14 Modelica Anwendungen Constantin

Modelica Anwendungen| 27.03.2012 | Ana Constantin | Integrale Planung und Simulation in Bauphysik und Gebäudetechnik

Modelica Anwendungen

Wer bin ich?

Dipl.-Wirt.-Ing. Ana Constantin

RWTH Aachen

Begeisterte Dymola / Modelica Benutzerin / Entwicklerin

Seit Sept. 2010 wissenschaftliche Mitarbeiterin am Lehrstuhl für Gebäude- und Raumklimatechnik von Univ.-Prof. Dr.-Ing Dirk Müller

E.ON Energy Reseach Center

Kompetenzen Gekoppelte Gebäude- und Anlagensimulation Co-Simulation: Dymola – MATLAB, Software-in-the-Loop

Kontakt:

aconstantin@eonerc.rwth-aachen.de

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Agenda

Modelica

Dymola

Gekoppelte Anlagen- und Gebäudesimulation

Wie wird mit Dymola / Modelica gearbeitet

Vorführung: ein Raummodell aufbauen

Vorführung: ein Hausmodell aufbauen

Vorführung: eine Simulation durchführen

Co-Simulation Dymola – MATLAB, SiL

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Eigenschaften von Modelica

Objektorientiert: Wiederverwendbarkeit, Vererbung von Eigenschaften, Aggregation von Modellen

„Lehrbuch-Gleichungen“ zur Modellierung von Systemen aus Ingenieurperspektive

Akausale Modellierung (Richtungsunabhängig)

Geeignet für Hybride Systeme (Kopplung elektrischer, mechanischer, hydraulischer Systeme)

Modelica Association – Modelica Standard Library ist Open Source

http://www.modelica.org

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Eigenschaften von Dymola

Kommerzielle Entwicklungsumgebung für Simulationssprache Modelica

Verarbeitung von komplexen hybriden Modellen

Grafische Modellerstellung und Auswertung möglich

Symbolische Optimierung der Gleichungssysteme

Einbinden externer Bibliotheken (C, FORTRAN)

http://www.dynasim.se

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Gekoppelte Gebäude- und Anlagensimulation

Akausale Verknüpfung von Raum, Anlage und Regelung

Einfluss der Wetter- und Nutzungsbedingungen auf Raum, Anlage und Regelung

Simulation von thermodynamischen und hydraulischen Vorgängen in den Anlagenmodellen

Nutzer

Gebäude Anlage

Wetter Regelung

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Struktur unserer Bibliotheken

BaseLib

Interfaces

Heat transfer

Sources

…

BuildingHVAC DataBase

Components

Examples

Components

Examples

Boiler

Pipes

Radiators

…

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Aufbau Arbeitsplatz - Modellierung

1. Modellierung

2. Simulation

3. Paketübersicht

4. Komponenten

5. Modelldarstellung

6. Werkzeugleiste

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Aufbau Arbeitsplatz - Simulation

1. Setup Simulation

2. Simulation ausführen

3. Variablen Browser

4. Plot-Fenster

5. Log-Fenster

6. Kommandozeile

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Einfaches Modell

class Load "Heat load"extends BaseLib.Interfaces.OneTherm;parameter Modelica.SIunits.Density rho=1600;parameter Modelica.SIunits.SpecificHeatCapacity c=1000;parameter Modelica.SIunits.Thickness d=0.2;parameter Modelica.SIunits.Area A=16;Modelica.SIunits.Mass m;

equationm = rho*A*d;der(T) = 1/m/c*Therm1.Q_flow;

end Load;

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1 Ein-/Ausgang

Parameter

interne Variable

algebraische Gleichung

Differentialgleichung

Vorführung: Ein Raummodell aufbauen

Eine Wand aufbauen

Wände im Raum positionieren und parametrieren

Fenster, Tür, Luftknoten, Lüftung

Verbindungen im Raum

Konnektoren zu anderen Modellen

Dokumentation

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Vorführung: ein Hausmodell aufbauen

Hydraulisches Netz vorstellen

Verbindung von mehreren Räumen

Das Hausmodell

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Vorführung: eine Simulation starten

Wettermodell

Nutzerprofile

Wärmeerzeuger, Pumpe

Simulationsparameter setzen

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Simulation Hausmodelle

Simulationszeit: Heizperiode (9 Monate): zwischen 0,5 – 4 Tage Hängt von der Regelstrategie ab:

• Pumpe• Wärmeerzeuger

Hängt von den Lüftungsprofilen ab Hängt von der Dymola Version ab

• Dymola 7.4• Dymola 2012

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Co-Simulation: Dymola - MATLAB

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PEBBLE: Positive Energy Buildings thru Better controL dEcisions

Co-Simulation – Software in the Loop

Controller(Software auf

Antrieb)

Raummodell(Simulation)

Stellparameter:• Ventilhub• Ventilatorleistung• …

Raumdaten:• Raumlufttemperatur• CO2-Gehalt• Raumsolltemperatur• …

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Zusammenfassung

Modelica ist eine objektorientierte, gleichungsbasierte Programmiersprache

Dymola ist eine Simulationsumgebung für Modelica

Modelica 3.2 mit Dymola 2012

Dynamische Simulation

Modelica Standard Bibliothek – Open Source

Sehr einfach neue Modelle zu erstellen

Kurze Einarbeitungszeit

Simulation komplexer Systeme möglich

Macht Spaß!

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