ENERGIE SPAREN. mit NiQ Testresultate 2013/14. neurobat.net

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1 ENERGIE SPAREN mit NiQ Testresultate 2013/14 neurobat.net

2 ENERGIE SPAREN mit NiQ Testresultate 2013/14 2 Cool statt heiss Der NiQ-Heizungsregler von Neurobat sorgt für komfortable Temperaturen. Wer kennt die Situation nicht: An einem Dienstagnachmittag im März trifft man sich im Sitzungszimmer. Die Heizung läuft und die Sonne strahlt durch die Fenster in den Raum. Der Raum wärmt sich auf, die Konzentration lässt nach. Sonderbar, denn der Raum ist mit einem Thermostaten ausgestattet. Obwohl wir im Zeitalter des «Internets der Dinge» leben und überall Smartphones, Sofortkommunikation und WLAN nutzen, schien es bisher nicht möglich, die Raumtemperatur präzise und bedarfsgerecht zu regeln. Doch mit dem kleinen Zusatzgerät NiQ für bestehende Heizungsanlagen wird genau dies nun möglich. Basierend auf der sogenannten «Model Predictive Control»-Familie (MPC) der Regelungssysteme, hat das Schweizer Unternehmen Neurobat AG einen neuen Algorithmus für Heizungsregler entwickelt. Mit diesem lernfähigen Regler lässt sich die Heizwasser-Vorlauftemperatur optimal steuern. Nie wieder werden Sie unter überhitzten Räumen und hohen Heizenergierechnungen leiden. Mehr Komfort bei minimalem Energieverbrauch und damit niedrigere Heizkosten. NiQ ist also die einfache Lösung für die Nachrüstung von Heizungsanlagen. Die neusten Testergebnisse aus den Heizperioden 2013/2014 belegen die Effizienz der NiQ Lösung. Moderne Heizungsregler müssen smart sein und vieles erfassen können: Etwa, dass sich die Familie in einem bestimmten Raum trifft, dass die Sonne scheint bzw. sich hinter den Wolken versteckt, dass ein Raum längere Zeit leer steht usw. Gleichzeitig sollen sie konstant für optimalen Komfort sorgen. Die meisten Heizungsregler sind aber zu wenig feinfühlig und flexibel, um ohne Komforteinbussen die effektiv bestmögliche Nutzung von Heizenergie sicherzustellen. Hier bewährt sich das kleine Zusatzgerät für bestehende Einfamilienhäuser NiQ von Neurobat. Wie funktioniert NiQ? Führt NiQ effektiv zu Energieeinsparungen? Abbildung 1: Neurobat NiQ

3 ENERGIE SPAREN mit NiQ Testresultate 2013/14 3 Energieverbrauch ein Balanceakt Die Energiebilanz eines Gebäudes ist eine komplexe und dynamische Mischung von thermischen Eigenschaften, täglichen und saisonalen Schwankungen der Sonneneinstrahlung, des menschlichen Nutzungsverhaltens, der Windeinwirkungen und «unfreiwilliger» Wärmequellen wie Sonneneinstrahlung auf eine Fläche im Gebäudeinneren, Körperwärme, Abwärme von Anlagen und Maschinen usw. Selbst die raffiniertesten und modernsten Regler arbeiten mit vorgegebenen Heizkurven, sodass sie dieses nichtlineare, dynamische Verhalten nicht einkalkulieren können. Die Technologie von Neurobat «lernt» dagegen laufend Fakten zum thermischen Verhalten des Gebäudes dazu. Sie arbeitet mit Neuro-Fuzzy-Technologie und künstlichen neuronalen Netzwerken so lassen sich unerwartete und selbst nichtlineare Veränderungen der Umweltbedingungen berücksichtigen. Wenn bekannt ist, ob und wann sich Menschen in einem bestimmten Teil des Gebäudes aufhalten, kann die Heizung entsprechend energiesparend angepasst werden. Die Neurobat-Technologie kann sogar Wettervorhersagen erstellen, um den Energieverbrauch zu planen. Diese Vorhersagen beziehen die Schatten von Hügeln, Gebäuden und Bäumen sowie andere Gegebenheiten ein, welche die Sonnenwärme beeinflussen, die das Gebäude im Laufe des Tages aufnimmt. Bei Bäumen ist zudem zu beachten, dass sich die Belaubung mit den Jahreszeiten ändert. Die Auswirkungen dieser Änderungen werden in der Software vorhergesagt. Die Kontrolle der «verfügbaren Wärme» über die Vorlauftemperatur ermöglicht insbesondere bei den (weitverbreiteten) Thermostatventilen eine passende Regulierung der Wärmeabgabe. Dank der Fähigkeit, laufend mehr über das thermische Verhalten eines bestimmten Gebäudes zu lernen, ist sichergestellt, dass die Energienutzung und der Komfort selbst bei Renovationen (neue Isolierungen, neue Wärmequellen usw.) oder bei Änderungen der Umweltbedingungen (Neubauten in der Nachbarschaft, Baumwachstum oder Baumfällaktionen usw.) optimiert werden. Dies gilt auch für Umnutzungen des Gebäudes oder neue Gewohnheiten der Benutzer, etwa bei Verhaltensänderungen und neuen Tagesrhythmen heranwachsender Kinder. NiQ antizipiert, was geschehen wird, und lernt durch Beobachtung, wie sich Heizenergie und Benutzerkomfort am besten verbinden lassen. Die Neurobat-Technologie führt also zu einem geringeren Wärmeaustausch an den Stellen, wo er nicht erforderlich ist und optimiert so den Raumkomfort.

4 ENERGIE SPAREN mit NiQ Testresultate 2013/14 4 Selbstlernende Regelung Das Herzstück der Neurobat-Technologie ist ein patentiertes neuronales Netzwerk. Dieses neuronale Netzwerk ist so programmiert, dass es einen Output anhand einer Reihe von Inputs vorhersagt, nachdem es mit Sätzen experimentell gewonnener Daten geschult wurde; insbesondere mit den massgeblichen Gebäude- und Klimadaten. Die Verarbeitung erfolgt innerhalb eines ausgefeilten Neuro-Fuzzy-Modells. Hier erweisen sich die Neurobat-Produkte als leistungsstärker als diejenigen anderer Anbieter. Während der Lebensdauer eines Neurobat-Produkts werden die Modellparameter laufend angepasst, um den Unterschieden zwischen den vorhergesagten und den effektiven Ergebnissen Rechnung zu tragen. Obwohl die Konvergenz rasch erreicht wird (generell ist das System nach 2 bis 3 Wochen optimal leistungsfähig), lassen sich Faktoren wie beispielsweise Änderungen des Tagesrhythmus von Teenagern, neue Mieter oder neuen Raumaufteilungen jederzeit berücksichtigen. Das NiQ berechnet laufend die beste Vorlauftemperatur für das Gebäude, sowohl in Bezug auf die Energieeffizienz als auch hinsichtlich des Komforts. Eine Informationsübermittlung ans bestehende Heizungsregelungssystem ist nicht nötig. Das NiQ wird ins bestehende Heizsystem integriert und zwischen dem bestehenden Heizungsregelungssystem und dem Aussentemperatursensor installiert (siehe Abbildung 2). NiQ misst u.a. regelmässig die Vorlauftemperatur und passt die vom bestehenden Regelungssystem «wahrgenommene» Aussentemperatur an. Wenn die Vorlauftemperatur z. Bsp. reduziert werden soll, wird NiQ dem bestehenden Regler eine erhöhte Aussentemperatur vorgeben und umgekehrt. So nutzt NiQ die grosse Schwäche von witterungsgeführten Regelungssystemen aus, um ihren Betrieb zu optimieren. Sonnen-Sensor (SRS) Raum- Temperatur- Fühler (RTS) inaktiv setzen Raum- Temperatur- Fühler (RTS) Heizschlange, Radiator Thermostat- Ventile im Referenzraum Aussen- Temperatur- Fühler 1 (OTS1) Rücklauf- Temperatur- Fühler (RFTS) Mischventil Aussen- Temperatur- Fühler 2 (OTS2) Neurobat NIQ Heizungs-Regler Wärmeerzeuger Vorlauf- Temperatur- Fühler (FFTS) Steuersignal für bestehenden Heizungs-Regler (OTSE) Neurobat Abbildung 2: Das NiQ wird zwischen dem bestehenden Heizungsregelungssystem und dem Aussentemperatursensor installiert. Verkabelung einer typischen Installation vor und nach der Installation des NiQ. NiQ kann auch in Anlagen ohne Mischventil installiert werden.

5 ENERGIE SPAREN mit NiQ Testresultate 2013/14 5 Einfache Installation und Wartung Trotz seiner ausgefeilten Technologie benötigt NiQ bei der Inbetriebnahme nur einen einzigen konfigurierbaren Parameter: Den optimalen Sollwert für die Innentemperatur. Damit unterscheidet sich NiQ massgeblich von anderen Heizungsregelungen, die oft mehrere Parameter erfordern. Auch eine Feinabstimmung für Parameter, die sich auf die Heizkurze beziehen, ist überflüssig. Zwei wesentliche Vorteile von NiQ. Die kritische Frage: Wie gut bewährt sich NiQ in der Praxis? Über mehrere Heizperioden wurde NiQ in verschiedenen Gebäuden in der Praxis getestet. Die jüngsten Testergebnisse ein umfassender Test in der Heizperiode 2013/2014 werden auf den folgenden Seiten beschrieben. Es zeigt sich sehr deutlich, inwiefern NiQ bei konstanten Raumtemperaturen substanzielle Energiekostenersparnisse ermöglicht. Test Methodologie: Insgesamt zehn Häuser wurden mit Sensoren ausgerüstet, um einen präzisen Vergleich der Leistungsfähigkeit des NiQ gegenüber dem bestehenden Referenzregler zu ermöglichen. Die Umstellung vom einen auf den anderen Regler erfolgte alle zwei Wochen. Der Energieverbrauch der beiden Konfigurationen wurde von einem Wärmezähler gemessen (siehe Abbildung 3). Wärmezähler M-Bus-Schnittstelle und Adapter Netbook NiQ Internet- verbindung Abbildung 3: Testanlage nach Fertigstellung.

6 ENERGIE SPAREN mit NiQ Testresultate 2013/14 6 Testergebnisse Energieeinsparungen NiQ hat in verschiedenen Gebäuden mit unterschiedlichen Heizsystemen seine Effizienz belegt. Das Resultat: Durchschnittlich 28 Prozent, plus minus 5 Prozent. Damit leistet NiQ einen signifikanten Beitrag zur Senkung des Energieverbrauchs in den Testhäusern. Die Tests belegen: Mit NiQ wurden 10 bis 40 Prozent Energieeinsparungen erreicht. Dank der Selbstanpassung des NiQ wird eine optimale Regelung erzielt und ständig gehalten - und dies ohne Eingreifen des Nutzers. Standort Energieeinsparung Standardfehler Luedenscheid 60 % ± 17 % Ruswil 43 % ± 6 % Brugg 26 % ± 13 % Remscheid 17 % ± 11 % Lausanne 16 % ± 8 % Ihmert 14 % ± 38 % Fey 13 % ± 24 % Sprockhoevel 13 % ± 17 % Unterengstringen 10 % ± 12 % Hedingen 4 % ± 25 % Durchschnitt gewichtet 28 % ± 5 % Heizenergie [ kwh] REF NiQ Abbildung 4: Die nebenstehende Abbildung zeigt den täglichen Heizenergieverbrauch am Teststandort Fey, im Kanton Waadt, Schweiz, während der Heizperiode 2013/2014 und vergleicht dabei den Einsatz der beiden Heizungsregler. Jeder Punkt steht für einen Tag. Seine Farbe zeigt, welcher Regler an diesem Tag im Einsatz war. Es zeigt sich eindeutig, dass an den Tagen an denen der NiQ-Regler im Einsatz war, deutlich weniger Heizenergie verbraucht wurde. Die Differenz beträgt etwa 13 Prozent. Das Testgebäude in Fey ist ein Einfamilienhaus, Baujahr 1998, mit einer Wärmepumpeninstallation. Die Heizenergie wird über eine Bodenheizung zur Verfügung gestellt Mean Outdoor Temperature [ C] Durchschnittliche Aussentemperatur [ C]

7 ENERGIE SPAREN mit NiQ Testresultate 2013/14 7 Testergebnisse Raumtemperaturstabilität Das Histogramm in Abbildung 5 und die Kastengrafik in Abbildung 5.1 zeigen die am Teststandort Fey aufgezeichneten Innentemperaturen während der Heizperiode 2013/2014 nach aktiven Reglern. Die Bezugslinie zeigt den Innentemperatur-Sollwert von 23 C an. Es zeigt sich eindeutig, dass NiQ dem Referenzregler deutlich überlegen ist und die gewünschte Innentemperatur viel genauer einhält. Ausserdem hat NiQ den Temperaturschwerpunkt nach links verschoben. Dies entspricht einem geringeren Energieverbrauch. REF Häufigkeit in % Percent of Total Der Wärmestress (thermische Unbehaglichkeit) beträgt bloss 0,25 C beim NiQ und 1,32 C beim Referenzregler. Somit hält NiQ die Innentemperatur nicht nur effizienter beim Sollwert von 23 C, sondern verringert auch die Varianz der Innentemperatur Innentemperatur Indoor Temperature [ C ] [ C ] NiQ Häufigkeit in % Percent of Total Innentemperatur Indoor Temperature [ C ] [ C ] Sollwert Innentemperatur Indoor Temperature [ C [ ] C ] Sollwert Abbildung 5: Histogramm der gemessenen Innentemperaturwerte für den Referenzregler (blau) und des NiQ (braun), gemessen im Fey-Testgebäude. Die vertikale rote Linie zeigt den vom Hauseigentümer bestimmten Sollwert von 23 C. Abbildung 5.1: Diese Grafik zeigt deutlich, dass NiQ die Innentemperatur effizient beim Sollwert von 23 C hält, was zu weniger Kosten und mehr Komfort führt.

8 ENERGIE SPAREN mit NiQ Testresultate 2013/14 8 Testergebnisse Raumtemperaturstabilität Der Einsatz des NiQ dient dazu, die Temperatur stabil zu halten. Stabile Raumtemperaturen sorgen für mehr Komfort und ein gesünderes Umfeld im Hausinneren. Der Raumkomfort liegt beim Einsatz des bestehenden Reglers ohne NiQ durchschnittlich bei 45 % und nimmt mit NiQ erheblich zu: bis zu 76 %. War der Komfort zuvor weniger als die Hälfte der Zeit perfekt, so steigt dieser Wert mit dem NiQ auf 3/4 der Zeit % Komfortsteigerung durch NiQ 90.00% 80.00% 70.00% 60.00% 50.00% 40.00% 30.00% 20.00% 10.00% 0.00% Unabhängig von den Gebäudeeigenschaften (Umfang der Isolation, thermische Trägheit, Art der Wärmeverteilung) finden die Neurobat-Algorithmen die optimale Regelung und erzielen so den höchstmöglichen Komfort. Abbildung 6 zeigt das durchschnittliche Verhältnis, in dem sich die Innentemperatur innerhalb der Solltemperatur befand, plus minus 0,5 C. Abbildung 6: Komfortsteigerung durch NiQ-Einsatz (braun) im Vergleich zum Komfort bei Einsatz des bestehenden «Host-Reglers» (blau). Abbildung 7: Die Abbildung zeigt, wie mit dem Einsatz des NiQ eine stabile Raumtemperatur erreicht wird, selbst wenn die Bedingungen ausserhalb des Gebäudes stark schwanken. Die abwechselnd sonnigen und bewölkten Tage sind schwarz dargestellt. Selbst unter diesen Bedingungen hält sich die Innentemperatur bei ±0,5 C des Sollwerts (21,5 C an diesem Teststandort).

9 ENERGIE SPAREN mit NiQ Testresultate 2013/14 9 Detailanalyse Einfluss des Cheminées Zu den Nachteilen der gängigen Heizungsregler zählt ihre Unfähigkeit, unregelmässig auftretende oder unerwartete Ereignisse (etwa ein Kaminfeuer) einzubeziehen. Diese kostenlosen Wärmegewinne gehen somit verloren. Dies wirkt sich massiv auf die Raumtemperatur aus (vgl. Abb. 8). Anzünden des Kaminfeuers Abbildung 8: Anders als die gängigen Regler stellt NiQ das Heizen sofort ein. Dies belegen die in Abbildung 9 für beide Fälle dargestellten Vorlauftemperaturen bei Innentemperaturen von über 26 C Abbildung 9: Histogramm der Vorlauftemperaturen bei Innentemperaturen von über 26 C, entspricht dem Zeitraum, in dem der Raum mit einem Cheminée beheizt wurde. NiQ Häufigkeit in % 15 REF Häufigkeit in % Vorlauftemperatur Flow temperature

10 ENERGIE SPAREN mit NiQ Testresultate 2013/14 10 Detailanalyse - NiQ antizipiert Sonneneinstrahlung und nutzt sie Die Sonneneinstrahlung in Gebäuden kann beträchtliche kostenlose Energie zuführen. NiQ memoriert den Tagesrhythmus der Sonne und reduziert entsprechend schon vorgängig die Vorlauftemperatur (Abb. 10, dunkelblau). So lässt sich die häufige Überheizung eines Raumes vermeiden und die Raumtemperatur (grün) bleibt während der ganzen Zeitspanne in einem komfortablen Bereich. Selbstverständlich lässt sich so auch einiges an Energie sparen. Abbildung 10: NiQ Solarerträge vorwegnehmen und überheizte Räume vermeiden.

11 ENERGIE SPAREN mit NiQ Testresultate 2013/14 11 Fazit Die durchgeführten Tests belegen eindeutig, dass sich mit dem zusätzlichen Einsatz von NiQ Energie sparen lässt und der Raumkomfort zunimmt. Die im NiQ integrierten, patentierten Neurobat-Algorithmen ermöglichen in den meisten Fällen Energieeinsparungen von 10 bis 40 Prozent. Im Durchschnitt betragen die Einsparungen 28 Prozent. Diese signifikanten Einsparungen des Energieverbrauchs sind der anpassungsfähigen Regelung des NiQ zu verdanken, die allen Eigenschaften des Gebäudes Rechnung trägt und die optimale Vorlauftemperatur für jede Situation festlegt. Parallele Verbesserungen von Energieverbrauch und Komfort sind ein schlagender Beweis für die einzigartigen Fähigkeiten und Eigenschaften des NiQ. Die selbstgesteuerte Anpassung des NiQ bedeutet zudem, dass für seinen Betrieb keinerlei Eingriffe oder Einstellungen des Nutzers erforderlich sind. So einfach lässt sich Energie sparen. Zudem sorgt NiQ für drastische Verbesserungen des Komforts im Haus. Dank seiner Anpassungsfähigkeit und seinen vorausschauenden Berechnungen hält NiQ die Innentemperatur konstant sehr nahe am vom Nutzer bestimmten Sollwert. Wie eine Detailanalyse zeigt, kann NiQ den unterschiedlichen Heizungsanlagen der Teststandorte Rechnung tragen (Heizkörper, Fussbodenheizung oder Kombination von beidem). Auch unregelmässig auftretende Ereignisse wie Sonneneinstrahlung oder Kaminfeuer werden mit NiQ berücksichtigt.

12 Energie sparen Kosten reduzieren Komfort erhöhen Für eine bessere Umwelt Das ist Neurobat. Neurobat AG Altenburgerstrasse 49 CH-5200 Brugg AG Switzerland