Jens Teichmann Modularisierung Hydraulischer Systeme, 1

Standardisierung der Planung und Regelung von hydraulischen TGA-Systemen Jens Teichmann, wissenschaftlicher Mitarbeiter, RWTH Aachen University

FachverbandGebäude-Klima e. V.

Berlin, 14./15. April 2016

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Hydraulische Systeme in Gebäuden

Rohr- netz

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Komplexere Energiesysteme in modernen Gebäuden

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ZUGABE: Zukünftige hydraulische Systeme für die Verteilung von Wärme und Kälte in modernen neuen oder sanierten Gebäuden mit unterschiedlichen Abnehmern und Erzeugern

Ziel: Verbesserung des Planungsprozesses und der Regelung hydraulischer Systeme im Gebäude

Ansatz: • Baukastenprinzip (Modularisierung) • Lokale unabhängige Regelung • Regelungsintelligenz in Pumpe

Projektbeteiligte:

Vorstellung Forschungsprojekt ZUGABE

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Forschungsansatz: Modularisierung

Verteiler

Rohr- netz

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Arbeitspakete ZUGABE

Konzeption zukünft. Übergabesysteme

Modellbildung und Simulation

Regelungsentwicklung und Adaption

Testumgebungen

Assistenzfunktionen

Prozessdurchgängigkeit

Funktionsintegration und Sensorik

Erprobung und Tests

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Erfassung und Analyse realer Planungsdaten (31 Objekte) Datensammlung und Erstellung von Übersichten (in Datenbank) Vergleich Plandaten – Bestandsanlagen Erforschung von Fehlern und Problemen in den Systemen Einteilung der hydraulischen Systeme in Bausteine (Module)

Grobkonzeption zukünftiger Übergabesysteme

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Analysierte Gebäude

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Analysierte Gebäude

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Wärmeerzeuger analysierte Gebäude

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Wärmeerzeuger analysierte Gebäude

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Reihenschaltung Pumpen / Mangelnde hydraulische Entkopplung

Planungs„fehler“ – Beispiele

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Reihenschaltung Pumpen / Mangelnde hydraulische Entkopplung

Doppelte Temperaturregelung Strangregulierventile in einzelnen Heizkreisen

Planungs„fehler“ – Beispiele

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Definition „Modul“: • Standardisierte Teilsysteme mit bestimmten

Aufgaben und definiertem Anlagenverhalten in einem konkreten Objekt

• Voraussetzung: • Erfüllt Funktion • Geschlossener

hydraulischer Kreis • Enthält eine Pumpe

• Beispiel: Heizkreis EG in Gebäude A

Einteilung der Systeme in Module

EG

Verteiler Verteiler

1. OG

2. OG

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Wärme Kälte Wärme + Kälte

Warm- wasser

Erzeugung

Verteilung

Übergabe

Kombi

Speicher

Kategorien möglicher Module

Anwendung

Bere

ich

Brennwert-kessel

Gemischter Kühlkreis

Speicher-Ladesystem

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Freiheitgrade möglicher Module

Erzeuger

Anzahl

Typ / Kombinationen

Brennwertkessel

Wärmepumpe

……..

Hydr. Verschaltung

Reihe

Parallel

Kombination

Hydr. Komponenten / Kopplung

Hydr. Entkopplung

Hydr. Weiche

Verteiler

Wärmeübertrager

Speicher seriell

Pumpe

Eine Pumpe für alle Erzeuger

Keine Erzeugerpumpe

jeder Erzeuger eine Pumpe

Kombinationen

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Beispiel: Anwendung Kategorien Ziele der Auswertung:

• Abdeckung der Realität durch Modultypen • Häufigkeitsauswertung • Kombinationen Modultypen • Ansteuerung Pumpe • Regelung Modultypen

Abstrahierung der Module in Modultypen

Modul Modultyp

Heizkreis EG Gebäude A

Heizkreis gemischt dp-var

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Zusammenfassung • Verbesserungsbedarf bei Planung hydr. Netze • Konzept zur Modularisierung erstellt • Aufbau einer Datenbank zur Analyse

Weitere Arbeiten • Definition aller Modultypen (ca. 30-40) • Nachbau Modultypen in Modelica • Aufbau Prüfstände • Entwicklung Regelungen Module • Untersuchung Prozessdurchgängigkeit • Feldtest

Zusammenfassung und Ausblick

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