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1© ennovatis GmbH
Modellbasierte Betriebsanalyse Stand der Werkzeuge bei ennovatis
2. Projekttreffen ModBen
F. Schmidt, U. Jahn und R. Kopetzky
ennovatis GmbH Germany Stuttgart, 07.03. 2008
2© ennovatis GmbH
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
3© ennovatis GmbH
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
6© ennovatis GmbH
Intelligent monitoring Wohnungen
Verbrauch gering Verbrauch durchschnittlich Verbrauch hoch
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Regelbasierte Überwachung
8© ennovatis GmbH
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
9© ennovatis GmbH
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.
16© ennovatis GmbH
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
18© ennovatis GmbH
Modelbasierte Überwachung – EnEV+
Aktuelle Version 1.15.3 Hauptneuerungen
Stand der Energieausweiserstellung
Hauptdefizite
19© ennovatis GmbH
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