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© ennovatis GmbH 1 Modellbasierte Betriebsanalyse Aktueller Stand Demogebäude ennovatis 3. Projekttreffen ModBen F. Schmidt, U. Jahn und R. Kopetzky ennovatis.

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1 © ennovatis GmbH 1 Modellbasierte Betriebsanalyse Aktueller Stand Demogebäude ennovatis 3. Projekttreffen ModBen F. Schmidt, U. Jahn und R. Kopetzky ennovatis GmbH Germany Freiburg,

2 © ennovatis GmbH 2 Stand der Arbeiten Daten routinemäßig verfügbar Zwei Studienarbeiten am ISE abgeschlossen Sebastian Zehnle: Eignung der Berechnungsmethodik DIN V zur Abbildung des Energieverbrauchs von realen Nicht-Wohngebäuden Susanne Komhard: Model-Based Approach for Performance Monitoring of Commercial Buildings Vergleich von Methoden (Vortrag Werkzeuge) EnEV+ mit IDA-ICE (Nis Andresen) Optimisation mit IDA-ICE (Sebastian Burhenne) EnEV+ mit VEC und Verbrauch (Frauke Schönfeld) EnEV+ mit Energy+ (Tobias Maile) Verbrauch mit EnEV+ Individualrechnung (Sebastian Zehnle) Verbrauch mit Regressionsmodell (Susanne Komhard) Verbindung von Rechnung und Messung in controlling Anschluss R-visualisation to ennovatis controlling (Projekt Scientific Dataview)

3 © ennovatis GmbH 3 Jahreswerte

4 © ennovatis GmbH 4 Monatswerte

5 © ennovatis GmbH 5 Tageswerte z.B. aus Regressionsmodell

6 © ennovatis GmbH 6 Projekt: Scientific Dataview

7 © ennovatis GmbH 7

8 8 From thesis of Susanne Komhard

9 © ennovatis GmbH 9 From thesis of Sebastian Burhenne

10 © ennovatis GmbH 10 Modellbasierte Betriebsanalyse Stand der Werkzeuge bei ennovatis 3. Projekttreffen ModBen F. Schmidt, U. Jahn und R. Kopetzky ennovatis GmbH Germany Freiburg,

11 © ennovatis GmbH 11 Vergleich von Methoden EnEV+ mit IDA-ICE (Nis Andresen) Optimisation mit IDA-ICE (Sebastian Burhenne) Verbrauch mit EnEV+ Individualrechnung (Sebastian Zehnle) Verbrauch mit Regressionsmodel (Susanne Komhard) Schon früher berichtet EnEV+ mit VEC und Verbrauch (Frauke Schönfeld) EnEV+ mit Energy+ (Tobias Maile)

12 © ennovatis GmbH 12 Bürogebäude Grosspösna – 3D-Modellierung

13 © ennovatis GmbH 13 Vergleich EnEV+ mit IDA-ICE (Nis Andresen)

14 © ennovatis GmbH 14 Heizenergiebedarf

15 © ennovatis GmbH 15 Heizenergiebedarf nach E+ und EnEV+

16 © ennovatis GmbH 16 Transmissionsverluste

17 © ennovatis GmbH 17 Jahres Energiebilanz

18 © ennovatis GmbH 18 Optimierung mit IDA-ICE (Sebastian Burhenne) Vereinfachtes Modell für definierte Fragestellungen möglich Einsparpotential durch Verbesserung der Pumpensteuerung 7,5%

19 © ennovatis GmbH 19 Koppelung GenOpt und IDA-ICE Voraussetzung simulation software has input and output text files and is executable in batch mode.

20 © ennovatis GmbH 20 Arbeit Sebastian Zehnle Hier zwei Punkte 1.Vergleich von Energieausweisen 2.Erfahrungen mit Individualberechnungen Vergleich Verbrauch mit EnEV+ Individualrechnung (Sebastian Zehnle)

21 © ennovatis GmbH 21 Energieausweise

22 © ennovatis GmbH 22

23 © ennovatis GmbH 23 Vergleich Bedarf - Verbrauch From thesis of Sebastian Zehnle

24 © ennovatis GmbH 24 Bewertung Der Vergleich der aus den Normberechnungen nach DIN V resultierenden Energiebedarfswerte mit den erfassten Verbrauchswerten der untersuchten Demonstrationsgebäude hat gezeigt, dass sich die Berechnungsmethodik unter Verwendung der in der DIN V Teil 10 enthaltenen Nutzungsrandbedingungen nicht dazu eignet den Energieverbrauch von Gebäuden abzubilden. Mittels der Individualberechnung ist es nach entsprechender Anpassung der Gebäudemodelle möglich eine Betriebsoptimierung durchzuführen. Mit ihr können die Energieeinsparungen durch Sanierungsmaßnahmen und Änderungen im Gebäudebetrieb aufgewiesen werden. Genauigkeit liegt im Bereich von 20–25 % Abweichung, davon entfallen nach unserer Erfahrung 5 % auf Jahres- und 10–20 % auf Monatswerte.

25 © ennovatis GmbH 25 Verbrauch mit Regressionsmodell (Susanne Komhard) Schritte 1.Erfassung der Daten auf Stundenbasis 2.Graphische Interpretation und Bewertung 3.Ableitung einer Regressionsfunktion 4.Training zur Bestimmung der Regressionsparameter 5.Validierung 6.Verbrauchsprognose und Interpretation der gemessenen Werte

26 © ennovatis GmbH 26 Carpet Plots for heating and outdoor Temperature

27 © ennovatis GmbH 27 Signatures for heat and electricity

28 © ennovatis GmbH 28 Regression that models the heating demand P heat is calculated for all levels of day-types and above or below the change point

29 © ennovatis GmbH 29 Training und Validierung

30 © ennovatis GmbH 30 Modellbasierte Betriebsanalyse Workshop im Rahmen der ICEBO Werkzeuge für ein kostengünstiges Energie monitoring 3. Projekttreffen ModBen F. Schmidt, U. Jahn und R. Kopetzky ennovatis GmbH Germany Freiburg,

31 © ennovatis GmbH 31 Energiemanagement – das 4 Ebenen Modell Feldebene 1: Messtechnik: Zähler & Sensorik Feldebene 2: Datenerfassung und ÜbertragungSystemebene Auswertung aus Sicht der Anbieter Dienstleistungsebene Service im Bereich EM

32 © ennovatis GmbH 32 Bessere Tab nötig

33 © ennovatis GmbH 33 Energiemanagement – das 4 Ebenen Modell Feldebene 1: Messtechnik: Zähler & Sensorik Feldebene 2: Datenerfassung und ÜbertragungSystemebene Auswertung aus Sicht der Anbieter Dienstleistungsebene Service im Bereich EM

34 © ennovatis GmbH 34 Erfahrungen mit Integration von Sensoren in GA Für die Datenerfassung und –übertragung waren zwischen und notwendig. Diese Spanne entspricht in der Regel 10 – 20 % der jährlichen Energiekosten. Bei unvollständiger Gebäudeautomation (GA) hat sich eine Messwerterfassung mit der smartbox als deutlich günstiger erwiesen.

35 © ennovatis GmbH 35 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 24 x direkt Berichte, Vertragskontrolle, Bedarfsberechnungen, etc. Ethernet/RS232/RS485 GSM/Bluetooth Modem/ISDN Störmeldungen SMS, , E/A Modul, Relais ennovatis Planning & Controlling bis zu 480 Endgeräte bis zu 32 Feldbusgeräte direkt ansprechbar RS 485 Feldbus E/A

36 © ennovatis GmbH 36 ennovatis Smartbox Standardfall Auswertung der Daten über Smartbox Manager Erfassung von Strom. Gas, Wasser über Impulse von den Zählern PT 1000 Erfassung der Außentemperatur oder ennovatis Controlling

37 © ennovatis GmbH 37 Anwendung bei Büro- und Wohngebäuden

38 © ennovatis GmbH 38 Leckage-Meldung über M-Bus Zähler M-Bus RS232 Programmierung einer Leckagemeldung: 1.Zeitprogramm festlegen, z.B. von 0 Uhr bis 2 Uhr 2.Wasserzähler so konfigurieren, dass die Durchflussleistung übertragen wird. 3.Mit einem Rechner Zeitprogramm und Leistung verbinden. 4.Rechnerausgang einem Verzögerungsmodul übergeben, damit kurzfristige Durchflüsse keinen Fehlalarm auslösen. 5.Dann die Verzögerung beliebigen Ausgangsmodulen zuweisen. &

39 © ennovatis GmbH 39 Energiemanagement – das 4 Ebenen Modell Feldebene 1: Messtechnik: Zähler & Sensorik Feldebene 2: Datenerfassung und ÜbertragungSystemebene Auswertung aus Sicht der Anbieter Dienstleistungsebene Service im Bereich EM

40 © ennovatis GmbH 40 Werkzeuge zur Interpretation der Daten (monitoring) Ziel Aufzeigen von Wegen zur Beurteilung des aktuellen Verbrauches Aufdecken von Verlusten und ineffizientem Betrieb Wege Intelligente Messwerterfassung (Intelligent Metering) unter Einbeziehung der Nutzer Regelbasierte Überwachung Hardware Software Modellbasierte Überwachung EnEV+ EnergyPlus ennovatis Planning - VDI 2067 IDA-ICE Regressionsmodell

41 © ennovatis GmbH 41 Intelligent Metering 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

42 © ennovatis GmbH 42 Energieampel Nutzer Büro tagesaktueller Vergleich des Verbrauchs auf Raumebene

43 © ennovatis GmbH 43 Energieampel Betreiber Büro

44 © ennovatis GmbH 44 Visualisation on Webpage

45 © ennovatis GmbH 45 Regelbasierte Überwachung - Hardware Neue 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 Energie Verbräuche 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, oder Schaltausgang. Schalten von Relais aufgrund von vordefinierten Ereignissen. Kabellose Verbindung zu Datenerfassungsgeräten über smartModule.

46 © ennovatis GmbH 46 Regelbasierte Überwachung - Software Vorgehen wie bei intelligent metering aber jetzt auch Aktionen möglich wie z.B. Benachrichtigung Hausmeister Darstellung Ergebnisse zur weiteren Analyse Nachricht an smartbox

47 © ennovatis GmbH 47 Modellbasierte Überwachung – Ziele Zeitnahe Bewertung des Betriebes Zeitnahe Bewertung der Verbräuche Finden der Datensätze, die besondere Betrachtung benötigen Bewertung von Korrekturmaßnahmen Verwendung der Modelle allgemein Energieausweise Bewertung der Verbräuche Bewertung der Maßnahmen zur Erhöhung der Energieeffizienz

48 © ennovatis GmbH 48 Modelbasierte Überwachung - Vorgehen

49 © ennovatis GmbH 49 Folgende Methoden werden untersucht DIN V 1588 Norm und Individualverfahren für Jahres- und Monatswerte VEC für Stundenwerte Energy+ für Stunden und Minutenwerte IDA-ICE Standard und vereinfachtes Verfahren für Gebäude und Komponentenverhalten Regressionsverfahren für schnelle Prognose von Stundenwerten

50 © ennovatis GmbH 50 Monatswerte

51 © ennovatis GmbH 51 Wichtige Ergebnisse Anpassung Verbrauch an Bedarf bringt Einsparungen von bis zu 40% Zeitnahe Koppelung Bedarf – Verbrauch möglich Dadurch frühzeitig Hinweise auf Änderungen im Betrieb und/oder Bedarf Vorhersagegenauigkeit Jahresbasis Individualrechnung 5% Monatswerte Individualrechnung 10% Tagesrechnung Regressionsverfahren 10 % Regeln zum Eingriff sind noch zu erproben Weitere Ergebnisse sollten wir zusammen festlegen

52 © ennovatis GmbH 52 Energiemanagement – das 4 Ebenen Modell Feldebene 1: Messtechnik: Zähler & Sensorik Feldebene 2: Datenerfassung und ÜbertragungSystemebene Auswertung aus Sicht der Anbieter Dienstleistungsebene Service im Bereich EM

53 © ennovatis GmbH 53 Service im Bereich EM Auf Basis eines Energiemanagement sind eine Vielzahl von Dienstleistungen möglich. Sie können von Der Betriebsgruppe des Gebäudebetreibers Ennovatis Externen Energieberatern erbracht werden Sie umfassen Energieberichte Betriebsoptimierung (continuous commissioning) Fehlererkennung und Analyse Vorbeugende Wartung Und können in der Regel leicht über die dadurch erzielbaren Einsparungen finanziert werden

54 © ennovatis GmbH 54 Intelligent metering Wohnungen


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