SIMULATION EINER PRDIKTIVEN RAUMTEMPERATURREGELUNG UNTER VERWENDUNG EINER IDEALEN

SIMULATION EINER PRÄDIKTIVEN RAUMTEMPERATURREGELUNG UNTER VERWENDUNG EINER IDEALEN WETTERVORHERSAGE DI Dr. Gregor Görtler Bau. SIM 2010 / 23. 09. 2010

Inhalt § Modellbasierte prädiktive Regelung? § Gebäudemodell (= Raummodell) § Methodik § Simulationsstruktur in TRNSYS § Ausgewählte Ergebnisse Bau. SIM 2010 2/16 B P C

Modellbasierte prädiktive Regelung ? z w e y u Regler Regelstrecke Bau. SIM 2010 3/16 B P C

Modellbasierte prädiktive Regelung ? z w Bau. SIM 2010 e u 4/16 y B P C

Modellbasierte prädiktive Regelung ? z w Bau. SIM 2010 e u 5/16 y B P C

Modellbasierte prädiktive Regelung ? ideal Aussentemp. z Einstrahlung Süd w Bau. SIM 2010 e Vorlauftemp. u 6/16 Raumtemp y B P C

Gebäudemodell § eine thermische Zone (mit 3 Außenwänden) § Wohnraum eines Einfamilienhauses § Fußbodenheizung Bau. SIM 2010 7/16 B P C

Methodik § Erstellen des (nichtlinearen) Gebäudemodells in TRNSYS § Identifikation eines linearen Modells in Matlab aus TRNSYS Daten (Übertragungsfunktion Zustandsraummodell) § Entwickeln des MPC-Regelalgorithmus in Matlab § Simulationen am linearen Modell mit Matlab/Simulink § Kombination des Reglers und des nichtlinearen Gebäudes in TRNSYS mit Aufruf von Matlab Bau. SIM 2010 8/16 B P C

Simulationsstruktur in TRNSYS Bau. SIM 2010 9/16 B P C

Eckdaten zur Simulation § Regelgröße Raumlufttemperatur § Stellgröße Vorlauftemperatur § Vorhersage der Störgrößen § Sonneneinstrahlung auf die Südwand § Außenlufttemperatur mittels idealem Wetterdatensatz § Vorhersage der Solltemperatur Bau. SIM 2010 10/16 B P C

Schrittweite Ausgewählte Ergebnisse aus den Simulationen 15 min Prädiktionshorizont 12 h Kontrollhorizont 5 h Zielwert der Stellgröße 25 °C Stellgrößenbeschränkungen 25 – 45 °C Regelgrößenbeschränkungen Keine Stellgrößenänderungsbeschränkungen Bau. SIM 2010 11/16 5 °C/15 min Gewichtung der Regelgröße 1 Gewichtung der Stellgröße 0, 15 Gewichtung änderung 0, 1 der Stellgrößen- B P C

Vergleich Raumtemperaturen 06: 00 Bau. SIM 2010 22: 00 12/16 B P C

Vergleich Heizwärmebedarf Bau. SIM 2010 13/16 B P C

Monatliche Energieeinsparung Heizperiode: ca. 10% Bau. SIM 2010 14/16 B P C

Ergebnisse und Erkenntnisse § relative jährliche Einsparung von 10 % gegenüber dem PI-Regler (Heizfall) § Vorteile: § Energieeinsparung bei gleichem Komfort möglich § Nachrüstbarkeit, Stabilität § Nachteile: § Modell der Regelstrecke erforderlich § Wettervorhersage nötig § Parametrierung neuartig § Kombination von TRNSYS und Matlab relativ einfach und leistungsfähig Bau. SIM 2010 15/16 B P C

Danke für Ihre Aufmerksamkeit ! DI Dr. Gregor Görtler gregor. goertler@fh-burgenland. at Bau. SIM 2010 16/16 B P C