Simulationsmodelle im Gebäudesektor

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1 Simulationsmodelle im Gebäudesektor Christoph Baldow 5. Juli 2012 Christoph Baldow Simulationsmodelle im Gebäudesektor 1 / 30

2 1 Motivation 2 Simulation im Gebäudesektor statische vs. dynamische Modelle Informationsussgraph Christoph Baldow Simulationsmodelle im Gebäudesektor 2 / 30

3 I Motivation Quelle: Christoph Baldow Simulationsmodelle im Gebäudesektor 3 / 30

4 II Motivation Quelle: Kosteneinsparungen mit Hilfe von verringertem Energieverbrauch Verbesserung der Behaglichkeit Christoph Baldow Simulationsmodelle im Gebäudesektor 4 / 30

5 Simulation im Gebäudesektor Simulation im Gebäudesektor statische vs. dynamische Modelle Informationsussgraph Denition Bei der dynamischen Gebäudesimulation wird ein möglichst realitätsnahes Modell des zu untersuchenden Objektes abgebildet. An diesem Modell können durch Detailuntersuchungen Optimierungsmassnahmen genauer analysiert werden. Berücksichtigung technischen Parametern und Einussgrössen hinsichtlich der Zeit! Ermittlung der Konsequenzen auf Leistungen und Energieerträge Christoph Baldow Simulationsmodelle im Gebäudesektor 5 / 30

6 statische Modelle Motivation Simulation im Gebäudesektor statische vs. dynamische Modelle Informationsussgraph keine Berücksichtigung der Zeit innerhalb der Modellierung! Momentaufnahme keine aktive Regelung möglich, nur statische Werte basierend auf der Annahme einer konstanten Aussentemperatur Christoph Baldow Simulationsmodelle im Gebäudesektor 6 / 30

7 Simulation im Gebäudesektor statische vs. dynamische Modelle Informationsussgraph statische Modelle - Thermische Eigenstabilität Christoph Baldow Simulationsmodelle im Gebäudesektor 7 / 30

8 dynamische Modelle Simulation im Gebäudesektor statische vs. dynamische Modelle Informationsussgraph realitätsnahe Abbildung durch zeitlichen Einuss solare Einstrahlungen durch Glasächen Einüsse verschiedener Verschattungssysteme Erwärmung und Befeuchtung des Gebäudes durch innere Ein- üsse wie Personen, PC, Beleuchtung oder Maschinen Raumtemperatur in Abhängigkeit von zeitlich eingesetzten Heiz- bzw. Kühlsystemen Die folgenden Betrachtungen beziehen sich auf dynamische Modelle! Christoph Baldow Simulationsmodelle im Gebäudesektor 8 / 30

9 Informationsussgraph Simulation im Gebäudesektor statische vs. dynamische Modelle Informationsussgraph Christoph Baldow Simulationsmodelle im Gebäudesektor 9 / 30

10 Motivation Tool Free ApacheHVAC p Autodesk Green Building Studio p Building Sim Cype-Building Services p FLOVENT HAP MC4Suite 2009 QwickLoad Right-Suite Residential for Windows SIMBAD Building and HVAC Toolbox TRACE 700 VisualDOE... Christoph Baldow Simulationsmodelle im Gebäudesektor 10 / 30

11 Kostenfrei für universitären Gebrauch benötigt zusätzliche Software erforderliches Know-How Benutzbarkeit Dokumentation Umgebung Erweiterungsmöglichkeiten p MS Word, MS Excel hoch niedrig ausführliche Doku vorhanden tabellenbasiert mittels Fortran-Module Christoph Baldow Simulationsmodelle im Gebäudesektor 11 / 30

12 - Hauptprogramm Christoph Baldow Simulationsmodelle im Gebäudesektor 12 / 30

13 - Eingabemaske Christoph Baldow Simulationsmodelle im Gebäudesektor 13 / 30

14 - Beispielergebnis Christoph Baldow Simulationsmodelle im Gebäudesektor 14 / 30

15 Motivation Kostenfrei für universitären Gebrauch benötigt zusätzliche Software erforderliches Know-How Benutzbarkeit Dokumentation Umgebung Erweiterungsmöglichkeiten p MATLAB Simulink mittel mittel ausführliche Doku vorhanden Textle / MATLAB-Plugin mittels MATLAB-Funktionen Christoph Baldow Simulationsmodelle im Gebäudesektor 15 / 30

16 Konguration Christoph Baldow Simulationsmodelle im Gebäudesektor 16 / 30

17 periodischer Heizvorgang Christoph Baldow Simulationsmodelle im Gebäudesektor 17 / 30

18 Konguration II Christoph Baldow Simulationsmodelle im Gebäudesektor 18 / 30

19 durchgängiger Heizvorgang Christoph Baldow Simulationsmodelle im Gebäudesektor 19 / 30

20 Motivation Kostenfrei für universitären Gebrauch Kosten benötigt zusätzliche Software erforderliches Know-How Benutzbarkeit Dokumentation Umgebung Erweiterungsmöglichkeiten nein Lizenz ab ca e nein niedrig / hoch mittel Doku integriert Types / Buildings mittels integrierter Sprache Christoph Baldow Simulationsmodelle im Gebäudesektor 20 / 30

21 - Simulationstudio Christoph Baldow Simulationsmodelle im Gebäudesektor 21 / 30

22 - Module Building Christoph Baldow Simulationsmodelle im Gebäudesektor 22 / 30

23 - Gains Motivation Christoph Baldow Simulationsmodelle im Gebäudesektor 23 / 30

24 - Temperaturverlauf mit Kühlung Christoph Baldow Simulationsmodelle im Gebäudesektor 24 / 30

25 - Temperaturverlauf ohne Kühlung Christoph Baldow Simulationsmodelle im Gebäudesektor 25 / 30

26 Motivation Kostenfrei für universitären Gebrauch Kosten im kommerziellen Bereich benötigt zusätzliche Software erforderliches Know-How Benutzbarkeit Dokumentation Umgebung Erweiterungsmöglichkeiten p ab ca e nein hoch niedrig bis hoch ausführliche Doku vorhanden Kongurationsdateien indirekt über Schnittstellen Christoph Baldow Simulationsmodelle im Gebäudesektor 26 / 30

27 - DesignBuilder Vorführung... Christoph Baldow Simulationsmodelle im Gebäudesektor 27 / 30

28 Motivation sehr detaillierter Input möglich komfortable Bedienung in DesignBuilder () inkl. Visualisierung spezielle Anwendungsfälle durch abbildbar Hambase frei verfügbar und ebenfalls für Raumsimulationen sehr gut geeignet Christoph Baldow Simulationsmodelle im Gebäudesektor 28 / 30

29 I Motivation Hans-Peter Leimer: Thermisch- energetische Gebäudesimulation. (abgerufen ) Energiebüro Berlin: Thermisch-Dynamische Gebäudesimulation. (abgerufen ) Christian Küken: Wärmebedarfsberechnung nach DIN heizungstechnik/w_rmebedarfsberechnung_nach_din4701 k_ken pdf.pdf (abgerufen ) Deutsches Institut für Normung: Wärmebedarfsberechnung nach EN (Stand August 2003). ThermoShield: Behaglichkeit. (abgerufen ) Bernd Glück: Raummodell Teil A, B, C. (abgerufen ) Bernd Glück: Raummodell Teil D. (abgerufen ) Christoph Baldow Simulationsmodelle im Gebäudesektor 29 / 30

30 II Motivation Bernd Glück: dynamisches Raummodell. (abgerufen ) Martin de Wit:Hambase Part II Input and Output Mai Kurzbeschreibung software/download/en/trnsys_shortinfo_en.pdf (aufgerufen ) :Getting Started and Overview (aufgerufen ) Christoph Baldow Simulationsmodelle im Gebäudesektor 30 / 30