Optimierte nutzungsabhängige Raumheizung durch Gebäudesystemtechnik

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 EIB/KNX

2.1 Software

2.1.1 ETS2

2.1.1.1 Projektierung

2.1.1.2 Inbetriebnahme/Test

2.1.2 Elvis

2.1.2.1 Der Elvis-Prozessserver

2.1.2.2 Die Bedienstation

2.1.2.3 Die Projektierung

2.1.2.4 Anwendungsbeispiele

2.2 Hardware

2.2.1 Raumtemperaturregler

2.2.2 Präsenzmelder

2.2.3 EIBGW-MBus

3 Messung des Aufwärm- und Abkühlverhaltens

3.1 Temperaturverlauf vom 05.04.2006

3.2 Temperaturverlauf vom 07.-10.06.2006

3.3 Bestimmung der Aufwärmung

3.4 Bestimmung der Abkühlung

4 Modell und Simulation der Räume I120 und I122

4.1 Modell des Raumes I122

4.1.1 Eingangsgrößen

4.1.2 Parameter des Modells

4.1.3 Submodellbeschreibung

4.1.3.1 Fensterlüftung

4.1.3.2 Fenster

4.1.3.3 Raumtemperaturregler

4.1.3.4 Wärmeströme durch Wände

4.1.3.5 Raumtemperaturknoten

4.1.4 Implementierung unter Matlab/Simulink

4.1.5 Verifikation der Simulation

4.1.6 Simulationen mit dem Modell

4.1.6.1 Ermittlung des Sollwertes des Nacht-Betriebes

4.1.6.2 Ermittlung des Sollwertes des Frostschutzbetriebes

4.1.6.3 Abschätzung der Energieeinsparung

4.2 Modell beider Räume

4.2.1 Simulationen mit dem Modell

5 Nutzungsabhängige Raumheizung

5.1 Nutzungsabhängige Raumheizung mit Elvis

5.1.1 Anforderungen

5.1.2 Programmierung

5.2 Einbau von Präsenzmeldern

6 Auswertung der aufgezeichneten Daten

7 Fazit und Ausblick

8 Quellen

A Anhang

A.2 Testprotokoll

A.3 Anzahl der Sonnenstunden im März und April 2006

A.4 Stundenpläne

A.4.1 WS 2005/06

A.4.2 SS 2006

Zielsetzung & Themen

Ziel der Arbeit ist es, die Heizwärmeeffizienz von zwei Seminarräumen der Hochschule Bremen durch den Einsatz einer nutzungsabhängigen Raumheizungsregelung mittels KNX/EIB-Gebäudesystemtechnik und Elvis-Software zu optimieren, um den Energieverbrauch signifikant zu senken.

• Optimierung der Raumheizung durch KNX/EIB-Technik
• Einsatz der Software Elvis zur Visualisierung und Steuerung
• Modellierung und Simulation des Wärmeverhaltens in Matlab/Simulink
• Implementierung einer nutzungsabhängigen Heizungsregelung nach Stundenplan
• Analyse und Auswertung des Energieeinsparpotenzials

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1 Einleitung: Diese Einleitung beschreibt die Ausgangslage der beiden Seminarräume und die Zielsetzung der Energieoptimierung mittels Gebäudesystemtechnik.

2 EIB/KNX: Dieses Kapitel erläutert die Grundlagen der EIB/KNX-Bustechnologie sowie die verwendete Software Elvis für Visualisierung und Projektierung.

3 Messung des Aufwärm- und Abkühlverhaltens: Hier werden die experimentellen Messreihen des thermischen Verhaltens der Räume vorgestellt, um Richtwerte für die spätere Simulation zu gewinnen.

4 Modell und Simulation der Räume I120 und I122: In diesem Kapitel wird das mathematische Modell der Räume in Matlab/Simulink entwickelt und zur Simulation verschiedener Nutzungsszenarien verwendet.

5 Nutzungsabhängige Raumheizung: Dieses Kapitel beschreibt die praktische Programmierung der zeit- und nutzungsgesteuerten Heizungsregelung in der Elvis-Software.

6 Auswertung der aufgezeichneten Daten: Hier werden die gesammelten Messdaten analysiert, um die Energieeinsparungen und das Heizverhalten der Räume zu verifizieren.

7 Fazit und Ausblick: Das Fazit bewertet die erzielten Ergebnisse der Energieoptimierung und gibt Empfehlungen für weiterführende Maßnahmen.

8 Quellen: Dieses Kapitel listet die für die Arbeit verwendete Fachliteratur und Webressourcen auf.

A Anhang: Der Anhang enthält zusätzliche Informationen wie Testprotokolle, Wetterdaten und Stundenpläne.

Schlüsselwörter

Gebäudesystemtechnik, KNX, EIB, Raumheizung, Einzelraumregelung, Energieeffizienz, Simulation, Matlab, Simulink, Elvis, Energieeinsparung, Thermisches Verhalten, Gebäudeautomation, Stundenplansteuerung, Wärmemengenzähler

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Diplomarbeit grundlegend?

Die Arbeit beschäftigt sich mit der Optimierung des Energieverbrauchs in Seminarräumen der Hochschule Bremen durch den Einsatz einer intelligenten, nutzungsabhängigen Raumheizungsregelung.

Was sind die zentralen Themenfelder der Untersuchung?

Im Zentrum stehen die KNX/EIB-Technik, die Software-basierte Visualisierung und Regelung (Elvis) sowie die mathematische Modellierung und Simulation des thermischen Raumverhaltens.

Was ist das primäre Ziel der Arbeit?

Das Hauptziel ist die signifikante Senkung des Wärmeverbrauchs durch eine bedarfsgerechte Heizungssteuerung, die den Raum nur bei tatsächlicher Belegung (basierend auf einem Stundenplan) auf Wohlfühltemperatur bringt.

Welche wissenschaftlichen Methoden werden verwendet?

Der Autor nutzt sowohl empirische Messungen des Aufwärm- und Abkühlverhaltens vor Ort als auch computergestützte Simulationen mittels Matlab/Simulink, um theoretische Einsparungspotenziale abzuschätzen.

Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?

Der Hauptteil umfasst die detaillierte Beschreibung der Hardware-Konfiguration, die Programmierung der Steuerungslogik, die Entwicklung des Simulationsmodells und die anschließende Analyse der erzielten Mess- und Simulationsergebnisse.

Durch welche Schlagworte lässt sich die Arbeit am besten charakterisieren?

Gebäudesystemtechnik, KNX, EIB, Energieeffizienz, Einzelraumregelung, Simulation, Matlab, Simulink und Elvis sind die prägenden Begriffe.

Warum wurde in der Simulation das Modell um den Raum I120 erweitert?

Da der Heizkreislauf des Raumes I120 fälschlicherweise an den Wärmezähler des Raumes I122 angeschlossen war, musste dieser im Modell berücksichtigt werden, um die Wärmemengen korrekt zuordnen zu können.

Welche Rolle spielt der Präsenzmelder in diesem Konzept?

Der Präsenzmelder dient als zusätzliche Instanz, um die Raumheizung bei kurzfristigen Abwesenheiten oder bei Nutzung außerhalb des geplanten Stundenplans flexibel zu steuern.

Welchen Einfluss hat die Fensterlüftung auf die Regelung?

Bei geöffneten Fenstern erkennt das System dies (über entsprechende Kontakte) und senkt die Solltemperatur ab, um unnötiges Heizen während der Lüftung zu vermeiden.