Modellbasierte Betriebsanalyse als Teil eines integrierten Energiemanagements 1. Projekttreffen ModBen Fritz Schmidt and Roland Kopetzky ennovatis GmbH Germany Freiburg, 20.07. 2007

ennovatis GmbH Kompetenz: Entwicklung von Software für Gebäudesimulation und Energieüberwachung, Entwicklung/Produktion eines eigenen Datenlogger Gründung: 2000 Stuttgart, Ausgründung aus der Universität Stuttgart (z.Z. an 6 Forschungsvorhaben beteiligt) Standorte: Leipzig & Stuttgart (Kornwestheim) Services Partner Netzwerk in Deutschland, Österreich und der Schweiz

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

Aktueller Zeitplan

Vom Benchmarking zur modellbasierten Betriebsführung

Integration von DIN V 18599 in VEC-1 Calc18599

Integration von DIN V 18599 in VEC-2 Calc18599

Integration E+

Energieampel Bürogebäude

Energieampel Bürogebäude

Test des Verfahrens am ennovatis Bürogebäude

2D Modell des Gebäudes drei Möglichkeiten: tabellarische Eingabe grafische Eingabe (wie hier dargestellt) im Programmbaustein CADdict: Zeichnen von Wänden, Fenstern, Türen, Decken, Dächern; auch manuelle Koordinateneingabe möglich; Kopieren von Geschossen; Editierung von Dächern; dxf- bzw. dwg-Dateien als Hintergrundbild nutzbar automatischer Import von dxf- bzw. dwg-Grundrissen innerhalb der Vollversion CADdict möglich (automatische Erkennung von Wänden, Fenstern, Türen)

3D Modell des Gebäudes verschiedene dreidimensionale Darstellungsmöglichkeiten zur anschaulichen Visualisierung des Gebäudemodells (Transparentansicht, Drahtgitteransicht)

Thermisches Model 2D und 3D In der Zonenansicht erfolgt die Darstellung raumweise. Damit erhöht sich die Übersichtlichkeit bei der Zonierung. Hier: Die drei Büroräume der Erdgeschossbüros werden zu einer Nutzungszone zusammengefasst.

Energieausweis auf Basis des Verbrauchs

Energieausweis auf Basis des Bedarfs

Vergleich Verbrauchsausweis - Bedarfsausweis Beide Verfahren haben vor und Nachteile Unabhängig von der Art der Erstellung des Ausweises kommt heraus, dass das Testgebäude hinsichtlich der Energie ein eher durchschnittliches Verhalten zeigt. Vergleicht man den Bedarf an Endenergie Gas (144,9 kWh/m2*a) mit dem witterungsbereinigten Verbrauch (119 kWh/m2*a) und bedenkt man die klimatischen und nutzungsbedingten Unsicherheiten, so ist die Übereinstimmung überraschend gut

Empfehlung von Maßnahmen Die Empfehlung von Modernisierungsmaßnahmen erfordert eine vertiefte Analyse, bei der mindestens eine der folgenden Vertiefungskomponenten durchgeführt sein muss: Begehung Mehrzonen Modellierung Intelligente Verbrauchsdatenerfassung

Empfehlung von Modernisierungsmaßnahmen

Messkonzept im Testgebäude Online Visualisierung

Online Visualisierung

Monatlicher Wasserverbrauch wächst mit Mitarbeiterzahl

Täglicher Wasserverbrauch zeigt Anwesenheit

Täglicher Stromverbrauch zeigt Anwesenheit

Korrelation Verbrauch von Wasser und Strom

Korrelation Verbrauch von Wasser und Strom

Verbrauch Wärme absolut und witterungsbereinigt

Einsatz des 3D Gebäudemodels Das 3D Gebäudemodel kann im Rahmen von VEC auf vielfältige Weise genutzt werden Erzeugung des thermischen Models für Bedarfsrechnungen nach DIN V 18599 Erzeugung des thermischen Models für Bedarfsrechnungen nach VDI 2067 Erzeugung eines thermischen Models für Verbrauchsrechnungen nach VDI 2067 Erzeugung eines thermischen Models zur Berechnung des Komponentenverhaltens mit E+ Visualisierung der Ergebnisse - Energieampel Veranschaulichung der Messergebnisse für Mieter und Besitzer

Nutzenergiebedarf Wärme nach VDI 2067 Wetter Leipzig

Nutzenergiebedarf Wärme nach DIN V 18599 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 -1,3 0,6 4,1 9,5 12,9 15,7 18,0 18,3 14,4 9,1 4,7 1,3 Außentemperaturen DIN

Nutzenergiebedarf Wärme Wetter München

Erste Schlußfolgerungen Wir können das geometrische Modell für die DIN V 18599 dazu nutzen sowohl Berechnungen des Bedarfs als auch des Verbrauches durchzuführen Aus den Verbrauchsdaten kann auf die inneren Lasten geschlossen werden Damit müssen dann die Profile zur Berechnung des Verbrauches an die tatsächliche Nutzung angepasst werden Wir hoffen damit den tatsächlichen Verbrauch bis auf 5% berechnen zu können Dann können von den stündlichen Verbrauchsdaten Maßnahmen abgeleitet werden, die die Energieeffizienz in diesem Fehlerbereich erhöhen Dies erfordert dass wir Regeln entwickeln, die dazu helfen, das Gebäude und seine technischen Systeme so zu modellieren, dass diese Genauigkeit sinnvoller Weise angestrebt werden kann.

Energieampel Großpösna Für eine noch anschaulichere Darstellung lassen sich die Ergebnisse als dwg-Daten ins CADdict zurückexportieren. So lässt sich der Heizenergiebedarf der einzelnen Zonen grafisch veranschaulichen. Hier: Jahresheizenergiebedarf der Zonen in kWh / m² a [kWh/(m²a)]