Inhalt Modellbasierte prädiktive Regelung? Gebäudemodell (= Raummodell) Methodik Simulationsstruktur in TRNSYS Ausgewählte Ergebnisse.

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Inhalt Modellbasierte prädiktive Regelung? Gebäudemodell (= Raummodell) Methodik Simulationsstruktur in TRNSYS Ausgewählte Ergebnisse

Modellbasierte prädiktive Regelung ? z w e u y Regler Regelstrecke

Modellbasierte prädiktive Regelung ? z w e u y

Modellbasierte prädiktive Regelung ? z w e u y

Modellbasierte prädiktive Regelung ? ideal Aussentemp. Einstrahlung Süd z Vorlauftemp. Raumtemp w e u y

Gebäudemodell eine thermische Zone (mit 3 Außenwänden) Wohnraum eines Einfamilienhauses Fußbodenheizung

Methodik Erstellen des (nichtlinearen) Gebäudemodells in TRNSYS Identifikation eines linearen Modells in Matlab aus TRNSYS Daten (Übertragungsfunktion  Zustandsraummodell) Entwickeln des MPC-Regelalgorithmus in Matlab Simulationen am linearen Modell mit Matlab/Simulink Kombination des Reglers und des nichtlinearen Gebäudes in TRNSYS mit Aufruf von Matlab

Simulationsstruktur in TRNSYS

Eckdaten zur Simulation Regelgröße Raumlufttemperatur Stellgröße Vorlauftemperatur Vorhersage der Störgrößen Sonneneinstrahlung auf die Südwand Außenlufttemperatur mittels idealem Wetterdatensatz Vorhersage der Solltemperatur

Ausgewählte Ergebnisse aus den Simulationen Schrittweite 15 min Prädiktionshorizont 12 h Kontrollhorizont 5 h Zielwert der Stellgröße 25 °C Stellgrößenbeschränkungen 25 – 45 °C Regelgrößenbeschränkungen Keine Stellgrößenänderungs- beschränkungen  5 °C/15 min Gewichtung der Regelgröße 1 Gewichtung der Stellgröße 0,15 Gewichtung der Stellgrößen- änderung 0,1 Ausgewählte Ergebnisse aus den Simulationen

Vergleich Raumtemperaturen 06:00 22:00

Vergleich Heizwärmebedarf

Monatliche Energieeinsparung Heizperiode: ca. 10%

Ergebnisse und Erkenntnisse relative jährliche Einsparung von 10 % gegenüber dem PI-Regler (Heizfall) Vorteile: Energieeinsparung bei gleichem Komfort möglich Nachrüstbarkeit, Stabilität Nachteile: Modell der Regelstrecke erforderlich Wettervorhersage nötig Parametrierung neuartig Kombination von TRNSYS und Matlab relativ einfach und leistungsfähig

Danke für Ihre Aufmerksamkeit ! DI Dr. Gregor Görtler gregor.goertler@fh-burgenland.at