Die Gebäudehülle als aktives Bauteil Optimierung der Interaktion von Gebäudetechnik und Sonnenschutzsteuerung BauSIM 2010 TU WIEN 23.09.2010 Carina Sagerschnig,

Präsentation zum Thema: "Die Gebäudehülle als aktives Bauteil Optimierung der Interaktion von Gebäudetechnik und Sonnenschutzsteuerung BauSIM 2010 TU WIEN 23.09.2010 Carina Sagerschnig,"—  Präsentation transkript:

1 Die Gebäudehülle als aktives Bauteil Optimierung der Interaktion von Gebäudetechnik und Sonnenschutzsteuerung BauSIM 2010 TU WIEN Carina Sagerschnig, Axel Seerig, Christian Dietrich Gruner AG, Basel

2 Inhalt Motivation Warum Raffstoren- & Anlagenbetrieb koordinieren?
Konzept der integrierten Storensteuerung Simulationsstudie Energieeinsparpotential Betriebsverhalten der Raffstoren Weiterentwicklung der integrierten Storensteuerung am Beispiel des Forschungsprojekts 'OptiControl' Zusammenfassung

3 Kühllast - Tageslichtnutzung - Außenbezug
Motivation Motivation Kühllast und Betriebszeiten der Storen werden massgeblich durch den Schaltpunkt der Storen ( solare Einstrahlung auf Fassade) beeinflusst Nachführung der Lamellen (Anpassung des Anstellwinkels) erhöht Tageslichtnutzung Storenbetrieb in Abhängigkeit der Raumkühllast kann Betriebszeiten der Storen senken Kühllast - Tageslichtnutzung - Außenbezug

4 Motivation Bsp. Bürohochhaus, Südzone  Fassade als 'aktives Bauteil' in das Betriebsführungskonzept integrieren, um Flexibilität zu erhöhen und die Möglichkeiten der Fassade zu nutzen

5 Ziele Ziele einer Integrierten Raffstorensteuerung
Abstimmung des Storenbetriebs auf den aktuellen Betrieb der Heiz- und Kühlanlage Flexibilisierung des Storenbetriebs durch betriebsabhängige Schaltpunkte der Storen Einfache Integration der Storensteuerung in das Gebäudeautomationssystem Erhöhung der Durchsicht für den Nutzer bei Verfügbarkeit von freier Kühlung (Primärenergiebedarf wird nicht erhöht) Blendschutz unabhängig von Raffstoren (dzt. nicht integriert)

6 Regel-basierte, integrierte Steuerung für Raffstoren
Rule-based Control (RBC) ''Wenn  Dann'' Regeln Steuergrössen Stellgrössen Storenbetrieb (On/Off) Lamellenwinkel Kühlung aktiv? Free Cooling möglich? Heizung aktiv? Tag? hohe Einstrahlung? Personen? Ablaufdiagramm einer integrierten Sonnenschutzsteuerung

7 Lamellenanstellwinkel
Bestimmung des optimalen Lamellenanstellwinkels in Abhängigkeit des solaren Einfallswinkels CutOff Lamellenanstellwinkel1 Retro-Reflexion Lamellenanstellwinkel2 1 Honma et al., 2009 2 Leidenroth et al., 2003

8 Simulationsstudie Fallbeispiel: Bürogebäude A
Glasflächenanteil ca. 50% Lochfassade, Wärmeschutzverglasung Raffstoren aussenliegend Kühlung über TABS Fallbeispiel: Bürohochhaus B Glasflächenanteil ca. 80% Glasfassade (Fassadenelemente), Sonnenschutzglas Raffstoren in Doppelfassade Gebäude- und Anlagensimulation mit EnergyPlus 4.0

9 Simulationsstudie Parameterstudie zur Ermittlung von gebäudespezifischen Default-Werten für Lamellenanstellwinkel und Schaltpunkt Endenergiebedarf für verschiedene Lamellenanstellwinkel-Strategien in Abhängigkeit des Schaltpunkts (Bürogebäude A) Endenergiebedarf bei verschiedenen, konstanten Lamellenanstellwinkeln (Bürogebäude A)

10 Simulationsstudie Energieeinsparpotential Bürogebäude A
konventionell integriert mit FreeCooling Endenergiebedarf

11 Ergebnisse Simulationsstudie
Fallbeispiel: Bürohochhaus B Vergleich Storensteuerungen Konventionell: Storenbetrieb in Abhängigkeit der solaren Einstrahlung auf die Fassade (Schaltpunkt 200 W/m2) Integrierte Steuerung 1: Storensteuerung in Abhängigkeit der solaren Einstrahlung auf die Fassade (Schaltpunkt 200 W/m2) sowie des Anlagenbetriebs (im Free-Cooling-Betrieb wird der Schaltpunkt auf 300 W/m2 erhöht) Integrierte Steuerung 2: Storensteuerung in Abhängigkeit der solaren Einstrahlung auf die Fassade (Schaltpunkt 300 W/m2) sowie des Anlagenbetriebs (im Free-Cooling-Betrieb wird der Schaltpunkt auf 400 W/m2 erhöht)

12 Ergebnisse Simulationsstudie
Storenbetrieb: Beispiel Südzone 24:00 Uhr 12:00 Uhr 00:00 Uhr 1. konventionell (Schaltpunkt 200 W/m2) Jalousie AN Jalousie AUS 24:00 Uhr 12:00 Uhr 00:00 Uhr 2. integriert: erhöhter Schaltpunkt bei Free Cooling (300 W/m2) 24:00 Uhr 12:00 Uhr 00:00 Uhr 3. integriert: erhöhter Schaltpunkt bei Free Cooling (400 W/m2) Jan - Feb - Mrz - Apr - Mai - Jun - Jul - Aug - Sep - Okt - Nov - Dez

13 Ergebnisse Simulationsstudie
Bürohochhaus / Südzone: Nutzenergiebedarf 1. konventionell (200 W/m2) 2. integriert (300 W/m2) 3. integriert (400 W/m2)

14 Ergebnisse Simulationsstudie
Bürohochhaus / Südzone: Nutzenergiebedarf 1. konventionell (200 W/m2) 2. integriert (300 W/m2) 3. integriert (400 W/m2)

15 OptiControl - Prognosegeführte Steuerung
Integrierte Raumautomation (IRA) Integration von Beleuchtung, Storen, Heizung, Kühlung, Lüftung Berücksichtigung innerer Wärmelasten Einbindung von Wetterprognosen Modell-prädiktive Regelstrategien (MPC) statt regel-basierten Strategien (RBC)  kein ''Wenn - Dann'' Projektteam

16 Zusammenfassung Sonnenschutz hat grossen Einfluss auf Kühlenergiebedarf Spannungsfeld Energie - Tageslicht - Außenbezug Flexibilität durch Integration und Abstimmung RBC - einfache Implementierung im Gebäude Einsparpotential im Endenergiebedarf gegeben Fensterflächenanteile, Anlagenbetrieb