Optimierung der Kontrollstrategie

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Johannes Fütterer

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Kognitive Optimierung

Kognitive Optimierung Urheberrecht: E.ON ERC

Die Optimierung der Gebäudeautomation beinhaltet ein großes Potential im Hinblick auf Energieeffizienz und thermischen Komfort. Einmal parametrisiert, wird die Gebäudeautomation auf Grund des Mangels an qualifizierten Fachkräften, Zeit oder Geld oft sich selbst überlassen. Um die Gebäudeautomation des E.ON ERC Hauptgebäudes zu optimieren, werden zwei Ansätze, einmal auf kognitiver Basis, sowie auf einem Regelalgorithmus basierend, verfolgt.

Der Prozess eines besseren Verstehens der Charakteristiken des Energiekonzeptes, des Entwickelns neuer Kontrollstrategien, deren Bewertung mittels Simulationen, sowie insbesondere deren Anwendung auf das Gebäude werden als kognitive Optimierung bezeichnet.

 

Regelungs-Optimierungs-System

Regelungs-Optimierungs-System Urheberrecht: E.ON ERC

Die Gebäudeautomation verwendet BACnet über IP als Kommunikations Protokoll auf der Management Ebene und BACnet MS/TP auf der Automations-Ebene. Eine externe SQL Datenbank ist über die gemeinsame OPC Benutzeroberfläche eingebunden. Veränderungen in spezifischen Sollwerten oder Vektoren der Regel-Parameter innerhalb der SQL Datenbank werden überwacht und an die Gebäudeautomation kommuniziert. Die SQL Datenbank dient als dialogfähige flexible Benutzeroberfläche und integriert zusätzliche Daten wie Wetterdaten und Vorhersagen, Nachfragesteuerung, etc. Äußere Optimierungsabläufe können auf Daten aus der Datenbank zugreifen sowie Ergebnisse in dieser ablegen. Ein Werbebildschirm sowie ein Internetdienst veröffentlichen für die Energie sowie den thermischen Komfort relevante Daten.

 

PEBBLE

PEBBLE Urheberrecht: E.ON ERC

Das Ziel von PEBBLE ist es, den Nettoenergieverbrauch von Gebäuden zu maximieren, indem Energiekonsum und Energieerzeugung intelligent aufeinander abgestimmt werden. Die Herausforderung liegt in der Fähigkeit des Gebäude-Regelsystems (annähernd) echt-Zeit Entscheidungen unter den schwer einschätzbaren Nutzerverhalten, Belegung oder wechselnden Wetterbedingungen zu treffen. Für das E.ON ERC Hauptgebäude wird PEBBLE für die Nord-Zone der Betonkernaktivierung implementiert, wo es die Sollwerttemperaturen der Fassadenlüftungsgeräte und die gesamte Energie des Wasserkreislaufes steuern wird. Durch Nutzung der thermischen Simulationsmodelle des Gebäudes wird ein Anfangs-Regler parametrisiert und getestet werden.

 

Regelstrategien der Fassadenlüftungsgeräte

Regelstrategien der Fassadenlüftungsgeräte Urheberrecht: E.ON ERC

Die Lüfter für Zu- und Abluft arbeiten mit einer Drehzahlregelung. Dadurch kann der Volumenstrom an die tatsächlichen Nachfrage an Frischluft, welche über die Sensor-Daten der relative Luftfeuchte, CO2 und VOC errechnet wird, angepasst werden. Die Luftklimatisierung arbeitet mit einem adaptiven Wärmerückgewinnungssystem. Das System verfügt über die Möglichkeit entweder Wärme- (oder Kälte-) Energie zurück zu gewinnen, oder die Wärmerückgewinnung zu umgehen, falls Außenluft für die Luftklimatisierung genutzt werden kann. Zusätzlich stehen wasserbasierte Kühl- und Heizgeräte als Backup zur Verfügung. Um die Regelstrategie zu optimieren, wurde zusätzlich ein Software-in-the-Loop Konzept entwickelt.

 

Exergieoptimierte operative Steuerung

Exergieoptimierte operative Steuerung Urheberrecht: E.ON ERC

Die Steuerung des Gebäudes und seiner technischen Anlagen wird über eine analytische Exergie-basierte Technologie analysiert, welche im Besonderen sensible Nutzungsketten für die Energiewandlung beinhaltet. Diese Methode ermöglicht eine thermodynamisch gültige Bewertung der gesamten Energieversorgungskette – angefangen bei der Versorgungsstruktur und Energiewandlung, bis hin zu den Energieströmen innerhalb des Gebäudes. Die Leitidee der Entwicklung und späteren Optimierung einer Regelstrategie über einen Exergie-basierten Ansatz ist die Minimierung des Exergieverbrauchs einer jeden Komponente des Systems. Das Finden von adäquaten Referenzpunkten sowie die Festlegung von entsprechenden Formeln für den Exergieverbrauch der verschiedenen Komponenten wird einen Beitrag zur Entwicklung des aktuellen Standes der Technik im Exergiebereich leisten.