用于将室内气候与房间用户的气候偏好进行比较的方法和装置与流程

用于将室内气候与房间用户的气候偏好进行比较的方法和装置
1.供暖装置、空调设备、通风装置或用于调节室内气候的温度、空气湿度或其他参数的其他系统的设定对于工作场所处或住中的个人福利起着重要作用。尤其是在具有许多人员的大房间办公室中，常常难以找到胜任位于房间中的所有人员的愿望的气候调节系统的最佳设定。尤其是当室内气候集中地被调节时，这个问题出现。但是即使在对本地加热器、冷却系统或通风装置进行单独设定时，常常也不能完全满足房间用户的单独需求，因为单独设定通常也对整个室内气候产生影响。此外，气候调节系统经常反应迟钝，使得设定的影响常常难以估计。
2.最近，用于移动电话的应用程序是已知的，所述应用程序使在不同房间用户之间达成共识变得容易，并且还准许在缺席时间期间主动监视室内气候。但是如此找到的设定经常导致并非所有房间用户都满意的平均结果。此外，在许多情况下，只能对人员数量的变化不充分地作出反应。
3.本发明的任务是说明允许更高效地将室内气候与房间用户的气候偏好进行比较的方法和装置。
4.该任务通过具有专利权利要求1的特征的方法、通过具有专利权利要求12的特征的装置、通过具有专利权利要求13的特征的计算机程序产品以及通过具有专利权利要求14的特征的计算机可读存储介质来解决。
5.为了将室内气候与房间用户的气候偏好进行比较，读入房间用户的气候偏好。在此情况下，气候偏好尤其是可以涉及房间的温度、空气湿度、通风、亮度、遮暗和/或太阳辐射。此外，检测对室内气候的物理影响因素并且馈入到模拟器中用于模拟室内气候。借助于模拟器根据所检测的影响因素针对房间用户在房间中的不同分布分别模拟能量消耗用于使室内气候适配于气候偏好。然后根据所模拟的能量消耗确定房间用户的节能分布。此外，根据所述节能分布输出针对房间用户的位置配给说明。
6.为了执行根据本发明的方法，提供用于将室内气候与房间用户的气候偏好进行比较的装置、计算机程序产品以及计算机可读的、优选地非易失性的存储介质。
7.根据本发明的方法、根据本发明的装置以及根据本发明的计算机程序产品尤其是可以借助于一个或多个计算机、一个或多个处理器、专用集成电路(asic)、数字信号处理器(dsp)、云基础设施和/或所谓的“现场可编程门阵列”(fpga)被执行。
8.通过房间用户在房间中的的面向气候偏好的分布，可以以高效且节能的方式将室内气候与房间用户的气候偏好进行比较。由此，在许多情况下用户舒适度和从而用户满意度可以显著地被改善。
9.本发明的有利实施方式和改进方案在从属权利要求中得以说明。
10.根据本发明的一种有利的实施方式，可以使室内气候接近于根据节能分布分布的房间用户的气候偏好。这尤其是可以通过主动地操控供暖装置、空调设备、通风装置和/或遮蔽设备来进行。由于前述气候调节系统(klimaregelsysteme)的固有惰性，所以在房间用户实际上根据节能分布得以定位或被定位之前，气候调节系统优选地已经可以被操控。
11.根据本发明的另一有利的实施方式，作为影响因素可以优选地以传感器方式和/或以特定于位置的方式检测房间的温度、空气湿度、通风、亮度、遮暗或其他室内气候数据；当前、历史或预测的天气数据；房间使用行为；和/或窗户位置、门位置或遮蔽设备的位置。可替代地或附加地，历史室内气候数据和/或其他历史影响因素也可以被检测和使用。考虑上述影响因素通常允许比较精确地模拟室内气候。
12.根据本发明的一种特别有利的实施方式，可以读入用于房间的数字建筑模型。然后可以根据所述数字建筑模型模拟能量消耗。只要(insofern)房间几何形状以及房间的建筑元素的特性通常对室内气候有显著影响，就经常可以通过使用数字建筑模型显著地简化或改善模拟。
13.尤其是，可以读入语义建筑模型作为数字建筑模型。在此，可以将语义建筑模型的建筑元素类型分配给特定于建筑元素类型的模拟组件，所述特定于建筑元素类型的模拟组件通过关于该建筑元素类型的建筑元素的语义建筑模型的说明被初始化。由此，模拟器在许多情况下可以以高效的方式被模块化，这通常简化模拟器的配置或初始化。
14.根据本发明的另一有利的实施方式，可以扫描房间或房间的建筑平面图并且据此生成数字建筑模型。
15.此外，可以记录房间的热图像，借助于所述热图像来校准模拟器。通过根据真实热数据的这样的校准通常可以改善模拟、尤其是温度或流量模拟的精度。可替代地或附加地，可以通过温度传感器、借助于其他模拟、根据天气数据、根据数字建筑模型的数据和/或根据建筑管理系统的数据来确定或估计房间中的当前温度分布用于校准模拟器。
16.根据本发明的另一有利的实施方式，为了模拟相应的能量消耗，可以确定在所模拟的室内气候与根据相应的分布分布的房间用户的气候偏好之间的偏差。从而可以确定能量消耗用于以减小或最小化偏差的方式适配室内气候。尤其是，可以确定必要时最小的能量消耗，其中所得到的偏差不超过预先给定的容差值。
17.根据本发明的一种有利的改进方案，可以针对气候偏好和/或影响因素的变化模拟能量消耗。从而可以分别针对房间用户的分布确定敏感度值，所述敏感度值量化在气候偏好和/或影响因素的变化的情况下能量消耗的变化。然后可以根据所确定的敏感度值确定节能分布。在此，较小的敏感度值通常表明能量消耗与气候偏好和/或影响因素的较小相关性。如果影响因素或气候偏好发生变化，则不太敏感的分布通常需要较小的适配，并且出于该原因常常应该相对于较敏感的分布被优选。
18.此外，可以读入关于通过房间用户对房间的占用的要预期的波动的波动说明。然后可以根据波动说明确定节能分布。在许多情况下，可以根据这样的波动说明改善模拟。波动说明尤其是可以包括关于日、周或年过程中的房间占用的历史数据。
19.此外，可以检测通过房间用户对房间的当前占用。然后可以根据当前占用确定节能分布。只要气候偏好的分布通常也取决于当前房间占用，就通常可以利用该信息来改善模拟。
20.下面根据附图更详细地阐述本发明的实施例。在此，分别以示意图：
21.图1示出根据本发明的用于将房间(raum)的室内气候(raumklima)与房间用户的气候偏好进行比较(abgleichen)的装置，
22.图2示出具有不同气候偏好的房间用户的不同分布，
23.图3示出用于阐明在气候偏好的满足与能量消耗之间的关系的第一图表，以及
24.图4示出用于阐明在气候偏好的满足与能量消耗之间不太敏感的关系的第二图表。
25.图1以示意图示出根据本发明的用于将房间r的室内气候与房间用户的气候偏好进行比较的装置a。装置a是计算机控制的并且拥有一个或多个用于执行根据本发明的方法步骤的处理器proc以及拥有一个或多个用于存储通过装置a要处理的数据的存储器mem。房间r可以是建筑物或建筑工程(bauwerk)的一部分，诸如大房间办公室、车间大厅、起居室或可以将其室内气候与房间用户的气候偏好进行比较的其他房间。室内气候尤其是可以包括或涉及房间r的温度、空气湿度、通风、亮度、遮暗和/或太阳辐射。优选地以与位置有关的方式考虑或检测室内气候。
26.房间r具有用于优选地以与位置有关的方式调节室内气候的调节系统h。调节系统h可以例如包括加热设备、空调设备、通风装置和/或遮蔽装置。
27.此外，房间r和/或其环境具有传感器系统s，所述传感器系统优选地以特定于位置的方式测量或以其他方式检测对室内气候的物理影响因素ef。此外，传感器系统s优选地还检测由房间用户对房间r的当前占用。尤其是温度、空气湿度、通风、亮度、遮暗、太阳辐射、窗户位置、门位置、遮暗设备的位置、房间使用行为或房间的其他室内气候数据优选地可以以特定于位置的方式作为影响因素ef被检测。
28.例如，可以从互联网in调用预测的当前的或历史的天气数据wd作为其他物理影响因素ef。
29.当前室内气候数据或环境数据、诸如外界温度优选地借助于传感器系统s被检测，而历史室内气候数据或对室内气候的其他影响因素例如可以从数据库db被读入。
30.在本实施例中，通过装置a从数据库db尤其是读入数字语义建筑模型bim，通过所述数字语义建筑模型在结构上详细说明房间r。语义建筑模型bim优选地是所谓的bim模型(bim：建筑信息模型(building information model))或其他cad模型。语义建筑模型bim以机器可读的形式借助于大量建筑元素说明描述房间r的几何形状以及大量其建筑元素，诸如墙壁、天花板、地板、窗户或门。只要房间的几何形状和特定建筑元素对其室内气候有重要影响，语义建筑模型bim或其中包含的说明就也可以被解释为物理影响因素。
31.根据本发明，应该通过装置a将房间r的室内气候与房间用户的气候偏好进行比较。为此目的，房间用户的气候偏好经由其移动电话mt通过装置a被查询和/或所存储的或历史的气候偏好被读入。气候偏好尤其是可以涉及房间r的温度、空气湿度、通风、亮度、遮暗和/或太阳辐射。
32.在本实施例中，出于清楚性原因，仅考虑房间用户的两个温度偏好t1和t2作为气候偏好。在此，t1可能代表温度偏好“相当(eher)凉爽”，并且t2可能代表温度偏好“相当暖和”。气候偏好t1和t2可以例如通过温度间隔被详细说明。
33.为了模拟房间r的室内气候，装置a拥有模拟器sim。为了该模拟的目的，语义建筑模型bim、物理影响因素ef、天气数据wd以及气候偏好t1和t2被馈入到模拟器sim中。
34.模拟器sim可以包括例如用于温度模拟和/或流量模拟的特定的模拟组件。必要时可以根据房间r的所记录的热图像来校准模拟器sim的温度模拟。
35.此外，模拟器sim可以对于不同的建筑元素类型、诸如语义建筑模型bim的窗户、门
或墙壁分别包括特定于建筑元素类型的模拟组件。然后可以通过说明语义建筑模型bim经由相应建筑元素类型的具体建筑元素初始化所述模拟组件。从而可以将房间r的相应墙壁与模拟组件耦合，所述模拟组件特定地模拟通过墙壁的导热并且根据来自语义建筑模型bim的关于墙壁的热导率的说明被初始化。以上述方式，在许多情况下可以自动化或简化模拟器sim的模拟模型或其他模拟组件的配置或初始化。
36.装置a此外拥有与模拟器sim耦合的用于生成房间用户在房间r中的分布d1、
…
、dn的生成器gen。相应的分布d1、
…
或dn在此可以优选地由数据结构表示，所述数据结构说明房间用户在房间r中的位置。
37.气候偏好(在这里为t1和t2)被馈入到生成器gen中。根据气候偏好t1和t2，通过生成器gen优选地生成分布d1、
…
、dn，其中具有相同或类似气候偏好的房间用户彼此相邻地被定位。所生成的分布d1、
…
、dn从生成器gen被传送给模拟器sim。
38.模拟器sim根据针对所传送的分布d1、...、dn的影响因素ef分别模拟能量消耗el、...或en用于使室内气候适配于根据d1、
…
或dn分布的气候偏好、在这里为t1和t2。在此，为了确定相应的能量消耗e1、...或en，分别确定在不同的所模拟的室内气候与根据d1、...或dn分布的房间用户的气候偏好之间的偏差。根据偏差，对于相应的分布d1、
…
或dn确定能量消耗el、
…
或en，通过所述能量消耗，减小或最小化偏差。在此情况下，优选地可以预先给定针对偏差的容差值。从而可以确定必要时最小的能量消耗e1、...或en，其中所得到的偏差不超过预先给定的容差值。
39.在本实施例中，附加地对于气候偏好(在这里为t1、t2)和/或影响因素ef的大量变化模拟上述能量消耗e1、...en。在此，对于相应的分布d1、
…
或dn分别确定：相应的能量消耗el、...或en在气候偏好t1、t2和/或影响因素ef的变化的情况下如何强烈地变动。相应的能量消耗e1、...或en的所得到的变化通过特定于分布的敏感度值sl、...或sn被量化。在此，较小的敏感度值s1、
…
或sn表明能量消耗e1、
…
或en与气候偏好t1、t2和/或影响因素ef的较小相关性。因此，具有较小敏感度值的分布相对于气候偏好和/或影响因素的波动是更稳健的。如果影响因素或气候偏好发生变化，则稳健的分布通常需要较小的适配并且出于该原因常常可以相对于不太稳健的分布被优选。
40.分布d1、...、dn、所确定的能量消耗el、...、en以及所确定的敏感度值s1、
…
、sn从模拟器sim被传送给与模拟器sim耦合的选择模块sel。
41.此外，必要时由传感器系统s当前测量的房间占用和/或关于房间占用的要预期的波动的波动说明被传送给选择模块sel。在此，波动说明可以从数据库db被读入，并且尤其是可以包括关于在日、周或年过程中的房间占用的历史数据。
42.选择模块sel用于根据能量消耗el、...、en和敏感度值s1、...、sn确定和选择房间用户的节能分布。在此情况下，选择具有比较低的能量需求和比较低的敏感度值的分布。必要时，可以构成相应的能量消耗e1、...或en和分别所分配的敏感度值s1、...或sn的加权和。在这种情况下，可以选择具有最小加权和的分布作为节能分布。
43.在选择节能分布时，除了能量消耗el、...、en和敏感度值s1、...、sn之外，还可以考虑房间占用和/或波动说明。尤其是，可以将波动说明与敏感度值s1、...、sn进行对比。据此，对于选择可以丢弃根据其敏感度值对要预期的波动太敏感地作出反应的分布。
44.对于本实施例应该假设，分布d2最好地满足用于低敏感的节能分布的上述准则，
并且因此被选择。
45.所选择的节能分布d2从选择模块sel被传送给与该选择模块耦合的位置配给装置poe。位置配给装置poe对于在分布d2中说明的相应的房间用户确定在房间r中的其在那里说明的单独位置，并且将所述单独位置插入到房间用户单独的位置配给说明pos中。然后，相应的位置配给说明pos从位置配给装置poe对于每个房间用户单独地被传送到其移动电话mt上。通过相应的位置配给说明pos，例如在大房间办公室中，向相应的房间用户配给单独地优化的位置。
46.此外，所选择的节能分布d2以及所属的能量消耗e2从选择模块sel被传送给与所述选择模块耦合的控制装置ctl。控制装置ctl用于根据所选择的节能分布d2和所确定的能量消耗e2操控和设定调节系统h。为此目的，由控制装置ctl将对应的控制数据cd传送给调节系统h。只要这种气候调节系统常常反应迟钝，在房间用户根据所选择的分布d2得以分布或被分配之前，调节系统h优选地就已经可以被操控。
47.由于房间用户在房间中的面向气候偏好的分布以及由于对调节系统h的主动控制，所以可以以高效和节能的方式将室内气候与房间用户的气候偏好进行比较。在许多情况下，由此用户舒适度和从而用户满意度可以显著地被改善。
48.图2阐明房间用户在房间r中的不同分布d1、...、d6，所述房间用户根据其不同的气候偏好、在这里为t1和t2被分组。在此情况下，分布d1、...、d6是来自上面描述的分布d1、...、dn的示例性选取。房间用户在房间r内的可能逗留位置在图2中通过小矩形阐明。
49.通过根据房间用户的气候偏好t1和t2对所述房间用户进行分组，房间r对于相应的分布d1、...、d6被划分成不同的室内气候区tz1和tz2。在此，室内气候区tz1分别是具有气候偏好t1的房间用户所处于的房间r的那个区域。相应地，室内气候区tz2分别是具有气候偏好t2的房间用户所处于的房间r的那个区域。室内气候区tz1和tz2分别在图2中通过虚线标记。在本实施例中，室内气候区tz1和tz2是温度区。
50.如上面已经论述的，模拟器sim针对每个分布d1、...、d6分别模拟用于在相应的室内气候区tz1和tz2中创造对应的室内气候所需要的那个能量消耗e1、...、e6。
51.在上述意义上，统一分布d4和d5显然不太稳健。仅当所有房间用户具有相同的气候偏好时，分布d4和d5对于所述所有房间用户才是舒适的。但是根据经验，这仅在少数房间用户分布的情况下才情况如此。
52.图3和4分别示例性地阐明能量消耗e与房间用户的气候偏好的从中得到的满足之间的关系。在此，能量消耗e尤其是可以是热功率。在所示的示意图中，分别相对于能量消耗e绘制了在所模拟的室内气候与房间用户的气候偏好之间的偏差del。只要房间用户的舒适度随着偏差del增高而下降，就应该力求尽可能小的偏差del用于优化舒适度。
53.在图3中所示的第一图表中示出了针对具有较高敏感度值、即不太稳健的房间用户分布的偏差del的变化过程。在此，分布d4、d5和d6被突出。尤其是通过以下方式可以在图3中看出所示的分布的较低稳健性，即偏差del的最小值相对窄。也即优化舒适度的分布d6的已经比较轻微的变化就显著降低舒适度。
54.与此相对，在图4中所示的第二图表中示出了针对具有较低敏感度值、也即较稳健的房间用户分布的偏差del的变化过程。在此，分布d1、d2和d3被突出。在图4中尤其是通过以下方式可以看出所示的分布的较大稳健性，即偏差del的最小值相对宽。也即优化舒适度
的分布d2的变化比较少地降低舒适度。
55.为了舒适度在影响因素的改变的情况下或者在新添加的具有其他气候偏好的房间用户的情况下不显著下降或需要过高的能量消耗，在本实施例中选择不仅稳健而且节能的分布d2。于是根据所选择的分布d2，如上面描述的那样，通过单独的位置配给说明pos使房间用户在房间r中分布。

技术特征：
1.一种用于将房间(r)的室内气候与房间用户的气候偏好(t1、t2)进行比较的计算机实现的方法，其中a)读入房间用户的气候偏好(t1、t2)，b)检测对所述室内气候的物理影响因素(ef、wd)，c)将所检测的影响因素(ef、wd)馈入到模拟器(sim)中用于模拟所述室内气候，d)根据所检测的影响因素(ef、wd)借助于所述模拟器(sim)针对房间用户在所述房间(r)中的不同分布(d1、...dn)分别模拟能量消耗(e1、...、en)用于使所述室内气候适配于所述气候偏好(t1、t2)，e)根据所模拟的能量消耗(e1、...、en)确定所述房间用户的节能分布(d2)，以及f)根据所述节能分布(d2)输出针对房间用户的位置配给说明(pos)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述室内气候接近于根据所述节能分布(d2)分布的房间用户的气候偏好(t1、t2)。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，作为影响因素(ef、wd)优选地以传感器方式检测-所述房间的温度、空气湿度、通风、亮度、遮暗或其他室内气候数据，-当前、历史或预测的天气数据(wd)，-房间使用行为，和/或-窗户位置、门位置或遮蔽设备的位置。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，读入用于所述房间(r)的数字建筑模型(bim)，并且根据所述数字建筑模型(bim)模拟所述能量消耗(e1、...、en)。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，读入语义建筑模型作为数字建筑模型(bim)，将所述语义建筑模型(bim)的建筑元素类型分配给特定于建筑元素类型的模拟组件，并且所述特定于建筑元素类型的模拟组件通过关于所述建筑元素类型的建筑元素的语义建筑模型(bim)的说明被初始化。6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，扫描所述房间(r)或所述房间的建筑平面图，并且据此生成所述数字建筑模型(bim)。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，记录所述房间(r)的热图像，并且借助于所述热图像来校准所述模拟器(sim)。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了模拟相应的能量消耗(e1、...、en)，-确定在所模拟的室内气候与根据相应的分布(d1、...、dn)分布的房间用户的气候偏好(t1、t2)之间的偏差，并且-确定所述能量消耗(e1、...、en)用于以减小或最小化所述偏差的方式适配所述室内气候。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，针对所述气候偏好和/或所述影响因素的变化模拟所述能量消耗，分别针对所述房间用户的分布(d1、...、dn)确定敏感度值(s1、...、sn)，所述敏感度值量化在所述气候偏好和/或所述影响因素的变化的情况下所述能量消耗的变化，并且根据所确定的敏感度值(s1、...、sn)确定所述节能分布(d2)。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，读入关于通过房间用户对所述房间(r)的占用的要预期的波动的波动说明，并且根据所述波动说明确定所述节能分布(d2)。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，检测通过房间用户对所述房间(r)的当前占用，并且根据所述当前占用确定所述节能分布(d2)。12.一种用于将房间(r)的室内气候与房间用户的气候偏好进行比较的装置(a)，所述装置被设立用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。13.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品被设立用于执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法。14.一种计算机可读存储介质，具有根据权利要求13所述的所存储的计算机程序产品。

技术总结
为了将室内气候与房间用户的气候偏好(T1、T2)进行比较，读入房间用户的气候偏好(T1、T2)。此外，检测对室内气候的物理影响因素(EF、WD)并且馈入到模拟器(SIM)中用于模拟室内气候。借助于模拟器(SIM)根据所检测的影响因素(EF、WD)针对房间用户在房间(R)中的不同分布(D1、...DN)分别模拟能量消耗(E1、...、EN)用于使室内气候适配于气候偏好(T1、T2)。然后根据所模拟的能量消耗(E1、...、EN)确定房间用户的节能分布(D2)。此外，根据所述节能分布(D2)输出针对房间用户的位置配给说明(POS)。(D2)输出针对房间用户的位置配给说明(POS)。(D2)输出针对房间用户的位置配给说明(POS)。


技术研发人员：H
受保护的技术使用者：西门子股份公司
技术研发日：2022.01.20
技术公布日：2023/9/16