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Thema: Enthalpie Gebäudesubstanz

  1. #1
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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
    Zitieren Zitieren Enthalpie Gebäudesubstanz  

  2. #2
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    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.

  3. Folgender Benutzer sagt Danke zu borromeus für den nützlichen Beitrag:

    mariob (19.04.2013)

  4. #3
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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.

  5. Folgender Benutzer sagt Danke zu MasterOhh für den nützlichen Beitrag:

    mariob (19.04.2013)

  6. #4
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    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.

  7. #5
    mariob ist offline Erfahrener Benutzer
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    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

  8. #6
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    Definiere für dich einen Führungsraum, häng einen Fühler rein und lass den Wert in deiner Steuerung mit verarbeiten.

    Gesendet von meinem GT-N7100 mit Tapatalk 2

  9. Folgender Benutzer sagt Danke zu thomass5 für den nützlichen Beitrag:

    ducati (29.04.2013)

  10. #7
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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. . . .
    Elektrotechnik und Elektronik funktioniert mit Rauch (Beweis: Tritt Rauch aus, funktioniert auch das Bauteil nicht mehr)

  11. #8
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    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

  12. #9
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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

  13. #10
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    Zitat Zitat von MasterOhh Beitrag anzeigen
    Innen und Außentemp sollten bekannt sein und natürlich die Wandfläche.
    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/st...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.

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