Standardisierung der Planung und Regelung von hydraulischen TGA- Systemen. Jens Teichmann. wissenschaftlicher Mitarbeiter, RWTH Aachen University

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1 Fachverband Gebäude-Klima e. V. Standardisierung der Planung und Regelung von hydraulischen TGA- Systemen, wissenschaftlicher Mitarbeiter, RWTH Aachen University Berlin, 14./15. April 2016 Modularisierung Hydraulischer Systeme, 1

2 Hydraulische Systeme in Gebäuden Rohrnetz Modularisierung Hydraulischer Systeme, 2

3 Komplexere Energiesysteme in modernen Gebäuden Modularisierung Hydraulischer Systeme, 3

4 Vorstellung Forschungsprojekt ZUGABE ZUGABE: Zukünftige hydraulische Systeme für die Verteilung von Wärme und Kälte in modernen neuen oder sanierten Gebäuden mit unterschiedlichen Abnehmern und Erzeugern Ziel: Verbesserung des Planungsprozesses und der Regelung hydraulischer Systeme im Gebäude Ansatz: Baukastenprinzip (Modularisierung) Lokale unabhängige Regelung Regelungsintelligenz in Pumpe Projektbeteiligte: Modularisierung Hydraulischer Systeme, 4

5 Forschungsansatz: Modularisierung Rohrnetz Verteiler Modularisierung Hydraulischer Systeme, 5

6 Arbeitspakete ZUGABE Konzeption zukünft. Übergabesysteme Modellbildung und Simulation Testumgebungen Assistenzfunktionen Regelungsentwicklung und Adaption Funktionsintegration und Sensorik Prozessdurchgängigkeit Erprobung und Tests 0 a Modularisierung Hydraulischer Systeme, 6 3a

7 Grobkonzeption zukünftiger Übergabesysteme Erfassung und Analyse realer Planungsdaten (31 Objekte) Datensammlung und Erstellung von Übersichten (in Datenbank) Vergleich Plandaten Bestandsanlagen Erforschung von Fehlern und Problemen in den Systemen Einteilung der hydraulischen Systeme in Bausteine (Module) Modularisierung Hydraulischer Systeme, 7

8 Analysierte Gebäude Modularisierung Hydraulischer Systeme, 8

9 Analysierte Gebäude Modularisierung Hydraulischer Systeme, 9

10 Wärmeerzeuger analysierte Gebäude Modularisierung Hydraulischer Systeme, 10

11 Wärmeerzeuger analysierte Gebäude Modularisierung Hydraulischer Systeme, 11

12 Planungs fehler Beispiele Reihenschaltung Pumpen / Mangelnde hydraulische Entkopplung Modularisierung Hydraulischer Systeme, 12

13 Planungs fehler Beispiele Reihenschaltung Pumpen / Mangelnde hydraulische Entkopplung Doppelte Temperaturregelung Strangregulierventile in einzelnen Heizkreisen Modularisierung Hydraulischer Systeme, 13

14 Einteilung der Systeme in Module Definition Modul : Standardisierte Teilsysteme mit bestimmten Aufgaben und definiertem Anlagenverhalten in einem konkreten Objekt Voraussetzung: Erfüllt Funktion Geschlossener hydraulischer Kreis Enthält eine Pumpe Beispiel: Heizkreis EG in Gebäude A 2. OG 1. OG EG Verteiler Verteiler Modularisierung Hydraulischer Systeme, 14

15 Kategorien möglicher Module Anwendung Wärme Kälte Wärme + Kälte Warmwasser Erzeugung Verteilung Brennwertkessel Gemischter Kühlkreis Bereich Übergabe Kombi Speicher Speicher- Ladesystem Modularisierung Hydraulischer Systeme, 15

16 Freiheitgrade möglicher Module Anzahl Typ / Kombinationen Brennwertkessel Wärmepumpe.. Erzeuger Hydr. Verschaltung Reihe Parallel Hydr. Komponenten / Kopplung Kombination Hydr. Entkopplung Speicher seriell Wärmeübertrager Pumpe Kombinationen Hydr. Weiche Verteiler Eine Pumpe für alle Erzeuger jeder Erzeuger eine Pumpe Keine Erzeugerpumpe Modularisierung Hydraulischer Systeme, 16

17 Abstrahierung der Module in Modultypen Beispiel: Modul Heizkreis EG Gebäude A Modultyp Heizkreis gemischt dp-var Anwendung Kategorien Ziele der Auswertung: Abdeckung der Realität durch Modultypen Häufigkeitsauswertung Kombinationen Modultypen Ansteuerung Pumpe Regelung Modultypen Modularisierung Hydraulischer Systeme, 17

18 Zusammenfassung und Ausblick Zusammenfassung Verbesserungsbedarf bei Planung hydr. Netze Konzept zur Modularisierung erstellt Aufbau einer Datenbank zur Analyse Weitere Arbeiten Definition aller Modultypen (ca ) Nachbau Modultypen in Modelica Aufbau Prüfstände Entwicklung Regelungen Module Untersuchung Prozessdurchgängigkeit Feldtest Modularisierung Hydraulischer Systeme, 18

19 Modularisierung Hydraulischer Systeme, 19