Der Weg von der physikalischen Beschreibung von Gebuden
Der Weg von der physikalischen Beschreibung von Gebäuden hin zu integralen Stadtmodellen Jochen Oelke 25. 03. 2004
Motivation Bestimmung eines Zusammenhangs zwischen Wärme- und Strombedarf in urbanen Systemen. Problem Datenerfassung nur über zeit- und kostenintensive Einzelerhebung möglich Ziel Zeitlich hoch aufgelöste Modelle für die Berechnung des Wärme- und Strombedarfs in Gebäuden Jochen Oelke 25. 03. 2004
Die energetische Gebäudesimulation Einteilung der möglichen Simulationsprogramme: statisch dynamisch tatsächlicher physikalischer Aufbau der Gebäude • verwendete Größen: Gebäudekennziffern • Ergebnisse: Jahresenergieverbrauch stündliche Auflösung des Energieverbrauchs • Vorteile: schnelle Lösung Tagesschwankungen werden deutlich • Nachteile: grobe Abschätzung • Beispiele: CASAnova ENERPAS lange Rechenzeiten TRNSYS Wahl eines dynamischen Simulationsmodells als Basis für MORED (calculation MOdell for Residentual Energy Demand) Jochen Oelke 25. 03. 2004
Die Gebäudetypisierung Einteilung des Gebäudebestands in Stadt - typische Modellgebäude: Typische Parameter: • Errichtungszeitraum • Wandaufbau und der Gebäudestruktur spezifische U - Werte Für eine Modellstadt ergibt sich die Kategorisierung: Reduktion der zu erfassenden Gebäudezahl von ~ 70‘ 000 auf 17 + 10 (Reiheneckhäuser) = 27 Gebäudetypen! Die Gebäudetypisierung bildet sinnvolle Datengrundlage für dynamische Gebäudesimulations -Programme. Jochen Oelke 25. 03. 2004
Modellgebäude der Gebäudetypisierung physikalischen Randparameter Gebäudedatenblatt geometrische Randparameter E 70 Haustyp: E 70 Baualter: 1970 - 1977 Bauteil U-Wert Außenwand 0. 82 - 1. 44 Kellerdecke 0. 69 - 0. 83 oberste Geschoßdecke 0. 75 - 0. 92 Dachschräge 0. 61 Fenster 2. 80 Jochen Oelke 25. 03. 2004
Das Benutzerverhalten • Problem : Zur tatsächlichen Energiebedarfs - Verlaufsrechnung einer Stadt ist die Hoch - Skalierung der Jahresenergieverbrauchskurve der Modellgebäude nicht sinnvoll Es ist der Einfluss des Benutzers auf die Datengrundlage einer Gebäudesimulation zu berücksichtigen Neben den exogenen Simulationsparametern durch den physikalischen Aufbau und den Umweltbedingungen, gibt auch ein Hausbewohner Grenzwerte der Simulation vor: Aktive Einflussnahme • Raumtemperatur • Abschattung Passives Einflussnahme • Raumenergie Gewinn durch Körperwärme • Lüftung • Zwangsventilation Jochen Oelke 25. 03. 2004
Gebäudesteuerung unter Einfluss des Benutzers Steuerung manuell halbautomatisch Anwesenheit Abwesenheit • • Raumtemperatur Abschattung Lüftung Körperwärme • keine Einflussnahme auf Randparameter Einstellungen bleiben auf zuletzt gewählter Position • • Raumtemperatur Abschattung Lüftung Körperwärme • Temperaturabsenkung bei Abwesenheit und Nachts • Automatische Abschattung bei hoher Außentemperatur und Einstrahlung • Eine vollkommen extern gesteuerte Regelung der durch den Menschen beeinflußbaren Parameter vollautomatisch Jochen Oelke • Raumenergie Gewinn durch Körperwärme 25. 03. 2004
Die Benutzersimulation Heizleistungsbedarf einer Woche für eine Gebäudezone: Zeit k. Wh Jochen Oelke 25. 03. 2004
Jochen Oelke 25. 03. 2004
Die Benutzersimulation Sommer Jochen Oelke 25. 03. 2004
Steuerungsmethoden • manuelle Steuerung Der Bewohner nimmt zu jedem Zeitschritt direkt Einfluss auf die Raumtemperatur, den Grad der Abschattung usw. Im Zeitraum der Abwesenheit bleibt die Temperatur und der Abschattungsgrad auf dem Stand des letzten Zeitschritts. • halbautomatische Steuerung Die Temperatur der Räume kann durch den Benutzer im Zeitraum seiner Anwesenheit variabel geändert werden, ebenso die Abschattung. In allen übrigen Zeiten übernimmt eine Steuerung die Temperatur- sowie Heizungs, Lüftungs- und Abschattungsregelung nach voreingestellten Parametern. • vollautomatische Steuerung Zu jedem Zeitpunkt übernimmt eine Steuerung die Temperaturkontrolle und regelt Heizung, Lüftung, Abschattung usw. nach den eingestellten Parametern. Jochen Oelke 25. 03. 2004
Ziele • Im Weiteren werden nun Gebäudegruppierungen bis hin zu einer Stadt modelliert um belastbare Zahlen für anschliessende Simulationen zu bekommen. Jochen Oelke 25. 03. 2004
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