Modellbasierte Betriebsanalyse Aktueller Stand Demogebäude ennovatis 3. Projekttreffen ModBen F. Schmidt, U. Jahn und R. Kopetzky ennovatis GmbH Germany Freiburg, 07.10. 2008

Stand der Arbeiten Daten routinemäßig verfügbar Zwei Studienarbeiten am ISE abgeschlossen Sebastian Zehnle: Eignung der Berechnungsmethodik DIN V 18599 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)

Jahreswerte

Monatswerte

z.B. aus Regressionsmodell Tageswerte z.B. aus Regressionsmodell

Projekt: Scientific Dataview

From thesis of Susanne Komhard

From thesis of SebastianBurhenne

Modellbasierte Betriebsanalyse Stand der Werkzeuge bei ennovatis 3. Projekttreffen ModBen F. Schmidt, U. Jahn und R. Kopetzky ennovatis GmbH Germany Freiburg, 07.10. 2008

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)

Bürogebäude Grosspösna – 3D-Modellierung

Vergleich EnEV+ mit IDA-ICE (Nis Andresen)

Heizenergiebedarf

Heizenergiebedarf nach E+ und EnEV+

Transmissionsverluste

Jahres Energiebilanz

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

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

Arbeit Sebastian Zehnle Vergleich Verbrauch mit EnEV+ Individualrechnung (Sebastian Zehnle) Hier zwei Punkte Vergleich von Energieausweisen Erfahrungen mit Individualberechnungen

Energieausweise

Vergleich Bedarf - Verbrauch From thesis of Sebastian Zehnle

Bewertung Der Vergleich der aus den Normberechnungen nach DIN V 18599 resultierenden Energiebedarfswerte mit den erfassten Verbrauchswerten der untersuchten Demonstrationsgebäude hat gezeigt, dass sich die Berechnungsmethodik unter Verwendung der in der DIN V 18599 - 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.

Verbrauch mit Regressionsmodell (Susanne Komhard) Schritte Erfassung der Daten auf Stundenbasis Graphische Interpretation und Bewertung Ableitung einer Regressionsfunktion Training zur Bestimmung der Regressionsparameter Validierung Verbrauchsprognose und Interpretation der gemessenen Werte

Carpet Plots for heating and outdoor Temperature

Signatures for heat and electricity

Regression that models the heating demand Pheat is calculated for all levels of day-types and above or below the change point

Training und Validierung

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, 07.10. 2008

Energiemanagement – das 4 Ebenen Modell Dienstleistungsebene Service im Bereich EM Systemebene Auswertung aus Sicht der Anbieter Feldebene 2: Datenerfassung und Übertragung Feldebene 1: Messtechnik: Zähler & Sensorik

Bessere Tab nötig

Energiemanagement – das 4 Ebenen Modell Dienstleistungsebene Service im Bereich EM Systemebene Auswertung aus Sicht der Anbieter Feldebene 2: Datenerfassung und Übertragung Feldebene 1: Messtechnik: Zähler & Sensorik

Erfahrungen mit Integration von Sensoren in GA Für die Datenerfassung und –übertragung waren zwischen 15.000 und 45.000 € 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.

Übersicht Funktionalitäten bis zu 32 Feldbusgeräte direkt ansprechbar SMS, E-Mail, E/A Modul, Relais RS 485 Feldbus ennovatis Planning & Controlling Geräte Störmeldungen 2x Relais on Board Ethernet/RS232/RS485 Heizung Modem/ISDN E/A GSM/Bluetooth Lüftung M-Bus Pegelwandler Berichte, Vertragskontrolle, Bedarfsberechnungen, etc. RS 232 24 x direkt bis zu 480 Endgeräte 8 Eingänge 8 Eingänge 8 Eingänge M-Bus fähige Endgeräte Pulse/Status AD-Wandler Temperaturen

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

Anwendung bei Büro- und Wohngebäuden

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

Energiemanagement – das 4 Ebenen Modell Dienstleistungsebene Service im Bereich EM Systemebene Auswertung aus Sicht der Anbieter Feldebene 2: Datenerfassung und Übertragung Feldebene 1: Messtechnik: Zähler & Sensorik

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

Beurteilung und Ableitung von Maßnahmen 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

Energieampel Nutzer Büro tagesaktueller Vergleich des Verbrauchs auf Raumebene

Energieampel Betreiber Büro

Visualisation on Webpage http://demoportal.ennovatis.de/

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, E-Mail oder Schaltausgang. Schalten von Relais aufgrund von vordefinierten Ereignissen. Kabellose Verbindung zu Datenerfassungsgeräten über smartModule.

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

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

Modelbasierte Überwachung - Vorgehen

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

Monatswerte

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

Energiemanagement – das 4 Ebenen Modell Dienstleistungsebene Service im Bereich EM Systemebene Auswertung aus Sicht der Anbieter Feldebene 2: Datenerfassung und Übertragung Feldebene 1: Messtechnik: Zähler & Sensorik

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

Intelligent metering Wohnungen