Bachelorarbeit Leonard Schulte

 

Simulationsseitige Auswertung von Hardware-in-the-Loop-Experimenten unter dem Aspekt des Nutzerkomforts

Zeitliche Kategorisierung Urheberrecht: EBC Zeitliche Kategorisierung ausgewählter Räume eines modellprädiktiv geregelten Experiments in Nutzerkomfortbereiche

Ein zentraler Aspekt des Energieverbrauchs sind die für das Innenraumklima geltenden Nutzerkomfortkriterien. Das thermische Raumklima hat dabei einen Einfluss auf das Wohlbefinden des Nutzers sowie dessen Gesundheit und Leistungsfähigkeit. Im Gegensatz zu konventionellen Experimenten, ermöglicht das am EBC untersuchte Hardware-in-the-Loop(HiL)-Verfahren neben der Betrachtung der Wärmeerzeugung sowie -verteilung und -übergabe, eine zusätzliche Analyse der resultierenden Raumtemperaturentwicklung. Im Kontext von HiL-Experimenten wird im Rahmen dieser Arbeit eine simulationsseitige Auswertungsmethode zur Beurteilung des Nutzerkomforts entwickelt und angewandt.

Es werden raumklimatische Parameter definiert und komfortrelevante Normen vorgestellt, um anschließend ein allgemeingültiges Auswertungstool implementieren zu können. Die Methodik basiert dabei einerseits auf der Untersuchung der erzeugten thermischen Bedingungen gegenüber den Vorgaben sowie andererseits einer Beurteilung des Nutzerkomforts anhand normativer Kriterien. Insbesondere in der Analyse der Abweichungen werden dazu dynamische Vorgaben erfasst, um eine Vergleichbarkeit aller Experimente gewährleisten zu können. Die Methode wird anschließend auf ausgewählte Experimente angewandt, um die Auswirkung einer modellprädiktiven Steuerung (MPC) des Energiesystems auf den thermischen Nutzerkomfort bewerten zu können. Anhand der Abweichungsanalyse kann dabei eine Abkühlung der Raumlufttemperaturen des MPC-Versuches festgestellt werden, mit betragsmäßig ähnlichen Größenordnungen der Kennzahlen im Vergleich zu dem Referenzversuch. In einigen Räumen konnten darüber hinaus verbesserte thermische Bedingungen des MPC-Versuches herausgearbeitet werden. Die Auswertung anhand normgerechter Maßgaben hingegen beweist eine Minderung des dort festgelegten Nutzerkomforts aufgrund der modellprädiktiven Steuerung. Insgesamt sollte also eine Abwägung der energetischen Einsparung durch eine modellprädiktive Steuerung gegenüber dem Erhalt des thermischen Nutzerkomforts erfolgen.

Ein steigender Detaillierungsgrad der Gebäudemodelle ermöglicht eine bedarfsgerechte Anpassung des Auswertungstools zur Erfassung und Bewertung weiterer, den Nutzerkomfort betreffenden, Parameter.