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Universität Stuttgart Institut für Kernenergetik und Energiesysteme Simulation WS02/03 Vers. Juni03 Lerneinheiten im Praktikum 17. - 21. 02. 03 Entwicklung.

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1 Universität Stuttgart Institut für Kernenergetik und Energiesysteme Simulation WS02/03 Vers. Juni03 Lerneinheiten im Praktikum Entwicklung eines komponentenbasierten Systems 1. Was wollen wir tun - das Pflichtenheft LM7 - V0 2. Wie wollen wir das tun - UML + Projekthandbuch LM4 - V3 + V10 3. Mit was wollen wir das tun 1 - Modellierung mit Omondo LM3 - V8 4. Mit was wollen wir das tun 2 - Entwicklungsumgebung Eclipse - V4 5. Mit was wollen wir das tun 3 - Das Team, seine Produkte und deren Integration mit CVS LM7 - V10 6. Testumgebung + Testplanung LM10 + LM12 - V11 7. Implementierung - V5 8. Integration LM11 - V9 9. Der Personal Softwareprozess LM6 - V Abschlussdiskussion - was würden wir das nächste mal besser machen Simulationsplattform, Komponenten und Java LM3 - V1 + V2

2 Universität Stuttgart Institut für Kernenergetik und Energiesysteme Simulation WS02/03 Vers. Juni03 Einfluss der Modellierung am Beispiel der Gebäudesimulation Ziel: Erstellung des Pflichtenheftes für das Praktikum Schritt 1 Das Problem Schritt 2 Beschreibung der Aufgabe (Lastenheft) Schritt 3 Erstellung eines Pflichtenheftes

3 Universität Stuttgart Institut für Kernenergetik und Energiesysteme Simulation WS02/03 Vers. Juni03 Modellierungstufen physikalisches Modell mathematisches Modell numerisches Modell Simulationsmodell Quantifizieren Diskretisieren Implementieren Reale Komponente Verhalten Parameter Verhalten Parameter Verhalten Parameter Verhalten M O D E L L I E R U N G

4 Universität Stuttgart Institut für Kernenergetik und Energiesysteme Simulation WS02/03 Vers. Juni03 Physikalisches Modell: Energiebilanz-Raum Raum Außenwand: Raum (Konvektion und Strahlung): Raum (Latent zur Verdunstung): W Wand B Beleuchtung P Personen M Maschinen RLT Anlagen H Heizung K Kühlung FL Fensterlüftung S Solar

5 Universität Stuttgart Institut für Kernenergetik und Energiesysteme Simulation WS02/03 Vers. Juni03 Mathematische Modelle für die Energiebilanz Statische Verfahren (steady state) –Lastberechnungen Erweiterte statische Verfahren (enhanced stady state) –DIN V –DIN EN 832 Dynamische Verfahren (non-stationary, transient) –Differenzen und Finite-Elemente-Verfahren –Response-Faktoren (Gewichtsfaktoren) –Beuken-Modell –Regeltechnisches-Ersatzmodell

6 Universität Stuttgart Institut für Kernenergetik und Energiesysteme Simulation WS02/03 Vers. Juni03 Merkmale der statischen Verfahren Statische Verfahren (Lastberechnungen) –Basierend auf Daten eines Gradtages –Keine Berücksichtigung der Wärmespeicherfähigkeit des Gebäudes Erweiterte statische Verfahren (DIN V , DIN EN 832) –Basierend auf Monatsmittelwerten –Berücksichtigung der passiven Energielasten und Wärmespeicherfähigkeit des Gebäude durch sog. monatlichen Ausnützungsgrad

7 Universität Stuttgart Institut für Kernenergetik und Energiesysteme Simulation WS02/03 Vers. Juni03 Merkmale der dynamischen Verfahren Differenzen und Finite-Elemente Verfahren –Diskretisierung des Differentialgleichungsystems –Eindimensionaler Wärmestrom Response-Faktoren (Gewichtsfaktoren) –Bestimmung des Übertragungsverhaltens des Raumes –Kopplung der Übertragungsfunktionen mit Eingangsgrößen –Zeitinvariantes Verhalten –Superpositionsprinzip Beuken-Modell –Elektrisches Analogiemodell (Formale Übereinstimmung der Differentialgleichungen der Wärmeleitung und Potentialgleichung für idealisiertes Kabel) Regeltechnisches Ersatzmodell

8 Universität Stuttgart Institut für Kernenergetik und Energiesysteme Simulation WS02/03 Vers. Juni03 Entwicklung des Problemverständnisses Identifikation der wichtigsten Parameter –Parametervariation bei einem Verfahren Vergleich verschiedener zeitlicher Auflösungen –Grenzen der Modellierung bei vorgegebenen Parametern

9 Universität Stuttgart Institut für Kernenergetik und Energiesysteme Simulation WS02/03 Vers. Juni03 Beispielgebäude

10 Universität Stuttgart Institut für Kernenergetik und Energiesysteme Simulation WS02/03 Vers. Juni03 Beispielgebäude-Datenblatt

11 Universität Stuttgart Institut für Kernenergetik und Energiesysteme Simulation WS02/03 Vers. Juni03 Physikalisches Modell Zonenweise stationäre Energiebilanz bei vorgegebener Soll-Innentemperatur

12 Universität Stuttgart Institut für Kernenergetik und Energiesysteme Simulation WS02/03 Vers. Juni03 Mathematisches Modell Transmissionsverluste: Lüftungsverluste: Interne Wärmegewinne: Mittlere interne Wärmegewinne auf der Basis eines durchschnittlichen 2,7- Personenhaushaltes bezogen auf die Wohnraumfläche Statisches Verfahren auf monatlicher Basis mit folgenden Gleichungen: Solare Wärmegewinne bleiben unberücksichtigt

13 Universität Stuttgart Institut für Kernenergetik und Energiesysteme Simulation WS02/03 Vers. Juni03 Numerisches Modell Transmissionsverluste: Lüftungsverluste: Interne Wärmegewinne:, dann sind die obigen Gleichungen für jeden Monat zu lösen und die monatlichen Werte von aufzusummieren

14 Universität Stuttgart Institut für Kernenergetik und Energiesysteme Simulation WS02/03 Vers. Juni03 Lastenheft Berechnung des Verlaufs des Wärmebedarfs über ein Jahr auf der Basis einer monatlichen stationären Energiebilanz bei einer konstanten Soll-Innentemperatur. Berücksichtigt werden sollen dabei Transmission, Lüftung und interne Wärmegewinne. Wünschenswert wäre die Berücksichtigung solarer Gewinne Soll-Innentemperatur, Lüftungsrate und Nutzungsgrad sollen variabel sein. Für jeden Zeitschritt soll der monatliche Wärmebedarf, sowie dessen Anteile an Transmission, Lüftung und interner Wärmegewinne berechnet und visualisiert werden. Für den gesamten Berechnungszeitraum sollen die Summenwerte auf dem Bildschirm ausgegeben werden. Weitere Anforderungen gemäß dem Gebäudedatenblatt

15 Universität Stuttgart Institut für Kernenergetik und Energiesysteme Simulation WS02/03 Vers. Juni03 Praktikumsaufgaben - Block 1 Erstellen Sie das Pflichtenheft für die folgenden Tage Verwenden Sie folgende Vorlagen –Vorlage Pflichtenheft SA/DA management/index.html Text: Wie setzt man Use Cases einWie setzt man Use Cases ein Vorlagen –PflichtenheftPflichtenheft –Review ProtokollReview Protokoll


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