Enthalpie Gebäudesubstanz

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mariob

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Hallo,
mal sehen in was ich das ganze zum Schluß umsetzen werde, also die Codebasis spielt noch keine Rolle, ich möchte den thermischen Energieinhalt eines Gebäudes ermitteln um z.B. vorausschauend Heizung und Kühlung effizienter zu steuern.
Der Gedanke ist also der, das sich das Gebäude im Sommer tagsüber stark aufheizt, hingegen in den Morgenstunden kurzzeitig die Außentemperaturen so stark absinken das sich die Heizung einschaltet. Was ja eigentlich Unfug ist. Mein Ansatz sieht nun so aus, das die Gebäudemasse ein Speicher mit einer Zeitkonstante ist, der durch Innen/Außentemperatur, Strahlung, Luftbewegung etc. beeinflußt wird. Dazu wollte ich ein einfaches mathematisches Modell basteln, was dann den energetischen Zustand widerspiegelt. Zunächst mal einfach nur meinetwegen nur Außentemperatur und dann stückweise verbessern.
Hat jemand sowas schonmal gemacht, gibt es dazu freie Codeschnipsel etc.?

Gruß
Mario
 
Ich nicht, halte das aber auch für sehr schwierig.
Was wird gemessen?
Wandtemperatur?
Aussentemperatur?
Innentemperatur?
Windgeschwindigkeit?
Windrichtung?
Niederschlag?
Luftfeuchte?

Ich denke, das geht da alles in die Rechnung ein.
Ich habe das nie berechnet, kann Dir aber sagen, dass diese Faktoren gefühlsmäßig allesamt relevant sind.
Lebe dies in meinem nichtisolierten Haus, mit 60cm Ziegelwände jahrein jahraus.
 
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Uhhhh, ich habe sowas mal im Studium im Fach Modellbildung und Simulation für Tanks, Reaktoren und ich glaube auch für Gebäude gemacht. Müsste da mal in den Keller steifeln und meine alten Ordner aus den Kartons wühlen.
Im Gunde würde ich an deiner Stelle das Modell so weit wie möglich vereinfachen. Dann brauchst du die Wärmeleitwerte, Wärmeübergangskoeffizienten, und Wärmekapazitäten der Außenwände, Dämmung etc.
Innen und Außentemp sollten bekannt sein und natürlich die Wandfläche. Das alles zusammengewurstelt ergab dann eine schöne Differentialgleichung. (Wenn man weit genug vereinfacht hat, sind alle Gleichungsanteile 2ter oder höherer Ordnung rausgeflogen)
Dann noch im Arbeitspunkt linearisiert und fertig war der Spass. (Wie gesagt, für Konkreteres muss ich erstmal in den Keller)

Die Wärmestrahlung (Sonnenstrahlung) haben wir immer gekonnt ignoriert, aber ein Modell hatten wir mit Luftströmung gerechnet. Glaube mir, dass willst du nicht wirklich. Selbst die vereinfachten Betrachtungen zu diesem Thema bringen einem schon ordentlich die Rübe zum Qualmen.
 
Wie wäre es, wenn Du für den Anfang einmal einfach den Temperaturverlauf der Aussentemperatur und der Führungsrauminnentemperatur über 1 Tag bei ausgeschaltener Heizung misst und in einem Diagramm darstellst?
Da müsste man schon einigermaßen ablesen können in welcher Größenordnung die Zeitkonstante (+ evtl. Totzeit) sich bewegt.
 
Hallo,
danke für das Feedback, ich habe auch nicht erwartet das es einfach wird. Ich hatte die Annahme das es vielleicht sogar in irgendwelchen Gebäudeautomatisierungsbibliotheken Module gibt von denen ich nichts weiß oder halt einzelne Codeschnipsel.
Über einen Tag die Zeitkonstante ist ein Vorschlag, aber offensichtlich zuwenig, es spielen hier ein riesen Haufen Unbekannte mit rein, es ist rein gefühlsmäßig sogar die Einstrahlung von sehr essentieller Bedeutung, wenn ich so das Verhältnis Außentemperaturen/Wind/Pyranometerwerte beobachte. Und dann bei Wanddicken bis 60cm, ich denke das sind eher Tage.
Und da suche ich halt noch einen Ansatz. Ich protokolliere ohnehin alle Daten seit einem Dreiviertel Jahr mit, aber eben noch keine Innenwerte, eigentlich müßte man die Bude mal 4 Wochen unbewohnt und ohne Heizung lassen, dann wüßte man schon mehr.
Gegenwärtig steuere ich die Heizung vollständig An/Aus über die Außentemperaturen, das Modell fliegt einem aber in der Übergangszeit um die Ohren. Ich überlege gegenwärtig die Einstrahlung mit einzubeziehen. Nur eben wie.

Gruß
Mario
 
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Definiere für dich einen Führungsraum, häng einen Fühler rein und lass den Wert in deiner Steuerung mit verarbeiten.

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Und die Aussentemperatur mittelst du über 1 oder mehrere Tage fürs einschalten der Heizung :)

Wenn sie schon mal läuft musst du dann noch Ausschalten wenn du genug Solareintrag durch die Fenster hast. . . .
 
Ich würde mich ein wenig mit Wärmeübertragung und dem Fourierschen Gesetz auseinandersetzen.
Wärmeleitung ? Wikipedia
Danach kannst Du versuchen ein Modell zu programmieren, am besten in EXCEL. Wenn es funktioniert kann man es mit SCL zu einem FB umsetzen und danach diesen in die Regelung einbauen. Viel erfolg und wenn es fertig ist gib uns Bescheid!

Gruß
Johannes
 
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Ich hab mir einen anderen Ansatz rausgesucht den ich mal irgendwann umsetzen will:
An meinen Heizkörpern habe ich ELV FHT80b Thermostat verbaut. Diese melden über Funk Soll- und Isttemp. sowie die Ventilstellung.
Daraus möchte ich den akt. Energiebedarf und die notwendige Vorlauftemp. ermitteln.
Bei meiner Buderus Regelung kann ich einen Gebäudetyp eingeben ... Aber diese Anpassung funktioniert mittelprächtig.
Die Geschichte mit dem Führungsraum ist bei hohem Solareintrag auch so eine Sache ...

Naja wenn ich mal richtig viel Zeit hab, dann pack ich das Thema an.
Solange muß noch die simple Aussentemp. geführte Regelung reichen :)

Gruß
Dieter
 
MasterOhh schrieb:
Innen und Außentemp sollten bekannt sein und natürlich die Wandfläche.
Zum Vergrößern anklicken....

Wenn Du die Innentemperatur misst, kannst Du diese Temperatur auch gleich zum Einschalten der Heizung verwenden und gut. So würde ich das machen.

Deine Idee mit der Energiebilanz ist zwar eine schöne akademische Aufgabe, wird aber in der Praxis wenig bringen. (Kannst Du mir jetzt mal so glauben, da ich viele Jahre in der Gebäudeautomatisierung gearbeitet habe). Die Probleme liegen in der notwendigen Vereinfachung Deines Modells mit den daraus resultierenden Fehlern (die kleinen Fahler addieren sich leider immer weiter auf) und in den unbekannten Startgrößen (es sei denn, Du baust in die Wände auch noch Sensoren ein)

trotzdem hier noch ein Link: http://www.td.mw.tum.de/tum-td/en/studium/lehre/energopt_f_geb/download/skr_eopt/Ueb_1

Stichworte Energieerhaltung, Energiebilanz, Behältermodell, Gebäude etc.

baue einfach in den relavanten Raum (Wohnzimmer) einen Raumtemperatursensor ein. Durch diesen kannst Du erstens die Heizung freigeben/sperren und auch noch im Betrieb Deine Heizkennlinie optimieren. Vorausgesetzt Deine restliche Heizungssteuerung/Hydraulik ist ok, bringt das mehr als Deine Energiebilanzierung, welche garantiert nicht immer ordentlich funktionieren wird.

Gruß.
 
ducati schrieb:
baue einfach in den relavanten Raum (Wohnzimmer) einen Raumtemperatursensor ein. Durch diesen kannst Du erstens die Heizung freigeben/sperren und auch noch im Betrieb Deine Heizkennlinie optimieren. Vorausgesetzt Deine restliche Heizungssteuerung/Hydraulik ist ok, bringt das mehr als Deine Energiebilanzierung, welche garantiert nicht immer ordentlich funktionieren wird.
Zum Vergrößern anklicken....

Tja und was ist nun ein relevanter Raum:
Mein Wohnzimmer ist voll Südseite und somit einen großen Wäremeintrag über Sonne.
Nehm ich das als Führungsraum, dann ist das Kinderzimmer an der Nordseite zu kalt.
Außerdem ist ein Thermostatventil im Führungsraum auch noch ein Störfaktor, schließlich beeinflußt es die Führungstemperatur...
Also ich hab keine vernünftigen Ergebnisse mit einem Temp.-Fühler in einem Führungsraum bekommen.

Gruß
Dieter
 
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Deine Lösung, die einzelnen Einzelraumregelungen auszuwerten find ich auch noch besser, nur für den TE vermutlich nicht relevant. Wenn Du wirklich aus Deinen Räumen die Ventilstellung bekommst, kannst Du daraus die Vorlaufsolltemperatur soweit adaptieren, dass die max. Ventilstellung z.B. 90% beträgt. Das ist garnicht so aufwändig, hab ich so schon realisiert. Dafür brauchst Du die Energien eigentlich garnicht betrachten, die Temp. reichen.

Nur der TE will das Einschalten der Heizung verhindern, wenns draussen kalt ist, aber in den Räumen noch war genug. Dafür einfach in den normalerweise kältesten Raum nen Raumsensor (alternativ auch in den wichtigsten Raum, oder mehrere) bauen und Heizung ein, wenn draussen kalt und drinnen kalt.
Da gibt es sicherlich auch einige Fälle wo's nicht optimal klappt, aber immer noch besser als das Energiebilanzmodell, welches nach meiner Erfahrung mit Modellen garantiert wegläuft. Ich wage zu behaupten, dass es auch nicht besser wird als das, was die Gebäudezeitkonstante von Buderus macht. Und wenn ich für dafür dann auch noch x zusätzliche Sensoren benötige, machts erst recht keinen Sinn mehr.

Aber der Lerneffekt ist bei solch einer Modellierung enorm.

Gruß.
 
Es gibt auch Ansätze, die Heizungsrücklauftemperatur anstatt der Vorlauftemperatur zu regeln. Damit das zielführend ist, sollte die Heizungsanlage ordentlich abgeglichen sein. Somit spiegelt dieser Wert in einem gewissen Bereich den Energiebedarf deines Gebäudes wieder. Um so einen Abgleich und eine Anpassung der Temperaturkurve durchzuführen dürfte es aber mittlerweile etwas zu warm draußen sein. Meine Heizung zeigt seit 2Wochen schon Sommer an.

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Hallo,
ich lese noch immer interessiert mit, mal prinzipiell, man kann ein Modell im Aufwand übertreiben, dann funktioniert es nicht mehr weil es zu perfekt ist. Andersrum gibt es auch genug primitive, nicht richtig funktionierende Sachen. Der Weg für mich sollte der sein, das ich mit einem Optimum an Programmieraufwand und Sensorik einen vertretbaren Aufwand an händischen Eingriffen im System habe.
Alles andere ist Unfug, das sollte uns allen bis auf die Pinguine im Büro klar sein. Und was die machen ist mir egal, die brauchen uns ja:ROFLMAO:.

Gruß
Mario
 
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mariob schrieb:
Der Weg für mich sollte der sein, das ich mit einem Optimum an Programmieraufwand und Sensorik einen vertretbaren Aufwand an händischen Eingriffen im System habe.
Zum Vergrößern anklicken....

Naja, wie gesagt: 1 bis 2 Raumtemperatursensoren und damit das Einschalten zusätzlich verriegeln. Weiterhin evtl. damit die Heizkennlinie optimieren. Fertig. Das wird so oft in der Praxis so gemacht und funktioniert auch. Das mit dem Gebäudemodell finde ich übertrieben und nicht zielführend. Lieber eine Temperatur messen (Raumtemperatur) auf die es ankommt, als irgend etwas anderes zu modellieren...

Gruß.
 
Also mal kurz:
ich würde die Raumtemperaturen aufzeichnen und die Aussentemperaturen, wenn geht auch noch direkte Sonneneinstrahlung.
Und das ganze mal ein Monat lang
Und dann setzt man sich vor die Schreiberkurven und guckt ob man irgendwas daraus ableiten kann.
Und wenn ja schreibt man dafür ein wunderschönes Programm.
Und wenn man es ganz schön haben will schaut man in der Nacht schon wie das Wetter wird im Internet.
Ich glaube da ist nicht mehr rauszuholen als eine statistische Auswertung des jeweiligen Gebäudes.

Edit: eigentlich, Zeit vorausgesetzt, eine sehr schöne Arbeit.
Edit2: die Aufnahmen natürlich wenn Heizung aus ist (Blockmove's nachfolgender Beitrag hat mir getriggert, dass das nicht klar sein muss).
 
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ducati schrieb:
Lieber eine Temperatur messen (Raumtemperatur) auf die es ankommt, als irgend etwas anderes zu modellieren...
Zum Vergrößern anklicken....

Heute hat man standardmässig in jedem Raum ein Thermostat-Ventil
Dies regelt mir erstmal die Raumtemperatur und reagiert natürlich auch auf Sonneninstrahlung.

Erklär mir Laien in Sachen Gebäudetechnik mal einer was die Messung der Raumtemperatur bringt, wenn ich die Ventilstellung des Thermostat-Ventils nicht kenne.
Besonders wenn noch mehrere Führungsräume ins Spiel kommen ...

Eine Regelung über Aussen-, Vorlauf- und Rücklauftemperatur halte ich persönlich unter diesen Voraussetzungen für sinnvoller.
Abe wie gesagt ... Gebäudetechnik ist nicht mein Spezialgebiet.

Gruß
Dieter
 
Naja,
Heute hat man standardmässig in jedem Raum ein Thermostat-Ventil
Dies regelt mir erstmal die Raumtemperatur und reagiert natürlich auch auf Sonneninstrahlung.
Zum Vergrößern anklicken....
,
das ist ein weiterer meiner gedanklichen Ansätze, ich habe schon überlegt einen Strömungssensor in den Vorlauf zu implantieren, damit hätte ich, sofern die Pumpe läuft, eine "irgendein Ventil ist offen" Erkennung. Und man könnte die Kesselfreigabe steuern.
Ich weiß nur nicht was dem entgegensteht.

Gruß
Mario
 
Also ich würde Einzelraumregelung (über Heizkreisregler oder Thermostatventile) + Rücklauftemperaturregelung und die Heizkennlinie als Stand der fachlichen Praxis bezeichnen und das funktioniert (auch bei mir) sehr gut.
Beim Führungsraum hat man halt einfach grundsätzlich das Problem, daß andere Räume die auch gerne viel Wärme benötigen (z.B. Badezimmer) unberücksichtigt bleiben.
Die Rücklauftemperaturregelung berücksichtigt alle nötigen Führungs- und Störgrößen. Machen im Heizkreis alle Thermostatventile zu (=Raumtemperatur erreicht), so wird die Rücklauftemperatur am Regler im Heizungsraum in die Nähe der Vorlauftemperatur ansteigen, da keine Wärme mehr abgenommen wird. Ist die Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf und Rücklauf zu klein, so wird der Heizkreis solange deaktiviert, bis wieder Abnahme da ist.
In die Heizkennlinie fließt die Aussentemperatur mit ein. Übersteigt diese die Heizgrenze (üblicher weise zwischen 10 bis 15 Grad Aussentemp.) so werden Heizkreise ebenfalls deaktiviert.
 
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