Bachelorarbeit Christian Steinwandel

 

Vergleich eines thermischen Gebäudemodells mit Messdaten aus den IEA Annex 58 Experimenten

BA Steinwandel Urheberrecht: EBC Vergleich verschiedener Fenstermodelle über die gesamte Versuchslaufzeit

Ziel dieser Arbeit ist ein thermisches Gebäudemodell, das mit Komponenten aus den EBC-Modelica-Bibliotheken erstellt wird, anhand von Messdaten zu testen und zu verbessern. Die EBC-Modelica-Bibliotheken beinhalten Simulationsmodelle zur energetischen Untersuchung von Gebäuden und Anlagen. Die Messdaten, die für die empirische Validierung herangezogen werden, stammen aus Experimenten an der Versuchseinrichtung „Zwillingshäuser“ des Frauenhofer-Instituts für Bauphysik (IBP), die im Jahr 2013 im Rahmen der IEA Annex 58 Experimente in Holzkirchen (Deutschland) durchgeführt wurden.

Um die Experimente simulativ reproduzieren zu können, werden zunächst, in der Simulationsumgebung Dymola, Modelle für die beiden Gebäude und die darin installierte Anlagentechnik mit Komponenten der EBC-Modelica-Bibliotheken erstellt. Zusätzlich werden weitere Modellkomponenten (wie z.B. Fenstermodelle) erstellt, die eine genauere Abbildung der Zwillingshäuser ermöglichen.
Anhand der Gebäudemodelle werden anschließend die in den Experimenten durchgeführten Messphasen simuliert. Die so erzeugten Simulationsergebnisse werden mit den gemessenen Werten verglichen und auftretende Abweichungen werden untersucht.
Die Simulationsergebnisse zeigen deutliche Unterschiede im Modellverhalten einzelner Räume auf. Vor allem Räume auf der Westseite der Gebäude weisen während den Versuchsphasen, in denen die Raumtemperaturen auf einen bestimmten Wert geregelt werden, starke Abweichungen auf. Durch verschiedene Untersuchungen können diverse Fehlerquellen als Ursache für dieses Verhalten ausgeschlossen werden.
Mithilfe einer lokalen Sensitivitätsanalyse werden Schlüsselparameter identifiziert, die das Ergebnis der Simulation maßgeblich bestimmen und die mit besonderer Genauigkeit bestimmt werden sollten. Außerdem wird mit der Sensitivitätsanalyse nachgewiesen, dass in dieser Arbeit angenommene Parameter die Simulationsergebnisse nur geringfügig beeinflussen.