Energie-Monitoring

  Figure1 Urheberrecht: EBC

Das Monitoring-System erlaubt es den Nutzern Einblick in das Energiekonzept zu erhalten, und bietet ein besseres Verständnis davon, wie das Gebäude und seine technischen Anlagen funktionieren und wie sie verbessert werden können. Verschiedene Daten, wie zum Beispiel Wetterdaten wie Außentemperatur oder Globalstrahlung, Daten zum Innenraumkomfort wie CO 2 Konzentration und relative Luftfeuchte, oder Energiedaten wie Vor- und Rücklauftemperaturen der Betonkernaktivierung, können durch ein komplexes Netzwerk von Sensoren gesammelt werden. Diese Informationen können genutzt werden, um Probleme im Betrieb der technischen Komponenten zu erkennen. Darüber hinaus können sie dazu genutzt werden, die Gültigkeit der thermischen Simulationsmodelle des Gebäudes zu überprüfen. Durch Nutzung dieser Modelle können neuen Regelstrategien zunächst getestet werden, bevor sie Anwendung im Gebäude finden.

 

Monitoring-System

Figure2 Urheberrecht: EBC

Es wurde ein vierstufiges Monitoring-System installiert. Erstens wird die gesamte Versorgung des Gebäudes mit Gas, Elektrizität und erneuerbarer Energie gemessen. Zweitens werden Energieflussgrößen und die thermischen Bedingungen rund um die Energiewandlungseinheiten wie Wärmepumpe, Blockheizkraftwerk, sorptionsgestützte Klimatisierung der Luft, etc. überwacht. Drittens werden Energieflussgrößen nach den Verteilungssystemen getrennt, wie beispielsweise die Betonkernaktivierung, Fassadenlüftungsgeräte, Deckeninduktionsgeräte etc. Viertens ist ein aufwändiges Monitoring-System in zehn Referenzräumen in verschiedenen Zonen, z.B. unterschiedliche geografische Ausrichtung, unterschiedliche Nutzung, unterschiedliches Energie-Verteilungssystem, etc. installiert.

 

Einbindung

Figure3 Urheberrecht: EBC

Drei verschiedene Quellen stellen Daten zur Verfügung, welche zu Monitoring Zwecken verwendet werden können. 86 Fassadenlüftungsgeräte liefern jeweils elf Werte. Das oben erwähnte vom Nutzer installierte Monitoring-System bietet insgesamt um die 200 Datenpunkte. Das Gebäudemanagement System liefert über 800 Daten, welche über den OPC Server in das SCADA System integriert werden. Überdies werden System Statusinformationen wie switch-Booleans sowie Regelparameter und Sollwerte übernommen. Die Daten werden zentral in einer SQL Datenbank gespeichert. Für die Systemwartung, zur Fehler-Analyse, für Simulationsbewertungen, zur Gebäudeoptimierung oder zur Erstellung weiterer denkbarer Statistiken zu Energie und Komfort kann hierauf zugegriffen werden.

 

Ergebnisse

Figure4 Urheberrecht: EBC

Das Energiekonzept des E.ON ERC Hauptgebäudes basiert auf geothermischer Energie und Wärmeverschiebung in Verbindung mit einem Wärmepumpenprozess. Der richtige Betrieb des Geothermiefeldes stellt ein komplexes Problem dar, da die gesamte Energiebilanz gleich Null sein muss. Die Daten des Monitoringsystems geben Aufschluss darüber, wie viel Energie aus dem Feld bezogen wurde und wie viel wieder eingespeist wurde. Das Monitoring der Wärmepumpe ermöglicht eine korrekte Berechnung der Leistungszahl und hilft Verbesserungspotentiale zu erkennen. Figur 4 zeigt die Größen der Vor- und Rücklauftemperatur, sowie den Wärmestrom aus dem geothermischen Feld. Die Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf liegt bei ca. 0,5K. Dies ergibt einen Wärmestrom von 20-25kW tagsüber, welcher während der Nachtabsenkung auf 11kW sinkt.

 

Monitoring der Erdwärmesonden

Figure5 Urheberrecht: EBC

Die Energieflüsse innerhalb des Erdsondenfeldes werden mit verschiedenen Methoden gemessen. Der Energiefluss jeder einzelnen Sonde in das Gebäude wird gemessen, indem man den Massenstrom sowie die Temperatur der zu- und rückgeführten Sole misst. Zusätzlich wird der thermische Zustand jeder Sonde mit einem DTS-System (Distributed temperature sensing) gemessen. Mit diesen DTS Kabeln kann die Temperaturverteilung innerhalb der Sonde entlang der Gesamtlänge der Sonde mit einer räumlichen Auflösung von 0,2 m gemessen werden. Die dritte Messmethode ist der Widerstandstomogragh, welcher an zwei Erdwärmesonden zum Einsatz kommt. Mit dieser Methode kann die Temperaturverteilung der gesamten Sonde bewertet werden.

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