Simulationsvergleich von Pelletskesselmodellen DI Heike Huber-Fauland DI Dietrich Wertz Dr Karl Ponweiser Dr Markus Haider

Übersicht Allgemeiner Modellaufbau Beschreibung der Modelle Dymola Trnsys Excel Pelletskessel Ökofen PE08 Simulation Vergleich Zusammenfassung Quellenangabe

Allgemeiner Modellaufbau

Modellaufbau Dymola Von einem Blockheizkraftwerk-Modell abgeleitet Modell wurde vereinfacht, indem Stromproduktion weggelassen und das Modell neu parametriert wurde  keine el. Leistungsbetrachtung

Modellaufbau Trnsys

Modellaufbau Excel Finite Differenzen - Zeile zu Zeile Fixe Zeitschrittweite – Minute

Pelletskessel Ökofen PE80

Pelletskessel Messung Temperaturfühler vom Regler UVR 31,Technische Alternative Leistungsmessgerät, VOLTCRAFT

Simulation Einstellungen: aufgegebenes Anforderungssignal aus der Messung nicht Modulierend kein Brennwert Daten aus dem Prüfbericht: Pthnen 8 kW TRaum 22°C TRL TVL 60°C mkesselw 40 l CKessel 257 kJ/K Pumpe 0,15 kg/s Daten/ Annahmen der Randbedingungen:

Lastfälle Anfahren aus dem Stillstand, 2stündiger Betrieb und auskühlen Simulationsdauer 48 Stunden Vergleich der Kesselwassertemperaturen Anfahren aus dem Stillstand 1stündiger Betrieb, 2stündige Pause und wieder 1stündiger Betrieb. Simulationsdauer 5 Stunden Vergleich der elektrischen Leistung

Vergleich Lastfall 1

Vergleich Lastfall 1 + Abkühlkonstante ident, nur um den Glühverlust verschoben ~ qualitative gleiches Reglerverhalten  Ein/Aus Schalten der Umwälzpumpe Glühverlust unterschied zwischen Dymola/Trnsys und Excel/Messung

Vergleich Lastfall 2

Vergleich Lastfall 2 Fehlerquellen: 0-5 Stunden Arbeit Relativer Fehler Messung 351,05Wh - Trnsys 283,65Wh -19,20% Excel 303,65Wh -13,50% Fehlerquellen: Zünddauer  abhängig von Kesseltemperatur abhängig vom Glühverlust Standbybetrieb Regelung der Pumpe Weitere Verbraucher während der Messung

Zusammenfassung Dymola Trnsys Excel Einfaches Modell, Optional erweiterbar durch weitere Programmierung Sehr detaillierte Modell mit vielen Parameter, In- und Outputs Sehr einfaches Modell Wenige Parameter Optional zu programmieren Mehr Parameter optional, Verfügbarkeit von Daten?! Externe Parameter -Prüfbericht Interne Daten -Messdaten angepasst Alternativmodelle: Stückholzkessel, BHKW, Hackgut Alternativmodelle: Brennwert, Modulierend Gas, Öl und Pellets Nur ein Pellteskesselmodell Individuell anpassbar durch in Modelica Individuell anpassbar über Parameter oder eingriff in Fortran Individuelle Anpassung nur durch eingriff in Zellenformel Einfach Nachvollziehbar Nicht einfach überprüfbar Realverhalten wird gut bei allen drei Simulationsprogramme über die jeweiligen Modelle sehr gut abgebildet.

Bildnachweis Folie 3: Modellbeschreibung, Wertz 2009 Folie 4: Modellbilanz, Penthor, Modellierung eines Mikro-Blockheizkraftwerks mit Dymola. Wien: IET 2009. Screenshot Dymola: Wertz, 2010 Folie 5: Sankey Diagramm: M. Haller, Combined solar and pellet heating systems, 2010 Screenshot Trnsys: Huber-Fauland 2010 Folie 6: Screenshot Excel: Salcher 2010 Folie 7:Prüfbericht und Typenschild Ökofen Folie 8: Handskizze und Messaufzeichung, Wertz 2009 Folie 11,13: Excel Diagramm, Huber-Fauland