Das prognosebasierte Werkzeug AMLR

Thermoaktive Bauteilsysteme effizient steuern
Schematische Darstellung der Einflussgrößen auf die Raumtemperatur bei einem Büroraum mit TABS. TABS dienen dem Heizen und Kühlen von Räum (Qua1 und Qua2) sowie, wie hier für den Winterfall dargestellt, der Kompensation von Störgrößen wie interne Wärmequellen (Qint), Transmissionswärmeverluste (QT) und Lüftungsverluste (QL)des Raumes sowie solare Einstrahlung (QSol). Quelle: Hochschule Offenburg
Schematische Darstellung
der Einflussgrößen auf die Raumtemperatur bei einem Büroraum mit TABS. TABS dienen dem Heizen und Kühlen von Räum (Qua1 und Qua2) sowie, wie hier für den Winterfall dargestellt, der Kompensation von Störgrößen wie interne Wärmequellen (Qint), Transmissionswärmeverluste (QT) und Lüftungsverluste (QL)des Raumes sowie solare Einstrahlung (QSol).
Quelle: Hochschule Offenburg
Beispielhafte Heiz- und Kühlkennlinien der Soll-Vorlauftemperatur in Abhängigkeit der mittleren Außentemperatur der letzten 24 h für den TABS-Betrieb Quelle: Hochschule Offenburg
Beispielhafte Heiz- und Kühlkennlinien
der Soll-Vorlauftemperatur in Abhängigkeit der mittleren Außentemperatur der letzten 24 h für den TABS-Betrieb
Quelle: Hochschule Offenburg
Beispielhafte Änderung der Raum-, operativen und Oberflächentemperatur durch eine unstetige Dreipunktregelung unter Betrachtung der inneren und äußeren Last als Ergebnis einer TRNSYS-Simulation eines Büroraumes im März in Deutschland Quelle: Hochschule Offenburg
Beispielhafte Änderung
der Raum-, operativen und Oberflächentemperatur durch eine unstetige Dreipunktregelung unter Betrachtung der inneren und äußeren Last als Ergebnis einer TRNSYS-Simulation eines Büroraumes im März in Deutschland
Quelle: Hochschule Offenburg
Schematische Darstellung des RC-Modells mit Hilfe des Temperaturgradienten Quelle: Hochschule Offenburg
Schematische Darstellung
des RC-Modells mit Hilfe des Temperaturgradienten
Quelle: Hochschule Offenburg
Beispielhafte Regressionsebene in Abhängigkeit der mittleren Außentemperatur Tamb sowie der mittleren globalen Einstrahlung Iglob für einen Büromusterraum Quelle: Hochschule Offenburg
Beispielhafte Regressionsebene
in Abhängigkeit der mittleren Außentemperatur Tamb sowie der mittleren globalen Einstrahlung Iglob für einen Büromusterraum
Quelle: Hochschule Offenburg
Wirkungsplan der TABS-AMLR-Steuerung Quelle: Hochschule Offenburg
Wirkungsplan der TABS-AMLR-Steuerung
Quelle: Hochschule Offenburg
TABS-Zonierung der ersten drei Stockwerke eines Seminargebäudes. Die mit TABS aktivierten Flächen sind rot markiert und sind innerhalb der Zone jeweils über ein bzw. im PC-Pool-Raum über zwei TABS-Verteiler miteinander verbunden. Quelle: Hochschule Offenburg
TABS-Zonierung der ersten drei Stockwerke
eines Seminargebäudes. Die mit TABS aktivierten Flächen sind rot markiert und sind innerhalb der Zone jeweils über ein bzw. im PC-Pool-Raum über zwei TABS-Verteiler miteinander verbunden.
Quelle: Hochschule Offenburg
Häufigste Hydraulikvarianten zur Einbindung von TABS mit Mischventil zur Einhaltung einer Soll-Vor‑lauftemperatur: a) zwei Verteilleitungen (Zweileitersystem), b) drei Verteilleitungen (Dreileitersystem), c) vier Verteilleitungen (Vierleitersystem) Quelle: Hochschule Offenburg
Häufigste Hydraulikvarianten zur
Einbindung von TABS mit Mischventil zur Einhaltung einer Soll-Vor‑
lauftemperatur: a) zwei Verteilleitungen (Zweileitersystem), b) drei Verteilleitungen (Dreileitersystem), c) vier Verteilleitungen (Vierleitersystem)
Quelle: Hochschule Offenburg
Ansicht des Passiv-Seminargebäudes der Hochschule Offenburg Foto: Hochschule Offenburg
Ansicht des Passiv-Seminargebäudes der Hochschule Offenburg
Foto: Hochschule Offenburg
Energetische Vergleich bei TABS-Betrieb mit AMLR und Standard-Regelstrategie im Passiv-Seminargebäude der Hochschule Offenburg. Quelle: Hochschule Offenburg
Energetische Vergleich bei TABS-Betrieb
mit AMLR und Standard-Regelstrategie im Passiv-Seminargebäude der Hochschule Offenburg.
Quelle: Hochschule Offenburg
Vergleich der unterschiedlichen TABS-Betriebsweisenim Passiv-Seminargebäude der Hochschule Offenburg hinsichtlich Pumpenlaufzeit und Temperaturdifferenz. Im AMLR-Betrieb wird ab 18 Uhr mit hohen Vorlauftemperaturen beladen. Tagsüber und an Wochenenden gibt es wenig TABS-Pumpenbetrieb. Quelle: Hochschule Offenburg
Vergleich der unterschiedlichen TABS-Betriebsweisen
im Passiv-Seminargebäude der Hochschule Offenburg hinsichtlich Pumpenlaufzeit und Temperaturdifferenz. Im AMLR-Betrieb wird ab 18 Uhr mit hohen Vorlauftemperaturen beladen. Tagsüber und an Wochenenden gibt es wenig TABS-Pumpenbetrieb.
Quelle: Hochschule Offenburg
Bewertung des thermischen Komforts wird in Anlehnung an die ISO 7730 beim Langzeitversuch im Passiv-Seminargebäude bei unterschiedlem TABS-Betrieb. Quelle: Hochschule Offenburg
Bewertung des thermischen Komforts
wird in Anlehnung an die ISO 7730 beim Langzeitversuch im Passiv-Seminargebäude bei unterschiedlem TABS-Betrieb.
Quelle: Hochschule Offenburg

Über zwei Jahrzehnte hat sich an der Hochschule Offenburg eine Forschungsgruppe etabliert, die die beiden Bereiche Gebäudeautomation und nachhaltige Energietechnik zusammenführte. Anfangs ging es darum, Potentiale der internetbasierten Wetterprognostik und modell-basierten Anlagensteuerung für die Verbesserung des Komforts und der Energieeffizienz im Gebäude zu nutzen. Im Rahmen von Forschungs- und Entwicklungsarbeiten mit Einsatz von dynamischen Gebäudesimulationen konnte ein Algorithmus gefunden werden, der es ermöglichte auf Basis von prognostizierter Außentemperatur und Sonneneinstrahlung den Energiebedarf eines Bürogebäudes für den Folgetag vorherzusagen. In Verbindung mit der Gebäudeautomation entstand so die adaptive und prädiktive TABS-Steuerung AMLR.

Thermoaktive Bauteilsysteme, kurz TABS, zeichnen sich regelungstechnisch gesehen dadurch aus, dass, bedingt durch die enorme thermische Masse, enorme zeitliche Verzögerung auftreten. In Folge dessen können die Komfortgrenzen der empfundenen Raumtemperatur, insbesondere in den Übergangszeiten, oft nicht eigehalten werden. Dies beeinträchtigt die thermische Behaglichkeit in Büroräumen und ist verbunden mit Energieaufwänden für deren Kompensation. Die prädiktive Steuerung findet hier ein ideales Anwendungsgebiet. Wie Bild 1 zeigt, dienen TABS dazu, Störeinflüsse auf die Raumtemperatur zu...

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tab 09/2021

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Titelbild: Das Design des Lüftungsgitters „X-Grille modular“ der Trox GmbH kann unabhängig von Planung und Auslegung der Lüftung flexibel an die Gegebenheiten angepasst werden. Mehr als 3.000 unterschiedliche Kombinationen sind als Standard verfügbar.

Ressort:  Fachbeiträge
Abonnement Inhaltsverzeichnis

Prof. Elmar Bollin1, Dr. Martin Schmelas2 

1Senior Professor an der Hochschule Offenburg und war dort 27 Jahre Professor für Regelungstechnik und Nachhaltige Energie, 2Applikationsentwickler bei der Sauter Cumulus GmbH, Freiburg

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