Modellbasierte Betriebsanalyse Stand der Werkzeuge bei ennovatis 2. Projekttreffen ModBen F. Schmidt, U. Jahn und R. Kopetzky ennovatis GmbH Germany Stuttgart, 07.03. 2008

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

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 benchmarking L1 auditing L2 analysing L3 Cont. Comm. L4

Stand der Werkzeuge Ziel Wege 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

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

Intelligent monitoring Wohnungen

Regelbasierte Überwachung

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

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

ennovatis Smartbox Heizungssteuerung Komponenten: Raumtemperatur + Sollwertsteller Vorlauffühler Pumpe Motormischer Anschluss Außenfühler RS 485 Bus Zur Ansteuerung der Heizkreise werden Vorlauftemperatur, Außentemperatur, Raumtemperatur, Raumsolltemperatur sowie aktive Komponenten wie Heizungs- pumpe und Motormischer benötigt. Feldbusmodule, angesteuert über die RS485 Busleitung, 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

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 „verbunden“. Rechnerausgang einem Verzögerungsmodul übergeben, damit kurzfristige Durchflüsse kein Fehlalarm auslösen Dann die Verzögerung beliebigen Ausgangsmodulen zuweisen. RS232 & M-Bus

ennovatis Smartbox Klimaregelung Intranet Feuchte- und Temperatursensoren im Zu- und Abluftkanal 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.

Regelproblem Solaranlagen erkennen Typisches Solaranlagenschemata: Sensorleitungen Dokumentation der Betriebsweise: Beginn der solaren Speicherladung Temperatur im Speicher sinkt, da Durchmischung stattfindet Temperatur sinkt so stark, dass Heiz- kessel die Warmwasserbereitung startet, obwohl kein Trinkwasserverbrauch vorhanden In Folge sinkt die solare Leistung, da die mittlerer Speichertemperatur angehoben wurde.

Regelproblem mit der ennovatis Smartbox lösen Pumpenspannung oder Durchfluss- geber der Leistungsmessung auf Smartbox aufschalten. In die Sensorleitung des Kessels zur Messung der Trinkwassertemperatur einen regelbaren Widerstand in Serie einbauen (ca. 1 kOhm) und über ein paralleles Relais kurzschließen. R 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 damit die ungewollte Speicherladung durch den Kessel zu verhindern.

Smart Module M-Bus Daten werden per Funk übertragen 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 M-Bus Protokoll auf RS232 Funkstrecke bis zu 300m bei freier Sicht ennovatis SmartModul mit RS232 Schnittstelle (Standardgerät) ennovatis SmartModul mit integriertem M-Bus Pegelwandler (Option) 230V~ Netz 230V~ Netz

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

Modelbasierte Überwachung – EnEV+ Aktuelle Version 1.15.3 Hauptneuerungen Stand der Energieausweiserstellung Hauptdefizite

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

Modelbasierte Überwachung – VEC VDI 2067 Aktuelle Version 1.15.3 Hauptneuerungen Stand der Energieberichterstellung siehe EM Portal Hauptdefizite Anlagensimulation Detaillierte Erfassung der Nutzungsbedingungen

Gasverbrauch witterungsbereinigt und absolut

Witterungsbereinigter Energieverbrauch und Energiebedarf

Wasserverbrauch gemessen gerechnet

Stromverbrauch August kWh 05 360 06 630 07 1300