskosten zu minimieren, wie anhand der Fig. 1-4 beschrieben ist. Jeder lokale Prozessor kann in unterschiedlichen Räumlichkeiten oder an verschiedenen Stellen innerhalb derselben Räumlichkeit angeordnet sein.

Der lokale Hauptprozessor 200A überwacht den Energieverbrauch und die Kosten für die betreffende Räumlichkeit sowie für jede Räumlichkeit eines Verbundes, die von den anderen lokalen Prozessoren 200B-200N überwacht werden, mittels Daten, die von jedem anderen lokalen Prozessor 200B-200N empfangen werden. Der Hauptprozessor 200A empfängt Preisinformationen von dem Energieversorgungsunternehmen und kann ein Energieversorgungsunternehmen für jeden lokalen Prozessor als Verbundmaß der Kostenersparnis wählen.

Eingabefunktionen

Eingabefunktionen bereiten die Informationen des Eingabegeräts auf und wandeln sie zur Nutzung durch das System in Daten. Jede Eingabefunktion stellt alle nötige Unterstützung für jedes Eingabegerät bereit, um die Daten zuverlässig und korrekt bereitzustellen. Die Ausstattung kann analoge Signalaufbereitungsschaltungen für einen Sensor sowie Abtastlogik für ein Tastfeld oder einen Protokollstapel zum Management von Kommunikationsverbindungen umfassen.

Eingabefunktion 11

Eingabefunktion 11 stellt den Energieverbrauch sowie Zeit- und Datumsinformationen für Funktion 21 bereit. Die Daten können von jeder Anzahl Quellen erhalten werden, indem Verfahren wie beispielsweise Abtasten der Tasten eines Tastfelds 7 nach Schließkontakten, Decodieren von Wähltonmodulationsfrequenzen (Dial Tone Modulation Frequency, DTMF) eines Telefoneingangs, Lesen eines Energiemeßgeräts 5 oder -einzelmeßgeräts durch Zählen der Impulse oder Kommunizieren über eine Kommunikationsverbindung 6 durchgeführt werden. Es können mehrere Eingabegeräte vorgesehen sein. Die gesammelten Daten werden auf Impulsanzahlen normiert, welche die Einheiten der verbrauchten Energie angeben. Daraufhin werden diese an die Funktion 21 zur kurzzeitigen Speicherung weitergegeben. Daten, die weiterhin als wichtig betrachtet werden, können in der Funktion 22 zur Langzeitspeicherung abgelegt werden. Die Zeit und das Datum können von verschiedenen Meßgeräten abrufbar sein und, falls abrufbar, gesammelt und an Funktion 21 weitergegeben werden, welche wiederum an Funktion 33 weitergibt.

Eingabefunktion 12

Die Eingabefunktion 12 liefert Information über die Energiekosten. Die Daten können gesammelt werden durch: ein Tastenfeld, dessen Tasten auf Kontaktschließungen abgetastet werden, das Decodieren von DTMF (Dialtone Modulation Frequency)-Signalen eines Telefoneingangs, das Lesen von Tariftabellen einer Smart-Card 9 oder das Kommunizieren über eine Kommunikationsverbindung, entweder direkt mit einem oder mehreren Energieversorgern oder mit einem Dienstanbieter für Energiekosten. Die Daten werden gesammelt und in einem Standard-Digital- oder Analog-Format an Funktion 21 zur kurzzeitigen Speicherung geliefert. Jeder Energieversorger gibt seine Tariftabellen an und kann andere Faktoren miteinbeziehen, wie die Gültigkeitsdauer der Tabellen, Rabatte für die Zeit, in welcher die Dienstleistung durchgehend in Anspruch genommen wird, und zusätzliche Gebühren für übermäßigen Energieverbrauch während bestimmter Zeitperioden. Die Tariftabellen selbst können jede Art von Preisstrukturen beinhalten, beispielsweise einen Festpreis (flat-rate), tageszeitabhängige Preise, Preisstufen, usw.

Eingabefunktion 13

Die Eingabefunktion 13 bietet Wetterinformation. Diese Information kann über eine Tastenfeldeingabe, Decodieren von DTMF-Signalen eines Telefoneingangs oder über eine Kommunikationsverbindung bereitgestellt werden. Die Daten stammen entweder von einem Energieversorger oder von einem Wetterdienst. Die Daten können in Form von diskreten Parametern anliegen, welche die Temperatur, die Feuchtigkeit, die Windgeschwindigkeit und die Windrichtung oder einen Wetterindexwert darstellen, der einer Berechnung des Wettereinflusses auf das Kühlen oder Heizen einer Räumlichkeit zugrundegelegt werden kann. Die Daten können in regelmäßigen Intervallen geliefert werden und ausreichend lokalisiert sein, um eine akzeptable Genauigkeit zu erreichen. Die Information wird in einem Standard-Digital- oder Analogformat angeboten und an die Funktion 21 gegeben. Daten, die weiterhin wichtig sein könnten, lassen sich in der Funktion 22 zur Langzeitspeicherung ablegen.

Eingabefunktion 14

Die Eingabefunktion 14 bildet die Schnittstelle zu dem Benutzer, um Dateneingaben und Abfragen zu gestatten. Die Daten können durch jedes Standarddateneingabegerät eingegeben werden, wie beispielsweise eine Tastenfeldeingabe, durch Dekodieren von DTMF-Signalen von einem Telefoneingang, durch Analysieren einer Spracheingabe über ein Telefon oder ein Mikrofon, durch ein tragbares Fernbedienungsgerät oder eine Kommunikationsverbindung, wenn der Benutzer sich nicht lokal am System befindet. Die Daten können Temperatur- Sollwerte, Komfortniveaus, Kostenziele oder Kostenstrategien, betriebliche Befehle und Anfragen bezüglich der Kosten, des Betriebs oder des Zustands umfassen. Bei einer Ausführung umfassen die Daten ein maximales Temperaturniveau und ein minimales Temperaturniveau für jeden einzelnen oder mehreren Energieeinheitskostenstellen. Die Daten können auch ein maximales Kostenniveau für jede einzelne Last von mehreren energieverbrauchenden Lasten umfassen, bei deren Überschreitung der Benutzer wünscht, die Last abzustellen. Diese Eingabe wird an Funktion 21 zur dauerhaften Speicherung weitergegeben.

Eingabefunktion 15

Die Eingabefunktion 15 bietet eine Schnittstelle für Sensoren und Einrichtungen sowie für jegliche anderen geeigneten Datenquellen, wie beispielsweise eine Smart Card 9 oder eine Kommunikationsverbindung 6. Die vorgesehenen Sensorarten erfassen Innenraum- und Außen-Bedingungen einschließlich Temperatur und Feuchtigkeit, sowie andere Bedingungen wie die Anwesenheit von Bewohnern. Diese Sensoren können entweder Signalniveaus in Rohformat liefern, die in ein standardmäßig lesbares Datenformat umgesetzt werden, oder bieten selbst eine Datenausgabe, die zur weiteren Verwendung formatiert und gespeichert werden kann. Einrichtungen, welche die Umgebungsbedingungen der Räumlichkeit beeinflussen können, liefern ebenfalls Eingaben an diese Funktion. Beispiele für solche Einrichtungen können Befeuchter, Entfeuchter, Luftfilter, Verdampfer und Geräte zur Luftionisation umfassen. Die Daten, welche diese Einrichtungen liefern können, umfassen den Zustand, den Status, den Alarm und das Niveau. Die Funktion 15 übergibt alle gesammelten Daten zur Speicherung und zur Verwendung durch andere Funktionen an Funktion 21 weiter.

Speicherfunktionen

Speicherfunktionen bieten Kurzzeit-, Langzeit- und Permanentspeicherung von Information, die durch die Eingabe- und Verarbeitungsfunktionen bereitgestellt werden. Die Kurzzeitspeicherung umfaßt Daten, die für eine Berechnung oder für Berechnungen zwischen einer Stunde bis zu 90 Tagen gespeichert sind. Die Langzeitspeicherung kann sich über ein bis zwei Jahre, oder länger erstrecken. Permanent gespeicherte Daten, die einmal gespeichert sind, werden niemals gelöscht oder verändert außer vom Benutzer. Hinsichtlich der relativen Größe können Kurzzeitspeicher Kilobytes speichern, wohingegen Langzeitspeicher Megabytes und Permanentspeicher Hunderte von Bytes speichern können. Durch die Eingabefunktionen werden Daten geschrieben und von den Prozeßfunktionen geschrieben und gelesen.

Speicherfunktion 21

Die Speicherfunktion 21 sammelt alle Daten und bietet kurzzeitige und dauerhafte Speicherung. Alle implementierten Eingabefunktionen sammeln Daten von den Eingabegeräten, formatieren die Daten und übergeben die Daten zur Speicherung an Funktion 21. Alle aktiven Prozeßfunktionen rufen Daten aus dem Speicher ab und verarbeiten und speichern diese Ergebnisse in Funktion 21. Ein Prozeß kann entscheiden, jede gespeicherten Daten zu löschen oder zu verändern, die nicht in mehreren Prozessen gemeinsam benutzt werden, und kann bestimmen, welche Daten "historischen" Wert haben und in Zukunft verwendet werden könnten, und solche Daten zur Langzeitspeicherung kennzeichnen. Die Funktion 21 gibt solche Daten, falls vorhanden, zur Langzeitspeicherung weiter und ruft die Daten wieder ab, wenn sie von einem Prozeß angefordert werden. Daten, die in mehreren Prozessen gemeinsam benutzt und nicht durch neue Eingabedaten überschrieben wurden, werden von jedem Prozeß als löschbar gekennzeichnet, wenn sie nicht länger nützlich sind, und zum Löschen freigegeben, wenn alle Prozesse, welche die Daten gemeinsam benutzt hatten, diese so gekennzeichnet hatten. Beispiele von Datentypen umfassen vom Benutzer vorgegebene Präferenzen und Grenzen, die permanente Daten, Energietariftabellen und Sensoreneingaben, die kurzzeitige Daten sein können, sowie Verbrauchsprofile und Wetterdaten umfassen, die ebenfalls kurzzeitige Daten sein können. Kurzzeit-Daten von "historischer" Bedeutung können zu Langzeit- Daten werden.

Speicherfunktion 22

Die Speicherfunktion 22 speichert alle Langzeitdaten. Diese Funktion empfängt Daten von der Funktion 21 und speichert diese bei einer Ausführung für ein Jahr oder länger. Diese Funktion kann lokal bei Funktion 21 liegen oder davon entfernt angeordnet sein, und die Verbindung zwischen den zwei Funktionen kann eine physikalische Verbindung oder eine logische Datenverbindung sein. Es ist möglich, daß diese Funktion in einem Personalcomputer (PC) oder als eine hinzugefügte Speichereinheit oder als getrenntes Computersystem des Diensteanbieters implementiert ist.

Prozeßfunktionen

Die Prozeßfunktionen setzen gesammelte und gespeicherte Daten dazu ein, um Entscheidungen zu treffen und Ergebnisse zu liefern. Die Funktionen werden durch ein Betriebsprogramm auf einem Prozessor (wie beispielsweise das Betriebsprogramm eines Allzweck-Computers) durchgeführt. Das Ergebnis kann dem Benutzer oder anderen Prozessen innerhalb des Systems über Ausgabefunktionen, Ausgabegeräte, Dienstanbieter oder externe Einrichtungen als Ausgabe zur Verfügung gestellt werden. Die Verbindungen zwischen den Prozessen und Speicher- oder Ausgabefunktionen können innerhalb desselben Mikroprozessors liegen oder physisch über große Entfernungen mittels eine Kommunikationsdatenverbindung hergestellt sein. Ein Prozeß kann als solcher durch ein entferntes Computersystem oder durch einen Dienstanbieter ausgeführt und das Ergebnis zurück zum lokalen System geschickt werden, um Funktionen auszugeben.

Prozeßfunktion 31

Die Prozeßfunktion 31 bietet einen Prozeß zur Lastabschätzung, der die zukünftige Energielast für andere Prozesse und für Energieversorger vorausbestimmt, die von dem Benutzer Informationen erhalten müssen, um zukünftige Lastbedürfnisse handhaben zu können. Die Funktion 31 verfolgt den Verbrauch durch Lesen der durch die Funktion 11 eingegebenen Meßdaten, falls vorhanden, und verfolgt den Einfluß des Wetters durch Lesen der durch die Funktion 13 eingegebenen Wetterdaten, falls verfügbar. Basierend auf den verfügbaren Daten bietet die Funktion 31 eine Lastabschätzung für den darauffolgenden Tag, für die darauffolgende Woche oder für den darauffolgenden Monat. "Historische" Daten werden bei Vorhandensein in der Langzeitdatenspeicherung abgelegt. Wenn keine Daten verfügbar sind, ruht diese Funktion. In der Funktion 21 werden Lastabschätzungen gespeichert und dem ausgewählten Energieversorger übermittelt und ferner in der Form eines Lastprofils und von Energieverbrauchsdaten eingesetzt, um diese Auswahl in der Prozeßfunktion 32 zu treffen.

Prozeßfunktion 32

Die Prozeßfunktion 32 wählt eine Energieform, einen Energieanbieter und ein Preisformat, unter der Voraussetzung, daß mehrere zur Verfügung stehen. Dem Benutzer können mehr als ein Energieversorger und mehr als eine Energieart sowie ein lokaler privater Energieerzeuger oder die Möglichkeit der Wärmekopplung zur Verfügung stehen. Daraufhin können Entscheidungen bezüglich der Energieart, des Energieversorgers und, ab und wann eine Wärmekopplung verwendet wird, getroffen werden, um Kostenersparnis zu erzielen. Aufgrund der vom Benutzer spezifizierten Kriterien werden Entscheidungen getroffen, die möglicherweise auf einem vorhergesagten zukünftigen Verbrauch, "historischen" Verbrauchsmustern, auf Wettermustern oder Wettervorhersagen oder dergleichen beruhen. Die Funktion 32 liest die von den Eingabefunktionen 12 und 14 gesammelten Kosten- und Eingabedaten des Benutzers sowie Last- und Zeitdaten aus den Prozeßfunktionen 31 und 33, um diese Entscheidungen zu treffen. Falls im Gegensatz dazu keine vom Benutzer spezifizierten Kriterien vorhanden sind, werden die Auswahlen mit dem Ziel getroffen, die Kosten zu minimieren. Wenn für den Prozeß 12 keine Daten vorliegen, ruht der gesamte Prozeß. Wenn gleichermaßen keine Wärmekopplungsmöglichkeit oder keine mehreren Energiearten wie durch Funktion 14 angegeben, vorliegen, bleiben Teile dieses Prozesses ruhend. Wenn gleichermaßen nur Kostendaten eines Versorgers vorliegen, wählt der Auswahlprozeß den vorgegebenen Versorger. Wenn keine Daten bezüglich der Benutzerkriterien vorliegen, wird ein vorgegebener Satz verwendet, bis solche Daten vorliegen. Wenn keine Lastinformationen von der Funktion 31 bereitgestellt werden, wird die Auswahl auf Grundlage des niedrigsten Tarifs für jedes Stundenintervall getroffen. Die Ergebnisse dieses Prozesses werden den Ausgangsfunktionen 41 zur Wärmekopplungssteuerung, falls vorhanden, sowie der Funktion 42 zur Benachrichtigung des Energieversorgers bezüglich der Auswahl zugeführt. Diese Benachrichtigung kann über eine Smart-Card oder über Kommunikationsverbindungen, wie in Funktion 42 definiert, erfolgen.

Der Kostenprozeß benutzt Eingaben, die in Funktion 21 gelesen wurden, sowie Verbrauchsdaten von der Funktion 11 und Tariftabellendaten des ausgewählten Energieversorgers von Funktion 12, um die Kosten festzustellen, in Funktion 21 zu speichern und an den Energieversorger die Energieverbrauchsdaten zu liefern, falls kein automatisches Meßgeräte- Ablesesystem oder ein solcher Dienst von dem Versorger erhältlich ist. Von der Funktion 42 sind Verbrauchsdaten erhältlich.

Prozeßfunktion 33

Die Prozeßfunktion 33 liefert Daten bezüglich der Zeit, des Datums und des Wochentags. Dieser Prozeß kann mit der Referenz des Energieversorgers synchronisiert werden, wenn die Eingangsfunktion 11 diese Daten von dem Energiemeßgerät sammeln kann. Anderenfalls wird dieser Prozeß durch den Benutzer eingestellt. Dieser Prozeß bietet die lokale Zeit, das Datum sowie den Wochentag, wobei diese Daten in Funktion 21 zur Verwendung für jeden Prozeß gespeichert werden. Diese Daten werden ferner direkt an die Ausgangsfunktion 43 zur sofortigen Anzeige bereitgestellt, falls verfügbar.

Prozeßfunktion 34

Die Prozeßfunktion 34 bietet einen Benutzermeldeprozeß als Antwort auf eine Benutzeranfrage. Der Prozeß sammelt Daten von Funktion 21 und leitet eine Antwort an Funktion 43 weiter, um diese, basierend auf eine Benutzeranfrage von Funktion 14, dem Benutzer vorzulegen. Dem Benutzer wird ein Satz von definierten Anfragen zur Verfügung gestellt. Eine Auswahl kann durch den Benutzer eingegeben werden. Die Funktion 34 sammelt und formatiert basierend auf dieser Auswahl Daten zur Darstellung. Beispielhaft würde diese Darstellung umfassen: die aktuelle Temperatur, den eingestellten Temperaturpunkt, den aktuellen Versorger, die aktuellen Stundenkosten, die aktuellen Monatskosten, das aktuelle Verbrauchsprofil und die aktuellen Auswahlkriterien des Benutzers. Diese Antworten hängen von der Verfügbarkeit der Daten innerhalb der Funktion 21 ab.

Prozeßfunktion 35

Die Prozeßfunktion 35 bietet einen Prozeß zum Überwachen des Systems und für den Alarm. Alle anderen Funktion berichten deren Zustand an diese Funktion. Falls irgendeine Funktion ein Problem oder eine Fehlfunktion erfaßt, wird diese an Funktion 35 berichtet, welche den Status in Funktion 21 speichert und das Problem direkt an Funktion 43 zur Benachrichtigung des Benutzers berichtet. Beispiele umfassen das Benachrichtigen, wenn Daten für vorangegangene Betriebsprozesse zur Verfügung stehen, wenn der Speicher voll ist oder die Temperatur nicht auf die Regelung reagiert. Weitere Interaktionen zwischen den Eingabefunktionen und Ausgabefunktionen, bei denen Rückmeldungen erwartet wird, werden überwacht und dazu verwendet, festzustellen, ob eine externe Einrichtung korrekt funktioniert. Diese Information wird ebenfalls, wie erforderlich, gespeichert und berichtet. Über die Zeit gesehen erlaubt diese Möglichkeit des Überwachens, Messens und Speicherns des Betriebszustands der externen Einrichtung vorhersagendes Berichten mittels der Funktion 15 hinsichtlich des Erfordernisses einer Wartung, um die Effizienz dieser Einrichtung wiederherzustellen.

Prozeßfunktion 36

Die Prozeßfunktion 36 bietet zumindest die grundlegende Thermostatsteuerung und kann in einer Weiterentwicklung optional zur Verbesserung des Benutzerkomforts verwendet werden, während die Kosten reduziert werden. Die Funktion 36 liest regelmäßig die Funktion 21, um Sensor- und Geräteeingaben von der Funktion 15, Benutzerdaten von Funktion 14, Tariftabellen von Funktion 12, die auf der durch Funktion 32 durchgeführte Auswahl des Energieversorgers basieren, sowie Zeit- und Datumsangaben, falls verfügbar, von Funktion 33 zu erhalten. Basierend auf diesen Daten wird eine Schwankung der eingestellten Soll- Temperatur festgestellt, um eine korrekte Regelung sicher zu stellen, und so den Bedürfnissen des Benutzers gerecht zu werden. Optionale, in Funktion 36 implementierte Funktionen umfassen Anfahren, Vorheizen und Vorkühlen, wie im weiteren beschrieben. Weiterhin verändern diese Möglichkeiten den Sollwert, um den Benutzerkomfort zu verbessern, während die Kosten kontrolliert werden. An Funktion 43 wird eine direkte Ausgabe geliefert, um den Benutzer direkten Zugriff auf die Temperaturdaten zur Verfügung zu stellen. Wie nachfolgend beschrieben, kann ein Benutzer einen minimalen und maximalen gewünschten Temperaturbereich für zumindest eine Energieeinheit-Kostenpunkt angeben. Die Funktion wird daraufhin einen Komfort-Unempfindlichkeitsbereich für alle möglichen Energieeinheits-Kostenpunkte berechnen. Das System überwacht dann die Temperatur und die Energieeinheitskosten und behält die Innentemperatur innerhalb des berechneten Bereichs bei. Wie nachfolgend beschrieben, kann sich der Bereich mit einer Steigerung der Energiekosten vergrößern, wodurch der Verbraucher automatisch Kostenersparnisse durch Verändern des Innentemperaturbereichs erzielt.

Prozeßfunktion 37

Die Prozeßfunktion 37 bietet eine Regelung weiterer Umgebungseinrichtungen zur Verbesserung des Benutzerkomforts und zur Kontrolle der Kosten. Die Funktion 37 liest Kosteninformationsdaten von der Funktion 12, Wetterdaten von der Funktion 13, Benutzerdaten von der Funktion 14 und Einrichtungsdaten von der Funktion 15, oder dergleichen ein. Abhängig von der Art der Einrichtung und abhängig von der durch die Einrichtung besorgten Regelung kann die Funktion 37 Kostenersparnisse bereitstellen, indem die Einrichtung zu solchen Zeiten mit niedrigen Energiekosten betrieben wird, welche außerhalb der eingestellten Tageszeiten liegen, wie es für Luftfilter und Ionisierungsgeräte nötig sein kann. Befeuchter und Entfeuchter können geregelt werden, um Kühl- oder Heizzyklen zu verbessern, wodurch mit Kostenersparnissen gerechnet werden kann. Die Geräte werden bezüglich des Energieverbrauchs überwacht und können verschiedene, durch den Benutzer spezifizierte Gebrauchsbedingungen (d. h. tageszeit- oder wetterabhängig, usw.) haben. Der Status der Einrichtungssteuerung ist direkt über die Funktion 43 zur direkten Anzeige verfügbar.

Ausgabefunktionen

Die Ausgabefunktionen kontrollieren und stellen den Ausgabegeräten, den Kommunikationsverbindungen und den Umgebungseinrichtungen Daten bereit. Die Ausgabefunktionen regeln beispielsweise externe Geräte, um eine Umgebungsbedingung innerhalb eines Behaglichkeitsbereichs zu halten, während der Energieverbrauch der externen Geräte minimiert wird. Jede Ausgabefunktion bietet die gesamte nötige Hardware und betriebliche Unterstützung, welche jedes Ausgabegerät und jedes gesteuerte externe Gerät, zur korrekten und verläßlichen Funktion benötigt. Eine solche Unterstützung kann beispielsweise Kontaktbetätigen, gewisse, Signalniveaus, Audiofähigkeiten, Fähigkeiten zur Datenanzeige und die Möglichkeit umfassen, Informationen und Daten über Kommunikationsverbindungen zu formatieren, welche über einen Protokollstapel zur Überwachung des Datenflusses und der Datenintegrität gesteuert werden.

Ausgabefunktion 41

Die Ausgabefunktion 41 stellt die Regelung für das Anfahren einer lokalen Energieerzeugung oder eines Wärmetauschers zur Verfügung. Die Funktion 32 entscheidet, daß ein Wärmeaustausch die von der Funktion 41 gewählte Energieerzeugung ist, woraufhin dann Kontakte geschlossen oder eine Kommunikationsverbindung 52 eingesetzt werden, um den Prozeß anzufahren. Die Funktion 32 stellt auch das Ende des Wärmetauscherprozesses fest und signalisiert der Funktion 41, den Wärmetauscher abzustellen. Das System bietet keine direkte Regelung des Energieerzeugungsprozesses und steuert nur den An- und Auszustand.

Ausgabefunktion 42

Die Ausgabefunktion 42 berichtet dem gewählten Energieversorger, daß er ausgewählt wurde, und kann, falls erforderlich, Verbrauchsdaten liefern. Die Funktion kann auch jene Energieversorger, mit denen der Benutzer in Beziehung steht, darüber benachrichtigen, daß sie für ein bestimmtes Zeitintervall nicht ausgewählt sind. Die Funktion 42 besorgt eine Kommunikationsverbindung und die Benachrichtigung der Energieversorger. Sie stellt ferner das Speichern dieser Daten auf einer Smart-Card 57 zur Benachrichtigung außerhalb des Echtzeitmodus sicher. Die Verbrauchsdaten können an den Energieversorger über die gleichen Mittel wie bei dem Auswahlprozeß geliefert werden, wenn kein automatisches Ablesesystem für das Meßgerät oder einen solchen Dienst verfügbar ist.

Ausgabefunktion 43

Die Ausgabefunktion 43 stellt ein Formatieren der Daten und das Anzeigen für die Benutzerausgabeschnittstelle bereit. Diese Funktion kann mit einer Vielzahl von Ausgabegeräten implementiert werden, einschließlich: Flüssigkristallanzeigen [LCD], lichtemittierender Dioden [LED], vakuumfluoreszierender Anzeigen [VF], Feldemissionsanzeigen [FED] oder Kathodenstrahlröhren [CRT]-Anzeigen 53; einem Sprachausgabeuntersystem mit einem Hörer oder einem Lautsprecher 55; einem taktilen Ausgangsgerät, wie einem elektromechanischen Brailleschrift-Tastfeld; einem Fernsehkanal 56, der über ein Empfangsgerät für Kabel, Satellit o. ä. hinzugefügt ist, und verschiedener Kommunikationsverbindungen. Die Benutzerausgabeschnittstelle kann direkt zur Verbindung mit den Prozeßfunktionen 33 bis 37 durch direkten Zugriff ohne Abfrage eingerichtet sein. Alle anderen Daten werden durch eine von der Funktion 34 durchgeführte Abfrage zugreifbar. Es können zusätzliche Indikatoren oder Enuziatoren implementiert sein, um den Status der einzelnen Funktionen bereitzustellen, wie Einschaltzustand, Zustand der Anlage und Alarmzustand.

Ausgabefunktion 44

Die Ausgabefunktion 44 steuert die Heiz- und Kühleinrichtungen. Die Funktion 36 stellt den Bedarf an Heizen oder Kühlen fest und signalisiert der Funktion 44, den Prozeß zu starten. Schließkontakte, ähnlich denen in den üblichen Thermostaten, können dazu eingesetzt werden, um Heizen und Kühlen der Räumlichkeit zu steuern. Eine Kommunikationsverbindung 52 steht ebenfalls zur Verfügung, um die Kommunikation zwischen entfernt gelegenen Anlagen und dem System herzustellen.

Ausgabefunktion 45

Die Ausgabefunktion 45 stellt eine Regelung derjenigen Umgebungsanlagen bereit, die nicht von der Funktion 44 gesteuert werden. Diese Anlagen können Befeuchter, Entfeuchter, Luftfilter, Lüfteklappen und Ionisierungsgeräte sein. Die Funktion 37 stellt den Bedarf fest, ein spezielles Gerät an- oder auszuschalten und signalisiert 45, den Prozeß zu starten. Kontakte 51 werden betätigt, um diese Einheiten zu steuern. Ebenfalls steht eine Kommunikationsverbindung bereit, welche die Kommunikation zwischen entfernt gelegenen Anlagen und dem System erlaubt.

Ausgabegeräte

Ausgabegeräte 50 sind solche Geräte, welche Eingaben von den Ausgangsfunktionen des Systems akzeptieren. Diese Geräte bilden die Schnittstelle zu den entsprechenden Ausgabefunktionen, welche die eigentliche Steuerung dieser Geräte als Reaktion auf die Anforderungen des Systems besorgen. Nicht gezeigt sind spezielle externe Geräte einschließlich energieverbrauchenden Lastgeräte, welche von dem System nach der Erfindung gesteuert werden. Die Lastgeräte können Geräte zur Regelung der Umgebungsbedingungen umfassen, wie beispielsweise Heiz- oder Kühlsysteme, Befeuchter oder dergleichen, oder andere energieverbrauchende Geräte, die von dem System gemäß der Erfindung überwacht und geregelt werden. Die geregelten Lastgeräte erhalten Regeleingaben über Leistungsmodule direkt vom Prozessor, von irgendeinem der Ausgabegerät oder auf andere Weise.

Schließkontaktausgaben

Zur Steuerung der Einrichtungen außerhalb des Systems werden von den Funktionen 41, 42, 44 und 45 trockene Kontakte 51 eingesetzt. Diese Kontakte sind dazu eingerichtet, Relais und Niederspannungsschaltkreise zu steuern. Diese Kontakte können beispielsweise externe Lastgeräte zum Management des Energieverbrauchs und zur Regelung der Umgebungsbedingungen steuern.

Kommunikationsverbindungsausgabe

Diese Verbindung 52 ist ähnlich der in dem Eingabeabschnitt beschriebenen mit der Ausnahme, daß die Richtung der Information aus dem System herausführt. Die beschriebenen Verbindungen können, ungeachtet des physischen Kommunikationsmediums, können voll duplex, halb duplex oder simplex sein, wie es durch die Gegebenheiten der Verbindung und durch die Bedürfnisse der Eingangsfunktionen und der Ausgangsfunktionen 41 bis 45 vorgeschrieben ist. Beispiele hierfür sind: Eine Satellitenverbindung, die simplex ist und normalerweise nur Eingabefunktionen unterstützt, Ethernet, das halbduplex ist, jedoch sowohl Eingabe- als auch Ausgabefunktionen unterstützt, und Telefonverbindungen, die vollduplex sind und immer beide Funktionen unterstützen.

Anzeigeausgaben

Es kann ein Anzeigegerät 53 kann eingesetzt werden, das fähig ist, für die Funktion 43 lesbare Daten in verschiedenen Formen und Typen bereitzustellen. Das Display kann text- oder graphikbasiert sein und hat ausreichend Anzeigefläche, um die benötigte Information darzustellen. Die Konstruktion kann durch den Kunden vorgegeben oder standardisiert sein und kann auf Techniken basieren, die für die speziellen Anwendungen geeignet ist, wie LCD, LED, VF, FED, Plasma, CRT oder elektromechanisch, visuell oder taktil, wie z. B. ein Brailleschrift-Tastfeld. Die Anzeige kann eine Anzahl von verschiedenen Indikatoren oder Angabegeräte umfassen, die auf verschiedenen Techniken beruhen und Statusinformationen, wie Einschaltzustand, Anlagezustand und Alarmzustand, bereit- stellen.

Audioausgabe

Ein Audioausgabegerät 58 kann verwendet werden, einen Zustand anzuzeigen und einen Alarm der Funktion 43 abzugeben, um den Benutzer zu informieren, daß eine Fehlfunktion aufgetreten ist oder daß eine Grenze erreicht wurde. Dieses Gerät kann auch Rückmeldung an einen Benutzer während der Dateneingabe liefern, um die Annahme anzuzeigen oder anzugeben, daß eine Änderung stattgefunden hat. Die Arten der Ausgabe können entweder klangerzeugend oder signalgebend sein und mehr als einen Klang erzeugen. Diese Klänge können Töne oder Klangeffekte sein. Für diesen Zweck können Lautsprecher, Summer, Glocken und piezoelektrische Geräte verwendet werden.

Sprachausgabe

Ein Sprachausgabegerät 55 kann als Ausgabe der Funktion 43 dienen, um den Benutzer über den Zustand oder den Status des Systems als Antwort auf eine Anfrage oder einen Befehl zu unterrichten. Diese Ausgabe kann in ähnlicher Weise wie ein Sprachantwortsystem funktionieren und entfernt über eine Telefonverbindung sowie auch vor Ort innerhalb der Räumlichkeit verwendet werden. Vorab gespeicherte oder von dem Benutzer aufgenommene Nachrichten werden dazu genutzt, eine Sprachantwort auf Benutzereingaben oder Anfragen zur Verfügung zu stellen. Beispiele hierfür umfassen die Angabe der getroffenen Entscheidung, die über eine Telefontastenfeldeingabe getroffen wurde, die Angabe der Temperatur der Räumlichkeit oder die Ansage einer Alarmbedingung.

Smart-Card-Ausgabe

Wie oben in dem Eingabeabschnitt beschrieben, kann auch eine Smart Card 47 dazu benutzt werden, Informationen von Funktion 42 auszugeben. Sie kann den Energieverbrauch und andere Informationen speichern, die dem Energie- oder Dienstanbieter oder -anbietern über Mittel zur Verfügung gestellt werden, die von dem Einsatzverfahren abhängen, das in Verbindung mit einer Smart Card verwendet wird. Als Beispiel kann eine Smart Card in eine Einrichtung eingebracht werden, die eine Zahlungstransaktion auf die Karte hochlädt und die Verbrauchsdaten davon herunterlädt, um diese dem Energieversorger mitzuteilen. Dieses kann auch innerhalb der Räumlichkeit über ein Gerät mit einem Telefonmodem und einer Smart Card-Schnittstelle durchgeführt werden.

Fernsehausgabe

Als Ausgabegerät für Funktion 43 kann ein Fernseher 56 eingesetzt werden, der sowohl visuelle als auch verbale Ausgabe bieten kann. Die hörbare Ausgabe kann einem Sprachausgabegerät gleichen, mit der Ausnahme, daß es auf einen Fernsehkanalaudioträger moduliert würde. Die visuelle Ausgabe kann jedes Ausgabegerät umfassen, mit der Abweichung einer Modulation auf einen Fernsehkanalvideoträger. Wegen der Möglichkeiten des Fernsehens können Verbesserungen der hörbaren und visuellen Ausgaben implementiert werden, um aus diesen Möglichkeiten Nutzen zu ziehen. Beispiele umfassen das Hinzufügen von graphischen Bildern zu Ausgabeantworten, das Darstellen von detaillierten Verbrauchskurven oder von anderen zur Verfügung stehenden Daten und das Hinzufügen von fernsehkanalähnlichen Präsentationen. Die Verbindung mit dem Fernseher kann über einen Hochfrequenz-Kanal, über Audio-/Video-Eingaben, über eine zweite Kommunikationsverbindung oder über eine Schnittstelle eines Dekodiergeräts geschehen.

Merkmale

Im folgenden werden die Merkmale beschrieben, die bei dem System nach Fig. 2-4 vorgesehen sind. Jedes System bietet eine unterschiedliche Anzahl der diskutierten Merkmale.

In jeder Ausführung nach Fig. 2-4 ist eine variable Unempfindlichkeitsrechnung vorgesehen, bei der ein variabler Unempfindlichkeitstemperaturbereich basierend auf Benutzereingabedaten für jeden von mehreren möglichen Energieeinheitpreispunkten berechnet wird. Das System steuert daraufhin ein Heiz-/Kühlsystem, um eine Innenraumtemperatur innerhalb des Unempfindlichkeitsbereichs für den dann aktuellen Energieeinheitpreispunkt zu halten.

Gemäß Fig. 5 wählt der Bewohner eine spezielle ideale Temperatur und einen Bereich oberhalb und unterhalb der idealen Temperatur innerhalb dessen das System die Innenlufttemperatur beibehalten soll. Dieser Bereich kann für verschiedene Energieeinheitpreispunkte eingegeben werden und kann sich mit dem Preis verändern. Beispielsweise kann der Bewohner eine ideale Temperatur von 72ºF und einen Bereich von ±1 Grad wählen, wobei die Kosten pro Energieeinheit kleiner oder gleich 4 sind. Diese Einstellung würde dem System vorgeben, eine ideale Einstellung von 72ºF beizubehalten und gleichzeitig dem System die Flexibilität zu geben, die Temperatur auf 73ºF zu erhöhen oder sie auf 71ºF fallenzulassen.

Der Bewohner hätte die Möglichkeit der Eingabe einer beliebigen Anzahl von Kostenpunkten und Variablen, die das System zum Temperaturmanagement verwenden würde. [Fig. 2, Merkmal MANUELLE KOSTENEINGABE, wobei der Benutzer den Versorger benachrichtigt und Fig. 3, Merkmal AUTOMATISCHE KOSTENEINGABE und AUTOMATISCHE VERSORGERBENACHRICHTIGUNG mit einer Kommunikationsverbindung.] Dieses System erlaubt ebenfalls, einen festen Sollwert vorzugeben, wobei der Bewohner einen speziellen gewünschten Einstellpunkt spezifizieren würde, aber nicht die Möglichkeit hätte, diesen direkt zu verändern. [Fig. 2, Merkmal PAßWORT ZUR DATENEINGABE einschalten.] Dieses kann beispielsweise in einer kommerziellen Anlage der Fall sein oder dann, wenn der Energieversorger oder der Rechnungsschuldner spezielle festeingestellte Unterprogramme für Bewohner als Teil eines Fixpreis-Energieverbrauchsprogramms hat oder wenn als Teil eines Angebots des Energiemanagements ein Vertrag mit den Bewohnern vorliegt.

Wenn der Benutzer keine Kostenpunkte oder Variablen eingibt, arbeitet das System wie jeder andere Thermostat, indem es die Temperatur innerhalb eines durch den Bewohner spezifizierten Bereichs hält. In einem neu regulierten Umfeld können dem Bewohner jedoch viele Energieversorger zur Verfügung stehen, und der Benutzer hätte die Möglichkeit, Angebotspreise für Energie in das System einzugeben, wodurch der maximale Betrag, den der Benutzer für eine Energieeinheit zu zahlen, bereit ist, und zusammen mit dem Angebotspreis die Unempfindlichkeitsabweichung spezifiziert würden, in der das System die Temperatur innerhalb des Angebotspreises managen soll. [Fig. 2, Merkmal KOSTENBASIERENDE KOMFORTREGELUNG.] Mit der obengenannten Möglichkeit der festen Sollwert- Einstellung können die Preispunkte und die Unempfindlichkeitsabweichung durch den Bewohner oder als Teil eines Energieprogramms oder vereinbarten Dienstes spezifiziert werden. Diese Variablen mit der Möglichkeit des festen Einstellpunkts können nicht direkt von dem Bewohner gesteuert werden. [Fig. 2, Merkmal als Teil des Merkmals 2.]

Beispielsweise definiert ein Bewohner eine gewünschte Temperatureinstellung und den Bereich der Schwankung (72 Grad ±1 Grad). Dann kann ein Benutzer einen Angebotspreis, den er zu zahlen bereit ist, eingeben, um die ideale Einstellung und den Schwankungsbereich oder Unempfindlichkeitsbereich beizubehalten. Alternativ kann der Benutzer minimale und maximale gewünschte Temperaturen für jeden von mehreren von unterschiedlichen Energieeinheitskosten eingeben. Wie in Fig. 5 gezeigt, kann der Benutzer beispielsweise einen Bereich von + oder - 4 Grad für Energieeinheitkosten von 13 oder mehr eingeben. Das System würde dann einen Unempfindlichkeitsbereich basierend auf den von dem Benutzer eingegeben Parametern berechnen. Ein linearer Unempfindlichkeitsbereich kann zwischen den zwei eingegebenen Punkten berechnet werden (in diesem Beispiel: Energieeinheitkosten von 4 und 13). Für die dann eingegebenen Kosten pro Energieeinheit, die von dem System überwacht werden, regelt das System dann ein Heiz- oder Kühlsystem, um die Temperatur innerhalb des berechneten Bereichs beizubehalten. Das Heizsystem wird so geregelt, so daß es betrieben wird, wenn die Temperatur unterhalb des Unempfindlichkeitsbereich fällt. Das Kühlsystem wird so geregelt, daß es betrieben wird, wenn die Temperatur über den Unempfindlichkeitsbereich hinausgeht.

Das System wäre in der Lage, den gleichen Temperaturunempfindlichkeitsbereich für sowohl Heizen als auch Kühlen zu benutzen oder unterschiedliche Bereiche für beides vorzuhalten. [Fig. 2, Merkmal TEMPERATURBEREICH-Eingabe.] Beispielsweise kann eine Person, die gegenüber Kälte unempfindlicher als gegenüber Hitze ist, den Unempfindlichkeitsbereich bei einem gegebenen Energieeinheitspreis für Heizen auf 8 Grad von dem Sollwert entfernt einstellen, während sie für den gleichen Energieeinheitspunkt für Kühlen nur einen 4 Grad breiten Unempfindlichkeitsbereich wählt. Ein zusätzliches Merkmal des Systems bietet die Eingabe von maximalen und minimalen Ist-Temperaturen, zwischen denen das System die Innenraumumluftgebung oberhalb oder unterhalb des Sollwertes des Thermostats managt. [Fig. 2, Merkmal TEMPERATUR HOCHTIEF-Eingabe.] Mit dieser Möglichkeit kann der Benutzer 78 Grad als maximalen und 74 Grad als minimalen Wert zur Begrenzung des Behaglichkeitsbereiches eingeben, den er beizubehalten wünscht. Das System benutzt dann den aktuellen Sollwert des Thermostats in Verbindung mit dem minimalen und maximalen Preis und mit den Temperatureingaben, um eine Unempfindlichkeitsschwankung des Betriebsbereichs für die Räumlichkeit zu berechnen. Diese Berechnung wird jeweils dann durchgeführt, wenn der Sollwert oder die minimalen und maximalen Preis- oder Temperaturparameter eingegeben oder verändert werden. Zusätzlich akzeptiert das System bei dieser Option der festgelegten minimalen und maximalen Temperatur einen Sollwert größer als den maximalen oder kleiner als den minimalen Temperaturparameter in seinem Speicher und benutzt diesen, um diese minimalen oder maximalen Parameter zu überfahren. [Fig. 2, Merkmal TEMPERATUREINSTELLPUNKT-Eingabe.] Dieses Überfahren würde, abhängig davon, welche Gradeinstellung aufgehoben wurde, die Option eines Unempfindlichkeitsbereichs entweder für den Heiz- oder den Kühlzyklus zunichtemachen.

Ein zusätzliches Merkmal des Systems bietet die Option, dem System die vorab genannten minimalen und maximalen Gradeinstellungen für die Behaglichkeit zusammen mit einer Angabe der Kosten anzubieten, die lediglich den niedrigstmöglichen Preis angibt. Dieses Merkmal erlaubt den Betrieb des Systems innerhalb der minimalen und maximalen Gradeinstellung ohne einen minimalen oder maximalen Preis. In diesem Fall würde das System nach verfügbaren Preisinformationen für den nächsten Tag suchen und die niedrigsten Energieeinheitskosten pro Zeitperiode (d. h. pro Stunde), benutzen, um einen Eintrag des Unempfindlichkeitsbereichs für den Tag zu schaffen, indem die preiswerteste Preisperiode als Einstellpunktpreis verwendet wird und die teuerste Preisperiode als größte Abweichung des Einstellpunktpreises verwendet wird. [Fig. 2, Merkmal LERNEN DER KOSTENREGELUNG.] Das System würde dann innerhalb dieses Unempfindlichkeitsbereichs für die Dauer eines Tages oder für eine andere definierte Zeitperiode, oder solange betrieben werden, bis neue Preisangaben für die betreffenden Zeitperioden empfangen werden. Wenn neue Preispunkte empfangen werden, berechnet der Prozeß den Eintrag des Unempfindlichkeitsbereiches für die Dauer eines Tages neu. Bei diesem Szenario ist es ebenfalls möglich, nur minimale und maximale Preispunkte in das System einzugeben. Die Eingabe des Minimums würde definieren, zu welchem Preis der Energieeinheiten das System die minimale Abweichung des Unempfindlichkeitsbereichs beibehält, und die Eingabe von Perioden mit höherem Preis würde das Maximum für einen Tag oder für andere definierte Zeitperioden festlegen. [Fig. 2, Merkmal LERNEN DER KOSTENREGELUNG.] Die Eingabe des Maximums erlaubt die Verwendung der Möglichkeit des Herunterfahrens des Systems, wenn die Energieeinheitspreise diejenigen übertreffen, welche als Maximum spezifiziert sind. [Fig. 2, Merkmal ABSCHALTEN WEGEN KOSTENREGELUNGBEGRENZUNG.]

Die in einer verbesserten Version des Systems gespeicherten "historischen" Daten könnten dazu benutzt werden, diese Entscheidung zu treffen, oder automatisch die optimalen Einstellungen festzulegen, weil das System, nachdem es für eine Zeitperiode installiert ist, ausreichend "historische" Daten in dessen Speicher hat, um Daten bezüglich des durchschnittlichen Verbrauchs zu analysieren, wie beispielsweise verbrauchte Energieeinheiten und Kosten der Energieeinheiten als Funktion der Zeit, der Temperatur, der Änderungen des Sollwertes durch den Bewohner und wetterbezogener Faktoren zur Normalisierung. [Fig. 4, Merkmal ANALYSE DES VERGANGENEN VERBRAUCHS.] Diese Energieverbrauchscharakteristik des Umgebungslufttemperaturmanagementsystems für Räume wird verwendet, um die Wirtschaftlichkeit der aktuellen und für die Zukunft vorhergesagten Betriebskosten zu managen, sowie dessen Betriebseigenschaften unter dem Gesichtspunkt des Erfassens von Abnormitäten bezüglich des Energieverbrauchs oder Laufzeiten zu verfolgen, die auf "historischen" Energieverbräuchen und Betriebscharakteristika basieren. [Fig. 4, Merkmal ANALYSE DES HISTORISCHEN BETRIEBS.]

Auf der Basis dieser historischen Durchschnittswerte kann der Benutzer ebenfalls einen Maximalbereich und/oder einen Unempfindlichkeitsbereich eingeben, den er zu tolerieren gewillt ist, entweder in Form eines Vorsatzes des Sollwertes oder in Form einer aktuellen minimalen oder maximalen Gradeinstellung und einer Obergrenze des Maximalpreises, innerhalb derer das System arbeitet, während sowohl die wirtschaftlichen als auch die Umgebungskomfortbedingungen gemanagt werden.

Der Benutzer hat zusammenhängend mit dem maximalen Preis und der Abweichung des Unempfindlichkeitsbereichs die Möglichkeit, das System speziell anzuweisen, wie es gegenüber einem Preis, der gegenüber dem spezifizierten Maximalpreis erhöht ist, reagieren soll. Diese Wahlmöglichkeiten wären das Beibehalten der Innenraumtemperatur innerhalb der maximalen Unempfindlichkeitsbereichseinstellung, oder das Aktivieren einer Alarmbedingung und das Abschalten des Systems, bis der Energieeinheitspreis in den zulässigen Bereich fällt oder bis der zulässige Bereich verändert wird, um so einen höheren Energieeinheitspreis zu akzeptieren. [Fig. 2, Merkmal BEIBEHALTEN DER KOSTENREGELUNGSGRENZE.] Diese Auswahlmöglichkeiten können für das Heizen und für das Kühlen unterschiedlich sein, wobei die Option besteht, beispielsweise das System zur Kühlung abzustellen und einen Alarm auszulösen, wenn der maximale Preispunkt überschritten wurde, während der Betrieb der Heizeinrichtung auch dann fortgesetzt wird, wenn der maximale Preispunkt überschritten wird. Um diese Wirkungsweise darzustellen, kann der Benutzer gemäß Fig. 5 einen maximalen Kostenpunkt pro Energieeinheit von 13 eingeben, oberhalb dessen der Unempfindlichkeitsbereich ±4 Grad beträgt. Das System würde dann intern die Variable des Unempfindlichkeitsbereichs als Funktion der Energieeinheitskosten berechnen. Das System kann dann die verfügbaren Energieversorger nach einer Preistabelle für den aktuellen Energiepreis auf der Basis von durch den Bewohner übermittelten Daten abfragen und die Energiequelle mit den geringsten Energiekosten sowie den Versorger wählen, um so nah wie möglich an dem von dem Benutzer definierten Komforteinstellpunkt zu bleiben und davon, wenn möglich, abzuweichen.

Wenn bei diesem Beispiel sich der Bewohner entscheidet, keine anderen als den ursprünglichen Einstellpunkt 72ºF Einstellpunkt und einen Bereich von ±1 einzugeben, wählt das System die niedrigsten Energieeinheitskosten und den Versorger und betreibt das Heiz- und Kühlsystem, um die Innenraumtemperatur bei 72ºF ±1 Grad beizubehalten, wie ursprünglich vorgegeben. Wenn ein minimaler Preis durch den Bewohner eingegeben wird und die niedrigsten Energieeinheitskosten von einem oder mehreren der verfügbaren Energieversorger zufriedenstellend sind, werden der Energieversorger mit den niedrigsten Kosten und die minimale Unempfindlichkeitsbereichsabweichung gewählt.

Dieses System achtet ferner darauf, daß die von den verschiedenen Energieversorgern gesendeten Preise zumindest eine der drei folgenden Komponenten enthält: (1) Eine Energieeinheitskomponente, (2) Zulieferkosten und (3) Übertragungskosten, die von dem Inhaber oder Betreiber der Zulieferungs- oder Übertragungsinfrastruktur dafür erhoben werden, daß die Energie von deren Quelle zu den Verbrauchern geliefert wird. Das System hat die Fähigkeit, auf viele verschiedene Einzel/Komponenten zuzugreifen und sie dem Eigentümer, Bewohner oder Rechnungszahler anzuzeigen, wobei die zahlreichen Unterkomponenten die Gesamtkosten der Energieeinheiten ausmachen, welche an die Räumlichkeit geliefert oder dieser zur Verfügung gestellt wurden. [Fig. 4, Merkmal DETAILLIERTE KOSTENZUSAMMENSTELLUNG.]

Während des Auswahlprozesses eines Energieeinheitversorgers kann das System den Versorger mit den niedrigsten Energieeinheitkosten, basierend auf den gesamten Kosten der an die Räumlichkeit gelieferten Energieeinheiten auswählen. Wenn mehrere Versorger oder Arten von Energieeinheiten für den gleichen Preispunkt zur Verfügung stehen, kann das System den gewählten Versorger auf der Basis von durch den Benutzer spezifizierte Energieeinheitsarten und auf der Basis der bevorzugten Versorgereinstellungen auswählen. Wenn keine bevorzugten Einstellungen eingegeben sind, kann das System unter den Versorgern rotieren, um eine gleichmäßige Auswahl der Energieart und der gekauften Energieeinheiten während der Zahlungsperiode zu erreichen. [Fig. 3, Merkmal KOSTENKONTROLLE ÜBER GEWICHTUNG DER BEVORZUGTEN VERSORGER.] Dem System ist es zu allen Zeiten möglich, den Sollwertpunkt und den aktuellen tatsächlichen Heiz- und Kühl- Unempfindlichkeitsbereich sowie die aktuelle Ist-Temperatur anzuzeigen. [Fig. 2, Merkmal BERICHT DES TEMPERATURSTATUS.]

In einer verbesserten Version des Systems mit den verfügbaren historischen Daten und vielen zusätzlich verfügbaren Eingaben, wie der Außentemperatur, der Windgeschwindigkeit und -richtung, Wetterinformationen oder -Indizes sowie der UV-Intensität, veranschlagt das System die geschätzten Gesamtkosten sowie die Kosten des Betriebs für einen Tag durch Nachfrage des Energiepreises bei dem Versorger. [Fig. 4, Merkmal TÄGLICHER KOSTENSCHÄTZUNGSBERICHT.]

Zusätzlich projiziert das System zukünftige Schätzungen der Betriebskosten für jede zukünftige Zeitperiode (beispielsweise die nächsten zwei Stunden) voraus und kühlt oder heizt die Räumlichkeiten vorab innerhalb der zulässigen, von dem Benutzer spezifizierten Bereiche, um die Betriebskosten während der kommenden Perioden, in denen die Energiepreise höher sind, zu minimieren. [Fig. 2, Merkmal KOMFORTVORKLIMATISIERUNG.] Diese wirtschaftliche Echtzeitmodellierung wird durch das System auf fortlaufender Basis durchgeführt, und das System reagiert auf Veränderungen der Energieeinheitspreisgebung, auf externe Eingaben und Änderungen der idealen Temperatureinstellung durch den Bewohner und Änderungen der Parameter des Unempfindlichkeitsbereichs, um maximalen Komfort und Kosteneffizienz innerhalb der durch den Benutzer definierten Parameter zu erreichen.

Um die Effekte einer radikalen Preisveränderung auszugleichen, wie sie in einer Tageszeit- Tarifstruktur gefunden werden kann, kann das System auf der Basis einer durch den Benutzer aktivierten Wahlmöglichkeit eine Temperaturstufung realisieren. Diese Wahlmöglichkeit läßt das System die Temperatur als Reaktion auf Änderungen des Energiepreises graduell über eine vorgegebene Zeitperiode hoch- oder herunterfahren (d. h., 1 Grad/30 Minuten oder 1 Grad/l Stunde auf der Basis von entweder durch den Bediener oder durch den Versorger festgelegten Änderungsraten oder durch systemberechnete Raten mit optimaler Effizienz). [Fig. 2, Merkmal KOMFORTSTUFUNG und Fig. 4, Merkmal WETTERVERÄNDERTE KOMFORTSTUFUNG.] Wenn keine durch den Benutzer spezifizierten Tarife vorliegen, wird der optimale Stufungs-Algorithmus auf der Basis von historischen Daten über Wärmezuwachs oder Wärmeverlust in der Räumlichkeit, berechnet und ausgeführt, wobei diese Daten zur Berücksichtigung der aktuellen Bedingungen modifiziert werden. Die Verwendung einer solchen Stufungstechnik reduziert nicht nur den Energieverbrauch während Zeitperioden mit höherem Preis, sondern erlaubt auch graduelle Temperaturveränderungen als Reaktion auf den höheren Preis. Bei dem Zurückstufen auf einen engeren Unempfindlichkeitsbereich bei fallenden Preisen oder bei Wahl der graduellen Wiederherstellungs-Option, wird eine umgekehrte Wiederherstellungsstufung eingesetzt. Während der Zeitperioden mit radikalen Preisveränderungen verhindert oder reduziert das Stufen die Möglichkeit, daß die Heiz- oder Kühlsysteme auf die zweite oder dritte Stufe geschaltet werden und Kühlkreise eingeschaltet werden, welche sich üblicherweise selbst einschalten, wenn ein Temperaturunterschied von mehr als 3 oder 4 Grad zwischen dem Einstellpunkt und der aktuellen Temperatur besteht.

Die erwähnten zweiten und dritten Stufen der Heiz- und Kühlkreise sind in den meisten modernen Wärmerückgewinnungs- oder Wärmepumpensystemen eingebaut und verwenden Kompressormotoren mit verschiedenen Geschwindigkeiten für zwei- und mehrstufiges Heizen und Kühlen und verwenden zudem zusätzliche Widerstandsheizstreifen, oder benutzen für den Fall eines Systems mit dualer Energieumwandlung gasgestützte Brenner, um Heizanforderungen zu unterstützen. In den meisten Fällen ergibt sich aus dem Auslösen der folgenden Heiz- oder Kühlstufen bei solchen Systemen eine Energieverbrauchsrate, die der doppelten der ersten Stufe entspricht. Indem der Betrieb des Systems auf der ersten Stufe gehalten wird, wird eine maximale Energieverbrauchseffizienz erreicht. Wenn jedoch die Temperaturwiederherstellung nicht mit der berechneten oder vorgegebenen Stufe Schritt hält, werden die folgenden Stufen des Heizens oder der Kühlens automatisch ausgelöst, wenn dies erforderlich ist und das System so ausgerüstet ist. Im Ergebnis minimiert die Stufung zur Wiederherstellung den übermäßigen Energieverbrauch bei Einsatz eines mehrstufigen Heiz- und Klimasystemen und läßt die Temperatur allmählich auf einen schmalen Unempfindlichkeitsbereich zurückkehren, wodurch das Auslösen zweiter und dritter Stufen vermieden wird.

Um die Energieeffizienz zu maximieren, wenn die Räumlichkeiten nicht besetzt sind oder leer stehen, wie es bei Ferienwohnungen oder Zweitwohnungen der Fall sein kann, bietet das System eine Funktion mit minimalen Erfordernissen, die erlaubt, einen sehr breiten Unempfindlichkeitsbereich einzugeben, und kann von dem Eigentümer der Räumlichkeit, dem Bewohner oder dem Rechnungszahler eingeschaltet werden, wenn diese Voraussetzungen gegeben sind. In dem Modus "minimale Erfordernisse" wird der Unempfindlichkeitsbereich unabhängig von dem Preis der Energieeinheiten (40 Grad für Heizen und 90 Grad für Kühlen mit der Klimaanlage) auf den maximalen Bereich eingestellt. [Fig. 2, Merkmal TEMPERATURBEGRENZUNG.] Diese Gradeinstellungen werden in den meisten Fällen durch diejenige Person eingegeben, welche die Funktion einschaltet. Abhängig von dem Klima vor Ort werden die Parameter dazu verwendet, die Räumlichkeiten davor zu schützen, einzufrieren oder außergewöhnlich heiß zu werden.

Um diese Voraussetzungen zu unterstützen, akzeptiert das System einen minimalen Bereich zwischen 000 und einen maximalen Bereich von 999, was entsprechend als eine Ausschaltbedingung für das Kühl- bzw. das Heizsystem erkannt wird. Der Einsatz eines solchen Systems erlaubt dem Bewohner oder dem Bezahler der Versorgungsrechnung, sowohl Parameter des Umgebungskomforts als auch die Bereitschaft zum Bezahlen bei Wahl entsprechender Parameter zu definieren und erlaubt dem Energieversorger, ein Lastmanagement zu erreichen und die Verwendung von Ressourcen zu maximieren, indem die Energieeinheitpreisgebung so einjustiert wird, daß die Anforderung nach dem Produkt erhöht oder verringert wird.

In seiner einfachsten Form verwendet das System Eingabeparameter des Bewohners und Nachfragepreise des Energieversorgers, um denjenigen Energieversorger aus den verfügbaren Versorgern zu wählen, welcher den niedrigstmöglichen Preis für aktuelle und zukünftige Zeitperioden bietet. [Fig. 2, Merkmal LERNEN DER KOSTENSTEUERUNG.] In der verbesserten Ausführung der Erfindung trifft das System die Auswahl eines Energieversorgers, wobei zusätzlich auf vergangene Energieverbrauchsdaten zurückgegriffen wird. [Fig. 3, Merkmal LERNEN DER HISTORISCHEN KOSTENSTEUERUNG.] Die Energieverbrauchs-Einheitsrate der zugehörigen Heiz- und Kühlsystemgeräte, welche an dem System angebracht sind, unterscheiden sich aufgrund deren individuellen Ausführungen und Fähigkeiten. Beispielsweise hat eine Standard-Klimaanlage üblicherweise eine ziemlich gleichbleibende Benutzungsrate. Im Vergleich haben kompliziertere, mit variablen Geschwindigkeiten betreibbare Wärmepumpen, Kompressoren und Lüfter die Fähigkeit, Luftströme mittels dämpfenden Klappensteuerungen zu leiten, um die Innentemperatur effizienter beizubehalten. Einheiten mit verschiedenen Energiequellen haben unterschiedliche Benutzungsraten, und zwar abhängig von der benutzten Energiequelle (d. h., Gasheizung im Gegensatz zu Heizstreifen in der zweiten oder dritten Heizstufe bei aufwendigen Heizsystemen).

Um für den Bewohner oder den Rechnungszahler Statistiken über die Betriebskosten aufzustellen und diese zu berichten, falls dies gewünscht ist, muß das System die Energieverbrauchsrate des Betriebs jedes durch das System gesteuerten Heiz- und Kühlgerätes in jeder seiner möglichen Konfigurationen kennen. Zusätzlich benötigt das System Zugang zu den aktuellen Laufzeitdaten, um das geschätzte Verbrauchsniveau für jedes gesteuerte Gerät zu berechnen. [Fig. 4, Merkmal MULTI-SYSTEMVERBRAUCH UND KOSTENSTEUERUNG.] Diese Daten der Energieverbrauchs-Einheitrate bei einem Minimum wird direkt in das System durch den Bewohner oder den Rechnungszahler oder den Systeminstallierer bei der Systeminstallation als optionaler Parameter eingegeben [Fig. 2, Merkmal MANUELLE VERBRAUCHSEINGABE.] oder kann dem System direkt von einem einzelnen Meßgerät oder durch ein anderes System gemeldet werden, wie einem InterLane®- Home-Manager & Power Manager auf interaktiver Echtzeitbasis. [Fig. 4, Merkmal AUTOMATISCHE VERBRAUCHSEINGABE.] Wenn eine Schnittstelle mit einem anderen System, wie dem InterLane ®-Home-Manager & Power-Manager besteht, kann das System Betriebsstatistiken und alle anderen vorangegangenen Daten in den Speicher aufnehmen oder diese mit anderen Systemen über einen Kommunikationskanal teilen, wodurch die Gesamtverläßlichkeit und die Effizienz beider Systeme verbessert wird.

Das System nutzt seine historischen Verbrauchsdaten, um den zukünftigen Energiebedarf zu prognostizieren und wirtschaftliche Modelle zu erzeugen, um für den Bewohner oder für den Verbrauchsrechnungszahler und für die Einrichtung den maximalen Vorteil zu erzielen. Unter Einbeziehung des Energieverbrauchsverhaltens jeder überwachten und einzeln erfaßten Einrichtung in Verbindung mit wetterbezogenen Daten errechnet das wirtschaftliche Modell den zukünftigen Betriebsaufwand für die Räumlichkeit sowie für die einzelnen Einrichtungen fortlaufend und sagt diesen vorher, wobei das vorangegangene Energieverbrauchverhalten und die externen Faktoren berücksichtigt werden. Dieses Vorhersagemodell wird mindestens dafür eingesetzt, die zukünftigen Energiebedürfnisse und Kosten zu schätzen und ungewöhnliche oder abnorme Verbrauchsmuster zu identifizieren und Alarm zu geben. [Fig. 4, Merkmal WETTERKORRELIERTE ANALYSE DES HISTORISCHEN VERBRAUCHS.]

Zusätzlich ist dieses wirtschaftliche Modell in der Lage, normalisierte Eingabedaten an Werkzeuge zur Modellierung der Energieeffizienz wie beispielsweise das DOE-2.1 Energieeffizienzmodell zu liefern, um die Gesamtenergieeffizienz für die Räumlichkeit zu berechnen. Dieses System liefert entweder direkt oder indirekt auch vergleichende Berichte bezüglich jeder überwachten und gemessenen Einrichtung.

Mit der Hinzufügung von Sensoren oder von Daten, die von einer anderen Quelle an dieses Gerät geliefert werden, bildet und unterhält das System den historischen Verlauf dieser zusätzlichen Datenpunkte, um diese in sein Modell einzubeziehen und ist daher besser in der Lage, das effizienteste vorausschauende Planungsmodell aufzustellen, das auf der Basis von durch den Bewohner gelieferte Parameter erstellt wird. Beispielsweise kann das System mittels eines Kommunikationssystems Wetterinformationen oder -indizes erhalten, die es dazu verwenden kann, seine Effizienz zu maximieren. [Fig. 4, Merkmal AUTOMATISCHE WETTERDATENEINGABE.] Informationen, wie beispielsweise eine sich nähernde Front, die Nachmittagsvorhersage von Regen, eine vorausgesagte Erhöhung oder Verringerung der Windgeschwindigkeit oder ein Windrichtungswechsel, Wolkenbedeckung oder Feuchtigkeit, können sämtlich über die Kommunikationsverbindung als Codes oder Indizes empfangen werden und von dem wirtschaftlichen Modellierungswerkzeug dazu verwendet werden, ein optimales Umgebungs- und Energieverbrauchskostenschema herzustellen. Zusätzlich zu einem Belegungs-Sensor oder eine Schnittstelle mit einem Gerät zum Erkennen der Belegung, wie beispielsweise ein Eindring-Alarmsystem über einen Kommunikationskanal, erlaubt dem System das Erzeugen größerer Einsparungen, indem der Unempfindlichkeitsbereich in den Zeitperioden vergrößert wird, während welcher die Räumlichkeit nicht genutzt sind, ohne den Komfort für den Bewohner einzuschränken. [Fig. 3, Merkmal ABTASTEN DER BELEGUNG ZUR KOSTENSTEUERUNG.]

Bei der Erfassung der Belegung durch einen Bewegungsmelder oder durch Kommunikation mit einem Gerät oder System, das Kenntnisse bezüglich des Belegzustandes haben kann, wie beispielsweise ein Eindring-Alarmsystem, kann das System das wirtschaftlichste und in Bezug auf die Umgebung komfortabelste Modell auf der Basis von durch den Bewohner eingegebenen Parametern und auf der Basis der Preisnachfrage an den Energieversorger neu berechnen und die Heiz- und Kühlsysteme so einstellen, daß der Unempfindlichkeitsbereich bei Belegung verengt wird. Um noch größere Einsparungen bei unbelegter Räumlichkeit zu erzielen, kann das System zusätzliche Preisparameter sowie Parameter bezüglich Variation der Unempfindlichkeitsbereiche für den Unbelegt-Zustand akzeptieren, wodurch weitergehende Variationen des Unempfindlichkeitsbereichs erreicht werden, als es bei einem Belegtzustand der Fall wäre. Dieses Merkmal deckt sich nicht mit der oben erwähnten Funktion "minimaler Bedarf".

Eine Verbesserung gegenüber der Basisfunktionen des Systems umfaßt die Fähigkeit des Systems, ein Profil des menschlichen Einflusses der Bewohner, in welchem die Änderungen der Einstellpunkte verfolgt und aufgenommen werden, unter der Annahme zu entwickeln, daß diese Funktion nicht in einer festgelegten Sollwert-Umgebung liegt. Mindestens zwei Arten von künstlicher Intelligenz sind eingeschlossen. Zunächst verfolgt das System Muster der Sollwertänderungen zumindest in Bezug auf die Tageszeit oder den Wochentag und verfolgt die Veränderungen in diesen Mustern bezüglich Ausnahmen, wie Feiertagen. Diese Funktion erlaubt dem System, die Sollwert-Muster oder -Routinen zu verfolgen. Beispielsweise ändert der Bewohner zwischen Montag und Freitag den Sollwertpunkt um ungefähr 7.30 Uhr, was einen Rücksetz-Sollwert bedeutet, und ändert diesen um ungefähr 18.00 Uhr in die normale Einstellung. Etwa um 22.45 Uhr ändert der Bewohner den Sollwertpunkt auf einen Rücksetz- Sollwert. Diese Muster können den Wunsch des Bewohners widerspiegeln, unterschiedliche Sollwert für Zeitperioden, während Abwesenheits- oder Schlafperioden einstellen zu können.

Durch Aktivieren einer Funktion des Systems mit der Bezeichnung "folge meinen Vorgaben", kann das System solche Sollwert-Änderungen selbständig handhaben und über eine Zeitperiode solche Änderungen der Sollwerte auch durchführen. Der Bewohner kann dieses Merkmal des Lernens und der automatischen Ausführung des gelernten Musters einschalten. Ferner kann der Bewohner, die gelernten Muster zurückzusetzen oder nach Wunsch die automatische Ausführung solcher Muster löschen. [Fig. 2, Merkmal LERNEN DER TEMPERATUR- SOLLWERTEINSTELLUNG.]

Ein zweites von mehreren solchen künstlichen Intelligenzmerkmalen ist das Verfolgen der von dem Bewohner durchgeführten Änderungen des Sollwertes in Bezug auf die außen vorherrschenden Wetterbedingungen. Wenn das System eine Änderung des Einstellpunktes ermittelt, kann es die außen vorherrschenden Wetterbedingungen aufzeichnen, diese verfolgen und einen Zusammenhang mit diesen Faktoren entwickeln. [Fig. 4, Merkmal LERNEN EINES WETTERKORRELIERTEN SOLLWERTES.] Wenn beispielsweise an einem kalten Tag die Feuchtigkeit niedrig ist, erhöht der Bewohner den Sollwert, um ein gewünschtes Komfortniveau beizubehalten. Die umgekehrte Bedingung liegt bei hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit vor und der Bewohner kann den Sollwertpunkt verringern, um ein gewünschtes Komfortniveau beizubehalten. Die Fähigkeit, externe Wetterfaktoren zu verfolgen und die Innenraum-Umgebungsbedingungen automatisch einzustellen, um die von dem Bewohner gewünschten Behaglichkeitsfaktoren zu erzielen, wird in gleicher Weise betrieben und geregelt, wie diejenigen nach dem vorangegangenen ersten Beispiel. Durch Einsatz dieser Regelungs- und Komfortmuster ist das System in der Lage, die Innenraumtemperatur (und gleichermaßen andere Umgebungsbedingungen) beizubehalten, um die von dem Bewohner gewünschten Komfortbedingungen zu erreichen, indem Energiemanagementfunktionen und ein Minimieren der Energieverbrauchskosten durchgeführt werden, um einen Ausgleich zwischen der Behaglichkeit und der Energieverbrauchseffizienz zu erreichen.

In seiner einfachsten Form mit laufender Regulierung ist das System in der Lage, zwischen den aktuellen Energieversorgern für die Räumlichkeit zu wählen. Die insgesamt verbrauchten Energieeinheiten werden an die Meßeinrichtungen bezogen auf die Energiearten, welche in/an der Räumlichkeit vorgesehen sind, gemeldet. Diese Meßeinrichtungen können beispielsweise elektrische, Dampf-, Gas-, Brennstoff oder photovoltaisch Meßgeräte sein. Die insgesamt von einer Energieart verbrauchten Energieeinheiten werden als Funktion der Zeit an den Meßpunkten aufgezeichnet. Wenn das System die Versorger auswählen kann, verfolgt und zeichnet das System in seinem Speicher den ausgewählten Versorger zusammen mit der für die Räumlichkeit gewählten Energieart, dem Energieverbrauch als Funktion der Zeit, den Versorger und den bezahlten Preis auf (das System kann diese Werte ebenfalls in den Speichern anderer Systeme, wie beispielsweise in dem InterLane®-Home-Manager und Power- Manager-Systeme abzulegen). Diese Daten werden daraufhin über einen Kommunikationskanal entweder an den Energieeinheitshändler für die Räumlichkeit oder direkt an den Energieversorger übertragen, um abzurechnen. [Fig. 3, Merkmal KOSTENVERFOLGUNG UND VERSORGERBENACHRICHTIGUNG.]

Dem System ist es auch möglich, Lastschriftkonten, vorabbezahlte Konten und Guthabenkonten für den Bewohner oder den Energierechnungszahler zu managen. Diese Konten werden auf der Basis des Verbrauchs belastet oder vermindert, und ein bestimmter Versorger kann im Fall eines vorabbezahlten Kontos aus der Liste der zur Verfügung stehenden Versorger des Systems gestrichen werden, wenn die Kontosumme gegen Null geht. Bei lastschriftfähigen Systemen alarmiert ein Niedrigkontostand-Anzeiger den Bewohner, wenn der bei einem speziellen Versorger zur Verfügung stehende Kredit gering ist. [Fig. 3, Merkmal KOSTENKONTOFÜHRUNG UND SMART-CARD-KONTOFÜHRUNG.]

Wenn die Einheit mit einem Kommunikationskanal verbunden ist, kann sie den gewählten Energieversorger über den laufenden und zukünftigen Energiebedarf informieren, wodurch dem Energieversorger erlaubt wird, festzustellen, ob ein ausreichendes Angebot zur Verfügung steht, so daß der Versorger seine Ressourcen besser managen kann. [Fig. 3, Merkmal AUTOMATISCHE VERSORGER-BENACHRICHTIGUNG.] Der Kommunikationskanal kann auch dazu genutzt werden, den Lastschriftkontostand eines Energieversorgers auf der Basis von durch den Bewohner oder den Rechnungszahler geleisteten Zahlungen zu aktualisieren. [Fig. 3, Merkmal AUTOMATISCHES KOSTENKONTO.] Wenn der Energieversorger basierend auf den zukünftigen Verbrauchsvorhersagen einen Zustand des Überverkaufs vorhersagt, kann der Versorger zusätzliche Energieeinheiten von anderen Versorgern oder Händlern vorab abrufen oder den Preis der Energie erhöhen. Eine Erhöhung des Energiepreises kann eine Kommunikation an alle potentiellen Käufer der Energieeinheiten für die folgenden Zeitperioden erzeugen, in der mitgeteilt wird, daß eine Preisänderung aufgetreten ist, wodurch die einzelnen Systeme ihre wirtschaftlichen Modelle neu berechnen, und die Käufer können dann entweder bei dem Versorger mit dem neuen Preis pro Energieeinheit bleiben, ihren Verbrauch einschränken oder zu einem anderen Energieversorger wechseln.

Diese Fähigkeit unterstützt die Energieversorger bei der Maximierung ihrer Effizienz und ihres Gewinns, ohne den Komfort oder die Wirtschaftlichkeit des Bewohners oder des Energierechnungszahlers drastisch zu beeinflussen. Bei diesem Szenario beiderseitigen Gewinns wird beiden Seiten die Möglichkeit gegeben, die wirtschaftliche Flexibilität bis zu einem Maximum zu managen.

Zusätzlich zum Management der Umgebungstemperatursteuerung der Räumlichkeit ist es dem System möglich, Tief oder Hochtemperatur-Alarmsituationen zu testen, falls eine Fehlfunktion des Heiz- oder Kühlsystems auftritt. Unter diesen Voraussetzungen versucht das System auf die Energiequelle mit den niedrigsten Kosten umzuschalten, falls ein duales System installiert ist, um die Temperatureinstellung zu korrigieren. [Fig. 4, Merkmal AUTOMATISCHER FEHLERAUSGLEICH.] In beiden Fällen alarmiert das System den Bewohner über einen visuellen und hörbaren Alarm und sendet eine Alarmzustandsnachrichtbenachrichtigung an eine Stelle dann, wenn das System mit einem Kommunikationskanal ausgestattet ist, wobei diese Nachricht von dem Benutzer zur Verfügung gestellten Alarmparametern bestimmt ist. In dem Fall, daß der Benutzer keine Alarmeinstellungen für Hoch- oder Tieftemperatureinstellungen eingibt, kann ein Grundwert von +5 oder -5 Grad oberhalb oder unterhalb der maximalen Änderung der Unempfindlichkeitsbereichs-Sollwerte verwendet werden. [Fig. 2, Merkmal TEMPERATURALARM-EINSTELLPUNKT.]

Wenn die Sollwertsteuerung in der Aus-Position ist, ist es nach Wahl des Benutzers möglich, das Alarmmerkmal abzulehnen oder das Gerät anzuschalten, um die Innentemperatur entweder mit der maximalen Unempfindlichkeitsbereicheinstellung oder mit der Alarmpunkteinstellung beizubehalten, bis die Innentemperatur innerhalb des eingestellten Unempfindlichkeitsbereichs über eine Zeitdauer von 1 Stunde ohne Zuhilfenahme des Heiz- oder Kühlsystems bleibt. [Fig. 2, Merkmal ALARMÜBERBRÜCKUNGSSTEUERUNG.] An diesem Punkt geht das System in den Ausschaltzustand über. Während dieses Anfahr- und Abschalt- Szenario wird der Alarm nicht aktiviert, bis die Innentemperatur nicht mehr in dem von dem Benutzer definierten Unempfindlichkeitsbereich gehalten werden kann. In einer solchen Situation wird der Alarm aktiviert, um den Bewohner, oder nach Benutzerwahl den Kontaktpunkt über einen Kommunikationskanal zu benachrichtigen, daß ein Zustand hoher oder niedriger Temperatur besteht und eine Wartung erforderlich ist.

In großen Einheiten, in denen viele Temperaturerfassungs- oder Regelsysteme installiert sind, ist es dem System möglich, unabhängig von anderen Systemen der gleichen Art oder als Haupt- bzw. Untereinheit zu wirken. Bei jedem dieser Szenarien hat nur eine Einheit die Befugnis, die gesamte Räumlichkeit auf die bevorzugten Typen und Quellen der Energieeinheiten festzulegen, die in den laufenden und zukünftigen Zeitperioden verwendet werden sollen. Unter dieser Voraussetzung werden die Einheiten mit einem lokalen Kommunikationskanal ausgerüstet, um über diesen die Daten gemeinsam zu verteilen, und eine dieser Einheiten ist dazu eingerichtet, mit dem gewählten Energieversorger zu kommunizieren, um die Räumlichkeit für die laufenden und folgenden Zeitperioden festzulegen und Alarmbedingungen bezüglich der Räumlichkeit zu kommunizieren, falls diese dafür ausgestattet und geeignet ist. Mit diesem Multisystemansatz arbeiten die Einheiten individuell, falls der lokale Kommunikationskanal ausfällt, und zwar basierend auf dem Szenario mit den geringsten verfügbaren Kosten in einfacher Weise, und eine Alarmbedingung wird aktiviert. [Fig. 4, Merkmal DURCH DAS NETZ ERMÖGLICHTE ZENTRALISIERTE KOSTENSTEU-ERUNG.] Ein solches System ist beispielsweise in Fig. 6 gezeigt und oben beschrieben.

Bei jedem der Einzelsystem- oder Multisystem-Szenarien wird ein lokaler Alarmzustand aktiviert, wenn ein externer Kommunikationskanal zwar besteht, aber ausfällt, woraufhin das System nach dem Szenario funktioniert, welches normalerweise auftritt, wenn keine Kommunikationskanäle benutzt werden. [Fig. 3, Merkmal AUTOMATISCHE DATENEINGABE HALTEN.] Wenn der nach außen führende Kommunikationskanal mit einer fortentwickelten Überwachungs- und Steuersystem für Räumlichkeiten integriert ist, wie einem InterLane®- Home-Manager oder Power-Manager gemäß US Patent 5,573,438, würden zwei Systeme den nach außen führende Kommunikationskanal in den meisten Fällen gemein nutzen, und das Überwachen des Alarms kann durch den Ausrüster des Überwachungs- und Steuerungssystems für die Räumlichkeiten durchgeführt werden. Zusätzlich kann das Bilden einer Schnittstelle mit einem Belegtzustand-Erkennungssystem, wie das First® Alert Professional Eindring-Alarmsystem für Räumlichkeiten, welche einen Kommunikationskanal zu einem Alarmüberwachungszentrum umfassen, einen Halbduplex-Kommunikationskanal bieten, um Energieeinheitversorgerdaten zu empfangen oder Verbindlichkeiten der Übertragung von Energieeinheiten und Rechnungsdaten an den Versorger und der Rechnungszahler zu übertragen. [Fig. 3, Merkmal KOMMUNIKATIONSWIEDERHERSTELLUNG.]

Das System hat wegen seiner Fähigkeit, auf wirtschaftliche Modelle zuzugreifen und diese basierend auf der Wahl des Benutzers und dem Zugriff auf verfügbare Energieversorgerpreisangaben zu bearbeiten, auch die Fähigkeit, als Vermittler für die gesamte Energieeinheitversorgung der Räumlichkeit zu arbeiten. Mit dieser Fähigkeit wählt das System nicht nur den Energieversorger für die Innenraumluftmanagementfunktion aus und steuert die zugehörigen Geräte, sondern ist auch in der Lage, den Energieversorger oder die Versorger der Wahl für die gesamte Räumlichkeit zu spezifizieren. Diese erweiterte Funktionalität erlaubt dem System, den gewählten Versorger für die Räumlichkeit aus allen zur Verfügung stehenden Energieversorgerkategorien auszuwählen und den Versorger als ausgesuchten Versorger für ein Zeitintervall auszuwählen, den das System als wirtschaftlichsten Versorger der Räumlichkeit errechnet hat. [Fig. 4, Merkmal ZENTRALISIERTE ENERGIEKOSTENSTEUERUNG DER RÄUMLICHKEIT.]

Da Energieversorger die Zeitperioden verändern können, während derer der Preis für Energieeinheiten festgelegt ist, ist das wirtschaftliche Modell des Systems flexibel genug, diesen oder anderen Veränderungen Rechnung zu tragen. Einige andere Veränderungen, die das System in sein wirtschaftliches Modell einschließen kann, umfassen (sind aber nicht beschränkt auf): einen minimalen Zeitbetrag, für den die Abnahme von Energieeinheiten festgelegt ist (d. h. N Stunden, N Tage, N Monate, N Rechnungszeiträume, usw.) oder eine minimale Anzahl von Energieeinheiten (d. h. Kilowattstunden [kWh] oder britische Wärmeeinheiten [BTU] pro Stunde, Tag, Monat, Rechnungszeitraum, usw.) oder einen Zeitrahmen, der vor einem zukünftigen Zeitintervall liegt, innerhalb dessen eine Zusage der Abnahme von Energieeinheiten gemacht werden muß, um den Preis festzusetzen und die benötigten Energieeinheiten zu reservieren. Diese einschränkenden Hürden können Mengenrabatte oder -aufschläge widerspiegeln, die auf den verbrauchten Mengen basieren, und können durch Zeitfaktoren verändert werden, welche den Verbrauch während Zeiten außerhalb der Spitzenzeit fördern und von dem Verbrauch während Spitzenzeiten abschrecken. [Fig. 4, Merkmal STRATEGISCHE KOSTEN-STEUERUNG.]

Durch das Erstellen einer direkten oder indirekten Schnittstelle mit dem Hauptmeßgerät für jedes der Energieverbrauchskategorie-Aufnahmegeräte der Räumlichkeit wird das System in die Lage versetzt, die Gesamtkosten des Betriebs für die Räumlichkeit auf einer momentanen Echtzeitbasis und rückblickend für jede vergangene Zeitperiode oder für jedes Zeitintervall auf einer Verbundbasis, oder für die Energieart oder für den Energieversorger oder für jede Kombination hiervon berichten zu können. [Fig. 3, Merkmal AUTOMATISCHE VERBRAUCHSEINGABE UND -BERICHT DER RÄUMLICHKEIT.]

Zusätzlich kann das System als Erweiterung der Fähigkeit, den Energieversorger für die Räumlichkeit zu wählen, die Fähigkeit haben, andere größere oder kleinere Lasten in der Räumlichkeit zu steuern. [Fig. 4, Merkmal UNTERSYSTEM KOSTENSTEUERUNG.] Ein Beispiel für das Steuern einer größeren Last, wäre beispielsweise die Steuerung der Wassererwärmung, die von einem einzigen oder mehreren Energieversorger(n) durchgeführt werden kann. Um diesen Punkt zu illustrieren, kann Wasser in einem Heizgerät mit dualen Energiequellen erhitzt werden, indem entweder Gas oder Elektrizität als direkt Energiequelle verwendet wird. Wasser kann auch durch ein Wärmetauschersystem, das an das Lufterwärmungs- und Kühlsystem angeschlossen ist, erhitzt werden. Das System hat die Fähigkeit, die notwendige wirtschaftliche Modellierung durchzuführen und festzustellen, ob Wasser direkt erhitzt werden soll, indem die billigste Form zur Verfügung stehender Energie (d. h. Elektrizität oder Gas) verwendet wird, oder durch den Betrieb des Heiz- oder Kühlsystems oder durch eine Kombination beider.

In einer ähnlichen Weise können andere induktive und ohmsche Lasten zu den Fähigkeiten der Systemsteuerung zugefügt werden, um zu gewährleisten, daß deren Betrieb auf die effektivste und effizienteste Weise gemanagt wird. Ein Beispiel zur Steuerung einer kleineren Last ist die Regelung von Beleuchtungsschaltkreisen oder Sprinklersteuerschaltkreisen in der Räumlichkeit. Dem System ist es möglich, den Sonnenaufgang und den Sonnenuntergang des Ortes zu berechnen, indem der Breitengrad und der Längengrad des Ortes verwendet werden.

Eine Erweiterung der vorbereiteten Energiemanagementfähigkeiten des Systems ermöglichen ein effektiveres Management der Gesamtwirtschaftlichkeit der Räumlichkeiten, wobei mehrere verbrauchende Geräte, sowie alternative Betriebsenergiequellen und verfügbare Energieversorger berücksichtigt werden. Durch das Verbinden dieser Erfordernisse zu dem effektivsten Betriebsschema wird es dem System ermöglicht, den minimalen Zeit-, Mengen- und Lebensdauer-Erfordernisse der für die Räumlichkeit zur Verfügung stehenden Energieversorger einzuhalten, während die wirtschaftliche Effizienz der Räumlichkeit durch die entweder direkte oder indirekte Kontrolle der Hauptpunkte des Energieverbrauchs maximiert wird.

Eine Erweiterung der erweiterten Energiemanagementfähigkeiten des Systems erlaubt es, die vorgesehene Gesamtenergiebedürfnisse über einen Kommunikationskanal an eine zentrale Stelle zu übermitteln, die durch den Eigentümer, Bewohner oder Rechnungszahler der Räumlichkeit bestimmt ist, um die Gesamtenergiebedürfnisse von mehreren Räumlichkeiten zu verbinden. [Fig. 3, Merkmal VERBINDEN.] Diese Fähigkeit erlaubt den Abgleich von Verbund-Energieeinheiten und -typen und erlaubt den Energiedienstleisterunternehmen, -gesellschaften und Nutzergruppen, eine große Menge von Energiebedürfnissen zu verbinden und eine größere Kaufstärke gegenüber den Energieversorgern zu erreichen.

Nach diesem zentralisierten Ansatz kann eine Absicherung des Energieeinheitspreises für ausgedehnte Zeitperioden sowie Abmachungen für "take-or-pay"-Verpflichtungen verhandelt werden und zentral verbindlich geregelt werden. Nach diesem Szenario würde die zentrale Verbundstelle eine maßgebliche Vorgabe mitteilen, die den Energieversorger der Wahl für jede Energieart und für jede teilnehmende Stelle bestimmt, welche daraufhin die zentral berechnete beste Versorger- und Artauswahl für deren betriebliche Bedürfnisse während der spezifizierten Zeitperioden verwenden. [Fig. 3, Merkmal AUFHEBEN DER AUSWAHL DURCH DIE VERBUNDVERSORGERAUSWAHL.] Ein System, das einen solchen Ansatz anwenden kann, ist in Fig. 6 gezeigt. Das Konzept des Verbundes von Energiebedürfnissen, um den Kaufdruck in einem neu regulierten Umfeld zu maximieren, erlaubt kleinen und großen Energieeinheitenverbrauchern gleichberechtigt auf niedrige Preise zu drängen, indem die Bedürfnisse der verschiedenen Stellen kombiniert werden, um so größere Mengen zu erreichen.

Das System verwendet ein Benutzerschnittstellengerät, das in der Räumlichkeit angeordnet ist (Fig. 2 Merkmal LOKALE BENUTZERSCHNITTSTELLE) sowie in einer fortgeschrittenen Version des Systems Fernabfragen, um dem Bewohner oder dem Rechnungszahler betriebliche Rückmeldungen bereitzustellen (welcher der Eigentümer, der Manager oder ein Energiedienstunternehmen sein kann, der mit dem Eigentümer oder dem Bewohner vertraglich gebunden ist) und erlaubt diesen auf Information zurückzugreifen, welche sich auf den Systembetrieb bezieht. [Fig. 3 Merkmal BENUTZERFERNZUGANG]. Es stellt ebenfalls ein Medium für diese bereit, um Daten einzugeben und momentane und vergangene betriebliche Statistiken zu erlangen und berichtet diese in den Systemspeicher abgelegten Statistiken, abhängig von der Konfiguration des Systems und des Netzes, das angeschlossen ist, entweder lokal oder in die Ferne.

Das Schnittstellengerät stellt zumindest die folgenden Informationen bereit: Der aktuelle Versorger der Energieeinheiten, der aktuelle Preis pro Energieeinheit, die aktuellen Betriebskosten pro Stunde auf der Basis des verwendeten Tarifs und der Kosten der Energieeinheiten, die insgesamt verbrauchten Energieeinheiten und deren Kosten für heute, für diese Woche und für diesen Rechnungszeitraum bezogen auf den Versorger und die Energieart, wenn mehrere Arten zur Verfügung stehen, die Gesamtkosten der verwendeten Energieeinheiten dieser Art und deren zugehörige Kosten für den Tag, für die Woche und für den Rechnungszeitraum, den Stand des zur Verfügung stehenden Guthabens des jeweiligen Energieversorgers und eine Schätzung der zur Verfügung stehenden Stunden und Tage der Energieeinheitkäufe, wobei die Schätzung einen berechneten Durchschnitt der Kosten pro Energieeinheit von dem Versorger sowie einen Prozentteil der gesamten Bedürfnisse an Energieeinheiten, die von diesem Versorger gekauft wurden, repräsentiert, wenn ein Kontosystem für vorab bezahlte Energie verwendet wird, eine Aufschlüsselung von verbrauchten Energieeinheiten und deren Kosten sowie deren Versorger bei einzelnen Vorrichtung, wenn Regelung und Messung von mehreren Vorrichtungen aktiviert ist, hochgerechnete Gesamtkosten über den Rechnungszeitraum für jeden Energietyp und jede -quelle und eine Gesamtsumme pro Energieart und -quelle, einen bisherigen Verlauf der Temperatureinstellpunkte für den Tag, einen Durchschnitt der Temperatureinstellpunkte für die Woche und für den Rechnungszeitraum, bisherige Gesamtsummen des Energieeinheitenverbrauchs und Kosten für diesen Monat, für den letzten Monat und für das aktuelle Jahr, den aktuellen Temperatureinstellpunkt, die aktuelle obere und untere Gradspannweite des Unempfindlichkeitsbereichs, die für den Tag beibehaltene Durchschnittstemperatur, für die Woche und für den Rechnungszeitraum, der gemittelte thermische Gradzuwachs oder -verlust pro Zeiteinheit für die Räumlichkeit für ein gleitendes Mittelungsfenster von 30, 60 und 90 Tagen in Stunden pro Tag, die durchschnittliche thermische Wiederherstellungszeit pro Grad, wenn Heiz- und Kühlsysteme betrieben werden für ein gleitendes Mittelungsfenster von 30, 60 und 90 Tagen bezogen auf Stunden pro Tag, die hochgerechneten jährlichen Betriebskosten für jede überwachte Vorrichtung, der betriebliche Effizienzfaktor für jede überwachte Vorrichtung auf der Basis von vorangegangenen Verbrauchsmustern und auf der Basis von laufenden Betriebsstatistiken, die aktuellen Einstellungen der minimalen und maximalen Unempfindlichkeitsbereichstemperatur und Kosteneinstellungen, Warnungsanzeiger von betrieblichen Unregelmäßigkeiten in den überwachten Verbrauchsmustern der Vorrichtungen, Warnanzeiger für niedrige Kontostände auf Bankkonten, wenn Konten mit vorabgezahlten Energieeinheiten vorliegen, die gemittelten täglichen Betriebskosten der gesamten Räumlichkeit und einzelnen Vorrichtungen auf einen Durchschnittswert bei einem gleitenden Mittelungsfenster von 30, 60 und 90 Tagen und für die gleiche Zeitperiode für das letzte Jahr, Daten, Text und Rechnungsnachrichten von dem Energieeinheitenversorger und Informationsquellen, Wetterinformationen und bisherige Daten einschließlich der Außentemperaturmaxima und -minima, der Feuchtigkeit, der Niederschlagswahrscheinlichkeit, der Windgeschwindigkeit und -richtung und Ultraviolett(UV)-Indizes für den Tag, die Woche, den Rechnungszeitraum, Gesamtheiz- und Gesamtkühltage und andere statistischen Tage, die dazu benötigt werden, den Verbrauch und die Nutzungsdaten zu normalisieren, durch den Benutzer definierte Präferenzen bezüglich der Energieart, Anzeige für die Temperaturanfahrmöglichkeit, Anfahrrate in Zeit und Grad, Alarmeinstellungen für niedrige und hohe Temepatur, Zustände der Kommunikationskanäle, Daten bezüglich des Kontaktpunktes und der Weiterleitung, geschätzte Energieverbrauchsdaten des Benutzerversorgers für größere nicht gemessene Vorrichtungen, welche von dem System gesteuert werden, Anzeiger der Alarmeinstellung bezogen auf den Alarmtyp und die zugewiesene Kontaktpunkte für die Alarmfälle, Schnittstellenparameter für andere Steuerungssysteme für Räumlichkeiten und Systeme zur Belegungsfeststellung und Alarmsysteme, Alarmbedingungen und Berichterstattungsstatus des Systemzustands, Haupteinheit/Untereinheit-Schnittstellenparameter und Zustand, Status und Alarmzustände des lokalen und des entfernten Kommunikationssystems, Parameter und Zustände des zentralisierten Lastverbundsystems oder der Dienstschnittstelle, Alarmmeldung für das Überschreiten eines maximalen Energiepreispunkts, Indikator der Systemaktivität bei einer Überschreitung des maximalen Energieeinheitspreispunkts, Energieeinheitskosten, Kosten der Verteilung und der Übertragung von Systemkapazität, die zur Lieferung der Energieeinheiten verwendet wird.

Im folgenden wird jede der Ausführungen des Systems, die in Fig. 2 bis 4 gezeigt werden, im allgemeinen beschrieben.

Ausführung nach Fig. 2

Eine Implementierung des Systems in seiner beschränktesten Form ist in Fig. 2 gezeigt. Diese Implementierung umfaßt ein Tastfeld für alle Eingabedaten, einen Temperatursensor, eine kleine textbasierte LCD-Anzeige, einen Akustikwandler und Schließkontakte zur Steuerung einer Heiz/Klimaanlageneinheit (nicht gezeigt) in einer Wohnung oder in einem Geschäftsraum. Die Einheit wird durch einen einfachen Mikroprozessor gesteuert und kann in einem Gehäuse wie eines für derzeit erhältliche Thermostate enthalten sein. Die Einheit kann in dieser Implementierung von einer Batterie gespeist werden.

Die Einheit kann für einen bestehenden an einer Wand angebrachten Thermostat mit der gleichen Verkabelung nachgerüstet werden. Die speziellen Merkmale, die es zur Verfügung stellt, sind tageszeit-, kosten- und komfortbasierende Temperaturregelung mit der Möglichkeit des Anfahrens, der Vorabregelung der Umgebungsbedingungen, des Temperaturgrenzalarms, der paßwortgeschützten Dateneingabe, des Lernens des Temperatureinstellpunkts und Lernen der Kostensteuerung, wobei diese Merkmale im folgenden detaillierter beschrieben werden. Die Wahl des Energieversorgers wird manuell durch den Benutzer ausgeführt, indem die Kostendaten des gewählten Versorgers eingegeben werden.

Alle Daten werden über das Tastenfeld 7 eingegeben, von den Funktionen 12 und 14 abgetastet und in der Speicherfunktion 21 abgelegt. Ein Mikrocontroller (nicht gezeigt) kann das Abtasten und Datenspeicherung bereitstellen. Um bei dem Eingabeprozeß Hilfestellung zu geben, wird dem Benutzer auf der Anzeige 53 Rückmeldung gegeben, die den Benutzer durch den Dateneingabeprozeß führt. Wenn beispielsweise der Benutzer eine Tastenfolge eingibt, um mit der Kosteneingabe zu beginnen, wird dieser dazu veranlaßt, beispielsweise die Identität eines Versorgers, die Tarife, die Startzeit für jeden Tarif, die Länge der Gültigkeitszeit des Tarifs, Gebühren, den Verbrauch der Heiz-/Klimaanlageneinheit in Kilowatt und die korrekte Zeit, den Tag und das Datum sowie das 12/24-Stundenformat einzugeben.

Bezüglich der Temperaturdaten wird der Benutzer beispielsweise nach dem Einstellpunkt, dem Aktivierungszustand des Einstellpunktes, die Wahl der Einstellung Unempfindlichkeitsbereichmodus oder Hoch/Niedrigmodus, Maximal- und Minimalwerte für den ausgewählten Modus, die Einstellung des Lernens des Temperatureinstellpunktes AN1, AN2, AUS oder Gelerntes löschen, Alarm an oder aus, Alarmschwellwert hoch oder niedrig, Temperaturbegrenzung an oder aus, obere und untere Grenzwerte, Temperaturgradeinheiten in ºC oder ºF und Paßwortschutz an oder aus.

Bezüglich der Komfortdaten wird der Benutzer beispielsweise nach: Anfahren an oder aus, Vorabregelung der Umgebungsbedingungen an oder aus, Änderungsrate für das Anfahren und Vorabbestimmen der Umgebungsbedingungen (festgelegte Intervalle in Minuten pro Grad oder erlernt), maximaler Kosteneinstellpunkt, maximale Kosten bei dem oberen Wert, maximale Kosten bei dem unteren Wert, Halten von hohen Werten oberhalb der Grenze oder Abschalten und Halten der unteren Werte außerhalb der Kosten oder Abschalten abgefragt.

Unter bestimmten Bedingungen werden bestimmte Daten nicht benötigt, wie beispielsweise die Versorgeridentifikation, wenn nur ein Versorger eingegeben werden kann. Einige Daten sind wahlweise, wie beispielsweise maximale Kostenpunkte. Wenn keiner der drei Eingaben gemacht wurde, prüft Funktion 36 die Kosteneingangsdaten oder die Tariftabellen nach, um die höchsten und niedrigsten Tarife festzustellen, die in Gebrauch sind und um diese als Eingabe für die maximalen Kosten beim Einstellpunkt und bei hohen und niedrigen Temperaturwerten verwenden. Eine Eingabe lediglich der maximalen Kosten an dem Einstellpunkt wird dazu führen, daß der höchste Tarif für die hohen und niedrigen Werte verwendet wird. Und eine Eingabe der maximalen Kosten nur bezüglich des hohen oder dem niedrigen Wertes führt dazu, daß die Kosten des anderen Wertes die gleichen sind und der niedrigste verwendete Tarif für den Einstellpunkt verwendet wird. Wenn keine Kostendaten vorliegen, werden keine Kostenpunkte eingegeben und alle Kostensteuerungsmerkmale ruhen. Wenn einmal Kostendaten eingegeben sind, werden die drei Kostenpunkte automatisch auf die Werte gesetzt, welche oben gewählt wurden, jedoch kann der Benutzer jede Änderung durchführen.

Andere wahlfreie Daten umfassen den Verbrauch der Heiz/Klimaanlageneinheit, die, wenn sie fehlen, die Energiekostenanzeige (C) wechselt und akkumulierte Echtzeitdaten sowie Wahlmöglichkeiten anzeigt, wie Lernen des Temperatureinstellpunktes, Anfahren, Vorabbestimmen der Bedingungen, Alarme, usw., wovon für die meisten bereits Voreinstellungen bestehen, die der Benutzer ändern kann.

Wie beschrieben, werden die Kostendaten für jedes der Kostensteuerungsmerkmale zur Funktion benötigt oder die Einheit funktioniert wie ein Standardthermostat. Die Takteingabe wird benötigt, um Reaktionen auf die Tageszeittarife zu synchronisieren. Ebenso wird die Temperatursensoreingabe benötigt, und die Funktion 15 erzeugt kontinuierliche Werte und speichert diese im Speicher. Jedes Datum, das keinen Voreinstellungswert besitzt, wird zum benötigten Datum.

Die festgelegte Einstellmöglichkeit ist mit Paßwortschutz der Temperaturdaten implementiert. Auf dem Bildschirm zur Temperaturdateneingabe kann der Benutzer wählen, daß zur Änderung der Daten nach dem vorliegenden Eintrag ein Paßwort verwendet werden muß. Falls diese Wahlmöglichkeit gewählt ist, wird der Benutzer nach einer Tastenfolge von bis zu 6 Tasten abgefragt und muß die Folge verifizieren. Alle folgenden Benutzerzugriffe auf die Temperatureingabebildschirme werden mit einer Paßwortnachfrage beantwortet. Es ist möglich, die Daten zwar zu sehen, diese allerdings nicht ohne Paßwort zu ändern. Die Änderung des Paßworts setzt den Zugriff auf die Bildschirme mit dem alten Paßwort voraus und daraufhin muß ein zu wählendes Paßwort gewählt werden und das neue eingegeben werden.

Wenn einmal alle Daten eingegeben sind oder feststehen, beginnen die Prozesse und Funktionen 33, 34, 35 und 36 deren Betrieb. Die Funktion 33 stellt deren Zeit, das Datum und den Wochentag ein, sobald diese Funktionen eingegeben sind, aktualisiert diese fortlaufend und stellt Daten anderen Prozessen bereit. Die Funktion 34 bereitet einen Reparaturstatusbericht für die Anzeige, Funktion 43, vor. Die Funktion 36 sendet fortwährend Temperaturaktualisierungen an die Anzeige und berechnet die Tabelle, welche Kosten und Temperaturen gegenüberstellt, wobei die Tabelle die Abweichung des Unempfindlichkeitsbereichs von dem eingestellten Temperaturpunkt, basierend auf den Tarifen definiert, die während des Gebrauchs in die Tariftabelle eingetragen wurden. Die Funktion 36 legt einen Zeitplan fest, darauf basierend, zu welchem Zeitpunkt die Tarife bei welchem Punkt geändert werden, wobei an diesem Punkt der gültige Tarif die Abweichung oder den Temperatureinstellpunkt feststellt, der die Kosten/Temperaturtabelle erfüllt.

Die durch den Benutzer ausgewählten Wahlmöglichkeiten, die diesen Betrieb beeinflussen, sind Anfahren und das Vorabbestimmen der Bedingungen. Diese komfortbasierenden Wahlmöglichkeiten reduzieren wegen der starken Veränderung bezüglich der Kosten jegliche starken Temperaturausschläge. Das Anfahren erlaubt eine allmähliche Veränderung der Temperatur über die Zeit. Ein Grad Veränderung während 30 oder 60 Minuten-Intervalle oder zwei Lernmoden können gewählt werden. Der Lernmodus 1 stellt zuerst die natürliche thermische Veränderungsrate der Räumlichkeit fest, wobei die Temperatur ein volles Grad steigt (oder fällt, wenn geheizt wird), und die dafür benötigte Zeit mißt. Diese wird zur minimalen Zeit der neuen Temperatur. Dann wird die Hälfte dieser Zeit benötigt, bis die Veränderungsrate gültig ist und dieser Wert wird zur maximalen Zeit der neuen Temperatur. Ein Teil der Differenz (beispielsweise einhalb) zwischen diesen zwei Werten wird dazu verwendet, die Zeit der neuen Temperatur und das Zeitintervall für ein Grad Veränderung zu berechnen. Der Lernmodus 2 verfolgt statt dessen die Verweilzeit oder die An/Aus-Zeit, bevor das Anfahren wirksam wird. Daraufhin berechnet es das Kostenverhältnis zwischen der aktuellen und der neuen Rate und ändert das An/Aus-Verhältnis für die bestehende An/Aus-Zeitperiode, um über die Zeitperiode den gleichen Geldbetrag aufzuwenden. Bis die für den neuen Tarif berechnete Temperatur erreicht ist, wobei zu diesem Zeitpunkt der normale Betrieb wieder hergestellt ist, wird keine spezielle Temperatur während dieser Anfahrperiode eingestellt.

In jedem Fall wird die Zeit gespeichert, welche benötigt wird, um die neue Temperatur zu erreichen, und wird dafür verwendet, den Beginn des umgekehrten Prozesses vor dem Wechseln des Tarifs zeitlich zu steuern.

Das Vorbestimmen der Umgebungsbedingungen, das mit oder ohne Anfahren verwendet werden kann, kühlt (oder erwärmt) vorab die Räumlichkeit vor einer Tariferhöhung mit einer Gradanzahl, welche von dem Benutzer ausgewählt wurde. Zuerst wird die Veränderungsrate für das Kühlen (oder zum Heizen) festgestellt, indem die Zeit gemessen wird, bei dem Kühlen der Räumlichkeit um ein volles Grad verstreicht. Dieser Wert, multipliziert mit der durch den Benutzer gewählten Gradanzahl, legt die vor der Tariferhöhung liegende Startzeit fest. Wenn das Anfahren verwendet wird, wird diese tiefere Temperatur verwendet, um die Veränderungsrate für den Betrieb des Anfahrens zu berechnen, wodurch die Gesamttemperatur während der Zeitperiode mit höherem Tarif verringert wird.

Die zwei Variationen der Kostenkontrolle arbeiten mit einigen Unterschieden. Der Umempfindlichkeitsbereich-Modus erlaubt dem Benutzer, den Einstellpunkt zu verändern und behält einen festen Wert oberhalb oder unterhalb dieses Bereichs bei, um die Antwort auf Tarifänderungen zu berechnen, während der Hoch/Niedrig-Modus die höchsten und niedrigsten Temperaturen festlegt, die der Benutzer ungeachtet des Einstellpunktes zu akzeptieren bereit ist, und berechnet die Antwort für jeden neuen Einstellpunkt neu. Wenn der Einstellpunkt über diese Grenze erhöht oder unter diese Grenze gesenkt wird, wird dieser Einstellpunkt zu dieser Grenze.

Wenn die Temperaturalarmgrenze überschritten wird, wird eine Fehlfunktion angegeben, falls die Einstellpunktsteuerung angeschaltet ist. Eine Voreinstellung von 5 Grad über die maximale Unempfindlichkeitsbereichsveränderung oder Hoch/Niedrig-Werte, die der Benutzer ändern kann, wird verwendet. Falls die Einstellung überschritten wird, veranlaßt die Einheit, daß die Anzeige aufleuchtet und aktiviert das Audioausgabegerät. Wenn die Einstellpunktsteuerung ausgeschaltet ist, wird ein Überschreiten der Temperaturgrenze angegeben, da keine Steuerung angesprochen wird. Unter diesen Voraussetzungen, wenn die Temperaturbegrenzung ausgeschaltet ist und der Benutzer die Überbrückungsfunktion aktiviert, schaltet der Alarm eine Temperatursteuerung an, bis die Temperatur innerhalb der Alarmgrenzen für zumindest eine Stunde stabil ist.

Das Lernen des Temperatureinstellpunkts erlernt, falls aktiviert, die Benutzerpräferenzen des Einstellpunktes in bezug auf die Tageszeit und den Wochentag ohne die Notwendigkeit, diese explizit zu definieren. Die Einheit bemerkt jede Veränderung bezüglich des Einstellpunktes und zeichnet die Tageszeit und den Wochentag auf. Nach zwei aufeinanderfolgenden Tagen mit gleichen Veränderungen zu den gleichen Zeiten leitet die Einheit die Veränderung an den darauffolgenden Tagen ein. Beim Einleiten dieser Veränderung vermerkt die Einheit auf der Anzeige, daß die erlernte Veränderung wirksam ist und fragt nach "Annahme" oder "Ablehnung". Ohne Eingabe oder Annahme wird die Einheit an den darauffolgenden Tagen entsprechend fortfahren. Bei der Ablehnung fährt das System damit fort, die Veränderungen zu überwachen, bis ein Muster erkannt wird, das mit Annahme oder keine Eingabe angenommen wird.

Solange der Benutzer die gleichen Veränderungen an einem Tag des Wochenendes vornimmt, leitet die Einheit die erlernten Veränderungen nicht ein. Nach zwei oder mehr Wochen mit keiner Ablehnung fragt die Einheit nicht weiterhin und dann ist es für Veränderungen des erlernten Musters erforderlich, den Lernmodus auf "Vergessen" einzustellen. In diese Implementierung werden Feiertage nicht angesprochen, aber der Benutzer kann der Einstellpunkt zu jeder Zeit verändern. Sollte der Benutzer wünschen, Feiertage als Tage des Wochenendes zu behandeln, oder das alle Tage gleich behandelt werden, oder anderes, kann diese Information durch den Benutzer in einer Ausführung programmiert werden.

Die von Funktion 34 zur Verfügung stehende Berichte umfassen drei Kategorien: Temperatur, Kosten und Komfort. Der Benutzer gibt eine Kategorie ein und blättert von Bildschirm zu Bildschirm, bis die geforderte Information erkannt wird und kehrt falls angefordert, zu dem ursprünglichen Bildschirm zurück, oder bis festgestellt wird, daß genügend Zeit ohne weitere Tastenaktivität verstrichen ist.

Die Kosteninformation umfaßt: den aktuellen Versorger (A), wenn eine Identifikation eingegeben wurde; den aktuellen Energiepreis (B); die Kosten der Heiz/Klimaanlageneinheit (C, f), wenn der Verbrauch eingegeben wurde oder die Laufzeit der Heiz/Klimaeinheit für den Tag, die Woche oder den Monat sowie die Tageszeit und das Datum.

Die Temperaturinformation umfaßt: die Vorgeschichte des Temperatureinstellpunktes für den Tag (J); den vorliegenden Einstellpunkt (M); die Durchschnittstemperatur für den Tag, für die Woche, für den Rechnungszeitraum (O) und die Temperaturalarmeinstellungen (d).

Die Komfortinformation umfaßt: die aktuelle Breite des Unempfindlichkeitsbereichs (N); die aktuelle Unempfindlichkeitsbereichstemperatur und -kosten (T); den Anfahrstatus und die Rate (b, c) und den Preis, bei dem der maximale Kostenüberschreitungsalarm ausgelöst wird sowie die daraufhin erfolgende Aktion (l, m).

Ausführung nach Fig. 3

Eine weitere verbesserte, auf Wohnungen bezogene Ausführung der Erfindung ist in Fig. 3 gezeigt. Diese Ausführung umfaßt ein Energiemeßgerät, das mit dem System kommunizieren kann, ein. Tastenfeld, eine Telefontastenfeld-Eingabeschnittstelle und ein ferngesteuertes Steuerungsgerät zur Benutzereingabe, Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren, eine Schnittstelle zu einem Sicherheitssystem, eine kleine textbasierte LCD-Anzeige, ein Sprachausgabesystem, ein Fernsehschnittstellengerät und eine Zweiwegekommunikationsverbindung zur Verbindung mit außerhalb liegenden Diensteanbietern und Schließkontakte zur Steuerung der Heiz/Klimaanlageneinheit in einem Haus. Das System wird von zwei Mikroprozessoren gesteuert und ist in einer thermostatähnlichen Einheit und einem Audio/Video[A/V]-Prozessor enthalten. In dieser Ausführung hat das thermostatähnliche Gerät die gleiche Funktion wie die Ausführung nach Fig. 2, ist aber dem A/V-Prozessor unterstellt. Die A/V-Prozessoreinheit wird über Kabel versorgt und das thermostatähnliche Gerät kann entweder durch Kabel oder durch Batterien in dieser Ausführung versorgt werden.

Die thermostatähnliche Einheit ersetzt das bestehende Thermostat und umfaßt das Tastfeld, den Temperatursensor, den Akustikwandler, die Schließkontakte und einen Mikrocontroller. Es besteht ebenfalls eine Kommunikationsverbindung zwischen diesem und dem A/V- Prozessor, welcher die Fernsteuerungsschnittstelle umfaßt, sowie die Telefonanschlußschnittstelle zur Telefontastenfeldeingabe, ein Sprachausgabemodul, die A/V- und Hochfrequenz- (RF)-Schnittstellen und Formatumwandlungen für den Fernseher und für die Kommunikationsverbindung mit dem Meßgerät und mit einem Mikroprozessor. Der A/V-Prozessor kann das Sprachmodul mit dem Telefonanschluß für die Fernabfrage verbinden, mit dem Fernseher zur Sprachrückmeldung oder mit einem Haus-A/V oder -Kommunikationssystem, welches ebenfalls mit dem Haussicherheitssystem verknüpft sein kann.

In einem verteilten System können die Funktionen in zwei Einheiten aufgeteilt sein. Der A/V- Prozessor hat die Funktionen 11, 12, 15, 21, 31 bis 35, 41 und 42, während die thermostatähnliche Einheit die Funktionen 14, 15, 36 und 44 beinhaltet. Die Kommunikationen zwischen den Funktionen für geteilte Funktionen können Kommunikationen über das Stromnetz als Träger verwenden, wie beispielsweise Consumer Electronics Bus [CEBus], X10 oder LonWorks oder kann proprietäre oder auf Standards basierende Hochfrequenz- (RF)Verbindungen oder Kommunikationskanäle jeder anderen Art verwenden.

Die von dem System nach Fig. 3 bereitgestellten Merkmale umfassen alle die Merkmale, welche durch das System von Fig. 2 bereitgestellt werden. Durch die Konfiguration des Systems nach Fig. 3 werden zusätzliche Merkmale ermöglicht. Diese umfassen: automatische Kosteneingabe, Kostensteuerung durch Gewichtung der bevorzugten Versorger, Verfolgen der vorangegangenen Kostensteuerung, Kostensteuerung durch Lernen der Belegung, Kostenverfolgung und Versorgerbenachrichtigung, automatische Kostenkontoführung, automatische Eingabedatenübergabe, Kommunikationswiederherstellung, automatische Verbrauchseingabe und Bericht bezüglich der Räumlichkeit, Zusammenführung zu einem Verbund, Versorgerauswahlaufhebung durch einen Verbund und Benutzerfernzugang, wie oben beschrieben.

Neben der manuellen Eingabe von Benutzerdaten, wie in Fig. 2 gezeigt, bietet eine Kommunikationsverbindung mit einem Netz von Energieversorgern, Handlern und Wiederverkäufern formatierte Kostendaten für jeden Versorger. Der A/V-Prozessor sammelt mit Funktion 12 diese Tariftabellen und speichert die Information mit Funktion 21. Die gespeicherten Tariftabellen sind von einer Gruppe von Versorgern, welche direkt von dem Benutzer gewählt wird, der entweder manuell die bevorzugten Versorger eingibt oder die Kriterien für das System, die es bei der Wahl der zulässigen Versorger verwenden soll. Die Kriterien können die Energieart, den Ort oder die Entfernung, die Länge der Verpflichtung, Zahlungsmodalitäten, Servicegarantien, Preis und anderes umfassen. Alternativ können die Versorger auf der Basis des kurzzeitigen vorangegangenen Verbrauchsprofil von dem System vorgeschlagen werden. Dieses Profil wird durch die Funktion 11 gesammelt, welche mit dem Energiemeßgerät kommuniziert und den Verbrauch über die Zeit speichert.

Ein zusätzliches Bedienereingabegerät ist die Fernsteuereinheit, die in Verbindung mit dem Fernseher benutzt wird. Der in Fig. 2 beschriebene Dateneingabeprozeß trifft auch für das System nach Fig. 3 zu und wird zur Darstellung auf einem Fernsehbildschirm formatiert und auf Video- oder modulierter Hochfrequenz [RF, radio frequency] umgewandelt. Jede manuelle Dateneingabe kann dann mit dem Tastfeld auf der Fernbedienung durchgeführt werden.

Ein weiteres, zusätzliches Benutzereingabegerät ist ein normales Telefon, das lokal verbunden sein kann oder von einem fremden Ort angewählt werden kann. Dieses Merkmal arbeitet in Verbindung mit einem Sprachausgabegerät, um den Benutzer Rückmeldung und Information zur Verfügung zu stellen. In den meisten interaktiven Sprachantwortsystemen [interactive voice response, IVR] gibt der Benutzer eine Tastenfolge ein, um in das System einzutreten und wird nach Auswahlen abgefragt, die in das Telefontastfeld eingegeben werden. Das System antwortet für alle Anfragen mit einer Sprachausgabe und bestätigt jeden eingegebenen Befehl. Dieses Merkmal wird für blinde oder sehbehinderte Benutzer in Verbindung mit der Telefonausgabeschnittstelle verwendet, auch wenn die Sprachantwort ebenfalls in den Audioteil der Fernsehschnittstelle eingebaut werden kann. Taube Benutzer würden die LCD- Anzeige oder die Fernsehbildschirmnachrichten für Rückmeldungen verwenden, wenn Daten eingegeben werden und hörbare Alarme werden mit blinkenden Lichtern innerhalb der Räumlichkeit unterstützt, welche über CEBus, X10 oder anderen angemessenen Steuerungen gesteuert werden.

Um zur Zustandsbenachrichtigung auf ein Sicherheitssystem zuzugreifen, wird eine Einrichtungsschnittstelle verwendet. Daraufhin wird das Sicherheitssystem dazu verwendet, festzustellen, ob die Räumlichkeit belegt ist, um eine Aussage bezüglich der Belegung für die Kostensteuerung zu bieten. Wenn der Benutzer das Sicherheitssystem scharf macht, wird angenommen, daß die Räumlichkeit unbelegt bleibt und der Temperatureinstellpunkt wird auf ein durch den Benutzer definiertes oder vorab gegebenes Niveau abgeändert, bis das Sicherheitssystem entschärft wird. Daraufhin kann, basierend auf dem Lernen der Kostensteuerung, die Temperatur wieder auf den Einstellpunkt bei Belegung wiederhergestellt werden, bevor der Benutzer zurückgekehrt ist, wie in dem System gemäß Fig. 2 beschrieben. Zudem ist es in einem zusammenwirkenden Umfeld für das Sicherheitssystem möglich, von dem Benutzer eine Rückkehrzeit und -datum zu bekommen, das dann dafür verwendet würde, die Räumlichkeiten auf den Belegt-Einstellpunkt wiederherzustellen. In diesem Umfeld ist es auch möglich, daß das System der Benutzerschnittstelle gestattet, das Sicherheitssystem einzustellen.

Die Schnittstelle zu dem Sicherheitssystem kann eine CEBus-Benachrichtung über einen Stromnetzträger sein oder kann LonWorks, X10, eine verdrillte Leitung oder eine andere ähnliche Kommunikationsverbindung sein. Da das Sicherheitssystem einen Telefonanschluß zur Alarmbenachrichtigung umfaßt und modembasierende Kommunikationen verwenden kann, kann diese Fähigkeit zur Kommunikationsherstellung dem System zur Verfügung stehen, indem das Sicherheitssystem dazu verwendet wird, Daten den Energieversorgern weiterzuleiten, falls die primäre Kommunikationsverbindung unbrauchbar ist. Wenn einmal festgestellt wird, daß die Verbindung nicht funktioniert, sendet das System eine Anfrage an das Sicherheitssystem, um eine transparente Datenübertragungssitzung aufzubauen und eine Telefonnummer bereitzustellen. Das Sicherheitssystem kann dann die Nutzdaten des CEBus- Datenpakets transparent an die Versorger weitergeben und die von dem Versorger gelieferten Daten in einem CEBus-Paket entkapseln und diese an das System schicken. In diesem zusammenwirkenden Umfeld kann das Sicherheitssystem das System zum Zugang benutzen, wenn dessen Kommunikationsverbindung nicht arbeitet. Wenn das Sicherheitssystem nicht in dieser Art und Weise arbeiten kann, kann das System sich in einen automatischen Dateneingabeweiterleitungsmodus umwandeln, indem das System den letzten guten Satz von Energiekostendaten hält, und weiterhin den letzten ausgewählten Versorger verwendet und in dem manuellen Modus arbeitet, wie in dem System gemäß Fig. 2.

Eine zusätzliche Sensoreingabe für diese Ausführung kann der Feuchtesensor sein. Die Innenraumfeuchtigkeit wird mit der Innentemperatur kombiniert, um eine Komfortzonengrenzen festzulegen und, um den Temperatureinstellpunkt basierend auf dem Benutzerkomfort zu verändern. Der Benutzer gibt ein gewünschtes Komfortniveau als Prozentanteil des idealen Komfortniveaus an und der Temperatur-Feuchtigkeit-Index wird dazu verwendet, den Einstellpunkt zu verändern, um die Kosten zu reduzieren, während dieses Komfortniveau wiedergespiegelt wird. Ein Wert von 100% entspricht dem genauen durch den Benutzer definierten oder gelernten Temperatureinstellpunkt als Mitte eines Temperaturbereiches mit ungefähr den gleichen Komfortniveau, wobei die Bereichsbegrenzungen durch den Temperatur- Feuchtigkeit-Index definiert sind. Ein Wert von 0% entspricht der Temperatur, bei der sich, für dieses Feuchtigkeitsniveau, die meisten Leute unkomfortabel fühlen würden. Wenn der Benutzer ein Komfortniveau von 50% wählt, wird die Temperatur in der Hälfte zwischen den zwei definierten Temperaturen liegen. Der Temperaturbereich variiert dynamisch mit den Änderungen des Feuchtigkeitsniveaus innerhalb der Räumlichkeit.

Wenn einmal die benötigten Daten eingegeben, festgestellt oder über Kommunikationsverbindungen oder manueller Eingabe gesammelt sind, beginnen die Prozesse ihren Betrieb, in denen die Funktionen 31 bis 36 implementiert sind. Dieses geschieht durch auf einem Prozessor betriebene Software, wie beschrieben. Nicht zur Verfügung stehende Daten, die allerdings für den Betrieb spezieller Funktionen benötigt werden, schalten diese Funktion aus, bis die Daten zur Verfügung stehen. Das Fehlen von Daten wird als Alarm berichtet. Wenn Zeitdaten vorliegen, stellt die Funktion 33 ihre Zeit durch Befragung der entsprechenden Geräte oder Ressourcen ein, und falls nicht, über manuell eingegebene Daten. Wenn keine Zeitdaten zur Verfügung stehen, wird ein kritischer Alarm erzeugt und keine der Funktionen, für die die Zeit erforderlich ist, wird durchgeführt.

Die Funktion 31 stellt einen Lastschätzprozeß zur Verfügung, indem auf einer fortlaufenden Basis der Energieverbrauch von dem Energiemeßgerät der Räumlichkeit gesammelt wird und Lastprofile und Entwicklungen entwickelt werden. Diese Lastprofile werden auf einer Stundenbasis für einen Tag, Woche oder auf der Basis von einem gleitenden 30 Tagemittel erzeugt, wobei Entwicklungen zur Schätzung von zukünftigen Lasten beitragen.

Die Funktion 32 bewertet jeden Satz von Tariftabellen für jeden Versorger, indem die Energiekosten für jedes bestehende Lastprofil, falls zur Verfügung, berechnet werden oder vergleicht einfach die Tarife jedes Versorgers Stunde für Stunde und wählt den niedrigsten zur Verfügung stehenden Tarif aus. Die Energietariftabellen der Versorger werden in Funktion 21 gespeichert und dazu verwendet, die Kosten für eine von dem Benutzer gewählte Zeitperiode oder für eine standardmäßige 30-Tages-Periode zu berechnen und wählt den Versorger mit den niedrigsten Kosten aus. Wie oben beschrieben, werden in dem Auswahlprozeß die Präferenzen des Benutzers verwendet. Wenn einmal der Versorger ausgewählt ist, werden die Auswahl, die Lastschätzung und das Gebrauchsintervall an Funktion 42 mitgeteilt, welche daraufhin automatisch die Daten an den Versorger, Wiederverkäufer oder den Rechnungsvermittler leitet. Bei Verbund-Energieverbrauch unterhält Funktion 32 den Verbrauch und berichtet den Verbrauch über Funktion 42 an den Versorger, den Wiederverkäufer oder den Rechnungsvermittler.

Falls ausgewählt, managt das Kostenkontomerkmal die Lastschrift-Vorabbezahlungs- und Guthabenkonten. Für Guthabenkonten werden die Belastungen berechnet und dem Verbraucher über Funktion 43 für jeden Rechnungszeitraum angezeigt und für den aktuellen Rechnungszeitraum wird eine geschätzte Rechnung auf einer laufenden und zukünftig veranschlagten Basis zur Verfügung gestellt. Für Lastschrift- und Vorabbezahlungskonten wird der Kontostand angezeigt und auf einer fortlaufenden Basis verringert. Bei Lastschriftkonten rufen die Zahlungen an den Versorger Aktualisierungen des Kontostands in dem System hervor.

Für sowohl Lastschrift- als auch Vorabbezahlungskonten wird eine Alarmbenachrichtigung und eine Sprachmitteilung erzeugt, um den Benutzer bezüglich des Kontostands über die Funktion 35 zu informieren. Wenn der Kontostand auf null fällt, wird der Versorger aus der Liste der zur Verfügung stehenden Versorgern gestrichen, bis der Verbraucher oder der Versorger über eine Kommunikationsverbindung einen Kontostand größer null berichtet. Smart-Card-Kunden können als Lastschrift oder Vorabbezahlungskonten arbeiten, mit der Ausnahme, daß die Kontostandsinformation von der SmartCard gelesen wird und aktualisiert wird. Die Tariftabellen der Energieversorger können gelesen werden und die Verbrauchsdaten der Räumlichkeit können auf die Karte geschrieben werden.

Bei Verbundverbrauchern berichtet die Funktion 32 an eine zentrale Stelle und stellt Lastprofile, den veranschlagten Verbrauch und den bevorzugten Energieversorger zur Verfügung. Die Zentralstelle akzeptiert auch andere Energieversorger und übergeht die eigene Auswahl.

Die Funktion 35 überwacht das System bezüglich Fehler und stellt Alarmzustände bereit und löst Alarme als Audio- oder visuelle Ausgaben aus. Diese Funktion sammelt die Fehlerarten, welche durch andere Funktionen ermittelt und berichtet werden sowie diejenigen, die die Funktion unabhängig ermittelt. Die von anderen Funktionen berichteten Alarme umfassen eine verschlechterte oder schlechte Leistungsfähigkeit einer internen oder externen Kommunikationsverbindung, niedrigen Kontostand für den gewählten Versorger, Herunterfahren wegen Energiekostenüberschreitung, einen Verlust an Sensoreingaben, nicht zur Verfügung stehende aber benötigte Daten, ungültige Dateneingaben oder ungültiges Datenformat und einen Verlust der Daten des gewählten Energieversorgers. Die von der Funktion 35 festgestellten Alarme umfassen die Feststellung der Nichtfunktion der Heiz/Klimaanlageneinheit (keine Temperaturveränderung bei Kontaktschließungen), Überschreiten der Temperaturgrenze, Fehlfunktion des Mikroprozessors der Einheit und Leistungsverlust.

Die Funktion 36 funktioniert gemäß der Ausführung nach Fig. 2 und steuert über Funktion 44 Heizen oder Kühlen mit dem folgenden hinzugefügten Merkmal. Die Funktion verwendet einen Nicht-Belegt-Temperatureinstellpunkt, der verwendet wird, wenn die Räumlichkeit leer ist oder ein maximaler Unempfindlichkeitsbereich- oder Hoch/Niedrig-Wert verwendet wird. Dieses Maximum kann verändert werden, um Temperaturveränderung zu erlauben, die groß genug sind, daß nicht mehr als eine Stunde oder ein anderes programmierbares Zeitintervall nötig ist, den Belegt-Einstellpunkt für die Räumlichkeit wiederherzustellen. Dieses wird durch Antwortzeitmessungen der Räumlichkeit erreicht, die beim Anfahren nach der Ausführung von Fig. 2 durchgeführt werden.

Die von Funktion 34 zur Verfügung stehenden Berichte umfassen alle Berichte der Ausführung nach Fig. 2. Die Ausführung nach Fig. 3 ergänzt diese Kategorien und fügt eine neue Kategorie, Betriebszustand und Alarmbenachrichtigungen sowie einen neuen Betriebsmodus, nämlich Datenbenachrichtigung, hinzu. Die Datenbenachrichtigung erlaubt dem System zu erkennen, daß eine Benutzeranfrage zur Durchleitung an die Kommunikationsverbindung bestimmt ist und bestimmt Daten von der Kommunikationsverbindung, die für den Verbraucher bestimmt sind. Dieser Benachrichtigungsmodus richtet einen neuen Kanal zwischen dem Verbraucher und dem Versorger oder einer anderen mit dem Netz verbundenen Einheit ein und gestattet den Datenfluß zwischen diesen, wobei die Systemkommunikationsverbindung als Transportmittel verwendet wird.

Die zur Verfügung stehende Kosteninformation umfaßt: die gesamten Verbrauchskosten der Räumlichkeit pro Stunde; die gesamten Verbrauchskosten bezogen auf den Versorger und die Energieart pro Tag, Woche oder Rechnungszeitraum für die Räumlichkeit; den gesamten Verbrauch bezogen auf die Art und die Kosten pro Tag, Woche oder Rechnungszeitraum für die Räumlichkeit, den Kontostand des zur Verfügung stehenden Guthabens bezogen auf den Versorger und eine geschätzte Nutzzeit, die dem Kontostand entspricht; berechnete Durchschnittskosten bezogen auf den Versorger und Prozentsatz des gesamten von jedem Versorger gekauften Verbrauchs; einen Warnanzeiger für niedrigen Kontostand, einen Bericht der Benutzerpräferenzen und einen aufgeschlüsselten Bericht der Kosten der Erzeugung, Übertragung und Verteilung.

Eine in dieser Implementation hinzugefügte Komfortinformation ist ein Durchschnitt der Temperatureinstellpunkte für die Woche und für den Rechnungszeitraum und diejenigen Einstellpunkte, auf die sich die relative Feuchtigkeit bezieht, falls zur Verfügung stehend.

Der Betriebszustand und die zur Verfügung stehende Alarminformation umfassen: Zustand der Kommunikationsverbindung, Kontaktpunkte und Weiterleitungsdaten; Alarmanzeiger bezogen auf die Alarmart und vorbezeichnete Kontaktpunkte für alarmauslösende Ereignisse; Schnittstellenparameter für andere Steuersysteme für Räumlichkeiten und Systeme zur Feststellung des Belegtzustandes und Alarmsysteme, Alarm- und Systemzustand; Zustand des lokalen und entfernten Kommunikationssystems und Schnittstellenparameter für einen zentralisierten Lastverbund und -zustand.

Ausführung nach Fig. 4

Eine Ausführung des Systems gemäß der Erfindung in einer verbesserten wohnbezogenen, kommerziellen und industriellen Form ist in Fig. 4 gezeigt. Diese Implementierung umfaßt verschiedene Arten von Energiemeßgeräten, die mit dem System kommunizieren können; Einzelmeßgeräte; Temperatursensoren; eine Schnittstelle mit einem Sicherheitssystem; eine Schnittstelle mit einem Befeuchter; ein Tastfeld; eine textbasierte LCD-Anzeige, ein Audioausgabegerät und eine interne Kommunikationsverbindung über eine thermostatähnliche Einheit; eine Zweiwege-Kommunikationsverbindung mit außerhalb liegenden Dienstanbietern; mit einer örtlichen Energieversorgungsquelle verbundene Schließkontakte; Schließkontakte sowie Kommunikationsverbindungen zur Steuerung der Heiz/Klimaanlageneinheiten in der Räumlichkeit und Schließkontakte sowie Kommunikationsverbindungen zur Steuerung anderer Einrichtungen. Das System kann von Mikroprozessoren gesteuert werden und in mehreren thermostatähnlichen Einheiten und in einem eigenständigen Computer enthalten sein. Die thermostatähnlichen Geräte haben ähnliche Funktionsweisen, wie die der Ausführung nach Fig. 2, sind aber dem Computer untergeordnet. Der Computer und die thermostatähnlichen Geräte können über Kabel mit Energie versorgt werden.

Die thermostatähnlichen Einheiten ersetzen bestehende Thermostate und enthalten Tastfeld, Temperatursensor, Anzeige, Audiowandler, Schließkontakte und einen Mikrocontroller. Zwischen jedem dieser Einheiten und dem Computer besteht eine Kommunikationsverbindung, die die benötigte Tastatur, Monitor, Speicher und Archivierungsgeräte umfaßt. Zu dem Meßgerät, den entfernt gelegenen Diensten und anderen Einrichtungen besteht ebenfalls eine Kommunikationsverbindung.

Da es sich um ein verteiltes System handelt, werden die Funktionen zwischen den zwei Arten von Einheiten aufgeteilt. Der Computer hat die Funktionen 11 bis 15, 21, 22, 31 bis 37, 41, 42, 43 und 45, während die thermostatähnliche Einheit die Funktionen 14, 15, 36 und 44 hat. Die Kommunikationen zwischen den Funktionen für geteilte Funktionen können Kommunikationen mittels Stromnetzträger wie CEBus, X10 oder LonWorks verwenden oder können eine proprietäre oder auf Standards basierende Hochfrequenz (RF)-Verbindung oder jede andere Art von Kommunikationskanal verwenden.

Die von dem System nach Fig. 4 gebotenen Merkmale umfassen alle durch die Systeme der Fig. 2 und 3 gebotenen Merkmale inklusive zusätzlicher Merkmale, die durch die Konfiguration des Systems nach Fig. 4 möglich gemacht werden. Die zusätzlichen Merkmale umfassen: Analyse des vorangegangenen Verbrauchs, Analyse des vorangegangenen Betriebs, aufgeschlüsselte Kostenbenachrichtigung, tägliche geschätzte Kostenbenachrichtigung, Multisystemverbrauch und Kostensteuerung, automatische Verbrauchseingabe, wetterbezogene Analyse des vorangegangenen Verbrauchs, automatische Wetterdateneingabe, wetterbezogenes Lernen der Einstellpunkte, netzunterstützte zentralisierte Kostensteuerung, zentralisierte Energiekostensteuerung der Räumlichkeit, strategische Kostensteuerung und Untersystemkostensteuerung, wie oben beschrieben.

Zusätzlich zu den manuellen Dateneingaben der Ausführung nach Fig. 2 und der automatischen Kostendatensammlung durch die Funktion 12 der Ausführung nach Fig. 3, ist eine automatische Dateneingabe über eine Kommunikationsverbindung mit einem Wetterdienst implementiert, wie durch die Funktion 13 zur Verfügung gestellt. Diese Wetterinformation kann in maschinenlesbare Form formatiert zur Verfügung gestellt werden und kann jede Anzahl von Wetterparametern oder einen einfachen Wetterindex umfassen, der dazu benutzt wird, die Berechnungen des Temperatureinstellpunktes zu verändern, indem vorzugsweise der Einfluß auf Heizen oder Kühlen oder wetterbasierende erlernte Benutzerpräferenzen genutzt werden. Die Wetterparameter oder Indizes werden zumindest in den zwei folgenden Weisen verwendet: zum einen als Lastvariable, die die Schätzung der benötigten Energiemenge, Zeit und Kosten zum Heizen oder Kühlen der Räumlichkeit von einer speziellen Temperatur ausgehend auf einen neuen Einstellpunkt verändern würde und zum anderen zur Vorbestimmung von durch den Benutzer gewünschte Veränderungen des Temperatureinstellpunktes.

Zusätzlich zum Lesen der Energiemeßgeräte für verschiedene Arten von Energie liest Funktion 11 die in den Untermeßgeräten gesammelten Verbrauchsdaten. Diese Lesungen können direkt oder über andere Systeme durchgeführt werden, beispielsweise über InterLane® Interactive System (beschrieben in U. S. Patent 5,572,438 welches in dieses Dokument in seiner Gesamtheit eingebracht wurde). Das Messen mit den Einzelmeßgeräten kann für verschiedene Einrichtungen, Systeme, Bürobereiche, Ebenen oder andere lokale und entfernt gelegene Energieverbrauchssysteme oder Bereiche durchgeführt werden.

Thermostatähnlichen Einheiten mit Funktion 14 akzeptieren Benutzereingaben über deren Tastfeld, wie in der Ausführung nach Fig. 2, oder eine Untermenge dieser Eingaben, wie es für diese spezielle Implementierung angebracht ist. Mit verschiedenen Geräten können Zonen innerhalb einer Räumlichkeit unterstützt werden und Kleinstzonen können implementiert werden, die durch Lüfterklappen geregelt werden. Zur Veranschaulichung wäre es möglich, jedes Apartment in einem großen Komplex unabhängig voneinander zu steuern, von jedem Eingaben entgegen zunehmen und den Verbrauch sowie die Präferenzen zu verfolgen.

Temperatursensoren, die in jedem thermostatähnlichen Gerät verteilt sind, stellen eine Übersicht der Temperaturverläufe über Funktion 15 bereit, die dazu verwendet werden können, die Temperatur innerhalb eines Gebäudes besser auszugleichen und eine effizientere Steuerung zu bieten.

Andere Einrichtungen, wie beispielsweise das vorab beschriebene Sicherheitssystem und ein oder mehrere Befeuchter oder Entfeuchter liefern dem System Zustandsinformationen. Die Befeuchter und Entfeuchter können Feuchteablesungen bereitstellen, um es dem System zu erlauben, das beste oder wirtschaftlichste Komfortniveau für die Räumlichkeit festzustellen, das den Vorgaben des Belegt-Zustandes und des Komfortniveaus entspricht.

Mit einem eigenständigen Computer nimmt Funktion 21 an Tiefe im Sinne von hinzukommenden Datentypen und Funktion 22 zu, die die Datenspeicherung zur Verfügung stellt und, kann detaillierte Informationen über Jahre umfassen, um präzisere Voraussagen zu treffen und diese Voraussagen auf mehr Parameter beziehen, als es früheren Systemen möglich war. Als Ergebnis kann eine Analyse der vorangegangenen Daten bereitgestellt werden.

Wenn einmal alle benötigten Daten eingegeben, festgestellt oder über die Kommunikationsverbindung oder manuelle Eingabe gesammelt sind, implementieren die Prozesse die Funktionen 31 bis 36 (d. h. durch auf einen Prozessor betriebene Software). Jedes benötigte, aber nicht zur Verfügung stehende Datum für einen speziellen Arbeitsschritt der Funktion deaktiviert die Funktion, bis das Datum zur Verfügung steht und das Fehlen dieses Datums wird als Alarm auf dem Schirm gemeldet. Dies geschieht auch, wenn eine Benutzeranfrage ein solches fehlende Datum miteinschließt. Die Funktion 33 stellt deren Zeit ein, indem die entsprechenden Geräte oder Resourcen abgefragt werden, bis eine richtige Zeit festgestellt werden kann, wenn Zeitdaten zur Verfügung stehen; und falls keine Zeitdaten zur Verfügung stehen, wird die Zeit anhand manuell eingegebener Daten eingestellt. Wenn keine Zeitdaten zur Verfügung stehen, wird ein kritischer Alarm erzeugt und keine der Funktionen, die die Zeit benötigen, werden ausgeführt.

Die Funktion 31 stellt den Lastschätzprozeß zur Verfügung, umfaßt aber zusätzlich zu der Funktionsweise der Ausführungen nach Fig. 2 und 3 zusätzliche in Funktion 21 gespeicherte Parameter und in Funktion 22 gespeicherte vorangegangene Daten, die für verbesserte Funktionen verwendet werden. Zur Veränderung der Lastberechnungen werden Wetterdaten verwendet, um die zusätzliche Last, die das Wetter beim Heizen oder Kühlen der Räumlichkeit verursacht, widerspiegelt. Mit ausreichend gesammelten vorangegangenen Daten kann die Funktion 31 eine Analyse des vorangegangenen Verbrauchs bieten, indem graphische Darstellungen und Datenzusammenstellungen des Durchschnittsverbrauchs einer Räumlichkeit als Funktion der Zeit, Temperatur oder Änderungen des Einstellpunktes durch den Benutzer zur Verfügung gestellt werden. Mit genügend zusammengetragenen vorangegangenen Wetterdaten kann die Funktion auch wetterbezogene graphische Darstellungen des vorangegangenen Verbrauchs und zusammenfassende Datenanalysen bieten. Diese Fähigkeiten werden zur Vorschau und für bessere Voraussagen verwendet.

Die Funktion 32 stellt Quellenauswahl und Kostenprozesse zur Verfügung, umfaßt aber zusätzlich zu der Funktionsweise der Ausführungen nach Fig. 2 und 3 detailliertere und komplexere Verfahrensschritte. In dem Fall des Kostenberichts ist es der Funktion 32 möglich, einen aufgeschlüsselten Bericht zu bieten, der bezüglich des Dienstsegmentes, der Erzeugung, der Übertragung und Verteilung heruntergebrochen ist, wie durch Funktion 12 berichtet. Mit dem Energieversorger und der Entfernung von dem Verbraucher, ändern sich die Kosten der Erzeugung und der Übertragung und müssen in die Gesamtkosten der Energie miteinbezogen werden. Der tägliche Kostenschätzungsbericht umfaßt sowohl den aktuellen als auch den vorangegangenen Verbrauch sowie Wetterdaten, um den täglichen Verbrauch zu veranschlagen.

In diesem System können mehrere Heiz- und Kühleinheiten über das thermostatähnliche Gerät gesteuert werden, wobei jedes dieser mit dem Hauptcomputer kommuniziert. Als solches können mit den Einzelmeßgeräten für diese Heiz- und Kühleinheiten der Multisystemverbrauch und Kostensteuerungssysteme implementiert werden. Jedes thermostatähnliche Gerät kann unabhängig arbeiten, wodurch alle Entscheidungen bezüglich des lokalen Bereichs oder der Zone alle Entscheidungen getroffen werden können und diese Entscheidungen dem Computer berichtet werden können. Alternativ kann jedes Gerät dessen Betrieb einer einzigen Einheit unterordnen, die den Versorger auswählt, während jeder Einheit die Kontrolle der lokalen Temperatur überlassen wird, wodurch zentralisierte, durch das Netz ermöglichte Kostenkontrolle zur Verfügung gestellt werden kann. Mit der Leistung eines eigenständigen Rechners kann das System konfiguriert werden, alle Entscheidungen durch den Computer treffen zu lassen und diese zu den jeweiligen Geräten zur lokalen Steuerung der Temperatur zu kommunizieren, wodurch eine zentralisierte Energiekostensteuerung der Räumlichkeit implementiert wird. Diese zentralisierte Rechenleistung erlaubt ebenfalls strategische Kostensteuerungen. In diesem Szenario können indirekte Kostenfaktoren berücksichtigt werden, wie beispielsweise eine minimale Zeitbindung, die von einen Energieversorger verlangt wird, um einen bestimmten Preisnachlaß zu erreichen, das Erfordernis einer minimalen Energieeinheitenabnahme für einen bestimmten Preispunkt oder Nachlässe für das Erfüllen eines bestimmten Verbraucherprofils.

In jedem dieser Szenarios hängt der Betrieb von der Benutzung von Kommunikationsverbindungen zwischen dem Computer und dem thermostatähnlichen Gerät ab. Wenn eine dieser Verbindungen ausfällt, geht das Gerät zu seinem autonomen Betrieb unter der Verwendung der letzten guten verfügbaren Kostendaten über, bis die Kommunikation wiederhergestellt ist. Fig. 6 ist ein Blockdiagramm eines Systems, das einen zentralen Prozessor (Hauptcomputer) und zahlreiche lokale Prozessoren umfaßt, die jeweils eine unterschiedliche Menge von Lastgeräten überwacht und steuert. Jeder lokale Prozessor kann in einer anderen Räumlichkeit untergebracht sein.

Die Funktion 32 hat, in Verbindung mit den Funktionen 15, 37 und 45 und den Einzelmeßgerätmöglichkeit von Funktion 11, die Möglichkeit, andere größere und kleinere Lasten zu steuern, wodurch eine Kostenkontrolle der Einzelsysteme bereitgestellt wird. Diese Steuerung arbeitet zur Unterstützung der Erfüllung einiger Erfordernisse bezüglich der strategischen Kostensteuerung, in dem der Verbrauch enger gesteuert wird. Dieses System erhält Auskunft über den Betrieb der zu steuernden Einrichtung. Beispielsweise müssen Luftfilter acht Stunden am Tag in Betrieb sein, um ein bestimmtes Niveau der Luftqualität zu halten. Bei einer strategischen Kostensteuerung kann das System die Energiekosten reduzieren, indem der Betrieb der Luftfilter zeitlich verschoben wird, um so das durch den Versorger gestellte Erfordernis zu erfüllen, während die Filter nach wie vor acht Stunden in Betrieb sein können.

Die Funktion 35 überwacht das System bezüglich Fehler, bietet einen Alarmzustand und löst Alarme aus. Zusätzlich zu den Funktionen der Ausführung nach Fig. 2 und 3 gibt es zusätzliche Funktionen. Da Messung durch Einzelmeßgeräte stattfindet und große Mengen von vorangegangenen Daten gespeichert und verarbeitet werden können, kann eine Analyse des vorangegangenen Betriebs bereitgestellt werden. Das hat zur Folge, daß Leistungsfähigkeitsdaten von den gesammelten Daten herausgezogen werden, diese über die Zeit verfolgt werden und periodische Vergleiche gezogen werden. Beispielsweise kann die Zeit, welche benötigt wird, die Räumlichkeit ein Grad abzukühlen, bei bekannten Temperatur- und Wetterbedingungen durch Komfortanfahren festgestellt werden. Dieser Wert kann gespeichert werden und ein neuer Wert kann gemessen und monatlich gespeichert werden. Das System kann daraufhin eine Tendenz bezüglich des Betriebs berechnen und feststellen, ob die Kühleinheit auf dem gleichen Niveau betrieben wird, im Vergleich zu dem Zeitpunkt, an dem die ursprüngliche Messung durchgeführt wurde. Bei einem durch den Benutzer definierten Niveau der schlechten Leistungsfähigkeit kann ein Alarm aktiviert oder ein Bericht ausgestellt werden, falls dieses Niveau zur Verfügung gestellt wird. Das Energieverbrauchsprofil kann in einer gleichen Weise verwendet werden, wenn die Einrichtung zu einer größeren Last wird und an Effizienz verliert.

Die Funktion 36 funktioniert wie in der Ausführung nach Fig. 2 beschrieben und steuert das Heizen oder das Kühlen über die Funktion 44 und hat die folgenden hinzugefügten Merkmale. Wann immer ein Temperatureinstellpunkt berechnet wird, verändern die bestehenden Wetterbedingungen den Einstellpunktwert, indem diese wetterbezogenes Lernen des Einstellpunkts ermöglichen. Wann immer die Wetterbedingungen gegeben sind, schließt die Einstellpunktberechnung einen Faktor ein, der die Benutzerpräferenzen widerspiegelt. Wenn es beispielsweise draußen für mehr als zwei Tage kalt und dunstig ist und der Benutzer den Einstellpunkt um zwei Grad heraufsetzt, stellt das System zukünftig den berechneten Einstellpunkt am Ende des zweiten Tages mit den gleichen Wetterbedingungen um zwei Grad herauf.

Das andere Merkmal, das die Funktion 36 umfaßt, ist die Möglichkeit, Entscheidungen zu treffen, wenn diese in einem verteilten oder zentralisierten System verwendet wird. Wie vorab beschrieben, kann jedes thermostatähnliche Gerät unabhängig betrieben werden, kann aber, mit der Hinzufügung einer Kommunikationsverbindung, im leitenden oder im untergeordneten Modus des Betriebs sein. Als leitende Einheit übernimmt die Funktion 36 die Auswahl des Versorgers und der Kostendaten mittels ihrer eigenen Funktion 32, die ebenfalls diese Information an die untergeordneten Einheiten liefert und die leitende Einheit wird als unabhängige Einheit betrieben. Als untergeordnete Einheit wird die Funktion 36 als unabhängige Einheit betrieben, bis die Versorgerauswahl und die Kosteninformationen über die Kommunikationsverbindung zur Verfügung gestellt werden. In einem zentralisierten System ist die leitende Einheit der Computer und alle Geräte sind untergeordnet.

Die Funktion 37 wird in dieser Implementierung dazu verwendet, andere Einrichtungen zu steuern, um die Kosten zu reduzieren oder den Betrieb zu überwachen. Wie bereits bei der strategischen Kostensteuerung beschrieben wurde, können Luftfilter gesteuert werden, ihren Verbrauch zeitlich zu verlagern. Ein weiteres Beispiel ist die Regelung eines Befeuchters, um die Heizkosten auszugleichen. Das System kann basierend auf dem Niveau der Innenfeuchtigkeit, das von dem Befeuchter über Funktion 15 berichtet wurde, entscheiden, den Befeuchter zur Erhöhung der Feuchtigkeit zu verwenden, um den Einfluß des Heizens der Räumlichkeit zu verbessern. Der Befeuchter wird auf der Basis der berechneten Heizkosten der Räumlichkeit für ein bestimmtes Komfortniveau bei einem bestehenden Feuchtigkeitsniveau und der Kosten zur Erhöhung der Feuchtigkeit auf ein Niveau, in dem weniger Heizen bei dem gleichen Komfortniveau erforderlich wäre, verwendet. Diese Methode kann für Entfeuchter und für andere Einrichtungen verwendet werden, die mit zwei oder mehr Parameter gesteuert werden, um ein bestimmtes Ergebnis zu erreichen, wenn die Kosten der Steuerung dieser Parameter, basierend auf deren Effekt, ausreichend unterschiedlich sind.

Die von Funktion 34 zur Verfügung stehenden Berichte umfassen alle diejenigen der Ausführungen gemäß Fig. 2 und 3, einschließlich zusätzlicher Berichtkategorien. Zur Verfügung stehende Kosteninformationen umfassen: Einzelsystemkostenbericht; geschätzte Rechnung pro Energieart und angesammelte Gesamtsummen bezogen auf die Art und den Versorger; Gesamtsummen des vorangegangenen Energieverbrauchs für jede Zeitperiode; geschätzte jährliche Betriebskosten jedes überwachten Geräts oder Systems; gemittelte tägliche Betriebskosten der Räumlichkeit oder jedes überwachten Geräts oder Systems mit einem gleitenden Mittelwert oder von Jahr zu Jahr; gesamte Heiz- oder Kühl-Grad-Tage und andere statistische Normalisierungsdaten und normalisierte Energieverbrauchvorhersageberichte von Modellen ähnlich der DOE 2.1-Modelierung bezüglich der Räumlichkeit für das normalisierte vergleichende Berichten.

Die Temperaturinformation umfaßt: den durchschnittlichen thermischen Gradgewinn- oder Verlust pro Zeitperiode für verschiedene gleitende Durchschnittperioden bezogen auf die Tageszeit; die durchschnittliche thermische Erholungszeit in Grad für verschiedene gleitende Durchschnitte über die Tageszeit und aktuelle und vorangegangene Wetterinformationen und Indizes für den Tag, die Woche oder den Rechnungszeitraum.

Die zur Verfügung stehende Information bezüglich des Betriebszustandes und der Alarminformationen umfaßt: den auf vorangegangenen Daten basierenden Effizienzfaktor für jedes überwachte Gerät oder System; Warnanzeiger für Betriebsunregelmäßigkeiten in jedem überwachten Gerät oder System und Schnittstellenparameter und Zustand der haupt- bzw. untergeordneten Geräte.

Im folgenden ist eine Liste der Mindestdatenelemente und -tabellen dargestellt, die durch das System nach Fig. 2 bis 4 unterhalten werden.

Mindestdatenelemente und -tabellen

1. Den aktuellen Versorger von Energieeinheiten, den aktuellen Preis pro Energieeinheit einschließlich Lieferung.

2. Die aktuellen Betriebskosten pro Stunde basierend auf dem Tarif und den verwendeten Energiekosteneinheiten.

3. Die gesamten verwendeten Energieeinheiten und deren Kosten für heute, für diese Woche und für diesen Abrechnungszeitraum und für die letzten 14 Zahlungszeiträume bezogen auf den Versorger und die Energieart, wenn verschiedene Arten zur Verfügung stehen.

4. Die gesamten verwendeten Energieeinheiten bezogen auf deren Art und deren zugeordnete Kosten für den Tag, für die Woche und für den Abrechnungszeitraum der letzten 14 Abrechnungszeiträume.

5. Den Kontostand des zur Verfügung stehenden Guthabens bezogen auf den Energieeinheitversorger und eine Schätzung der zur Verfügung stehenden, diesem Kontostand entsprechenden Stunden und Tagen von Energieeinheitkäufer, wenn ein Lastsystem für vorabbezahlte Energie verwendet wird.

6. Durchschnittliche Kosten pro Energieeinheit bezogen auf den Versorger und einen Prozentsatz der gesamten Energieeinheitsbedürfnisse, die von diesem Versorger gekauft wurden, einschließlich der Lieferkosten.

7. Eine Aufschlüsselung der verbrauchten Energieeinheiten und deren Kosten und Versorger bezogen auf einzelne Einrichtungen, wenn die Steuerung und Messung mehrerer Einrichtungen aktiviert ist.

8. Veranschlagte gesamte Kosten des Abrechnungszeitraums für jede Energieart und quelle.

9. Eine summierte Gesamtsumme bezogen auf die Art und die Quelle der Energieeinheit. 10. Ein Rückblick auf die Temperatureinstellpunkte für den Tag.

11. Ein Durchschnitt der Temperatureinstellpunkte für die Woche und für den Abrechnungszeitraum.

12. Vorangegangene Gesamtzahlen des Energieeinheitenverbrauchs und -Kosten für diesen Monat, für die letzten 14 Monate und für das aktuelle Jahr.

13. Der aktuelle Temperatureinstellpunkt, sowohl vom Benutzer definiert als auch fest eingestellt.

14. Die aktuelle obere und untere Gradverschiebung des Unempfindlichkeitsbereichs, sowohl vom Benutzer definiert, als auch fest eingestellt.

15. Die für den Tag, die Woche, und den Abrechnungszeitraum beibehaltene Durchschnittstemperatur.

16. Der durchschnittliche thermische Gradgewinn oder -Verlust pro Zeiteinheit für die Räumlichkeit mit einem Gleitfenster von 30, 60 und 90 Tagen bezogen auf die Tageszeit.

17. Die durchschnittliche thermische Wiederherstellungszeit pro Grad, wenn die Heiz- und Kühlsysteme betrieben werden, für ein Gleitfenster von 30, 60 und 90 Tagen und auf die Tageszeit bezogen.

18. Die veranschlagten jährlichen Betriebskosten für jede der überwachten Einrichtung.

19. Der Betriebseffizienzfaktor für jede überwachte Einrichtung basierend auf vorangegangenen Verbrauchsmustern und den aktuellen Betriebsstatistiken.

20. Die laufenden und vorangegangenen Einstellungen für die minimale und maximale Unempfindlichkeitsbereichstemperatur und Kosteneinstellungen.

21. Warnanzeiger für Betriebsunregelmäßigkeiten bei überwachten Einrichtungsverbrauchsmustern.

22. Warnanzeiger für niedrigen Kontostand bei Lastschriftskonten, wenn vorabbezahlte Energieeinheitskonten vorliegen.

23. Durchschnittliche tägliche Betriebskosten der gesamten Räumlichkeit und einzelnen Einrichtungen mit einem gleitenden Durchschnitt über 30, 60 und 90 Tage und über den gleichen Zeitraum des letzten Jahres.

24. Daten, Text und Abrechnungsnachrichten von dem Energieeinheitversorger und Informationsquellen.

25. Wetterinformation und vorangegangene Daten einschließlich der Maximal- und Minimalaußentemperatur, der Feuchtigkeit, der Niederschlagswahrscheinlichkeit, der Windgeschwindigkeit und -Richtung, der Zeit und den Winkel der Sonneneinwirkung und UV- Indizes bezogen auf den Tag, auf die Woche und auf den Abrechnungszeitraum.

26. Gesamte Heiz- und Kühlgradtage und andere statistische Daten, die zur Normalisierung des Verbrauchs und der Verbrauchsdaten benötigt werden.

27. Berechnete thermische Wiederherstellungszeit für eingestelltes Heizen oder Kühlen zur Kompensation der äußeren Temperatur, der Windgeschwindigkeit, -richtung, des UV- Index, der Feuchtigkeit und der Kühl- oder Heizgradtagefaktoren. Dieser berechnete Faktor wird dazu verwendet, die Wiederherstellungszeit für den thermischen Gewinn oder Verlust zu berechnen, wenn dieser mit dem durchschnittlichen normalisierten thermischen Gewinn oder Verlust für die Räumlichkeit gemittelt ist. Dieser Faktor kann auch ausreichend oft zentral berechnet und übertragen werden, um eine angemessene Faktorisierung der Wiederherstellungszeiten zu erlauben, um die Effizienz zu maximieren und die Betriebskosten zu minimieren. Das zentrale Übertragen der Computerfaktoren beseitigt das Bedürfnis nach externen Sensoren an jeder Stelle, wodurch die Kosten zur Installation und zur andauernden Unterhaltung gesenkt werden.

28. Eine Tabelle von zur Verfügung stehenden Energieversorgern und Anzeigen der benutzerdefinierten Präferenzen bezüglich des Versorgers und der zur Verfügung gestellten Energieeinheitarten, die dazu verwendet werden, den Versorger der Wahl auszuwählen, wenn Preispunkte und Verkaufsbedingungen während einer gegebenen Zeitperiode gleich sind.

29. Eine Tabelle zur Berechnung der Gleichwertigkeit der Versorger, die zumindest die zur Verfügung stehenden Versorger, die Arten der zur Verfügung stehenden Energieeinheiten und die Anzahl und Kosten der in diesem Abrechnungszeitraum gekauften Energieeinheiten enthält, wenn die obengenannte Möglichkeit 28 nicht eingegeben ist.

30. Eine optionale Anzeige der den vom Benutzer bevorzugten Art der Energieeinheiten.

31. Anzeige einer durch den Benutzer gewählten Temperaturanfahrmöglichkeit mit einem standardmäßigen Anfahren von einem Grad pro Stunde und optionale, von dem Benutzer definierte Anfahrzeitrahmen und Gradeinstellungen.

32. Untere und obere Temperaturalarmeinstellungen, um vor Fehlern des Heiz- und Kühlsystems zu schützen. Dieser Alarmauslösepunkt ist vom Benutzer definiert und liegt, falls nicht eingegeben, standardmäßig + oder - 5 Grad oberhalb und unterhalb des maximalen Unempfindlichkeitsbereichs, welcher von dem Benutzer eingegeben ist. Dieses Merkmal ist nicht in Funktion, wenn das System ausgeschaltet ist, wird aber überschrieben, wenn der Benutzer sich entscheidet, den Temperaturalarmmodus des Systems zu aktivieren.

33. Alarmaktivierungsanzeiger, der von dem Benutzer gewählt ist, um automatische Alarmierung und Benachrichtigung eines Überwachungsdienstes zu erlauben, falls ein solcher zur Verfügung steht und der Bewohner, Eigentümer oder Systemanbieter diesen bestellt hat. Die Alarmpunkte und Einstellungen sind vom Benutzer definiert oder können auch abhängig von den Präferenzen des Benutzers, Eigentümers oder Bedieners standardmäßig auf systemdefinierte Standardpunkte eingestellt werden.

34. Kommunikationskanalschnittstellenparameter und -daten einschließlich benötigten Typen und Übermittlungsinformation, welche benötigt wird, Kommunikationsaktivitäten auf dem angeschlossenen Netz oder zur Verfügung stehenden Netzen durchzuführen. Diese Parameter umfassen jede benötigte Information, um Paßwortüberprüfung und Entschlüsselung wie erforderlich durchzuführen oder dann durchzuführen, wenn von dem Eigentümer, Betreiber oder dem Kommunikationssystemanbieter diese als nötig eingestuft. Diese Parameter umfassen ebenfalls die nötigen Vermittlungsdaten und Identifikationsdaten der Anlaufstellen von Alarmauslösungen und von diesen verwendeten Diensten oder dafür eingetragene oder für die Räumlichkeit verfügbare Dienste.

35. Verbrauchstarife und Verbrauchscharakteristika und wetterbezogene Normalisierungsfaktoren für größere Einrichtungen in der Räumlichkeit, die von dem System gesteuert werden, für welches eine direkte Form der Verbrauchsmessung nicht zur Verfügung steht. Geschätzte Verbrauchsraten für größere Einrichtungen innerhalb der Räumlichkeit, die unter der Steuerung des Systems stehen, für welche eine direkte Form der Verbrauchsmessung nicht zur Verfügung steht.

36. Schnittstelleninformation über den zentralisierten Lastverbund und Berechnungsdienstanbieter.

37. Berechneter Normalisierungsfaktor für die Räumlichkeit basierend auf vorangegangenen Verbrauch und auf externen Faktoren.

38. Energieeffizienzfaktoren zum Vergleich der Betriebseffizienz, die von der Modellierung der Räumlichkeit abgeleitet wurden, indem ein Modell, wie beispielsweise das DOE-2.1- Modellierungssystem, verwendet wird.

39. Definitionen der minimalen Anforderungen des Unempfindlichkeitsbereichs, die verwendet werden, wenn die Räumlichkeit leer steht oder nicht besetzt ist.

40. Tabellen zur Verfolgung der Einstellpunktmusteränderungen, um spezielle Einstelländerungen bezüglich des Tages, der Zeit und des Tagestyps widerzuspiegeln, die mit Lern- und Ausführungsroutinen mit künstlicher Intelligenz der Art "folge meiner Richtung" verwendet werden.

41. Tabellen zur Verfolgung der Änderungen des Einstellpunktmusters zur Verwendung mit Lern- und Ausführungsroutinen mit künstlicher Intelligenz der Art "folge meiner Richtung", um eine spezielle Wetteraußenbedingung widerzuspiegeln, die in Beziehung zu den Einstellpunktänderungen steht, welche durch den Bewohner veranlaßt wurden.

Bei der Beschreibung von zumindest einer Ausführung der Erfindung offenbaren sich dem Fachmann zahlreiche Abänderungen, Modifizierungen und Verbesserungen. Solche Abänderungen, Modifizierungen und Verbesserungen sollen in den Schutzumfang der Erfindung fallen. Entsprechend ist die vorangegangene Beschreibung nur exemplarisch und ist nicht als einschränkend zu verstehen. Die Erfindung ist lediglich durch die Ansprüche und deren Äquivalenten beschränkt.


Anspruch[de]

1. System zur Regelung und zum Energiemanagement von Innenraum-Umgebungsbedingungen, das umfaßt:

Ein Benutzereingabeelement (14) zur Entgegennahme von Benutzereingabeparametern, die sich auf eine gewünschte Zimmertemperatur und auf einen Behaglichkeitsbereich mit Temperaturen oberhalb und unterhalb der gewünschten Temperatur beziehen, die je eine Anzahl von Energieeinheit-Kostenangaben und Benutzereingabeparametern hinsichtlich der Bereitschaft zur Zahlung gewisser Energiekosten zur Beibehaltung der Behaglichkeitsbereiche betreffen;

ein Innenraum-Temperatureingabeelement (15), das eine Zimmertemperatur empfängt;

ein Eingabeelement für Energiepreise (12), das die kalkulierten Energieeinheitskosten pro Zeiteinheit von mindestens einem Energieversorger empfängt; und

einen Prozessor (30), der mit dem Eingabeelementen verbunden ist, der einen Unempfindlichkeitsbereich der Zimmertemperatur für je eine kalkulierte Energieeinheitskostenangabe berechnet, basierend auf den aktuellen Energiepreisen einen Energieversorger dynamisch wählt und ein Wärme- und Kühlsystem (51) zum Aufrechterhalten der Zimmertemperatur innerhalb des berechneten Unempfindlichkeitsbereiches für jede gewählte Energieeinheits-Kostenangabe regelt.

2. System nach Anspruch 1, bei dem vom Benutzer mehrere Unempfindlichkeitsbereiche für unterschiedliche Zeitabschnitte gewählt werden können.

3. System nach Anspruch 1, bei dem der Prozessor zwischen Energieversorgern mit unterschiedlichen Energiearten wählen kann.

4. System nach Anspruch 1, bei dem der Prozessor den Betrieb des Heizungs- und Kühlsystems kontrolliert, um ein Benutzungsschema des Benutzers über einen Zeitabschnitt zu wiederholen.

5. System nach Anspruch 1, bei dem der Prozessor den Energieverbrauch des Heizungs- und Kühlsystems überwacht.

6. System nach Anspruch 1, bei dem der Prozessor zu mindestens einem Energieversorgungsunternehmen Information vermittelt.

7. System nach Anspruch 6, bei dem die Information mindestens eine Angabe über die Höhe des Energieverbrauchs, den Zeitplan des Energieverbrauchs, eine Kosteninformation oder Kontoinformation umfaßt.

8. System nach Anspruch 1, das einen über einen Kommunikationskanal an den lokalen Prozessor angeschlossenen zentralen Prozessor aufweist, um den Energieverbrauch unter einer Vielzahl von Vorgaben zu überwachen.

9. System nach Anspruch 1, bei dem der Prozessor eine Vielzahl von Energie verbrauchenden Lasten basierend auf den Benutzereingabeparametern bezüglich der Energie verbrauchenden Lasten überwacht und kontrolliert.

10. System nach Anspruch 1, das an einen Prozessor angeschlossene Mittel umfaßt, um den Betrieb einer während Zeitabschnitten hoher Energiekosten des Energieversorgers arbeitende, hauseigene Einrichtung zur Energiegewinnung zu steuern.

11. System nach Anspruch 1, bei dem der Prozessor das Heizungs- und Kühlsystem zum Hoch- und Herunterfahren der Zimmertemperatur während bestimmter Zeitabschnitte regelt, um die Energieverbrauchskosten zu reduzieren.

12. System nach Anspruch 1, das Mittel zum Empfangen einer Anwesenheitsanzeige aufweist und bei dem der Prozessor jeweils einen Unempimdlichkeitsbereich bei Abwesenheit und bei Anwesenheit berechnet.

13. System nach Anspruch 1, das Mittel zum Auslösen eines Alarms umfaßt, die aktiviert werden, wenn eine extreme Umgebungsbedingung gefühlt wird.

14. Verfahren zum Energieverbrauchsmanagement und zur Zimmertemperaturregelung für Räumlichkeiten, das folgende Schritte umfaßt:

Empfangen von Benutzereingabeparametern einschließlich einer gewünschten Zimmertemperatur und eines Behaglichkeitsbereiches oberhalb und unterhalb der gewünschten Temperatur für alle Energieeinheit-Kostenangaben und für alle Benutzereingabeparameter bezüglich einer Bereitschaft zur Zahlung der Energiekosten zur Unterhaltung der Behaglichkeitsbereiche;

Empfangen einer abgetasteten Zimmertemperatur;

Empfangen von Energieeinheitskosten pro Zeit von mindestens einem Energieversorger;

Berechnen des Unempfindlichkeitsbereiches einer Zimmertemperatur für jede der veranschlagten Energieeinheitskostenangaben;

dynamisches Wählen eines Energieversorgers; und

Regeln eines Heizungs- und Kühlsystems zum Beibehalten der gefühlten Zimmertemperatur innerhalb des berechneten Unempfindlichkeitsbereiches für jede gewählte Energieeiheitskostenangabe.

15. Verfahren nach Anspruch 14, das ferner den Energieverbrauch jeder einzelnen Energie verbrauchenden Last überwacht und jede Lasteinrichtung regelt, um die Energieverbrauchskosten unterhalb eines gewünschten, vom Benutzer eingegebenen Grenzwertes zu halten.







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