Modellbasierte Betriebsanalyse Aktueller Stand Demogebäude ennovatis

Präsentation zum Thema: "Modellbasierte Betriebsanalyse Aktueller Stand Demogebäude ennovatis"—  Präsentation transkript:

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

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

3 Jahreswerte

4 Monatswerte

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

6 Projekt: Scientific Dataview

7

8 From thesis of Susanne Komhard

9 From thesis of SebastianBurhenne

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

11 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)

12 Bürogebäude Grosspösna – 3D-Modellierung

13 Vergleich EnEV+ mit IDA-ICE (Nis Andresen)

14 Heizenergiebedarf

15 Heizenergiebedarf nach E+ und EnEV+

16 Transmissionsverluste

17 Jahres Energiebilanz

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

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

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

21 Energieausweise

22

23 Vergleich Bedarf - Verbrauch
From thesis of Sebastian Zehnle

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

25 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

26 Carpet Plots for heating and outdoor Temperature

27 Signatures for heat and electricity

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

29 Training und Validierung

30 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,

31 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

32 Bessere Tab nötig

33 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

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

35 Übersicht Funktionalitäten
bis zu 32 Feldbusgeräte direkt ansprechbar SMS, , 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 Endgeräte 8 Eingänge 8 Eingänge 8 Eingänge M-Bus fähige Endgeräte Pulse/Status AD-Wandler Temperaturen

36 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

37 Anwendung bei Büro- und Wohngebäuden

38 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

39 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

40 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

41 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

42 Energieampel Nutzer Büro
tagesaktueller Vergleich des Verbrauchs auf Raumebene

43 Energieampel Betreiber Büro

44 Visualisation on Webpage

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

46 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

47 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

48 Modelbasierte Überwachung - Vorgehen

49 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

50 Monatswerte

51 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

52 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

53 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

54 Intelligent metering Wohnungen