DE69416353T2

DE69416353T2 - Temperaturregelsystem mit einer Steuerungszentrale für Thermostaten

Info

Publication number: DE69416353T2
Application number: DE69416353T
Authority: DE
Inventors: Ronald J. Liebl; Paul W. Madaus
Original assignee: Johnson Service Co
Current assignee: Johnson Service Co
Priority date: 1993-07-12
Filing date: 1994-07-04
Publication date: 1999-10-14
Anticipated expiration: 2014-07-05
Also published as: US5361982A; MX9404360A; CA2123727A1; EP0634714B1; JPH07145987A; EP0634714A2; CA2123727C; EP0634714A3; AU663652B2; AU6337994A; DE69416353D1

Description

Fachgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Thermostate für die Steuerung von elektrischen Heizungs- und Kühlvorrichtungen. Die Vorrichtungen werden gesteuert, um die Temperatur an einer bestimmten Stelle (Zone) in einem Gebäude innerhalb eines ausgewählten Temperaturbereiches einzuhalten. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Temperatursteuerungssystem mit einer Anzahl von Thermostaten. Die Thermostate stehen mit einer Steuereinrichtung über die Stromleitungen eines Gebäudes in Verbindung, wobei die Steuereinrichtung die Temperatursollwerte an den Thermostaten verändert.

Hintergrund der Erfindung

Gegenwärtig weist ein Gebäude mit einer elektrischen Mehrzonen- Heizung Zonen mit einer oder mehreren Heizungseinheiten (elektrische Widerstands-Sockelheizkörper oder Umlaufluft-Heizkörper) auf, die jeweils durch einen Thermostat gesteuert werden. Die Thermostate sind normalerweise von dem Typ, der einen Schaltungsaufbau für das Schalten der Heizungseinheiten auf EIN und AUS aufweist, basierend auf einem Vergleich zwischen einem Temperatursollwert und der in der jeweiligen Zone überwachten Temperatur. Insbesondere können die Thermostate mechanische oder elektrische Komponenten und Ausgestaltungen verwenden, um die Sollwert- und die aktuellen Temperaturen zu vergleichen und, basierend auf dem Vergleich, die Heizungseinheiten auf EIN und AUS zu schalten.
Rückstellthermostate sind in Gebäuden üblich geworden, die aus Energiespargründen durch eine einzige Heizungseinheit (Zentralofen) beheizt werden. Die zusätzlichen Kosten dieser Thermostate verhindern jedoch, daß sie für bestimmte Gebäude mit elektrischer Mehrzonen-Heizung und mehreren Thermostaten kosteneffektiv sind. Weiterhin ist zu verzeichnen, daß es selbst dann, wenn Rückstellthermostate in jeder Zone installiert sind, eine mühsame Aufgabe wäre, die Rückstellwerte für jeden Thermostat einzuhalten und zu korrigieren. So würde es zum Beispiel für ein Gebäude, wie ein Haus mit zehn Räumen, von denen jeder als eine separate Zone durch Rückstellthermostate gesteuert wird und jeder vier Temperatureinstellungen für jeden Wochentag hat, für den Benutzer erforderlich sein, anfangs 28 Einstellungen an zehn Stellen einzustellen und einzuhalten, d. h. insgesamt 280 Einstellungen.
Es wäre daher vorteilhaft, eine zentrale Steuerungseinrichtung für das Speichern und das Aktualisieren der Temperaturen zur Verfügung zu stellen, wobei auch eine örtliche Temperaturmessung und eine wählbare Temperatursteuerung vorgesehen sein sollte. Vorhandene Gebäude sind jedoch gegenwärtig der größte Markt für das Installieren solcher Systeme mit zentraler Steuerung und bekanntlich sind vorhandene Gebäude, wie zum Beispiel Häuser, hinsichtlich von Verbindungselementen, wie sie zwischen einer zentralen Steuerungseinrichtung und den Thermostaten für jede Zone erforderlich sind, schwierig zu installieren. Daher würde es auch vorteilhaft sein, eine zentrale Steuerungseinrichtung und mehrere Thermostate vorzusehen, die unter Verwendung eines Mediums kommunizieren, das keine Verlegung von Leitungen erfordert.
WO 90/00705 offenbart ein Steuerungssystem für eine Klimaanlage mit einer oder mehreren Klimaeinheiten für eine Anzahl von Zonen. Eine zentrale Steuerungseinrichtung steuert den Betrieb der Klimaeinheit und empfängt ein Eingangssignal von einer Anzahl von Temperatursensoren, die in jeder der Zonen angeordnet sind. Eine Einrichtung für das Einstellen der Zieltemperatur ermöglicht es dem Benutzer, für jede Zone eine entsprechende Zieltemperatur einzustellen. Eine zentrale Steuerungseinrichtung enthält eine logische Schaltung, die das jeweilige Zieltemperatursignal für jede Zone von der Zieltemperatureinstelleinrichtung empfängt und auf den Temperatursensor reagiert, um die Zonen zu bestimmen, die erhitzte Luft oder gekühlte Luft erfordern.
WO 90/08293 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Steuerung und Aufrechterhaltung einer Luftzirkulation in einer Klimaanlage. Die Klimaanlage weist eine oder mehrere Klimageräte für das Erzeugen der gewünschten Strömungen und ein oder mehrere Rohrleitungssysteme für das Leiten der Strömungen in die gewünschten Räume auf. Die Steuerungseinheiten senden Steuerungssignale zu einer zentralen Steuerungseinheit hin und her, um die Position der Anzahl der Dämpfungseinrichtungen zwecks Steuerung des Luftstromes durch das Rohrleitungsnetzwerkes zu steuern.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt ein Temperatursteuerungssystem zur Verfügung, wie es in Patentanspruch 1 beansprucht ist.
Das System weist eine Anzahl von Thermostaten auf, die jeder mit einer zugehörigen Energieübertragungseinheit gekoppelt sind, wobei jeder Thermostat den Betrieb der Energieübertragungseinheit steuert, um die Temperatur der jeweiligen Zone innerhalb eines Bereiches eines Temperatursollwertes für die Zone zu halten. Der Sollwert wird durch einen Benutzer durch eine Eingabeeinrichtung, wie zum Beispiel eine Kleintastatur, eingegeben und in einer Speichereinrichtung, wie zum Beispiel einem digitalen Speicher gespeichert. Der Thermostat steuert auf Basis eines Vergleiches der Temperatur der Zone, wie sie an einem Temperatursensor abgefühlt wird, und der Sollwerttemperatur die Ener gieübertragungseinheit. Die Thermostate weisen weiterhin eine Kommunikationsschnittstelle auf, die es den Thermostaten ermöglicht, mit anderen Einrichtungen über die Stromleitungen eines Gebäudes zu kommunizieren.
Das System weist weiterhin eine zentrale Steuerungseinheit auf, die eine Kommunikationsschnittstelle enthält, die es der Steuerungseinheit ermöglicht, über die Stromleitungen mit den Thermostaten des Systems zu kommunizieren. Die zentrale Steuerungseinheit steuert die wechselnden Temperatursollwerte, die den Zeitwert betreffen, wobei die Werte über eine Benutzerschnittstelle eingegeben und modifiziert werden können. Ein Prozessor in der Einheit hält einen aktuellen Tageszeitwert aufrecht und führt wahlweise die wechselnden Temperatursollwerte, die den Zeitwert betreffen, der dem augenblicklichen Tageszeitwert entspricht, der Steuerungs-Kommunikationsschnittstelle zu. Die Steuerungs- Kommunikationsschnittstelle überträgt die Rückstellsignale, die die wechselnden Temperatursollwerte betreffen, über die Stromleitungen zu den Thermostaten. Nach Empfang der wechselnden Temperatursollwerte vergleichen die Thermostate die Zonentemperatur mit den wechselnden Werten und nicht mit den Zonensollwerten, um die zugehörigen Energieübertragungseinheiten zu steuern.
In einer Ausführung des Systems können die Sollwerte und die Zeitwerte ferner bezüglich von Adresswerten gespeichert werden, die jeweils zu einem Thermostat gehören. Somit können unterschiedliche Temperatursollwerte gespeichert und je nach den Systemanforderungen dem jeweiligen Thermostat zugeführt werden.
Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin einen Thermostat für die Kommunikation mit einer zentralen Steuerung eines Temperatursteuerungssystems für die Steuerung der Temperatur in den Heizungszonen eines Gebäudes zur Verfügung. Die Zonen sind jede mit zumindest einer elektrischen Heizeinrichtung verbunden, wobei der Thermostat den Betrieb der Heizeinrichtung steuert, um die Temperatur der Zone innerhalb eines vorbestimmten Bereiches eines Temperatursollwertes für die Zone zu halten. Der Sollwert wird durch einen Benutzer über eine Eingabeeinrichtung, wie zum Beispiel eine Kleintastatur, eingegeben und in einer Speichereinrichtung, wie zum Beispiel einem digitalen Speicher, gespeichert. Der Thermostat steuert die Heizeinrichtung auf Basis eines Vergleiches der Temperatur der Zone, wie sie an einem Temperatursensor abgefühlt wird, mit dem Temperatursollwert. Die Thermostate weisen auch eine Kommunikationsschnittstelle auf, die es den Thermostaten ermöglicht, mit den anderen Einrichtungen über die Stromleitungen eines Gebäudes zu kommunizieren.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer Thermostatsteuerung; und
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm einer zentralen Thermostatsteuerungseinheit.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführung

Bezugnehmend auf die Zeichnungen weist die bevorzugte Ausführung des Temperatursteuerungssystems eine Anzahl von Thermostatsteuerungen auf, wie zum Beispiel die Steuerung 10, die in Fig. 1 dargestellt ist, und eine zentrale Thermostatsteuerungseinheit, wie zum Beispiel die Einheit 12, die in Fig. 2 dargestellt ist. Die Thermostatsteuerungen 10 sind dazu ausgestaltet, um den Betrieb der Energieübertragungseinheiten 14, wie zum Beispiel eine Sockelheizungseinheit oder eine Klimaeinheit, zu steuern. Die Energieübertragungseinheiten 14 gehören jeweils zu einer Heizungs- oder Kühlungszone in einem Gebäude und haben normalerweise zwei Zustände, die einen Ruhezustand und einen Energieübertragungszustand beinhalten.
Somit steuert für eine Zone, die durch eine Einheit 14 beheizt oder gekühlt wird, eine Thermostatsteuerung 10 den Betrieb der Einheit 14, um die Temperatur innerhalb der Zone auf einem Niveau zu halten, das von dem Bewohner definiert ist. Wenn sich in einem speziellen Gebäude eine Anzahl von Zonen befindet und jede Zone eine Thermostatsteuerung 10 und eine zugehörige Einheit 14 oder eine Gruppe von Einheiten 14 aufweist, stellt die zentrale Thermostatsteuerungseinheit 12 eine Temperaturrückstellungmöglichkeit (für das Heizen) oder eine Temperaturhochstellungsmöglichkeit (für das Kühlen der Luft) für alle Thermostatsteuerungen zur Verfügung.
Nun auf Fig. 1 bezugnehmend, weist die Thermostatsteuerung 10 ein Gehäuse 15, einen Mikroprozessor 16, eine Anzeige 18, einen Temperatursensor 20, einen normalerweise offenen Umgehungsschalter 22 und ein Temperatursollwert-Einstellpotentiometer 24 auf. Der Mikroprozessor 16 kann zum Beispiel ein Typ sein, der von Motorola hergestellt wird und die Modellnummer 68HC05P8 trägt. Dieser Mikroprozessortyp weist einen internen Analog/Digital- Wandler (A/D) 26 und einen internen Speicher 28 auf. Der Speicher 28 ist ausreichend groß genug, um die Programmierung und die Temperatursollwerte zu speichern. Der Temperatursensor 20 ist vorzugsweise ein analoges Gerät, das mit dem A/D 26 gekoppelt ist und sich in dem Gehäuse der Steuerung 10 befinden kann oder das unter Verwendung geeigneter Leiter- und Schaltungskomponenten außerhalb des Gehäuses angebracht ist, um den Sensor 20 in Abhängigkeit von den Systemanforderungen mit dem A/D 26 zu koppeln.
Der Umgehungsschalter 22 ist mit dem Mikroprozessor 16 gekoppelt, um es dem Mikroprozessor 16 zu ermöglichen, eine aus der Anzahl der Sollwerttemperaturen (z. B. zwei Temperaturwerte) zu wählen, die in dem Speicher 28 zum Zwecke der Steuerung der Einheit 14 gespeichert sind. Das Potentiometer 24 ist mit dem Analog/Digital-Wandler des Mikroprozessors 16 gekoppelt, wobei der Mikroprozessor 16 periodisch den Wert (Abweichungswert) überwacht, der von dem A/D 26 erzeugt wird und der dem Analogwert an dem Potentiometer 24 entspricht. Der Mikroprozessor 16 verwendet den Abweichungswert, um den gewählten Sollwert inner halb eines vorher festgelegten Bereiches, zum Beispiel 5 Grad, zu modifizieren. Das ermöglicht eine Modifizierung der Temperatur in der zugehörigen Zone innerhalb eines begrenzten Bereiches durch den Bewohner.
Durch Modifikation könnte das Potentiometer 24 durch ein digitales Gerät ersetzt werden, um Digitalwerte, die dem Temperatursollwert entsprechen, direkt dem Mikroprozessor 16 zuführen zu können.
Die Anzeige 18 stellt eine oder mehrere LED's dar, die in geeigneter Weise mit dem Mikroprozessor 16 gekoppelt sind, um anzuzeigen, welcher der in dem Speicher 28 gespeicherten Sollwerte durch den Mikroprozessor 16 verwendet wird, um die Einheit 14 zu steuern. Wenn zum Beispiel der Speicher 28 ausgestaltet ist, einen Rückstell-Sollwert und einen normalen Sollwert zu speichern, würde die Anzeige 18 eine LED aufweisen, die leuchten würde, wenn der Mikroprozessor 16 die Einheit 14 auf Basis des Rückstell-Sollwertes steuert. Wenn somit ein Benutzer den Umgehungsschalter 22 betätigt, um zwischen den Sollwerten umzuschalten, erkennt die LED den Sollwert, der zu dieser Zeit von dem Mikroprozessor 16 verwendet wird.
Alternativ könnte die Anzeige 18 auch eine LCD-Anzeige sein, die in geeigneter Weise mit dem Mikroprozessor 16 gekoppelt ist, der eine alphanumerische Meldung erzeugt, die dem Sollwert entspricht, der verwendet wird, um die Einheit 14 zu steuern. Bei Verwendung der LCD-Anzeige kann der Mikroprozessor 16 auch programmiert sein, um die Zonentemperatur auf Basis der vom Sensor 20 abgefühlten Temperatur anzuzeigen.
Die Thermostatsteuerung 10 weist auch eine Kommunikationsschaltung 30, eine Stromversorgungsschaltung 32 und einen Steuerungsschalter für die Stromversorgung 34 auf. Beispielsweise kann die Kommunikationsschaltung 30 von dem Typ sein, der Kommunikation über die Stromleitungen (120 V Wechselstrom) 36 und 38 eines Gebäudes unter Verwendung des Konsumelektronik-Bus (CEBus)-Pro tokolls der Electronic Industry Association (EIA) ermöglicht. (Beispielsweise könnte die Kommunikation auch eine Spreizspektrumsfunkfrequenz verwenden). Spezifischer ist die Schaltung 30 vorzugsweise von dem Typ, der eine Intellon Spread Spectrum Power Modem integrierte Schaltung enthält und eine zugehörige Schnittstellen-Schaltungsanordnung, wie sie in der überarbeiteten Auflage 0.3 der Intellon Advance Information vom 26. Februar 1992, bezogen auf das CEBus Spread Spectrum Power Line Modem (Spreizspektrum-Stromleitungs-Modem), offenbart ist, wobei die vollständige Offenbarung davon als Bezugsquelle hierin einbezogen ist. Bei Betätigung ermöglicht es die Kommunikationsschaltung 30 dem Mikroprozessor 16, mit den anderen Einrichtungen, wie zum Beispiel mit der Steuerungseinheit 12 über die Stromleitungen 36 und 38 eines Gebäudes zu kommunizieren. Somit dienen die Stromleitungen gleichzeitig als elektrische Leitungen (zum Beispiel 240 V Wechselstrom bei 10-40 Ampere) und als Datenkanäle. Die Schaltung 30 ist mit den Anschlüssen des Mikroprozessors 16 gekoppelt, um eine bidirektionale Kommunikation zwischen dem Mikroprozessor 16 und der Schaltung 30 zur Verfügung zu stellen. Die Schaltung 30 ist weiterhin mit den Stromleitungen 36 und 38 des jeweiligen Gebäudes gekoppelt, um eine bidirektionale Kommunikation zwischen den Steuerungseinrichtungen 10 und 12 zur Verfügung zu stellen.
Die Stromversorgung 32 ist mit den Stromleitungen des Gebäudes, mit dem Mikroprozessor 16 und mit der Kommunikationsschaltung 30 gekoppelt, um Niederspannungs-Strom (zum Beispiel 5 V) an dem Mikroprozessor 16 und an der Schaltung 30 zur Verfügung zu stellen. Der Stromversorgungs-Steuerungsschalter 34 kann in seiner Form vielfältig sein und eine Relais- und Transistoranordnung, oder einen Doppelwegthyristor enthalten. Bei Betätigung ist der Schalter 34 mit den Stromleitungen 36 und 38 in Reihe mit der Einheit 14 verbunden, um die Stromversorgungsschaltung für die Einheit 14 zu öffnen und zu schließen. Der Schalter 34 ist mit dem Mikroprozessor 16 gekoppelt und der Mikroprozessor 16 steuert den Zustand des Schalters 34, der wiederum steuert, ob die Einheit 14 sich in einem Ruhezustand oder in einem Energieübertragungszustand (z. B. Heizen oder Kühlen) befindet.
Bei Betätigung wird die Thermostatsteuerung 10 von den Stromleitungen 36 und 38, die den Strom für die Einheit 14 liefern, mit Strom versorgt. Die Steuerung 10 überwacht die Temperatur, wie sie an dem Temperatursensor 20 abgefühlt wird, in der Zone, zu der die Einheit 14 gehört, um den Zustand der Einheit 14 zu steuern und um die Temperatur in der Zone bei einer Temperatur zu halten, die annähernd die gleiche ist, wie der gewählte Temperatursollwert (zum Beispiel für die Rückstell- oder die Normaltemperatur), der in Speicher 28 gespeichert ist. (Im allgemeinen würde der Sollwert als der normale Sollwert angesehen werden, der die wünschenswerteste Temperatur für eine Zone ergibt, wogegen ein Rückstell- oder Hochstell-Sollwert Energieeinsparungen auf Kosten dessen mit sich bringt, daß eine weniger wünschenswerte Temperatur in der Zone vorhanden ist.) Wie vorher angeführt, erzeugt der Sensor 20 ein der Temperatur der Zone entsprechendes Spannungssignal, das A/D 26 zugeführt wird. Der Mikroprozessor 16 ist programmiert, um periodisch den von A/D 26 erzeugten Wert abzufragen, der dem Signal an dem Sensor 20 entspricht, diesen Wert mit dem gewählten Temperatursollwert, der in dem Speicher 28 gespeichert ist, zu vergleichen und den Schalter auf Basis der Differenz zwischen diesen Werten zu steuern. In der vorliegenden bevorzugten Ausführung ist der Mikroprozessor 16 programmiert, um den Schalter 34 zu schließen, wenn der Wert von A/D 26 außerhalb eines Temperaturbandes um den in dem Speicher 28 gespeicherten Temperatursollwert liegt. Weiterhin kann der Mikroprozessor 16 programmiert sein, um vorausschauende Berechnungen auszuführen, die dazu dienen, Überschreitungen und periodische Temperaturschwankungen zu verringern.
Bezugnehmend auf Fig. 2 weist eine zentrale Thermostatsteuerungseinheit 12 ein Gehäuse 39, einen Mikroprozessor 40, eine Kleintastatur 42, eine Anzeige 44, eine Kommunikationsschaltung 46, eine Stromversorgung 48 und eine Batterie-Zusatzschaltung 50 auf. Der Mikroprozessor 40 ist ebenfalls von dem Typ, der die Modellnummer 68HC05P8 trägt, von der Motorola Corporation hergestellt wird und einen internen Speicher 52 enthält. In der vorliegenden Ausführung ist der interne Speicher 52 dazu ausgestaltet, die Programmierung und die Daten zu speichern, die für den Betrieb der Steuerungseinheit 12 erforderlich sind. Beispielsweise speichert in der vorliegenden Ausführung der Speicher 52 die Temperaturrückstellsollwerte, die Temperaturhochstellsollwerte und die normalen Temperatursollwerte und die dazugehörigen Tageszeitwerte. Die Tageszeitwerte können sowohl Informationen über den spezifischen Wochentag als auch über die spezifische Tageszeit enthalten.
Die Kleintastatur 42 ist mit dem Mikroprozessor 40 gekoppelt und weist eine Anzahl von Tasten auf (zum Beispiel 6 Tasten). Der Mikroprozessor 40 ist programmiert, um mit der Kleintastatur 42 verbunden zu sein und es dem Benutzer zu ermöglichen, die Tasten der Kleintastatur 42 zu betätigen, um die Rückstell-Temperatursollwerte (bei Kühlung die Hochstell-Temperatursollwerte), die normalen Sollwerttemperaturwerte und die zugehörigen Tageszeitwerte, die in dem Speicher 52 gespeichert sind, zu modifizieren. Die Anzeige 44 ist ebenfalls mit dem Mikroprozessor 40 gekoppelt, wobei der Mikroprozessor 40 ein Programm aufweist, das es dem Mikroprozessor 40 ermöglicht, die Anzeige 44 in geeigneter Weise zu treiben, um Werte anzuzeigen, die die Rückstell-, Hochstell- und die normalen Sollwerte, die zugehörigen Tageszeitwerte und verschiedene andere Informationen, wie zum Beispiel Benutzeranleitungen oder Codes, darstellen.
Die Kommunikationsschaltung 46 ist im wesentlichen die gleiche, wie die Kommunikationsschaltung 30 und ist über den Datenbus 54 mit dem Mikroprozessor 40 und mit den Stromleitungen 36 und 38 gekoppelt. Die Stromversorgung 48 ist mit den Stromleitungen 36 und 38 gekoppelt und stellt Niederspannungs-Strom (zum Beispiel 5 V) für den Betrieb des Mikroprozessors 40 und der Kommunikationsschaltung 46 zur Verfügung. Die Batterie-Zusatzschaltung 50 ist mit dem Mikroprozessor 40 gekoppelt. Die Schaltung 50 ist vorgesehen, um die Stromversorgung an dem Mikroprozessor 40 aufrechtzuerhalten, so daß die Informationen in dem Speicher 52 selbst in dem Falle erhalten bleiben, wenn der Strom in den Leitungen 36 und 38 für einen Zeitraum unterbrochen ist, der ausreicht, einen Stromausfall von der Stromversorgung 48 zu bewirken.
Zusätzlich zu der vorher behandelten Programmierung kann der Mikroprozessor 40 auch programmiert werden, um Adressdaten, die zu den Temperatursollwerten (Rückstellsollwerte, Hochstellsollwerte und Normalsollwerte) gehören, und die zugehörigen Tageszeitwerte zu speichern. Während des Betriebes erzeugt die Programmierung des Mikroprozessors 40 kontinuierlich einen aktuellen Tageszeitwert und einen Wochentagswert auf Basis des periodischen Durchlaufens des zu dem Mikroprozessor 40 gehörenden Taktes.
Wenden wir uns nun dem Gesamtbetrieb des Temperatursteuerungssystems zu. Die Thermostatsteuerungen 10 und die Thermostatsteuerungseinheit 12 kommunizieren in einer bidirektionalen Weise über die Stromleitungen 36 und 38 des jeweiligen Gebäudes. In einer Ausführung des Systems, ist jede der Thermostatsteuerungen 10 einer spezifischen Adresse zugeordnet, die die jeweilige Steuerung 10 erkennt. Der Mikroprozessor 40 ist programmiert, es dem Benutzer zu ermöglichen, die Temperatursollwerte und die dazugehörigen Tageszeit- und Wochentagswerte betreffend einer speziellen Adresse (einer speziellen Thermostatsteuerung 10) zu speichern. Das gestattet es dem Benutzer, Rückstelltemperaturen zur Verfügung zu stellen, die auf jede Zone in dem Gebäude zugeschnitten sind.
Um die Programmierung des Mikroprozessors 40 zu vereinfachen und die Speichergrößenanforderungen zu verringern, kann es vorteilhaft sein, nur einen Satz von Sollwerten für die Tageszeit- und Wochentagswerte zur Verfügung zu stellen, die allen Steuerungen 10 ohne Bezugnahme auf die Adresse zugeführt werden.
Bei Betrieb funktionieren die Thermostatsteuerungen 10, wie vorher beschrieben wurde, unabhängig von den Steuerungseinheiten 12, um die zugehörige Zone innerhalb eines Bereiches von Temperatursollwerten zu halten, wie sie in dem Speicher 28 gespeichert sind. Im allgemeinen steuern die Steuerungseinheiten 12 die Zuführung der Rückstellsollwerte, der Hochstellsollwerte und der normalen Sollwerte zu jeder der Thermostatsteuerungen 10. Genauer ausgedrückt, ist der Mikroprozessor 40 programmiert, um die aktuelle Tageszeit zu überwachen, die aktuelle Tageszeit mit den in dem Speicher 52 gespeicherten Tageszeitwerten zu vergleichen und Datensignale zu der Kommunikationsschaltung 46 zu übertragen, die den Adressen und den zugehörigen Rückstell- oder Hochstell-Temperatursollwerten entsprechen, die über die Stromleitungen 36 und 38 zu den Thermostatsteuerungen 10 übertragen werden. In Reaktion darauf übertragen die Kommunikationsschaltungen 30 der Thermostatsteuerungen 10 die Rückstell-Temperatursollwertdaten, die Hochstell-Temperatursollwertdaten und die normalen Temperatursollwertdaten, die zu den jeweiligen Adressen gehören, zu dem Mikroprozessor 16. Danach speichert der Mikroprozessor 16 die Rückstell-Temperatursollwerte, die Hochstell- Temperatursollwerte und die normalen Temperatursollwerte, die den über die Stromleitungen 36 und 38 übertragenen Daten entsprechen, in den Speicher 28. Der Mikroprozessor 16 steuert die Temperatur in der zugehörigen Zone auf Basis des Temperatursollwertes, wie er durch die Taste 24 gewählt wurde. Somit würde beim Heizen die Taste 24 gestatten, daß der Benutzer entweder den Rückstell- oder den normalen Temperatursollwert wählen kann und daß der Benutzer beim Kühlen entweder den Hochstell- oder den normalen Temperatursollwert wählen kann.
Je nach Anwendung kann es vorteilhaft sein, Zonentemperaturen zu der Steuerungseinheit 12 zu übertragen, die zu einer speziellen Thermostatsteuerung 10 gehören. In dieser Situation ist der Mikroprozessor 40 programmiert, Datenanforderungssignale über die Stromleitungen 36 und 38 zu den Steuerungen 10 zu übertragen. Auf solche Signale reagieren die Steuerungen 10 mit dem Übertragen von Signalen, die die Temperatur darstellen, die an dem zugehörigen Sensor 20 abgefühlt wurde, zu der Steuerungseinheit 12 über die Stromleitungen 36 und 38.
Mit der vorher beschriebenen Auslegung und Programmierung der Mikroprozessoren 16 und 20 kann die Rückstell- oder Hochstell- Thermostatsteuerung an jeder Thermostatsteuerung 10 für jede Zone in einem Gebäude ausgeführt werden. Weiterhin kann durch das Vorsehen eines Umgehungsschalters 22 und eines Potentiometers 24 an jeder Steuerung 10 der Bewohner die normale Zonentemperatur wählen oder die Rückstell- oder Hochstelltemperaturen innerhalb eines eingegrenzten Bereiches modifizieren.
Die Thermostatsteuerungen 10 können so modifiziert werden, daß sie Bewohnungssensoren enthalten, die mit dem Mikroprozessor 16 gekoppelt sind. Der Zweck der Bewohnungssensoren ist es, ein Signal zu erzeugen, wenn eine Zone bewohnt ist. Auf Basis dieses Signals umgehen die Mikroprozessoren 16 die Rückstell- oder Hochstell-Temperaturwerte mit dem normalen Temperatursollwert, der in dem Speicher 28 gespeichert ist, um die Temperatur in der jeweiligen Zone auf Basis des normalen Temperatursollwertes zu steuern und nicht auf Basis des Hochstell- oder Rückstell-Temperaturwertes. Das gestattet eine Rückstell- oder Hochstell-Steuerung für alle Thermostatsteuerungen 10 in einem Systems während ebenfalls der Komfort in den Zonen gesichert wird, die bewohnt sind.
Durch weitere Modifikation kann die Steuerungseinheit 12 programmiert werden, die Thermostateinheiten 10 zu steuern, um die Gesamtanzahl der Heizungseinheiten 14, die während einer vorgegebenen Zeit eingeschaltet sind, zu begrenzen. Wenn zum Beispiel ein Gebäude acht Einheiten 10 hat, jede mit einer zugehörigen Einheit 14, könnte das System so betrieben werden, daß nur vier Einheiten 14 zu einer vorgegebenen Zeit heizen. Dieser Typ der "Belastungsverschiebung" spart Energie ein und kann mit einem Versorgungsbedarf-Verwaltungsprogramm koordiniert werden.
Wenn auch die vorhergehende Beschreibung das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung ist, ist es doch so zu verstehen, daß die Erfindung nicht auf die dargestellte spezifische Form eingeschränkt ist. Wenn zum Beispiel ein System mit Klimageräten verwendet wird, würden die Schalter 34 die Zuführung der Elektroenergie zu den Geräten steuern. Somit kann das System beim Heizen oder Kühlen von mehreren Zonen Energie sparen. Durch weitere Modifikation kann die zentrale Thermostatsteuerungseinheit 12 als eine alleinstehende Einheit ausgestaltet sein, die einfach an einen Ausgang angeschlossen wird, der mit den Stromleitungen 36 und 38 verbunden ist oder sie kann als Teil einer der Thermostatsteuerungen 10 ausgestaltet sein, die in dem System verwendet werden. Durch Einbeziehen der Komponenten der Steuerungseinheit 12 in die Steuerung 10 können bestimmte Kosten eliminiert werden, zum Beispiel die Kosten für die zusätzliche Stromversorgung und die Kommunikationsschaltung, die für separate Einheiten erforderlich sind. Verschiedene andere Substitutionen, Modifikationen, Veränderungen und Weglassungen können in der Konstruktion und Anordnung der Elemente der bevorzugten Ausführung zur Ausführung kommen, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Patentansprüchen zum Ausdruck gebracht wird.

Claims

1. Temperatursteuerungssystem für Mehrzonen-Temperatursteuerung in einem Gebäude, das aufweist:

eine Anzahl von Engergieübertragungseinheiten (14), die jeweils dazu ausgestaltet sind, um Energie relativ zu einer jeweiligen Zone zu übertragen, und die jede einen Ruhezustand und einen Energieübertragungszustand haben;

eine Anzahl von Thermostaten (10), die jeder mit einer zugehörigen Energieübertragungseinheit gekoppelt sind, wobei jeder Thermostat (10) aufweist:

eine Datenspeichereinrichtung (28), die dazu ausgestaltet sind, um Adressdaten zu speichern, die dem jeweiligen Thermostaten und Zonentemperatursollwerten entsprechen,

einen Temperatursensor (20), der dazu ausgestaltet ist, um ein Zonentemperatursignal zu erzeugen, das der Temperatur in der jeweiligen Zone entspricht,

eine Thermostat-Kommunikationsschnittstelle (30), eine Steuerungssignalausgabe, und

einen Thermostat-Prozessor (16), der funktional mit der Speichereinrichtung (28) und dem Sensor (20) gekoppelt ist,

außerdem dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessor (16) dazu ausgestaltet ist, um einen Wert des Zonentemperatursignals mit dem Zonentemperatursollwert zu vergleichen, der in der Datenspeichereinrichtung (28) gespeichert ist, und ein Steuerungssignal auszugeben, das dem Vergleich entspricht, wobei das Steuerungssignal an der Steuerungssignalausgabe ausgegeben wird;

eine Anzahl von Steuerungsschaltungen, die jeweils zwischen einer der Steuerungssignalausgaben und der jeweiligen Energieübertragungseinheit (14) gekoppelt und dazu ausgestaltet sind, um den Zustand der jeweiligen Energieübertragungseinheit (14) auf Basis des jeweiligen Steuerungssignals zu steuern; und

eine zentrale Steuerungseinheit (12), die aufweist:

eine zentrale Speichereinrichtung (52), die dazu ausgestaltet ist, um Temperatursollwerte betreffend Zeitwerte und Thermostat-Adressdaten zu speichern,

eine Benutzerschnittstelle (42), die funktional mit der Speichereinrichtung (52) gekoppelt und dazu ausgestaltet ist, um es einem Benutzer zu ermöglichen, die Temperatursollwerte, die Zeitwerte und die Adressdaten zu modifizieren,

eine zentrale Steuerungs-Kommunikationsschnittstelle (46), die mit der Thermostat-Kommunikationsschnittstelle (30) gekoppelt ist,

einem Steuerungsprozessor (40), der mit der zentralen Speichereinrichtung (52) und der zentralen Steuerungs-Kommunikationsschnittstelle (46) gekoppelt ist, wobei

der Prozessor (40) dazu ausgestaltet ist, um einen aktuellen Tageszeitwert zu erzeugen und um wahlweise die Temperatursollwerte, die den Zeitwert betreffen, der gleich dem augenblicklichen Tageszeitwert ist, der Steuerungs-Kommunikationsschnittstelle (46) zuzuführen, und

die zentrale Steuerungs-Kommunikationsschnittstelle (46) dazu ausgestaltet ist, um wahlweise Sollwertsignale, die den Temperatursollwerten entsprechen, auf Basis der Thermostat-Adressdaten zu den Thermostaten (10) zu übertragen;

wobei die Thermostaten (10) Zonentemperatursollwerte, die den Sollwertsignalen entsprechen, betreffend die jeweiligen Thermostat-Adressdaten, in ihrer jeweiligen Datenspeichereinrichtung (28) speichern, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß die Thermostat-Prozessoren (16) anschließend den Wert der Temperatursignale mit den Zonentemperatursollwerten vergleichen, die in der Speichereinrichtung (28) gespeichert sind, und Steuerungssignale, die diesem Vergleich entsprechen, den jeweiligen Steuerungsausgaben zuführen, und

dadurch gekennzeichnet, daß die Thermostat- und die zentralen Steuerungs-Kommunikationsschnittstellen eine Anzahl von bidirektionalen Netzleitungs-Kommunikationsschnittstellen (36, 38) sind, und

daß die Netzleitungen des Gebäudes die Kommunikationsschnittstellen (36, 38) miteinander koppeln.

2. System nach Anspruch 1, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß die Energieübertragungseinheiten (14) Heizwiderstände sind und jede Steuerungseinheit (12) zumindest einen dieser Heizwiderstände mit zumindest einem der Stromleitungen koppelt.

3. System nach Anspruch 1, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß die Energieübertragungseinheiten (14) Klimageräte sind und jede Steuerungseinheit (12) zumindest eines der Klimageräte mit zumindest einer der Stromleitungen koppelt.

4. System nach Anspruch 1, außerdem gekennzeichnet durch eine Niederspannungs-Energieversorgung (32, 48), die mit den Stromleitungen (36, 38), dem Steuerungsprozessor (40) und dem Thermostat-Prozessor (16) gekoppelt ist.

5. System nach Anspruch 1, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Niederspannungs-Energieversorgung (48) mit den Stromleitungen (36, 38) und dem Steuerungsprozessor (40) gekoppelt ist, und daß eine zweite Niederspannungs-Energieversorgung (38) mit den Stromleitungen (36, 38) und dem Thermostat-Prozessor (16) gekoppelt ist.

6. System nach Anspruch 1, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der Thermostaten (10) einen Umgehungsschalter (22) aufweist, der mit dem jeweiligen Prozessor (16) gekoppelt und durch einen Benutzer betätigbar ist, um ein Umgehungssignal zu dem jeweiligen Prozessor (16) zu leiten, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß der Thermostat-Prozessor (16) in Reaktionen auf die Betätigung des Umgehungs schalters (22) den Wert der Temperatursignale mit einem normalen Temperatursollwert vergleicht, der in der jeweiligen Datenspeichereinrichtung (28) gespeichert ist, und Steuersignale, die dem Vergleich entsprechen, der jeweiligen Steuerungsausgabe zuführt.