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Modellbasierte Betriebsanalyse Stand der Werkzeuge bei ennovatis

2. Projekttreffen ModBen

F. Schmidt, U. Jahn und R. Kopetzky

ennovatis GmbH Germany Stuttgart, 07.03. 2008

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Unsere Rolle im Projekt Im Rahmen des Projekts soll ein modellbasiertes Verfahren

entwickelt werden, das einerseits die Randbedingungen der Praxis wie geringe Datengrundlage und Kostenschränkungen berücksichtigt. andererseits jedoch in der Lage ist weitgehend automatisiert die Energiebilanz des Gebäudes zu ermitteln, mögliche Einsparpotenziale zu identifizieren sowie den optimierten Betrieb zu überwachen. Das Verfahren soll an 5 Demonstrationsgebäuden evaluiert und über einen Zeitraum von 20 Monaten kontinuierlich verbessert werden.

Ennovatis arbeitet an allen AP‘s mit. Schwerpunkte sind AP 3 Erstellung der Basisversion des Verfahrens AP 4 Programmtechnische Umsetzung von Trainingsalgorithmen für

die Modelle AP 5 Entwicklung von Algorithmen zur Betriebsoptimierung AP 6 Kontinuierliche Betriebsanalyse und Validierung des Verfahrens

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Vom Benchmarking zur modellbasierten Betriebsführung

Auswahl des zu optimierenden Gebäudes - Klassifizierung Stufe 0 EA

Erstellung eines Verbrauchsausweises Stufe 1 EA

Erstellung eines Bedarfsausweises Mehr-zonen Model, Monatsbilanz Stufe 2 EA

Erweiterung der Level 2 EA durch Kurzzeit Messungen Anlagensimulation auf Basis stündlicher

Werte Detaillierte Beschreibung der inneren Lasten

Ergebnis ist Stufe 3 EA Kurzzeit- durch Langzeitmessungen

ersetzen (minimaler Datensatz), Kalibrierung des Bedarfsmodelles, regel- und modellbasiertes EM – Stufe 4

L1

L2

L3

L4

benchmarking

Cont. Comm.

analysing

auditing

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Stand der Werkzeuge

Ziel Aufzeigen von Wegen zur Beurteilung des aktuellen

Verbrauches Aufdecken von Verlusten und ineffizientem Betrieb

Wege Intelligent Monitoring Regelbasierte Überwachung

Hardware Software

Modelbasierte Überwachung EnEV+ EnergyPlus VEC-VDI 2067

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Intelligent Monitoring

Vorraussetzung Zeitlich hoch aufgelöste Daten Darstellung in verschiedenen Kontexten

Beurteilung und Ableitung von Massnahmen Sachverständige Nutzer Energiemanager

Beispiele EM Portal ISE Visualisierung

Vor- und Nachteile+ verfügbar - ermüdend und wenig effektiv bei funktionierendem

Betrieb

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Intelligent monitoring Wohnungen

Verbrauch gering Verbrauch durchschnittlich Verbrauch hoch

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Regelbasierte Überwachung

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Regelbasierte Überwachung - Hardware

neuen Entwicklungen bei der Smartbox Alle relevanten Verbraucherdaten können erfasst werden Erkennung von Defekten, Fehlern,

Unregelmäßigkeiten oder unnötigen "Energiefressern" durch die permanente Beobachtung von Lastgängen. So fallen ungewollte oder zu hohe Energieverbräuche sofort auf und können umgehend – mit oft sehr einfachen und kostengünstigen Mitteln –beseitigt werden.

Störmeldungsmanagement, wie permanente Kennwertvergleiche, automatische Signalisierung der Störung, z.B. durch SMS, E-Mail oder Schaltausgang. Schalten von Relais aufgrund von vordefinierten Ereignissen.

Kabellose Verbindung zu Datenerfassungsgeräten über smartModule

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Übersicht Funktionalitäten

RS 232

M-Bus fähige Endgeräte

Lüftung

Geräte

Heizung

2x Relais

on Board

M-Bus Pegelwandler

AD-Wandler Temperaturen

8 Eingänge

Pulse/Status

8 Eingänge 8 Eingänge

24 x direkt

Berichte, Vertragskontrolle, Bedarfsberechnungen, etc.

Ethernet/RS232/RS485

GSM/Bluetooth

Modem/ISDN

Störmeldungen

SMS, E-Mail, E/A Modul, Relais

ennovatis Planning & Controlling

bis zu 480 Endgeräte

bis zu 32 Feldbusgeräte direkt ansprechbar

RS 485 Feldbus

E/A

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ennovatis Smartbox Standardfall

Auswertung der Daten über Smartbox Manager

Erfassung von Strom. Gas, Wasser über Impulse von den Zählern

PT 1000

Erfassung derAußentemperatur

oder ennovatis Controlling

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ennovatis Smartbox Heizungssteuerung

RS 485 Bus

Raumtemperatur + Sollwertsteller

Vorlauffühler

Pumpe

Motormischer

Anschluss Außenfühler

Komponenten:

Zur Ansteuerung der Heizkreise werden Vorlauftemperatur, Außentemperatur,Raumtemperatur, Raumsolltemperatur sowie aktive Komponenten wie Heizungs-pumpe und Motormischer benötigt. Feldbusmodule, angesteuert über die RS485Busleitung, führen die Befehle der Smartbox aus. So lassen sich dann sehr elegant Regelalgorithmen implementieren, die ganz oder teilweise die Steuerung von Heizungsanlagen oder Solaranlagen ersetzen können.Entsprechende Hilfsmittel und Routinen sind in dem ennovatis Firmware* Steuerungs- und Regelpaket enthalten.

*Art. 0308 Steuer- und Regelungspaket

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Leckage-Meldung über M-Bus Zähler

M-Bus

RS232

Programmierung einer Leckagemeldung:

1. Zeitprogramm festlegen, z.B. von 0 Uhr bis 2 Uhr2. Wasserzähler so konfigurieren, dass die Durchflussleistung

übertragen wird.3. mit einem Rechner Zeitprogramm und Leistung „verbunden“.4. Rechnerausgang einem Verzögerungsmodul übergeben, damit

kurzfristige Durchflüsse kein Fehlalarm auslösen 5. Dann die Verzögerung beliebigen Ausgangsmodulen zuweisen.

&

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ennovatis Smartbox Klimaregelung

Je nach Feuchteverhältnis im Zu- und Abluftkanal sowie den herrschenden Temperaturverhältnissen, kann in der Smartbox ein energetisch optimiertes Betriebsverhalten programmiert werden.

Die zentrale Zu- und Abluftanlage kann so entweder über ein 0-10 V oder über Stufenschalter den Nutzungs-bedingungen jederzeit und automatisch angepasst werden.

Intranet

Feuchte- undTemperatursensorenim Zu- und Abluftkanal

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Regelproblem Solaranlagen erkennen

Typisches Solaranlagenschemata:

Dokumentation derBetriebsweise:

1. Beginn der solaren Speicherladung2. Temperatur im Speicher sinkt, da

Durchmischung stattfindet3. Temperatur sinkt so stark, dass Heiz-

kessel die Warmwasserbereitung startet, obwohl

4. kein Trinkwasserverbrauch vorhanden5. In Folge sinkt die solare Leistung, da die

mittlerer Speichertemperatur angehobenwurde.

Sensorleitungen

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Regelproblem mit der ennovatis Smartbox lösen

In der Smartbox folgende Regel aufzustellen:

+ Wenn Solaranlage (Durchfluss) in Betrieb und + Speichertemperatur größer 35°C, dann + Relais öffnen um der Kesselsteuerung eine höhere Speichertemperatur vorzugaukeln um damitdie ungewollte Speicherladung durch den Kessel zu verhindern.

Pumpenspannung oder Durchfluss-geber der Leistungsmessung aufSmartbox aufschalten.

R In die Sensorleitung des Kessels zur Messungder Trinkwassertemperatur einen regelbaren Widerstand in Serie einbauen (ca. 1 kOhm) und über ein paralleles Relais kurzschließen.

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Smart Module M-Bus Daten werden per Funk übertragen

ennovatis SmartModulmit integriertem M-BusPegelwandler (Option)

ennovatis SmartModulmit RS232 Schnittstelle(Standardgerät)

230V~Netz

Funkstrecke bis zu 300m bei freier Sicht

M-Bus Protokoll auf RS232

230V~Netz

Sender und Empfänger sind gleicher Gerätetyp (Variationen sind möglich) Übertragungsprotokoll: M-Bus nach EN 13757-3 Standardgerät verfügt über zwei Temperatureingänge zwei Analogeingänge, sowie über zwei Digitaleingänge

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Regelbasierte Überwachung - Software

Vorgehen wie bei intelligent monitoring aber jetzt auch Aktionen möglich wie z.B.

Benachrichtigung Hausmeister Darstellung Ergebnisse zur weiteren Analyse Nachricht an smartbox

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Modelbasierte Überwachung – EnEV+

Aktuelle Version 1.15.3 Hauptneuerungen

Stand der Energieausweiserstellung

Hauptdefizite

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Modelbasierte Überwachung - EnergyPlus

Vergleich der Ergebnisse mit EnEV+ siehe EM Portal

Datentausch für Gebäude über IFC Schnittstelle möglich

Modellierung von Anlagen und Anlagensteuerungen beschränkt

Konsequenz keine weitere Arbeit auf diesem Bereich

Übergang zu IDA/ICE

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Modelbasierte Überwachung – VEC VDI 2067

Aktuelle Version 1.15.3 Hauptneuerungen

Stand der Energieberichterstellung siehe EM Portal

Hauptdefizite Anlagensimulation Detaillierte Erfassung der Nutzungsbedingungen

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Gasverbrauch witterungsbereinigt und absolut

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Witterungsbereinigter Energieverbrauch und Energiebedarf

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Wasserverbrauch

gemessen gerechnet

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Stromverbrauch

August kWh

05 360

06 630

07 1300