Versuch 1. Was wollen wir tun - das Pflichtenheft Einfluss der Modellierung am Beispiel der Gebäudesimulation Ziel: Erstellung des Pflichtenheftes für das Praktikum Schritt 1 Das Problem - Einführung mit Video Anforderungsdefinition Schritt 2 Beschreibung der Aufgabe (Lastenheft) Schritt 3 Erstellung eines Pflichtenheftes als Teil des Projekthandbuches Vertiefende Informationen Lernmodul KS-V1 Modelle

Modellierungstufen Quantifizieren Diskretisieren Implementieren Reale Komponente Verhalten M O D E L L I E R U N G Parameter Parameter Parameter physikalisches Modell Verhalten Quantifizieren mathematisches Modell Verhalten Diskretisieren numerisches Modell Verhalten Implementieren Simulationsmodell

Physikalisches Modell: Energiebilanz-Raum Außenwand: Raum (Konvektion und Strahlung): Raum (Latent):

Mathematische Modelle für die Energiebilanz Statische Verfahren (steady state) Lastberechnungen Erweiterte statische Verfahren (enhanced stady state) DIN V 4108 - 6 DIN EN 832 Dynamische Verfahren (non-stationary, transient) Differenzen und Finite-Elemente-Verfahren Response-Faktoren (Gewichtsfaktoren) Beuken-Modell Regeltechnisches-Ersatzmodell

Merkmale der statischen Verfahren Statische Verfahren (Lastberechnungen) Basierend auf Daten eines Gradtages Keine Berücksichtigung der Wärmespeicherfähigkeit des Gebäudes Erweiterte statische Verfahren (DIN V 4108 -6, DIN EN 832) Basierend auf Monatsmittelwerten Berücksichtigung der passiven Energielasten und Wärmespeicherfähigkeit des Gebäude durch sog. monatlichen Ausnützungsgrad

Merkmale der dynamischen Verfahren Differenzen und Finite-Elemente Verfahren Diskretisierung des Differentialgleichungsystems Eindimensionaler Wärmestrom Response-Faktoren (Gewichtsfaktoren) Bestimmung des Übertragungsverhaltens des Raumes Kopplung der Übertragungsfunktionen mit Eingangsgrößen Zeitinvariantes Verhalten Superpositionsprinzip Beuken-Modell Elektrisches Analogiemodell (Formale Übereinstimmung der Differentialgleichungen der Wärmeleitung und Potentialgleichung für idealisiertes Kabel) Regeltechnisches Ersatzmodell

Entwicklung des Problemverständnisses Identifikation der wichtigsten Parameter Parametervariation bei einem Verfahren Vergleich verschiedener zeitlicher Auflösungen Grenzen der Modellierung bei vorgegebenen Parametern

Beispielgebäude

Beispielgebäude-Datenblatt

Physikalisches Modell Zonenweise stationäre Energiebilanz bei vorgegebener Soll-Innentemperatur

Mathematisches Modell Statisches Verfahren auf monatlicher Basis mit folgenden Gleichungen: Transmissionsverluste: Lüftungsverluste: Interne Wärmegewinne: Mittlere interne Wärmegewinne auf der Basis eines durchschnittlichen 2,7-Personenhaushaltes bezogen auf die Wohnraumfläche Solare Wärmegewinne: F bedeuten Abminderungsfaktoren für Verschattung, Sonnenschutz und Rahmenanteil

Numerisches Modell Transmissionsverluste: Lüftungsverluste: Interne Wärmegewinne: Solare Gewinne: Ausnutzungsgrad: , dann sind die obigen Gleichungen für jeden Monat zu lösen und die monatlichen Werte von Q aufzusummieren Stationäres Punktmodell

Mögliches Lastenheft für Praktikum 2003/04 Erweiterung eines Programmes zur Berechnung des Verlaufs des Wärmebedarfs über ein Jahr auf der Basis einer monatlichen stationären Energiebilanz bei einer konstanten Soll-Innentemperatur. Berücksichtigt werden sollen Transmission, Lüftung, solare und interne Wärmegewinne. Soll-Innentemperatur, Lüftungsrate und Nutzungsgrad sollen variabel sein. Für jeden Zeitschritt soll der monatliche Wärmebedarf, sowie dessen Anteile an Transmission, Lüftung und interner Wärmegewinne berechnet und visualisiert werden. Für den gesamten Berechnungszeitraum sollen die Summenwerte auf dem Bildschirm ausgegeben werden. In diesem Praktikum soll eine zweite, beheizte Zone eingeführt werden

Praktikumsaufgaben - Block 1 Erstellen Sie eine Liste der Aufgaben (Pflichtenheft) für die folgenden Tage Verwenden Sie folgende Vorlagen Ablaufmodell Praktikum in ProModUP Vorlage Pflichtenheft Praktikum (lokal) Text: Wie setzt man Use Cases ein