TRNSYS TUD Entwicklung

Transkript

1 TRNSYS TUD Entwicklung Dr. Ing. A. Perschk Dresden, den Symposium "Integrale Planung und Simulation in Bauphysik und Gebäudetechnik"

2 Übersicht 1. Motivation 2. Das Programmsystem 3. Ausblick

3 Professur für Gebäudeenergietechnik und Wärmeversorgung Inhaltliche Ausrichtung Anlagen der Heizungs- und Raumlufttechnik im Gebäude (einschl. bautechnischer und bauphysikalischer Belange und umweltrelevanter Aspekte, z.b. erneuerbare Energiequellen) Betriebsverhalten, optimale Anlagenregelung, Nutzereinfluss, Energiemanagement Lufthygiene Entwicklung und Anwendung von gekoppelten Simulationswerkzeugen Bewertung und Optimierung von Energiesystemen Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung Rationelle Energieumwandlung/Regenerative Energien Heiß-, Warm- und Kaltwassernetze Theoretische Systemanalysen durch Simulation Optimierung von Netz- und Erzeugerstruktur Lastprognose und Einsatzoptimierung Dresden, den Perschk Folie 3

4 Ganzheitliche Betrachtung vom Brennstoff bis zum Heizkörper Dresden, den Perschk Folie 4

5 Simulation... Dresden, den Perschk Folie 5

6 ... und Emulation (HIL) Vorlauftemperatur optional Experiment Simulation Anlage und Gebäude Rücklauftemperatur Gesamtmassestrom Soll-Vorlauftemperatur Dresden, den Perschk Folie 6

7 Übersicht 1. Motivation 2. Das Programmsystem 3. Ausblick

8 TRNSYS (TRaNsient SYStem Simulation Program) 1975: Solar Energy Laboratory der Universität von Wisconsin in Madison (USA) modularer Aufbau mit einheitlicher Schnittstelle (TYPE) Forschungscode der TU-Dresden (IET): - Weiterentwicklungen o TYPE56 Gebäude (3D) o Kernal-Routinen und Online-Auswertung Neuentwicklungen o TYPE57 Heizungsanlage o TYPE58 Kopplung Optimierung o TYPE7 Kessel o TYPE158 thermisch-hygrisches Wandmodell o TYPE154 - KWK o TYPE157 Gebäudedurchströmung o TYPE161 Kopplung CFD o TYPE161 Erdreichsonde / Erdreichkollektor o TYPE201 Wärmepumpe o TYPE207 Kopplung Simulation/Emulation o u.a. Dresden, den Perschk Folie 8

9 Gebäude- und Anlagensimulation Baustoffe Wände Fenster Türen Zonen Atrien/Lufträume Rohre Heizkörper Flächenheizung Lüftungsanlage Wärmeerzeuger Wetter Strahlungsgang Nutzerverhalten Dresden, den Perschk Folie 9

10 TN (TestNetz) CAD-Eingabeprogramm von Gebäude und Heizungsanlage Eigenentwicklung der TU Dresden (IET) Eingabemöglichkeit - Wand o Typ Schichtaufbau mit Verknüpfung an Baustofftabelle Randbedingungen (Tür, Außenwand u.ä.) o Geometrie (Lage/Ausrichtung) - Heizung o Typ Rohr/Heizkörper/Flächenheizung/externe Teilstrecke Randbedingungen (Raum/Zone/Heizung) o Geometrie (Lage/Ausrichtung) Rohrnetz- und Pumpenauslegung einschließlich hydraulischem Abgleich Einstrahlzahlberechnung als Vorbereitung für die Thermische Gebäudesimulation (3D) Vorbereitung Berechnung Heizlast nach DIN Automatische Dokumentation der Eingabe Dresden, den Perschk Folie 10

11 TRNSYS-TUD Kernal-Programme Online-Darstellung Aktiver Eingriff in Simulation Nachträgliche automatisierte Auswertung (Web-basiert) Definition von Szenarien - Sprünge - Tagesgang - Jahresgang Qualitätssicherung / Validierung - Automatisierte Testfälle - Teilnahme an Blindtest Dresden, den Perschk Folie 11

12 Kopplung Bauteil mit Gebäudemodell - TYPE158 Temperaturverteilung Durchfeuchtung / Vereisung Dresden, den Perschk Folie 12

13 Sonnenstrahlverfolgung TYPE203 einschließlich innenliegender Verglasung Dresden, den Perschk Folie 13

14 Heizungs-, Warmwasser oder Fernwärmeanlage TYPE57 Thermisch und hydraulisch gekoppelte Simulation von Heizungs- und Warmwassersystemen beliebige Rohrnetze (Einrohr-, Zweirohrheizung) Ventile; Armaturen Regler Thermostatventil PI-Regler, 2P-Regler Wilo-Geniax (DZP) extern Wärmeübertrager Hausanschluss-Station externe Teilstrecken Trinkwasser Schnittstellen Warmwasserspeicher Wärmeerzeuger (Kessel, Wärmepumpe, KWK) Dresden, den Perschk Folie 14

15 Kopplung Anlagen-, Gebäude- und Strömungsmodelle TYPE161 Makro-Modelle Gebäude o Wand o Fenster o Wetter Anlage Regler Rohre WE Mikro-Modelle Raumluftströmung (ParallelNS) Strömung im Heizkörper (Fluent) Automatische Erstellung des Makro-Gitter zur Verfeinerung für das Mikro-Modell Automatische Verknüpfung der Randbedingungen der Makro- und Mikro- Gitter Testkabine nach DIN EN 442 Teil 2 Heizkörper an geöffneten Fenster Dresden, den Perschk Folie 15

16 Untersuchung der Behaglichkeit TYPE173 Örtliche und zeitliche Auflösung Operative Temperatur Strahlungsasymmetrie PMV, PPD, DR Luftalter; Lüftungseffektivität Summative Behaglichkeit CO 2 -Gehalt Relative Luftfeuchte Dresden, den Perschk Folie 16

17 TRNSYS-TUD für Wärmenetze und Fernwärmesysteme Schnittstelle KWK - FW Schnittstelle FW - Gebäude Kennlinien der KWK- Anlagen mit EBSILON und TRNSYS-TUD Thermohydraulische Netzberechnung Simulation des Gebäudewärme- und Kältebedarfes Dresden, den Perschk Folie 17

18 TRNSYS-TUD für Wärmenetze und Fernwärmesysteme Simulation von Fernwärmenetzen Vereinfachte Gebäudemodelle für Heizung und Warmwasser Kopplung statischer oder dynamischer Erzeugermodelle Beliebige Simulationsdauer Bestimmung der optimalen Fahrweise Aufzeigen von hydraulischen Restriktionen Untersuchungen zur Netzspeicherung Smart Energy Management Dresden, den Perschk Folie 18

19 Schnittstellen zu anderen Programmen Gmsh/ParallelNS Gambit/Fluent IDF IFC Blender VRML Excel sishyd u.a. Dresden, den Perschk Folie 19

20 Übersicht 1. Motivation 2. Das Programmsystem 3. Ausblick

21 Ausblick Emulation Elektrotechnik Kopplung mit Optimierer Erweiterung Schnittstellen Erweiterung Systemkomponenten Dresden, den Perschk Folie 21

22 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Dresden, den Perschk Folie 22